NADGRADNJA KRMILNIKOV PORAZDELJENEGA ...Uporabljena je centrifugalna črpalka ELKO ELEKTROKOVINA VC 55 T3 z nazivnimi podatki: P1 = 1.4 kW, 0.5 – 1.5 Vs, 30 – 55 m, n = 2820 min-1,

Jure Štefl

NADGRADNJA KRMILNIKOV PORAZDELJENEGA VODENJA

HIDRAVLIČNEGA SISTEMA

Diplomsko delo

Maribor, september 2011

I

Diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa



Študent: Jure Štefl

Študijski program: VS ŠP Elektrotehnika

Smer: Avtomatika

Mentor: Izr. prof. dr. Marjan Golob, univ. dipl. inž. elektrot.

Lektorica: Tanja Štefl

Maribor, september 2011

II

III

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju dr. Marjanu Golobu za

pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega

dela. Hvala tudi vsem sodelavcem laboratorija

za procesno avtomatizacijo za pomoč pri

nastalih težavah.

Zahvala velja tudi staršema, očetu Vinku in

mami Tanji, ki sta mi stala ob strani skozi vsa

leta študija.

IV



Ključne besede: krmilnik, programabilni logični krmilnik - PLK, hidravlični sistem,

porazdeljen sistem vodenja.

UDK: 004.42:681.51(043.2)

Povzetek

Diplomsko delo obsega opis in predstavitev laboratorijskega hidravličnega sistema.

Delo je osredotočeno zgolj na programabilna logična krmilnika. Podrobno je opisano

njihovo ožičenje, naslavljanje ter komponente krmilnikov. Narejeno je tudi

prenaslavljanje nekaterih vhodov in izhodov zaradi napačne programske kode na

krmilnikih. Na koncu sledi tudi opis spominske kartice, ki služi za varnost pred izgubo

podatkov iz samega krmilnika.

V

PLC UPGRADE FOR DISTRIBUTED CONTROL OF HYDRAULIC

SYSTEM

Key words: controller, programmable logic controller - PLC, hydraulic system,

distributed control system.

UDK: 004.42:681.51(043.2)

Abstract

Diploma involves a description and presentation of laboratory hydraulic system. The

work is focused solely on the Programmable Logic Controller. It involves a detailed

description of their wiring, addressing and controler components. The reconnection of

some inputs and outputs is made due to wrong software code . Following in the end is a

description of the memory card, which serves as protection against data loss from a

single controller.

VI

Kazalo vsebine

1 UVOD ...................................................................................................................... 1

2 OPIS OBSTOJEČEGA STANJA ......................................................................... 2

2.1 GRADNIKI SISTEMA ............................................................................................ 2

2.1.1 Senzorji ......................................................................................................... 3

2.1.2 Aktuatorji ...................................................................................................... 6

2.2 KOMPONENTE VODENJA .................................................................................... 8

2.2.1 Splošno o krmilnikih .................................................................................... 8

2.2.2 Opis krmilnika 1 ........................................................................................... 9

2.2.3 Opis krmilnika 2 ......................................................................................... 10

2.2.4 Moeller XC-201 .......................................................................................... 11

2.2.5 Modul XIOC-4AI-2AO-U1-I1 ................................................................... 16

2.2.6 Modul XIOC-SER ...................................................................................... 17

2.2.7 Modul XIOC-NET ...................................................................................... 18

2.2.8 Modul Easy/MFD ....................................................................................... 21

2.3 DISLOCIRANE ENOTE ....................................................................................... 22

3 OKOLJE X-SOFT ................................................................................................ 32

3.1 POVEZAVA MED PC IN PLK ............................................................................. 33

3.2 DOLOČANJE GLOBALNIH SPREMENLJIVK ......................................................... 34

3.3 DOLOČITEV VHODNO-IZHODNIH MODULOV ..................................................... 36

3.4 PRENOS PROGRAMA IZ PC NA PLC .................................................................. 37

4 OKOLJE IO ASSISTANT ................................................................................... 38

4.1 POVEZAVA XI/ON Z XC-201 PREKO CAN IN PROFIBUS .............................. 39

5 OŢIČENJE IN POVEZAVA ............................................................................... 40

6 NASLAVLJANJE NOVIH VHODOV IN IZHODOV NA XI/ON .................. 47

7 VARNOST IN ZAŠČITA S POMNILNIŠKIMI ELEMENTI ........................ 49

7.1 DATOTEKA STARTUP.INI .................................................................................. 49

7.2 ZAGONSKI PROJEKT ......................................................................................... 50

7.3 SEZNAM UKAZOV POVEZANIH Z MMC IN USB ................................................ 51

VII

8 SKLEP ................................................................................................................... 52

9 VIRI IN LITERATURA ...................................................................................... 53

10 PRILOGE .............................................................................................................. 54

Kazalo slik

Slika 2.1: Gradniki sistema ............................................................................................... 2

Slika 2.2: Merilnik nivoja 1 .............................................................................................. 3

Slika 2.3: Merilnik nivoja 2 .............................................................................................. 4

Slika 2.4: Merilnik tlaka ................................................................................................... 4

Slika 2.5: Merilnik vrtljajev črpalke ................................................................................. 5

Slika 2.6: Merilnik pretoka ............................................................................................... 5

Slika 2.7: Frekvenčni pretvornik 1 ................................................................................... 6

Slika 2.8: Pnevmatski ventil ............................................................................................. 7

Slika 2.9: Frekvenčni pretvornik 2 ................................................................................... 7

Slika 2.10: Krmilni ventil ................................................................................................. 8

Slika 2.11: Krmilnik 1 .................................................................................................... 10

Slika 2.12: Krmilnik 2 .................................................................................................... 11

Slika 2.13: Moeller XC-201 ........................................................................................... 12

Slika 2.14: Moduli krmilnika ......................................................................................... 14

Slika 2.15: Kontakti CPU-201 ........................................................................................ 14

Slika 2.16: LED indikatorji XC-201 .............................................................................. 15

Slika 2.17: Kontakti XIOC 4AI-2AO-U1-I1 .................................................................. 16

Slika 2.18: Električna shema kontaktov XIOC 4AI-2AO-U1-I1 ................................... 16

VIII

Slika 2.19: Čelna stran modula XIOC SER .................................................................... 17

Slika 2.20: Modul XIOC-NET ....................................................................................... 18

Slika 2.21: Čelna stran modula XIOC-NET ................................................................... 19

Slika 2.22: Pozicija zaključnih uporov ........................................................................... 19

Slika 2.23: MFD-TA-17 ................................................................................................. 21

Slika 2.24: Sestava XION enote ..................................................................................... 22

Slika 2.25: Dislocirana enota 2 ....................................................................................... 30

Slika 2.26: Dislocirana enota 1 ....................................................................................... 31

Slika 3.1: Nastavitve v X-Soft ........................................................................................ 32

Slika 3.2: Nastavitev komunikacijskih parametrov ........................................................ 33

Slika 3.3: Okno PLC Configuration ............................................................................... 35

Slika 3.4: Nastavljanje vhodov/izhodov ......................................................................... 36

Slika 3.5: Prenos na PLK ................................................................................................ 37

Slika 4.1: Izbira modulov ............................................................................................... 39

Slika 5.1: Shema hidravličnega sistema ......................................................................... 40

Slika 5.2: CPU-201 ......................................................................................................... 42

Slika 5.3: XIOC-4AI-2AO-U1-I1................................................................................... 42

Slika 5.4: CPU-201 ......................................................................................................... 43

Slika 5.5: XIOC-4AI-2AO-U1-I1................................................................................... 43

Slika 5.6: Povezava med enotami ................................................................................... 44

Slika 6.1: Vizualizacija sistema ...................................................................................... 47

IX

Kazalo tabel

Tabela 2.1: Stanje LED indikatorjev .............................................................................. 20

Tabela 2.2: Barve XION modulov ................................................................................. 24

Tabela 2.3: Nazivni tokovi XION modulov ................................................................... 26

Tabela 2.4: Hitrost in dolžina - PROFIBUS ................................................................... 27

Tabela 2.5: Hitrost in dolžina - CANopen ...................................................................... 28

Tabela 2.6: Hitrost in dolžina - DeviceNet ..................................................................... 29

Tabela 5.1: Senzorji in aktuatorji ................................................................................... 41

Tabela 5.2: Vse spremenljivke sistema .......................................................................... 46

X

UPORABLJENI SIMBOLI, KRATICE IN TUJKE

PLK – Programibilni logični krmilnik

CAN – Controller Area Network

PROFIBUS – PROces FIeld BUS

CPU – Control Process Unit

V/I – Vhod/Izhod

I/O – Input/Output

LED – Light Emitted Diode

TCP/IP – Transmission Control Protocol/Internet Protocol

COM – Component Object Model

V – Volt

A – Amper

Hz – Hertz

PC – Osebni računalnik

W – Vat

n – Vrtljaji

ROM – Red Only Memory

RAM – Random Access Memory

EEPROM – Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory

B – Bajt

b - Bit

AC – Izmenični tok

DC – Enosmerni tok

HP – Horsepower

PLC – Programmable Logic Controller

Nadgradnja krmilnikov porazdeljenega vodenja hidravličnega sistema Stran 1

1 UVOD

Človek je skozi zgodovino vselej strmel k lajšanju svojega dela in s tem povezanega

preživetja. Razvila se je povečana aktivnost možganov ter vedno manjša aktivnost mišic,

kar se opazi v velikem seznamu genialnih izumov, ki si jih je zamislil človek. Vsi izumi,

od pradavnine do danes, so se in se še nadgrajujejo ter se medsebojno povezujejo v veliko

področje, ki se imenuje znanost. Tako si človek ustvarja lažje življenje že celotno obdobje

svojega obstoja. Obstaja pa začarana zanka, saj danes s svojimi izumi izkoriščamo

energijo, ki nam jo ponuja planet in jo nadomeščamo z energijo, ki naj bi jo proizvajali

sami. Posledice so opazne, zato moramo strmeti še k večjemu razvoju ter s tem pripomoči

k boljšemu svetu. Naš prispevek je kapljica v morje današnji znanosti, ampak vendarle.

Področje, ki ga opisujemo v diplomski nalogi se nanaša na področje avtomatizacije. To je

dokaj mlada veda, ki se hitro razvija in vsebuje mnogo znanstvenih panog; od

računalništva, strojništva do elektrotehnike in mnogo drugih.

V našem primeru opisujemo in raziskujemo hidravlični sistem, ki je že nameščen v

laboratoriju. Vsebuje različne senzorje in aktuatorje, ki so povezani s krmilnikom in

posredno tudi z računalnikom. Nanj so priključena različna vodila, ki komunicirajo po

različnih protokolih. Poglobili se bomo samo na področje programabilnega logičnega

krmilnika in njegovih modulov. Z računalniškim programom sprogramiramo krmilnik, le

ta pa operira z vhodi in izhodi ter signale pošilja na fizični del sistema. Prav ta način je

potreben nadgradnje za boljše delovanje. Potrebna je prevezava nekaterih vhodov-izhodov

in njeno prenaslavljanje. Opisane bodo tudi električne sheme z vsemi vhodi, izhodi,

spremenljivkami… Podrobneje bo opisan Moellerjev krmilnik in njegovi moduli ter

varnost pred izgubo podatkov.


