Prosjektoppgave i faget Styresystemer Miniprosjekt 2EA våren 2016 Gruppe 3

Transkript

1 Prosjektoppgave i faget Styresystemer Miniprosjekt 2EA våren 2016 Gruppe 3

2 Bevisst latt være blank 1

3 Miniprosjekt, prosjektinformasjon (JFH) Oppgavens tittel: Prosjektoppgave i faget Styresystemer 2EA våren 2016: Miniprosjekt Dato: Antall sider/vedlegg: 48/22 Gruppens deltakere: Joakim Hage (JH) Sigurd Rød Brekk (SB) Anders Kregnes (AK) Axel Hansen Grøvdal (AG) Ørjan Svartisdalen Karlsen (ØK) Jonas Fredrik Hagen (JFH) Kontaktinformasjon; e-post, tlf joakim.hage@gmail.com, sigurdrb@gmail.com, anders@kregnes.no, agh947@hotmail.com, svartisdal@gmail.com, jonashagen89@gmail.com, Veileder Fredrik Dessen e-post: fredrik.dessen@ntnu.no tlf: Gruppenummer: 3 Institutt/studieretning: NTNU Fakultet for teknologi Institutt for Elektrofag og Fornybar Energi 7004 TRONDHEIM 2

4 Kommunikasjonens nettverket 3

5 Forord (JFH) Hensikten med miniprosjektet er å oppnå kommunikasjon mellom de ulike komponentene på riggen. Ved å sørge for at alt dette stemmer før vi begynner med den matematiske modelleringen, simulering og arbeid med tankene vil vi være bedre forberedt til det senere arbeidet. Hvis vi ikke hadde sørget for kommunikasjon i oppstarts fasen og vi senere hadde støtt på problemer ville det mest sannsynlig ha tatt lang tid å feilsøkt problemet. Ved å sørge for kommunikasjon mellom alle deler vil vi også få mer erfaring med programmene vi skal bruke på alle de senere delprosjektene. Som beskrevet i forprosjektet inneholder riggen flere forskjellige systemer som alle må samarbeide for at riggen skal fungere optimalt. Trondheim,

6 Innhold Vedleggsliste... 6 Sammendrag (AK) Innledning (JFH) Mål (AK) Definisjoner (AK) Utstyr/verktøy/programvare (AK) Grunnleggende om kommunikasjon (Alle) Program og komponent oversikt (JFH) Testprogram med seriekabel (JFH) Ethernet-tilkobling (JFH) Koble til kabler Oppkobling mot skolens nettverk GX Developer (JH) OPC-server Wonderware OPC Link (JFH) Profibus (JH) PLS-programmering for miniprosjekt (JH) Kommunikasjon med spesialenheter (JH) Figur 29 Kilde: PLS-teknikk, Arnfinn Hofstad, april Datautveksling over Profibus (JH) Styring av utganger (JH) Avlesning av AD-omformer (ØK) Skriving til DA-omformer (SB) InTouch (JFH) OPC TagCreator (JFH) Tildeling av tagger til komponenter (JFH) Kjøring av program via OPC serveren Operatørpanel (ØK) Start av programmet (SB) Valg av kontroller og protokoll (ØK) Kontroller- og protokollinstillinger (SB) Tagger og adressering (SB) Nettside (AG) Oppkobling til server (AG) Nettsiden (AG) Konklusjon (AK) Vedlegg

7 Vedleggsliste Miniprosjekt styresystemer Gruppe 3 Dokumentasjon Vedlegg 1 InTouch HMI Manual Vedlegg 2 ix Developer HMI manual Vedlegg 3 Kildekode Nettside HTML * Vedlegg 4 Kildekode Nettside CSS * Vedlegg 5 PLS program Master Vedlegg 6 PLS Program Slave 1 Vedlegg 7 PLS program Slave 2 * Vedlegg 3 og 4 har dato på seg fordi innholdet i disse vil endre seg i senere versjoner da nettsiden komplementeres og blir mer avansert. Programvare (leveres i egen program mappe på ItsLearning) Vedlegg 8 PLS program Master GXWorks2 fil Vedlegg 9 PLS Program Slave 1 GXWorks2 fil Vedlegg 10 PLS program Slave 2 GXWorks2 fil Vedlegg 11 OPC_Miniprosjekt_link OPC link konfigurasjonsfil Vedlegg 12 OPC_Miniprosjekt_server OPC server konfigurasjonsfil Vedlegg 13 InTouch_miniprosjekt InTouch program mappe Vedlegg 14 GXconfigurator-DP Profibus oppsett mappe Figurliste En komplett figurliste ville tatt en hel side, derfor har vi heller gruppert de som omhandler samme tema. Figur 1-11 Innledning, ethernet oppkobling og ethernet parametre på PLS Figur OPC server og OPC Link Figur Profibus konfigurering Figur PLS, dataoverføring TO/FROM for AD/DA og Profibus Figur InTouch, OPC TagCreator, Tildeling av tagger Figur IX Developer, Operatør panel Figur Nettside 6

8 Sammendrag (AK) Denne rapporten har til hensikt dokumentere miniprosjektet til den større prosjektoppgaven Prosjektoppgave i faget Styresystemer 2EA våren Vi ser her på opprettelse av kommunikasjon mellom de ulike delene på tankriggen. Det innebærer kommunikasjon mellom PC, operatørpanel, master-pls, to slave PLS er og AD/DA-omformer. Rapporten inneholder beskrivelser på fremgangsmåte og utførelse av opprettelsen av kommunikasjon mellom komponentene på riggen. 7

