Motorstyring med Albatross Integrated Multifunction 2000 (AIM 2000)

Transkript

1 91 KRL, 93 TD, 94 THA, 95 JV, 96 EH, 2 TL, 3 KG, 4 KG, 5 CCG, 7 TL, 9 KG, 1 KRS TTK4175 Instrumenteringssystemer Laboratorieoppgave Motorstyring med Albatross Integrated Multifunction 2 (AIM 2) Oppgavetekst NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR TEKNISK KYBERNETIKK THE NORWEGIAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY DIVISION OF ENGINEERING CYBERNETICS TRONDHEIM Utgave

2 Innledning Lokalisering: D41 I denne oppgaven skal prosesstyresystemet AIM-2 benyttes. Dette er en datamaskinbasert, distribuert prosesstyring og overvåkingssystem levert av Kongsberg Simrad. Ved å konfigurere systemet skal en kunne styre og overvåke en enkel, trefase/ asynkron- motor tilknyttet en Siemens motorstartermodul. Hensikten med oppgaven er å illustrere noen av mulighetene med AIM-2 systemet, blant annet: Innsamling av data. Innlesning, skalering og verifisering. Monitorering av data. Kontinuerlig presentere måleverdier og statusvariable på skjermen. Styring av prosessen. Styre logiske signaler og forriglinger. Håndtering av alarmer. Logge og presentere unormale prosesstilstander. Logging. Kort- og langtidslagring av måleverdier og statussignaler, alarmer, meldinger og operatørinngrep. Oppgaven kjøres på prosessdatalabben i kjelleren. (D41). Dere må regne med å bruke minst. 7 timer på denne oppgaven. Beskrivelse av AIM-2 systemet Denne beskrivelsen er ikke på noen måte ment å være fullstendig. For en mer utfyllende beskrivelse henvises til manualene «MODULE USER MANUAL» (funksjonsbeskrivelse av modulene i AIM 2) og «AIM 2 Systemkurs, januar 2» som står på hyllen). Om disse skulle mangle så finnes denne informasjonen også i den innebygde «Hjelp» funksjonen til systemet. Dette kan åpnes fra verktøylinjen, eller høyreklikke på modulen man ønsker informasjon om og velge «Additional information». Systemet består av forskjellige typer stasjoner som kommuniserer med hverandre via et kommunikasjonsnettverk. Stasjonene som er installert på labben er: Prosesstasjonen (Skapet til venstre), kalt Process Station i AIM (PS) Operatørstasjonen (PC), kalt Operator Station i AIM (OS) 2

3 Figur 1: Oversikt over AIM-2 systemet og dets oppkobling Prosess-stasjonen (PS) Prosesstasjonen tar seg av det prosessnære arbeidet. Her avleses og settes inn- og utgangssignaler, og nødvendig signalbehandling og lagring utføres. Prosesstasjonen kommuniserer med andre stasjoner i systemet via kommunikasjonsnettverket. Prosesstasjonen består av datamaskinen RCU52. I tillegg har den I/O-kortet RMP422, som forbindes via et bakpanel. RMP422 har både digitale og analoge innog utganger. I/O-kortet er på prosessiden koblet til et termineringskort. På dette kortet gjøres all prosessrelatert signaltilpasning som for eksempel overspennings- og strømbeskyttelse samt filtrering. Fysisk vil denne stasjonen stå nær prosessen den behandler signaler fra, og gjerne langt fra det sentrale kontrollrom. Den kan eventuelt stå i et lokalt kontrollrom hvis dette finnes. Redigering av PS skjer i AIM-OS. AIM-OS er et konfigurasjons- og operatørgrensesnitt installert på en eller flere PCer. På laben er det kun en PC som kjører AIM-OS. Redigering av OS krevet at dere velger System og haker av for 3