2 OPIS OBSTOJEČEGA STANJA

2.1 Gradniki sistema

Hidravlični sistem v laboratoriju je namenjen spoznavanju in učenju delovanja različnih

senzorjev, aktuatorjev, krmilnikov in ostalih komponent sistema. Sestavljen je iz zbiralne

posode in dveh merilnih posod. Tekočina iz zbiralne posode, ki je nameščena nad

merilnima posodama, omogoča pretok po sistemu, ki je lahko krmiljen z ventili ali s

črpalkami. Komponente sistema so: štirje merilniki tlaka (PI1, PI2, PI4, PI5), dve črpalki

vodeni s frekvenčnim pretvornikom (FP1, FP2), merilnik vrtljajev nameščen na črpalki 2,

merilnik pretoka, pnevmatski ventil, krmilni ventil ter dva merilnika nivoja v merilnih

posodah. Sistem je varovan s končnimi stikali, ki preprečujejo izlitje vode iz merilnih

posod.

Na sliki 2.1 je hidravlični sistem shematsko prikazan s pomembnimi gradniki. Slika se

uporablja v uporabniškem vmesniku sistema vodenja.

Slika 2.1: Gradniki sistema

Vir: Lepoša 2007


Ta sistem deluje neodvisno od ostalega sistema. Vsi elementi sistema so povezani v

krmilno omaro, kjer se vrednosti napetosti in tokov transformirajo v nazivne vrednosti, ki

so zahtevane s strani proizvajalcev komponent. Ožičenje iz merilne omare vodi do PLK-

jev in nato do računalnika.

2.1.1 Senzorji

Merilnik nivoja 1

Merilnik nivoja s plovcem, ki se nahaja v merilni posodi 1, tipa Eckartd LI 166.

Merilnik ima napajanje 24 V in na izhodu tokovni signal 4 mA do 20 mA.

Karakteristika izhodnega toka v odvisnosti od nivoja v odstotkih je linearna.

Delovanje merilnika temelji na vzgonu. S spreminjanjem višine vode se spreminja

tudi vzgon plovca, ki pa vpliva na senzor sile.

Slika 2.2: Merilnik nivoja 1


Merilnik nivoja 2

Tlačni merilnik nivoja tipa Eckardt SILICON CP 160. Na merilnik je priključen p/I

pretvornik, ki da na izhodu tokovni signal 4 mA do 20 mA. Merilnik nivoja temelji

na principu merjenja hidrostatskega tlaka na dnu posode. Karakteristika izhodnega

toka je v odvisnosti od nivoja linearna.

Slika 2.3: Merilnik nivoja 2

Merilniki tlaka

Uporabljeni so merilniki tipa ELTRA DMT 200 L s prikazovalnikom. Za delovanje

potrebujejo napajanje 24V, izhodni signal pa je tokovni 4 mA do 20 mA. Merilno

območje imajo od 0 do 3 bare. Karakteristika izhodnega toka v odvisnosti od tlaka

je linearna.

Slika 2.4: Merilnik tlaka


Merilnik obratov črpalke

Kot merilnik obratov je uporabljen inkrementalni dajalnik tipa Omron E6B2 –

CWZ5B. Za delovanje potrebuje napajanje od 12 V do 24V enosmerne napetosti.

Resolucija dajalnika je 100 pulzov na obrat. Na izhodu dobimo A, B in Z signale, ki

jih je potrebno pripeljati na hitri števec za merjenje obratov.

Slika 2.5: Merilnik vrtljajev črpalke

Merilnik pretoka

Merilnik je tipa VORTEX 2A9512. Za delovanje potrebuje napajanje od 10,5 V do

50 V enosmerne napetosti. Izhodni signal je tokovni, 4 mA do 20 mA.

Karakteristika izhodnega toka v odvisnosti od pretoka je linearna (Zeme 2007).

Slika 2.6: Merilnik pretoka


2.1.2 Aktuatorji

Črpalka 1 s frekvenčnim pretvornikom 1

Uporabljena je centrifugalna črpalka ELKO ELEKTROKOVINA VC 55 T3

z nazivnimi podatki:

P1 = 1.4 kW, 0.5 – 1.5 Vs, 30 – 55 m, n = 2820 min-1, 50 Hz, Y380 V.

Črpalko vodimo s frekvenčnim pretvornikom 1 tipa Telemecanique Altivar 58 z

nazivnimi podatki: 2.2 kW/3HP, 380/500 V, 50/60 Hz, izhodna frekvenca od 0.1

do 500 Hz, 5.8 A izhodnega toka. Frekvenčni pretvornik deluje v ročnem ali

avtomatskem režimu delovanja. Med režimoma preklapljamo s stikalom FP1 na

krmilni omari. V ročnem režimu delovanja nastavljamo frekvenco na frekvenčnem

pretvorniku s potenciometrom na krmilni omari. V avtomatskem režimu delovanja

pa mu nastavljamo frekvenco preko analognega tokovnega izhoda na krmilniku od

4 mA do 20 mA.

Slika 2.7: Frekvenčni pretvornik 1

Pnevmatski ventil

Sestavljen je iz ventila, pnevmatskega pogona ventila, pnevmatskega položajnega

regulatorja in I-p pretvornika. Pnevmatski membranski pogon je tipa Eckardt PM

813. Hod ventila je linearno odvisen od krmilnega signala. Pnevmatski položajni

regulator je tipa Eckardt SRP 981 in omogoča pozicioniranje ventila. I-p pretvornik

pretvori vhodni tokovni signal 4 mA do 20 mA v krmilni tlačni signal s katerim

odpiramo in zapiramo ventil. Za delovanje potrebuje napajalni tlak 1.4 bara. Ventil


je pri vhodnem tokovnem signalu 4 mA popolnoma zaprt, pri tokovnem signalu 20

mA pa popolnoma odprt.

Slika 2.8: Pnevmatski ventil

Črpalka 2 s frekvenčnim pretvornikom 2

Uporabljena je centrifugalna črpalka ELEKTROKOVINA VCV 50/4 T z nazivnimi

podatki: 0.5 – 1.5 l/s, 50 Hz, 10 A, 220/380 V, 4.2/2.45 A.

Črpalko vodimo s frekvenčnim pretvornikom 2 tipa Omron V1000 z nazivnimi

podatki: 2.2 kW, 300 – 460 V, 50/60 Hz, 5.9 A vhodnega toka, 5.4 A izhodnega

toka. Frekvenčni pretvornik deluje v ročnem ali avtomatskem režimu delovanja.

Med režimoma preklapljamo s stikalom FP2 na krmilni omari. V ročnem režimu

delovanja nastavljamo frekvenco na frekvenčnem pretvorniku s tipkama gor in dol

na tastaturi frekvenčnega pretvornika. V avtomatskem režimu delovanja pa mu

nastavljamo frekvenco preko analognega tokovnega izhoda na krmilniku od 4 mA

do 20 mA.

Slika 2.9: Frekvenčni pretvornik 2


Krmilni ventil

Tip ventila je IMP RV 225. Vsebuje servomotorni pogon, ki ga preko dveh relejev

vklapljamo v levo ali desno stran in s tem odpiramo ali zapiramo ventil. Kot

povratno informacijo dobimo odprtost ventila v obliki napetostnega signala od 0 do

10 V. Karakteristika napetostnega signala v odvisnosti od odprtosti ventila je

linearna (Zeme 2007).

Slika 2.10: Krmilni ventil

2.2 Komponente vodenja

2.2.1 Splošno o krmilnikih

Osnovno orodje, ki se danes uporablja za avtomatizacijo naprav in industrijskih procesov,

je programirljiv logični krmilnik ali PLK. Prvotno krmilje je temeljilo na relejni logiki,

današnji PLK-ji pa uporabljajo za svoje delovanje mikroprocesor, ki ima seveda mnogo

več funkcionalnosti in prednosti. Zaradi množične proizvodnje in uporabe PLK-jev v

industriji so ti postali relativno poceni, zelo zanesljivi v delovanju in enostavni za uporabo

(programiranje, montaža in servisiranje). V osnovi je namenjen za realizacijo sekvenčnega

vodenja, omogoča pa tudi reševanje regulacijskih nalog. Njegova funkcija je krmiljenje

izhodov na osnovi vhodov. PLK je računalnik, prilagojen za industrijsko okolje. Sestavljen

je iz štirih elementov:

Centralno procesna enota (CPU)


To so »možgani krmilnika«. Vsebuje enega ali več mikroprocesorjev, ki krmilijo

delovanje PLK-ja in izvajajo uporabniški program. CPU krmili tudi komunikacije

in povezave z drugimi enotami sistema. Sistemski program je shranjen v stalni

pomnilnik (ROM), spremenljivke v dinamični pomnilnik (RAM), uporabniški

program pa v dinamični pomnilnik ali programsko nastavljivi pomnilnik

(EEPROM).

Napajalnik: PLK običajno potrebuje napajanje z 230 V izmenične napetosti ali

24 V enosmerne napetosti. Napajalnik skrbi za potrebne nižje enosmerne napetosti

za delovanje CPU-ja in vhodno-izhodnih enot.

Vhodne enote: skrbijo za sprejem zunanjih signalov (digitalnih in analognih),

pretvorbo signalov v nivoje, potrebne za nadaljnjo obdelavo in zaščito CPU pred

motnjami iz okolja. Stanje digitalnih vhodov se običajno prikazuje s svetlobnimi

diodami za diagnostiko delovanja PLK-ja.

Izhodne enote: skrbijo za prenos rezultatov izvedbe programa krmilnika na izhodne

signale (digitalne in analogne) in za zaščito CPU-ja pred motnjami iz okolja. Stanje

digitalnih izhodov se običajno prikazuje s svetlobnimi diodami. Za izvedbo

sekvenčnega vodenja potrebujemo proces, opremljen z merilnikom in izvršilnim

sistemom, krmilnik in vmesnik. Potrebujemo pa tudi programsko opremo za

izvedbo programa. Programska oprema je običajno dobavljena skupaj z

nabavljenim krmilnikom. Ta program omogoča načrtovanje vodenja in prenos

programa na PLK (Jezeršek 2010).

2.2.2 Opis krmilnika 1

Modularni krmilnik tipa Moeller XC-CPU-201-EC512-8DI-6DO-XV.

CPU enota vsebuje:

• 512 kB programskega spomina in 512 kB podatkovnega spomina

• 8 digitalnih vhodov

• 6 digitalnih izhodov


• priključek za RS232/ethernet komunikacijo

• priključek za CANopen komunikacijo

• integriran web strežnik

Dodatni razširitveni moduli, ki jih vsebuje:

• XIOC-NET-DP-S modul za profibus DP »Slave« komunikacijo (glej poglavje

2.2.7)

• XIOC-4AI-2AO-U1-I1 analogni modul s 4 analognimi vhodi in 2 analognima

izhodoma, vhodi in izhodi so lahko glede na pozicijo preklopnih stikal na strani

modula tokovni od 0 do 20 mA ali napetostni od 0 do 10 V (glej poglavje 2.2.5).

