POVEZAVA VIRTUALNEGA KRMILJA Z - core.ac.uk · FluidSIM, ki je celovita programska oprema za zasnovo, simulacijo, poučevanje in študij elektropnevmatskih, elektrohidravličnih,

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO,

RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO

Tomaž RODOŠEK

POVEZAVA VIRTUALNEGA KRMILJA Z

ELEKTRO-PNEVMATSKIM TRANSPORTNIM SISTEMOM

Diplomsko delo

univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje

Mehatronika

Maribor, september 2016

POVEZAVA VIRTUALNEGA KRMILJA Z ELEKTRO-PNEVMATSKIM TRANSPORTNIM SISTEMOM

Diplomsko delo

Študent: Tomaž RODOŠEK

Študijski program: Univerzitetni študijski program 1. stopnje

Mehatronika

Mentor na FS: doc. dr. Uroš ŽUPERL

Mentor na FERI: izr. prof. dr. Aleš HACE

Maribor, september 2016

- I -

- II -

I Z J A V A

Podpisani Tomaž RODOŠEK, izjavljam, da:

je diplomsko delo rezultat lastnega raziskovalnega dela,

predloženo delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev kakršnekoli izobrazbe

po študijskem programu druge fakultete ali univerze,

so rezultati korektno navedeni,

nisem kršil avtorskih pravic in intelektualne lastnine drugih,

soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet ter

Digitalni knjižnici Univerze v Mariboru, v skladu z Izjavo o istovetnosti tiskane in

elektronske verzije zaključnega dela.

Maribor, 9. 9. 2016 Podpis: ________________________

- III -

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju, doc. dr. Urošu Župerlu, in

mentorju, izr. prof. dr. Alešu Hacetu, za pomoč in

vodenje pri pripravljanju diplomskega dela.

Posebno zahvalo namenjam staršem in babici, ki so

mi omogočili študij, ter bratu za pomoč in moralno

podporo.

- IV -

POVEZAVA VIRTUALNEGA KRMILNEGA SISTEMA Z ELEKTRO-

PNEVMATSKIM TRANSPORTNIM SISTEMOM

Ključne besede: Fluid sim, elektro-pnevmatski sistem, Easy port, S7 200, S7 1200

UDK: 681.527.35(043.2).

POVZETEK

Procesna avtomatizacija, doba, v kateri se nahajamo, omogoča zelo visok standard

kakovostne izdelave, boljšo organizacijo in večjo produktivnost. Zato bi radi preverili

učinkovitost različnih načinov vodenja elektropnevmatskega transportnega sistema. Običajno

vodenje poteka s pomočjo programirljivih logičnih krmilnikov (v nadaljevanju PLK).

V diplomski nalogi so predstavljeni in analizirani načini virtualnega vodenja, kjer

programska oprema Fluid Sim opravlja delo vodenja in vizualizacije, Easy port pa način

povezave. Preverili smo zanesljivost in uporabniški vmesnik računalniškega programa

KEPServerEX OPC, ki skrbi za komunikacijo virtualnega krmilnika z ožičenim delom

elektropnevmatskega transportnega sistema.

- V -

THE CONNECTION OF VIRTUAL CONTROLLER WITH AN ELECTRO-PNEUMATIC CONVEYING SYSTEM Key words: FluidSIM, electro-pneumatic system, Easy port, S7 200, S7 1200.

UDK: 681.527.35(043.2).

ABSTRACT

Process automatisation, the era in which we live, enables an immensely high standard of

quality production, better organisation, and greater productivity. Therefore, we would like to

test the various conduct manners efficiency of electro-pneumatic transport system. In

majority, the control runs with assistance of programmable logic remote controllers – PLK.

The thesis introduces and analyses the manners of virtual control where software Fluid Sim

executes management and visualisation and Easyport is the connection method. The

reliability and user interface of computer programme KEPserver OPC that provides

communication of virtual interface with wired part of electro-pneumatic transport system.

- VI -

KAZALO VSEBINE

1 UVOD ..................................................................................................................................... - 1 -

2 VODENJE PROCESA ......................................................................................................... - 3 -

2.1 Tehnološke zahteve vodenja procesa .................................................................................. - 3 -

2.2 Tehnološka shema procesa .................................................................................................. - 3 -

2.3 Krmilna veriga..................................................................................................................... - 4 -

2.4 Diagram stanj ...................................................................................................................... - 5 -

2.5 Relejni krmilni sistem v FluidSIM-u .................................................................................. - 6 -

2.6 Prireditvena tabela ............................................................................................................... - 7 -

3 VODENJE IN VIZUALIZACIJA PROCESA Z VIRTUALNIM KRMILNIM SISTEMOM

FLUIDSIM .......................................................................................................................................... - 8 -

3.1 FluidSIM – EasyPort ............................................................................................................... - 8 -

4 KEPSERVEREX OPC ....................................................................................................... - 13 -

4.1 FluidSIM – OPC – RS232 – Siemens S7-200 ................................................................... - 14 -

4.2 FluidSIM – TCP/IP Ethernet – Siemens S7 1200 ............................................................. - 25 -

5 UGOTOVITVE ..................................................................................................................... - 32 -

