Звіт про практику на підприємстві «ГалТор»

Розділ 2

2.1. Загальні відомості про промислові мережі

Промислова мережа – це група пристроїв, які фізично з'єднані між собою з метою спільного користування інформацією, ресурсами і мають спільне середовище передачі інформації. Промислова мережа (рис. 1.1) складається з сукупності вузлів. Вузлом є любий пристрій мережі (станція), фізично з нею з´єднаний. Вузли мережі об´єднуються спільним фізичним середовищем передачі інформації (кабель, порти зв´язку і ін.). В якості засобу передачі інформації використовується кабель різного типу: проста пара провідників, екранована “вита пара”, коаксіальний чи оптоволоконний. 
Сукупність вузлів мережі, з´єднаних сегментами формують секцію мережі. Кабель в межах однієї секції не може проходити через будь-який пристрій мережі. До складу однієї мережі можуть входити кілька секцій, з´єднаних репітерами  спеціальними пристроями, що використовуються для розширення мережі. Для з´єднання мереж різного типу використовуються спеціальні пристрої  мости.

 

Рис1.1. Стандартна топологі мережі.

  Найважливішою характеристикою промислової мережі є її протокол, що значною мірою визначає всі інші її властивисті. Протокол визначає “мову спілкування” учасників мережі, тобто: формат повідомлення, набір правил, які використовують пристрої для обміну інформацією між собою, не зважаючи на тип мережі по якій здійснюється комунікація. Він описує процес доступу контролера до іншого пристрою, його реакцію на запит від інших пристроїв, вказує, які помилки будуть виявлені і задекларовані.

   Основними характеристиками  промислових мереж є протокол  передачі інформації, швидкість  передачі даних (пропускна здатність), максимальна кількість учасників (станцій), максимальна довжина мережі, тип кабелю та інтерфейсу.

За принципом організації (протоколом обміну інформацією) інформаційні мережі поділяються на 3 типи:

- Master/Slave (головний/підпорядкований). В мережі цього типу один пристрій (учасник) мережі є головним (master), а всі інші пристрої (slave) йому підпорядковуються. Головний пристрій організовує процес передачі даних в цій мережі, керує цим процесов і є учасником всіх комунікаційних дій.

- Peer-to-Peer (рівний-з-рівним). В такій мережі всі пристрої-учасники є рівноправними у “спілкуванні”. Кожен з них може безпосередньо встановити зв´язок з іншим учасником мережі, ініціалізувати процес приймання чи передачі інформації.

- Client/Server (клієнт/сервер). Прикладом такої мережі є Internet. Інформація тут накопичується на серверах. Учасник мережі, маючи доступ до сервера, може отримати чи передати на нього відповідні повідомлення.

 

 

  Одним з найбільш поширених  потоколів, який став внутрішнім стандартом контролерів Modicon, є протокол Modbus (1979р.), який вони використовують для побудови повідомлень.

 

 Під час комунікації в мережі Modbus він визначає як кожний контролер дізнається про свою адресу в мережі, розпізнає повідомлення, що йому адресується, визначає вид необхідної операції і отримує дані чи інформацію з повідомлення. Якщо необхідна відповідь, контролер конструює відповідне повідомлення і висилає його в мережу.

 

 В інших мережах повідомлення  в форматі Modbus поміщаються в “каркас”, придатний для використання в цій мережі. Наприклад мережевий контролер Modicon для мережі Modbus Plus, з відповідною бібліотекою програмного забезпеченнями і драйверами, здійснює перетворення повідомлень, сконструйованих за протоколом Modbus в форму, яка використовується для обміну інформацією в цій мережі і підтримується її специфічним протоколом.