9 1 Innledning (JFH) I prosjektebeskrivelsen til miniprosjektet står det veldig enkelt hva som skal utføres. Man skal opprette kommunikasjon mellom alle de forskjellige komponentene i systemet og man skal demonstrere at man har oppnådd dette ved å sende og motta informasjon fra begge brukergrensesnitt programmene ut til prosessen. Teksten gir et enkelt eksempel på hva som er minimumskravet de forventer å kunne utføre; Med utgangspunkt i figur 8 skal det programmeres en eller annen knapp i InTouch som kan overføre 1 eller 0 til utgang Y0 i PLS, tilstanden til denne utgangen skal også kunne leses av på operatørpanelet. Tilsvarende skal det kunne skrives inn et heltall i InTouch som skal overføres til PLS, operatørpanel og DA-omformer osv. Før vi i det hele tatt kan tenke på å lage et program som skal utveksle informasjon mellom komponentene er vi nødt til å konfigurere oppsettet til de forskjellige systemene slik at vi har muligheten til å kommunisere. 8

10 1.1 Mål (AK) Vi henviser til de mål som kom frem i forprosjekt-rapporten og gjengir her de mål som er særlig relevant for miniprosjektet Effektmål 1. Få erfaring i å samarbeide i en gruppe 2. Få erfaring med prosjektmøter, når det kommer til deltakelse, ledelse og referatskriving. 3. Øke innsikt i hvordan kommunikasjon mellom BUS/ethernet foregår 4. Øke kunnskap og ferdigheter i programmering av PLS og HMI Resultatmål 1. Opprette god kommunikasjon mellom PC, PLS og operatørpanel Prosessmål 1. Alle medlemmer i gruppen skal lære og utvikle ferdigheter i prosjektstyring, gruppearbeid, rapportskriving og presentasjon 2. Gruppen skal kollektivt sørge for at alle tilegner seg kunnskap om alle deler av prosjektet 3. Gruppen skal få anvende teorien i de ulike delene av faget Styresystemer på et praktisk problem 9

11 1.2 Definisjoner (AK) PLS - Programmerbar logisk styring. En datamaskin som gjerne brukes til å automatisere oppgaver i produksjon og kontroll av for eksempel nivåer i tanker. Har tatt over mye av jobben reléer gjorde tidligere. I dette prosjektet brukes det én master-pls og to slave-pls er. HMI - Human machine interface. Brukergrensesnitt mellom bruker og datamaskin. InTouch - Programvare som brukes til å lage brukergrensesnitt til HMI, altså det grafiske vinduet for styring av prosesser fra PC. ix Panel TA100 - Operatørpanelet som brukes. Panelet har fargeskjerm og touchskjerm. Ethernet - Den vanligste teknologien brukt i lokalnett (LAN) og er spesifisert i standarden IEE Teknologien tillater typosk dataoverføring i hastigheter på 10 Mbps. Trådløs ruter - En maskin som videresender nettverkspakker til riktig mottakernettverk. AD/DA-omformer - Elektronisk enhet som omformer analoge signal til binære verdier, eller omvendt. IP-adresse - En unik identifikator eller adresse som tildeles en enhet, for eksempel en PC eller en skriver i et TCP/IP-basert datanettverk. Det mest kjente datanettverket som bruker IP-adresser er internett. Protokoll - I datamaskinsammenheng et konvensjonelt eller standardisert sett med regler som bestemmer tilkobling, kommunikasjon og dataoverføring mellom to endepunkter. Protokoller kan implementeres i maskinvare, programvare eller en kombinasjon av disse. 10

12 1.3 Utstyr/verktøy/programvare (AK) GX-Works2 - Programvare for å programmere PLS. GX Developer - Programvare brukt for opprettelse av kommunikasjon mellom PLS over Ethernet blant annet. GX Configurator-DP - Programvare for oppsett av kommunikasjon over Profibus. Bejer OPC Server - Konverterer protokollen som PLS en bruker (hardware) til en OPC protokoll som kan brukes av program (software). Skal fungere som et bindeledd for programvare til PLS ene. ix Developer - Brukes til å lage brukergrensesnitt til operatørpanelet Wonderware InTouch - Brukes til å lage grafisk fremstilling av prosessen. Wonderware OPC Tag Creator Wonderware OPC-Link WinSCP - Brukes til å laste opp filer til web-server. WebStorm - Brukes til å programmere nettside. 11

13 1.4 Grunnleggende om kommunikasjon (Alle) Seriekabel For å programmere de enkelte PLS ene er vi nødt til å koble oss opp mot de enkelte hver for seg ved hjelp av en serie kabel. Dette er kun en måte å opprette direkte kommuniksajon på og blir kun brukt i programmeringsfasen Ethernet Ethernet er den vanligste teknologien brukt i lokalnett (LAN) og er spesifisert i standarden IEEE I nettverket vi oppretter brukes det både trådløs teknologi, WLAN, og fast Ethernet ved bruk av kabel Profibus Profibus - process field bus - er en utbredt feltbuss kommunikasjonsstandard innen automasjon som gjør det mulig å oppnå kommunikasjon mellom master-pls og slave PLS er. Alle PLS ene har en egen Profibus-modul. Vi har til sammen tre PLS er, èn master og to slaver, slave 1 og slave 2. De to slavene styrer hver sin tank, tank 1 og tank 2. De to slavene kan ikke kommunisere direkte med hverandre, de må kommunisere via master-pls. Det finnes to typer Profibus, Profibus PA og Profibus DP. Versjonen vi bruker er Profibus DP. PA brukes gjerne til tilkobling av andre enheter enn PLS, og er ideell for bruk i eksplosjonsfarlige områder. DP er en mye raskere standard enn PA Q-PLS og slave-pls er Q-PLS en blir brukt som master-pls og kommuniserer via Ethernet. Den brukes blant annet som et bindeledd for slave-pls ene til Ethernet. Gjennom Ethernet kan prosessen styres fra operatørpanelet eller en datamaskin. I tillegg vil det bli satt opp en web-server på hekta.org der man kan se/fjernstyre prosessen. De to slave PLS-ene vil bli brukt til å regulere tankene på riggen InTouch InTouch er et programverktøy for å konstruere HMI (Human Machine Interface) til flere forskjellige type prosesser. Dette programmet skal kunne brukes fra en datamaskin på området for å kunne overvåke og styre prosessen. Tanken er at operatørpanelet skal være lokal styring, mens InTouch skal være fjern styring. Programmet som lages på InTouch bruker variablene som først ble laget i PLS. Disse blir kommunisert til InTouch via to programmer som heter OPC server og OPC Link. 12

