S7 200 i MICROMASTER

8/6/2019 S7 200 i MICROMASTER

1/58

UNIVERZITET U NOVOM SADU FAKULTET TEHNIKIH NAUKA21000 NOVI SAD , Trg Dositeja Obradovia 6

UNIVERZITET U NOVOM SADU

FAKULTET TEHNIKIH NAUKANOVI SAD

Odsek/Smer/Usmerenje: Elektrotehnika i raunarstvoElektroenergetikaEnergetska elektronika i elektrine maine

DIPLOMSKI - MASTER RAD

Kandidat: Milorad KaplareviBroj indeksa: 10851

Tema rada:

Realizacija elektromotornog pogonaprimenom PROFIBUS i USS komunikacije

Mentor rada: dr Veran Vasi, van. prof.

Mesto i datum:

Novi Sad, jun 2009.


2/58

2

Sadraj

1.Uvod..................................................................................................................................................32. PROFIBUS komunikacija................................................................................................................6

2.1.PROFIBUS DP...................................................................................................................62.1.1.Topologija mree.............................................................................................................8

2.1.2.Profibus DP profili......................................... ..............................................................102.1.2.1.Profil za motore sa promenjljivom brzinom...............................................................102.1.2.2.Procesni podaci-PCD oblasti......................................................................................112.1.2.3.Pristup parametrima preko PCV oblasti.....................................................................112.1.2.4.Kontrolni profili..........................................................................................................12

3.USS komunikacija...........................................................................................................................133.1.Struktura USS telegrama..................................................................................................143.1.2.Parametarsi deo - PKW oblast.......................................................................................153.1.3.Procesni deo - PZD oblast.............................................................................................15

4.Programabilni logiki kontroler-PLC..............................................................................................164.1.Osnovni elementi PLC kontrolera....................................................................................17

4.2.Princip rada.......................................................................................................................184.3.Siemens SIMATIC familija programabilnih logikih kontrolera.....................................194.3.1.Mree u okviru SIMATIC familije programabilnih logikih kontrolera......................194.3.2. PPI protokol..................................................................................................................194.3.3. MPI protokol................................................................................................................204.4. PLC Siemens SIMATIC S7-200 serija............................................................................214.4.1.Pristup podacima u memorijskim oblastima S7-200 kontrolera...................................214.4.2.PLC CPU 224 XP DC/DC/DC......................................................................................224.4.3.EM 277 Profibus DP modul..........................................................................................234.5.PLC Siemens SIMATIC S7-300 serija.............................................................................244.5.1.Memorijski koncept S7-300..........................................................................................254.5.2.PLC CPU 314 C-2DP....................................................................................................26

5.Frekventni regulatori.......................................................................................................................285.1.MICROMASTER440 proizvoaa Siemens...................................................................305.2.VLT AUTOMATION DRIVE FC302 proizvoaa Danfoss..........................................31

6.Realizacija praktinog dela rada......................................................................................................326.1.Hardversko povezivanje...................................................................................................326.1.1.Povezivanje Siemens S7-300 i Danfoss FC302 u PROFIBUS mreu..........................336.1.2.Povezivanje Siemens S7-300 i Siemens S7-200 u PROFIBUS mreu.........................336.1.3.Povezivanje Siemens S7-200 CPU 224 XP i Siemens MM440 na USS bus ..............336.2.Softverska podeavanja ...................................................................................................34

6.2.1.Podeavanje parametara frekventnih regulatora ..........................................................346.2.2.SIMATIC Manager ......................................................................................................356.2.3.STEP 7- Micro/WIN.....................................................................................................436.2.4.SIMATIC WinCC flexible 2005 - Advanced...............................................................48

7.Opis izrade laboratorijske makete...................................................................................................547.1.Mreni akvizicioni ureaj SIMEAS P..............................................................................557.2.Izrada elektrinih ema.....................................................................................................56

8.Zakljuak.........................................................................................................................................579.Literatura.........................................................................................................................................58


3/58

Diplomski - Master rad

3

1.Uvod

Savremena industrijska proizvodnja zahteva brzo prilagoavanje trendovima trita i promenama nastalim u tehnologiji proizvodnje. To podrazumeva brzu promenu proizvodnogprograma, smanjeno vreme za projektovanje, izvoenje i odravanje pogona, olakanu dijagnostiku,smanjenje zastoja ili nadogradnju postojeih sistema bez komplikovanih izmena koncepcije.Dizajn sistema za automatizaciju proizvodnje u tim uslovima ima veliki znaaj. Danas jenemogue zamisliti industrijski proces bez primne raunara i tehnologija vezanih za njih.Programabilni logiki kontroleri (PLC) predstavljaju osnovu automatizacije bilo kojegindustrijskog postrojenja. Korienje tzv. HMI (Human Machine Interface) ureaja omoguen jenadzor nad upravljanjem i izvoenje neophodnih upravljakih akcija. Takoe, industrijskikomunikacioni sistemi, odnosnofieldbussistemi, imaju znaajnu ulogu.

Najsavremeniji industrijski sistemi automatizacije su u velikoj meri distribuiranearhitekture, gde su brojni digitalni moduli meusobno povezani komunikacionim mreama, u ciljusakupljanja podataka i upravljanja niim hijerarhijskim slojevima. Distribuirani sistemiautomatizacije se sve vie koriste u proizvodnoj i procesnoj industriji. Svaka konfiguracija tog tipanosi niz prednosti, pre svega u fleksibilnosti pri projektovanju i kasnijoj dogradnji, zatim u

pouzdanosti, utedi kablova i pratee opreme, lakoj lokalizaciji kvarova i sl.

Slika 1: Primer komunikacionog sistema na nivou kompletnog automatizovanogproizvodnog pogona sa distribuiranom arhitekturom


4/58


4

Fieldbus sistemi koriste irok spektar medija za prenos kao to su bakarni vodovi, optikavlakna i beini prenos za povezivanje distribuiranih ureaja tipa senzora, aktuatora, raznih

pretvaraa i sl. uz serijski prenos podataka. Tehnologija je nastala krajem '80-ih godina prologveka sa ciljem da se zamene postojei sistemi paralelnog prenosa i analognih signala (4-20mA i +/-10V) sa digitalnim. Fieldbus sistema ima preko 100, meu kojima je PROFIBUS i USS bus, okojima e u ovom radu biti rei.

Jedna univerzalna mrea ne moe da zadovolji sve postavljene potrebe u procesnojindustriji. Zbog toga je razvijeno vei broj komunikacionih sistema prilagoenih zaodgovarajui skup zadataka. Na osnovu namene sistema, odnosno koliine i tipa podatakakoji se razmenjuju, brzine prenosa odnosno reakcije sistema mogue je izvriti klasifikacijukomunikacionih sistema u savremenoj automatizaciji. Grafiki prikaz klasifikacije dat je na Slici 2.

Slika 2: Grafiki prikaz nivoa komunikacije u procesnoj industriji

Kao to se vidi sa slike razlikujemo etri nivoa u savremenim industrijskim postrojenjima a to su:

nivo senzora, izvrnih organa nivo ureaja nivo postrojenja nivo fabrike


5/58


5

Na donjem nivou je komunikacija koja povezuje senzore i izvrne organe zamenjujuiklasino oiavanje ulaza i izlaza kao i to se vidi sa slike, ovde se radi o relativno malimudaljenostima svedenim na nivo pogona, pri emu je vrlo bitno da su vremena odziva vrlo malaznai ispod jedne milisekunde. Razmenjuju se relativno male koliine podataka poto senzori u

pogonu alju trenutne vrednosti veliina koje mere, a to je obino jedna analogna ili digitalnaveliina mada u optem sluaju moe da ih bude vie.

Na sledeem nivou se nalaze automatizovani delovi pogona koji mogu da budu u oblikudistribuiranih stanica ili nezavisne automatizacije pojedinanih maina koje uestvuju ucelokupnom sistemu. Naravno ovde se razmenjuju vee koliine podataka, vremena odziva moguda budu vea poto se deo operacija obavlja distribuirano u lokalnim stanicama u okviru mree,duina izmeu elemenata u sistemu su mnogo vee.

Nivo postrojenja kao i to sam naziv kae se odnosi na celokupno postrojenje, koliina

podataka raste poto se razmenjuje ve

i broj podataka izme

u postrojenja, isto tako postrojenjamogu da budu prostorno distancirana u okviru fabrikog kruga pa su potrebe vee duine medijumaza povezivanje izmeu njih, vremena odziva mogu biti mnogo vea, poto se radi o celokupnom

pogonu, promene se ne deavaju velikom brzo kao na niim nivoima, nekoliko stotina milisekundizadovoljava potrebe ove komunikacije.

Najvii nivo u celokupnoj hijerarhiji komunikacija u okviru sistema automatskog upravljanja procesnom industrijom predstavlja nivo fabrike. U okviru ovog nivoa se razmenjuju podaci nanivou svih postrojenja jedne fabrike ili ak grupacije fabrika. Ovde prostorna ogranienja prestajuda vae poto fabrike odnosno njihova postrojenja mogu da budu locirane na razliitim

pozicijama na zemaljskoj kugli. Ovde se kao medijum prenosa podataka pojavljuju savremene

tehnologije internet, mobilna telefonija, satelitske komunikacije. Ovaj nivo obuhvata lokalneraunare na kojima se nalaze SCADA softver, kao i udaljene stanice, isto tako vrlo esto se vriintegracija u okviru biznis softverskih paketa pri emu je omogueno ekonomsko praenjekompletne proizvodnje od kupovine sirovine do prodaje kupcu gotovog proizvoda.

Za ovakvu podelu ne moemo rei da je definitivna i jedinstvena vrlo esto se nivomeusobno preklapaju dopunjujui jedan drugi u zavisnosti od konkretnih zadatih potrebasvakodnevne proizvodnje.

Koncept koji SIEMENS nudi je koncept TOTALNO INTEGRISANE AUTOMATIZACIJE(Totally Integrated Automatization, TIA) koji podrazumeva kompletnu automatizaciju postrojenja

pomou hardverski i softverski meusobno povezanih komponenti jednog sistema - sistemaSIMATIC. Porodicu SIMATIC S7 ine:

industrijski PLC-ovi (SIMATIC Controller), industrijske raunarske mree (SIMATIC Net), industrijski raunari (SIMATIC PC), ureaji za vizuelizaciju (SIMATIC HMI), softver (SIMATIC Software), decentralizovane periferije (SIMATIC DP), sistemi za voenje procesa (SIMTIC PCS7).

Slika 3:Porodica SIMATIC S7


6/58


6

2.PROFIBUS komunikacija

PROFIBUS je nastao kao potreba industrije da se napravi jedinstveni standard zakomunikaciju izmeu elemenata automatizacije u industrijskim pogonima i ire. PROFIBUS jekreiran koristei ve postojee nacionalne i internacionalne standarde. Komunikacija izmeu PLCureaja i distribuiranih periferija je brza i mora da zauzima to je mogue manje resursa ukomunikaciji dok komunikacija izmeu PLC ureaja i PLC ureaja i raunara treba da obezbedidovoljno vreme da svaki od ureaja moe da obavi svoje zadatke tako da takva komunikacijazahteva manju brzinu. Ovi principi su korieni prilikom definisanja PROFIBUS komunikacije.

PROFIBUS komunikacija spada u grupu digitalne serijske komunikacije koja se zasniva na RS 485standardu. Upotrebom PROFIBUS mrenog protokola znaajno se smanjuju trokovi instaliranjai odravanja mree u odnosu na industrijske mree klasinog tipa. Pogodnost ovog

komunikacionog protokola je i ta to je internacionalno standardizovan, tako da korienjeopreme razliitih proizvoaa ne predstavlja problem.

U upotrebi je vie razliitih protokola u zavisnosti od uslova rada PROFIBUS mree:

Profibus DP(Decentralized Periphery)Ovaj protokol je projektovan za komunikaciju izmeu programabilnih logikih kontrolera idistribuiranih periferija na nivou postrojenja. Fiziki nosilac informacija je RS 485 ilioptiki kabl, brzina prenosa infornacija je od 9,6Kbit/s do 12Mbit/s.

