TAMPEREEN AMMATTIOPISTO Teknikkokoulutus Veli-Pekka Paalanen AS-i-väylä S 7 -ympäristössä. Toukokuu 2001 Hakusanat AS-i-väylä, CP TIIVISTELMÄ

Transkriptio

1 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO Teknikkokoulutus AS-i-väylä S 7 -ympäristössä Tutkintotyö 23 sivua + 1 liitesivu Työn valvoja DI Kari Järvinen Työn teettäjä Tampereen ammattikorkeakoulu Toukokuu 2001 Hakusanat AS-i-väylä, CP TIIVISTELMÄ Tämä työ on tehty Tampereen ammattikorkeakoululle. Työn tarkoituksena oli selvittää ja havainnollistaa AS-i-väylän kytkemistä Siemens S 300 -sarjan logiikkaan. Työssä on kerrottu AS-i-väylänrakenteesta ja toiminnasta ja AS-i-isäntämoduulin CP toiminnasta ja ominaisuuksista. AS-i-väylä on alimmantason väyläratkaisu koneautomaatiossa. AS-i-väylä perustuu suojaamattomaan parikaapeliin, jossa siirretään sekä tieto että toimilaitteiden tarvitsema teho. AS-i-väylä mahdollistaa yksinkertaisten binääritietoa käyttävien toimilaitteiden kytkemisen ohjauslaitteeseen. Perinteisellä tavalla johdotetussa järjestelmässä joudutaan käyttämään suurta määrää johtoja, AS-i-väylän avulla selvitään yhdellä kaapelliila, mikä vähentää huomattavasti johdotukseen käytettävää aikaa ja yksinkertaistaa myös järjestelmän huoltoa.

2 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 3(23) SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO AS-I-VÄYLÄ YLEISTÄ AS-I-VÄYLÄKAAPELI VÄYLÄLIIKENNE VÄYLÄLIIKENTEEN OHJAUS ISÄNNÄN OPEROINTIVAIHEET JA TIEDOSTOT AS-I-KOMPONENTIEN ALUSTUS ISÄNNÄN KÄYNNISTYSVAIHE SYKLINEN TIEDONSIIRTOVAIHE ISÄNNÄN JA RENGIN TIEDONSIIRTO TIETOPAKETIT ISÄNNÄN JA RENGIN LÄHETYSAJAT ISÄNNÄN KUTSU RENGIN VASTAUS AS-I-TEHONLÄHDE AS-I-ISÄNTÄ CP YLEISTÄ CP 342-2:STA CP 342-2:N TEKNISET TIEDOT NÄYTTÖ JA TOIMINNAN PAINIKKEET AKTIIVISTEN RENKIEN NÄYTTÖ CP 342-2:N TOIMINTATYYPIT CP 342-2:N NORMAALI TOIMINTA CP 342-2:N KONFIGUROINTI NORMAALIIN TOIMINTAAN CP 342-2:N KONFIGUROINTI CP 342-2:N OSOITTEENMUODOSTUS LOGIIKASSA AS-I KAAPELIIN KYTKETTYJEN RENKIEN OSOITTEET LOGIIKASSA CP REAGOINTI DIAGNOOSI JA KESKEYTYS TAPAHTUMIIN YLEISTÄ DIAGNOSTISEN KESKEYTYKSEN KÄSITTELY VAIHEET REAGOINTI KESKEYTYKSIIN ERI KOMMUNIKOINTI TILOISSA SUUNNITELTU KÄYTTÖESIMERKKI YLEISTÄ LAITTEISTON ASENTAMINEN M 12-LIITTIMET RENGEISSÄ LAITTEISTON OHJELMOINTI JÄRJESTELMÄN KONFIGUROINTI OHJELMAN OHJELMOINTI YHTEENVETO LÄHDELUETTELO LIITTEET 1 ESIMERKKIOHJELMA

3 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 4(23) 1 JOHDANTO Työn tarkoituksena oli perehtyä AS-i-väylään, sen kytkemiseen Siemensin S 300- sarjan logiikkaan. Työssä on käytetty AS-i-isäntänä Simensin CP Työssä on aluksi kerrottu AS-i-väylän ominaisuuksista ja CP 342.2:n ominaisuuksista. Lopuksi työssä on lyhyesti kuvattu AS-i-väylän liittäminen S7-ympäristöön ja ohjelmointi.