14 Q-PLS en (Master PLS) har en innebygd klient som kommuniserer med OPC serveren, men det har ikke InTouch, derfor følger det med InTouch en ekstern klient som heter Wonderware OPC Link. Vi må bruke denne for at InTouch skal kunne kommunisere med OPC serveren og derved kunne styre prosessen OPC server OPC server er en felles nettbasert platform for styring av systemer. I vårt tilfelle skal vi styre prosessen fra én datamaskin, men det er fullt mulig å koble seg opp til serveren fra andre maskiner slik at du kan styre prosessen fra flere forskjellige lokasjoner. Vi er nødt til å koble oss opp mot IP-adressen til de aktuelle PLS ene vi ønsker å styre. OPC standarden gjør at man kan koble til flere forskjellige systemer ved å legge til en klient som er kompatibel med OPC OPC link OPC link er klienten som blir brukt av InTouch programmet for å kommunisere med OPC serveren. Den har ingen annen funksjon ennå være linken mellom disse ix Panel TA100 Operatørpanelet er en touch-basert HMI med en størrelse på 10.4 og men oppløsning på 800 x 600 pixler. Den kommuniserer direkte med datamaskinen og master PLS en via ethernet. Den trenger derfor ikke å gå gjennom en klient som beskrevet for InTouch. For å programmere operatørpanelet slik vi ønsker det bruker vi programmet ix Developer 2.10 Brukergrensesnittet vi lager som lastes opp på operatørpanelet skal ha de samme funksjonene som det vi lager i InTouch, men brukergrensesnittet trenger ikke være det samme. For å kunne konstruere touchskjermen bruker vi programmet ix-developer FX0N-3A Er en analog in-/utgangsmodul på slave PLS ene. Denne modulen omformer analoge signal til binære verdier, og omvendt. På inngangen til AD-omformeren mottas 4-20 ma strømsignal. For at disse skal kunne leses på PLS en må de konverteres til binære verdier. Med denne omformeren fordeles strømsignalet på 8- bits verdier (0-255). Hvis vi vil sende et analogt signal til komponenter fra PLS en må vi kunne konvertere signalet andre vegen, altså fra et binært til et analogt signal. Dette gjøres via DAomforming. 13

15 1.5 Program og komponent oversikt (JFH) Miniprosjekt styresystemer Gruppe 3 I denne figuren er det vist to datamaskiner, dette for å vise at det er mulig å jobbe flere personer parallelt på riggen, men det er fullt mulig å utføre all programmering på en maskin. Figur 1 14

16 2 Testprogram med seriekabel (JFH) I prosjektbeskrivelsen ble det anbefalt å starte med å opprette kommunikasjon ved hjelp av seriekabel. Det gjør vi ved å lage et lite program i GX-works2 for å teste kommunikasjon med master PLS ved hjelp av seriekabel. - Del 1: Vi aktiverer M100, denne setter da M Del 2: Vi skriver inn en verdi i Input. Hvis vi deretter trykker på M0 vil den verdien bli Moved til Retur Figur 2 Dette fikk vi så overført til master PLS en ved hjelp av seriekabel og testet at det fungerte ved å styre det fra GXWorks2 ved å fysisk sette verdier på de ulike komponentene. Neste trinn nå er å gjøre det samme, men ved hjelp av Ethernet og et litt større program. 15

17 3 Ethernet-tilkobling (JFH) Vi starter med å konfigurere Ethernet-tilkoblingen. Vi skal kunne koble to datamaskiner til internett via det lokale nettet til riggen. 3.1 Koble til kabler Vi må starte med å koble til nettverkskablene fra riggen. Den ene går inn i nettverket til skolen, mens de andre går direkte inn i en eller flere av skolens maskiner. Dette er for at vi skal være på lokal-nettet til riggen med de datamaskinene vi bruker. 3.2 Oppkobling mot skolens nettverk For at vi skal kunne ha internett på datamaskinen samtidig som vi jobber på riggen er vi nødt til å koble oss opp mot skolens nettverk. Dette gjør vi inne på ruterens innstillinger. De andre riggene koblet seg opp automatisk, men vi var nødt til å feilsøke litt Åpner nettside, skriv inn ruterens lokale IP adresse: Figur Går inn på internett innstillinger. Sørger for at alt som står der stemmer overens med oppgitte verdier i dokumentet 1.0 Noen tips til prosjektet i styresystemer våren 2012 Rigg 2 Studentnettet: Studentnett: Subnet Mask: Ruter: Gateway: Lokalnett: Primary DNS: Ruter: Secondary DNS: Q-PLS: Lokalnettet på riggene: Operatørpanel: Subnet Mask: PC: Gateway: Trådløst nett: PLS-RIGG 2 Primary DNS: PC: Dynamiske IP-adresser (DHCP) Secondary DNS: Passord: rigg2 eller Gateway:

18 Figur Vi måtte samtidig skrive inn Domain name. Dette fant vi ved å lete opp nettverks informasjonen i command vinduet med kommandoen ipconfig -all. Ser at Primær DNS-suffiks er brukere.hist.no. Figur 5 Deretter trykker man på Apply for å lagre endringene man har gjort. Nå skal ruteren være tilkoblet skolens nettverk og vi kan logge oss på student-brukeren via ruteren. 17

19 3.3 GX Developer (JH) Under Transfer Setup bestemmer vi hvordan PLS en skal kommunisere. Vi velger Ethernet og legger inn de riktige parameterne. Figur 6 18