6 ZAKLJUČEK ....................................................................................................................... - 33 -

- VII -

KAZALO SLIK

Slika 1.1: Obravnavane možnosti povezave. ......................................................................... - 1 -

Slika 2.1: Shema procesa. ..................................................................................................... - 3 -

Slika 2.2: Krmilna veriga. ..................................................................................................... - 4 -

Slika 2.3: Časovni diagram stanj. .......................................................................................... - 5 -

Slika 2.4: Krmilni program in vizualizacija valjev transportnega sistema v FluidSIM-u. .... - 6 -

Slika 3.1: EasyPort D16. ....................................................................................................... - 9 -

Slika 3.2: Vhodno-izhodna povezovalna plošča.................................................................... - 9 -

Slika 3.1.2: Prenos signalov FluidSIM – EasyPort. ............................................................ - 10 -

Slika 3.1.3: Izbira povezave. ............................................................................................... - 11 -

Slika 3.1.4: Izbira EasyPort povezave. ................................................................................ - 11 -

Slika 3.1.5: Elektropnevmatski sistem. ............................................................................... - 12 -

Slika 3.1.6: Proženi signali na EasyPort-u. ......................................................................... - 12 -

Slika 4.1: Povezava FluidSIM – KEPServerEX – PLK. ..................................................... - 13 -

Slika 4.2: Novi kanal. .......................................................................................................... - 14 -

Slika 4.3: Izbira imena kanala. ............................................................................................ - 14 -

Slika 4.4: Izbira krmilnika. .................................................................................................. - 15 -

Slika 4.5: Serijska komunikacija. ........................................................................................ - 15 -

Slika 4.6: Nastavitve komunikacije. .................................................................................... - 16 -

Slika 4.7: Opozarjanje na napake. ....................................................................................... - 16 -

Slika 4.8: Optimizacija pisanja. ........................................................................................... - 17 -

Slika 4.9: Vrednosti s plavajočo vejico. .............................................................................. - 17 -

Slika 4.10: Identifikacijska številka krmilnika. ................................................................... - 18 -

Slika 4.11: Nastavitve komunikacijskega kanala. ............................................................... - 18 -

Slika 4.12: Dodajanje krmilnika. ......................................................................................... - 19 -

Slika 4.13: Definiranje imena povezanega krmilnika preko OPC....................................... - 19 -

- VIII -

Slika 4.14: Izbira modela krmilnika. ................................................................................... - 20 -

Slika 4.15 Identifikacija naprave. ........................................................................................ - 20 -

Slika 4.16: Pregledovalna hitrost. ........................................................................................ - 21 -

Slika 4.17: Nastavitev časovnih parametrov. ...................................................................... - 21 -

Slika 4.18: Samodejno obveščanje. ..................................................................................... - 22 -

Slika 4.19: Izpis parametrov. ............................................................................................... - 22 -

Slika 4.20: Dodajanje parametrov komuniciranja. .............................................................. - 23 -

Slika 4.2:1 Nastavitve parametrov komunikacije. ............................................................... - 23 -

Slika 4.22: Izbira načina povezave. ..................................................................................... - 25 -

Slika 4.23: Izbira mrežne kartice. ........................................................................................ - 26 -

Slika 4.24: Nastavitev IP naslova. ....................................................................................... - 26 -

Slika 4.25: Izbira krmilnika. ................................................................................................ - 27 -

Slika 4.26: Naslov krmilnika. .............................................................................................. - 27 -

Slika 4.27: Nastavitev port vrat. .......................................................................................... - 28 -

Slika 4.28: Nastavitev komunikacije PLK. ......................................................................... - 28 -

Slika 4.29: Izbira naslavljanja bitov. ................................................................................... - 29 -

Slika 4.30: Pregled nastavitev. ............................................................................................ - 29 -

Slika 4.31: Izbira povezave. ................................................................................................ - 30 -

Slika 4.32 Nastavitev izhodnih podatkov. ........................................................................... - 30 -

Slika 4.33: Povezava vhodnih podatkov. ............................................................................ - 31 -

Slika 4.34: Oznaki za vhodno in izhodno oznako. .............................................................. - 31 -

Slika 4.35: Vhodno-izhodna modula, ki omogočata prenos podatkov v in izven FluidSIM-a. .. -

31 -

KAZALO PREGLEDNIC

Tabela 1: Prireditvena tabela ................................................................................................. - 7 -

- IX -

UPORABLJENE KRATICE

PLK – Programabilni logični krmilnik

OPC – Object process control

HMI – Human-machine interface

SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition

ERP – Enterprise resource planning

USB – Universal Serial Bus

TIA – Totally Integrated Automation

https://en.wikipedia.org/wiki/Enterprise_resource_planning

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 1 -

1 UVOD

Računalniki in avtomatizacija, dvoje, brez česar si industrije več ne zmoremo predstavljati,

imata v sodobnem času prevelik vpliv na naše življenje in življenje okoli nas.

Preučili smo možnosti vizualizacije in vodenja z virtualnim krmilnim sistemom v aplikaciji

FluidSIM, ki je celovita programska oprema za zasnovo, simulacijo, poučevanje in študij

elektropnevmatskih, elektrohidravličnih, digitalnih in elektronskih vezij.