4 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 5(23) 2 AS-I-VÄYLÄ 2.1 Yleistä Aktuator-Sensor-interfacen, lyhennettynä AS-i-väylän, tehtävänä on toimia alimman tason väylänä siihen kuuluvine ohjainpiireineen tavanomaisille koneautomaation antureille ja toimilaitteille./1/ AS-i-väylälle on luotu myös oma tyyppihyväksyntälogonsa. Tämä logo varjostettuna todistaa, että kaikki hyväksynnän alla olevat tuotteet ovat täysin yhteensopivia muiden AS-i-komponenttien kanssa. Tyyppihyväksynnän antaa järjestö, joka on perustettu 1991 Saksassa. Hyväksynnän saa vasta, kun tuote on läpäissyt järjestön tekemät testit. 2.2 AS-i-väyläkaapeli AS-i-väylä perustuu kaapeliin, jossa on kaksi johdinta. Näitä kahta johdinta käytetään datan siirtämiseen ja anturikomponenttien syöttöjännitteen siirtämiseen. Johtimen poikkipinta-ala on 1,5 mm 2. Suurin pituus kaapelille on 100 m, jos kuitenkin käytetään toistimia, saadaan suurin pituus kasvamaan 300 m:iin. AS-iväylä rakennetaan puumalliin. AS-i-tehonlähde voidaan kytkeä väylään missä kohtaa vain. Kuitenkin yleisenä ohjeena on sijoittaa tehonlähde lähelle suurinta kulutusta./2/ Väyläkaapeli on muodoltaan epäsymmetrinen. Näin on voitu virheellisten kytkentöjen mahdollisuus saatu mahdollisimman pieneksi, sillä kaapeli sopii kytkentämoduuleihin ja aktiivisiin antureihin ainoastaan oikeinpäin (kuva 1). Kuva 1 AS-i-kaapelin poikkileikkaus/2/

5 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 6(23) Kaapeli on niin sanotusti itsestään parantuva, eli kun kytkentä puretaan, liitäntä veisten tekemät reiät vulkanoituvat kiinni itsestään ja kaapeli on sen jälkeen täysin tiivis. Asennustyöltään väylän rakentaminen on helppoa, sillä liitäntärasia ja alusta kiinnitetään toisiinsa ruuveilla. Kun liitäntärasia ja alusta puristetaan toisiaan vasten, niiden välissä kulkevan kaapelin lävistävät liitäntäveitset ja kytkentä on valmis (kuva 2). Liitoksen kotelointiluokaksi muodostuu IP67, jota voidaan käyttää vaativissakin kohteissa/4/. Kuva 2 AS-i-kaapelin asennus/2/ 3 VÄYLÄLIIKENNE 3.1 Väyläliikenteen ohjaus Väyläliikennettä ohjaa AS-i-isäntä, jonka päätehtävät voidaan jakaa eri tasoihin. Alin looginen taso on tiedonsiirtotaso. Sen tehtävänä on ottaa vastaan ja lähettää bittejä. Isäntä pyrkii myös virheiden minimointiin tarkkailemalla väylältä virheellisiä ja puuttuvia tilatietoja. Tällä menetelmällä pyritään mahdollisen vähäiseen virheellisen tiedon eteenpäin lähettämiseen väylärakenteessa./1/ Seuraavalla valvontatasolla välitetään sanomat edelleen ja hoidetaan väylän kolmivaiheinen ylösajo. Ylösajossa väylä tarkistetaan, isäntä alustetaan ja renki-

