Sieć Profibus DP w praktyce przemysłowej. Przykłady zastosowań

Opis

Książka jest praktycznym przewodnikiem po aplikacjach interfejsu sieciowego Profibus DP w przemysłowych systemach automatyki, w komunikacji z inteligentnymi sterownikami napędów. Celem autorów było ułatwienie Czytelnikom samodzielnej implementacji w projektach regulatorów SIPART DR24 i przekształtników częstotliwości MICROMASTER 440 we współpracy ze sterownikami PLC VIPA 300S i SIMATIC S7-300. Książka zawiera podstawowe informacje o urządzeniach wykorzystanych w prezentowanych przykładach oraz zbiór ich przykładowych aplikacji. Wszystkie przykłady dobrano pod kątem zilustrowania sposobów wymiany pomiędzy nimi danych i sprawdzono praktycznie.

Książka jest przeznaczona dla inżynierów projektujących systemy automatyki oraz studentów kierunków technicznych zainteresowanych praktycznym wykorzystaniem interfejsu Profibus DP w swoich aplikacjach.

Od Autorów

Kolejna przekazywana Czytelnikom książka dotycząca komputerowych sieci przemysłowych w automatyce jest uzupełnieniem książki Sieci przemysłowe Profibus DP i MPI w automatyce. Celem jej jest pomoc Czytelnikowi w wykorzystaniu pracy sieciowej regulatorów SIPART DR24 i przekształtników częstotliwości Micromaster 440 ze sterownikami SIMATIC S7-300 i VIPA 300S. Książka zawiera niezbędne informacje o urządzeniach oraz zbiór przykładów ich wykorzystania w sieci Profibus. Przykłady dobrano pod kątem testowania wymiany informacji i sprawdzono praktycznie. Zawartość książki podzielono na jedenaście rozdziałów.

Rozdział pierwszy zawiera wprowadzenie w tematykę automatyzacji procesów przemysłowych.

W rozdziale drugim opisano zastosowania i budowę przekształtnika częstotliwości Micromaster 440, konfigurowanie techniką BICO, parametry systemowe oraz przytoczono przykłady wyboru zestawu danych rozkazowych. Zamieszczono także informacje konieczne do realizacji przykładowych konfiguracji. Do swobodniejszego posługiwania się tym przekształtnikiem częstotliwości konieczny jest dostęp do pełnej listy jego parametrów.

Rozdział trzeci dotyczy zagadnień organizacji wymiany danych z przekształtnikiem częstotliwości w sieci Profibus DP. Omówiono w nim strukturę przesyłanych telegramów oraz znaczenia poszczególnych bitów w przesyłanych słowach sterowania i statusowych.

Przykłady wymiany danych procesowych (PZD) zamieszczono w rozdziale czwartym. Pokazano układy z różnymi źródłami zestawów danych rozkazowych.

Wymianę danych w obszarze parametrów (PKW) opisano w rozdziale piątym. Zwrócono uwagę na problem spójności przesyłanych danych, która nie jest zapewniona we wszystkich jednostkach centralnych sterowników.

W rozdziale szóstym opisano strukturę i różne konfiguracje regulatora PID wbudowanego w przekształtnik częstotliwości oraz badanie jego parametrów dynamicznych. Sprawdzono również poprawność działania przykładowego regulatora.

Jednostkę wielofunkcyjną SIPART DR24 opisano obszernie w rozdziale siódmym. Omówiono tam budowę, sposób konfigurowania struktur regulatora za pomocą programu SIPROM DR, działanie bloku PID oraz zamieszczono strukturę przykładowego regulatora PID.

Zagadnienia organizacji wymiany danych, przygotowanie regulatora SIPART DR24.do pracy w sieci Profibus, a także przykłady wymiany danych ze stacjami master przedstawiono w rozdziale 8. Rozdział ten zawiera także omówienie problematyki doboru nastaw regulatora.

Możliwości diagnostyki sieci oferowane przez program narzędziowy Step7 zasygnalizowano w rozdziale dziewiątym. Nie omówiono narzędzi programowych i sprzętowych do testowania sieci oferowanych przez inne firmy.

Rozdział dziesiąty zawiera przykłady wykorzystania pracy sieciowej urządzeń w procesie natleniania ścieków w oczyszczalni biologicznej, jedenasty jest zaś spojrzeniem na przeszłość i najbliższą przyszłość sieci przemysłowych.