Profibus PA (Process Automation)Ovaj protokol je projektovan da pored prenosa podataka, takoe putem komunikacije obezbedisigurno napajanje ureaja u polju, kao to su na primer razni senzori, aktuatori itd. Protokolse moe primeniti u potencijalno eksplozivnim sredinama.

Profibus FMS(Fieldbus Message Specification)Ovim protokolom se prenose poruke koje su znaajne za operatere sistema upravljanja, kao to

je na primer status komunikacione mree itd. Treba naglasiti da ovaj protokol danas nemaveliki znaaj pri radu sa ureajima u polju, pa se retko primenjuje u procesnoj automatici.

DP protokol predstavlja osnovnu komunikaciju u automanizovanom elektromotornom

pogonu koji je predmet ovog rada. Iz tog razlogae o ovom protokolu biti vise rei unastavku.

2.1.PROFIBUS DP

Kao to je pre spomenuto, PROFIBUS DP protokol je specijalno projektovan dazadovolji potrebe brze komunikacije izmeu distribuiranih periferija u automatizovanim

postrojenjima industrije.

Fiziki medijum za PROFIBUS DP zasniva se na RS-485 standardu koji definieupotrebu oklopljenog, uvijeng, dvoilnog kabla, koji je prikazan na Slici 4. Mogu se odabrati

brzine prenosa u opsegu od 9.6Kbit/s do 12Mbit/s, pri emu se ta brzina odnosi na sve ureajekoji su prikljueni na magistralu.


7/58


7

Slika 4:Bakarni kabl za PROFIBUS komunikaciju

Povezivanje ureaja na PROFIBUS mreu omogueno je korienjem 9-pinskog sub-Dkonektora (Slika 5). U konektore su ugraeni otpornici za termminaciju bus-a. Pomeranjem

prekidaa koji se nalazi na kuitu konektora u ON poloaj vri se terminacija.

Slika 5:Izgled 9-pinskog sub-D konektora (levo-prolazni, desno-standardni konektor)i otpornici za terminaciju bus-a

Kao to je na Slici 5 prikazano, terminacija bus-a je ostvarena korienjem tzv.pull-downotpornika prema DGND potencijalu i pull-up otpornika prema napajanju-Vp potencijal. Ova dvaotpornika slue za definiciju potencijala na bus-u izmeu dva telegrama. Linija A i linija B

predstavljaju oznake krajeva PROFIBUS kabla.

Tabela 1:Raspored pinova na 9-pinskom sub-D konektoru

RS 485 tehnologija prenosa se odlikuje jednostavnou i niskom cenom, a primenjuje se usistemima gde se zahteva velika brzina prenosa. Mogue brzine prenosa su izmeu 9.6 kbit/s i12Mbit/s . Maksimalan broj ureaja koji se moe povezati na jedan segment linije je 32. Vei

broj ureaja zahteva korienje repetitora izmeu pojedinanih segmenata. Maksimalna dozvoljena

duina linije unutar jednog segmenata zavisi od brzine prenosa i manja je to je brzina prenosavea.

Izgled Pin broj Ime signala Opis1 SHIELD Uzemljenje oklopa

2 M24Uzemljenje izlaznog naponaod 24V (pomonog)

3 RxD/TxD-PPrimanje/slanje podatakapozitivni potencijal B linija

4 CNTR-PSignal za kontrolu smerakomunikacije pozitivan

5 DGND Referentni signal za podatke6 VP Napon napajanja pozitivni

7 P24Izlazni napon od 24V(pomoni)

8 RxD/TxD-N Primanje/slanje podatakanegativni potencijal A linija

9 CNTR-NSignal za kontrolu smerakomunikacije negativan


8/58


8

2.1.1.Topologija mree

Osnovni elementi, koji pored kablovske veze, sainjavaju mreu mogu se podeliti u dve osnovne

grupe:

Masterureaji Slave ureaji

S obzirom da je RS485 omunikacija half duplex (oznaava dvosmernu komunikaciju u kojoj jedanvor-ureaj trenutno pria). Iz tog razloga je mrea organizovana tako da master ima kontreolu nadnjom.

Primer master ureaja moe biti PLC, a kao primer slave elementa moe se uzeti distribuiranaperiferija, drugi PLC i sl. Kod PA mree slave ureaji mogu biti senzori, aktuatori i sl.

Ovde se mora napomenuti da postoje dve vrste DP Master ureaja:

DP Master Class 1 (DPM1) - ovo je centralni kontroler koji ciklino razmenjuje podatke saslave ureajima, u zadatom ciklusu. Tipini ureaji ovog tipa su programabilnilogiki kontroleri. DPM1 ima aktivni pristup magistrali, preko kojeg moe vriti oitavanjaulaza sa distribuiranih ureaja, kao i zapisivanje odgovarajuih rezultata na njihove izlaze.

DP Master Class 2 (DPM2) - slui za konfigurisanje, sakupljanje podataka, kao i odravanjedijagnostiku i upravljanje prikljuenih ureaja, kao na primer PC.

Tipina DP konfiguracija ima mono-masterstrukturu (Slika 6).

Slika 6:DP mono-master struktura

Komunikacija izmeu DP master i DP slave ureaja je bazirana na master-slave principu. Ovoznai da DP slave ureaji mogu biti aktivni na magistrali samo onda kada je to zahtevano odstrane master-a. Komunikacija se odvija ciklino u tano odreenom vremenu. DP slaveureaji su adresirani u rastuem redosledu od DP master-a preko liste poziva ( polling list) .Slika 7 pokazuje kao se lista poziva obrauje na DP master-u. Vidi se ciklino procesiranje

slave ureaja slanjem zahteva i dobijanjem odgovora od njih.


9/58


9

Slika 7: Obrada liste poziva na DP master ureaju

DP sistem moe imati i multi-masterstrukturu (Slika 8):

Slika 8 :DP multi-master struktura

Ovo podrazumeva da nekoliko DP master ureaja moe biti povezano na jednu magistralu. Kod ovestrukture master ureaji pristupaju magistrali u skladu sa rastuim vrednostima svojih adresa.Ukoliko je zavrena komunikacija jednog mastera, on daje znak sledeem da moe da pristupi

magistrali, odnosno da koristi resurse. U PROFIBUS terminologiji se to naziva token ring. Da bi se ovakva procedura izvrila, pri inicijalizaciji mree detektuje se broj mastera kojima sedodeljuju sledee adrese: PS (Previous Station) - predhodna stanica i NS (Next Station) - sledeastanica.

2.1.2.PROFIBUS DP profili

Kao to je spomenuto, PROFIBUS je internacionalno standardizovan, tako daomoguava korienje opreme razliitih proizvoaa. Da bi se olakala primena razliite opremedefinisani su DP profili. Osnovni zadatak DP profila je da definie ta svaki od podataka

predstavlja za odreeni tip ureaja. Na ovaj nain je obezbeeno da isti ureaji razliitihproizvoaa imaju iste profile, tj. podaci se nalaze rasporeeni na isti nain prilikomkomunikacije kao to je definisano profilom za taj ureaj. U nastavku su navedeni neki PROFIBUS

profili:


10/58


10

NC/RC- ovaj profil opisuje naine rukovanja i instalacije robota u okviru Profibus DP. Profil za enkodere - definie komunikaciju enkodera konektovanih na Profibus DP mreu. Profil za motore sa promenljivom brzinom- u definiciji ovog profila su uestvovali svi

vode

i proizvo

a

i. Profil specificira kao se prenosi zadata vrednost i trenutnevrednosti. Ovim je omoguena zajednika upotreba opreme razliitih proizvoaa. Profildefinie samo osnovne stvari ostavljajui slobodu prozvoaina za razvoj specifinihfunkcija.

2.1.2.1.Profil za motore sa promenljivom brzinom

Najee korieni ureaji u pogonima procesne industrije su frekventni regulatori. Onikoriste PROFIBUS DP profil za motore sa promenljivom brzinom. Profil definie nekolikokomunikacionih objekata (Parameter Process data O bjects, PPO) koji se koriste za razmenu

podataka izmeu programabilnih logikih kontrolera i frekventnih regulatora. Ukupno je

definisano osam PPO profila za ciklini prenos podataka (DP V0). Profili 3, 4, 6, 7, 8 sadresamo procesni deo, odnosno sadre podatke o procesu (process data, PCD), dok profili 1, 2 i 5

pored procesnog dela sadre iparametarski deo, pomou koga vrimo oitanje i promenuparametara sa frekventnog regulatora (parameter characteristics value, PCV), Slika 9.

Slika 9:Pregled strukturePPO objekata

Oznake na slici imaju sledee znaenje:

PCV karakteristine vrednosti parametara (Parameter Characteristics Value) PCD procesni podaci (Process Data) PCA - karakteristike parametara (Parameter Characteristics) IND - indeks parametra PVA - vrednost parametra (Parameter Value) CTW - kontrolna re (Control Word) STW - statusna re (Status Word) MRV - vrednost glavne reference (Main Reference Value) MAV - stvarna vrednost reference (Main Actual Value)


11/58


11

Treba napomenuti da je problematika PPO objekata objanjena na primeru Danfoss-ovogfrekeventnog regulatora FC302 koji je korien u praktinom delu rada i da se navedene skraenicena Slici 9 odnose na ovaj frekventni regulator.

Svi PPO tipovi se mogu podesiti da se podaci prenose kao konzistentne rei (word consistent) ilikao konzistentni moduli (module consistent). Kada se podaci prenose kao konzistentni moduli,to znai da se prenose kao setovi meusobno povezani rei, a kada se prenose kao konzistentne rei,to znai da se posebne rei prenose nezavisno jedna od druge. Deo sa procesnim podacimamoe se prenositi na oba naina, dok parametarski deo moe samo kao konzistentni modul.

2.1.2.2. Procesni podaci PCD oblast

Kao to je ve navedeno, pomou dela PPO sa procesnim podacima mogue je upravljanje inadzor frekventnih regulatora, u ovom radu je to FC 302, preko PROFIBUS-a. U odnosu na smer

toka podataka PCD deo nazivamo (Slika 10.): procesni kontrolni podaci PCD Write, kada podaci idu od master ka slave ureaju,

odnosno od PLC-a ka FC 302. U odnosu na izabrani kontrolni profil, svaki bit kontrolieodreenu funkciju FC 302, npr. promena brzine motora.

procesni statusni podaci PCD Read, kada podaci idu od slave ka master ureaju, odnosnood FC 302 ka PLC-u. U ovom sluaju, svaki bit nosi informaciju o odreenom trenutnomstanju FC 302, npr. oitavanje struje, napona, frekvencije i sl.

Slika 10:Procesni kontrolni i statusni podaci

2.1.2.3. Pristup parametrima preko PCV oblasti

Postoji vie naina da se pristupi parametrima frekventnog regulatora. Moe im sepristupiti lokalno, na komandama samog regulatora, a laki nain za njihovo oitavanje i izmenu jedaljinski, preko programabilnog kontrolera i mree. Pristup se vri preko PCV dela PPO.

PCV kanal se sastoji iz PCA, IND i PVA dela. PCA deo ima sledeu strukturu (Slika 11):

Slika 11: Karakteristine vrednosti parametara - PCV deo

Prva dva bajta (RC) definiu znaenje zahteva master ureaja, i znaenje odgovora slaveureaja. Preko RC dela se odreuje da li se eli oitavanje ili izmena parametara, a PNU(Parameter Number) odreuje broj parametra. Ako se zahteva izmena, nova vrednost parametra e

biti poslata preko PVA dela PCV kanala. Ceo postupak je detaljnije izloen u praktinom delu rada.