6 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 7(23) asemat tunnistetaan sekä siirrytään normaalitilaan. Isäntä-tasolla väylä sovitetaan yksilöllisiin automaatiolaitteisiin./1/ Liikenne AS-i-väylällä tapahtuu isännän hallinnan alaisena. Kun isäntä lähettää kyselyn renki-asemalle, vastaa kyseinen renki ja antaa tilatiedon isännälle. Näin isäntä kutsuu kutakin renkiä vuorollaan, ja kun kierros on käyty läpi, aloittaa isäntä tilakyselykierroksen uudestaan./4/ 3.2 Isännän operointivaiheet ja tiedostot/2/ Käynnistys Alustus Toiminta jakso Tunnistus jakso Off linja jakso Normaali operointi sykli Tiedon vaihto jakso Tiedon käsittely jakso Tiedon hankinta jakso Kuva 3 Isännän hoitamat ohjausjaksot Isäntä hallitsee väylää erilaisten ohjausjaksojen avulla. Nämä jaksot päivittyvät tiedon vaihdosta saatujen tietojen perusteella. Isäntä siis päivittää eri vaiheiden aikana eri data-luetteloitaan. Näitä isännän päivittämiä tiedostoluetteloita ovat esimerkiksi: tulotietoluettelo, jossa on aktiivisten renki-asemien lähettämät tilatiedot lähtöluettelo, jossa ovat lähtevät lähtötiedot jotka lähetetään aktiivisille renkiasemille parametrointitiedot, jossa ovat renki-asemille lähetetyt parametroinnit.

7 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 8(23) Isäntä pitää yllä myös seuraavia luetteloita renki-asemista ja niiden tilasta kulloisellakin hetkellä: 1. Lista mahdollisista renki-asemista, (L.P.S)-luettelo. Tämä luettelo sisältää osoiteja profiilitiedot asemista, jotka on konfiguroitu järjestelmän käyttöön. 2. Lista paikallistetuista renki-asemista, (L.D.S)-luettelo. Tämä luettelo pitää sisällään asemat, jotka on havaittu järjestelmässä. 3. Lista aktiivisista renki-asemista, (L.A.S)-luettelo. Kun järjestelmä käynnistetään, tutkii isäntä mahdolliset renki-asemat, paikallistetut asemat aktivoidaan ja niissä oleva merkityksellinen tieto tallennetaan tähän luetteloon. 3.3 AS-i-komponentien alustus/3/ Alustus tapahtuu aina, kun isäntä kytketään päälle tai nollataan. Tällä vaiheella varmistetaan, että kaikki tieto luettelot (bufferit) ja eri AS-i-väylän komponentit (isäntä, renki, jne.) tulevat alustetuiksi. Alustus tekee seuraavat toimenpiteet: Renki-asemien tulotietoluetteloiden sisältö asetetaan nollaksi. Renki-asemien lähtötietoluetteloiden asetetaan nollaksi. L.D.S-luettelo asetetaan nollaksi. L.A.S-luettelo asetetaan nollaksi. 3.4 Isännän käynnistysvaihe Isännän käynnistysvaihe käsittää kaksi vaihetta, jäljitys- ja aktivointivaiheen. Jäljitysvaihe käsittää kuulustelun, joka suoritetaan jokaiselle järjestelmässä olevalle