Krmilnik ima na priključek za CANopen povezavo priključeno modularno dislocirano

enoto XI/ON in pa krmilno relejni modul Easy/MFD.

Slika 2.11: Krmilnik 1

2.2.3 Opis krmilnika 2

Modularni krmilnik tipa Moeller XC-CPU-201-EC512-8DI-6DO.

CPU enota vsebuje:

• 512 kB programskega spomina in 512 kB podatkovnega spomina

• 8 digitalnih vhodov

• 6 digitalnih izhodov

• priključek za RS232/ethernet komunikacijo

• priključek za CANopen komunikacijo


Dodatni razširitveni moduli, ki jih vsebuje:

• XIOC-SER modul za serijsko RS232/RS485 komunikacijo (glej poglavje 2.2.6)

• XIOC-XIOC-NET-DP-M modul za profibus DP Master komunikacijo (glej

poglavje 2.2.7)

• XIOC-4AI-2AO-U1-I1 analogni modul s 4 analognimi vhodi in 2 analognima

izhodoma (glej poglavje 2.2.5). Vhodi in izhodi so lahko glede na pozicijo

preklopnih stikal na strani modula tokovni od 0 do 20 mA ali napetostni od 0 do 10

V.

Krmilnik 2 ima na modulu XIOC-NET-DP-M priključen preko profibus povezave krmilnik

1 in pa modularno dislocirano enoto XI/ON.

Slika 2.12: Krmilnik 2

2.2.4 Moeller XC-201

Modularni krmilnik serije XC200 nudi visoko procesorsko kapaciteto in je zasnovan za

uporabo na industrijskih strojih in izgradnjo sistemov za nadzor. Na prvi pogled so

krmilniki XC200 zelo podobni krmilnikom XC100, so pa bistveno bolj zmogljivi.

Krmilnik je sestavljen iz procesorske enote in modulov za razširitev. Procesorska enota

ima integriranih 8 digitalnih vhodov in 6 digitalnih izhodov. Na vhode lahko priključimo

dva hitra števca s frekvenco do 50 kHz ali inkrementalni dajalnik z enako frekvenco. V

krmilnikih XC200 je vgrajen precej zmogljivejši procesor, ki 1000 operacij izvrši v času


0,05 ms. Glede na velikost spomina imamo na voljo module z 256 kB in 512 kB

programskega in podatkovnega spomina. Remanentnega je 32 kB spomina. Če imamo

potrebo po shranjevanju velikih količin podatkov (recepture, procesni podatki,…) lahko

le-te hranimo na MMC (Multimedia Memory Card) spominsko kartico. Na voljo sta kartici

16 MB ali 32 MB. Krmilniki XC200 so tudi komunikacijsko bistveno zmogljivejši od

XC100. Poleg CANopen in serijskega vmesnika imajo krmilniki XC200 integriran tudi

10/100 Mb ethernet vmesnik. Preko njega lahko krmilnik programiramo ali pa z veliko

hitrostjo prenašamo podatke. Nekatere različice krmilnikov XC200 imajo integriran tudi

web strežnik. To pomeni, da se lahko vsak trenutek iz kateregakoli konca sveta preko

interneta povežemo na naš krmilnik in spremljamo vizualizacijo s podatki iz procesa.

Vir: Moeller 2010

Na procesorske enote XC200 lahko priključimo do 15 različnih razširitvenih modulov

(XIOC). Uporabljajo se kot lokalne razširitve na vseh krmilnikih nove modularne družine,

24 V napajanje in

lokalni vhodi ter

izhodi

Procesorska

enota

Slika 2.13: Moeller XC-201


prav tako pa tudi na modularnih krmilnikih z integriranim upravljalnim prikazovalnikom.

Na krmilnikih XC100 in XC200 lahko dodamo do 15 modulov, na krmilnikih s

prikazovalnikom XC-…-XV pa tri module.

Nabor modulov, ki jih imamo na voljo je zelo velik:

- digitalni vhodi (8/16/32 vhodov – 24 V DC, 16 vhodov – 230 V AC, 110 V AC )

- digitalni izhodi (8/16/32 izhodov – 24 V DC, 12 izhodov - relejski )

- digitalni vhodi/izhodi (4 - 16 vhodov 24 V DC, 0-12 izhodov 24 V DC)

- analogni vhodi (8 vhodov – 0 - 10 V, ±10 V, 4 – 20 mA)

- analogni izhodi (2 izhoda ± 10 V)

- analogni izhodi (4 izhodi – 0 – 10 V, ±10 V)

- analogni vhodi/izhodi (2 x AI 0 - 10 V + 2 x AO 4 - 20 mA, 2(4) x AI 0 - 10 V + 1(2) AO

0 - 10 V ali 0 - 20 mA)

- modul za PT100/1000 (4 vhodi)

- števčni moduli (1 x 100 kHz, 2 x 100 kHz, 2 x 400 kHz + 2 x analogni izhod ±10 V)

- komunikacijski moduli (RS232, RS485, RS422, Profibus DP Master)

Razširitveni moduli XIOC imajo kompaktno ohišje majhnih dimenzij (širina 30 mm, višina

in globina 100 mm). To je razlog, da v krmilni omari porabijo zelo malo prostora. Na širini

450 mm lahko priključimo do 480 senzorjev ali aktuatorjev. Naslednja prednost je izbira

priključnih sponk na modulih. Izbiramo lahko med vijačnimi in vzmetnimi sponkami. Ker

sponke niso vgrajene v modul je možno module tudi zelo hitro zamenjati brez posegov v

ožičenje (Roersch 2005).


Slika 2.14: Moduli krmilnika

Vir: Roersch 2005

Kontakti:

Vir: Moeller 2010

Slika 2.15: Kontakti CPU-201


Na sliki so prikazani kontakti ter njihove oznake krmilnika Moeller XC-CPU201. Krmilnik

vsebuje osemnajst kontaktov. Njihov pomen pa je naslednji:

I0.0 do I0.7 (digitalni vhodi)

Q0.0 do Q0.5 (digitalni izhodi)

0 VQ in 24 VQ (napajalna napetost za lokalne vhode in izhode)

0 V in 24 V (napajalna napetost za procesorsko enoto)

LED indikatorji:

Nad vsakim modulom, ki je namenjen za obdelavo vhodno/izhodnih signalov je določeno

zaporedje LED indikatorjev, ki služijo za prepoznavanje stanja določenega vhoda ali

izhoda.

Slika 2.16: LED indikatorji XC-201

Na sliki so prikazani indikatorji za vhode in izhode. Vhodi od I0.0 do I0.7 so označeni v

prvih dveh vrsticah s številkami od 0 do 7. Izhodi od Q0.0 do Q0.5 pa v tretji in četrti

vrstici s številkami od nič do pet. Ko LED dioda sveti, pomeni, da je določen vhod ali

izhod aktiven (v stanju H). Na podobnem principu delujejo tudi ostali moduli, ki jih lahko

dodamo na krmilnik (Jezeršek 2010).


2.2.5 Modul XIOC-4AI-2AO-U1-I1

XIOC-4AI-2AO-U1-I1 je analogni modul s štirimi analognimi vhodi in dvema analognima

izhodoma. Vhodi in izhodi so lahko glede na pozicijo preklopnih stikal tokovni (4 – 20

mA) ali napetostni (0 - 10 V). Vhodni kontakti so označeni z I0 do I3.

Slika 2.17: Kontakti XIOC 4AI-2AO-U1-I1

Na modulu XIOC-4AI-2AO-U1-I1, ki je nameščen na krmilnikih ena in dva, so vhodi in

izhodi podrobneje opisani v poglavju 5. Analogni vhodi se uporabljajo v večini za meritve

zveznih veličin, kot so temperatura, tlak, pretok, gostota. Analogni izhodi pa v večini

krmilijo prikazne instrumente in zvezno delujoče izvršne organe. To so npr.:

elektropnevmatski ventili, elektromotorni ventili z lokalnim poziciometrom,

proporcionalni elektromagnetni ventili in podobni (Roersch 2005).

Slika 2.18: Električna shema kontaktov XIOC 4AI-2AO-U1-I1


2.2.6 Modul XIOC-SER

Modul se uporablja v povezavi z XC100 ali XC 200 krmilniki za serijsko komunikacijo.

Na razpolago imamo komunikacije RS 232, RS 422 in RS 458. Na krmilni enoti XC-CPU

200 je preko COM vodila možno upravljati največ štiri module. XIOC-SER enota vsebuje

tudi zaključni upor, katerega je potrebno nastaviti, kadar je enota prva ali zadnja v

povezavi z več drugimi enotami ali moduli. Modul lahko nastavljamo po svojih željah v

možna prioritetna stanja »master« ali »slave«. Za programsko nastavitev modula v

programu X-Soft je postopek podoben ostalim postopkom, ki veljajo za ostale module

(digitalne, analogne, napajalne…). Ta postopek bo podrobneje opisan v poglavju 3.3.

Na sliki je prikazana čelna stran XIOC-SER modula z vsemi njegovimi priključki,

svetlečimi diodami ter zaključnim uporom (Roersch 2005).

Slika 2.19: Čelna stran modula XIOC SER

RS 232

RS 422 in RS 458

Stikalo za zaključni upor


2.2.7 Modul XIOC-NET

PROFIBUS DP1 modul XIOC-NET-DP-M (M = master) in XIOC-NET-DP-S (S = slave)

formira vmesnik med XC-201 in PROFIBUS DP. »Master« modul ima kratico DP-M,

»slave« modul pa DP-S. Če se opis nanaša na oba modula se uporablja samo kratica DP.

DP modul je lahko vstavljen v enega od prvih treh rež razširitvenih modulov poleg CPU.

Vse to moramo upoštevati tudi pri konfiguraciji modulov v programu X-Soft, ki bo opisana

kasneje. DP-M modul ureja in upravlja s prenosi podatkov med uporabniškim programom

in s »slave« enotami. Na eno BUS enoto je lahko naslovljenih vse do 31 »slave« modulov.

S pomočjo ponavljalnikov (repeaters) pa lahko na več enot priključimo do 124 »slave«

modulov. DP-S modul lahko pošilja in sprejema do 244 B. Prvi krmilnik uporablja

konfiguracijo »slave«.

Slika 2.20: Modul XIOC-NET

Vir: Moeller 2010

1 PROFIBUS DP – »Decentralized Peripherals« se uporablja za delovanje senzorjev in aktuatorjev preko

kontrolerja v proizvodnji (tovarni) avtomatiziranih aplikacij. Veliko standardov je zbranih tukaj.


Slika 2.21: Čelna stran modula XIOC-NET

Vir: Roersch 2005

Na vsaki strani vodila mora biti zaključni upor. Zaključni upor mora biti vklopljen, če je

modul zadnji v sistemu, oziroma vodilo iz njega ne vodi več v drug sistem ali modul.

Ostali moduli, ki so vmesno povezani pa morajo imeti zaključni upor izklopljen. Na

XIOC-NET-DP modulu ga lahko nastavimo po želji.

Slika 2.22: Pozicija zaključnih uporov

Stikalo v levo – vklop, stikalo v desno – izklop.

