ACI-31040 - Vaylalabra tyoohje

From Courses
Jump to: navigation, search

Laboratorityötä varten tulee ACI-31040 - Vaylalabra esiselostus olla tehtynä.

Contents

Yleistä laitteistosta

Kenttäväylälabrassa tavoitteena on toteuttaa kytkentä vedenlämmitysprosessin ja SoftPLC-ohjelmiston välille kahdella eri väylätyypillä: perinteisellä PROFIBUS-väylällä sekä uudella Industrial Ethernet -ratkaisulla nimeltä EtherCAT.

Pienautomaatiojärjestelmä

Laboratoriotyön pienautomaatiojärjestelmä koostuu kolmesta osasta.

  1. Ohjelmistosta. TwinCAT SoftPLC, joka on normaalissa Windows-käyttöjärjestelmässä ajettava ohjelmoitava logiikka. Lisäksi ohjelmistoon kuuluu laitteistonhallintaohjelma SystemManager.
  2. Väylästä. Käytössä sekä PROFIBUS että EtherCAT väylät.
  3. Prosessista. Vedenlämmitysprosessi, jossa 3.5kW tehoinen säädettävä lämmitysvastus sekä anturointina PT-100-lämpötila-anturi. Lisäksi prosessissa on vedensyötössä käsikäyttöinen virtaussäätö.
Vedenlämmitysprosessi. Metalliputkessa on sisällä lämmitysvastus. Lämpötilaa mitataan putken päälläolevalla PT-100-anturilla. Harmaa laatikko, jossa on kullan värinen siili, toimii vastuksen sähkönsyöttöyksikkönä.

Prosessin käyttöönotto

Seuraavaksi konfiguroidaan prosessi valmiiksi, jonka jälkeen käsitellään loppu työ (softan asetukset jne.) kenttäväylien konfiguroinnin rinnalla.

  1. Aloita työ buuttaamalla SoftPLC tietokone. Kirjaudu koneeseen sisään tunnuksella tvpa. Salasana on 7601000.
  2. Laita vesiletku kiinni hanaan. Huomaa liittimessä oleva metallikaulus. Vihje: se liikkuu edestakaisin :)
  3. Käännä kylmä vesi hanasta täysille.
  4. Säädä veden virtausta järjestelmässä virtausmittarin alapäässä olevasta ruuvista.
  5. Aseta virtaus vaikkapa noin yhteen litraan minuutissa. Huomaa, että jos kuula pyörii ympäri, ikään kuin tärisee, se ei näytä oikeata lukemaa. Virtausta säätämällä kuulan pitäisi lopettaa pyöriminen.
  6. Varmista lopuksi että vesi todella virtaa, ettei lämmitysvastus tai mittausanturi vahingossakaan pala rikki.

PROFIBUS

PROFIBUS-laitteistoon kuuluu CIF 50-PB–kortti, joka on asennettu laitoksen kenttäväyläkoneeseen. Tästä kortista lähtee RS485-kaapeli joka toimii varsinaisena PROFIBUS-väylänä. Väylän toisessa päässä on Beckhoffin kenttälaite, jossa on tarvittavat väyläkomponentit ja I/O-kortit vedenlämpötilan säätämiseen. Kenttälaitteesta lähtevät johdot vedenlämmitysprosessiin.

Laboratoriotyön PROFIBUS-osuudessa luodaan järjestelmän konfiguraatio TwinCat System Manager -ohjelmalla. Järjestelmän toimintakuntoon saattamiseksi on konfiguraatioon lisättävä käytettävät komponentit sekä luotava tarvittavat liitynnät I/O:n ja SoftPLC-ohjelman muuttujien välille.

Väylämoduulit

Väylämodulit löydät esiselostuksen periaatekuvasta.

BK3100
Profibus-kenttäväylämoduuli, 12Mb/s.
KL3202
Analogia sisäänmeno, PT-100.
KL4002
Analogia ulostulo, 0-10V.
KL9010]
Väyläterminaattori.