8 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 9(23) rengille, ja taltioinnin, jossa kunkin rengin osoite ja profiili tallennetaan. Aktivointi vaiheessa renki-asemille suoritetaan aktivointi. 3.5 Syklinen tiedonsiirtovaihe/4/ Syklinen tiedonsiirtovaihe on normaali toimintatila As-i-järjestelmässä sisältäen tavanomaisen kommunikoinnin isännän ja rengin välillä. Jokaisella kiertosyklillä on kolme vaihetta: tiedonvaihtotila järjestelmän hallintatila renkien esittelytila. Jos tiedonvaihto isännän ja rengin välillä epäonnistuu, lähettää isäntä uuden kutsun rengille. Jos renki ei edelleen vastaa, lähettää isäntä kutsun seuraavalle rengille. Isäntä kutsuu renkiä seuraavilla kahdella syklillä, jos renki ei edelleen vastaa järjestelmä olettaa rengin vioittuneen tai tulleen poissaolevaksi. Rengin tiedot poistetaan aktiivi- ja jäljitysluetteloista ja sen tulotieto asetetaan nollaksi. Tyypillinen tiedonvaihto rengin kanssa kestää 156 µs eli, jos kaikki 31 renkiä on kytketty väylään, kestää koko sykli noin 5 ms. Kun tiedonvaihtotila on saanut tehtävänsä tehdyksi, voi isäntä lähettää muita määräyksiä, kuten kirjoittaa parametrointitietoja lukea operointitilan lukea rengin konfiguroinnin lukea rengin tyypin (ID-koodin) määrätä uuden renki-osoitteen suorittaa nollauksen.

9 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 10(23) 4 ISÄNNÄN JA RENGIN TIEDONSIIRTO 4.1 Tietopaketit/1/ AS-i-väylän tiedonvaihto perustuu erilaisten tietopakettien käyttöön (kuva 4). Näillä tietopaketeilla saavutetaan tiettyjä etuja: yksinkertaisuus, isännällä ja rengillä määrätyn toiminnan aiheuttavat bitit ja tiedonvaihdosta selvitään pienellä bittimäärällä. Kuva 4 Tietopaketit/1/ 4.2 Isännän ja rengin lähetysajat Isäntä lähettää rengille tietoa ja jää odottamaan tietyksi ajaksi vastausta. Kun vastaus on saatu, alkaa isäntä valmistella uutta kutsua ja lähettää sen odotettuaan väliajan. Renki ei vastaa isännän lähettämiin viallisiin tai sopimattomiin kutsuihin. Yhden bitin lähettämiseen kuluu yksi bittijakso, joka kestää 6 µs. Koko lähetysjakso kestää yleisesti = 26 bittijaksoa, eli 26 6 µs = 156 µs./3/ 4.3 Isännän kutsu/1/ Isännän lähettämä sanoma sisältää aloitusbitin, jolla lähetys aloitetaan, kontrollibitin sekä viiden bitin renkiosoitteen, jolla voidaan osoittaa 31 renkiä. Seuraavaksi tulevat viisi informaatiobittiä. Pariteettibittiä käytetään varmistamaan ja ilmoittamaan mahdollisista lähetysvirheistä. Sen toiminta perustuu ykkösbittien määrän

10 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 11(23) laskemiseen jokaisesta lähetyksestä. Saatuun ykkösbittien määrään lisätään pariteetti joko 1 tai 0. Tällä bitillä tehdään lähetykseen aina parillinen määrä ykkösbittejä. Jos lähetyksessä olevien ykkösbittien määrä on pariton, on lähetyksessä tullut virhe. Lopuksi tietopaketissa on lopetusbitti, jolla lähetys lopetetaan (kuva 5). 4.4 Rengin vastaus/1/ Kuva 5 Isännän kutsun rakenne/1/ Rengin vastauksessa on ensimmäisenä aloitusbitti. Seuraavaksi tulevat neljä informaation sisältävää bittiä. Pariteettibitillä varmistetaan lähetyksen oikeellisuus, minkä jälkeen seuraa lopetusbitti. Rengin vastaus on siis tehty hyvin lyhyeksi(kuva 6). Kuva 6 rengin vastauksen rakenne