 

  Мережа Modbus будується за принципом Master/Slave. Всі передачі в ній ініціюються головним пристроєм, в ролі якого може виступати комп´ютер, операторський інтерфейс чи контролер з функцією головного. Обмін інформацією в цій мережі може здійснюватись командами типу “запит-відповідь”, коли головний пристрій звертається до одного з підпорядкованих, а також типу “розсилання без відповіді”, коли головний пристрій одночасно звертається до всіх йому підпорядкованих учасників мережі. В якості кабелю використовуєтьсяекранована “вита пара”. Максимальна довжина – до 5000 м, максимальна кількість учасників – 247, максимальна швидкість передачі даних – 19.2 Кбот.

 

 

2.2. Вимоги до промислових мереж

Промислової мережі повиненні задовольняти наступним вимогам. 
   Властивість детермінованості.

- Завадостійкість та промислові  умови експлуатації.

- Надійність та живучість.

- Простота, зручність інсталяції  та обслуговування.

- Можливість подачі живлення  по кабельній системі мережі.

 - Вільна топологія.

 

2.3. Вибір обладнання для створення промислової мережі ModBus 

  Для побудови промислової  інформаційної мережі використаємо наступне обладнання(Рис.2.2.)

 

Рис.2.2. Функціональна схема промислової мережі

1. Контроллер  TM238 LDD24DT
2. Блок живлення Phaseo ABL 7RM 24025
3. ПК для програмування
4. Блок живлення Phaseo 8REM24
5. Перетворювач частоти Altivar 32
6. Програмоване реле Zelio SR3 A101BD

1a. Магістральний кабель ModBus

1b. З’єднувальна коробка ModBus

4a. Кабель “Порт зв’язку/USB ПК’’

5a. Відгалужувальні кабелі Modbus

 

 

 
2.4. Опис ПЛК TM238 LDD24DT

 

 Будова та конструктивні особливості Програмований логічний контролер типу TM238 (Рис.2.3.) є постійно-функціонуючим пристроєм з можливістю цифрової обробки сигналів і використовується в системах керування технологічними процесами для реалізації широкого комплексу задач, пов’язаних як з дискретно-логічним керуванням, так і з неперервним регулюванням параметрів технологічного процесу.

Рис.2.3 Будова ПЛК TM238

На рис.2 .3.  позначено: 1 – Роз'єм mini USB, тип B, позначений як Prg. Port (порт для програмування) і призначений для підключення програмуючого терміналу;

2 – кришка для доступу з двокабельними сальниками; 3 – знімаючий клемний блок (з 12 гвинтовими зажимами) для підключення вхідних кіл(швидкодіючі входи 24 В пост. струму); 4 - знімаючий клемний блок (з 7 гвинтовими зажимами) для підключення вхідних кіл (входи 24 В пост. струму); 5 - Роз'єм для під'єднання модулів розширення введення-виведення: до 7 дискретних TM2 Dpp, аналогових TM2 App, лічильників TM200 HSC206Dp і до 2 провідних модулів AS-Interface TWD NOI10M3 I / O ; 6 - Панель індикації, яка містить:

- 4 світлодіоди (PWR, RUN, Batt і Err) для індикації стану контролера;

- 4 світлодіоди (SL1, SL2, CAN Run і CAN Err) для індикації стану вбудованих комунікаційних портів; 7 - Блок індикації, що відображає стан входів і виходів (I0 ... I13 і Q0 ... Q9); 8 - знімаючий клемний блок (з 10 гвинтовими зажимами) для підключення 6 виходів; 9 - Знімаючий клемний блок (з 6 гвинтовими зажимами) для підключення 4 виходів (швидкі виходи з функціями PTO / PWM); 10 - Знімаючий клемний блок з гвинтовими зажимами (5 затискачів, позначених як CANopen) для під'єднання до шини CANopen; 11 – знімаючий клемний блок з гвинтовими зажимами (3 зажими)

- затискачі +, -, t для підключення джерела живлення 24 В пост. струму;

- затискачі L, N, t для підключення джерела живлення 100-240 В змін. Струму;

12 - роз'єм RJ45, позначений як SL1 для приєднання ліній послідовної передачі даних; 13 - відкидна кришка для доступу до батареї резервного живлення.