Järjestelmän kokoaminen

PROFIBUS I/O-moduuli
PROFIBUS-kortti
  1. Varmista että missään työhön liittyvässä laitteessa tietokonetta lukuunottamatta ei ole virtaa.
  2. Kytke lämmitysvastus PROFIBUS I/O-laatikkoon siten että SININEN ja VIHREÄ johto tulevat, vasemmalta lukien, sokeripalan liittimeen 12 (oikean puolimmainen) ja PUNAINEN ja KELTAINEN liittimeen 11.
  3. Kytke PT-100 anturi PROFIBUS I/O-laatikkoon siten että MUSTA johto tulee, vasemmalta lukien, sokeripalan liittimeen 1 ja PUNAINEN liittimeen 2.
  4. Kytke PROFIBUS-kaapeli (harmaa, mustat 9pin D-liittimet) PROFIBUS I/O-laatikosta tietokoneen PROFIBUS-korttiin (CIF 50PB).
  5. TARKISTA JOHTOJEN LIITYNNÄT vielä kerran. Mikään johdoista ei saa olla huonosti tai väärin kytketty.
  6. Jos olet jo laittanut laitteiston veden virtauksen päälle, niin kytke PROFIBUS I/O-laatikkoon virrat (virtajohto+nappi laatikon kyljessä)
  7. Kytke lämmitysvastukseen virrat (virtajohto).

Järjestelmän konfigurointi TwinCAT System Managerilla

I/O-järjestelmästä täytyy ennen käyttöä luoda konfiguraatio TwinCAT System Manager -ohjelmalla. Konfiguraatiossa määritellään järjestelmässä käytettävät I/O-laitteet sekä niiden liitynnät PLC-ohjelman muuttujiin.

  1. Käynnistä TwinCAT System Manager -ohjelma joko Windowsin käynnistä -valikosta tai kellon vieressä olevasta ikonista aukeavasta valikosta (TwinCat config mode, punainen/sinivihreä mutteri, muistuttaa lähinnä sukelluskypärää).
  2. Luo uusi projekti (File-New) ja tallenna se ryhmän numerolla työpöydälle.
  3. Lisää järjestelmään uusi I/O -laite. Hiiren oikealla korvalla vasemmalla olevasta puusta I/O Devices - Append Device. Valitse Profibus DP -listasta Profibus Master CIF50-PB. Tämä on siis tietokoneen PCI-väylässä oleva Profibus-kortti, joka toimii Profibus-järjestelmän Master-laitteena.
  4. Tarkista, että lisätty CIF50 käyttää oikeaa PCI-korttipaikkaa. CIF50 PB -välilehdeltä - Search - valitse esitetty korttipaikka - OK.
  5. Lisätään Profibus-moduuli. Oikealla korvalla äsken lisätyn Device 1:n kohdalla - Append Box. Valitse BK3100.
  6. Lisätään Profibus-moduulin I/O-yksiköt eli liityntäpisteet lämmitysvastukseen sekä lämpötila-anturiin. Lisää ensin PT100-anturin liityntäyksikkö. Oikealla korvalla äsken lisätyn Box1:n kohdalla - Append Terminal. Valitse Analog Input Terminals (KL3xxx, compact) -listasta KL3202-yksikkö. Lisää samalla tavalla output-yksikkö lämmitysvastukselle (Analog Output, compact, KL4002).

Liitetään vielä luodun järjestelmän I/O:t PLC-ohjelman muuttujiin.

  1. Lisätään konfiguraatioon käytettävä PLC-projekti. Vasemmalla olevasta puusta oikealla korvalla PLC-Configuration - Append PLC Project. Valitse työpöydällä olevasta profibus-kansiosta Global_vars.tpy.
  2. Liitetään PLC-ohjelman muuttujat oikeisiin I/O-kanaviin. PLC-Configuration - Global_vars - Standard - Inputs - Var1 (tuplaklikkaa). Valitse auenneesta listasta Term2-yksikön ylempi Data -kanava (Channel 1). Liitä samalla tavalla Var2-output -muuttujaan Term3-yksikön alempi Data-kanava (Channel 2).
  3. Generoidaan lopuksi liitynnät konfiguraation perusteella. Vasemmalta oikealla korvalla Mappings - Generate Mappings.
  4. Tallenna luotu konfiguraatio ja ota se käyttöön (Actions - Activate Configuration - OK).


Ennen järjestelmän käyttöönottoa ja testausta, vastaa kysymykseen 1.

PLC:n käyttöönotto

  1. Klikkaa hiirellä kellon vieressä olevaa TwinCAT-ikonia mistä ylempänä oli puhe.
  2. Valitse valikosta käynnistettäväksi PLC Control. Käynnistyy myös StartPrograms ⇒ TwinCAT System–valikon takaa.
  3. Varmista että TwinCAT PLC Control ohjelmassa on ladattu Global_vars.pro. Jos ei, niin käynnistä se komennolla FileOpen. Ohjelma löytyy työpöydällä olevasta profibus-kansiosta.