11 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 12(23) 5 AS-I-TEHONLÄHDE Teholähteellä syötetään renki asemille niiden tarvitsema käyttöteho. Monesti toimilaitteet tarvitsevat enemmän tehoa kuin AS-i-kaapelissa voidaan syöttää. Silloin pitää toimilaitteelle tai lähtömoduuleille tuoda erillinen lisätehonsyöttö./1/ 6 AS-I-ISÄNTÄ CP Yleistä CP 342-2:sta CP moduuli on suunniteltu AS-i-isännäksi S sarjan logiikoihin(kuva 7). CP 342-2:ta voidaan käyttää myös hajautetussa I/O-järjestelmässä. Silloin moduuli liitetään profibus-väylään ET 200M (IM 153):n avulla. Tällöin CP moduuli toimii renkinä profibus väylässä ja isäntänä AS-i-väylässä./3/ Kuva 7 Esimerkki AS-i-väylän kytkemisestä/3/

12 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 13(23) 6.2 CP 342-2:n tekniset tiedot/3/ Tiedonvaihto sykli kestää enimmillään 5 ms 31 renkiasemalla. Konfigurointi voidaan suorittaa joko moduulin etupaneelissa olevilla katkaisijoilla tai kommunikaatiofunktiolla ASI_3422:lla. Moduulin kytkentä AS-i-kaapeliin suoritetaan S etuliittimellä, jossa on ruuvattavat liittimet. Moduulin varaama osoitinalue on 16 tulotavua ja 16 lähtötavua logiikan analogia-alueelta. Moduuli saa käyttöjännitteen liitinkappaleen avulla logiikasta. Moduulin ottama käyttöjännite on 5 VDC. Virtaa moduuli ottaa AS-i-kaapelista enintään 100 ma. Virran kulutus logiikan viiden voltin virtalähteestä on enintään 200 ma. Sallitut käyttöolosuhteet ovat: toiminta lämpötila 0 60 C kuljetus ja varastointilämpötila C suhteellinen kosteus korkeintaan 95 % 25 C lämpötilassa 6.3 Näyttö ja toiminnan painikkeet/3/ Moduulissa on sen toiminnan seuraamista ja konfiguroimista varten seuraavat merkki- LEDit ja painikkeet(kuva 8). SF-järjestelmävirhe LED (light emitting diode) palaa seuraavissa tilanteissa. Kun CP on suojatussa tilassa ja AS-i väylän konfiguroinissa on virhe. CP on havainnut sisäisenvirheen. CP ei voi tehdä toimintatilan vaihtoa. RUN-normaalitoiminta LEDin palaessa CP342-2 on käynnistynyt oikein. APF AS-i-väylän tehonsyöttö virhe LEDin palaessa on syöttöjännite AS-i-kaapeliin liian matala tai jännitelähde on rikki.

13 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 14(23) CER-konfigurointivirhe LEDin palaminen ilmoittaa seuraavista vioista: AS-i-väylässä olevien renkien konfigurointi ei vastaa CP 342-2:n muistiin tallennettujen renkien konfigurointia, konfiguroitu AS-i-renki ei esiinny AS-i-kaapelissa, AS-i kaapelissa esiintyy renki, jota ei ole konfiguroitu, kaapeliin kytketyssä rengissä on erilainen konfigurointitieto kuin se tieto, joka on tallennettu CP 243-2:een, CP on off-line-vaiheessa. AUP-automaattinen ohjelmointi LEDin palaminen ilmoittaa että rengille voidaan määrittää osoite automaattisesti. Tämä tekee vioittuneen rengin vaihdon paljon helpommaksi. CM-konfigurointitila LEDin palaminen ilmoittaa konfigurointitilan olevan käytössä ja LEDin ollessa sammuneena suojatun tilan olevan käytössä. SET-painike SET-painike tarvitaan konfiguroitaessa CP Painike vaikuttaa ainoastaan logiikan STOP-tilassa. 6.4 Aktiivisten renkien näyttö Aktiiviset rengit ilmoitetaan LEDeillä 0 9 ja LEDeillä 10+, 20+ ja 30+. Näyttö näyttää rengit kymmenen kappaleen ryhmissä. Ryhmien näyttö vaihtuu säännöllisin välein. 10+, 20+ ja 30+ merkein merkityt LEDit ilmoittavat, mikä ryhmä on milloinkin näytöllä. Vialliset tai konfiguroimattomat rengit ilmaistaan suojatussa tilassa LEDin vilkkumisella.