V aplikaciji smo izdelali virtualni krmilni sistem in povezali realni sistem z:

1. EasyPortom,

2. KEPServerEX OPC.

Od podjetja Festo smo dobili na testiranje vhodno-izhodni vmesnik EasyPort, ki smo ga

uporabili kot sledilnik signalov in fizično povezavo računalnika ter elektropnevmatskega

transportnega sistema. V industrijskem okolju se srečujemo z različnimi krmilnimi sistemi, zato

smo preverili uporabniški vmesnik računalniškega programa KEPServerEX OPC, ki skrbi za

komunikacijo z ožičenim delom elektropnevmatskega transportnega sistema.

Glavni namen diplomske naloge je zagotoviti učinkovito, zanesljivo in cenovno sprejemljivo

rešitev vodenja elektropnevmatskega transportnega sistema.

V industriji se soočamo z moduli različnih proizvajalcev, zato smo izbrali za testiranje

KEPServerEX OPC, s katerim smo se želeli povezati s krmilnikoma Siemens S7 200 in S7

1200 do virtualnega krmilnega sistema na osebnem računalniku (FluidSIM).

Slika 1.1: Obravnavane možnosti povezave.


- 2 -

Na sliki 1.1 vidimo omenjeni vrsti povezave. Prva možnost je povezava aplikacije FluidSIM s

programom KEPServerEX OPC, ki bo skrbel za komuniciranje s krmilnikoma podjetja

Siemens S7-200 in S7-1200. Druga prikazana povezava je z vhodno-izhodnim vmesnikom

EasyPort podjetja Festo. [1]


- 3 -

2 VODENJE PROCESA

Za transportni sistem smo načrtovali relejni krmilni sistem iz električnih kontaktnih elementov

v programu FluidSIM. Ustvarili in preverili smo delovanje različnih fizičnih povezav. Krmilni

program in vizualizacija sta tekla na računalniku, ki je bil ožičen z RS232 ali Ethernet

povezavo.

Siemensova krmilnika S7 200 in S7 1200 sta imela nalogo vhodno-izhodnega vmesnika.

2.1 Tehnološke zahteve vodenja procesa

Pnevmatski sistem je služil za transport obdelovanca po traku. Po proženju tipke START se je

najprej sprostila zapora (valj A-) in obdelovanca potisnila po traku. Sledilo je vračanje zapore

in prijemanje obdelovanca (valj B+). Nato se je izvršil 90 stopinjski obrat obdelovanca (valj

C+) in spust obdelovanca (B-). Pnevmatična valja B in C sta se nato hkrati vrnila v izhodiščno

lego. Začetno stanje procesa je, kadar se valja B in C nahajata v izhodišču.

2.2 Tehnološka shema procesa

Slika 2.1: Shema procesa.


- 4 -

2.3 Krmilna veriga

Slika 2.2: Krmilna veriga.

Z oznakami A0, A1, B0, B1, C0 in C1 so označeni položaji valjev.


- 5 -

2.4 Diagram stanj

Slika 2.3: Časovni diagram stanj.

Časovni diagram stanj prikazuje delovanje sekvenčnega vodenja transportnega sistema, po

pritisku tipke START. V primeru pritiska tipke STOP se sekvenca ustavi in se nadaljuje od

točke zaustavitve.


- 6 -

2.5 Relejni krmilni sistem v FluidSIM-u

Slika 2.4: Krmilni program in vizualizacija valjev transportnega sistema v FluidSIM-u.

3

4

A2

3

4

B1

3

4

K2

A1

A2

K1

A1

A2

Y1

0V

+24V

C1

3

4

K2

3

4

A1

3

4

B1

3

4

K4

A1

A2

B2

3

4

C1

3

4

K5

A1

A2

K6

A1

A2

B2

3

4

C2

3

4

K4

3

4

K5

3

4

Y3 Y4Y5 Y6

K6

3

4

K6

3

4

A1 A2

4 2

51

3

Y3 Y4

B1 B2

4 2

51

3

Y5 Y6

C1 C2

2

1 3

Y1 Y2

1 2 3 4 5 6 7 8 9

6 7 8 9

10


- 7 -

Na sliki 2.4 vidimo krmilni program in vizualizacijo v programu FluidSIM, ki je sestavljen iz

stikal in relejev. Položaji valjev so v FluidSIM-u označeni z velikimi črkami A1, A2, B1, B2, C1

in C2.

Za delovanje je treba zagnati program v FluidSIM-u. Senzorji, ki so na koncu valjev, pošljejo

izhodni signal preko EasyPorta ali krmilnika S7-200 in S7-1200.