Käynnistys

  1. Klikkaa vielä kerran TwinCAT logoa kellon vierestä. Valitse SystemStart. Logon pitäisi muuttua keltaiseksi ja lopulta vihreäksi.
  2. Valitse TwinCAT PLC Control-ohjelmasta OnlineLogin ja klikkaa Yes kysymykseen No program on the controller! Download the new program?.
  3. Valitse sen jälkeen OnlineRun.
  4. Nyt sinulla pitäisi olla yhteys prosessiin. Jos katsot tarkasti TwinCAT PLC Control-ohjelman ikkunaa MAIN (PRG_ST), huomaat että local1-muuttujan arvo on nollasta poikkeava ja vaihtelee hieman. Jos muuttuja pysyy sitkeästi nollassa, koita klikata TwinCAT System Manager-ikkunan yläpalkista löytyvää Save to registry-ikonia. Tämä uudelleenkäynnistää TwinCATin ja joudut loggaamaan PLC:n uudestaan sisään ja käynnistämään sen taas, kts. yläpuolella olevia ohjeita.

Testaus

Testaus suoritetaan tässä vaiheessa suoraan PLC-ohjelmasta.

PLC-testaus

  1. Avaa TwinCAT PLC Control-ikkuna.
  2. Avaa MAIN (PRG-ST)-ikkuna.
  1. Kirjoita em. ikkunan oikean alakolmanneksen oikean puoleisimpaan Var2 muuttujaan arvo 10000.
  2. Valitse menusta OnlineWrite Values. Var1:n arvo pitäisi ruveta nousemaan. Jos nousee niin pienautomaatiojärjestelmäsi on toimintakuntoinen ja ohjattavissa PLC:n käyttöliittymän kautta.
  3. Aseta lopuksi Var2 muuttujaan arvo 0, jotta lämmittäminen loppuu ja vastus jäähtyy.
TwinCAT PLC Control-ikkuna.
MAIN (PRG-ST)-ikkuna.


Vastaa seuraavaksi kysymyksiin 2.1 sekä 2.2

Pura laitteisto

  1. Aseta lämmitysvastuksen asetusarvo nollaan.
  2. Sammuta SoftPLC (TwinCAT PLC Control sekä TwinCAT system (sukelluskypärä), SystemStop)
  3. Sammuta virrat lämmitysvastukselta
  4. Sammuta virrat PROFIBUS I/O-laatikosta
  5. Irrota kytkennät

EtherCAT

Laitteistoon kuuluu standardi Intel 21143-pohjainen PCI-väylään kytkettävä Fast Ethernet (100Mb) verkkokortti, joka on asennettu laitoksen kenttäväyläkoneeseen. Tästä kortista lähtee normaali Ethernet-kaapeli joka toimii EtherCAT-väylänä. Väylän toisessa päässä on Beckhoffin kenttälaite, jossa on tarvittavat-väyläkomponentin ja kortit vedenlämmön säätöön. Kenttälaitteesta lähtee johdot vedenkeitinlaitteistoon.

Väylämoduulit

Väylämodulit löydät esiselostuksen periaatekuvasta.

BK1120
EtherCAT-kenttäväylämoduuli.
KL3202
Analogia sisäänmeno, PT-100.
KL4002
Analogia ulostulo, 0-10V.
KL9010
Väyläterminaattori.

Järjestelmän kokoaminen

EtherCAT I/O-moduuli.
Intel 21143 yhteensopiva Fast Ethernet -kortti.
  1. Varmista että missään työhön liittyvässä laitteessa tietokonetta lukuunottamatta ei ole virtaa.
  2. Kytke lämmitysvastus EtherCAT I/O-laatikkoon siten että SININEN ja VIHREÄ johto tulevat, vasemmalta lukien, sokeripalan liittimeen 12 (oikean puolimmainen) ja PUNAINEN ja KELTAINEN liittimeen 11.
  3. Kytke PT-100 anturi EtherCAT I/O-laatikkoon siten että MUSTA johto tulee, vasemmalta lukien, sokeripalan liittimeen 1 ja PUNAINEN liittimeen 2.
  4. Kytke EtherCAT-kaapeli (oranssi, RJ45-liittimet) EtherCAT I/O-laatikosta tietokoneen EtherCAT-korttiin (Intel Ethernet-kortti, ei integroitu, kts. kuva).
  5. TARKISTA JOHTOJEN LIITYNNÄT vielä kerran. Mikään johdoista ei saa olla huonosti tai väärin kytketty.
  6. Jos olet jo laittanut laitteiston virtauksen päälle, niin kytke EtherCAT I/O-laatikkoon virrat virtajohto+nappi laatikon kyljessä)
  7. Kytke lämmitysvastukseen virrat.