4 PS configuration. I denne modusen kan IO konfigureres, koblinger mellom IO enheter og moduler i systemet kan opprettes, og moduler kan legges til i Flow og Prosess images (se neste avsnitt). Oppsett av IO moduler og koblinger mellom moduler lages i hardware, ikke PCen. For å lagre PS konfigurasjon til PCen må backup funksjonen i AIM-OS benyttes. Backup av PS konfigurasjon utføres ved Operation PS operation Store PS configuration. Eksport av konfigurasjon: Hvis dere ønsker å ta vare på konfigurasjonen (neste labgruppe vil overskrive den dere nå har laget), må dere først huske å lagre endringer i bildene Motorlab og <trend> (selvvalgt navn i slutten av oppgaven), deretter må dere huske å kjøre backup av PS. Når dette er gjort må AIM lukkes, så benytte skrivebord Project management eksporter konfigurasjon. Lagre output i mappen 1 på en egen minnepinne eller lignende, og deretter slett den slik at ikke neste gruppe bare kan benytte seg av deres arbeid. Operatørstasjonen (OS) Operatørstasjonen er utviklerens/operatørens vindu mot prosessen. Den brukes til overvåking, styring, konfigurering og simulering av prosessen. Den brukes også til nedlasting av program og konfigureringsdata til prosesstasjonen, til logging av data på masselager og til å utføre systemtesting. På laben består OS av en PC med 3 nettverkskort. To av disse går via 2 stk HUBer til prosesstasjonen. Fysisk bruker denne OS å stå i det sentrale kontrollrommet, der den over nettverket er forbundet med en eller flere prosesstasjoner. Flow og Process Image Generelt kan man si at OS konfigurasjonen beskriver hvordan tilstanden til systemet (nivåer, alarmer, logikk, setpunkt med mer) skal presenteres til brukeren. Dette gjøres med såkalte "Images", eller bilder på norsk. Hvert bilde er plassert i "AIM world space". I det globale rommet befinner alle opprettede bilder seg. Hvert bilde "rammer" inn moduler, hotspots og decorations i det globale rommet. Hotspots er klikkbare områder (usynlig område over grafikk) som utfører funksjoner, typisk visning av et annet bilde. Decorations er hotspot med grafikk som kan utføre funksjoner. Typiske decorations er ActiveX objekter, command buttons, andre flow og process images. Det finnes flere forskjellige type bilder. De viktigste er flow og process images. Et flow image er en grafisk representasjon av prosessen og signalene mellom funksjonsblokkene som beskriver den fysiske prosessen og kontroll av denne. Hvert flow image er en modell som representerer konfigurasjonen og operasjonen av process 4

5 stations (PS), instrumentering og kontroll funksjoner i en gitt seksjon av prosessen. Et process image er prinsipielt det samme som et flow image, forskjellen er at et process image har bedre og utvidede muligheter for grafisk presentasjon. Videre finnes det Trend Images for visning av tidsserier, web image for visning av websider og event list image for visning av advarsler og alarmer. For å opprette bilder må AIM-OS settes i OS configuration Mode. Dette gjøres ved å velge System --> OS configuration Mode. Alle endringer i bilder må lagres. Dette gjøres ved å velge <File> <Save Image>. Oppstart av AIM-2 systemet Se til at støpselet til prosesstasjonen er tilkoblet inne i skapet opp til høyre. Se til at Sikkerhetsbryteren står i posisjon 1 Se til at nødstoppbryteren står i ytre posisjon Kontroller at motorstartermodulen står i på-posisjon Skru på skjerm og PC Logg på maskinen med dpos/dpos. På skrivebordet start Project Management.bat og følg anvisningene for å importere et nytt Motorlab prosjekt (Velg først 1 for importer, så 2 for Motor, og Enter for å bekrefte overskriving). Reset RCU52 (se bilde 1 og 2) Velg fra skrivebordet StartAIM_OS1 Online.bat Logg inn på systemet med user: Simrad og password: simrad Systemet vil bruke litt tid på å starte opp, og til slutt vil prosessbildet i figur 2 dukke opp. Fordi dere har kjørt en RESET på hardware kan det ta 2-3 minutter etter at AIM-OS er ferdig lastet før kontakten med RCU52 er etablert. Bildet i figur 2 vises ikke før denne kontakten er etablert (motorlab konfigurasjonen lastes i bakgrunnen). Zoom evt. ut ett nivå hvis bildet ikke synes etter 2-3 min. Det kan og hende kontakte vises, men alle er rød, da skal dere også vente og den vil oppdatere seg når kontakt er oppnådd. 5