12/58


12

2.1.2.4. Kontrolni profili

FC 302 moe se upravljati preko dva kontrolna profila:

standardni PROFIBUS PROFIdrive profil Danfoss FC control profil

Izbor profila utie samo na kontrolnu (CTW) i statusnu re (STW), a ne utie na PCV iostatak PCD dela. Na primer, kontrolna re (CTW) za start motora po FC profilu se moe odreditina osnovu Tabele 2 koju daje Danfoss i njena vrednost prema ovoj tabeli je 047C:

Tabela 2: Kontrolna repo Danfoss FC profilu

U praktinom delu rada ovaj kontrolni telegram se alje od mastera (S7-300 PLC-a) ka slave-u(FC302 frekventnom regulatoru). Kontrolni telegram sadri kontrolnu re- 047Cheksadecimalno(odnosno 1148 decimalno) koja omoguava start motora Slika 12.

Slika 12: Izgled kontrolnog telegrama

Na Slici 12 pored kontrolne rei popunjena je MRV oblast koja nosi informaciju o vrednostireference brzine. Referenca brzine se zadaje u heksadecimalnom obliku, gde je 0 HEX=0% brzine,a 4000 HEX=100% reference brzine (ili 16384 decimalno). U datom primeru 2000 HEX odgovara50% reference.


13/58


13

3. USS komunikacija

USS protokol (Universal Serial Interface Protocol) je jednostavan serijski protokol koga jedefinisao Siemens AG. Protokol je naparavljen da odgovori potrebama upravljanja i nadzoraSiemens-ovih SIMOVERT i SIMOREG frekventnih regulatora. Protokl definie tehniku pristupa

prema master-slave principu, za komunikaciju preko serijskog bus-a. Point-to-point konekcija jemogua u podmrei. Komunikcija se odvija generalno ciklino razmenom telegrama izmeu jednogmaster-a i najvie 31-ogslave-a. Konfiguracija USS mree je prikazana na Slici 13:

Slika 13: Topologija USS mree

U funkciji master-a moe biti npr. PLC ili PC, dok su SIMOVERT i SIMOREG

frekventni regulatori uveku funkciji slave-a. U ovom radu je kori

en Simovert MicroMaster440 frekventni regulator.

Bitne odlike USS komunikacije su: podrava:

multi-pointkonekciju, npr. EIA RS 485 hardver, ilipoint-to-pointkonekciju, npr. EIA RS 232

master-slave pristup singl master sistem max. 31 slave i 1 master koristi telegrame sa fiksnom ili promenljivom duinom jednostavan i pouzdan telegram format informacije se prenose na isti nain kao i kod Profibus DP (profil promenjljive brzine) moe se lako implementirati u postojee sistme

Medijum za prenos podataka i bus interfejs su odereni u zavisnosti od naina korienja bus-a.U osnovnoj verziji USS protokola, interfejs je zasnovan na RS485 standardu. Point-to-pointkonekcija je zasnovana na RS232 standardu. Takoe moge je korienje i fiberoptikog kabla.Siemens za SIMOVERT MASTERdrives konvertore definie korienje 9-pinskih sub dkonektora i dvoilni zatieni uvijeni kabl koji zadovoljava odreene mehanike, termike ielektrine karakteristike. Terminacija bus-a na krajevima se i ovde podrazumeva.

Duine kablova kojim se prenose podaci zavise od brzine prenosa podataka, karakteristika kabla,uslova stredine, kao i od broja konektovanih ureeja. U Tabeli 3 prikazana je zavisnost brzine

prenosa podataka od duine kabla.


14/58


14

Brzina prenosapodataka

Maksimalan brojureaja

Maksimalnaduina kabla

9.6 kbit/s 32 1200 m

19.2 kbit/s 32 1200 m

38.4 kbit/s 32 1200 m

187.5 kbit/s 30 1000 m

Tabela 3:Zavisnost brzine prenosa podataka od duine kabla

3.1.Struktura USS telegrama

Master putem adresnog karaktera u telegramu vri izbor pojedinanog slejva. Adrese slejvaADR se

nalazi upisana u polling listi koju master koristi za selekciju ureaja. Slave vri transfer podatakasamo na zahtev master-a, tako da je komunikacija izmeu dva slave-a onemoguena. Svakitelegram se sastoji iz:

STX - startni karakter (Start character) LGE - duina telegrama (Length specification) ADR - adresni bajt , adresa slejva (Address byte) Net data block - PKW ( Parameter ID Value area) i PZD ( Proces Data), kao kod

PROFIBUS DP profila promenljive brzine BCC-karakter provere bloka (Block check character)

Slika 14: Struktura USS telegrama

Informacije koje se razmenjuju izmeu master-a i slave-a putem telegrama su smetene u posebnuoblast, takozvanu net data oblast. Struktura net data oblasti je ne zavisna od karakteristike protokolakojim e se net data prenositi. Iz ovoga se moe zakljuiti da je isti mehanizam pristupa procesnoj

oblasti (control/status word i setpoint/actual value) kao kod PROFIBUS DP profil promenljivebrzine. PKW oblast slui za itanje i promenu vrednosti parametara frekventnog regulatora, dokPZD oblast sadri informacije o procesu. Strukturu net data bloka ine obe oblasti nezavisno da li jetelegram poslat od master-a prema slave-u ili obrnuto Slika 15.

Slika 15: Struktura net data bloka


15/58


15

3.1.2.Parametarski deo - PKW oblast

PKW oblast omoguava pristup parametrima frekventnog regultora, odnosno njihovu promenu ili

oitavanje korienjem USS bus-a. Kao to je prikazano na Slici 15, PKW oblast sainjavaju:

PKE (Prameter ID) i IND (Index) - sadre informacije o tipu zadatka koji master alje slejvuili o tipu odgovora koji slejv alje masteru, takoe definii i broj parametra.

PKW elements (Parameter value) - sadri vrednosti parametara, tekst, ili opis parametarakoji se prenosi. Duina ove oblasti se moe menjati u zavisnosti od zadatka i moe iznositi0-word-a, 1word, 3 word-a, 4 word-a kod telegrama sa fiksnom duinom, ili moe iznositiizmeu 1 i 124 word-a kod telegrama sa promenjljivom duinom.

3.1.3.Procesni deo - PZD oblast

PZD oblast (Process data area) omoguava upravljanje i nadzor frekventnog regulatora, u ovomradu je to MM 440 preko USS bus-a. Struktura PZD oblasti je prikazana na Slici 16.

Slika 16: Struktura PZD oblasti

Maksikalna veliina PZD oblasti je 16 word-a. Ukoliko je telegram poslat od master-a ka slave-u, to

podrazumeva da e telegram sadrati Control Word/Main setpoint pomou kojih master upravljafrekventnim regulatorom npr. start, stop, zadavanje brzine. Ukoliko je telegram poslat od slave-a kamaster-u, to podrazumeva da e telegram sadrati Staus Word/Main actual value koji noseinformacije o statusu frekventnog regulatora, kao i itanje odreenih veliina sa frekventnogregulatora, npr brzina, struja i sl, Tabela 4.

Tabela 4: Sadraj PZD oblasti

Bitno je napomenuti da definicije bita od 0-10 za control/status word koji se prenose USS bus-om,odgovaraju definiciji bitova od 0-10 koji se prenose PROFIBUS-om, profil promenljive brzine.Bitovi od 10 do 15 zavise od specifikacije konvertora.


16/58


16

4. Programabilni logiki kontroler - PLC

Programabilni logi

ki kontroler ( Programmable Logic Controller - PLC) jemikrokontrolerski sistem u kome su hardver i softver specijalno adaptirani industrijskom okruenju.Nastao je krajem 60-tih godina sa namerom da se sistemi upravljanja zasnovani na relejnoj logiciuproste, tj. da se otklone glavne mane relejne logike, a to su skupo odravanje komplikovanihsistema, pad pouzdanosti sa uslonjavanjem ema, ogranien vek trajanja releja itd. Implementacijanovih upravljakih zadataka u sistemu upravljanja omoguena je brzo i jednostavnoreprograniranjem programabilnih logikih kontrolera pomou raunara ili runih programatora, dokse kod sistema upravljanja zasnovanih na relejnoj logici morala menjati ema oiavanja.

PLC se obino primenjuje za reavanje decentralizovanih upravljakih zadataka, na samommestu upravljanja, gde na osnovu prikupljenih ulaznih signala sa ulaznih ureaja (senzori, prekidaii sl.) i na osnovu logike implementirane u programu, formira izlazne signale sa kojima upravlja

izlaznim ureajima ili objektom upravljanja (motori, kontaktori, elektromagnetni ventili,operatorski paneli, svetlosna i zvuna signalizacija i sl.), Slika 17.

Slika 17:Princip rada PLC-a

Program se pie u namenskom programskom jeziku, koji svaki proizvoa daje uz svoj PLC, a kojipredstavlja kombinaciju programskog editora, kompajlera, i komunikacionog softvera. U editoru seprogram pie pratei redosled operacija upravljanja, a zatim se proverava njegova sintaksa i vrikompajliranje. Ako je sve u redu, program se komunikacionom vezom smeta u memoriju PLC-a i

pokree.

Dananji PLC moe da se nosi sa izrazito sloenim zadacima, kao to je kontrola pozicije, razneregulacije i druge sloene primene. Za upravljanje sloenim procesima mogue je povezati viePLC-ova preko posebno razvijenih komunikacionih modula u mreu i sa centralnim raunarom.

Poto se koristi kao industrijski raunar samim svojim dizajnom je predvien za primenu uneposrednom okruenju procesa sa kojim upravlja, tako da je otporan na razne nepovoljne uticaje,

praina, vlaga, visoka temperatura, vibracije, elektromagnetne smetnje.


17/58


17

4.1.Osnovni elementi PLC kontrolera

Na Slici 18 je prikazana blok ema tipinih komponenti koje ine strukturu PLC-a, a to su:

Centralna procesorska jedinica - CPU Memorija za program i podatke Interna magistrala Komunikacioni modul Napajanje Ulazni modul - digitalni i analogni ulazi Izlazni modul - digitalni i analogni izlazi

Slika 18: Osnovni elementi PLC kontrolera

Centralna procesorska jedinica je mozak PLC kontrolera. Sam CPU je neki odmikrokontrolera, ranije su to bili 8-bitni, a sada su to 16-bitni i 32-bitni. CPU brine o komunikaciji,izvravanju programa, upravljanju memorijom, nadgledanjem ulaza i postavljanjem izlaza.

PLC kontroler komunicira sa upravljakim procesom preko analognih i digitalnih ulaza i izlaza.Informacije o stanju ulaza primarno se obrauju i smetaju u memoriju stanja ulaza i izlaza.

Memorija se moe podeliti na sistemsku i korisniku.

Sistemska memorija pored operativnog sistema sadri i korisniki program u binarnom obliku. Ovamemorija je obino EEPROM i moe se menjati kada se menja i korisniki program. Dobra praksa

je i da se program smeta i u RAM memoriju podranu baterijom, tako da se izvrava iz RAM-a,odnosno da se uitava u RAM iz EEPROM-a svaki put kada se ukljuuje PLC, ili u sluaju gubitka

podataka iz RAM-a.

Interna magistrala povezuje CPU, memoriju, komunikacioni deo, kao i module digitalnih ianalognih ulaza i izlaza, komunikacione module i sl.


18/58


18

Korisnika memorija je podeljena u blokove koji imaju posebne funkcije. Jedan deo ove memorijese koristi za uvanje stanja ulaza i izlaza, drugi deo se koristi za uvanje vrednosti promenljivih kaoto su vrednosti tajmera i brojaa. Na osnovu stanja ulaza, stanja vremenskih lanova, brojaa imemorisanih meustanja, vri se obrada koja formira stanja izlaza, koja se prenose u odgovarajuememorijsko podruje, a odatle preko internog busa ka izlazu.

Komunikacioni deo obezbeuje komunikaciju sa PC raunarom, na kome se pie upravljakiprogram. Mogua je i komunikacija sa drugim PLC-ovima, operatorskim panelima, distribuiranom periferijom i povezivanje sa viim nivoima upravljanja, to omoguava razmenu podataka saostalim sistemima u okviru procesa automatizacije na nivou pogona ili kompletnog postrojenja.