PLC-ohjelmointi

Tämä osuus on kuten PROFIBUS-osuudessa, mutta väylän vaihduttua vaihtuu myös käytettävät konfigurointitiedostot.

TwinCAT System Service

Tämä pitäsi olla kunnossa, jos olet tehnyt ohjeen mukaisesti.

PLC control ja System Manager

Tässä vaiheessa ei järjestelmää enää konfiguroida itse vaan käytetään valmista konfiguraatiota. Tavallisesti konfigurointi tapahtuisi aivan kuten edellä PROFIBUSin tapauksessa. Ainoastaan järjestelmässä käytettävät I/O-moduulit korvataan vastaavilla EtherCAT-versioilla.

  1. Klikkaa hiirellä kellon vieressä olevaa TwinCAT-ikonia mistä ylempänä oli puhe.
  2. Valitse valikosta käynnistettäväksi System Manager ja PLC Control. Nämä käynnistyvät myös StartPrograms ⇒ TwinCAT System–valikon takaa.
  3. Varmista että TwinCAT PLC Control-ohjelmassa on ladattu Global_vars.pro. Jos ei, niin käynnistä se komennolla FileOpen. Ohjelma löytynee samasta paikasta mistä tämä manuaalikin.
  4. Varmista että System manager–ohjelmaan on ladattu Sysmanasetukset, EtherCAT.wsm. Jos ei ole, lataa se FileOpenSysmanasetukset, EtherCAT.wsm (Työpöytä - profibus-kansio).
  5. Aktivoi asetukset (Actions - Activate Configuration - OK).

Käynnistys

  1. Klikkaa vielä kerran TwinCAT logoa kellon vierestä. Valitse SystemStart. Logon pitäisi muuttua keltaiseksi ja lopulta vihreäksi.
  2. Valitse TwinCAT PLC Control-ohjelmasta OnlineLogin ja klikkaa Yes kysymykseen No program on the controller! Download the new program?.
  3. Valitse sen jälkeen OnlineRun.
  4. Nyt sinulla pitäisi olla yhteys prosessiin. Jos katsot tarkasti TwinCAT PLC Control-ohjelman ikkunaa Main (PRG_ST), huomaat että local1-muuttujan arvo on nollasta poikkeava ja vaihtelee hieman. Jos muuttuja pysyy sitkeästi nollassa, koita klikata TwinCAT System Manager-ikkunan yläpalkista löytyvää Save to registry-ikonia. Tämä uudelleenkäynnistää TwinCATin ja joudut loggaamaan PLC:n uudestaan sisään ja käynnistämään sen taas, kts. yläpuolella olevia ohjeita.

Testaus

Testaus suoritetaan tällä kertaa OPC-asiakasohjelmasta.

OPC-testaus

OPC-testaus suoritetaan käyttäen TwinCAT:n omaa OPC-palvelinta sekä TwinCAT:n mukana tulevaa ICONICS OPC Client-ohjelmistoa.

  1. Valitse StartAll ProgramsTwinCAT SystemTwinCAT OPCTwinCAT OPC DA Server.
  2. Avaa OPC.tcf.
  3. Valitse vasemmalta näkyviin Global Variables
  4. Valitse ViewMonitor (arvot muuttuva ????:ksi).
  5. Valitse Windows Start-menu ⇒ All ProgramsTwinCAT SystemTwinCAT OPCOPC Test Client
  6. Valitse OPCConnectBECKHOFF.TwinCATOPC
  7. Valitse OPCAdd itemTwinCAT.PLC1Global VariablesVar1. Tämähän on lämpötila.
  8. Valitse OPCAdd itemTwinCAT.PLC1Global VariablesVar2. Tämä on vastuksen lämmitysteho.
  9. Kirjoita Var2:een 10000 (OPCWrite value to item). Var1:n arvo pitäisi ruveta nousemaan. Jos nousee niin pienautomaatiojärjestelmäsi on toimintakuntoinen ja ohjattavissa OPC-rajapinnan kautta.

Pura laitteisto

  1. Aseta lämmitysvastuksen asetusarvo nollaan.
  2. Sammuta SoftPLC (TwinCAT PLC Control sekä TwinCAT system (sukelluskypärä), SystemStop)
  3. Sammuta virrat lämmitysvastukselta
  4. Sammuta virrat EtherCAT I/O-laatikosta
  5. Irrota kytkennät


Vastaa kysymyksiin 3 ja 4

Personal tools
Namespaces
Variants
Actions
Navigation
Toolbox