Specjaliści z firmy Siemens twierdzą, że następcą sieci Profibus DP staje się sieć Profinet bazująca na warstwie fizycznej Industrial Ethernet. W konfigurowaniu sieci i przesyłanych ramkach jest dużo elementów podobnych. Profinet pozwala wykorzystywać zalety sieci Ethernet np. wizualizację i diagnostykę procesu przez Internet (z użyciem modułu webserwera). Zapewnia także znacznie łatwiejsze powiązanie komunikacyjne warstwy sterowania z warstwą zarządzania w systemie informatycznym przedsiębiorstwa. Mimo to sondaże w czasopismach technicznych ciągle pokazują niemalejące zainteresowanie użytkowników siecią Profibus DP.

W nowej jednolitej platformie projektowej TIA Portal zawierającej obecnie oprogramowanie Step7 V11 oraz WinCC V11 planowane jest rozszerzenie o narzędzie StartDrive V11 do obsługi przekształtników SINAMICS G120. Przekształtnik ten jest wyrobem z architekturą modułową i nowymi funcjonalnościami. Ma on zachowany sposób numerowania i nazywania parametrów wprowadzony w rodzinie Micromaster 4. Pozostaje także technika konfigurowania BICO oraz identyczna obsługa panelu operatorskiego BOP. Jak widać, doświadczenia uzyskane podczas obsługi przekształtników Micromaster 440 mogą być również i tu przydatne. W platformie TIA Portal V12 przewiduje się zamieszczenie oprogramowania do obsługi całej rodziny przekształtników SINAMICS.

Książka przeznaczona jest dla studentów kierunku automatyka i robotyka, mechatronika oraz innych kierunków oferujących studia o specjalnościach związanych z automatyką. Drugą grupą Czytelników mogą być inżynierowie utrzymania ruchu, a także projektanci i inżynierowie uruchamiający systemy automatyki na obiekcie.

Spis treści

Wykaz stosowanych skrótów i oznaczeń / 7
Od autorów / 9

1. Wprowadzenie / 11
2. Przekształtnik częstotliwości Micromaster 440 / 19
3. Komunikacja z przekształtnikiem częstotliwości Micromaster 440 w sieci Profibus DP / 41
3.1. Organizacja wymiany danych / 42
3.2. Moduł komunikacyjny przekształtnika częstotliwości / 56

4. Przykłady wymiany danych procesowych (PZD) w sieci z przekształtnikiem częstotliwości / 59
4.1. Sieć Profibus jedynym źródłem danych rozkazowych dla przekształtnika / 60
4.1.1. Struktura sprzętowa / 60
4.1.2. Oprogramowanie stacji master / 67
4.1.3. Uruchomienie programu do testowania wymiany informacji w sieci / 71
4.1.4. Testowanie telegramów różnego typu do wymiany informacji / 73
4.1.4.1. Telegram PP03 z adresami peryferyjnymi / 73
4.1.4.2. Telegram PP03 z adresami z przestrzeni odwzorowań danych procesowych (PIQ) / 73
4.1.4.3. Niepoprawny program wymiany danych 74
4.1.4.4. Poprawiony program z przykładu 4.4 / 75
4.1.4.5. Telegram zawierający cztery słowa z obszaru PZD z żądaną spójnością danych typu unit / 76
4.1.4.6. Telegram zawierający cztery słowa z obszaru PZD z żądaną spójnością danych typu total / 77
4.1.4.7. Telegram jak poprzednio z wykorzystaniem adresów z przestrzeni odwzorowań danych procesowych / 80
4.1.4.8. Telegram uniwersalny z ustawieniem spójności typu unit / 81
4.1.4.9. Telegram uniwersalny z ustawieniem spójności typu total / 82
4.2. Wybór jednego z dwóch zestawów danych rozkazowych za pomocą przełącznika P810 / 83
4.2.1. Przełączanie danych rozkazowych z BOP / 83
4.2.2. Przełączanie danych rozkazowych ze stacji master sieci Profibus DP i zastosowanie programu wizualizacyjnego InTouch / 85
4.3. Testowanie działania bitów słowa sterowania STW1 / 96