Mali PLC-i imaju fiksan broj ulaza i izlaza i obino postoji mogunost proirivanja sadodatnim ulazima i izlazima ukoliko je to potrebno. Modularni PLC-i poseduju inu na koju sedodaju moduli sa razliitim funkcijama. Procesori i ulazno izlazni modul se prilagoavajukonkretnoj aplikaciji. Danas se esto prikljuuju distribuirane periferije mesto fiksnih proirenja i

na taj na

in se smanjuju izdaci za oi

avanje udaljenih delova postrojenja.

4.2.Princip rada

Osnova rada programabilnog logikog kontrolera zasniva se na ciklusima skeniranja. Podskeniranjem se podrazumeva prolaz kroz sve uslove u nekom garantovanom vremenu. Processkeniranja je prikazan na Slici 19 i sastoji se od sledeih koraka:

Provera statusa ulaza - CPU proverava stanje ulaza i te podatke smeta u odgovarajueregistre u korisnikom delu memorije.

Izvravanje programa - u ovom koraku CPU na osnovu kontrolne logike u programu i prikupljenih ulaznih podataka kreira vrednosti izlaza i smeta u odgovarajue memoijskelokacije.

Opsluivanje komunikacionog porta - CPU obrauje zahteve koji eventualno stiu nakomunikacijski port PLC-a.

Samotestiranje - izvrava se dijagnostika (samotestiranje) hardvera, memorije i U/I modula Postaljanje izlaz - u ovom koraku CPU proverava stanje izlaza i po potrebi ih menja.

Slika 19:Ilustracija jednog radnog ciklusa PLC-a


19/58


19

4.3.Siemens SIMATIC familija programabilnih logikih kontrolera

Siemens-ova familija programabilnih logikih kontrolera SIMATIC spada svakako u

najzastupljenije na svetskom, a pogotovo na evropskom tritu. Namena im je prevashodnoindustrijska automatizacija, pa se u okviru familije nudi irok spektar kontrolera u zavisnosti od potreba tj. nivoa automatizacije koji se implementira niski, srednji ili vii nivo. U okviruSIMATIC familije postoji podela na tri pod-familije, koje se u osnovi veoma malo razlikuju, arazlika se svodi na prilagoavanje nekim uim potrebama korisnika:

S7 kontroleri najireg spektra primene, koriste se za standardne industrijske posloveupravljanja kao to su brojanje, merenje, pozicioniranje, upravljanje u zatvorenim iotvorenim petljama itd. Koriste se u skoro svim osnovnim granama industrije (mainska,automobilska, prehrambena, procesna), a postoje i posebne verzije prilagoene za primene urizinim sredinama.

C7 kontroleri koji u jednom obuhvataju mogunosti S7 sa jednostavnim HMI funkcijama.Njihova primena je tamo gde se zahteva kompaktnost, odreena proirivost i jednostavnost,ali uz ekonomsku pristupanost.

M7 kontroleri koji po svojim mogunostima proirenja i skladitenja podataka idu korakdalje od standardnih PLC-a ka personalnim raunarima. Njihova primena je u poslovimagde se pored svega ostalog zahteva jo i sakupljanje velike koliine procesnih podataka,njihovo skladitenje, kao i obrada u realnom vremenu uz pomo specijalizovanih softvera,

pisanih esto u viim programskim jezicima tipa C/C++.

U okviru navedenih podfamilija, postoje serije koje oznaavaju namenu u odnosu na nivoautomatizacije za koji su kontroleri namenjeni, pa tako S7 serija 200 oznaava niski nivo, 300srednji, a 400 vii. Kod M7 familije postoje serije 300 i 400.

4.3.1.Mree u okviru SIMATIC familije programabilnih logikih kontrolera

SIMATIC familija kontrolera podrava vei broj dananjih standarda umreavanja krozkorienje raznih modula koji omoguuju njihovo prikljuivanje na te mree. Ali pored standardnih

postoje i dva specifina naina umreavanja, karakteristina samo za SIMATIC ureaje, a to su PPIi MPI. Oba ova protokola su zatvorenog tipa, to znai da njima raspolae samo matina kompanija

tj. Siemens, pa niko drugi ne moe konstruisati ureaje koji bi komunicirali po tim protokolima i nataj nain se povezivali sa kontrolerima iz SIMATIC familija.

4.3.2. PPI protokol

PPI tj. jedan-na-jedan (Point-To-Point) protokol se obino koristi za povezivanje S7-200ureaja. Ali, i drugi ureaji iz SIMATIC S7 familije i SIMATIC HMI (Human Machine Interface)ureaji mogu ostvariti komunikaciju sa S7-200 preko PPI veze. PPI protokol je implementiran kaotoken prsten, po uzoru na Profibus i MPI. Komunikacija se odvija po master-slave principu tj.master ureaji alju zahteve, a slave ureaji odgovaraju. U Tabeli 5 su prikazane osnovne fizikekarakteristike za PPI mreu:


20/58


20

Tabela 5: Pregled PPI protokola

4.3.3. MPI protokol

MPI (MultiPoint Interface) je Siemens-ov protokol predvien za povezivanje na nivou polja,i to samo SIMATIC S7, M7 i C7 familija ureaja, poto je protokol zatvorenog tipa. MPI je uosnovi predvien za povezivanje sa ureajima za programiranje (Programmig Device) i HMIureajima, ali se moe koristiti i za umreavanje manjeg broja CPU-a radi razmenjivanja manjekoliine podataka. MPI mrea podrava nekoliko brzina prenosa podataka, da bi se osiguralanjihova tanost i pouzdanost prenosa. Da bi se ureaj povezao na MPI mreu, ne mora da se dodaje

poseban modul sa odgovarajuim komunikacionim procesorom, jer svaki CPU iz SIMATICfamilije u sebi ve ima ugraenu podrku za MPI.

Neke vanije odlike MPI komunikacije su:

ekonomski najpristupaniji nain povezivanja zasnovana na RS-485 standardu, pa se mogu koristiti postojei kablovi i konektori kao i za

Profibus podrava GD (Global Data) ciklinu komunikaciju izmeu kontrolera podrava OPC (OLE for Process Controll) standard koji dozvoljava deljenje podataka u

kontrolerima sa spoljanjim sistemima i aplikacijama vieg nivoa

Vanije fizike karakteristike navedene su u Tabeli 6:

Proizvoa SiemensMedijum oklopljeni dvoilni kabel ili optika vlaknaKorisnika max. 127

Brzina prenosa podataka od 19.2 do 187.5 Kbit/s

Daljina prenosa1100m preko RS-485do 23km preko optikih vlakana

Tabela 6: Pregled MPI protokola

MPI omoguava pristup CPU-a svim inteligentnim modulima PLC-a, npr. funkcijskim modulima isl.

Proizvoa Siemens

Medijumspecifian serijski kabel RS-232C/422 do 187.5kbit/s preko RS-485

Korisnika 2

Brzina prenosa podataka od 300 bit/s do 76.8 kbit/s preko RS-232C/422/48519.2 kbit/s preko 20mA TTY

Daljina prenosa10m preko RS-232C1000m preko 20mA TTY pri 9.6 kbit/s1200m preko RS-422/485 pri 19.2 kbit/s


21/58


21

4.4. PLC Siemens SIMATIC S7-200 serija

PLC kontroleri iz ove serije su prevashodno namenjeni za manje kompleksnu automatiku,

odnosno jednostavne zadatke iz oblasti upravljanja kao to su npr. liftovi, pokretne trake, prese i sl.,ali se mogu koristiti i u neto sloenijim procesima upravljanja u industriji. Kontroleri se odlikujukompaktnim dizajnom sa mogunou proirenja dodatnim modulima koji omoguavaju: dodatneulaze i/ili izlaze, komunikaciju putem Profibus-a, Enterneta, Interneta, GPRS, kontrolu

pozicioniranja kod step i servo motora, takoe je mogue prikljuenje LCD displeja za kontrolu inadzor. Softver za programiranje kontrolera S7-200 serije je STEP7-Micro/WIN. On omoguava

pisanje programa u nekom od standardnih editora LAD,FBD i STL.Oznake modela iz ove serije su CPU 221, CPU 222, CPU 224, CPU 226. Oni se meusobno

razlikuju u brzini, koliini memorije, broju digitalnih i analognih ulaza i izlaza, tajmera, brojaa,mogunostima proirenja dodatnim moduima i sl.

4.4.1.Pristup podacima u memorijskim oblastima S7-200 kontrolera

S7-200 kontroleruva podatke u razliitim memorijskim lokacijama koje imaju jedinstvenuadresu. Jednostavnim navoenjem adrese memorijeske lokacije omoguen je direktan pristup

programa eljenoj informaciji. U Tabeli 7su prikazani opsezi celobrojnih i realnih vrednosti kojemoemo predstaviti kao byte, word ili double word.:

Tip Byte (B) Word (W) Double Word (DW)

Integer - unsigned0 do 2550 do FF

0 do 655350 do FFFF

0 do 42949672950 do FFFF FFFF

Integer - signed-128 do +127

80 do 7F

-32768 do +32767

8000 do 7FFF

-2147483648 do +2147483647

80 000 000 do 7FFF FFFFReal 32 bitfloating point

- -+1.175495E-38 do +3.402823E (pozitivni)-1.175495E-38 do -3.402823E (negativni)

Tabela 7: Opsezi celobrojnih i realnih vrednosti predstavljeni kao byte, word, double word

Za pristup bitu u u memorijskoj lokaciji navodimo adresu koja sadri indentifikator memorijskeoblasti, byte adresu i broj eljenog bita. Primer pristupa bitu pod brojem 4, byte 3 u memorijskojoblasti indentifikatora I u koju se smeta slika procesnih ulaza prikazan je na Slici 20. Ovakav nainadresiranja naziva se i byte.bit adresiranje.

Slika 20: Primer pristupa bitu 4, byte 3 u I memorijskoj oblasti(Process Image input Memory Area)


22/58


22

U veini memorijskih obalasti (kao npr.V -Variable memory, M- Bit memory, I - Process Imageinput Memory Area , Q - Process Image Output Memory Area) podacima se moe pristupiti kao

byte, word ili double word. Princip adresiranja je slian kao kod byte.bit adresiranja. Prvo ideidentifikator memorijske oblasti, zatim sledi oznaka veliine podatka, i na kraju byte adresa -

bajta, word-a ili double word-a, kao to je prikazano na Slici 21:

Slika 21: Pristup podatku na istoj V 100 memorijskoj lokaciji kao byte, word ili double word

4.4.2.PLC CPU 224 XP DC/DC/DC

U okviru realizacije praktinog dela rada korien je model sa oznakom CPU 224 XPDC/DC/DC koji je prikazan na Slici 22:

Slika 22:PLC CPU 224 XP

Neke od karakteristika ovog modela su:

32 bitni procesor sa floating-point aritmetikom Napajanje PLC-a 24V DC, kao i DI/DO 14 digitalnih ulaza i 10 izlaza 2 analogna naponska ulaza i 1 analogni naponski ili strujni izlaz 2 ugraena RS 485 porta (P0 i P1) sa brzinom prenosa izmeu 1.2 i 187.5kbita/s (PPI/MPI) 12 KB programske memorije i 10KB memorije za podatke podrani protokoli: PPI, MPI i Freeport prihvata maksimalno 7 modula

Komunikacija sa raunarom je ostvarena korienjem RS 232/PPI Multi-Master kabla, koji jeprikazan na Slici 23:


23/58


23

Slika 23:PPI Multi-Master kabl

4.4.3.EM 277 Profibus DP modul

Za prikljuenje PLC kontrolera iz S7-200 serije na PROFIBUS DP mreu u funkciji slejvureaja koristi se EM 277 PROFIBUS DP modul. EM 277 je konektovan na S7-200 CPU preko U/I

bus-a. Profibus mrea je konektovana na EM 277 PROFIBUS DP modul preko njegovog DPkomunikacionog porta. Brzine prenosa podataka korienjem ovog porta su brzine karakteristineza PROFIBUS DP komunikaciju i kreu se izmeu 9.6 kbit/s i 12Mbit/s. Izgled modula je prikazanna Slici 24:

Slika 24:EM 277 Profibus DP modul

Karakteristike ovog modula su:

Napajanje DC naponom vrednosti 24V sa tolerancijom imeu 20.4 i 28.8 V 9-pinski Sub D DP slejv port podrani protokol: PROFIBUS DP i MPI podeavanje adrese stanice omogueno je pomou obrtnih prekidaa, koji se nalaze naprednjoj strani modula (u gornjem levom uglu na Slici 24). Adrese se kreu od 0 do 99. Na prednjoj strani ovog modula nalaze se 4 led diode, koje pokazuju operativno stanje DP

porta, sa oznakama: CPU FAULT (signalizira stanje CPU), POWER (signalizira prisustvonapajanja), DP ERROR (aktivira se ukoliko postoji greka u U/I konfiguraciji ili parametrukoji master upisuje u ovaj modul ),DX MODE(signalizira trenutak kada EM 277 DP modululazi u mod razmene podataka sa masterom i ostaje ukljuen sve dok traje razmena

podataka).