Zaključni upor se lahko nastavi tudi na samem priključku PROFIBUS vodila, s stikalom na

njem.

PROFIBUS DP vmesnik

Stikala za zaključni upor

LED indikatorji


Stanje LED indikatorjev na XIOC-NET-DP:

Tabela 2.1: Stanje LED indikatorjev

Vir: Roersch 2005


2.2.8 Modul Easy/MFD

Easy/MFD je krmilno relejni modul proizvajalca Moeller, ki ga v našem primeru

uporabljamo za regulacijo krmilnega ventila. S krmilnikom je povezan preko CAN vodila.

Za programiranje Easy/MFD modula imamo na voljo progam Easy-Soft, ki je namensko

namenjen le programiranju teh vrst modulov. Na modulu je nameščen tudi manjši zaslon

namenjen enostavnejšim aplikacijam ter funkcijski gumbi za lažje upravljanje samega

modula oziroma procesa. Easy je voden posredno preko drugega krmilnika XC-201 s CAN

povezavo. Na njem je sprogramirano različno delovanje in preklapljanje iz različnih stanj

ter tudi regulacija krmilnega ventila, ki regulira nivo vode v drugi zbiralni posodi. Za

delovanje Easy/MFD modula so potrebne določene komponente, ki jih glede na zahteve

procesa primerno uporabimo. V našem primeru je krmilno relejni modul sestavljen iz:

CPU enota CP8-NT

Razširitvena enota MFD-TA-17, ki vsebuje:

12 digitalnih vhodov

4 digitalne izhode

4 analogne vhode (0 - 10 V)

1 analogni izhod (0 - 10 V)

MFD-80-B prikazovalnik z upravljalnimi tipkami

EASY 221-CO razširitveni modul za CANopen komunikacijo

Slika 2.23: MFD-TA-17

Vsa komunikacija, programiranje ter podrobnejši opis Easy/MFD krmilno relejnega

modula se nahaja v diplomskem delu: »porazdeljeno vodenje hidravličnega sistema –

komunikacije in programska oprema«, avtorja Andreja Zemeta (2007).


2.3 Dislocirane enote

Dislocirane enote (XI/ON) se uporabljajo takrat, kadar imamo sistem oddaljen od

osnovnega krmilnika. V takem primeru preko različnih vodil, ki bodo kasneje tudi opisana,

povežemo dislocirane enote s krmilnikom. Ta sistem ima več prednosti. Vodila, ki jih

zahtevajo dislocirane enote, lahko uporabljamo na daljših razdaljah kot standardno

ožičenje na krmilnikih. Seveda je tudi razlika v hitrosti in razdaljah med samimi vodili.

Dodatna prednost dislociranih enot je tudi razširitev različnih modulov in s tem tudi

vhodov ali izhodov. Dislocirane enote (XI/ON) je možno poljubno sestavljati z želenimi

moduli. Proizvajalec Moeller ima na razpolago mnogo modulov in potrebnih

komunikacijskih vmesnikov za sestavo zahtevane dislocirane enote:

Vir: Micro Innovation 2006

Slika 2.24: Sestava XION enote


Možni deli in moduli:

1. Prehodna enota/gateway (komunicira s krmilnikom preko različnih možnih vodil)

2. Digitalni vhodi

3. Relejni moduli

4. Varnostni element (preprečuje vstavljanje modula na napačno lokacijo)

5. Osnovni modul (osnovna naprava za priključevanje različnih modulov)

6. Mostiček (jumper)

7. Končna ploščica

8. Nosilec

9. Napajalni modul

10. Analogni vhodi

11. Digitalni izhodi

12. Analogni izhodi

13. Tehnološki moduli (števci…)

14. Označevalec (barve, simboli)

Vsak modul ima tudi oznako in barvo za lažje razpoznavanje. V spodnji tabeli je podan

opis možnih modulov ter njihovih barv:


Elektronski moduli barva

Prehodna enota1 siva

Modul osveževanja2 24 V DC siva

Napajalni modul3 24 V DC siva

Napajalni modul 120/230 V AC rjavo-oranžna

Digitalni vhodi svetlo-siva

Analogni vhodi modra

Digitalni izhodi rdeča

Analogni izhodi zelena

Relejni moduli roza

Tehnološki moduli (števci) rumena

Tabela 2.2: Barve XION modulov

Prehodna enota služi kot:

Vmesnik med XI/ON modulov in vodilom

Podpira protokole vodil, kot so to: PROFIBUS-DP, CANopen, INTERBUS in

DeviceNet

Regulira celoten proces izmenjave podatkov

Generira diagnostične informacije za krmilnike višjih enot

Omogoča povezavo prek neposrednega ožičenja ali specifičnega vodila

Nudi integrirane vmesnike za programsko opremo I/Oassistant

Omogoča nastavitev naslova za vodilo

1 Prehodna enota - Gateway

2 Modul osveževanja vodila – Bus Refreshing module

3 Napajalni modul – Power Feeding module


Modul osveževanja služi kot:

Sistemska oskrba XI/ON modula in prehodne enote

Oskrba 24 V enosmerne napetosti do modulov

Kreiranje skupin z eno napajalno enoto

Diagnostične funkcije (prikaz napetosti, preobremenitve, oskrba…)

Napajalni modul služi kot:

Sistemska oskrba XI/ON modulov z 24 V DC ali 120/230 V AC

Kreiranje skupin z eno napajalno enoto

Diagnostične funkcije (prikaz napetosti)

Prvi modul na XI/ON dislociranih enotah po XI/ON prehodni enoti, mora vedno biti modul

osveževanja vodila, kakor tudi ustrezni osnovni modul XN-P3x-SBB ali XN-P4x-SBBC.

Število XI/ON modulov, ki jih je mogoče oskrbovati z modulom vodila preko osnovnega

modula je odvisno od posameznih nazivnih tokov za posamezne module. Vsota nazivnega

toka povezanih XI/ON modulov ne sme presegati 1,5 A (10 A pri napajalnem modulu). Pri

izračunu potrebnega števila modulov za osveževanje vodila moramo upoštevati zahteve

glede porabe energije. Če je uporabljana programska oprema I/Oassistant se avtomatsko

ustvari sporočilo o napaki takoj, ko sistem oskrbe preko vodila ni več zadosten.


Spodnja tabela nam prikazuje pregled porabe nazivnih tokov različnih XI/ON modulov:

modul napajanje Nazivni tok

Gateway PROFIBUS-DP ≤ 430 mA

Gateway CANopen ≤ 350 mA

Gateway DeviceNet ≤ 250 mA

XN-BR-24VDC-D 1500 mA

XN-PF-24VDC-D ≤ 28 mA

XN-PF-120/230VAC-D ≤ 25 mA

XN-2DI-24VDC-P ≤ 28 mA

XN-2DI-24VDC-N ≤ 28 mA

XN-2DI-120/230VAC-P ≤ 28 mA

XN-4DI-24VDC-P ≤ 29 mA

XN-4DI-24VDC-N ≤ 28 mA

XN-1AI-I(0/4..20MA) ≤ 41 mA

XN-1AI-U(-10/0..+10VDC) ≤ 41 mA

XN-2DO-24VDC-0.5A-P ≤ 32 mA

XN-2DO-24VDC-0.5A-N ≤ 32 mA

XN-2DO-24VDC-2A-P ≤ 33 mA

XN-1AO-I(0/4..20MA) ≤ 39 mA

XN-2AO-U(-10/0..+10VDC) ≤ 43 mA

XN-2DO-R-NC ≤ 28 mA

XN-2DO-R-NO ≤ 28 mA

XN-2DO-R-CO ≤ 28 mA

XN-1CNT < 40 mA

Tabela 2.3: Nazivni tokovi XION modulov


Prehodna enota lahko s krmilnikom komunicira z različnimi vodili. Vsako vodilo ima

svoje karakteristike, s katerimi lažje izberemo primernega svojim potrebam. Za vse vrste

vodil je temu namenjena tudi svoja prehodna enota. Na razpolago imamo štiri vrste

standardiziranih vodil:

PROFIBUS-DP

CANopen

DeviceNet

INTERBUS

PROFIBUS-DP

Vodilo je zasnovano za velike hitrosti, nanj lahko priključimo do 125 naprav. Komunicira

lahko s hitrostjo prenosa do 12Mbit/s. Sama sestava vodila je iz prepletenih žic ali

optičnega vlakna, vse skupaj pa temelji na standardu RS 485. Na XI/ON dislocirane enote

lahko preko PROFIBUS-DP vodila priključimo največ 74 modulov (Laboratorij za

obdelavo signalov in daljinska vodenja 2000).

Tabela hitrosti prenosa podatkov v odvisnosti od dolžine vodila:

Baudna hitrost (kBit/s) Maksimalna dolžina vodila (m)

9,6 1200

187,5 1000

500 400

1500 200

3000 100

12000 100

Tabela 2.4: Hitrost in dolžina - PROFIBUS

Dolžino vodila lahko povečamo s ponavljalniki1. Med dolžino PROFIBUS vodila lahko

namestimo največ tri ponavljalnike. Največja možna razdalja s ponavljalniki je 4800 m.

1 Ponavljalnik - repeater


CANopen

Protokol CAN je serijski komunikacijski protokol, s katerim je mogoče učinkovito

porazdeljeno krmiljenje v realnem času. Komunikacija običajno poteka po dveh žicah, je

dvosmerna, vendar poteka le v eno smer naenkrat (ang. Halfduplex) in je primerna za

uporabo povsod, kjer aplikacije zahtevajo hiter prenos kratkih sporočil. Ponuja robustne

mehanizme za odkrivanje in odpravljanje napak ter brezhibno deluje v kritičnih okoljih.

Zagotavlja hitrost prenosa do 1 Mb/s na razdalji do 40 m ter povezavo do 110 naprav.

Vozlišče CANopen predstavlja potrebna strojna oprema, na kateri teče ustrezna

programska oprema. Vozlišče mora z ustreznim krmilnikom, oddajno-sprejemno enoto

CAN in ustreznimi gonilniki za vso strojno opremo zagotoviti nemoteno uporabo v

omrežjih CAN. S ponavljalniki je mogoče linijo s CAN protokolom povezati tudi preko

1000 m. Na XI/ON dislocirane enote lahko preko CANopen vodila priključimo največ 74

modulov (Dimitievski 2010).

Tabela hitrosti prenosa podatkov v odvisnosti od dolžine vodila CAN:

Baudna hitrost (kBit/s) Maksimalna dolžina vodila (m)

10 1000

20 1000

50 1000

100 650

125 500

250 250

500 100

800 50

1000 25

Tabela 2.5: Hitrost in dolžina - CANopen


DeviceNet

DeviceNet je še en tip široko podprtega odprtega omrežja, ki je združljivo s širokim

naborom proizvodov različnih proizvajalcev. Omrežje DeviceNet je zasnovano na

konceptu proizvajalec/porabnik, ki omogoča enakovredno (peer-to-peer) konfiguracijo ali

pa konfiguracijo glavni/podrejeni (master/slave), temelji pa na sistemu serijskih vodil CAN

(Controller Area Network). Uporabnik lahko nastavi »master/slave«, »multi master« ali

kombinirano konfiguracijo. Specifikacije DeviceNet vodila dovoljujejo uporabo dveh tipov

kablov; debelega in tankega. Vsak ima svoje lastnosti glede hitrosti prenosa podatkov in

dolžine, ki bodo predstavljene v tabeli 2.6. Na XI/ON dislocirane enote lahko preko

DeviceNet vodila priključimo največ 74 modulov (Mitsubishi Electric 2011).