14 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 15(23) Kuva 8 CP 342-2:n etupaneli/3/ 6.5 CP 342-2:n toimintatyypit CP 342-2:ssa on kaksi mahdollista toimintatyyppiä: normaali toiminta ja laajennettu toiminta. Erot näiden toimintatyyppien välillä ovat seuraavat. Normaalissa toimintatavassa CP toimii kuten perinteinen analoginen tulo/lähtömoduuli. Kullekin rengille AS-i-kaapelissa on varattu neljä tulo- ja neljä lähtöbittiä logiikasta. Normaalissa toiminnassa ei voida lähettää komentoja eikä erikoismuuttujia AS-i-kaapelissa olevalle rengille. Laajennetussa toimintatavassa on mahdollista suorittaa kaikki AS-i-järjestelmän toiminnot ohjelmallisesti logiikalta. Laajennettuun toimintaan tarvitaan funktio ASI_3422.

15 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 16(23) 6.6 CP 342-2:n normaali toiminta Normaali toiminta edustaa yleisintä ja samalla yksinkertaisinta CP 342-2:n käyttöä. Se mahdollistaa suoran yhteyden rengin tuloihin ja lähtöihin, samalla tavalla kuin analogiset tulo- ja lähtömoduulit Simaticin logiikoille. Normaali toiminta on heti moduulin kytkennän jälkeen käytettävissä. 6.7 CP 342-2:n konfigurointi normaaliin toimintaan CP 342-2:ssa on kaksi toimintatilaa, konfigurointi tila ja suojattu tila. Nämä tilat valitaan SET-painikkeen avulla. Konfigurointitilaa käytetään AS-i-asennuksen aloittamisessa ja asentamisessa. Konfiguraatiotilassa CP voi vaihtaa tietoa jokaisen rengin kanssa, joka on kytketty AS-i-kaapeliin. Isäntä havaitsee lisätyt rengit välittömästi ja lisää ne sykliseen tiedonvaihtoon. Kun CP on suojatussa tilassa, se vaihtaa tietoja ainoastaan konfiguroitujen renkien kanssa. Konfiguroidulla tarkoitetaan tässä tapauksessa sitä, että rengin osoite on tallennettu isäntään ja isännällä olevat rengin konfigurointitiedot vastaavat rengin tietoja. 6.8 CP 342-2:n konfigurointi Ennen konfiguroinnin aloittamista täytyy AS-i-kaapeliin kytketyt rengit olla varustettu osoitteella. AS-i-väylän tulee olla valmis, eli AS-i-tehonsyöttöyksikön tulee olla kytketty AS-i-kaapeliin ja se on päällä. Lisäksi rengit on oltava kytkettynä AS-ikaapeliin. Konfiguroinnin vaiheet ovat seuraavat: Käännetään logiikan toiminta kytkin STOP-asentoon.

