Використання контролерів і панелей оператора фірми VIPA для створення систем управління
Показаний приклад практичної реалізації взаємозв'язку контролера VIPA 313SC і панелі VIPA TP 610C, реалізований у середовищі STEP 7 і zenon.
Shows an example of practical realization of the relationship of the controller VIPA 313SC and the panel VIPA TP 610C, is realized in STEP 7 and zenon.
Ключові слова: контролер, панель VIPA, середовище програмування STEP 7, SCADA-система zenon.
Програмовані логічні контролери (ПЛК) виробництва німецької фірми VIPA сумісні по системі команд з контролерами фірми Siemens і оснащені одними з самих високошвидкісних центральних процесорів. Контролери VIPA підтримують широко застосовуються в промисловості інтерфейси Ethernet, PROFIBUS, CANOpen, DeviceNet, INTERBUS, що дозволяє використовувати їх спільно з устаткуванням інших виробників.
Остання розробка фірми VIPA — контролери серії Speed 7 мають наступні конкурентні переваги:
дозволяють підключати на спеціальну шину Speed-bus високошвидкісні модулі;
вбудована оперативна пам'ять дає можливість працювати без картки пам'яті;
при необхідності обсяг робочої пам'яті можна розширити до 2 або 8 Мбайт карткою ММС;
програмування можливо в середовищі WinPLC7 від VIPA і STEP7 від Siemens;
інтерфейси MPI і Ethernet, вбудовані у всі процесорні модулі;
час виконання операції з бітом 18нс, зі словом 90нс.
Фірма VIPA також займається виробництвом сенсорних панелей на базі промислових комп'ютерів. Панелі випускаються з розміром дисплея від 5,7 до 12,1», бувають LCD монохромні та TFT кольорові. У панелях використовується процесор XSCALE з частотою 520MHz/800MHz і 6Мбайт пам'яті, розширюваної за допомогою SD, MMC і CF карток. Панелі поставляються з вже встановленою операційною системою Windows® CE 5.0/6.0 і системою візуалізації Movicon або zenon.
На панелях можуть бути встановлені наступні інтерфейси RS232-, RS485-, RS422-, MPI-, Profibus-DP Slave, Ethernet RJ45, USB.A і USB.B (залежно від типу), що дозволяє використовувати панелі для широкого спектра завдань будь-якої складності [1].
Беручи до уваги конкурентну вартість даної продукції, легко прийти до висновку про перспективність використання ПЛК і панелей VIPA для розробки сучасних систем управління технологічними процесами.
В ході проектування системи проектувальник повинен засвоїти досить великий обсяг технічної документації [1, 2, 3].
Мета цієї статті – показати приклад практичної реалізації системи управління на базі контролера VIPA 313SC і панелі VIPA TP 610C, покликаний допомогти початківцям зробити «перші кроки» в освоєнні нової продукції.
Спочатку слід виконати електричні підключення контролера до джерел і приймачів зовнішніх сигналів. За допомогою кабелю типу «вита пара» та роз'ємів RJ45 з'єднати в локальну мережу контролер, панель і комп'ютер (ПК), на якому встановлені системи програмування контролерів і панелей HMI — пакети програм STEP 7 фірми Siemens і zenon фірми COPA-DATA.
У середовищі програмування SIMATIC Manager створити новий проект, присвоївши йому ім'я, наприклад, «VIPA_300», і з меню «Insert» вставити в нього станції «Simatic 300 Station» та «Simatic PC Station». Далі в програмі конфігурування апаратури «HW Config» шляхом «перетягування» з каталогу до складу станції «Simatic 300 Station» додати контролер CPU 313C (6ES7 312-5BE03-0AB0, v2.0) і комунікаційний процесор CP 343-1 (6GK7 343-1EX11-0XE0, v2.0), функціональні можливості яких замінює контролера VIPA 313SC. На даному етапі доцільно фізичним адресами дискретних і аналогових входів і виходів присвоїти символьні імена, які будуть зберігатися як глобальні дані в таблиці символів «Symbols». Для цього в програмі «HW Config» виділити відповідні входи/виходи, натиснути праву кнопку миші і послідовно виконати команди «Edit Symbols» і «Add to Symbols» (див. рис. 1).
Рис. 1. Конфігурування апаратної частини контролера
Далі проведемо компіляцію і збереження апаратної частини проекту, натиснувши на відповідну кнопку на панелі інструментів програми «HW Config».
