Materiały Pomocnicze Zawartość opracowania Program - Siemens S7-1200... 1 Konfiguracja serwera OPC... 5 MATLAB - Simulink - OPC Toolbox... 8 InTouch... 14 Program - Siemens S7-1200 Po konfiguracji sterownika i utworzeniu nowego projektu możliwe jest wprowadzenie programu. Aby wprowadzić program należy w drzewie projektu przejść do elementu 'Program blocks'. W bloku 'main' możliwe jest dodanie elementów języka drabinkowego korzystając ze wstążki znajdującej się nad ciałem programu drabinkowego lub poprzez kliknięcie prawym przyciskiem myszy na linii programu i wybranie 'New Empty Box', który można następnie dowolnie zmienić na aktualnie potrzebny blok. Po wybraniu elementu programu można przypisać mu adres klikając na nim dwukrotnie aktywując edycję pola adresu. Przykładowy program w języku drabinkowym w postaci jednej linii zaprezentowany jest na rysunku I. (linia Network 1). Zawiera on jedno wejście cyfrowe o adresie %I0.0, którego stan przepisywany jest bezpośrednio na wyjście cyfrowe o adresie %Q0.0. Rysunek I. Linia języka drabinkowego Klikając w zakładce 'Program blocks' na 'Add new block' można dodać blok funkcyjny użyteczny do wykonania bardziej złożonych programów jak np. regulator. Aby to zrobić, należy po kliknięciu 'Add new block' wybrać w nowo otwartym oknie blok funkcyjny ('Function block') oraz zmienić język z rozwijanej listy na SCL (Rys. 1.). Zaakceptować wybrany blok. Po wybraniu nowo dodanego bloku można pisać w nim program z użyciem wybranego języka. W sekcji 'Interface' bloku funkcyjnego znajdującej się w jego górnej części należy zdefiniować odpowiednie wykorzystywane później w programie zmienne i ich typy (Rys. 2). Następnie w sekcji poniżej można wprowadzić program (Rys. 3.). 1
Rysunek 1. TIA Portal okno wyboru nowego bloku Rysunek 2. TIA Portal definiowanie zmiennych w bloku funkcyjnym 2
Rysunek 3. TIA Portal Pisanie programu w języku SCL w bloku funkcyjnym Po zakończeniu pisania programu dodany blok funkcyjny należy umieścić na nowej linii programu drabinkowego 'Main' poprzez jego przeciągnięcie. Następnie należy zaakceptować w oknie opcje jego wywołania (można zmienić jego nazwę - Rys. 4.). Następnie przy odpowiednich gałęziach przeciągniętego bloku funkcyjnego należy wpisać odpowiednie adresy odpowiadające zdefiniowanym wcześniej wejściom i wyjściom bloku (Rys 5). Rysunek 4. TIA Portal osadzony blok funkcyjny i okno odwołania do bloku 3
Rysunek 5. TIA Portal - blok głowny z programem Main Po skończeniu tworzenia programu należy go skompilować i załadować do sterownika. W tym celu należy kliknąć prawym przyciskiem myszy na nazwę projektu w drzewie projektu, a następnie wybrać 'Compile' -> 'All'. Po pomyślnej kompilacji należy ponownie kliknąć prawym przyciskiem myszy na nazwę projektu oraz wybrać 'Download to device' -> 'All'. W nowo otwartym oknie po połączeniu się TIA Portal ze sterownikiem należy nacisnąć przycisk 'Load' upewniając się uprzednio, że wybrany jest odpowiedni interfejs komunikacyjny. Po załadowaniu programu można przejść w tryb online wybierając na górnej belce programu TIA Portal przycisk 'Go online'. Umożliwia to podglądanie w programie 'Main' stanów zdefiniowanych elementów po wcześniejszym wybraniu ikony okularów z zielonym symbolem 'play' ). FAQ SCL (na potrzeby realizacji laboratorium): - nazwy zmiennych poprzedzamy znakiem # - przypisanie wartości odbywa się przy użyciu symboli := - składnia pętli IF (Jeżeli): IF warunek THEN ciało pętli (kod wykonywalny) END_IF 4