Baudna hitrost

(kBit/s)

Maksimalna razdalja med dvema postajama (m)

debel kabel tanek kabel

125 500 100

250 250

500 100

Tabela 2.6: Hitrost in dolžina - DeviceNet

INTERBUS

Topologija omrežja je obročna (ring), kjer mrežni gospodar (master) podatke sekvenčno

pomika od točke do točke obroča. Vsaka naprava v obroču deluje kot pomični (shift)

register, ki simultano sprejema in oddaja podatke s 500 kHz. Dejanski prenos podatkov

med postajami ustreza standardu RS-485. Interbus-S komunikacija vsebuje CRC za

detekcijo napak. Vodilo Interbus-S (Interbus-S Remote Bus) je bilo razširjeno tako, da

vsebuje podprotokol (subprotocol) z imenom Interbus-Sensor Loop (ali Interbus-S-Local

Bus). Ta protokol predvideva uporabo alternativnega fizičnega nivoja z enojno prepleteno

parico, ki prenaša podatke in energijo (napajanje) po istih linijah ter redukcijo velikosti

pomičnega registra v vsaki postaji s 16 na 4 bite. Komunicira lahko z največjo hitrostjo

prenosa do 2 Mbit/s. Nanj lahko priključimo do 512 naprav. Največja razdalja med

postajama je 400 m. Pri tej razdalji je vodilo sposobno komunicirati s hitrostjo prenosa do

500 kBit/s (Hilscher 2011).


V našem primeru je sestava dislociranih enot 2 naslednja:

Slika 2.25: Dislocirana enota 2

Druga dislocirana enota komunicira s krmilnikom 1 in 2 preko prehodne enote (GWBR

BPDP) in PROFIBUS-DP vodila. Ostali moduli pa so naslednji:

1. XN-2DO-24VDC-0.5-P

2. XN-2DO-24VDC-0.5-P

3. XN-4DO-24VDC-0.5-P

4. XN-4DI-24VDC-P

5. XN-2AO-U(-10/0..+10VDC)

6. XN-4AI-U/I

7. XN-2AO-U(-10/0..+10VDC)

Prehodna enota

GWBR BPDP


Dislocirana enota 1:

Slika 2.26: Dislocirana enota 1

Prva dislocirana enota komunicira s krmilnikom 1 preko prehodne enote (XN-GW-

CANOPEN) in CANopen vodila. Ostali moduli pa so naslednji:

1. XN-BR-24VDC-D

2. XN-4DI-24VDC-P

Prehodna enota

XN-GW-CANOPEN


3 OKOLJE X-SOFT

X-Soft je programsko orodje proizvajalca Moeller software za programiranje Moellerjevih

krmilnikov serije XC. Uporablja se CoDeSys-ov (Controlled Development System)

programirni sistem, ki je podprt s standardom IEC (International Electrotechnical

Commission). Osnova programskega jezika temelji na že znanih jezikih kot so C++, Visual

basic… Program vsebuje dosti naprednih možnosti, s katerimi nam samo delovanje in

razumevanje sistema še bolj približa. Nekaj uporabnih funkcij:

Simuliranje

Pregledovanje sintakse v celoti ali po delih

Izvažanje programa v različne datoteke

Nastavljanje vhodno-izhodnih spremenljivk

…

Sprva je potrebno program namestiti na računalnik. Ta proces uredimo po klasičnem

postopku kot pri drugih programih. Po namestitvi programa na računalnik se lahko

program zažene. Na samem začetku moramo v programu nastaviti nekaj osnovnih

nastavitev kot so tip krmilnika ter tip jezika (IL, LD, ST…).

Slika 3.1: Nastavitve v X-Soft


3.1 Povezava med PC in PLK

Za izvedbo projekta je potrebno program prvo napisati ter ga nato prenesti na krmilnik.

Komunikacija med računalnikom in krmilnikom v našem primeru poteka preko ethernet

vodila, lahko pa se uporablja tudi komunikacija preko vodila RS232. Za komunikacijo

preko etherneta moramo poznati IP (Internet Protocol) naslov krmilnika. Naslov lahko

pridobimo z raznimi programi za iskanje naslovov v omrežju ali ga uporabimo kot je že

tovarniško nastavljen. IP prvega krmilnika je: 192.168.119.200, drugega pa

192.168.119.90. Za določitev ali spreminjanje komunikacije kliknemo na »Online« ter nato

»Communication Parameters…«. Računalnik in krmilnik morata biti glede IP naslova v isti

družini, da lahko komunicirata. To pomeni, da morajo biti vse, razen zadnje tri številke,

identične tako na eni kot na drugi strani. Na primer: 192.168.119.XXX (Jezeršek 2010).

Slika 3.2: Nastavitev komunikacijskih parametrov

Izberemo

TCP/IP

(level 2 route)

Z dvojnim

klikom

spremenimo IP


Ko je povezava končana, se lahko povežemo na krmilnik z ukazom »Login«. Takrat se

program iz računalnika prenese na krmilnik. Če kliknemo na »Create boot project«, se bo

program na krmilniku shranil in bo deloval tudi če ga vklopimo ponovno. Nekaj podobnih

funkcij bo opisanih tudi v poglavju varnost (glej poglavje 7).

3.2 Določanje globalnih spremenljivk

Spremenljivke so centralni del vseh programskih jezikov. V njih se začasno shranjujejo

informacije, ki se potrebujejo skozi delovanje programa ali aplikacije. Spremenljivke se

uporabljajo tudi za prenos informacije iz nekega dela programa v drugega; na primer:

začasno shranjevanje dokumenta preden se natisne ali za shranjevanje informacij, ki so

potrebne v vseh delih programa. Programer si lahko spremenljivko predstavlja kot škatlo,

kamor lahko shrani podatke. Od "oblike" škatle (tipa spremenljivke) pa je odvisno, kakšno

vrsto informacije lahko shrani. Med izvajanjem programa je potrebno zagotoviti, da se

prave informacije spreminjajo. Večina programskih jezikov temu reče koncept področja

uporabe. Področje spremenljivke definira ali je spremenljivka dostopna na nekem delu

programa. Spremenljivke razdelimo tako na dve področji - lokalne in globalne

spremenljivke. Lokalne spremenljivke so tiste, ki so dostopne samo na določenem delu

programa (znotraj posamezne funkcije, procedure, metode, podprograma; odvisno, kako je

definirano znotraj programskega jezika). Lokalne spremenljivke so lahko dostopne samo

za branje, lahko pa tudi za pisanje, odvisno od tega, kako so bile predane tistemu delu

programa. Tiste, ki so bile definirane znotraj tega dela, so vedno dostopne za branje kot

tudi za pisanje. Spremenljivke lahko delu programa predamo na dva načina - po vrednosti

ali po referenci. Če spremenljivko predamo po vrednosti, lahko ta del programa

spremenljivko bere, ne more pa je spreminjati. Kadar pa želimo, da del programa

spremenljivko tudi spremeni, jo moramo predati po referenci. S tem zagotovimo, da je na

voljo tudi za pisanje, kadar je v območju uporabe. Globalne spremenljivke se uporabljajo v

celotnem programu. Vedno so v območju uporabe in na voljo za branje ter pisanje za vse

dele programa (Zavod aktivnega izobraževanja 2007).


V krmilniku so globalne spremenljivke tiste, katere zaznamujejo fizične vhode in izhode

krmilnika. Naslavljamo jih lahko pod jezičkom Resources → Global variables, na

naslednji način:

VAR_GLOBAL

(* Analogni vhod *)

PI4 AT %IW6 : REAL;

(* Analogni izhod *)

FP1 AT %QW2 : STRING;

END_VAR

V zgornjem primeru vidimo, kako se deklarira globalna spremenljivka. Spremenljivke

vpisujemo med ukaz VAR_GLOBAL in END_VAR. Ukaz med oklepajem in zvezdico

pomeni komentar. V zgornjem primeru deklaracije je primer merilnika tlaka (PI4), ki je na

analognem vhodu %IW6, ki je REAL-nega tipa. Fizične naslove vhodov in izhodov pa

preslikamo iz Resources→PLC Configuration in nato pogledamo pod primeren modul (na

primer: 4AI-2AO-U1-I1) (Jezeršek 2010).

Slika 3.3: Okno PLC Configuration


3.3 Določitev vhodno-izhodnih modulov

Za določanje in nastavljanje modulov v X-Soft-u moramo prav tako kot v prejšnjem

poglavju odpreti jeziček Resources→PLC Configuration. Pod jezičkom PLC

Configuration se nam pokažejo moduli, ki so že v uporabi. Za dodajanje dodatnih

modulov izberemo EMPTY-SLOT[SLOT], nanj kliknemo z desnim gumbom miške in

izberemo Replace element. Pokaže se nam seznam vseh možnih modulov iz katerega

moramo izbrati naš določeni modul. Module moramo na seznamu v PLC Configuration

razvrstiti po enakem vrstnem redu kot so moduli fizično razdeljeni na našem krmilniku od

desne proti levi. V našem primeru velja za krmilnik ena naslednji vrstni red: XC-CPU-201,

XIOC-NET-DP-S, XIOC-4AI-2AO-U1-I1, za krmilnik dva pa: XC-CPU-201, XIOC-SER,

XIOC-NET-DP-M, XIOC-4AI-2AO-U1-I1 (Jezeršek 2010).

Slika 3.4: Nastavljanje vhodov/izhodov


3.4 Prenos programa iz PC na PLK

Za prenos programa iz računalnika na PLK moramo imeti oba med seboj povezana, kot je

opisano v poglavju 3.1. Po nastavitvi IP naslovov lahko vklopimo napajanje računalnika.

Stikalo krmilnika, ki določa stanje krmilnika nastavimo na STOP, nato zaženemo X-Soft in

kliknemo na Project→Rebuild all. Pozorni moramo biti, da je pod jezičkom Online

izklopljena funkcija Simulation mode, ki služi za simulacije. Če ob izklopljeni simulaciji

ponovno pritisnemo Online se nam pojavi okno, na katerem nas program vpraša, če želimo

na PLK namestiti nov program. Ob izbiri »Da« se bo iz računalnika na PLK prenesel

program. Na procesorskem modulu krmilnika sedaj prestavimo stikalo na RUN. Z X-Soft-

om lahko preko računalnika program resetiramo, ustavljamo in zaganjamo (Jezeršek 2010).