20 I punktet Ethernet Board velger vi nettverk nummeret, stasjonsnummeret og Ethernet protokoll. Stasjonsnummeret viser posisjonen til Ethernet-modulen. Figur 7 Velger hva slags modell Ethernet-modulen er, stasjonsadresse g skriver inn IPadressen som master-pls en skal ha. Figur 8 19

21 Deretter kjører vi en Connection test som sjekker at det er forbindelse mellom programmet og PLS en over ethernet. Figur 9 Etter å ha opprettet en forbindelse med PLS en er vi nødt til å konfigurere parameterne som skal overføres til PLS en. Disse vil sørge for at vi kan kontakte PLS en via OPC-serveren. Klikk på Network i menyen-margen i GX-Developer vinduet og velg deretter MESECNET/Ethernet. I dette vinduet setter du parameterne til PLS en. Vi velger Ethernet som nettverkstype, setter I/O start nummer til Figur 10 20

22 Under Operational settings Krysser vi av for Always wait for OPEN og skriver inn IP adressen til master PLS en Figur 11 Neste trinn er å kompilere alt vi har endret for deretter å skrive programmet og parameterne ut til PLS en. Nå har PLS fått de nødvendige parameterne til å kunne kommunisere via Ethernettet opp mot OPC-server. 21

23 3.4 OPC-server Oppretter nytt controller system. Figur 12 Skriver inn IP-Adresse og velger hvilken protokoll PLS en ha. Figur 13 22

24 Opprett ny mappe for variablene Q00_Variabler og sett inn Tagnames som stemmer med de i PLS programmet inn i Q00_Variabler Figur 14 Figur 15 Setter i run og starter monitor (brillene) Figur 16 Det skal nå stå Good i quality feltet. Dette symboliserer en bra kontakt mellom OPC serveren og PLS over ethernettet. Man kan endre verdier på taggene i kolonnen for Value som vist under ved å høyreklikke på ønsket verdi og deretter Write value. Figur 17 Figur 18 23

25 3.5 Wonderware OPC Link (JFH) I Topic definition lager vi nye controllere. Vi skriver inn samme navn som controlleren har i OPC serveren. Figur 19 Vi går inn på Modify. Der skriver vi Topic Name og velger OPC Server Name. I tillegg bestemmer vi OPC Path. Det gjør vi ved å velge feltet OPC Path for deretter å trykke på browse. Inne i browse finner vi navnet på alle controllerene vi har på OPC serveren. Vi velger da den vi skal ha. Dette valget kobler oss opp mot den gjeldende controlleren på OPC serveren. Etter at vi har konfigurert OPC linken lagrer vi konfigurasjonsfila. Når vi nå åpner InTouch vil den siste konfigurasjonsfila som ble åpnet være gjeldene. Figur 20 24

26 4 Profibus (JH) Profibus konfigureres med programmet GX Configurator-DP. Først opprettes forbindelse med master PLS via seriekabel eller ethernet. Velg «New Project», angi CPU Series: Qn og Module Type: QJ71PB92D, som er profibusmodulen til master PLS. Når dette er gjort vil programmet automatisk finne alle enheter med Profibus modul som ligger på Profibus-nettverket. Figur 21 Figur 22 Under «Master Settings» velges master FDL adresse 0. Her bør man deaktivere valget for «Slave watchdog» for å få kommunikasjonen til å fungere tilfredsstillende. Figur 23 Figur 24 25

27 Tilbake i hovedvinduet flytter man over ønskede slave enheter til Profibus-nettverket fra Global GSD data menyen. Figur 25 Angir ønsket FDL-adresse til slave 1. I vårt tilfelle er denne 10 for slave 1 og 11 for slave 2. Figur 26 26

28 Flytter over 16_word_input_area og 16_word_output_area. Rekkefølgen må være som angitt, altså input først, deretter output. Gjør tilsvarende for slave 2. Figur 27 Når konfigureringen er fullført må det opprettes et «Configuration Image» via menyen til venstre i hovedvinduet. Figur 28 Deretter laster man opp konfigureringene vha. «Download to Module» og «Download Configuration Image» Under sistnevnte må man velge konfigurasjonsfilen som ble opprettet ved forrige steg. Nå kan man slå på Profibus-kommunikasjonen med Start/Stop PROFIBUS Under Diagnostics kan man slå på Monitor Mode. Her kan man bl.a. se status for slavene og evt. diagnose meldinger. 27

29 5 PLS-programmering for miniprosjekt (JH) PLS programmet skal være i henhold til målene for prosjektet. Det skal kunne slå av og på utgang Y0 og Y1 på slave PLS 1 og 2, samt sende en verdi til AD/DA omformerene på slavene, og returnere resultatet til master PLS. 5.1 Kommunikasjon med spesialenheter (JH) En spesialenhet er en fellesbetegnelse på tilleggsmoduler man kan koble på de ulike PLS ene. I vårt tilfelle har vi en modul for Profibus kommunikasjon og en modul for AD/DA omforming. For å utveksle data med PLS ens spesialenheter brukes TO og FROM instruksjonene. Figur 29 Kilde: PLS-teknikk, Arnfinn Hofstad, april 2013 TO: s n1 n2 n3 - Verdien/dataordet som skal sendes til spesialenheten - Modulplassen spesialenheten er tilkoblet PLS en - Bufferminnet som skal brukes for å sende verdien s - Antall 16-bits or som skal overføres FROM d - Adressen som den innhentede verdien skal skrives til n1 - Modulplassen spesialenheten er tilkoblet PLS en n2 - Bufferminnet som skal brukes for å sende verdien s n3 - Antall 16-bits or som skal overføres 28