1. Adresy zmiennych wykorzystywane na laboratorium zamieszczone zostały w tabeli Tabela 1. Spis zmiennych wykorzystywanych na obu częściach laboratorium Zmienna Adres w sterowniku Adres na serwerze OPC Typ Wejście cyfrowe 0 %I0.0 I0.0 Binary Wyjście cyfrowe 0 %Q0.0 Q0.0 Binary Blok pamięci 0 bit 0 %M0.0 Mb0 Binary Wyjście cyfrowe 3 %Q0.3 Q0.3 Binary Granica górna %MD13 Md13 Double Granica dolna %MD9 Md9 Double Wartość zadana %MD5 Md5 Double Sygnał sterujący %MD21 Md21 Double Wyjście symulatora obiektu %MD17 Md17 Double Konfiguracja serwera OPC Aby skonfigurować serwer OPC firmy Wonderware dla sterownika Siemens S7-1200 należy uruchomić Konsolę. Aby to uczynić należy kliknąć przycisk START (pasek start systemu windows) i wybrać 'System Management Console' (SMC) zgodnie ze ścieżką: Start->Wszystkie Programy->Wonderware->System Management Console. W SMC należy rozwinąć drzewo do elementu 'Configuration' zgodnie ze ścieżką: DAServer Manager->ArchestraA.DASSIDirect.3->Configuration (Rys. 6.). Rysunek 6. Konsola serwera OPC drzewo konsoli 5
Klikając prawym przyciskiem myszy na Configuration można dodać obiekt wybierając 'Add PortCpS7 Object' i nadając mu dowolną nazwę np. S1200 (Rys. 7.). Następnie klikając prawym przyciskiem myszy na nowo dodany do drzewa obiekt i wybierając 'Add S7Cp Object' i nadanie mu dowolnej nazwy np. New_S7CP_000, możliwe jest zdefiniowanie nowego urządzenia (Rys. 8.). Rysunek 7. Konsola serwera OPC widok na ustawienia kanału na serwerze OPC Rysunek 8. Konsola serwera OPC widok na zakładkę ustawień urządzenia na serwerze OPC Wybierając ostatni dodany obiekt (New_S7CP_000) w prawej części Konsoli w zakładce 'Parameters' (Rys. 8.) należy wprowadzić adres IP sterownika programowalnego, z którym ma komunikować się serwer OPC oraz zmienić wartość pola 'Remote Slot No' na '1' (numer wynikający z budowy konkretnego modelu sterownika). Każdorazowo po wprowadzeniu zmian w danej zakładce należy je zapisać klikając niebieską ikonę dyskietki 3,5" znajdującą się w prawym górnym rogu Konsoli. 6
W zakładce 'Device Groups' poprzez kliknięcie prawym przyciskiem myszy na białym polu i wybranie polecenie 'Add' należy dodać grupę i nadać jej nazwę (zapamiętać nazwę grupy na potrzeby wykonania wizualizacji!!!). W czasie dodawania grupy można zmienić interwał odświeżania (Update Interval liczony w milisekundach) na mniejszy niż domyślny (Rys. 9.). Rysunek 9. Konsola serwera OPC widok na zakładkę Device Groups W zakładce 'Device Items' (Rys. 10.) w analogiczny jak wcześniej sposób można dodać zmienne i nadać im tak zwane tagi (nazwy zmiennych widoczne na serwerze). Do każdego tagu należy przypisać odpowiadający mu adres na sterowniku (kolumna 'Item Reference'). Na serwerze OPC obowiązuje inny rodzaj definiowania typów zmiennych i odnoszenia się do adresów. Przede wszystkim przed adresem nie używa się symbolu %. Odpowiednio dla zmiennych memory wykorzystuje się literę M. Dla zdefiniowania binarnego bloku pamięci dopisuje się literę b. Reszta adresu wygląda jak na sterowniku. Odpowiednie adresy dla serwera OPC odnoszące się do wykorzystywanych w ramach laboratorium adresów na sterowniku umieszczone zostały w tabeli 1. Rysunek 10. Konsola serwera OPC widok na zakładkę Device Items Po zapisaniu zmian i skończeniu konfiguracji można uruchomić serwer OPC klikając prawym przyciskiem myszy na elemencie drzewa w Konsoli o nazwie ArchestraA.DASSIDirect.3 i wybierając 'Activate Server'. Konfigurację serwera można zmodyfikować w każdej chwili, zaleca się najpierw wyłączenie serwera postępując 7