2.6 Prireditvena tabela

VHODI IZHODI

Element Parameter Element Parameter

A0 I0.0 Valj A+, Y1 Q0.0

A1 I0.1 Valj A-, Y2 Q0.1

B0 I0.2 Valj B+, Y3 Q0.2

B1 I0.3 Valj B-, Y4 Q0.3

C0 I0.4 Valj C+, Y5 Q0.4

C1 I0.5 Valj C-, Y6 Q0.5

Start I0.6

Stop I0.7

Tabela 1: Prireditvena tabela


- 8 -

3 VODENJE IN VIZUALIZACIJA PROCESA Z VIRTUALNIM KRMILNIM SISTEMOM FLUIDSIM

FluidSIM je programska oprema za oblikovanje, simulacijo, poučevanje in študij

elektropnevmatskih, elektrohidravličnih, digitalnih in elektronskih vezij. FluidSIM ponuja

številne možnosti za komunikacijo z drugimi napravami s pomočjo OPC, kar smo tudi sami

preverili, s pomočjo Festo EasyPort povezave do realnega sistema.

Uporabili in testirali smo demo verzijo programa FluidSIM 4, ki omogoča 30 minut

neprekinjenega dela, nato jo je treba ponovno zagnati. Novejša verzija FluidSIM 5 demo je

dosegljiva na spletni strani: https://fluidsim.en.uptodown.com/windows [30. 8. 2016].

3.1 FluidSIM – EasyPort

Vmesnik EasyPort podjetja Festo Didactic izvaja dvosmerni prenos procesnih signalov med

realnim sistemom z uporabo nizkonapetostne tehnologije (24 V DC) in računalnikom.

Zasnovan in optimiziran je za namene usposabljanja in učenja.

Na sliki 3.1 je vhodno–izhodni vmesnik EasyPort D16. Modul ima 16 vhodov in 16 izhodov,

ki so razdeljeni na dva porta. Na vsak port se priključi, kot je razvidno s slike 3.2,

vhodno-izhodna povezovalna plošča, na katero lahko fizično ožičimo vhodne in izhodne

module, kot so motorji, svetlobni elementi, končna stikala itd.

Po testiranju, ki ga napravi modul sam, je pripravljen za delovanje in čaka na vhodne ali izhodne

signale. Naslov je samodejno dodeljen v skladu z lokacijo, priključeno na modulu. V primeru

napake se delovanje prekine.

EasyPort je služil kot povezovalni člen računalnika (FluidSIM) in realnim elektropnevmatskim

sistemom.

Za uporabo modula moramo na računalnik namestiti programsko opremo EzOPC, ki omogoča,

da beremo vhodne in izhodne signale. Izmenjava podatkov poteka s pomočjo OPC

podatkovnega vmesnika, vgrajenega v operacijski sistem Windows. Omogoča tudi, da programi

za vodenje in vizualizacijo, kot sta InTouch in Excel speradsheet, vzpostavijo povezavo za

branje in pisanje. Programska oprema podjetja Festo Didactic je posebej zasnovana za

povezavo z moduloma Cosimir in FluidSIM. [3][4]

https://fluidsim.en.uptodown.com/windows%20%5b30


- 9 -

Slika 3.1.1: EasyPort D16.

Slika 3.2: Vhodno-izhodna povezovalna plošča.

EasyPort smo povezali z vhodno-izhodno ploščo, na katero smo povezali sistem treh

pnevmatskih cilindrov in šestih senzorjev.


- 10 -

Slika 3.1.1: FluidSIM – EasyPort povezava.

Slika 3.1.3: Prenos signalov FluidSIM – EasyPort.

Na sliki 3.1.2 vidimo prenos signalov v programskem paketu FluidSIM. Za povezavo ne

potrebujemo nobenih drugih programov ali OPC strežnika. Z oznakami K2, K4, K5, K6 so

označeni releji.

Y1

K2

3

4

K4

3

4

K5

3

4

Y3 Y4Y5 Y6

K6

3

4

K6

3

4

Auto

Module 1 - Port 1

FluidSIM Out

0 1 2 3 4 5 6 7

Auto

Module 1 - Port 1

FluidSIM In

0 1 2 3 4 5 6 7

+24V

0V

6 7 8 9 10

12

13


- 11 -

Senzorji na valjih generirajo izhodne signale, ki jih preko vmesnika EasyPort dobimo na

FluidSIM IN (vhod). Oznake Y1, Y3, Y4, Y5, Y6 na shemi označujejo tuljave

elektromagnetnih ventilov. Y2 nismo uporabili, ker za povratni gib skrbi vzmet. Izhodne bite

FludiSIM Out pošljemo na EasyPort, ki pošlje signal na magnetne ventile in ti prožijo premike

valjev.

Povezavo med FluidSIM-om in EasyPort-om vzpostavimo tako, da kliknemo v vrstici gumb

Options, kot vidimo na sliki 3.1.3 in izberemo povezavo EasyPort/OPC/DDE Connection. Nato

se odpre okno, ki ga vidimo na sliki 3.1.4, v katerem izberemo možnost Direct EasyPort

Connection. FluidSim in Easyport sta združljiva, zato je povezava zelo preprosta in z njo ni bilo

težav.

Slika 3.1.4: Izbira povezave.

Slika 3.1.5: Izbira EasyPort povezave.


- 12 -

Na sliki 3.1.5 vidimo fizično povezavo z realnim sistemom. Realni sistem je sestavljen iz treh

pnevmatskih cilindrov, ki imajo na končnih legah nameščene senzorje. EasyPort je prenašal

izhodno-vhodne signale, ki jih je generiral naš krmilni program v FluidSIM.