30 5.2 Datautveksling over Profibus (JH) Hver slave har 16 bufferminner for sending av data og 16 bufferminner for mottak av data. Master PLS en har også disse bufferminnene lagret lokalt på sin Profibusmodul. For å kunne se hvilke bufferminner vi skal bruke åpner vi Slave I/O test i GX Configurator-DP. Her får vi opp en oversikt over tilgjengelige slaver og bufferminnene deres. Figur 30 Hvordan kommunikasjonen mellom master og slave fungerer: Operasjon Enhet Instruksjon Bufferminne# Sende til slave 1 Fra Master To Sende til slave 2 Fra Master To Hente fra slave 1 Til Master From 0-15 Hente fra slave 2 Til Master From Sende til master Fra Slave 1/2 To 0-15 Hente fra master Til Slave 1/2 From 0-15 Figur 31 29

31 5.3 Styring av utganger (JH) For å styre utgang Y0 og Y1 på slavene, fra master, brukes dataordet SlaveX_SendY0Y1, hvor de to første bit-plassene b0 og b1 representerer høy og lav status på utgangene. Innholdet i SlaveX_SendY0Y1 sendes til slaven hvor WAND funksjonen brukes til å kontrollere hvilke bit som er høye, og slår av/på utgangene ut i fra dette. På denne måten kan man styre opp til 16 funksjoner og/eller utganger med ét dataord. Figur 32 Figur AD/DA omforming (SB) AD/DA omformeren har én utgang og to innganger. I miniprosjektet er det bare inngang én som er i bruk. For å kunne lese og skrive verdier til FX0N-3A modulene må de programmeres riktig i tilhørende Slave-PLS. Kommunikasjonen mellom slave-pls og AD/DA-modulen programmeres i GX- Works2. 30

32 5.4.1 Avlesning av AD-omformer (ØK) Figur 34 Når vi skal lese verdier som har gått gjennom analog-digitalkonvertering gjøres dette i tre steg: 1. Vi velger hvilken inngangskanal vi skal bruke. I våres tilfelle er det inngangskanal 0. Dette gjøres ved å sende verdien 0 til bufferminne 17 med modulplass Vi sender verdien 2 til bufferminne 17 for å aktivere A/D-omformingen på kanal 0 3. Her leser vi den aktuelle verdien fra AD-omformeren og legger den i dataregister D Skriving til DA-omformer (SB) Figur Den digitale verdien i dataregisteret D16 legges i bufferminne Når vi sender verdien 4 til dataregister 17 starter vi D/A-omformingen, og legger den digitale verdien til D16 på den analoge utgangen. 3. I dette steget får bufferminnet nr 17 verdien 0 og D/A-omformingen stoppes. 31

33 6 InTouch (JFH) Figur 36 I miniprosjektet er det ikke meningen at vi skal lage et spesielt omfattende brukergrensesnitt, men det skal lages noen enkle funksjoner for å kunne demonstrere at vi har oppnådd målet med miniprosjektet. Målet er som tidligere nevnt opprettelse av kommunikasjon mellom alle de ulike komponentene på riggen. Ut ifra beskrivelsen til miniprosjektet i prosjektoppgaven skal vi kunne sette en eller flere av utgangene på begge slavene høy/lav, dette kan vi demonstrere ved å ha en enkel bryter med toggle funksjon og en lampe som tennes ved betjening av bryteren. Vi skal også kunne sende en tallverdi ut på den analoge/digitale omformeren som vi så skal kunne lese av på andre siden, dette kan for eksempel symbolisere nivået i en tank. Vi kan lage ett oppsett til hvordan utseende skal bli uten å ha tilgjengelige tagger, men vi må fullføre de tidligere stegene for å kunne tildele de forskjellige funksjonene tags. Vi lagde et forslag til brukergrensesnitt i InTouch før vi var ferdige med PLS programmet som vi senere hentet opp og innførte de taggene vi lagde i PLS programmet. 32

34 6.1 Application manager (JFH) Når vi starter InTouch kommer vi først inn i vinduet som heter Application Manager. I dette vinduet får vi opp en oversikt over alle de tidligere prosjektene som har blitt laget på den gjeldende datamaskinen. Vi velger å lage en ny applikasjon. Denne havner nederst i listen med den tilhørende informasjonen vi velger å gi den. Vi markerer den nye applikasjonen vår og trykker på knappen som heter WindowMaker Figur WindowMaker (JFH) Windowmaker er programmet vi bruker til å sette opp brukergrensesnittet vårt. Et eksempel på et brukergrensesnitt er vist under hvor et samlebånd fyller opp en beholder. OBS: Dette grensesnittet er ikke relatert til vårt prosjekt, kun ment som eksempel! Figur 38 33

35 6.3 OPC TagCreator (JFH) Starter med å opprette ett nytt prosjekt. Dette prosjektet bør ha samme navnet som controlleren i OPC serveren. Deretter åpner vi OPC Tag Creator under fanen special/opc/tagcreator Figur 39 Figur 40 Inne på TagCreator velger vi Configure. Der kan vi velge OPC server og definere hvor konfigurasjonsfila til OPC Linken ligger. Nå skal vi ha kommunikasjon med serveren og kan hente inn taggene Figur 41 Figur 42 34

36 Når vi nå trykker OK, vil InTouch automatisk hente inn de controllerne som ligger på OPC-serveren. Velg den du skal ha og trykk på Create, da vil denne menyen åpne seg. Sørg for at det er krysset av for Advise all items Figur 43 Nå kan vi hente inn de taggene vi ønsker fra controlleren. Under Browse OPC åpner vi Q00_Master-variabler. Her finner vi de taggene som ligger på OPC serveren. Marker alle og trykk på Create Tags. Nå vil et nytt vindu åpne seg hvor det blir foreslått navn og type tag. Trykk OK. Disse taggene havner nå inn i vinduet for valg av tags. Figur 44 35