analogicznie do uruchamiania go wybierając 'Deactivate Server', a następnie uruchomienie go po skończeniu wprowadzania zmian w konfiguracji. Po uruchomieniu serwera w drzewie serwera pojawiają się dodatkowe gałęzie umożliwiające jego diagnostykę (Rys. 11.) Rysunek 11. Konsola serwera OPC widok po uruchomieniu MATLAB - Simulink - OPC Toolbox Środowisko MATLAB/Simulink oferuje możliwość połączenia programu jako klienta do dowolnego serwera OPC będącego w jego zasięgu. W bibliotece Simulink dostępny jest Toobox (OPC Toolbox) umożliwiający prostą konfigurację przy użyciu bloku OPC Configuration oraz odczyt i zapis danych oraz ich parametrów z i na serwer OPC przy użyciu bloków OPC Read oraz OPC Write (Rys. 12.) Rysunek 12. Biblioteka programu Simulink - OPC-Toolbox dostępne bloki W pierwszej kolejności należy wstawić do diagramu Simulink blok odpowiadający za konfigurację. Po jego otwarciu (dwukrotne kliknięcie na bloczku) możliwe jest ustawienie kontroli błędów, ale co najważniejsze skonfigurowanie klientów OPC poprzez kliknięcie przycisku Configure OPC Clients (Rys. 13.). 8
Rysunek 13. Właściwości bloku konfiguracji serwera OPC - OPC-Toolbox Następnie można dodać klienta klikając przycisk Add (Rys 14.). 9
Rysunek 14. Manager OPC - OPC-Toolbox W polu Host należy wpisać nazwę/adres maszyny, na której jest serwer, z którym chcemy się połączyć. W przypadku, gdy serwer jest na tym samym komputerze pozostaje nazwa localhost. Następnie należy wybrać serwer z listy dostępnych serwerów klikając przycisk Select (Rys. 15.). Rysunek 15. Właściwości serwera OPC - OPC-Toolbox Wykorzystywanym na laboratorium serwerem jest ArchestraA.DASSIDirect.3 (Rys. 16.). 10
Rysunek 16. Lista dostępnych serwerów OPC - OPC-Toolbox Po zaakceptowaniu wyboru można przejść do konfiguracji bloków odpowiedzialnych za zapis i odczyt danych na i z serwera. Klikając dwukrotnie na bloku OPC Read w oknie właściwości bloku można dodać zmienne do odczytu klikając na przycisk Add Items (Rys. 17.). 11
Rysunek 17. Właściwości bloku OPC Read - OPC-Toolbox Zmienne należy wybrać rozwijając drzewo do odpowiedniego urządzenia i przenieść zaznaczone zmienne klikając przycisk ze strzałkami, a następnie zaakceptować (rys. 18.). 12
Rysunek 18. Wybór zmiennych z serwera OPC OPC-Toolbox W przypadku wyboru więcej niż jednej zmiennej sygnał danego bloku należy odpowiednio scalić lub rozdzielić blokami Mux lub Demux. Przykładowy diagram z inercją pierwszego rzędu przedstawiony jest na rysunku 19. Aby symulacja odbywała się w trybie ciągłym w oknie przeznaczonym na czas symulacji należy wpisać wartość inf. 13