U praktinom delu rada ovaj modul je korien za povezivanje slejva S7-200 CPU 224 XPPLC-a na PROFIBUS DP mreu u koji su ukljueni FC302 frekventni regulator kao slejv i S7-

300 CPU 314C-2DP PLC kao master.


24/58


24

4.5.PLC Siemens SIMATIC S7-300 serija

PLC kontroleri iz ove serije su namenjeni za automatizaciju nieg i srednjeg nivoa. iroko

se koriste u granama industrije kao to su mainska, automobilska, prehrambena, procesna i sl.Odlikuju se modularnim dizajnom sa irokim spektrom modula koji omoguavaju optimalnuadaptaciju razliitih zadataka automatizacije. Neki od modula su ilustrativno prikazani na Slici 25:

Slika 25: Primer proirenja S7-300 PLC-a dodatnim modulima

Skraenice naziva pojedinih modula na Slici 25 imaju sledee znaenje:

PS (Power Supplay Module) napojna jedinica - obezbeuje pouzdano i kvalitetno napajanjemodula.

CPU (Central Processing Units) - serija S7-300 nudi irok opseg centralnih procesorskih jedinica razliitih brzina, veliine radne memorije, komunikacionih portova, itd. Oznakemodela iz ove serije su CPU 312, CPU 313, CPU 314, CPU 315, CPU 317, CPU 318.

IM ( Interface Module) spreni modul - slui za povezivanje modula koji se nalaze nadrugim inama (podnojima).

SM (Signal Modules) signalni moduli - slue za prilagoavanje spoljanjih signala internim.Tu spadaju moduli digitalnih ulaza DI, izlazaDO, kao i moduli analognih ulazaAIi izlaza

AO. FM ( Function modules) funkcijski moduli - izvravaju sloene ili vremenski kritine

poslove nezavisno od CPU-a, kao to su brojanje, pozicioniranje, upravljenje u zatvorenojpetlji. CP (Communication Processors) - omoguavaju sledee mrene funkcije: Point to Point

veza, PROFIBUS, Industrial Ethernet. Din ina (DINrail ) ili podnoje koje slui za prihvatanje novih modula. Bas konektori (Bas connectors) -povezuju module

Ukupan broj modula koji jedan kontroler moe da prihvati je 32.


25/58


25

4.5.1.Memorijski koncept S7-300

CPU iz ove serije koriste sledee memorijske oblasti:

Slika 26: Memorijski koncept S7-300

Memorija za uitavanje (Load memory) - smetena je na SIMATIC Micro memorijskoj kartici.Koristi se za smetanje korisnikog programa, svi blokovi (OBs, FCs, DBs), sistemskih podataka,kao i svih konfiguracionih podataka vezanih za projekat. Podaci koji se nalaze na ovoj kartici ostajusauvani i po prekidu napajanja, kao i po restartu CPU memorije, tako da podrka baterijskognapajanja nije potrebna. Kao memorija za uitavanje osim MMC kartice moe se koristiti i

integrisani RAM.Radna memorija (Work memory) -sadri samo one podatke koji su znaajni za izvrenje programa.RAM radna memorija integrisana je u CPU i nema mogunost dodatnog proirenja. Posedujedodatno baterijsko osiguranje napajanja.

Sistemska memorija (System memory) - sadri memorijska podruja za:

Tablinu sliku procesnih ulaza i izlaza (PII, PIQ) - vrednosti koje PLC oita sa ulazaulaznog modula i vrednosti koje postavlja na izlaze izlaznog modula se uvaju u ovimmemorijskim oblastima.

Bit memoriju (M) - slui za smetanje meurezultata prilikom izvrenja programa. Lokalne podatke (L) - slui za uvanje privremenih podataka prilikom editovanja OB, FB

FC blokova. Tajmere (T) Brojae (C)

Retentivna memorija ( Retentive memory) - ova memorija je neizbrisivi RAM. Koristi se kaopodrka za uvanje odreenih podataka sistemske i radne memorije, prilikom nestanka napajanja irestarta CPU memorije.

Napomena:Memorijska kartica mora ostati umetnuta dok se program izvrava.


26/58


26

4.5.2.PLC CPU 314 C-2DP

U okviru realizacije praktinog dela ovog rada korien je model sa oznakom CPU 314C - 2DP koji

je prikazan na Slici 27:

Slika 27: PLC S7-300 CPU 314C-2DP sa prikazanomSiemens SIMATIC MMC flash memorijskom karticom

Neke od karakteristika ovog modela su:

24 digitalna ulaza i 16 izlaza sa napajanjem 24V DC 5 analognih ulaza i 2 izlaza 4 brza brojaka ulaza od 60KHz 4-pulsna izlaza od 2.5 KHz 1 MPI, 1 DP port PID kontroler

Oznake LED dioda i njihovo znaenje objanjeni su u Tabeli 8:

Oznaka diode Boja ZnaenjeSF crvena Softverska greka

BF crvena Komunikaciona grekaDC5V zelena Ispravan status napajanjaRUN zelena Procesor je u radnom moduSTOP uta Procesor je zaustavljen

Tabela 8 : Oznake LED dioda i njihovo znaenje

Za napajanje procesora CPU 314C-2DP i digitalnih ulaza, u praktinom delu rada, korien jemodul PS 307 2A koji mreni napon od 220V AC pretvara u 24V DC. Izgled modula prikazan je naSlici 28:


27/58


27

Slika 28: Modul napajanja PS 307 2A

Povezivanje mrenog napajana sa PS modulom za napajanje na CPU prikazano je na Slici 29. Sa 1su oznaeni spojni provodnici izmeu PS i CPU, sa 2 je oznaen MPI port, dok je 3 DP port.

Slika 29: Napajanje CPU modula naponom 24V DC iz PS napojnog modula

Za programiranje S7-300 kontrolera, kao i za upravljnje i nadzor realizovanog elektromotornog pogona korienjem Scada softera SIMATIC WinCC flexible-Advanced 2005, uz pomo PC-a,korien je se USB-MPI/DP kabel koji je prikazan na Slici 30:

Slika 30: USB-MPI/DP kabl

MPI port na S7-300 kontroleru je iskorien za komunikaciju sa PC-om, dok je DP port iskorienza prikljuenje ovog kontrolera na PROFIBUS mreu.


28/58


28

5.Frekventni refulatori

Frekventni regulatori su elektronski ureaji koji omoguavaju upravljanje brzinomobrtanja i regulaciju asinhronih trofaznih i sinhronih motora. Brzina asinhronog motora je

proporcionalna frekvenciji primenjenog napona, pa je iz tog razloga za promenu brzine potrebnomenjati frekvenciju, a sa tim i napon, to nam omogavaju frekventni regulatori, pretvarajuimreni napon i frekvenciju, koji su konstantne veliine, u promenjljive veliine na osnovu nekezadate vrednosti. Takoe frekventni regulatori nude i druge funkcije, kao to su izmeu ostalogzatitne fnkcije (preoptereenje, kratak spoj podnapon, zemljospoj, itd.), funkcije mekog starta izaustavljanja, unapred podeenih brzina i sl.

Postoje dva tipa frekventnih pretvaraa:

frekventni pretvarai bez medjukola, poznatiji kao direktni pretvarai frekventni pretvarai sa promenjljivim ili konstantnim meukolom

Savremeni frekventni regulatori koji se koriste u industriji za upravljanje i regulaciju brzinom sumikroprocesorski upravljani.

Pretvarai sa meukolom imaju odredjene prednosti u odnosu na direktne pretvarae, kao to su:

bolje upravljanje strujom redukcija viih harmonika, a samim tim smanjeni gubici i buka neogranienu izlaznu frekvenciju (ogranienje postoji u upravljanju i korienju samihelektronskih komponenti).

Glavni elementi koji ine unutranju strukturu frekventnog regulatora sa meukolom su :

Ispravlja Jednosmerno meukolo Trofazni invertor Elektronsko upravljako kolo

Ukoliko se na ulazu invertora nalazi paralelno vezan kondenzator velikog kapaciteta tada se radi onaponskim invertorima.Nasuprot njima postoje istrujni invertori kod kojih se na ulazu u invertornalazi redna prigunica velike induktivnosti koja ne dozvoljava nagle promene struje.

Raspored elemenata koji ine unutranju strukturu frekventng regulatora prikazan je na Slici 31:


29/58


29

Slika 31: Principska ema frekventnog regulatora

Korienjem frekventnih regulatora u industriji pored pune kontrole brzine i momenta, vektorskog iskalarnog upravljanja, dobijamo jo itav niz drugih prednosti kao to su:

tednja energije - energija se moe utedeti ako brzina obrtanja motora odgovarazahtevima pri bilo kom momentu optereenja. Ovo se odnosi pre svega na pogon

pumpi i ventilatora gde je utroena energija srazmerna kvadratu brzine. Takoe,ograniavanjem struja pri ukljuenju frekventni regulator nudi dalje utede u poreenjusa sistemima sa direktnim startovanjem.

Smanjeni trokovi odravanja pogona -jednom instaliran frekventni regulator sam posebi ne zahteva nikakvo odravanje. Upravljajui motorima u odreenom pogonu,

poveava se radni vek tog pogona. Mekan rad maine - korienjem soft-start i soft-stop rampi naprezanja i udari

maine se mogu izbei. Poboljano radno okruenje - regulacijom brzine ventilatora smanjena je buka i

promaja u blizini ventilatora. Manje buke na pokretnoj traci za punjenje flaa ako sebrzina trake smanji u toku punjenja, i sl.

U nastavku su opisani frekventni regulatori MM440 proizvoaa Siemens i FC302 proizvoaaDanfoss koji su korieni u praktinom delu radu.


30/58


30

5.1.MICROMASTER440 proizvoaa Siemens

U praktinom delu rada korien je frekventni regulator iz serije Micromaster 440, snage

1.5 kW. Namenjen je prvenstveno za upravljanje asinhronim (kao i sinhronim) motorimarelativno malih snaga. Malih je dimenzija i teine 1.3kg.

Slika 32: Frekventni regulator MM440-1.5 kW

Neke od glavnih karakteristika ove serije pretvaraa su:

postoji mogunost eksterne nadogradnje razliitim modulima(na raspolaganju su enkoderski i PROFIBUS moduli)

est programabilnih digitalnih ulaza, dva podesiva analogna ulaza(0-10V; 0-20mA) koji mogu biti korieni kao dodatna dva digitalna

dva programabilna analogna izlaza (0-20mA), tri programabilnarelejna izlaza (30V DC / 5A otporniko optereenje; 250V AC/ 2A induktivno optereenje)

zatita za motor i invertor ( podnaponska / nadnaponska zatita, nadtemperaturna zatitakomponenti invertora itd.)

kontrola momenta kontrola fluksa mogunost takozvanog leteeg restarta- ukoliko doe kratkog prekda napajanja, brzo se

vraa na stanje koje je bilo pre prekida napajanja - motor nastavlja da se vrti na predhodnoj

brzini.