На наступному кроці необхідно встановити IP-адреси пристроїв у локальній мережі. В меню «Options» програми «HW Config» виконати команду «Configure Network». У вікні програми «NetPro» з'явиться зображення станції «SIMATIC 300». Слід двічі клацнути мишкою на зображенні CP343-1, а потім в меню, що розкрилося на кнопці «Властивості». З'являться віконця редагування IP-адреси і маски підмережі, куди можна внести, наприклад, значення 192.168.0.10 і 225.255.255.0 (див. рис. 2).
Рис. 2. Конфігурування мережних підключень
Щоб встановити адресу «Simatic PC Station», необхідно в програмі SIMATIC Manager вибрати у дереві каталогів проекту дану станцію і натиснути на зображення ярлика «Configuration». У вікні програми «HW Config» з каталогу бібліотеки «CP Industrial Ethernet» слід вибрати модуль «IE General», у властивостях якого ввести IP-адресу, наприклад, 192.168.0.11.
Для встановлення адреси панелі оператора VIPA TP 610C необхідно подати на неї напругу живлення і на сенсорному екрані послідовно натиснути на зображення етикеток з написами «My Star», «Control Panel», «Network and Dial-up Connections», «DM9CE1». У вікні ввести IP-адресу, наприклад, 192.168.0.12. Внесені дані необхідно зберегти в реєстрі, щоб вони залишилися при наступному вмиканні панелі. Для цього використовується спеціальна утиліта з меню програм – «KuK Tools».
Якщо тепер в меню «Options» програми SIMATIC Manager виконати команду «Set PG/PC Interface» і у вікні, вибрати варіант обміну інформацією «TCP/IP(Auto)...», то з'явиться можливість не тільки програмувати контролер і панель по локальній мережі, але і спостерігати за роботою системи в реальному масштабі часу.
Наступний підготовчий крок пов'язаний з визначенням так званих «тегів», тобто комірок пам'яті в контролер, через які буде здійснюватися зв'язок між контролером і панеллю оператора.
До тегам можуть бути віднесені дискретні входи/виходи контролера, поміщені раніше в таблицю символів «Symbols». Для звернення до аналогових входів/виходів доцільно створити блок даних, наприклад DB1, як показано на рис. 3.
Рис. 3. Блок даних для обміну з панеллю оператора
Щоб закінчити проект для контролера VIPA, створимо тестову програму обміну. Для цього в SIMATIC Manager натиснемо мишею на ярлику ОВ1 і в редакторі «LAD/STL/FBD» наберемо програму, як на рис. 4:
Рис. 4. Приклад програми контролера VIPA
Потім в SIMATIC Manager встановимо курсор на станції «SIMATIC 300» і проведемо завантаження проекту в контролер, натиснувши на кнопку «Download» на панелі інструментів.
Оскільки панель оператора VIPA TP 610C поставляється з передвстановленою системою SCADA zenon, для її програмування будемо використовувати середовище розробки проектів zenon Editor. На першому кроці необхідно створити нове робоче простір і новий проект, наприклад під іменем «ZENON_VIPA», виконавши з меню «Файл» команди «Workspace→New» і «new Project».
Щоб встановити зв'язок розроблюваного проекту з контролером, виберемо в менеджерові проекту розділ «Variables» і, натиснувши правою кнопкою миші на «Driver», активізуємо команду «Driver new». У вікні, що з'явиться у каталозі «Siemens» виберемо «S7 TCP-IP driver». Конфігурування драйвера можна виконати з вікна його властивостей по команді «click here→». У вікні слід вибрати режим роботи драйвера – «Simulation (counting)» на етапі налагодження і «Hardware» на етапі роботи з контролером, а також встановити властивості з'єднання, як показано на рис. 5.
Рис. 5. Властивості з'єднання між проектом відображення і контролером
Далі визначимо дві прості змінні-теги для зв'язку з відповідними змінними в контролері. Для цього натисканням правою кнопкою миші на «Variables» активізуємо команду «new Variable» і створюємо змінні input1, input2, як показано на рис. 6.
Рис. 6. Визначення змінних для зв'язку з контролером
Змінна input1 логічного типу буде взаємопов'язана з вхідної змінної в контролері I124.0, що визначається значеннями «Driver object type», «Offset» і «Bit number» в підкаталозі «Addressing» опису властивостей змінної. Якщо для input2 встановити «Driver object type→Ext.Datablock», «Data block→1» і «Offset→0», то буде забезпечена її зв'язок із змінною input_a цілого типу в блоці даних DB1 контролера (див. рис.3).