Vizualizacija in vodenje sta potekala gladko, brez zapletov.

Slika 3.1.6: Elektropnevmatski sistem.

Na sliki 3.1.5 vidimo povezavo EasyPort-a in vhodno-izhodnega vmesnika, povezanega s

Syslinkom, in ožičen sistem z vmesnikom. Na sliki so vidni proženi signali s prižganimi

lučkami na EasyPort-u. Signali potujejo od vhodno-izhodne plošče do elektromagnetnih

pnevmatskih ventilov.

Slika 3.1.7: Proženi signali na EasyPort-u.


- 13 -

4 KEPSERVEREX OPC

V industrijskih omrežjih avtomatizacije morajo naprave in krmilniki komunicirati med seboj,

čeprav niso istega proizvajalca in ne podpirajo enakega protokola. KEPServerEX je industrijska

platforma, ki zagotavlja enoten vir prenosa informacij v industrijski avtomatizaciji. Ta

programska oprema zagotavlja sposobnost vzpostavitve povezave med podatki različnih virov

in proizvajalcev.

Slika 4.1: Povezava FluidSIM – KEPServerEX – PLK.

Na sliki 4.1 vidimo povezavo krmilnega programa v aplikaciji FluidSIM in krmilnika Siemens.

Ker krmilnik in FluidSIM nista združljiva, smo uporabili KEPSErverEX OPC, ki skrbi za

komunikacijo med njima.

Open Platform Communications (OPC) je serija standardov in specifikacij v industrijski

telekomunikaciji. Skupina industrijske komunikacije je razvila izvirni standard v letu 1996 pod

imenom OLE za upravljanje procesov v industriji (Object Linking and Embedding for Process

Control).

OPC določa posredovanje podatkov v realnem času med napravami različnih proizvajalcev.

Branje in spreminjanje signalov naprav, ki so povezane, je mogoče v aplikaciji z OPC Client z

uporabo vgrajenih diagnostičnih oznak. Osveževanje podatkov teče v realnem času, zato nam

lahko služi kot nadzor nad posodobljenimi parametri.

Uporabili smo dva Siemensova krmilnika, in sicer S7 – 1200 (CPU 1212C DC/DC/DC) in

S7 – 200 (CPU 224 DC/DC/DC). Krmilnik S7-200 smo povezali s povezavo RS232. Boljša

različica krmilnika S7 – 1200 ima na voljo Ethernet TCP/IP protokol povezavo, ki smo jo v

nadaljevanju naloge tudi uporabili in testirali. [6]


- 14 -

4.1 FluidSIM – OPC – RS232 – Siemens S7-200

Krmilnik S7 200 in osebni računalnik smo fizično povezali s serijskim kablom RS232. Ko smo

odprli programski paket KEPServerEX, smo v levem zgornjem kotu videli obarvano Click to

add a channel (slika 4.2). Za začetek nastavitev podatkovnega kanala smo izbrali to modro

obarvano polje.

Slika 4.2: Novi kanal.

Odprlo se je novo okno, ki ga vidimo na sliki 4.3. Vanj smo napisali poljubno ime podatkovnega

kanala. Lahko ga poimenujemo po želji, saj ime nima posebne funkcije. Komunicirali smo

preko RS232, zato smo izbrali ime kanala takšno, da je bil razviden način povezave.

Slika 4.3: Izbira imena kanala.

Z nastavitvami želimo nadaljevati, zato izberemo tipko Next. Odpre se okno, v katerem moramo

izbrati vrsto krmilnika, s katerim se bo naš OPC Client kasneje povezal. V našem primeru je to

Siemens S7-200. Želimo omogočiti diagnostiko, zato naredimo kljukico v kvadratek Enable

diagnostics in nadaljujemo z Next (Slika 4.4).


- 15 -

Slika 4.4: Izbira krmilnika.

Prišli smo do nastavitev serijske komunikacije (slika 4.5), v katerih ni treba ničesar spreminjati

in lahko pustimo privzete nastavitve.

Slika 4.5: Serijska komunikacija.


- 16 -

Nastavitve komunikacije ohranimo privzete (slika 4.6).

Slika 4.6: Nastavitve komunikacije.

Omogočimo opozarjanje na napake kanala (slika 4.7) in nastavimo, po kolikšnem času v

primeru napake naj se komunikacija prekine.

Slika 4.7: Opozarjanje na napake.


- 17 -

Pri optimizaciji pisanja (slika 4.8) lahko izberemo različne možnosti pisanja označb in

nastavimo pisalno-bralni delovni proces, vendar pa lahko ohranimo privzete vrednosti.

Slika 4.8: Optimizacija pisanja.

V primeru uporabe plavajoče vejice, ki zelo izstopa iz povprečja, izberemo rutino, v kateri se

vrednost nadomesti z vrednostjo nič. Postopek je prikazan na sliki 4.9.

Slika 4.9: Vrednosti s plavajočo vejico.


- 18 -

Vpišemo še identifikacijsko številko komunikacijske mreže krmilnika (slika 4.10). Parameter

lahko odčitamo v programu STEP 7 MicroWin, kadar je neznan.