37 6.4 Tildeling av tagger til komponenter (JFH) For å tildele komponenter disse taggene velger vi dem i InTouch, i dette eksempelet velger vi Y0 Høy/Lav. Det første som dukker opp er en liste over funksjoner du kan velge. Y0 skal være en trykk knapp. Vi velger Touch buttons - Discrete Value fordi dette vil gi ett puls signal Figur 45 Figur 46 Nå åpnes et nytt vindu hvor vi kan tildele tag og definere funksjonen til knappen. Vi velger Toggle fordi det skal være en av/på bryter. Ved å trykke på Tagname åpnes en liste over tilgjengelige tagger. Vi velger den som hører til Y0. Figur 47 Figur 48 36

38 Dette gjentar vi da på alle de forskjellige komponentene i programmet. Vi bruker forskjellige funksjoner på komponentene. For eksempel vil Avslutt knappen slå av utgangene Y0, Y1 og sende verdien 0 på AD/DA modulen på begge slavene, samtidig som den lukker program-vinduet og sender deg til hjem-vinduet. En annen funksjon er vertical fill som vi har brukt på nivå representasjon, denne vil fylles opp til den verdien vi stiller inn nivået på. Vi har vist to måter å justere og å representere nivået på. en nøyaktig og en Det ferdige InTouch testprogrammet vårt for miniprosjektet ser sånn ut: Figur 49 37

39 7 Kjøring av program via OPC serveren Når OPC-serveren er rett satt opp så er det viktig at programmene som benytter OPC-serveren startes opp i riktig rekkefølge på operatør-pcen. I vårt tilfelle måtte alle programmer åpnes som administrator for at vi skulle få full tilgang. Ut ifra dokumentet tips til prosjektet blir vi anbefalt å starte opp programmene i denne rekkefølgen: 1. Programmet i Q-PLS en starter automatisk ved påslag av strømmen, men det må ligge rett programvare i denne for at kommunikasjonen mellom InTouchapplikasjonen og Q-PLSen skal funke rett. Q-PLSen må stå i RUN. 2. MELSEC OPC-server. Nå må vi åpne den konfigurasjonsfila vi laget tidligere. 3. WonderWare OPC-klient (OPC-link ved kjøring) da dukker OPC-link opp. I dette programmet må den riktige cfg-fila åpnes. I dette dokumentet ble konfigurasjonsfilen lagret under; C:\Temp\Jonas\OPC_Link_Miniprosjekt.cfg 4. InTouch v7.0 startes. Den riktige InTouch-applikasjonen må deretter dras i gang. F eks Miniprosjekt, nå skal alle programmene som bruker OPCserveren kommunisere dersom alt er rett gjort. 38

40 8 Operatørpanel (ØK) I miniprosjektet skal vi demonstrere at nettverkene er satt opp riktig, og at kommunikasjon mellom operatørpanel, PLS og AD/DA-omformer er opprettet. Et av målene våre er at brukergrensesnittet skal være forståelig og enkelt å kunne bruke. Fra operatørpanelet skal vi klare å skrive verdier til DA-omformeren. Vi skal også klare å kommunisere andre vegen, altså at verdier lest på AD-inngangen skal vises i panelet. I miniprosjektet er inngang og utgang på omformeren koblet sammen, så samme verdi som skrives vil også leses i panelet. Enkelt forklart vil verdier vi skriver i panelet bli sendt, og mottatt, i denne rekkefølgen : 1. En verdi skrives i panelet til en adresse i Q-PLS gjennom Ethernet. 2. Denne verdien blir lest i Q-PLS og lagret i gitt adresse. 3. Den vil så bli sendt videre til slave-pls via PROFIBUS. 4. Videre blir verdien overført til AD/DA-modulen og konvertert til et analogt signal. 5. Inngangen til AD-omformeren mottar verdien og en analog-digital konvertering blir gjort. Dette digitale signalet returneres tilbake til en slave-pls. 6. Verdien blir sendt via PROFIBUS til Q-PLS og leses deretter inn på operatørpanelet. 39

41 8.1 Start av programmet (SB) Figur 50 Når vi starter ix Developer er dette det første vinduet vi ser. Her har vi mulighet til å starte et nytt eller åpne et eksisterende prosjekt. Starter vi et nytt prosjekt velger vi hvilken skjerm vi skal programmere, i vårt tilfelle er det ix Panel TA

42 8.2 Valg av kontroller og protokoll (ØK) Figur 51 Her velger vi hvilken kontroller vi bruker, og tilhørende protokoll. For å kommunisere med våres masterenhet må vi velge MELSEC i kontrollervinduet, og MC Protocol i protokollvinduet. Når man har gjort dette trykker man Next og velger prosjektnavn og filplassering. Når man trykker på Finish er man klar til å kunne programmere operatørpanelet. 41

43 8.3 Kontroller- og protokollinstillinger (SB) Det første vi gjør er å trykke på Tags i Functions-taben, og så på Controllers. Pass på at Controller1 er valgt. Figur 52 Når dette er gjort må man sette innstillingene for MC-protkollen Figur 53 42

44 I utgangspunktet er det bare Default Station som må endres. Verdien her og under Stations taben må samsvares, og er avhengig av oppsettet for ethernet kommunikasjonen i masterenheten. Figur 54 Her må man ha riktig IP-adresse for Q-PLS, og taste inn portnummeret som brukes. 43

45 8.4 Tagger og adressering (SB) Figur 55 Her kobles adresser i selve Q-PLS med Tagger som blir brukt i programmeringen av brukerpanelet. Vi har mulighet til å bestemme om disse taggene skal lese eller skrive verdier til Q-PLS, eller begge deler. Under data type står informasjon om verditype (BIT, INT16, BOOL etc.). 8.5 Tilknytning av tagger (ØK) Figur 56 44

46 I menylinjen under home tildeler vi trykknappen taggen PLS1Y1 Figur 57 I menylinjen Actions kan vi tildele knappen en handling etter ønske. I dette eksempelet sier vi at taggen PLS1Y1 skal skifte tilstand mellom høy og lav. 45