31/58


31

5.2.VLT AUTOMATION DRIVE FC302 proizvoaa Danfoss

VLT AUTOMATION DRIVE predstavlja seriju frekventnih regulatora koji su pogodni za

sve industrijske primene od jednostavne kontrole brzine do dinamikih servo pogona. Osnovnuverziju ine frekventni regulatori sa oznakom FC301 za regulaciju brzine asinhronih, dok sufreventni regulatori sa oznakom FC302 visokih performansi kako za asinhrone, tako i za sinhronemotore. Omoguavaju skalarno (U/f) upravljanje, VVC+, kao i vektorsko upravljanje.

U praktinom delu rada je korien frekventni regulator FC302, snage 2.2kW. Kao iSiemens-ov frekventni regulator, namenjen je za motore manjih snaga. Poseduji mogunostinstaliranja razliitih kartica koje slue za nadogradnju ureaja ime se poveava njegovafleksibilnost. Opcione kartice slue na primer za povezivanje enkodera ili za komunikaciju prekoPREOFIBUS protokola, to e u ovom radu biti obraeno.

Slika 33: Frekventni regulator FC302- 2,2 kW

Neke od glavnih karakteristika ove serije pretvaraa su:

postoji mogunost eksterne nadogradnje razliitim modulima(na raspolaganju su enkoderski i PROFIBUS moduli)

etiri programabilna digitalna ulaza 0-24 V, dva podesiva analogna ulaza(0-10V, -10V/+10V; 0-20mA) koji mogu biti korieni kao dodatna dva digitalna

dva programabilna digitalna izlaza i jeda programabilni analogni izlaz dva programabilna relejna izlaza (240V AC/ 2A ili 24V DC) zatita od preopteenja i kratkog spoja , podnaponska zatita kontrola momenta kontrola fluksa tip okvira A2, IP20


32/58


32

6.Realizacija praktinog dela rada

U okviru realizacije praktinog dela rada zadatak je bio da se uspostavi komunikacija

izmeu: PLC-a Siemens S7-300 CPU 314C-2DP i frekventnog regulatora Danfoss FC302 preko

PROFIBUS-a PLC-a Siemens S7-300 CPU 314C-2DP i PLC-a Siemens S7-200 CPU 224XP preko

PROFIBUS-a PLC-a Siemens S7-200 CPU 224XP i frekventnog regulatora Siemens MM440 PLC-a S7-300 CPU 314C-2DP i PC-a preko USB/MPI kabla

i omogui zadavanje referenci brzine dva elektromotora i oitavanje njihovih stvarnih brzinakorienjem Scada softvera SIMATIC WinCC flexible-Advanced 2005.

Zadatak je obavljen kroz dve etape: hardversko povezivanje softverska podeavanja

6.1.Hardversko povezivanje

Na Slici 34 su prikazani elementi realizovanog elektromotornog pogona kao i ostvaren nainkomunikacije izmeu njih:

Slika 34: Ilustracija realizovanog elektromotornog pogona


33/58


33

6.1.1.Povezivanje Siemens S7-300 i Danfoss FC302 u PROFIBUS mreu

Za povezivanje PLC-a S7-300 i frekventnog regulatora FC302 korien je standardnidvoilni oklopljeni PROFIBUS kabel. Sa strane FC302 nije potreban 9-pinski Sub D konektor, vese vodovi kabla vode direktno na odgovarajue prikljuke instaliranog PROFIBUS modula(podrazumeva se da je ovaj modul instaliran na frekventnom regulatoru). Na Slici 35 je prikazan

pomenuti nain spajanja.

Slika 35: Povezivanje FC302 na PROFIBUS

Poto se FC302 nalazi na kraju PROFIBUS mree neophodno je izvriti terminaciju na krajuvoda. Terminacija se vri aktiviranjem odgovarajueg prekidaa na PROFIBUS modulu.

U zavisnosti od potreba, u ovom koraku moe se izvriti i dodeljivanje adrese stanice na

PROFIBUS magistrali. Izbor adrese se vri podeavanjem stanja sedam prekidaa koji se nalaze naPROFIBUS modulu frekventnog regulatora. Na taj nain se moe odabrati adresa iz opsega od 0 do125. U ovom sluaju adresa stanice (vora) podeena je na 3.

Sa strane PLC-a S7-300 povezivanje na Profibus je ostvareno korienjem prolaznog 9- pinskog Sub D konektora koji je prikljuen na DP port PLC-a. MPI port je iskorien zakomunikaciju PLC-a sa PC raunarom korienjem USB-MPI/DP adaptera.

6.1.2.Povezivanje Siemens S7-300 i Siemens S7-200 u PROFIBUS mreu

Povezivanje S7-200 PLC-a u PROFIBUS mreu u funkciji slave ureaja omogueno jekorienjem EM277 PROFIBUS DP modula. Veza izmeu ovog modula i PLC-a S7-300 jeostvarena korienjem standardnog dvoilnog oklopljenog PROFIBUS kabla, sa 9-pinskim Sub Dkonektorima na oba kraja. Sa strane S7-300, 9-pinski konektor je prikljuen na prolazni 9-pinskikonektor koji je prikljuen na DP port ovog PLC-a.

6.1.3.Povezivanje Siemens S7-200 CPU 224 XP i Siemens MM440 na USS bus

Za povezivanje PLC-a S7-200 i frekventnog regulatora MM440 korien je standardnidvoilni oklopljeni kabel. Sa strane MM440 vodovi kabla se vode direktno na terminale 29 (B vod)i 30 (A vod). Terminacija voda je ostvarena dodavanjem otpornika od 1.5k, 120 i 470 izmeuterminala 1 (+10V), terminala 2 (0V) i RS 485 terminala 29 i 30, kao to je prikazano na Slici 36.


34/58


34

Slika 36:Terminacija USS bus-a na strani MM440 frekventnog regulatora

Sa strane PLC-a S7-200 povezivanje na USS bus je ostvareno korienjem 9-pinskog Sub Dkonektora koji je prikljuen na port P0 ovog PLC-a. Drugi port P1 je korien za programiranje S7-

200 PLC preko PPI Multi Master kabla. Ovaj kabl nije neophodan pri radu realizovanog pogona, jerse upravljanje i nadzor odvija preko USB/MPI kabla. Iz tog razloga PPI kabl nije prikazan na Slici34.

6.2.Softverska podeavanja

U ovom poglavlju e biti objanjena sva softverska podeavanja neophodna da bi se postiglaPROFIBUS, USS i MPI komunikacija.

6.2.1.Podeavanje parametara frekventnih regulatora

Nakon unosa podataka sa natpisne ploice oba motora i izvrene automatske adaptacije parametara (AMA) potrebno je podesiti parametre oba frekventna regulatora za PROFIBUS,odnosno USS komunikaciju.

Podeavanje parametraDanfoss FC302 frekventng regulatora za PROFIBUS komunikaciju:

Terminacija PROFIBUS-a na oba kraja - kod PLC-a S7-300 na konektoru postoji prekida, akod Danfoss frekventnog regulatora terminacija se vri pomeranjem prekidaa u ON stanje kojise nalazi ispod lokalnog upravljakog panela -LCP (Local Control Panel).

Podeavanje adrese frekventnog regulatora DIP prekidaima koji se nalaze takoe ispod LCP-a.U ovom radu adresa FC302 je podeena na 3.

Za start frekventnog regulatora potrebno je spojiti klemne 13 (24V) i 37 -to je ulaz za Safe stop. Konfigurisanje FC302 za rad na PROFIBUS-u:

P0-40[Hand On] - disable, ime se omuguuje komunikacija sa PROFIBUS-omP8-10[Control Word Profile] - Danfoss FC profileP8-50 doP8-56 definiu kako se komande sa PROFIBUS-a tretiraju u odnosu na komande sadigitalnih ulaza/izlaza (OR, AND..) sve staviti na BUS.

P8-03 do P8-05 parametri koji definiu ponaanje FC302 kada se ima greka na PROFIBUSliniji (master ima greku) ostaviti na default vrednostima

Pritiskom na tasterAutoOn frekventnog regulatora startuje se Remote mode, tj. bus je aktivan


35/58


35

Podeavanje parametra Siemens MM440 frekventng regulatora za USS komunikaciju:

Terminacija USS bus-a na oba kraja - kod PLC-a S7-200 na konektoru postoji prekida, akod Siemens frekventnog regulatora terminacija se izvodi dodavanjem otpornika izmeuterminala 1, 2 i 29, 30 kao to je prikazano na Slici 36.

P700 Index 0[local/remote control mode] postaviti na 5 - USS on COM link P1000 Index 0[frequency setpoint] postaviti na 5 - USS on COM link P2010 Index 0 [baud rate of the RS 485 serial interface] postavljeno na 6 - 9600 baud P2011 Index 0 [slave adress] postavljeno na 0 (max 31 slave)6.2.2.SIMATIC Manager

SIMATIC Managerje program koji omoguava detaljno konfigurisanje mree (sa osnovnommreom kao i sa podmreama), posmatranje varijabli, njihovo forsiranje kao i unoenje

programskog koda u jednom od ponuenih jezika: STL-asembler tj. jezik nieg nivoa, SCL-jezikvieg nivoa slian npr. Pascal-u, LADDER-program grafiki orjentisan i slian relejnim emama,

FBD-takoe grafiki jezik vrlo pogodan za praenje toka signala, S7-GRAPHjezik koji se zasnivana crtanju grafa toka procesa, pogodan za tehnoloke inenjere. Ovaj program omoguava idebagovanje koda (otklanjanje greaka). Ilustracija primene SIMATIC Manager-a je data na Slici37.

Slika 37: Ilustracija primene SIMATIC Manager-a


36/58


36

Otvaranjem projekta u SIMATIC Manager-u, dobija se osnovni prozor u ijem desnom delu se saInsert New Objectpostavlja nova stanica, SIMATIC 300 Station, Slika 38:

Slika 38: Izbor SIMATIC 300 stanice

Dvoklikom na navedenu stanicu, otvara se prozor za hardversko konfigurisanje HW Config. Ufolderu SIMATIC 300 biramo opciju RACK-300 koja omoguava izbor ine (rail) na koju

postavljamo eljeni PLC: CPU 314C-2DP pod oznakom 6ES7 314-6CF02-0AB0, opcija CPU-300kao na Slici 39:

Slika 39: Izbor tipa CPU PLC-a i ine (rail)

Nakon odabira tipa CPU modula automatski se otvara prozor za podeavanje parametaraPROFIBUS mree, odabrano je: adresa master stanice 2, tip profila DP, brzina prenosainformacija 1.5Mbps, adrese ulaznih portova 124 do 126 i izlaznih 124 do125 Slika 40.


37/58


37

Slika 40: Podeavanje PROFIBUS komunikacije

Nakon obavljenih podesavanja prikazanih na Slici 40 prozor HW Config-a prikazuje rasporedmodula master ureaja (u slot 1 je naknadno ubaen napojni modul PS 307 2A, slot 2 CPU 314C-2DP, itd.) i kao i simbol za DP master sistem , Slika 41.

Slika 41: Prikaz modula master ureaja

Nakon izbora master ureaja i odabira parametara PROFIBUS komunikacije, potrebno je u mreudodati slave ureaje FC302 i EM277 PROFIBUS DP modul. Ukoliko se eljeni ureaji ne nalaze uhardver katalogu, koji se nalazi na desnoj strani HW Config prozora, potrebno ih je naknadnoubaciti instaliranjem tzv. GSD fajlova (device database files). GSD fajl sadri sve potrebne podatkeza podeavanje komunikacije eljenog slave ureaja. Ovi fajlovi se mogu nai na sajtu proizvoaaiji ureaj elimo da poveemo u PROFIBUS mreu. Nakon instaliranja potrebnog GSD fajlaOptions>Install GSD file u hardverskom katalogu se pojavljuje ikona eljenog slave ureaja, uovom sluaji je to FC302 koga uvodimo u hardversku konfiguraciju jednostavnim prevlaenjem i


38/58


38

prikljuenjem na PROFIBUS mreu, Slika 42.