Slika 3.5: Prenos na PLK


4 OKOLJE IO ASSISTANT

IOassistant je programsko orodje proizvajalca Moeller Software. Programski paket I/O

Assistant nam najprej služi kot pomoč pri izbiri modulov in sestavljanju želene

konfiguracije. S tem programom lahko izvedemo sestavo postaje, kreiranje GSD, ESD

datotek, testiranje in dokumentacijo. Program opozori na nelogičnosti in napake

sestavljanja pri izbiri pasivnih priključitvenih modulov, izračunava porabo V/I modulov ter

opozarja na potrebne dodatne napajalne module. Program tudi izdela dokumentacijo

postaje, kar vključuje listo komponent, grafično sliko, tehnično risbo z dimenzijami ter

listo parametrov. Avtomatsko generira ustrezno GSD ali ESD datoteko za vključitev v

sistem vodila. V fazi zagona se lahko s servisnim kablom priključimo na postajo ter s

pomočjo programa nastavljamo parametre modulov, spremljamo stanja vhodov,

nastavljamo in testiramo izhode,... ter tako izvršimo testiranje dela linije brez povezave na

»master« postajo. Na podoben način se lahko priključimo tudi v servisne namene, saj nam

vgrajena diagnostika omogoča avtomatsko razpoznavanje konfiguracije ter hitro

odkrivanje napak.

Ob zagonu programa in kreiranju novega dokumenta se nam pojavi okno, na katerem

moramo izbrati vrsto komunikacijskega vodila. Na voljo imamo štiri vrste (PROFIBUS-

DP, CANopen, DeviceNet in ethernet). Ko izberemo vodilo, odpremo gumb »add station«,

kjer izberemo sistem ter tip prehodne postaje (gateway). Postajo dodamo s klikom »add

station« (slika 4.1). Ko imamo postavljen prehod, moramo dodati samo še ostale module s

klikom na »add module«. Za komunikacijo med IO Assistantom in dislocirano enoto

XI/ON lahko dostopamo preko servisnega kabla RS232. Povezavo s XI/ON enoto lahko

vzpostavimo s klikom na "Online R" ali "Online R/W". V prvem primeru podatke z enote

samo beremo, v drugem pa jih tudi nastavljamo. V primeru, da konfiguracija, ki smo jo

sestavili v programu ni enaka konfiguraciji modulov, nam program javi napako.

Za komunikacijo s krmilnikom uporabljamo tudi GDS ali EDS datoteke. V teh datotekah je

podan elektronski opis, katerega krmilnik potrebuje za komunikacijo z dislociranimi

enotami XI/ON. V programu IO Assistant nam je na razpolago še mnogo funkcij, kot so:

kreiranje dokumentacije, nastavljanje podrobnih lastnosti modulov…


Slika 4.1: Izbira modulov

4.1 Povezava XI/ON z XC-201 preko CAN in PROFIBUS

Za komunikacijo XI/ON dislociranih enot s procesorsko enoto krmilnika lahko v našem

primeru uporabimo dve vodili (CAN in PROFIBUS). Komunikacijo lahko vzpostavimo na

dva načina (Zeme 2007):

Za vzpostavitev komunikacije v X-Soft-u moramo za obe vrsti vodil klikniti na

ukaz »Append Subelement« in izbrati primerno vhodno enoto (v našem primeru

XN-GW-CANopen ali XN-GWBR-PBDP). Krmilnik nastavimo na »master«,

XI/ON enoto pa na »slave« konfiguracijo. Nato je potrebno pod jezičkom »DP

Parameters« dodati še ostale module XI/ON enote.

V programu IO Assistant sestavimo konfiguracijo enote. Izvozimo datoteko v

formatu EDS ali EGS. V programu X-Soft, shranjeno EDS ali EGS datoteko,

shranimo pod direktorij "c:\program files\moeller software\xsoft v233\xsoft

v2.3.3\library\" v mapo "PLCCONF".


5 OŢIČENJE IN POVEZAVA

PV

KV

Vhodni signal v PLK (senzor)

Izhodni signal iz PLK (aktuator)

M

M

FP

1

FP

2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Merilnik

pretoka

PI5

PI4

PI1 PI2

Merilnik

vrtljajev

REZERVOAR

Merilnik

nivoja 1

Slika 5.1: Shema hidravličnega sistema


V spodnji tabeli je podana oštevilčena tabela, katere številke so ponazorjene v sliki 5.1:

Št. Spr. 1 Spr. 2 naslov PLK modul kontakt

1 profi1_in PI4 %IW6 2 XIOC-4AI-2AO-U1-I1 V/I I0+

2 profi1_out FP1 %QW2 2 XIOC-4AI-2AO-U1-I1 V/I Q0+

3 profi2_in PI5 %IW8 2 XIOC-4AI-2AO-U1-I1 V/I I1+

4 profi2_out PV %QW4 2 XIOC-4AI-2AO-U1-I1 V/I Q1+

5 profi3_in nivo1 %IW10 2 XIOC-4AI-2AO-U1-I1 V/I I2+

6 nivo2 Nivo2_proc %IW28 1 XIOC-4AI-2AO-U1-I1 V/I I3+

7 FP2 FP2_nast_Hz %QW34 1 XIOC-4AI-2AO-U1-I1 V/I Q0+

8 PI1 PI1_bari %IW26 1 XIOC-4AI-2AO-U1-I1 V/I I2+

9

stevec A stevec 1 %IX0.0 1 XC-CPU-201 I0.0

stevec B stevec 2 %IX0.1 1 XC-CPU-201 I0.2

10 PI2 PI2_bari %IW22 1 XIOC-4AI-2AO-U1-I1 V/I I0+

11 krmilni ventil (KV) regulira Easy/MFD

12 pretok pretok_skal %IW24 1 XIOC-4AI-2AO-U1-I1 V/I I1+

Tabela 5.1: Senzorji in aktuatorji

Na sliki 5.1 so označeni senzorji in aktuatorji, ki so pobarvani zeleno. Njihova vodila pa

modro ali rdečo, odvisno ali so vhodna ali izhodna. Črna črta simbolično predstavlja

vodovodno cev. Preko izhodov in vhodov smo ustvarili tabelo, ki ponazarja naslednje

podatke, gledano po stolpcih:

1. Zaporedna števila slike 5.1 in tabele 5.1

2. Spremenljivka 1

3. Spremenljivka 2 (spremenljivke so bile zaradi lažjega razumevanja spremenjene)

4. Naslov na krmilniku

5. PLK 1 ali PLK 2

6. Vrsta modula

7. Oznaka kontakta na krmilniku


Ožičenje na krmilniku 1:

Slika 5.2: CPU-201

Slika 5.3: XIOC-4AI-2AO-U1-I1

števec A

(%IX0.0) števec B

(%IX0.1)

24 V

24 V

0 V

0 V

PI2 (%IW22)

pretok (%IW24)

wew(((%IW24) PI 1 (%IW26)

nivo2 (%IW28)

FP2 (%QW34)

PI 2 (-)

pretok (-)

PI1 (-)

nivo 2 (-)

(-)

FP2 (-)


Ožičenje krmilnika 2:

Slika 5.4: CPU-201

Slika 5.5: XIOC-4AI-2AO-U1-I1

24 V

24 V

0 V

0 V

PI4 (-)

PI5 (-)

nivo 1 (-)

(-)

PI4 (%IW6)

PI5 (%IW8)

nivo1 (%IW10)

FP1 (-)

PV (-)

FP1 (%QW2)

PV (%QW4)


Na zgornjih slikah (5.2 – 5.5) so narisani moduli krmilnika ter njihovo ožičenje s

hidravličnim sistemom. Ves sistem pa deluje na ožičenju, ki bo prikazano na naslednji

sliki:

ethernet

Krmilnik 2 Krmilnik 1

profibus profibus

XI/ON 2 CAN XI/ON 1

Easy/MFD

Slika 5.6: Povezava med enotami


Spremenljivka Naslov PLK Spremenljivka 2 ENOTA VHOD

profi1_out %QW2 2 FP1_nast_Hz 4AI-2AO V/I Q0+,-

profi2_out %QW4 2 Pnev_vent_procenti 4AI-2AO V/I Q1+,-

profi3_out %QW6 2 Nivo1_procenti_zel CPU 201

profi4_out %QW8 2 CPU 201



profi7_out %QW14 2 PID_rocno_avto1 CPU 201

profi8_out %QW16 2 Kp1 CPU 201

profi9_out %QW18 2 Tn1 CPU 201

profi10_out %QW20 2 Tv1 CPU 201

profi11_out %QW22 2 vrednost_rocno1 CPU 201


profi13_out %QW26 2 100 CPU 201




profi1_in %IW6 2 PI4_bari 4AI-2AO V/I I0+,-

profi2_in %IW8 2 PI5_bari 4AI-2AO V/I I1+,-

profi3_in %IW10 2 nivo1_procenti 4AI-2AO V/I I2+,-

profi4_in %IW12 2 CPU 201


profi6_in %IW16 2 Matlab_profi CPU 201

profi7_in %IW18 2 regulirana_vel1 CPU 201


stevec %IB0 1 CPU 201

stevec A %IX0.0 1 CPU 201 I0.0

stevec B %IX0.1 1 CPU 201 I0.2

stevec 1 %IW2 1 CPU 201

stevec 2 %IW4 1 CPU 201

Reference_window %QX1.0 1 CPU 201


Reset_counter_0 %QX1.1 1 CPU 201

Reset_counter_1 %QX1.2 1 CPU 201

N0_quit %QX1.3 1 CPU 201

N1_quit %QX1.4 1 CPU 201

Error_quit %QX1.5 1 CPU 201

counter_0_enable %QX1.6 1 CPU 201

counter_1_enable %QX1.7 1 CPU 201

FP2 %QW34 1 FP2_nast_Hz 4AI-2AO V/I Q0+,-

Matlab_ven_DA %QW36 1 4AI-2AO

PI1 %IW26 1 PI1_bari 4AI-2AO V/I I2+,-

PI2 %IW22 1 PI2_bari 4AI-2AO V/I I0+,-

nivo2 %IW28 1 nivo2_procenti 4AI-2AO V/I I3+,-

pretok %IW24 1 pretok_skal 4AI-2AO V/I I1+,-

Tabela 5.2: Vse spremenljivke sistema

V tabeli 5.2 so podane vse spremenljivke, ki so v sistemu. V prvem stolpcu so osnovne

spremenljivke. Nekatere izmed njih imajo ime profi_out ali profi_in. Te spremenljivke so

shranjene na krmilniku 2 in z njimi komuniciramo s krmilnikom 1. V drugem stolpcu so

naslovi krmilnika, ki nam povedo lokacijo vhodov in izhodov. V tretjem stolpcu je številka

1 ali 2, ki nam pove ali je spremenljivka na krmilniku 1 ali na krmilniku 2. V četrtem

stolpcu je drugo ime spremenljivke, katero smo ustvarili za lažje razumevanje ter

naslavljanje. V petem stolpcu je modul, na katerega je priključen senzor/aktuator in

posredno tudi njegova spremenljivka ter naslov. V zadnjem stolpcu je oznaka, ki je

narisana ob kontaktih modulov za lažjo prepoznavo fizičnega ožičenja.