6 RCU52 RMP422 Bilde 1: Hardware moduler i skap AIM1 Bilde 2: Plassering av RESET knapp på RCU52 6

7 Figur 2: Prosessbilde av motorlab OBS! Dere må under ingen omstendigheter slette de modulene (Auto, OR 1, Start, Kontaktor og Motorvern) som finnes i motorlab konfigurasjonen ved første oppstart (se figur 2). Hvis dere er uheldig, så kan dere avslutte AIM-OS, utføre importeringen av motorlab igjen, og så kjøre RESET av RCU52 på nytt. Eventuelt kan stud.ass./und.ass./vitass hjelpe dere. Oppgaver I oppgave 1 skal dere gjøre dere litt kjent med motoren, motorstartermodulen og motorvernet. Oppgave 2 og 3 går på selve AIM-2 systemet og konfigurasjon av dette. Oppgave 2 er av typen ufullstendig kokeoppskrift. Den er ment å være en hjelp til å bli litt kjent med de viktigste funksjonene i menysystemet og konfigurering av moduler. Mye av arbeidet vil bestå i å bla i manualer for å finne ut av hvordan systemet fungerer. Det lønner seg å kjapt få en oversikt over hvor man kan slå opp i manualen. Husk at man også kan høyreklikke modulen man vil ha mer informasjon om og velge «Additional information» for å åpne en elektronisk manual direkte for den modulen. 7

8 Del 1: Test av hardware Slå på motorstartmodulen fra Siemens, og påse at nødstoppbryteren ikke er inne og at sikkerhetsbryteren står i posisjon 1. På veggen over motorvernet henger det en tavle med reléer og rekkeklemmer. Forsøk å tvangskjøre motoren ved å trykke inn blå knapp på reléet lengst til venstre. a) Hva skjer da med det midterste reléet og hva indikerer dette? Sjekk om nødstopp- og sikkerhetsbryteren virker som de skal. Belast motoren ved å bruke bremsen. Forsøk også å belaste motoren så mye at motorvernet slår inn. b) Hva skjer med reléene nå? Reset motorvernet ved å trykke på knappen ved det røde lyset på motorstartemodulen (man må vente i ca. 1 minutt etter at motorvernet slo inn med å tilbakestille, det er ikke mulig å tilbakestille før dette). Figur 3: Motorstarter Del 2: Konfigurering av Flow Sheet (image) og Trend (image) Følgende momenter skal gjennomføres i del 2: 8

9 o Kobling av motorstyringsmodulens terminaler mot I/O-kort og brytermoduler i henhold til kravspesifikasjon og tabell 1 og 2 (modul <plclg> må benyttes). o Sette de rette parametrene i motormodulen. o Legge til verdivisning for last og skalere denne hensiktsmessig. o Kjøring av motoren ved hjelp av bryterpanelet borte ved motoren, og fra operatørstasjonen (høyreklikk på motormodulen, velg <Start> og <Stop>). Figur 4: Oversikt over modulene som skal konfigureres i denne oppgaven Signaltype Channel Beskrivelse Tag 1 Kontaktor ute/inne 2 Motorvern ute/inne 3 Start/Stopp-bryter bit-1 4 Start/Stopp-bryter bit-2 5 Start/Stopp-bryter bit-3 9 Start Motor 2 Motorbelastning Analog og digital I/O (RMP422) Tabell 1: Oppkobling mot I/O-kort Kontaktor/ProMeas Motorvern/ProMeas Auto/ProMeas OR 1/ProMeas Start/ProMeas Oppgave 2c Last/ProMeas a) Bli kjent med menyer og funksjoner Gjør dere litt kjent med menysystemet, popup- menyer osv. 9