47 9 Nettside (AG) Vi skal lage en nettside som presenterer prosjektet på en oversiktlig måte. Der vil vi vi skrive kort om prosjektet, legge ut rapporter og lage en oversikt over deltakerne i gruppen. Denne nettsiden skal være tilgjengelig på Det gjør vi ved å koble oss opp mot serverer og laste over filene. 9.1 Oppkobling til server (AG) Vi har koblet oss til og fått lastet opp en midlertidig nettside. Figur 58 Vi har brukt SFTP protokoll til å koble oss opp imot Hekta serveren. Vi bruker port 22 for å koble oss opp mot serveren siden dette er standard port for SSL. SSL blir brukt for å opprettholde en sikker forbindelse via klient og server. Vi får feilmelding om at serveren bruker en ikke autorisert Public key. Dette kan hemme sikkerheten opp mot serveren. Siden websiden bare blir brukt til å vise informasjon, anser vi det som lav risiko. Hadde vi styrt en reell prosess via web-serveren, burde vi sjekket dette opp for å unngå inntrengere. 46

48 Figur 59 Vi har brukt programmet WinSCP for å koble til hekta.org serveren. Programmet fungerer ved at lokale filer vises i venstre vindu og at serveren vises i høyre vindu. Når du har funnet riktig fil å laste opp og valgt riktig mappe i servervinduet er det bare å laste opp. Du laster opp ved å markere filen(e) du vil laste opp, høyreklikk og velg OK. Figur 60 47

49 9.2 Nettsiden (AG) Figur 61 I menyen, legges det linker som nå ligger inaktive, men de skal endres slik at de fører til endring i Hoved Tekst. Dokumentasjon på kildekoden ligger som vedlegg. 48

50 10. Konklusjon (AK) Gjennom dette miniprosjektet har gruppen gjennomført en konfigurasjon for opprettelse av kommunikasjon på tankriggen, samt laget brukergrensesnitt for InTouch og operatørpanel for å styre kommunikasjonen. Demo av miniprosjektet ble gitt og godkjent den Alt ser ut til å fungere som det skal. Operatørpanelet kommuniserer med PLS ene på en god måte, det samme gjør InTouch. Profibus starter også opp igjen automatisk etter strømbrudd. Videre vil gruppen etter innlevering av miniprosjektet begynne på entanks-prosjektet der oppgaven blir å programmere slave-pls som regulator og regulere væskenivået i den ene tanken på riggen. Dette gjennom et større nettverk bestående av blant annet operatørpanel og master-pls. Deretter følger totanks-prosjektet, der to tanker skal reguleres samtidig. Parallelt vil en nettside holdes oppdatert og til slutt skal en tidsskriftsartikkel skrives. 49

51 11. Vedlegg Vedlegg 1 InTouch HMI Manual (JFH) Under følger en beskrivelse på de forskjellige funksjonene i det programmet vi laget i Intouch. Home: Dette er første vindu du får opp da du starter programmet. Her har du kun en knapp for å komme deg videre til programmet. Program: Dette er vinduet hvor du kan styre selve prosessen. Du får her opp to forskjellige menyer som heter slave 1 og slave 2. Begge disse er identiske i oppsettet, men har forskjellige tagger slik at de styrer forskjellige ting. De forskjellige knappene i programvinduet og deres funksjoner blir beskrevet under: Informasjon: Denne knappen sender deg videre til et annet vindu som gir deg en kort beskrivelse av programmets funksjoner. Da du er ferdig trykker du på knappen nederst som sender deg tilbake til Program vinduet. Avslutt: Denne knappen avslutter programmet og sender deg tilbake til Home vinduet. Ved å trykke på denne knappen vil alle funksjoner i programmet nullstille seg selv. Alle PLS utganger vil bli satt til 0 og alle analoge verdier til AD/DA omformer vil bli satt til 0. Y0 Høy/lav: Dette er en knapp med toggle funksjon som styrer utgangen Y0 på sin respektive slave. Lampe Y0: Dette er en lampe som indikerer statusen til utgangen Y0. Y1 Høy/lav: Dette er en knapp med toggle funksjon som styrer utgangen Y1 på sin respektive slave Lampe Y1: Dette er en lampe som indikerer statusen til utgangen Y1. Input nivå: Dette er en input variabel som sender et signal til AD/DA omformeren. Signalet kan kun være fra Avlest nivå: Dette er en output variabel som leser av signalet vi får i retur fra AD/DA omformeren. Nivåregulering: Styrer det samme som input nivå, men denne er manuell i form av en slider som du kan flytte på med pekeren. Nivårepresentasjon: Leser av samme signal som avlest nivå, men denne representerer nivået på en fysisk måte i form av en tank som fylles opp. 50

52 Vedlegg 2 ix Developer HMI manual (SRB) Bakgrunnen til touchpanelet I touchpanelet har vi flere menysider avhengig av hva vi vil se på. Felles for de er at de har den samme bakgrunnen som vi ser i bildet over. I bildet har vi knyttet flere funksjoner til hver av de forskjellige knappene og i tekstvinduet øverst til høyre. En mer detaljert beskrivelse av hver enkelt funksjon blir forklart i de neste sidene. 51

53 I de uthevede knappene har vi tilknyttet de forskjellige vinduer på touchpanelet alt ettersom hva vi vil se på. 1) Trykker vi på knappen helt til venstre over Utgang PLS havner vi i et vindu som gir mulighet for endring av status på to utganger i hver av slave PLS. Vi kan også lese av verdien på utgangene som vi endrer på. 2) De to neste knappene over Slave 1 AD og Slave 2 AD viser oss vinduet med mulighet for skriving og lesing av verdi på de to AD-omformerene. For å illustrere lest verdi fra AD-omformer har vi brukt et bilde av en tank med nivåsøyle. 3) Denne knappen sender oss til et vindu der verdier fra AD-omformerene vises som en funksjon av tid. Vi har også mulighet til å lagre verdier som blir plottet i denne grafen. 4) Dette er hjemskjermen vår. Det er også det første bildet som dukker opp når touchpanelet blir påslått. For å knytte knappene til forskjellige vinduer går vi på undermenyen Actions. Videre velger vi show screen og så hvilket vindu vi skal knytte knappen til. 52