6 NASLAVLJANJE NOVIH VHODOV IN IZHODOV

Dosedanji sistem ni deloval pravilno. Ob zagonu vizualizacije v programu X-Soft ali v

SCADA sistemu so se pojavila opozorila o napaki v povezavi ter napaki na merilnikih

tlaka PI4 in PI5 ter merilniku nivoja 1. Sprva je bilo rečeno, da so nekateri vhodi in izhodi

na modulu 4AI-2AO-U1-I1 krmilnika 2 uničeni ter da bo potrebna prevezava na

dislocirane enote, vendar se je skozi testiranja in preiskovanja izkazalo, da modul deluje

pravilno. Vzrok nepravilnosti delovanja je bil v napačnem naslavljanju vhodov in izhodov

na krmilniku 2. Ob dograditvi dodatnih modulov, vrste XN-4AI-U/I in XN-2AO-U

(-10/0..+10VDC) na dislocirano enoto XION 1 ter k temu spremenjene tudi EGS datoteke,

so se spremenile tudi programske konfiguracije na krmilniku 2. Nekatere naslove vhodov

ter izhodov, ki so pred dograditvijo dodatnih modulov služili modulu 4AI-2AO-U1-I1

krmilnika 2, je prevzel modul XN-4AI-U/I dislocirane enote 2. Za delovanje je bilo

potrebno vhodno/izhodne naslove prenasloviti iz XN-4AI-U/I modula na 4AI-2AO-U1-I1

modul.

Slika 6.1: Vizualizacija sistema


V programu X-Soft smo spremenili nalove PI4, PI5 ter nivo1 na vhodno/izhodne naslove,

ki služijo modulu 4AI-2AO-U1-I1. Spremenjena programska koda se nahaja pod prilogo v

poglavju 10. Po spremembi naslovov je bilo potrebno naložiti nov program na krmilnik,

kot je že opisano v podpoglavju 3.4. Ob vzpostavitvi obeh krmilnikov v zagon je sistem

deloval pravilno. Zaradi pravilne komunikacije je izginilo opozorilo o napaki v

komunikaciji. Izginili sta tudi rdeče obarvani okenci v shemi pod vizualizacijo, ki služita

za prikaz tlakov na merilniku tlaka PI4 ter PI5. Po dokončani spremembi programa, smo

sistem tudi testirali. Preizkusili smo delovanje frekvenčnega pretvornika 1 in 2 ter z njima

povezani črpalki. Preverili smo vse vrednosti senzorjev v sistemu ter se prepričali o

pravilnem delovanju. Na koncu smo vzpostavili regulacijo levega dela sistema, ki ga vodi

krmilnik 2 in desnega dela sistema, ki ga vodi krmilnik 1, vpisali PID parametre ter želeno

višino tekočine v merilnih posodah. Oba sistema, tako levi kot desni delujeta pravilno. Na

sliki 6.1 je vidno, da oba regulatorja držita gladino tekočine na 50%, kar pomeni pravilno

komunikacijo obeh krmilnikov ter celotnega hidravličnega sistema.


7 VARNOST IN ZAŠČITA S POMNILNIŠKIMI ELEMENTI

Multimedijska kartica (MMC) in USB služita kot dodatna pomnilniška elementa. Nanj se

lahko prenašajo programski ali ostali podatki. Operacijski sistem podpira tipe kartic z

datotečnim sistemom FAT32. Nadgradnja operacijskega sistema 01.03 omogoča tudi

prenašanje podatkov iz MMC v ostale enote krmilnika. Isto velja za USB.

CPU XC 200 ima naslednje vrste pomnilnikov.

Notranjega

Sistemski spomin (disk_sys)

Zunanjega (neobvezen)

Multimedijska kartica ali spominska kartica (MMC)

USB ključ (disk_usb)

Program je shranjen v stisnjeni obliki in zaščiten proti izpadu električne energije. Med

delovanjem se zagonski projekt in ustrezne enote »razpakirajo« in kopirajo v delovni

pomnilnik. Stalni, trajni podatki pa so shranjeni na SRAM-u, ki je baterijsko varovan.

7.1 Datoteka startup.ini

Sistemski parametri so lahko neodvisno od projekta nastavljeni in shranjeni v spominski

kartici. Ti parametri so v datoteki pod imenom Startup.INI. Kartica se lahko prenaša tudi v

ostale naprave. V datoteki Startup.ini se nahajajo naslednji podatki:

TARGET=XC-CPU201

HOST_NAME=NoNameSet (from OS V1.04)

IP_ADDRESS=192,168,119,200

IP_SUBNETMASK=255.255.255.0

COM_BAUDRATE=38400

CAN_ROUTING_CHANNEL=1


Ustvarjanje Startup.ini

Z ukazom »createstartupini« se bodo sistemski parametri (Startup.ini) prenesli v

spominsko kartico iz PLK-ja ali STARTUP datoteke. Predpogoj za delovanje ukaza

»createstartupini« je, da je spominska kartica vstavljena, prazna oz. formatirana in da ne

vsebuje datoteke Startup.INI. Če ta datoteka že obstaja, jo ukaz »createstartupini« ne

izbriše ali prepiše ampak se pojavi opozorilno okence.

Brisanje Startup.ini

- Ukaz »removestartupini«

Zbriše sistemske parametre.

Če je vstavljena spominska kartica se zbrišejo sistemski parametri tudi iz nje.

- Ukaz »removeprojfrommmc«

Zbriše zagonski projekt in .INI datoteko iz spominske kartice.

7.2 Zagonski projekt

Shranjevanje zagonskega projekta na MMC

Zagonski projekt je shranjen na MMC v poddatoteki »project« pod imenom »Default.prg«.

Z namenom, da bi shranili zagonski projekt na spominsko kartico izberemo opcijo pod

jezičkom »Resources« nato »PLC-Browser« in v okence vpišemo ukaz »copyprojtommc«.

S ukazom »filecopy« ali »filerename« lahko zagonski projekt kopiramo ali spreminjamo

njegovo ime. V programu easySoft CoSeSys je zagonski projekt aktiven samo pod imenom

»Default« (Moeller 2010).

Brisanje zagonskega projekta iz MMC

Z namenom, da bi izbrisali zagonski projekt na spominski kartici, izberemo opcijo pod

jezičkom »Resources« nato »PLC-Browser« in v okence vpišemo ukaz:

»filedelete \\disk_mmc\\MOELLER\\XC-CPU201-EC256K-8DI-DO\\project\\default.prg«.

V dotičnem primeru to velja samo za krmilnik XC-CPU201-EC256K (Moeller 2010).


7.3 Seznam ukazov povezanih z MMC in USB

Copyprojtommc - Kopira (zagonski) projekt na MMC

Createstartupini – Ustvari Startupini datoteko na disk_sys in disk_mmc

Removeprojfrommmc – Zbriše varnostno kopijo projekta iz MMC

Removestartupini - Izbriše Startupini datoteko iz disk_sys in disk_mmc

Updatefrommmc - nadgradi windows sliko iz /disk_mmc/MOELLER/XC-

CPU201/btsxc201_Vxxxxx.nbk

Dostop do spominskih objektov

Poznamo štiri funkcije:

• filecopy

• FileRename

• FileDelete

• filedir

Za uporabo zgoraj navedenih funkcij moramo poznati ime spominske kartice, strukturo

direktorija in ime datoteke.

Primeri uporabe:

filedir \\disk_sys

filedir \\disk_sys\\project

filedir \\disk_mmc\\MOELLER\\XC-CPU201-EC512k-8DI-6DO

filedir \\disk_mmc\\MOELLER\\XC-CPU201-EC512k-8DI-6DO\\project\\aaa.prg

filedir \\disk_usb\\MOELLER\\XC-CPU201-EC512k-8DI-6DO

filedir \\disk_usb\\MOELLER\\XC-CPU201-EC512k-8DI-6DO\\project\\bbb.prg

filecopy \\disk_sys\\project\\default.prg \\disk_sys\\project\\yyy.prg

filerename \\disk_sys\\project\\yyy.prg \\disk_sys\\project\\xxx.prg

filecopy \\disk_sys\\project\\default.prg \\disk_mmc\\MOELLER\\XC-CPU201-EC512k-

8DI-6DO \\project\\default.prg

filedelete \\disk_mmc\\MOELLER\\XC-CPU201-EC512k-8DI-6DO\\project\\default.prg


8 SKLEP

V laboratoriju za procesno avtomatizacijo je bilo potrebno obnoviti povezavo ter delovanje

hidravličnega sistema. Podrobno smo se osredotočili na krmilnike ter njihovo povezavo s

samim sistemom ter računalnikom. Krmilnike ter njihove module skupaj z dislociranimi

enotami smo podrobneje opisali. Opisali smo tudi računalniške programe, namenjene

upravljanju ter programiranju programabilnih logičnih krmilnikov.

Na krmilnikih je bilo potrebno ugotoviti ožičenje med senzorji in aktuatorji ter

krmilnikom. Tukaj smo si pomagali s spreminjanjem vrednosti nivoja tekočin ter posredno

opazovali spreminjanje vrednosti na računalniku. Za nekatere senzorje in aktuatorje smo si

pomagali z voltmetrom ter z njim odčitavali vrednosti napetosti na sponkah krmilnika,

kadar je bil senzor ali aktuator priključen in kadar izključen. Vključevanje ter izključevanje

smo opravili s povezovalnimi kabli na krmilni omarici. Z razlikami napetosti pri

priključenem ali izključenem senzorju/aktuatorju smo lahko ugotovili lokacijo kontakta na

modulu. Vrsto modula smo odčitali s programom X-Soft. Prišli smo do vseh potrebnih

podatkov, da smo lahko izdelali tabelo, na kateri je opisana pot od vrste

senzorja/aktuatorja, vrste modula, lokacije kontakta na modulu, njegovega naslova,

spremenljivke ter po potrebi spremenljivke krmilnika 2. Opisana pot nam opiše električni

del ter povezavo hidravličnega sistema od senzorjev in aktuatorjev do krmilnikov.

Prvotni sistem ni deloval pravilno, saj se nam je pokazalo opozorilo o napačni

komunikaciji med krmilnikoma ter opozorilo o napaki na merilnikih tlaka PI4 in PI5 ter

merilniku nivoja 1. Potrebna je bila sprememba programske kode, saj se je program ob

dograditvi dodatnih modulov na dislocirani enoti spremenil. Ob spremembi programske

kode, oziroma vnosu novih vhodno-izhodnih naslovov sistem ponovno deluje.


9 VIRI IN LITERATURA

[1] Dimitieski, Vlado. 2010. Vzpostavitev vozlišča CANopen na vgrajenem sistemu

[online]. Dostopno na: http://eprints.fri.uni-lj.si/1185/1/Dimitrieski_V._-UN.pdf [29.

4. 2011].

[2] Hilscher. 2011. InterBus [online]. Dostopno na:

http://www.hilscher.com/products_bus_interbus.html?nb=x [29. 5. 2011].

[3] Jezeršek, Jure. 2010. Načrtovanje sekvenčnega krmilja in regulacije z izbranim

krmilnikom [online]. Dostopno na:

http://www.ung.si/~vanesa/diplome/PTF/slv/160Jezersek.pdf [30. 5. 2011].