  Порти зв'язку. Збоку контролера знаходяться послідовні порти comm1 (RS232),  та порт RS485 для з'єднання по лінії розширення вводу-виводу (exp. network), яка може включати в себе один контролер, сконфігурований як основний, та 1-4 контролери, які йому підпорядковані. Порти comm1та comm2 (RS232) можуть конфігуруватися в режим, який забезпечує зв'язок між контролером і іншим пристроєм прийому-передачі даних за протоколами ASCII (принтер, символьне табло) або Modbus. Протокол Modbus керує переміщенням даних між панеллю програмування (комп'ютером) та контролером. В цьому випадку панель програмування вважається головним пристроєм в мережі Modbus, а контролер – підпорядкованим. Контролер містить фіксований набір пристроїв вводу-виводу, вбудованих в одному корпусі з центральним процесором (CPU).

  Дискретні входи, розміщені по верхньому краю корпусу, містять клеми для під'єднання контактних чи безконтактних пристроїв. Під час опитування пристрої вводу перетворюють вхідну напругу на тому чи іншому дискретному вході в логічний рівень сигналу (0 або 1), зрозумілий центральному процесору. Дискретний вхід може перебувати у двох станах: ON (логічна 1) або OFF (логічний 0). Блок центрального процесора (CPU) містить центральний процесор, пам'ять і джерело живлення. CPU зчитує дані входів, виконує програму користувача, яка зберігається в пам'яті і формує, в результаті, керуючі вихідні сигнали. Час необхідний для виконання контролером програми (один прохід) і для зміни стану входів-виходів називається часом сканування. Час сканування включає в себе час реалізації логіки, час обслуговування вводу-виводу і час, що затрачається на виконання системних задач. Максимальна величина часу, відведена на сканування програми за один прохід, складає 250 мс. Якщо сканування не вкладається в даний інтервал виконання програми припиняється і видається повідомлення на панель програмування. Пам'ять контролера (оперативна) розподіляється за певними напрямками, а саме: область даних користувача (для зберігання даних, які змінюються в процесі виконання програми), область конфігурації системи (для зберігання таблиць системних даних, таких як карта вводу-виводу і значення системних параметрів контролера) і область програми користувача, де зберігається керуюча програма. В CPU є блок системної пам'яті (FLASH), де постійно зберігається операційна система контролера. Операційна система контролера є сукупність програм, які визначають можливості контролера щодо розпізнавання команд мови програмування, розподілу ресурсів пам’яті, визначення структури даних і ін. Системна пам'ять є енергонезалежною (не вимагає додаткового джерела живлення). Виходи, розміщені по нижньому краю контролера. Дискретні виходи працюють в релейному режимі (ключовий режим) і можуть перебувати в двох станах: ON (ключ замкнутий) і OFF (ключ розімкнутий).

2.5. Опис перетворювача частоти Altivar 32 HU22M2

    ПЧ Altivar 32 HU22M2 (Рис. 2.4) призначений для приводу однофазних електродвигунів потужністю до 2,2 кВт. В стандартних комплектаціях ПЧ має можливість підключитися по протоколу ModBus I CANopen. Підключення здійснюється безпосередньо через роз’єм RJ45 на лицьовій панелі перетворювача частоти.  Перетворювач частоти Altivar 32 має шість дискретних входів і три аналогових входи, один дискретний / аналоговий вихід і два релейних виходи.

Рис.2.4 . Загальний вигляд ПЧ Altivar 32 HU22M2

2.6. Опис програмованого реле ZELIO SR2 A101BD

    Програмоване (інтелектуальне) реле Zelio (рис. 2.5) – цифровий керуючий пристрій, призначений для реалізації алгоритмів дискретного керування технологічним об'єктом. Серед його можливостей – виконання елементарних логічних операцій, реалізація лічильників, керування у функції часу, для модифікацій реле з тижневим таймером – планування керування в часі (у межах одного тижня), для модифікацій реле з аналоговими входами – виконання операцій порівняння.