Slika 4.10: Identifikacijska številka krmilnika.

Na sliki 4.11 je predstavljen pregled nastavitev komunikacijskega kanala. Izpišejo se vsi

parametri, ki smo jih skozi nastavitve izbrali.

Slika 4.11: Nastavitve komunikacijskega kanala.


- 19 -

Ko smo uspešno konfigurirali komunikacijski kanal, moramo dodati še napravo, to je krmilnik

S7-200.

Za dodajanje krmilnika (slika 4.12) moramo izbrati Click to add device, kar se je izpisalo pod

RS232.

Slika 4.12: Dodajanje krmilnika.

Na sliki 4.13 vidimo, kako izberemo ime krmilnika, ki ga kreiramo tako, da bomo vedeli, s

katerim krmilnikom delamo, v primeru, če bi jih imeli več. Nato se z gumbom Next pomaknemo

naprej po nastavitvah.

Slika 4.13: Definiranje imena povezanega krmilnika preko OPC.


- 20 -

Na sliki 4.14 vidimo, kako izberemo model krmilnika. Izbrati moramo pravi krmilnik, saj bo

glede na našo izbiro program generiral naslednje korake za vzpostavitev komunikacije.

Slika 4.14: Izbira modela krmilnika.

Sledi identifikacija naprave oz. Device ID (slika 5.15). Kadar je ne poznamo, jo lahko poiščemo

v programu STEP7 MicroWin, kot pri nastavitvah kanala. Na voljo imamo nastavitev, ki nam

omogoča, v katerem formatu bo zapisana ta številka. Privzeta je številka 1, kadar uporabljamo

samo en krmilnik.

Slika 4.15 Identifikacija naprave.


- 21 -

Na sliki 4.16 je prikazano, kako izberemo prvo možnost, ki je tudi privzeta, za nastavitev

hitrosti pregledovanja uporabnika.

Slika 4.16: Pregledovalna hitrost.

Na sliki 4.17 je prikazana nastavitev, ki skrbi za število opozoril, ki jih bo poslal program v

določenem časovnem obdobju. V primeru, ko bo krmilnik nehal komunicirati z osebnim

računalnikom.

Slika 4.17: Nastavitev časovnih parametrov.


- 22 -

Slika 4.18: Samodejno obveščanje.

Na sliki 4.19 je prikazan končni pregled nastavljenih parametrov. Parametre moramo preveriti,

saj v primeru napake komunikacija ne bo delovala.

Slika 4.19: Izpis parametrov.


- 23 -

Na sliki 4.20 vidimo dodajanje parametrov komuniciranja. Izberemo Click to add a static tag

in odpre se okno.

Slika 4.20: Dodajanje parametrov komuniciranja.

Na sliki 4.21 je predstavljeno, kako v prvo okence nastavitev parametrov komunikacije vpišemo

ime parametra. To ime ne bo vplivalo na delovanje, temveč bo pomagalo kasneje povezovati

pravilne merkerje med sabo. Nato vpišemo naslov (Address), ki se navezuje na naslov

krmilnega programa iz FluidSIM, ki bo skrbel za komunikacijo med njima. V opis

(Description) lahko dodamo opis, ki nam bo v pomoč pri povezovanju. Izberemo podatkovni

tip (Data type), ki nam ustreza za delovanje merkerja. Dostop odjemalca (Client access)

izberemo glede na to, čemu bomo parameter uporabljali: za branje, za pisanje ali oboje hkrati.

Na koncu še nastavimo čas skeniranja (Scan rate) v milisekundah.

Slika 4.21 Nastavitve parametrov komunikacije.


- 24 -

Ko je krmilni program v FluidSIM ustvarjen, ga je treba le odpreti in preveriti, ali deluje

komunikacija s krmilnikom. Ob uspešni povezavi se nam v orodni vrstici pojavi obvestilo. OPC

server skrbi za povezavo med krmilnim programom v FluidSIM in krmilnikom. Zato posebnega

zagona ob vzpostavitvi povezave ni treba narediti. Krmilni program zaženemo v FluidSIM-u,

od koder samodejno izvede tudi vizualizacija v FluidSIM.


- 25 -

4.2 FluidSIM – TCP/IP Ethernet – Siemens S7 1200

Siemens TCP/IP Ethernet driver zagotavlja zanesljiv način za povezavo Siemens TCP/IP

Ethernet naprav z OPC serverjem, vključno s HMI, SCADA, ERP in nešteto aplikacijami po

meri. Namenjen je za uporabo s Siemens S7-200, S7-300, S7-400 in S7-1200. Programska

oprema ne zahteva nobene posebne knjižnice ali strojne opreme. Standardna Ethernet kartica je

vse, kar potrebujemo.

Nastavitev podatkovnega kanala poteka precej podobno kot pri povezavi računalnika z RS232,

zato bodo opisana in podana navodila samo v tistih korakih, ki se razlikujejo.

Pri dodajanju kanala naletimo na spremembo pri izbiri načina povezave (slika 4.22), osebnega

računalnika in PLK-ja. Med veliko možnostmi izberemo prej omenjeno Siemens TCP/IP

Ethernet. [2]

Slika 4.22: Izbira načina povezave.

Na sliki 4.23 vidimo, kako sledi izbira mrežne kartice, ki jo bomo uporabili za povezavo

osebnega računalnika s S7 1200. Preden se lotimo kreiranja te povezave, kreiramo naslov IP


- 26 -

tako, da bosta osebni računalnik in PLK v enakem lokalnem omrežju (Local are Network, v

nadaljevanju LAN).

Slika 4.23: Izbira mrežne kartice.

Naslov našega PLK S7 je 192.168.0.2 in vpisali ga bomo v koraku, prikazanem na na sliki 4.27.

Zato tudi v nastavitvah naslova IP naše mrežne kartice (slika 4.24) nastavimo naslov tako, da

je različna samo zadnja številka, ki jo uporablja PLK.

Slika 4.24: Nastavitev IP naslova.

Po uspešni konfiguraciji Ethernet povezave, se je na koncu odprlo okno, v katerem smo lahko

preverili vse parametre povezave in jih v primeru kakšne napake popravili.


- 27 -

Nato smo se lotili nastavitev krmilnika S7 1200. Najprej smo krmilnik poimenovali, kot nam

ustreza, nato smo še v naslednjem oknu izbrali ustrezen krmilnik (slika 4.26).

Slika 4.25: Izbira krmilnika.

Slika 4.26: Naslov krmilnika.

Sledi nastavitev port vrat (slika 4.28) preko katerih naša Ethernet povezava komunicira.

Privzeta nastavitev je 102. Če na osebnem računalniku izključimo požarni zid, nas ta port ne

skrbi, ker imamo v tem primeru odprta vsa vrata.


- 28 -

Slika 4.27: Nastavitev port vrat.

Na sliki 4.29 so nastavitve komunikacijskih parametrov za krmilnik, kot je tip povezave in

nastavitve lokacije CPU, v kateri se nahaja.

Slika 4.28: Nastavitev komunikacije PLK.

Pri naslednjem koraku izbiramo možnosti naslavljanja bitov (slika 4.30), in sicer med big

Endian, ki je privzet za naš S7 PLK, in little Endian. Big Endian uporablja bite po velikosti od

najnižjega do najvišjega. Little endian pa po velikosti od najvišjega do najnižjega bita. [5]


- 29 -

Slika 4.29: Izbira naslavljanja bitov.

Na koncu sledi pregled nastavitev (slika 4.31).

Slika 4.30: Pregled nastavitev.

Za vzpostavitev povezave med FluidSIM-om in realnim transportnim sistemom moramo

narediti tudi povezavo prej konfiguriranih vhodno-izhodnih parametrov. V programu FluidSIM

v zavihku Options poiščemo nastavitve povezave (slika 4.32) FluidSIM aplikacije z realnim


- 30 -

sistemom. Izberemo OPC Mode, saj bomo v našem primeru uporabili za povezavo

KEPServerEX OPC.

Slika 4.31: Izbira povezave.

Z dvojnim klikom na levi strani ustvarjene povezave virtualnega PLK, ki smo ga pravilno

povezali v FluidSIM-u, nastavimo OPC strežnik. Nastavitve izhodnega porta v FluidSIM-u

vidimo na sliki 4.33, nastavitve vhodnega porta pa so prikazane na sliki 4.34. Pred tem smo

dodali oznake Tags in jh pravilno konfigurirali v KEPServer aplikaciji (slika 4.35). FluidSIM,

s katerim bo komuniciral OPC strežnik in ta z realnim PLK Siemens S7-1200:

IB. xx – vhodna oznaka,

QB. xx – izhodna oznaka.

Slika 4.32 Nastavitev izhodnih podatkov.


- 31 -

Slika 4.33: Povezava vhodnih podatkov.

Slika 4.34: Oznaki za vhodno in izhodno oznako.

Slika 4.35: Vhodno-izhodna modula, ki omogočata prenos podatkov v in izven FluidSIM-a.

Pri povezavi programskega paketa KEPServerEX OPC smo imeli nekaj težav s komunikacijo

strežnika s krmilnikom S7-1200, saj se ta ni odzival na pisanje in branje iz računalnika. Težavo

smo odpravili z namestitvijo novejših gonilnikov mrežne kartice, vzpostavitvijo LAN omrežja

in izklopom požarnega zidu. Vodenje poteka iz našega primarnega mesta vodenja iz programa

FluidSIM, kjer je tudi nameščen krmilni program.

Kepware.KEPServ erEX.V5

Channel1.Dev ice1.QB0

FluidSIM Out

0 1 2 3 4 5 6 7

Kepware.KEPServ erEX.V5

Channel1.Dev ice1.IB0

FluidSIM In

0 1 2 3 4 5 6 7


- 32 -

5 UGOTOVITVE

V diplomskem delu smo preučili možnosti povezave progama FluidSIM in KEPserverEX

OPC. Na testiranju smo imeli Festov EasyPort in Simensova krmilnika S7-200 in S7-1200.

V času testiranja in vzpostavitev smo naleteli na različne težave, s povezavo in z

odpravljanjem napak v povezavi.

Največ težav je povzročala povezava z metodo TCP/IP, ko smo imeli vključen požarni zid

operacijskega sistema Windows. Zato smo tega izklopili. Z največjimi težavami smo se

soočali pri iskanju literature, saj je ni bilo ali pa je bila zelo skromna. Zato smo diplomsko

delo oblikovali nazorno in natančno, da bi olajšali delo vsem, ki bi želeli katero od teh

povezav uporabiti.

V programu FluidSim smo izdelali virtualni krmilni sistem, ga testirali in ustvarili

vizualizacijo našega elektropnevmatskega transportnega sistema. FluidSIM ponuja številne

možnosti za komunikacijo z drugimi napravami preko OPC To smo tudi sami preverili s

pomočjo Festo EasyPort povezave do realnega sistema.

Z aplikacijo FluidSIM smo učinkovito in natančno vodili in hkrati spremljali vizualizacijo

realnega elektropnevmatskega sistema. Aplikacijo smo povezali z vhodno-izhodnim

modulom EasyPort in krmilnikoma S7-200 in S7-1200.

Konfiguracija vmesnika EasyPort je bila zelo preprosta. Slaba stran tega vmesnika je

vsekakor omejeno število vhodov in izhodov, ker jih je samo 16.

Na testiranju smo imeli vmesnik, ki je omogočal povezavo z osebnim računalnikom preko

RS232 podatkovnega kabla.


- 33 -

6 ZAKLJUČEK

Vzpostavili in testirali smo povezavo FluidSIM virtualnega krmilnega sistema z modulom

EasyPort in programskega paketa KEPServerEX OPC.

Preverili in izdelali smo:

1. Virtualni krmilni sistem v aplikaciji FluidSIM.

2. FluidSIM povezali z EasyPort-om in Easyport s transportnim sistemom.

3. FluidSIM povezali s KEPServer EX OPC in OPC server z RS232 povezavo s

Siemensovim krmilnikom S7-200.

4. KEPServer OPC strežnik s TCP/IP povezavo s Siemensovim krmilnikom S7-1200.

EasyPort skrbi hkrati za fizično in podatkovno povezavo z elektropnevmatskim sistemom in je

za njega vsa programska oprema že pripravljena v FluidSIM. Slaba stran v industrijski uporabi

je malo vhodov in izhodov, zato je primernejši za učne procese in eksperimentalno tehniko, pri

kateri ni potrebe po večjem številu vhodno-izhodnih poti.

KEPServerEX OPC je primernejši v industrijskem okolju, ker se srečamo z različnimi možnostmi

povezave, različnimi serijami krmilnikov in različnimi proizvajalci. Obe povezavi smo

vzpostavili in tako preverili, da vodenje našega elektropnevmatskega sistema deluje.

Za povezavo, predvsem v industrijskem okolju, je primernejši omenjeni OPC strežnik, ker

lahko povežemo z njim najrazličnejše krmilnike, aplikacije itd. Z uporabniške strani je potrebno

več znanja in časa za vzpostavitev komunikacije

Pri vzpostavitvi povezave EasyPort-a je v aplikaciji FluidSIM vse pripravljeno. Zato je

povezavo enostavno vzpostaviti. Z vhodno-izhodnim vmesnikom podjetja Festo je omogočeno

vodenje in vizualizacija zunanjega sistema iz aplikacije FluidSIM


- 34 -

7 PRILOGE

K diplomskemu delu je priložena zgoščenka, na kateri so programi FluidSIM, KEPServer EX

OPC in EzOPC.


- 35 -

SEZNAM UPORABLJENIH VIROV

[1] Fluid Power: Hydraulics and Pneumatics - James R. Daines - August 2012.

[2] Fluid Power Systems Paperback – September 24, 2013 by Patrick J. Klette.

[3] Manual EasyPort- 30. 6. 2015 , http://www.festo-

didactic.com/ov3/media/customers/1100/721876_deenesfr_mit_lesezeichen_4.pdf [1. 9. 2015].

[4] FESTO FluidSIM 4 manual- http://www.festo-

didactic.com/ov3/media/customers/1100/698528_fl_sim_p42_en_offset.pdf.

[5] Siemens Simatic S7 Manuals and Guides- http://www.siemenssupply.com/pdfs/s7.pdf

[1. 9. 2015].

[6] KEPServerEX V5 Help -

https://www.kepware.com/products/kepserverex/documents/kepserverex-manual/ [1. 9. 2015].

http://www.festo-didactic.com/ov3/media/customers/1100/721876_deenesfr_mit_lesezeichen_4.pdf%20%20%5b1

http://www.festo-didactic.com/ov3/media/customers/1100/721876_deenesfr_mit_lesezeichen_4.pdf%20%20%5b1

http://www.siemenssupply.com/pdfs/s7.pdf%20%5b1

http://www.siemenssupply.com/pdfs/s7.pdf%20%5b1

https://www.kepware.com/products/kepserverex/documents/kepserverex-manual/

Documents

POVEZAVA VIRTUALNEGA KRMILJA Z - core.ac.uk · FluidSIM, ki je celovita programska oprema za zasnovo, simulacijo, poučevanje in študij elektropnevmatskih, elektrohidravličnih,