10 b) Legge til motorstyringsmodul I bildet Motorlab (startbildet): Sørg for at OS og PS configuration mode er huket av under system. Høyreklikk på den grå bakgrunnen og velg <Add> Module. Velg <Module>- katalogen i katalogtreet. Finn motor_lt. Flytt musen til ønsket plassering og klikk venstre museknapp. En motorstyringsmodul med navn motor_lt (samme som blokktypens navn / algoritmenummer) blir opprettet. Dere kan finne ut hva modultypens navn er ved å høyreklikke på modulen og velge <Module Data>. I dialogboksen som kommer opp kan modultypens navn avleses i boksen <Algorithm number>. Dobbeltklikk på navnet motor_lt under objektet dere nettopp la til, og endre navnet til Motor. Oppsett av modulen gjøres senere i oppgaven. c) Implementering av styringslogikk Bryteren borte ved motoren (Lokalt bryterpanel med stillingene Auto,, 1 og Start) skal gi følgende funksjonalitet: Auto Motorstyringsmodulen skal settes i intern modus. Motoren skal kunne startes fra operatørstasjonen (ved hjelp av motorstyringsmodulen). Operatøren skal ikke kunne sette motormodulen i ekstern modus. Motormodulen skal settes i ekstern modus og stoppe motoren dersom den er i gang. Ny startordre fra operatørstasjonen skal blokkeres. Operatøren skal ikke kunne sette motorstyringsmodulen i intern modus. 1 Motormodulen skal fortsatt stå i ekstern modus. Operatøren skal ikke kunne sette motorstyringsmodulen i intern modus eller starte og stoppe motoren. Start Motoren skal starte ved å vippe bryteren i Start. Motoren skal fortsatt gå når den slippes tilbake i stilling 1. Operatøren skal ikke kunne sette motorstyringsmodulen i intern modus eller stoppe motoren. Før styringslogikken kan implementeres må dere sjekke at de ulike bryterstillingene gir bitkombinasjonene som er gitt i tabell 2 (I/O kortene er tilgjengelige i I/O kort bildet): Bryterstilling Bit 1 Bit 2 Bit 3 Auto 1 Start Tabell 2: Bryterkonfigurasjon 1

11 Dere må selv finne ut hvilke logisk(e) funksjon(er) dere trenger (logikkmodul, legg denne/disse til på samme måte som motormodulen), og koble sammen alle modulene i henhold til oppgitt funksjonalitet. Tips: o Se nøye på de forskjellige parameterinnstillingene og terminalene til modulene og hva de lar dere gjøre. (Høyreklikk modul -> Parameter View) Vær spesielt oppmerksomme på funksjonaliteten til digitale målemoduler. o Motorstyringsmodulen er avhengig av tilbakemelding fra kontaktoren, slik at modulen vet om motorstrømmen er slått på eller ikke. d) Kobling av motormodul mot digital utgang (RMP422) Dere skal nå koble motorstyringssignalet til motor_lt til oppgitt kanal på RMP422 (se tabell 1). Dere må selv finne ut hvilke terminal (utgang) i fra motor_lt som skal kobles til RMP422 kortet. Studer Module User Manualene. Navn på terminal skal oppgis i labrapporten Tips: o Trykk på Process Bus IO image- knappen på verktøylinjen. Dere får nå opp et vindu som viser I/O kortet vi har installert. Klikk på kortet for å få opp et bilde med oversikt over inn- og utganger. o For å koble sammen en terminal til en modul og en kanal på et I/O kort må man angi Tagnavn (navn på modulen) og Terminalnavn (navn på utgang i fra modulen). Formatet er Tagnavn/Terminalnavn o Det skilles mellom STORE og små bokstaver i Tagnavn og Terminalnavn o Hvis man dobbelklikker på en celle i kolonnen Connection får man opp en dialog. I denne dialogen kan man skrive inn Tagnavn og trykke Enter. Hvis tagnavnet eksisterer vises det en popupliste med alle tilgjengelige Terminalnavn for oppgitt tagnavn. Velg terminalen og klikk Connect OK e) Test av styringslogikk Sjekk at styringslogikken fungerer korrekt, ved å teste ut alle bryterposisjonene. Forsøk også å starte motoren fra operatørstasjonen i de forskjellige bryterstillingene. Tips: o Hvis dere slår av og på motoren raskt flere ganger etter hverandre, kan motorstyringsmodulen gå i feiltilstand (rød). Da kan man høyreklikke, operate Reset. 11