Рис.2.5. Загальний вигляд реле ZELIO SR3 В101BD

 
   В програмованому реле  присутні 6 дискретних входи 4 з яких можуть бути аналоговими та 4 релейні виходи, напруга живлення становить = 24В (ном. струм споживання 100 мА).

 

  За допомогою комунікаційного модуля SR3MBU01BD (рис.2.6.)  програмоване реле підєднується до мережі ModBus в якості ведучого пристрою(slave) та забезпечення обміну даними по двох механізмах:

- Запит / відповідь, коли ведучий  пристрій (master) надсилає запит веденого устройтсво (slave) і, після цього, очікує відповіді від веденого пристрою

- Розсилка, коли всі знаходяться  в мережі ведені пристрої виконують  послану провідним пристроєм  команду без відправлення відповіді. Підєднання здійснюється 4-жильним кабелем Modbus(RS 485) VW3A8306R03  довжиною 0.3м.   з двома екранованими роємами RJ45.

 

 

Рис.2.6 Загальний вигляд модуля SR3MBU01BD

 

 

 

 

2.7. Опис  SoMachine 

SoMachine – це програмне забезпечення OEM-рішення для того, щоб розвинути, конфігурувати і впровадити всі технологічні процеси в експлуатацію в єдиному  програмному забезпеченні, включаючи логіку, контроль за переміщенням та інші функції автоматизації мережі.

SoMachine дозволяє програмувати і призначати всі елементи в гнучкій і масштабованої платформі контролю Schneider Electric, яка допомагає досягти найбільш оптимізованого рішення для контролю вимог кожного технологічного процесу.

2.8. Опис  налагодження зв’язку з ПЧ

 

Дана програма дозволяє опературу керувати електроприводом безпосередньо від SoMachine.

Для керування приводом з Modbus Master, необхідно вибрати в якості Modbus канал керування активний.

  Перейти до:

• [1.3 CONFIGURATION] (COnF),

• [FULL] (FULL)

• [COMMAND] (CtL-) menu And then configure:

• [Ref. 1 channel] (Fr1) parameter to [Modbus] (Mdb) value

Налаштування зв'язку через Modbus

Вибирається адреса Modbus в меню:

• [1.3 CONFIGURATION] (COnF)

• [FULL] (FULL) • [COMMUNICATION] (COM-) menu

• [MODBUS NETWORK] (Md1-)

А потім налаштувати:

• [Адреса Modbus] (Додати) параметр [2] (2) значення.

Привід повинен бути перезапущений для того, щоб була прийнята до уваги адреса Modbus.

 

2.9. Налагодження Modbus з SoMashine

Рис.2.7. Налаштування послідовного порту в якості ведучого.

Рис.2.8. Додавання пристрою Modbus IO сканер Schneider Electric.

Рис.2.9. Налаштування адреса для ПЧ (slave)

 

Рис.2.10. Перевірка режиму передачі даних.

 

 

 

 

Рис.2.11. Використання «Modbus Master I / O карт» для обміну даними.

 

 

   Висновок: Відпрацьовуючи прктику на підприємстві «ГалТор» мене ознайомили із структурою підприємства та основними видами його діяльності. 
    На першому етапі практики я практино освої усі функціональні блоки ПК та здійснив налагодження для його подальшої роботи у мережі internet. На другому – розглянув інформацій мережі, які проектують та налагоджують на підприємстві «ГалТор». 
   Виходячи з знань які я здобув під час практики та під час навчального процесу, з впевнено можу сказати , що інформаційні мережі стануть важливим інструментом у подальшій моїй інженерній діяльності. Так за допомогою АСУ ТП оператори чи інженери можуть керувати ТП на відстані  тисяч кілометрів та з будь-якого місця. 
   Отже, в наш час інформаційні мережі є актуальними та перспективними для втілення передових ідей в АСУ ТП.