5. Przykłady wymiany danych w obszarze parametrów (PKW) w sieci z przekształtnikiem częstotliwości / 105
5.1. Wymiana danych w obszarze PKW telegramu PPO1, w celu czytania oraz wprowadzania zmian parametrów przekształtnika / 106
5.1.1. Zmiana źródeł: słowa rozkazowego i wartości częstotliwości zadanej – parametr P0719 / 106
5.1.2. Odczyt źródła wartości częstotliwości zadanej – parametr P1000 / 108
5.1.3. Zmiana źródła rozkazów – parametr P0700 / 109
5.1.4. Odczyt ustawienia parametru przełącznika „sterowanie lokalne/zdalne” (wybór zestawu danych rozkazowych) – parametr P0810 / 110
5.1.5. Odczyt parametru r2053 (identyfikacja modułu komunikacyjnego – CB) / 111
5.2. Wymiana danych w obszarze PKW telegramu, w celu odczytu oraz wprowadzania zmian parametru przekształtnika o wartości w postaci liczby zmiennoprzecinkowej / 114
5.2.1. Odczyt i zmiana wartości dolnego ograniczenia częstotliwości – parametr P1080 / 114
5.3. Wybór zestawu danych rozkazowych z wykorzystaniem przełącznika P0810 oraz zmiany parametru P0719 poprzez obszar PKW w telegramie / 118
5.4. Wymiana danych z wykorzystaniem sterownika z jednostką centralną zapewniającą spójność danych / 124

6. Regulator PID w przekształtniku częstotliwości Micromaster 440 / 137
6.1. Struktura regulatora / 138
6.2. Regulator jako źródło głównej wartości zadanej (sposób standardowy) / 142
6.3. Regulator jako źródło głównej wartości zadanej z wykorzystaniem technologii BICO / 162
6.4. Regulator autonomiczny lub jako źródło dodatkowej wartości zadanej / 167
6.5. Badanie własności dynamicznych regulatora PID / 170

7. Jednostka wielofunkcyjna SIPART DR24 / 173
7.1. Podstawowe informacje o jednostce wielofunkcyjnej SIPART DR24 / 174
7.2. Możliwości funkcjonalne jednostki SIPART DR24 / 174
7.3. Panel operatorski / 177
7.4. Konfigurowanie regulatora PID w programie SIPROM DR / 178
7.5. Komunikacja regulatora wielofunkcyjnego SIPART DR24 z jednostką nadrzędną / 188
7.6. Uaktywnienie opcji komunikacji End-End / 188

8. Komunikacja z jednostką wielofunkcyjną SIPART DR24 i przekształtnikiem częstotliwości Micromaster 440 w sieci Profibus DP / 191
8.1. Przygotowanie jednostki wielofunkcyjnej SIPART DR24 do pracy w sieci Profibus DP / 192
8.1.1. Organizacja wymiany danych / 192
8.1.2. Podłączenie regulatora SIPART DR do sieci Profibus DP / 201
8.2. Przygotowanie Micromastera 440 do pracy w sieci Profibus / 203
8.3. Przykłady wymiany danych w układzie regulacji z regulatorem SIPART DR 24 i przekształtnikiem częstotliwości Micromaster 440 / 204
8.3.1. Przykład wymiany danych z wykorzystaniem funkcji systemowych SFC14 i SFC15 / 204
8.3.1.1. Struktura sprzętowa / 205
8.3.1.2. Oprogramowanie stacji master / 210
8.3.2. Przykład wymiany danych z wykorzystaniem jednostki centralnej zapewniającej spójność danych / 219
8.3.2.1. Przygotowanie regulatora SIPART DR24 / 220
8.3.2.2. Struktura sprzętowa / 224
8.3.2.3. Oprogramowanie stacji master / 229
8.3.2.4. Wykorzystanie programów DASSIDirect i InTouch / 238
8.3.2.5. Wykorzystanie panelu operatorskiego rodziny SIMATIC HMI Basic Panels / 261
8.4. Dobór nastaw regulatora / 296
8.4.1. Półautomatyczny dobór nastaw regulatora SIPART DR24 / 301
8.4.2. Przykład półautomatycznego doboru nastaw regulatora SIPART DR24 w układzie regulacji / 303

9. Diagnostyka sieci / 307

10. Przykład praktycznego wykorzystania sieci Profibus DP / 323
10.1 Układy natleniania ścieków w oczyszczalniach biologicznych / 324
10.2. Układy sterowania binarnego / 324
10.3. Układy sterowania z regulatorami PID i przekształtnikami częstotliwości / 327

Zakończenie / 329
Literatura / 333

Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie