Автоматизация упаковки

Более 1200 широко известных  мировых производителей выпускает  более 2000 наименований различных продуктов  и систем с встроенным интерфейсом PROFIBUS DP. Со своей стороны Siemens предлагает для этой сети широкую гамму центральных  процессоров, сетевых компонентов, приборов полевого уровня, коммуникационного  программного обеспечения.

Для прокладки линий связи PROFIBUSPA, отвечающих требованиям международного стандарта IEC 611582, используются специальные  кабели FC (FastConnect). Кабели, предназначенные  для прокладки в обычных или Exзонах, отличаются цветом оболочки. Кабели для обычных зон имеют черную, для Exзон – голубую оболочку.

Глава 3. Устройство и принцип  работы системы управления упаковкой  

 

1 уровень

Визуализация оператора  линии упаковки ГКЛ 

 

Рис.01 

 

Способ действия

Windows Logic Controller (WinLC)

SIMATIC WinAC MP это новый класс  аппаратуры и программного обеспечения,  предназначенный для построения  систем управления локального  уровня и решения задач визуализации. Связь с объектом управления  осуществляется через систему  распределенного ввода-вывода на  основе PROFIBUSDP.

Для оптимального решения  задач автоматического управления WinAC MP позволяет использовать несколько  вариантов выполнения программы:

·           Циклическое выполнение программы

·           Обработка аварийных сообщений (прерывания)

·           Запуск программ по дате и времени

Программирование и настройка  параметров выполняются инструментальными  средствами пакета STEP 7.

Настраиваемые параметры:

·           Промышленная связь: конфигурирование сетей и установка адресов сетевых станций

·           Время сканирования и рестарта: определение максимального времени сканирования программы, перезапуска и выполнения функций самодиагностики

·           Тактовые флаги: установка адресов

·           Уровень защиты: определение паролей для обеспечения доступа к программе и данным

·           Системная диагностика: определение порядка обработки диагностических сообщений

·           Сторожевой таймер: определение периодичности срабатывания

·           Периодичность временных прерываний: установка стартовой даты и времени. А также периодичности повторения временных прерываний

Настраиваемые функции:

·           Тестовые функции: программатор может быть использован для отображения состояний сигналов во время выполнения программы, изменения значений переменных и состояний выходов непосредственно в программе пользователя

·           Информационные функции: программатор позволяет получать информацию о свободном объеме памяти центрального процессора, его режимах работы, используемых объемах загружаемой и рабочей памяти, текущем, максимальном и минимальном времени выполнения цикла программы, просматривать в текстовом формате содержимого буфера диагностических сообщений

Системные функции:

Центральный процессор поддерживает множество системных функций, позволяющих  выполнять диагностику, настройку  параметров, синхронизацию, обработку  аварийных сообщений, хронометраж  и т.д.

Визуализация и оперативное  управление на базе ProTool

Для решения задач визуализации в MP 370 используется программное обеспечение ProTool. При инсталляции WinAC MP и ProTool связываются  между собой автоматически. Специального конфигурирования для этого не требуется. Совокупность WinAC MP и ProTool обладает полной функциональной совместимостью с требованиями концепции Totally Integrated Automation: от способов обработки, хранения и визуализации данных до обработки рецептов, сообщений  и сигналов тревоги.

Управление и мониторинг контроллера выполняется с помощью  специальной экранной формы, в точности повторяющей фронтальную панель центрального процессора. Эта экранная форма включается в проект ProTool и  позволяет изменять режимы работы центрального процессора WinAC MP, а также получать информацию о его текущих состояниях.

Гибкая интеграция WinAC MP в ProTool позволяет существенно повысить информативность и наглядность  процессов оперативного управления и мониторинга.

Простое конфигурирование и  ввод в эксплуатацию

WinAC MP с панелью MP 370 являются  полностью законченным изделием, для работы которого не нужны  дополнительные аппаратные и  программные средства. MP 370 оснащена  встроенными интерфейсами PROFIBUS, Ethernet, RS 232 и USB.

При инсталляции WinAC MP эти  интерфейсы автоматически конфигурируются, что обеспечивает возможность немедленного ввода в эксплуатацию данного  блока управления. Для начала функционирования необходимо только загрузить проекты STEP7 и ProTool!

Загрузка программ пользователя и проектов ProTool

Основным интерфейсом  для загрузки программ пользователя и проектов ProTool в MP 370 является Ethernet. Дополнительно WinAC MP позволяет использовать для загрузки программ интерфейс PROFIBUSDP.

Программирование

Программирование WinAC MP

Программирование и конфигурирование WinAC MP производится пакетом STEP 7 и SIMATIC Engineering Tools для программируемых контроллеров SIMATIC S7. Этот пакет соответствует  стандарту DIN EN 6.11313, но содержит большое количество дополнительных библиотечных модулей, специфических для контроллеров SIMATIC S7.

Разработка проектов ProTool

Разработка проектов ProTool для MP370 производится пакетом ProTool CS. ProTool CS и STEP 7 могут быть интегрированны и содержать общую базу тегов, что упрощает инжиниринг и уменьшает время разработки.

Технические данные

SIMATIC WinAC MP V3.1 

 Технические данные  • Flashпамять (встроенная) 5 MB • Оперативная  память (встроенная) 1 MB • Загружаемая  память (встроенная) 1 MB • Меркеры  2 kByte • Счетчиков 512 • Таймеров 512 • Сохраняемые данные Да, с  UPS Количество блоков • FB/FC/OB/DB/SDB Всего 2500 max. Периферия • Адрессное  пространство I/O 16 Кбайт на ввод, 16 Кбайт на вывод • Количество  каналов ввода-вывода 1 Кбайт на  ввод, 1 Кбайт на вывод • Подсоединение  периферии PROFIBUS DP до 12 MBit/s (на корпусе  MP 370) • Количество PROFIBUS DP Slaves 32 Типичное время выполнения • логических операций 0,2 µs • математических операций 0,15 µs Технологии • SIMATIC FMs FM350, FM351, FM352 • Easy Motion Control Да Системные данные • Аппаратура SIMATIC MP 370 12" Touch, MP 370 12"Keys или MP 370 15” Touch • Операционная система Windows CE 3.0 (входит в MP 370) • Пакет программирования STEP 7, c V5.2 • Пает для разработки визуализации ProTool c V6.0, SP2 • Программное обеспечение для индустриального Ethernet (для программирования) SOFTNET PG для Ethernet Коммуникационные возможности Каналов, всего 24 • Ethernet, max 22 • PROFIBUS, max. 4 • зарезервированный канал OS 1 • зарезервированный канал PG 1 PG/OP коммуникации Да Глобальные данные Нет S7 функции Нет S7Kкоммуникации • как Sever Да • как Client Да 

 

2 уровень

Система оперативного управления SIMATIC S7 поддерживает широкий спектр функций человеко-машинного интерфейса, обеспечивающих доступ оператора к  управлению технологическим процессом. Архитектура системы оперативного управления SIMATIC S7 отличается высокой  гибкостью и охватывает широкий  спектр решений: от однопользовательской системы с одной инженерной станцией/ станцией оператора до структур клиент/ сервер, объединяющих множество станций  операторов (OS) и инженерных станций (ES).

Контролер S7417DP 

 

Рис.02

Системы автоматизации SIMATIC S7 строятся на основе компонентов программируемых  контроллеров SIMATIC S7417. Целый ряд  положительных качеств этих контроллеров делает их наиболее удобными для использования  в автоматизированных системах:

·           модульная конструкция и работа с естественным охлаждением

·           прочная конструкция и гибкие возможности расширения

·           наличие обычных и резервированных моделей

·           мощные коммуникационные возможности

·           мощная система встроенных функций

·           широкий спектр вариантов построения систем локального и распределенного ввода-вывода.

Для каждого конкретного  варианта использования может быть выбрана система автоматизации, отличающаяся оптимальным соотношением производительность/стоимость. Все  системы автоматизации оснащены встроенным интерфейсом PROFIBUSDP.

Модульные системы автоматизации  семейства S7417

Следующие характеристики предопределяют использование SIMATIC S7417 в составе  системы автоматики:

·           Модульная безвентиляторная конструкция

·           Надежность и возможности расширения

·           Стандартные и резервированные конструкции

·           Высокие коммуникационные характеристики

·           Встроенные системные функции

·           Встроенные функции безопасности (Safety Integrated)

·           Простое подключение центральной и распределенной периферии ввода/вывода

В соответствии со своей  функциональностью, модульные семейства  автоматизации семейства S7417 могут  классифицироваться как:

·           Стандартные системы автоматизации

·           Ошибкоустойчивые системы автоматизации

·           Системы автоматики безопасности

Системы автоматизации поставляются в смонтированном виде после прохождения  предварительных испытаний и  включают в свой состав:

·           Монтажную стойку с 9 или 18 разъемами для установки модулей S7400. В резервированных системах могут применяться монтажные стойки с физическим разделением внутренней шины на два независимых сегмента.

·           CPU 4143, CPU 4162, CPU 4163 или CPU 4174 в стандартных системах автоматизации. В резервированных системах автоматизации – CPU 4144H или CPU 4174H.

·           Блок питания с входным напряжением =24 В или ~120/230 В, включая необходимый набор буферных батарей.

·           Рабочую память объемом от 1.4 Мбайт до 20 Мбайт.

·           Карту памяти RAM емкостью от 2 до 16 Мбайт.

·           Коммуникационный процессор для подключения к Industrial Ethernet

Технические данные CPU 

 

CPU 4174 с картой 4 MB,

CPU 41741H/2H с картой MC 4 MB

CPU 4174 с картой MC 16 MB CPU 41741H/2H c картой MC 16 MB

точек измерения аналоговых величин 150 500 точек измерения цифровых величин 400 1000 ПИД регуляторов 130 200 двигателей 150 300 задвижек 150 300 SFC 50 100 шагов 500 1000 систем дозирования 15 30 дискретных входов DI 850 1500 дискретных выходов DO 315 630 аналоговых входов AI 275 500 аналоговых выходов AO 130 200

Типовые выборочные значения для системы автоматизации на базе SIMATIC PCS 7

Сравнительные характеристики объемов памяти и быстродействия CPU

Система автоматизации

Объем встроенной рабочей  памяти MB

Время выполнения инструкции ns

CPU 4143 1,4 60 CPU 4162 2,8 40 CPU 4163 5,6 40 CPU 4174 20 30 CPU 414H 1,4 60 CPU 417H 20 30 

 

Система ввода/вывода Е200М

Станция ET 200M включает в свой состав:

·           один интерфейсный модуль IM 153 (при подключении к резервированной сети PROFIBUS DP два интерфейсных модуля);

·           до 8 модулей S7300;

·           блок питания.

Модули S7300 могут располагаться в любом сочетании и любом порядке.

Станция подключается к сети PROFIBUS DP через интерфейсный модуль IM 153. Подключение к оптическим каналам PROFIBUS DP может выполняться через  интерфейсный модуль IM 1532 FO, дополнительный оптический модуль связи OLM или оптический сетевой терминал OBT.

Допустимый состав модулей  ввода-вывода станции ET 200M определяется типом используемого интерфейсного  модуля и техническими характеристиками ведущего сетевого устройства.

Полное адресное пространство ET 200M может использоваться только некоторыми типами ведущих DP-устройств.

Конфигурация с пассивными шинными соединителями

Использование шинных соединителей SIMATIC S7300 позволяет получать гибкие и удобные в обслуживании конфигурации станций ET 200M:

·           Монтаж модулей:

·           модули устанавливаются на стандартную профильную шину S7300 и крепятся в рабочих положениях винтами.

·           Внутренняя шина станции:

·           в каждый модуль встроен отрезок внутренней шины станции. Объединение модулей в единую систему производится с помощью шинных соединителей, устанавливаемых с тыльной стороны корпусов модулей. Шинный соединитель входит в комплект поставки каждого сигнального, функционального и коммуникационного модуля S7300.

Конфигурация с активными  шинными соединителями

Применение активных шинных модулей позволяет производить "горячую" замену модулей ввода-вывода станции  во время ее работы:

·           Экономия времени на замену модулей:

·           Для замены модуля не нужно отключать всю станцию. Все модули продолжают выполнять возложенные на них функции. После выполнения замены вновь установленный модуль автоматически включается в общую конфигурацию станции. В данной системе в качестве ведущего сетевого устройства используется S7417, то во время установки/замены модуля станции распределенного ввода-вывода генерируется соответствующее прерывание для центрального процессора. Для всех остальных ведущих сетевых устройств информация об установке/замене модуля передается с помощью диагностических сообщений. Функции горячей замены модулей поддерживаются только при использовании в качестве ведущего DP устройства программируемых контроллеров S7417.

Монтаж станции:

·           Механической основой станции служит профильная шина ET 200M с направляющими пазами для установки активных шинных соединителей.

·           На профильную шину вплотную друг к другу устанавливаются активные шинные соединители, формирующие внутреннюю шину станции. Соединители снабжены разъемами для подключения модулей к внутренней шине станции. На последний активный шинный соединитель станции устанавливается колпачок, защищающий разъем внутренней шины.

·           на активные шинные соединители устанавливаются все (кроме блока питания) модули станции и крепятся в рабочих положениях винтами. Свободные разъемы активных шинных соединителей должны быть закрыты защитными крышками.

Для конфигурирования ET 200M может  быть использовано несколько типов  активных шинных соединителей:

·           BM PS/IM: для установки блока питания и интерфейсного модуля IM 153.

·           BM IM 153/IM 153: для установки двух интерфейсных модулей IM 1532 (FO), подключаемых к резервированным каналам PROFIBUS DP.

·           BM 2x40: для установки двух модулей S7300 шириной 40 мм.

·           BM 1x80: для установки одного модуля S7300 шириной 80 мм.

Блоки питания

В составе станций SIMATIC ET 200M используются однофазные блоки питания S7300 с номинальными токами нагрузки 2, 5 или 10 A ("смотри S7300, Блоки питания PS 305/ PS 307").

Принцип действия

Обслуживание входов-выходов  станции ET 200M из программы пользователя выполняется теми же способами, что  и для входов-выходов системы  локального ввода-вывода контроллера.

Задачи поддержки обмена данными через сеть выполняются  автоматически интерфейсными модулями станции и ведущего сетевого устройства.

Станция поддерживает выполнение множества диагностических функций, с помощью которых контролируется:

·           Работоспособность модулей.

·           Короткие замыкания в цепях выходов.