54 Dette er skjermen for utganger på Slave PLS1 og Slave PLS2. Man tilknytter de en handling på samme måte som på de tidligere ved å gå på undermenyen Actions. Vi skal bare lese om utgangen er høy eller lav og velger Toggle Tag. Vi må også tildele denne knappen en adresse i PLS ved å velge tilhørende tag. For at sirklene i skjermbildet skal lyse grønt eller rødt må vi gå i en ny undermeny Dynamics. 53

55 Vi velger videre Fill og hvilken farge som skal vises i de to tilstandene til PLSutgangene. Meny for AD/DA-omformer. De to pilene gjør at vi kan øke og minke verdien vi skriver til AD/DA-omformeren med én. Dette gjøres ved å gå på Actions og velger Decrement Analog. De to tomme grå firkantene viser verdien vi har skrevet, og verdien vi leser fra omformeren. For å få fram disse velger vi Analog Numeric i undermenyen Home. I samme vindu tildeler vi den en tag for å knytte den opp mot adressen til AD/DA-omformeren. 54

56 I vinduet som viser verdiene til omformerne over tid bruker vi en Trend Viewer som vi henter fra undermenyen Home Velger vi bildet av grafen og går inn på General kan vi velge tagger som skal knyttes opp mot grafen med mulighet for redigering og endring av utseende. Går vi inn på Functions i venstremargen og security kan vi lage brukere med tilhørende passord og bestemme hvilke brukere som har tilgang til hva i touchpanelet vårt. 55

57 Vedlegg 3 Kildekode nettside HTML <!DOCTYPE html> <meta charset="utf-8"> <html> <head> <title>prosjekt gruppe 3</title> <link rel="stylesheet" href="style.css"> <!-- definerer stylesheet --> </head> <body> <div id="kropp"> <!-- Definerer div bokser som vi plaserer nyttedata i --> <div id="topp"> <div id="logo"> <img src="bilder/ntnu_logo.png" > </div> </div> <div id="underlinjetopp"> </div> <div id="side"> <div id="menystrek"></div> <div id="side_bar"> <table id="meny"> <!-- Meny på venstre side av siden. Er definert som en tabell --> <tr> <td><a href="index.html">hjem</a></td> </tr> <tr> <td><a href="index.html">rapporter</a></td> </tr> <tr> <td><a href="index.html">bilder</a></td> </tr> <tr> <td><a href="index.html">deltakere</a></td> </tr> </table> </div> <div id="hovedtekst"> <!-- Hvor vi skriver informasjonen vi vil at lesere av siden skal lese --> <H3>Forord</h3> <p> Dette prosjektet er en del av undervisningen i bachelor elektro med studieretning innen 56

58 automasjon på fakultet for teknologi, NTNU. Vi vil i løpet av denne perioden benytte oss av den kunnskapen vi har tilegnet oss i løpet av studiet. <br> Gruppene ble satt sammen slik at tidligere erfaring ble tatt hensyn til. I dette årskullet er det en vesentlig andel studenter med faglig bakgrunn. Det ble derfor satt sammen slik at det alltid var noen med fagbrev på en gitt gruppe. I vårt er vi delt 50/50; tre fra allmennfag, én data-elektroniker og to elektrikere. <br> Prosjektet i seg selv vil kreve mye av de enkelte og av gruppe samarbeidet, men alle gikk inn med stå-på vilje og vi vil streve etter å gjennomføre forprosjektet på en best mulig måte. Dette vil hjelpe oss vesentlig i tiden som kommer da det arbeidet vi legger ned nå vil legge fundamentet for det videre arbeidet. </p> </div> </div> </div> </body> <script type="text/javascript"> <!-- Uferdig bildekarusell kode. --> var karusell = document.getelementbyid("ramme"); var bilder = ["4","5","6","7","8"]; var len = bilder.length; var teller = 0; start(); startr(); function skift(){ var adresse = "url(./bilder/"+bilder[teller] +".jpg)"; ramme.style.backgroundimage = adresse; lyder[teller].play(); console.log(teller); if (teller<len-1){ teller++; } </script> </html> } else { teller =0; } 57

59 Vedlegg 4 Kildekode nettside CSS kode html, body, div, ul, h1, img, p { margin: 0; padding: 0; } body { background-image: url("bilder/bakgrunn.jpg") ; background-size: cover; } td { padding:5px; } a { /* Fjerner predefinerte innstillinger av a og setter ønsket farge på linkene */ text-decoration: none; color: #1d2a3f; } a:hover { color: #ae281f; } /* Setter #side { background-color: #f0f4ea; width: 100%; height: 1000px; } #logo { padding-bottom: 0px; } #topp { background-color: #ffe0d7; } #side_bar { float: left; width: 200px; height: 100%; background-color: #f5e2e2; } #meny { font-size: 20px; padding-left: 20px; padding-top: 20px; 58

60 } #hovedtekst { width:600px; float:left; padding-left:20px; } #UnderlinjeTopp { width: 100%; height: 5px; background-color: #ae281f; } #kropp{ width: 1000px; margin: 0 auto; } 59

61 Vedlegg 5 PLS Program Master 60

62 61

63 62

64 63

65 Vedlegg 6 PLS Program Slave 1 Miniprosjekt styresystemer Gruppe 3 64

66 65

67 66

68 67

69 Vedlegg 6 PLS Program Slave 2 Miniprosjekt styresystemer Gruppe 3 68

70 69

71 70

72 71