Slika 42: Izbor FC302 slave ureaja i PPO2 objekta

Adresa FC302 je podeena na 3, izabran je tip komunikacionog objekta PPO 2, modul konzistentan,koji sadri parametarski i procesni deo, tako da je mogue izvriti promenu parametara frekventnogregulatora i prikupiti podatke o procesu. Izbor PPO objekta u master konfiguraciji je automatskisnimljen u frekventnom regulatoru i moe se proitati u par.9-22 frekventnog regulatora.

Kada se dvoklikne na ikonu FC302 sa Slike 42, ima se prozor kao na Slici 43 u kom se moepostaviti sadraj PPO telegrama,PCD oblast. Obavezno je potrebno dozvoliti autokonfigurisanjeFC302.

Slika 43: Izbor sadraja PCD dela


39/58


39

Parametri P915/0 do P915/9 su procesni podaci koje master PLC CPU 314C-2DP upisuje u slaveFC302. Oni mogu biti npr. vrednosti ramp up i ramp down time, limit brzine i momenta, itd Slika44 (Master to Slave). Vrednosti parametara koje PLC alje su smetene u delu njegove memorijekoja predstavlja tablinu sliku procesnih izlaza, tzv. PQW oblast.Parametri P916/0 do P916/9 su procesni podaci koje master PLC CPU 314C-2DP ita sa slave-aFC302, kao npr. trenutne vrednosti brzine, struje, frekvencije itd. Slika 44 (Slave to Master).Vrednosti parametara koje PLC prima su smetene u delu njegove memorije koja predstavljatablinu sliku procesnih ulaza, tzv. PIW oblast.

Slika 44: Ulazna i izlazna memorijska slika PLC-a

Nakon izvrene konfiguracije slave ureaja FC302 za rad na PROFIBUS mrei, potrebno je dodatidrugi slave ureaj EM 277 PROFIBUS DP modul. Kao to je pomenuto, ovaj modul omoguava

prikljuenje S7-200 PLC-a na PROFIBUS mreu u funkciji slave ureaja. Pre podeavanja parametara ovog modula za rad u PROFIBUS mrei, potrebno je objasniti nain komunikacijeizmeu master ureaja, PLC-a S7-300, i slave ureaja PLC-a S7-200 sa dodatim modulom EM 277.

Svrha PROFUBUS DP konekcije je razmena podataka, gde master ure

aj igra glavnu ulogu.Podaci koje master alje slave-u su oznaeni kao izlazni podaci (output data), dok su podaci kojeslave alje master-u su oznaeni kao ulazni podaci (input data). Podaci koji stiu u slave ureaj sutakoe oznaeni kao izlazni (outputs) iako oni predstavljaju ulazne podatke slave-a. Takoe podacikoji se vraaju master-u su oznaeni kao ulazni (inputs) iako oni predstavljaju izlazne podatkeslave-a. Na Slici 45 je prikazan memorijski model koji opisuje razmenu podataka izmeu masterS7-300 i slave S7-200 CPU 224XP ureaja korienjem EM 277 Profibus DP modula.

Slika 45: Princip razmene podataka izmeu mastera

CPU 314C- 2DP i slave-a CPU 224 XP preko EM 277modula


40/58


40

Kao to je prikazano na Slici 45 master alje podatke iz njegove izlazne oblasti (output area) uizlazni bafer (output buffer) slave-a ( Receive mailbox). Iz ulaznog bafera (input buffer) slave-a(Send mailbox) master preuzima podatke i smeta ih u njegovu ulaznu oblast (input area). Izlazni i

ulazni bafer S7-200 PLC-a su smeteni u njegovu V memorijsku oblasti (Variable memory). Ulaznai izlazna oblast S7-300 PLC-a je smetena u PI i PQ memorijsku oblast, respektivno.

Da bi omoguili komunikaciju izmeu master-a i slave-a moraju se prvo definisati adrese, odnosnoveliina memorijskih oblasti za prijem i slanje podataka na obe strane. Veliina memorijskih oblastizavisi od koliine podataka koja e se prenositi. Za potrebe realizovanog pogona izabrano je 4word-a za slanje i 4 worda za prijem podataka (4 Word Out/4 Word In), Slika 46(EM 277 modul sene nalazi u HW katalogu, pa je potrebno instalirati njegov GSD fajl, koga predhodno treba preuzetisa Siemens-ovog sajta, adresa modula je podeena na 4 pomou obrtnih prekidaa). Moglo seizabrati i 8 bytes out/8 bytes in ili 8 byte buffer I/O, jer je u pitanju ista koliina podataka koja se

prenosi, jedina je razlika u konzistentnosti podataka. U izabranoj konfiguraciji 8 baytes dozvoljeno je izvrenje korisnikog interapta u CPU tokom prenosa podataka, dok je u konfiguraciji 4 worddozvoljeni izvrenje korisnikog interapta jedno izmeu word-ova. U konfiguraciji 8 bayte buffer jeonemogueno izvrenje korisnikog interapta u CPU tokom prenosa ove koliine podataka.

Podeavanje startne adrese izlaznog bafera (Receive malbox) slave-a vri se iz prozora koji se otvaradvoklikom na EM 277 modul, Slika 46. Upisom broja 1000 u polje I/O Offset in V-memorydefiniemo startnu adresu izlaznog bafera na lokaciji VB 1000. Poto je izabrana konfiguracija od 4word-a za slanje i prenos slave automatski postavlja veliinu izlaznog bafera na 4 worda, odnosto 8

bajta, to znai da je krajnja adresa izlaznog bafera ( Receive malbox) slave-a VB 1007, startnaadresa ulaznog bafera (Send mailbox) VB 1008, a krajnja VB 1015, kao to je prikazano na Slici 45.

Slika 46: Insertovanje drugog slave ureaja, EM 277 modula ipodeavanje startne adrese Output baffer-a S7-200 PLC-a


41/58


41

Potrebno je napomenuti da programer odreuje startnu adresu output baffer-a slave ureaja, kojumaster alje slave-u prilikom njegove konfiguracije. Slave koristi ovu informaciju za podeavanjesvojih Send i Receive memorijskih oblasti.

Podeavanje startne adrese ulazne i izlazne oblasti ( Input and Output area) master-a vri se iz prozora koji se otvara dvoklikom na polje 4 Word Out/4 Word In koje je slektovano u donjojpolovini HW Config prozora kao Slici 47. Startne adrese Output i Input oblasti su podeene na 10(PQ 10 i PI 10 respektivno), dok se krajnje adrese ovih oblasti same generiu, jer su veliine ovihoblasti poznate, i one iznose PQ 17 i PI 17.

Slika 47: Podeavanje startnih adresa Input i Output blasti S7-300 PLC-a

Potrebno je izvriti podeavanje MPI komunikacije koja predstavlja vezu izmeu PC raunara i S7-

300 PLC-a. Podeavanja MPI komunikacije vre se iskljuivo iz programaNetPro koga pokreemoiz HW Config prozora. Iz NetPro prozora mogue je vriti i sva podeavanja vezana za PROFIBUS,ali u sluaju PROFIBUS-a inicijalna podeavanja kao to su izbor modula u okviru slave ureaja iPPO tipa moraju se obaviti u HW Config-u.

Podeavanje MPI komunikacije:

Podeavanje MPI mree (podrazumeva se da je u Simatic Manageru/Options>Set PG/PC Interfacekomunikacija podeena na PC Adapter (MPI)), se vri njenim obeleavanjem u NetPro prozoru iizborom iz menijaEdit>Object Properties. Brzinu prenosa podataka treba postaviti na 187.5 kbit/s,to je ujedno i najvea mogua brzina za MPI komunikaciju. Mogue je i, ukoliko je to potrebno,

posebno podesiti svaki ureaj koji je partner u komunikaciji. Korene stanice su simboliki

prikazane u vidu blokova, pok su PROFIBUS i MPI protokoli simboliki predstavljni linijama.Konaan izgled podeavanja u alatu NetPro prikazan je na Slici 48.


42/58


42

Slika 48: Podeavanja u NetPro alatu

Posle svega potrebno je kompajlirati i snimiti navedena podeavanja, pritiskom na odgovarajuedugme u HW konfiguratoru. Posle toga konfiguraciju je iz HW config potrebno download-ovati uPLC S7-300. Time se automatski ima da podeavanja koja su snimljena u PLC-u budu direktno

preko PROFIBUS-a preneta i u FC302 (to se lako moe proveriti npr, proverom par. P9-15direktno najegovom displeju) i u S7-200 PLC ( to se lako moe primetiti signaliziranjem diodeDXMODE na EM 277 modulu- signalizira trenutak kada EM 277 DP modul ulazi u mod razmene

podataka sa master-om S7-300 i ostaje ukljuena sve dok traje razmena podataka).

Realizacija komunikacije kroz programski kod:

Programski kod koji realizuje komunikaciju sa strane PLC-a S7-300 implementiran je krozprogramski blok OB1 koji se poziva iz glavnog prozora SIMATIC Manager-a. OB1 je uvek glavni programski blok koji se ciklino izvrava. U njemu se u ovom sluaju korienjem MOVEinstrukcije vri prenos podataka (poslatih sa Scade) sa memorijskih lokacija MB 20 i MD 30 S7-300 PLC-a u izlaznu oblast PQB 10 i PQD 11, koje se automatski prenose u Receive mailbox, tj.izlaznu oblast S7-200 PLC-a. Na memorijsku lokaciju MB20 je sa Scade upisana informacija oreferenci brzine motora kojim upravlja MM440 frekventni regulator preko USS bus-a. Memorijskalokacija MD 30 sadri bite koji odreuju trenutak startovanja, promene smera i zaustavljanja motoraupravljanog preko USS bus-a. Programski kod predstavljen korienjem MOVE instrukcije

prikazan je na Slici 49. Realizovani program potrebno je uitati u PLC da bi se mogao izvriti.


43/58


43

Slika 49: Zadavanje reference brzine i prosleivanje komandi za

start, promenu smera i stop motora od S7-300 ka S7-200 PLC-u

Ovim su zavrena podeavanja u programu SIMATIC Manager i moe se prei na program STEP7-Micro/WIN koji slui za podeavanje i programiranje S7-200 PLC-a.

6.2.3.STEP 7- Micro/WIN

Ovaj program omoguava podeavanje komunikacije kao i programiranje S7-200 PLC-a. Napoetku je potrebno selektovati tip korienog PLC-a, izborom opcije iz menija PLC>Type>CPU224XP. Zatim je potrebno podesiti odreene parametre vezane za PPI komunkaciju.

PPI komunikacioni protokol slui za podeavanje i programiranje S7-200 PLC-a uz korienje PPIMultiMaster kabla. Sva podeavanja kao i programiranje PLC-a S7-200 obavljaju se u programuStep 7-MicroWin. Podeavanja vezana za sistem tj. za sam PLC nalaze se u System Block-u. On se

poziva iz menija View>Component>System Block. Podeavanja vezana za komunikaciju nalaze seu odeljku Communication Ports (podrazumeva se da je View>Component>Set PG/PC Interfacekomunikacija podeena naPC/PPI Cable (PPI)). Brzine oba porta su podeene na 9.6 kbps. Adresa

porta P0 je podeena na 1. Ovaj port je predvien za prikljuenje PLC-a na USS bus. Adresa portaP1 je podeena na 2. Ovaj port je predvien za programiranje PLC-a preko PPI kabla. Na Slici 50 su

prikazana pomenuta podeavanja. Sva podeavanja je potrebno uitati u PLC da bi postala aktivna,to se vri izborom opcijeFile>Download.