Rysunek 19. Diagram Simulink wykorzystujący OPC-Toolbox InTouch Aby uruchomić program InTouch należy kliknąć START (pasek Start systemu Windows). Następnie wybrać Wszystkie programy->wonderware->intouch. Aby utworzyć aplikację należy wybrać na górnej belce programu przycisk File i wybrać polecenie New. Wybrać przycisk Dalej i wprowadzić dowolną nazwę i zaakceptować. Z listy w oknie programu wybrać swój projekt zgodnie z nadaną wcześniej nazwą. Jeśli otworzy się okno komunikatu kliknąć przycisk Ignoruj. W nowym projekcie należy utworzyć nowe okno wybierając ikonę w lewym górnym rogu (okno z żółtą gwiazdką ). Nadać mu dowolną nazwę i zaakceptować. Do umieszczania nowych obiektów należy kliknąć ikonę 'Niebieskiej Czapki Czarodzieja'. Z menu należy wybrać interesujący nas obiekt i po jego zaakceptowaniu przyciskiem OK lub dwukrotnym kliknięciu osadzić w utworzonym wcześniej oknie. Do każdego nowego elementu można przypisać odpowiadającą mu zmienną. Należy dwukrotnie kliknąć na obiekt i wpisać nazwę zmiennej dla programu InTouch (dowolna może być inna niż na serwerze OPC). Następnie zaakceptować, a po pojawieniu się pytania o zdefiniowanie nowej zmiennej wyrazić na to zgodę. W oknie definiowania zmiennej (Rys. 20.) wybrać z listy jej typ I/O klikając przycisk Type (w zależności od typu zmiennej Discrete, Integer itp.). Następnie zaznaczyć czy zmienna ma być tylko do odczytu Read Only czy również do zapisu Read Write. Kolejnym krokiem jest wybór i ewentualne definiowanie połączenia. Klikając na Access Name wybrać w nowym oknie zdefiniowane dla serwera OPC wcześniej połączenie lub dodanie nowego klikając 'Add' (można też zmodyfikować istniejące wybierając 'Modify' Rys. 21.). Po wybraniu 'Add' (Rys. 22.) w pole Application Name wpisać nazwę aplikacji serwera 14
OPC dla przypadku rozpatrywanego na laboratorium DASSIDIRECT. W polu Topic wpisać zapamiętaną wcześniej nazwę grupy na serwerze OPC. Pole nodename zostaje puste. Na samej górze nadać nazwę połączenia. Zdefiniowane połączenie zaakceptować przyciskiem OK. Upewnić się, że wybrano zdefiniowane połączenie i zaakceptować. W polu Item wpisać nazwę zmiennej z serwera OPC, do której ma się odnosić zmienna z serwera OPC. Następnie wybrać przycisk Save i zamknąć definiowanie zmiennej klikając przycisk Close. Rysunek 20. Okno konfiguracji zmiennej w InTouch Rysunek 21. Lista dostępnych punktów dostępowych - InTouch Rysunek 22. Okno konfiguracji punktu dostępowego - InTouch 15
Powyższe instrukcje są powtarzalne dla każdego elementu dodanego do wizualizacji. Jednak po jednokrotnym zdefiniowaniu połączenia ( Access Name ) wystarczy wybrać skonfigurowane wcześniej i przypisać je do nowej zmiennej. Aby uruchomić wizualizację należy kliknąć przycisk Runtime w prawym górnym rogu programu InTouch. W przypadku pojawienia się komunikatu wybrać Ignoruj a następnie OK. W przypadku wykresu ( Real Time Trend - skrót do osadzenia tego obiektu znajduje się w prawej części aplikacji i reprezentowany jest poprzez ikonę wykresu z czerwoną linią trendu ) możliwe jest przypisanie więcej niż jednej zmiennej (poprzez wpisanie nazw w kolejnych polach przeznaczonych na nazwy we właściwościach wykresu). Wtedy definiowanie zmiennych odbywać się będzie kolejno (pytanie o definicje, następnie definiowanie i zapis ustawień, a po tym pytanie o definiowanie kolejnej). Wykres charakteryzuje się również opcjami takimi jak odświeżanie Sample Time i zakres wyświetlany w oknie wykresu Time Span. Należy zwrócić uwagę na jednostki, w jakich są one ustawione i dostosować ich wartości, aby odpowiednio prezentować dane. 16