12 f) Konfigurasjon av målemodul for motorbelastning Målemodulen «Last» skal være konfigurert til å måle belastningen på motoren (koblet til I/O kort). o Skaler målesignalet i Parameter View(bruk sunn fornuft). Hint: Parametrene Gain, Bias og Transformation o Presenter måleverdien (bruk en Verdifremvisning) på en hensiktsmessig måte (grafisk søyle, tallverdi eller lignende). Før man får lov til å legge til et verdifelt, må en lage en uspesifisert alarm for den aktuelle variabelen. Dette gjøres under module <Alarm Limits >. Her velger dere parameteren, og trykker <Create Alarm> og <Apply>. o For å legge til et verdifremvisningsfelt markerer dere Last, høyreklikker på bakgrunnsbildet, velger <Add> <Value Display> og velger riktig parameter. Feltet testes ved å kjøre igang motoren og belaste den middels tungt. Systemet bruker noen sekunder før verdien vises på søylen. o Målemodulen skal logge (historisk) motorbelastning over tid (opprett en tidsserie for målemodulen: Merk last og velg under module <Time Series>. Deretter ProMeas og New. Huk av for historical storage enabled ). Denne loggen skal benyttes senere i oppgaven. g) Trendkurve o Lag en ny trendkurve under file New image, og konfigurer den til å måle motorbelastningen. Trendkurver er beskrevet i hjelpeprogrammet/permen AIM Userguide og permen AIM2 Systemkurs januar 2. Hint: Pass på at navn på akseparametere må skrives inn eksakt på formen xxx/xxx/prim. o Kjør motoren med ulik belastning (bruk bremsen), og se at signalet endres. o Hva vil skje hver gang vi går ut og inn av trendbildet (f. eks. Trend Motorlab Trend) hvis vi ikke oppretter en tidsserie for målemodulen? h) Alarmer Legg inn alarmer med angitt prioritet for følgende situasjoner: o Motorvernet har slått inn. (Høy prioritet) o Start/Stopp- bryteren står i annen stilling enn Auto. (Lav prioritet) 12

13 o Belastningen på motoren overstiger en viss grense. Bestem selv en fornuftig grense. (Lav prioritet) Del 3: Evaluering Vi ønsker en tilbakemelding på laboratorieoppgaven. Vennligst svar på følgende spørsmål og lever til undass eller vitass (epost). a) Vurdering av oppgaveteksten o Teoridel: For lite, for mye, for dårlig forklart? o Arbeidsforskrift: For detaljert, annen rekkefølge? o Trykkfeil: Fant dere noen? b) Helhetsvurdering o Hva har dere lært? o Noe dere savnet? o Fungerte utstyret tilfredsstillende? o Hvor lang tid brukte dere? Godkjenning og etterarbeid For å få laboppgaven godkjent kreves en kortfattet rapport som inkluderer: o Svar på spørsmålene i del 1, 2 og 3 o Skjermbilder fra del 2, samt forklarende tekst Ta ut de viktigste skjermbildene som viser de forskjellige bryterposisjonene med resulterende motortilstand (intern/ekstern, start/stopp), lastverdipresentasjon, alarmer og trendbildet. For å vise de forskjellige tilstandene til styringslogikken, bør dere knytte verdifremvisningsblokker til sentrale innganger og utganger på de enkelte modulene. For å avslutte laben trykk File->Exit og vent til scriptet avslutter alt. 13