44/58


44

Slika 50:Podeavanja komunikacije u Step7-MicroWIN alatu


Upravljenje i parametrizacija MicroMaster MM440 frekventnog regulatora korisenjem USS protokola, u ovom radu, je ostvarena pomou specijalne USS biblioteke u programu STEP 7-

Micro/WIN, koju nudi Siemens za svoj S7-200 PLC. Ova biblioteka omoguava celokupnuimplementaciju USS protokola pomou etiri vrste instrukcija:

USS_INIT - inicijalizacija USS protokola USS_CTRL - kontrola brzine MM440 USS_ WPM_x - promena vrednosti parametara USS_ RPM_ x - oitavanje parametara sa Siemens-ovog MM440 frekventnog regulatora

Da bi koristili ove instrukcije potrebno je prvo instalirati USS biblioteku, a zatim u programu STEP7-Micro/WIN pronai folder Instructions>Libraries>USS protocolu kome se nalaze ove

instrukcije.Pre poetka pisanja programa potrebno je rezervisati 400 byte V memorije za USS promenjljive.Desnim klikom naProgram Blockotvara se padajui meni u kome biramo opcijuLibrary Memory .Kada selektujemo ovu opciju otvara se prozorLibrary Memory Allocation,prikazan na Slici 48, ukome nam je predloen opseg V memorije koga koristimo za USS promenjljive. Bitno jenapomenuti da su adrese memorijskih lokacija iz ove oblasti rezervisane iskljuivo za promenjljiveUSS instrukcija i svako korienje van ovih instrukcija moe dovesti do prijavljivanja raznihgreaka prilikom pokretanja programa. Ukoliko su memeorijske adrese iz ponuenog opsega Vmemorijske oblasti ve koriene negde u programu, potrebno ih je promeniti. Pritiskom na poljeSuggest Address vrimoalokaciju nove memeorijske oblasti Slika 51.


45/58


45

Slika 51: Alokacija V memorije za potrebe USS promenjljivih


Potrebno je informacije koje su poslate od S7-300 PLC-a i stigle uReceive mailbox (Output buffer)S7-200 PLC-a sauvati u nekoj drugoj memorijskoj oblasti (u ovom sluaju su to memorijskeoblasti MW20 i VD 30), jer u protivnom, ukoliko stignu novi podaci u Receive mailbox oni neemoi da zamene stare podatke ukoliko ih program u tom trenutku obrauje (zamenie ih tek nakonnovog auriranja PQ oblasti), Slika 52.

Slika 52:Premetanje informacija sa Output buffer-a S7-200PLC-ana memorijske lokacija MW20 i VD30 ovog PLC-a


46/58


46

USS_INITinstrukcija omoguava inicijalizaciju porta P0 za USS komunikaciju. Pre unosa drugihUSS instrukcija potrebno je ovu instrukciju uitati u PLC i izvriti. Vrednost 1 ispred Mode ulazaoznaava da je port P0 namenjen za USS protokol (0 oznaava PPI protokol). 9600 predstavlja

brzinu prenosa informacija. 16#1 oznaava da je MM440 frekventni regulator na adresi 0 aktivan(potrebno je da se ova podeavanja podudaraju sa podeavanjima u MM440 regulatoru). Kada seinstrukcija izvri Done izlaz se postavlja u ON stanje.

Slika 53: USS_INIT instrukcija

Slika 54: USS_CTRL instrukcija


47/58


47

USS _CTRL instrukcija (Slika 54) slui za kontrolu MM440 frekventnog regulatora. PostavljanjemRUN ulaza u ON stanje dajemo naredbu za start motora, koji ubrzava do zadate brzine koja jeupisana u VD30 memorijsku lokaciju. Da bi se motor pokrenuo MM440 mora biti selektovan kaoaktivan u USS_INIT instrukciji, OFF2 i OFF3 mora biti postavljano na 0 i izlaz F_ACK mora bitina 0. OFF2 omoguava zaustavljanje motora po inerciji, a OFF3 omoguava zaustavljanje motora

po rampi. F_ACK ( fault acknowledge) bit se koristi za potvrdu greke u regulatoru. Regulatorbrie fault stanje prebacivanjem ovog bita iz 0 u 1. DIR (direction) omoguava promenu smeraobrtanja motora. Drive oznaava adresu regulatora (postavljena na 0). Type predstavlja tipregulatora. Poto se koristi MM440 regulator upisujemo vrednost 1 ispred ovog ulaza. Speed

predstavlja zadatu brzinu frekventnog regulatora u procentima. Mogui opseg brzine je od -200 do+ 200%.

USS_RPM_W instrukcija (Slika 55) slui za oitavanje parametara MM440 frekventnog regulatora.Prebacivanjem XMT ulaza u ON stanje alje se zahtev za oitavanje vrednosti parametra ka

MM440. Param predstavlja broj parametra, u ovom slu

aju se o

itava vrednost parametra pod brojem 5, koji predstalja trenutnu vrednost frekvencije. Index predstavlja index parametra ijuvrednost elimo da oitamo. &VB20 predstavlja adresu bafera. Valeue je vrednost parametra kogaoitavamo.

Slika 55: USS_RPM_W instrukcija

Ovim su podeavanja vezana za USS komunikaciju zavrena. Napisani program je potrebnosauvati i uitati u PLC.


48/58


48

6.2.4.SIMATIC WinCC flexible 2005 - Advanced

Scada program SIMATIC WinCC flexible 2005 Advancedpredstavlja moan HMI1 softver

koji slui za deliminu kontrolu2, nadzor i prikupljanje podataka u automatizovanom sistemukorienjem PC-a3. Pored toga omoguava definisanje i prikaz alarmnih stanja u sistemu, prikaztrendova, odnosno prikaz promena veliina sistema u vremenu, formiranje izvetaja o alarmima,trendovima i akcijama operatera, kao i njihovo arhiviranje odnosno trajno uvanje.

Proces je predstavljen grafiki na ekranu, preko skupa grafikih elemenata kojima supridrueni procesni tagovi (process tagss). Procesni ili eksterni tagovi omoguavaju komunikacijuizmeu komponenti automatizacionog procesa, npr. HMI ureaja i PLC-a (u ovom radu PC-a i S7-300 PLC-a), odnosno omoguavaju komunikaciju izmeu operatera i procesa. Eksterni tag je slikaodreene memorijske lokacije u PLC-u. Operateru je omogueno da oitava i podeava vrednosti

procesnih veliina, sa strane HMI ureaja (PC-a), korienjem procesnih tagova preko memorijskih

lokacija PLC-a. Postoje i interni tagovi (internal tagss) koji su smeteni u memoriji HMI ureaja ikoji slue za izvrenje internih (lokalnih) prorauna. Ovi tagovi nemaju konekciju ka PLC-u.

Po startovanju programa i izborm opcije Create a new project with the Project Wizard otvaramonovi projekat. Izborom opcije Small machine ostvarujemo direktnu vezu izmeu HMI ureaja iPLC-a. Nakon ove opcije otvara se prozor prikazan na Slici 56 u kome podeavamo tipkomunikacije izmeu HMI ureaja i kontrolera, kao i tip korienog kontrolera.

Slika 56: Izbor komunikacije i tipa kontrolera

1Human Machine Interface - oznaava interfejs izmeu operatora i maine odnosno procesa/postrojenja.2 U veini sluajeva SCADA softver omoguava deliminu kontrolu procesa, jer su glavne kontrolne funkcije skorouvek zabranjene operateru u stanici. Najvei deo kontrole se vri automtski od strane PLC-a.3 OsimAdvancedpostoje Micro,Compact i Standardverzije koje slue iskljuivo za prograniranje SIMATIC PANEL-a.


49/58


49

Nakon ovih uvodnih podeavana, pojavljuje se radni prozor prikazan na Slici 57.

Slika 57: Radni przor SIMATIC Win CC flexible 2005 - Advanced softvera

Radni prozor na Slici 57se sastoji iz nekoliko glavnih okvira:

Project View (u levom delu)-sadri sistematski popis svih vanijih svojstava i funkcionalnostipaketa. Takoe omoguava brz i jednostavan pristup eljenim editorima, podeavanjima i sl.

Work area(centrtalni deo)- radni prostor za kreiranje grafikog interefejsa, kao i pregled editora. Tools (u desnom delu)- prozor sa grafikim alatima potrebnim za izradu interfejsa

Najvaniji editori u okviru ovog prozora su:

Screens editor sadri komande za dodavanje novih radnih ekrana u projekat, kao i pozivanje iizmenu postojeih

Tags editor slui za konfigurisanje eksternih i internih tagova Connections editor za difinisanje i uspostavljanje veza sa spoljanjim ureajima sa kojih se

oitavaju podaci, najee su to PLC-ovi. Postoje drajveri za sve komercijalno zastupljenijeureaje, pa je time konfigurisanje i uspostavljanje veze u veoj meri olakano

Analog alarms editor za definisanje i podeavanje svojstava analognih alarma Descrete alarms editor za definisanje i podeavanje svojstava digitalnih alarma Data logs editor za definisanje i podeavanje logova sa podacima. Podatke je mogue uvati u

tekstualnoj datoteci ili zapisivati u bazu podataka Alarm logs isto kao i prethodni, samo to se odnosi iskljuivo na zapis i uvanje alarmnih

stanja Scripts editor za pisanje programskih skripti u Visual BasicuU odeljku Communication, u editoru Connections su izvrena sledea podeavanja: fizika veza saPLC-om ostvarena je preko USB-MPI/DP kabla; parametri MPI komunikacije: brzina prenosa


50/58


50

podataka (Baud rate, 187.5 Kbit/s), profil MPI, adresa HMI ureaja, PC-a, je postavljena na 1, aadresa PLC-a je postavljena na 2, Slika 58.

Slika 58: Podeavanje komunikacije sa PLC-om

U odeljku Communication, u editoru Tagss vrimo unos eksternih i internih tagova, Slika 59. Priunoenju eksternih tagova u bazu potrebno je odrediti vezu sa koje se oitavaju, njihov tip i adresumemorijske okacije PLC-a sa koje se oitavaju. Treba voditi rauna o dodeljivanju adresa tagovima,da bi se izbeglo da se adrese delimino poklapaju i tako pogreno oitavaju vrednosti.

Slika 59: Editor baze podataka tj. Tags editor


51/58


51

Adrese eksternih tagova u ovom projektu su odreene prema podeenim adresama procesnihpodataka (PCD deo) PROFIBUS telegrama i prema adresama memorijskih lokacija PLC-a S7-300koje slue za prihvatanje informacija sa Scade, koje dalje prosleuju ka S7-200 PLC-u. Bilo kakvaizmena funkcije delova PROFIBUS telegrama (PPO), obavezno povlai izmenu u dodeljivanjuadresa promenljivima u bazi podataka WinCC flexible. Takoe, u ovom editoru mogu izvriti idruga podeavanja vezana za tagove, od kojih su vanija npr. ciklus akvizicije, nain tj. modakvizicije, razne granine vrednosti, skaliranja itd.

Naredni korak je konfigurisanje grafikog interfejsa korienjem grafikih simbola, koji se nalaze uTools prozoru, kao i povezivanje sa tagovima.

Grafiki interfejs se sastoji iz 3 prozora: GLAVNI, DANFOSS i SIEMENS

GLAVNIprozor (Slika 60) omoguava izbor motora kojim e se upravljati. Jednostavnim klikom naikonu Danfoss-ovog ili Siemens-ovog frekventnog regulatora prelazimo na jedan od preostala dva

prozora DANFOSS ili SIEMENS.

Slika 60: Izgled glavnog prozora

Aktiviranje ovih prozora je ostvareno korienjem dve Switch grafike komponente iz Toolsprozora. Klikom na Switch komponentu

S7 200 i MICROMASTER

Documents

Transcript of S7 200 i MICROMASTER