Подальший крок розробки проекту – визначення функцій, які будуть виконувати певні дії з даними елементами і відображення на екрані. В менеджерові проекту виберемо розділ «Function», за допомогою правої кнопки миші активізуємо команду «Function new» і виберемо варіант «Exit program», як показано на рис. 7. Ця команда нам знадобиться надалі для виходу з режиму «Runtime».
Рис. 7. Вибір типу функції
Перед створенням зображення c мнемосхемою технологічного процесу і елементами введення/виведення інформації, необхідно створити шаблон, на якій воно засновано. В менеджерові проекту відкриємо розділ «Pictures». Натиснувши правову кнопку миші на "Templates", активізуємо команду "Create new template". Автоматично буде створений шаблон з назвою Template_0. У вікні властивостей можна змінити властивості цього шаблону. Далі створюються зображення будуть ґрунтуватися на цьому шаблоні.
Для створення зображення натискаємо правою кнопкою миші на «Picture» і активізуємо команду «new Picture». Оскільки це перше зображення, то в режимі Runtime» воно відкриється першим.
З меню «Dyn. Elements» виберемо кнопку «Text Button» і розмістимо її на поле відображення «Picture_0», зв'язавши властивість «Variable/Function» з функцією «Function_0», що дозволить завершувати режим «Runtime» після натиснення кнопки «Exit» (див. рис. 8).
Далі розмістимо на поле відображення два елемента «Numerical value», присвоївши властивості «Variable/Function» для першого елемента значення змінної «input1», а для другого — «input2». Для виведення графіка розмістимо на поле відображення елемент «Trend graph», зв'язавши його властивість «Curve» змінною «input2».
Черговий етап розробки пов'язаний з встановленням зв'язку між ПК і панеллю VIPA. У дереві каталогів розроблюваного проекту встановимо курсор на імені проекту. У властивостях «General» проекту визначимо протокол його передачі з ПК на панель «Remote transport→click here» (див. рис. 9). Після натискання на кнопку, з'явиться вікно, в якому треба буде вказати IP-адресу панелі і ім'я каталогу, в якому будуть зберігатися передані з ПК файли режиму «Runtime» (у нашому прикладі це каталог «z_v» на карті пам'яті SDMMC Card»: \SDMMC Card\zenon\z_v, див. рис. 10).
Рис. 8. Вигляд головного вікна програми – редактора zenon
Рис. 9. Властивості «General» проекту
Збереження проекту на цій карті забезпечить його схоронність при вимиканні живлення панелі.
Також слід звернути увагу на вибір версії системи реального часу, яка повинна збігатися з версією, встановленої на панелі VIPA. На рис. 9 у властивостях проекту «General» це пункт «Create RT files for:» Після закінчення всіх підготовчих етапів слід виконати компіляцію файлів «Runtime», натиснувши на кнопку «Create all runtime files» на панелі інструментів редактора zenon.
Рис. 10. Вікно установки параметрів обміну для передачі проекту з ПК на панель VIPA
Далі подамо харчування на панель VIPA TP 610C, яка працює під управлінням ОС Windows CE 6.0. На панелі передустановлена також середовище виконання SCADA-системи zenon. Зазвичай при включенні живлення запускається утиліта «SysSrvCE.exe», що забезпечує прийом скомпільовані файли «Runtime» проекту з ПК – на екрані панелі активно вікно «Transport Service».
В середовищі редактора zenon на ПК натиснемо на кнопку «Establish Remote Transport connection» на панелі інструментів і у вікні, допоміжному вікні підтвердимо свої наміри кнопкою ОК. Установка з'єднання з панеллю буде підтверджена відповідним повідомленням у вікні Output window» середовища розробки проекту. Потім слід натиснути на кнопку «Remote: all Transport Runtime files» і файли проекту будуть передані з ПК на панель VIPA.
Залишилося провести тестування спільної роботи панелі оператора VIPA TP610C і контролера VIPA 313SC. Переведемо клавішу на передній панелі VIPA 313SC з режиму «Stop» в режим «Run» і на ПК натиснемо послідовно на клавіші «Set remote Runtime start project» і «Remote: Start Runtime». Тим самим будуть запущені в роботу проекти на панелі і на контролері. Запустити проект на панелі можна, натиснувши на зображення ярликів «StartupMngr» і «ZENON» на сенсорному екрані панелі VIPA.
Висновки: послідовне виконання запропонованого «алгоритму» дії на аналогічному обладнанні дозволить починаючим користувачам скоротити часові витрати на освоєння програмних і апаратних засобів.