[4] Laboratorij za obdelavo signalov in daljinska vodenja. Industrijsko – senzorska

omrežja [online]. Dostopno na: http://www.sparc.uni-

mb.si/Komunikacijeva/literatura/INDUSTRIJSKO_SENZORSKA%20OMREZJA.pdf

[24. 5. 2011].

[5] Lepoša, Aleš. 2007. Porazdeljeno vodenje hidravličnega sistema - daljinski nadzor in

tehnologije. Maribor: A. Lepoša

[6] Micro Innovation. 2006. Future-Proof Automation with x system [online]. Dostopno

na:

http://www.microinnovation.com/en/PortalData/1/Resources/documents/M001685-

01.pdf [26. 5. 2011].

[7] Mitsubishi Electric. 2011. Omrežja – Device Net [online]. Dostopno na:

http://www.mitsubishi-automation-

si.com/products/networks_devicenet.html?distributor=0 [20. 5. 2011].

[8] Moeller. 2010. Automation and Visualization [online]. Dostopno na:

http://www.eatonelektrotechnika.cz/pdf/NK2720-1151GB_novinky.pdf [23. 5. 2011].

[9] Roersch, Peter. 2005. XIOC Signal Modules [online]. Moeller. Dostopno na:

http://www.eatonelektrotechnika.cz/pdf/h1452g.pdf [3. 6. 2011].

[10] Zavod aktivnega izobraževanja. 2007. Spremenljivke, operatorji, zanke in funkcije

[online]. Dostopno na: http://www.aktivno.si/ai/sl/733-spremenljivke-operatorji-

zanke-in-funkcije [5. 5. 2011].

[11] Zeme, Andrej. 2007. Porazdeljeno vodenje hidravličnega sistema-komunikacije in

programska oprema. Maribor: A. Zeme.

[12] Zmrzlikar, Filip 2005. Tehnologija vodil in decentralizirani sistemi vodenja.

Avtomatika [online]. Dostopno na:

http://93.103.19.154/ARHIV_AVTOMATIKA/A60.pdf [25. 5. 2011].

http://eprints.fri.uni-lj.si/1185/1/Dimitrieski_V._-UN.pdf%20%5b29

http://www.hilscher.com/products_bus_interbus.html?nb=x

http://www.ung.si/~vanesa/diplome/PTF/slv/160Jezersek.pdf

http://www.sparc.uni-mb.si/Komunikacijeva/literatura/INDUSTRIJSKO_SENZORSKA%20OMREZJA.pdf

http://www.sparc.uni-mb.si/Komunikacijeva/literatura/INDUSTRIJSKO_SENZORSKA%20OMREZJA.pdf

http://www.mitsubishi-automation-si.com/products/networks_devicenet.html?distributor=0

http://www.mitsubishi-automation-si.com/products/networks_devicenet.html?distributor=0

http://www.eatonelektrotechnika.cz/pdf/NK2720-1151GB_novinky.pdf

http://www.aktivno.si/ai/sl/733-spremenljivke-operatorji-zanke-in-funkcije%20%5b5

http://www.aktivno.si/ai/sl/733-spremenljivke-operatorji-zanke-in-funkcije%20%5b5

http://93.103.19.154/ARHIV_AVTOMATIKA/A60.pdf%20%5b25


10 PRILOGE

10.1 Programska koda krmilnika 2

FUNCTION Napaka_tok_zanke : BOOL

VAR_INPUT

vhodna_bitna_vr:INT;

END_VAR

VAR

END_VAR

Napaka_tok_zanke:= (vhodna_bitna_vr < 3000);

PROGRAM PLC_PRG

VAR

komunikacija: BOOL;

Matlab_profi:INT;

END_VAR

(*Skaliranje analognih vrednosti*)

IF FP1_nast_Hz>50 THEN FP1_nast_Hz:=50; END_IF; (*zascita za FP1*)

IF pnev_vent_procenti>100 THEN pnev_vent_procenti:=100; END_IF; (*zascita za

FP1*)

FP1:=Skaliranje_izhod_FP(FP1_nast_Hz);

pnevmatski_ventil:=REAL_TO_WORD((3276000/100*pnev_vent_procenti+819000)/

1000);

IF PI4<3276 THEN PI4_bari:=0; ELSE PI4_bari:=Skaliranje_PI(PI4); END_IF;

IF PI5<3276 THEN PI5_bari:=0; ELSE PI5_bari:=Skaliranje_PI(PI5); END_IF;

IF nivo1<3276 THEN nivo1_procenti:=0; ELSE

nivo1_procenti:=Skaliranje_nivo(nivo1); END_IF;

(************************************************************************

***********************************************************************)

(*branje in pisanje preko profibusa iz drugega krmilnika*)

profi1_out:= REAL_TO_WORD(PI4_bari*1000);

profi2_out:= REAL_TO_WORD(PI5_bari*1000);

profi3_out := REAL_TO_WORD(nivo1_procenti*1000);

profi4_out:=100; (*za preverjanje komunikacije*)

profi5_out.0:=PI4_napaka;

profi5_out.1:=PI5_napaka;

profi5_out.2:=nivo1_pod_0;

profi6_out:=Matlab_profi;

profi7_out:=REAL_TO_WORD(regulirana_vel1*100);


IF (profi13_in = 0) THEN

komunikacija:=FALSE;

ELSE

komunikacija := TRUE;

END_IF;

IF komunikacija THEN

FP1_nast_Hz:=profi1_in;

pnev_vent_procenti:=profi2_in;

nivo1_procenti_zel:=profi3_in;

(*profi4_in

profi5_in

profi6_in prazni *)

PID_rocno_avto1:=WORD_TO_BOOL(profi7_in);

Kp1:=profi8_in;

Tn1:=profi9_in;

Tv1:=profi10_in;

vrednost_rocno1:=profi11_in;

ELSE

nivo1_procenti_zel:=REAL_TO_INT(nivo1_procenti);

PID_rocno_avto1:=TRUE;

Kp1;

Tn1;

Tv1;

vrednost_rocno1:=0;

regulirana_vel1;

pnev_vent_procenti:=100;

END_IF;

(************************************************************************

***********************************************************************)

(*PID regulacija nivoja 1*)

Regulacija1;

(************************************************************************

*************************************************************************

**)

(*Ugotavljanje napake tokovne zanke oz. senzorja*)

PI4_napaka:=Napaka_tok_zanke(PI5);

PI5_napaka:=Napaka_tok_zanke(PI4);

nivo1_pod_0:=Napaka_tok_zanke(nivo1);

(************************************************************************

*************************************************************************

**)

(*Testiranje zakasnitev *)


Matlab_profi:=Matlab_not_AD;

PROGRAM Regulacija1

VAR

Regulator_nivoja: PID;

reg_reset: BOOL;

omejitev: BOOL;

overflow: BOOL;

END_VAR

Regulator_nivoja(

ACTUAL:=nivo1_procenti ,

SET_POINT:=nivo1_procenti_zel ,

KP:=Kp1 ,

TN:=Tn1 ,

TV:=Tv1 ,

Y_OFFSET:= 0,

Y_MIN:=0 ,

Y_MAX:=50 ,

MANUAL:=PID_rocno_avto1 ,

RESET:=reg_reset ,

Y=>regulirana_vel1 ,

LIMITS_ACTIVE=>omejitev ,

OVERFLOW=>overflow );

IF nivo1_procenti<=0 THEN

FP1_nast_Hz:=0;

ELSIF NOT PID_rocno_avto1 THEN

FP1_nast_Hz:=50 - REAL_TO_INT(regulirana_vel1);

vrednost_rocno1:=FP1_nast_Hz;

ELSIF PID_rocno_avto1 THEN

FP1_nast_Hz:=vrednost_rocno1;

END_IF;

FUNCTION Skaliranje_izhod_FP : WORD

VAR_INPUT

zel_vrednost:WORD;

END_VAR

VAR

END_VAR

Skaliranje_izhod_FP:=REAL_TO_WORD((3276000/50*zel_vrednost+819000)/1000);

FUNCTION Skaliranje_nivo : REAL

VAR_INPUT

nivo1:REAL;

END_VAR

VAR

END_VAR

Skaliranje_nivo:=(nivo1-3276)*100/13107;

FUNCTION Skaliranje_PI : REAL


VAR_INPUT

tlak_biti: REAL;

END_VAR

VAR

END_VAR

Skaliranje_PI:=(tlak_biti-3276)*3/13107;

VAR_GLOBAL

(*spremenljivke za drugi krmilnik preko profibusa*)

{flag noread, nowrite on}

profi1_in AT%IW6 :WORD;
















profi1_out AT%QW2: WORD;



profi4_out AT%QW8: WORD:=100;





{flag off}

(************************************************************************

********************************************)

(* Spremenljivke XI/ON enote povezane s Profibus DP *)

(* 2DO*)

O_digital1 AT %QX18.0 :BOOL;


(* 2DO *)



(* 4DO *)






(* 4DI *)

I_digital1 AT %IX38.0 :BOOL;




(* 2AO *)

O_analog1 AT %QW22 :WORD;

O_analog2 AT %QW24 :WORD;

(* 4AI *)

I_analog1 AT %IW40 :WORD;




(************************************************************************

********************************************)

(*Analogni vhodi in izhodi*)

FP1_nast_Hz:WORD;

FP1 AT%QW26:WORD; (*nastavljanje frekvence frekvencnemu pretvorniku*)

pnev_vent_procenti:WORD:=100;

pnevmatski_ventil AT%QW28:WORD; (*nastavljanje odprtosti ventila*)

PI5_bari:REAL;

PI5 AT%IW50:INT;

PI4_bari:REAL;

PI4 AT%IW48:INT;

nivo1_procenti:REAL;

nivo1 AT%IW52:INT;

Matlab_not_AD AT%IW54:INT;

(************************************************************************

********************************************************************)

(*Napake tokovnih zank oz. senzorjev*)

PI4_napaka:BOOL;

PI5_napaka:BOOL;

nivo1_pod_0:BOOL;

(************************************************************************

********************************************)

(*Diagnostika XION-a preko profibusa*)

XION_diag AT%MB4 : GETBUSSTATE;

profi33_in: BOOL;

END_VAR

VAR_GLOBAL RETAIN PERSISTENT

(*PID regulator nivoja 1*)

nivo1_procenti_zel:INT;

PID_rocno_avto1:BOOL:=TRUE;

Kp1:UINT;


Tn1:UINT;

Tv1:UINT;

vrednost_rocno1:UINT:=0;

regulirana_vel1:REAL;

END_VAR

10.2 Naslov študenta

Jure Štefl

Gortina 15a

2366 Muta

Tel: 031618176

e-mail: [email protected]

10.3 Kratek ţivljenjepis

Rojen:

18.8.1987, Slovenj Gradec

Šolanje:

1994 – 2002 Osnovna šola Muta

2002 – 2006 Srednja šola Ravne na Koroškem

mailto:[email protected]




Documents

NADGRADNJA KRMILNIKOV PORAZDELJENEGA ...Uporabljena je centrifugalna črpalka ELKO ELEKTROKOVINA VC 55 T3 z nazivnimi podatki: P1 = 1.4 kW, 0.5 – 1.5 Vs, 30 – 55 m, n = 2820 min-1,