16 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 17(23) Vaihdetaan CP konfigurointitilaan. Käännetään logiikan toimintakytkin asentoon RUN ja testataan ohjelma. Käännetään logiikan toiminta kytkin STOP-asentoon. Painetaan CP 342-2:n SET-painiketta. Käännetään logiikan toimintakytkin RUN-asentoon. Asennus on päättynyt. 6.9 CP 342-2:n osoitteenmuodostus logiikassa CP varaa 16 tulotavua ja 16 lähtötavua logiikan I/O osoitealueelta. Aloitus osoite määräytyy sen korttipaikan mukaan mihin CP asennetaan AS-i kaapeliin kytkettyjen renkien osoitteet logiikassa CP määrää jokaiselle AS-i kaapeliin liitetylle rengille neljä bittiä (puolitavu). Logiikka voi kirjoittaa ja lukea nämä bitit. Tämä mahdollistaa kaksisuuntaisten renkien osoitteellistamisen. 7 CP REAGOINTI DIAGNOOSI JA KESKEYTYS TAPAHTUMIIN 7.1 Yleistä Jos CP tunnistaa ulkoisen tai sisäisen virheen käytön aikana, se ilmoittaa siitä laukaisemalla logiikan sisäisessä väylässä diagnoosisen keskeytyksen. Keskeytyksen jälkeen logiikankeskussuoritin keskeyttää käyttäjän ohjelman (OB1), syöttää tiedon järjestelmän diagnoosi puskuriin ja reagoi seuraavasti: Jos ei ole ohjelmoitu vastaavaa keskeytystä (OB82), siirtyy logiikka STOP tilaan. Jos OB82 on ohjelmoitu, logiikan käyttöjärjestelmä käynnistää sen. OB82 sisältää tietyn informaatiollisen tiedon käyttäjälle (esim. mikä moduuli aiheutti keskeytyksen, minkä tyyppinen virhe on tapahtunut). Sovellusohjelmalla voidaan saada tarkat diagnostiikkatiedot, lukemalla diagnostiikkarekisterin tiedot

17 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 18(23) käyttämällä järjestelmätoimintoa SFC 59. Kun OB82 on loppuunsaatettu, palaa logiikka syklisen ohjelman siihen kohtaan, jossa keskeytys tapahtui. 7.2 Diagnostisen keskeytyksen käsittely vaiheet Kun CP havaitsee keskeytystapahtuman, se laukaisee diagnostisen keskeytyksen. Logiikan keskussuoritin etsii keskeytyksen syyn ja lukee kommunikointimoduulin tietorekisterin 0. Tätä seuraa käyttäjän ohjelman keskeyttäminen ja reagointi seuraavasti: Jos OB82 ei ole ohjelmoitu, siirtyy logiikka STOP tilaan. Jos OB82 on ohjelmoitu, se käynnistetään. Paikallisella tietoalueella tietotavut 8-11 sisältävät tietorekisterin 0. On mahdollista lukea tietorekisteri 1 käyttämällä SFS-kutsua, se ei kuitenkaan ole pakollista. Tietorekisteri 1 sisältää OB82:n niin sanotun delta-listan. OB82 suorittamisen lopuksi logiikan keskussuoritin ilmoittaa vastaanottaneensa diagnostisen keskeytyksen CP 342-2:ta. 7.3 Reagointi keskeytyksiin eri kommunikointi tiloissa CP muodostaa diagnostisen keskeytyksen laukaisun ulkoisista tapahtumista ainoastaan suojatussa tilassa. Kun logiikka vaihtuu STOP-tilaan, nollataan sekä sisäisen että ulkoisen keskeytys rekisterin tiedot, eli kaikki tietorekisterin 0 tiedot nollataan. Kun CP vaihtaa suojatun tilan konfigurointitilaan, nollataan ulkoisten keskeytysten rekisteri. Kun CP vaihtaa konfigurointitilan suojatuksitilaksi ja konfiguroinnissa on virhe, tämä ilmoitetaan diagnostisella keskeytyksellä. Jos tilapäisesti ei ole mahdollista luoda diagnostista keskeytystä, niin diagnostinen keskeytys luodaan, kun se seuraavan kerran on mahdollista, jos virhe on vielä olemassa.

18 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 19(23) 8 SUUNNITELTU KÄYTTÖESIMERKKI 8.1 Yleistä Työ on tehty Tampereen ammattikorkeakoululle oppilaitoksen laboratoriossa oppilaitoksen laitteilla. Työn suoritukseen käytettiin Siemens S7-315 DP2 logiikkaa, johon oli kytketty CP AS-i-isäntämoduuli. Laitteiden konfigurointi sekä ohjelmointi tehtiin tietokoneella käyttäen Step 7-ohjelmointikieltä. Työssä käytettiin kahta AS-i-renkiä. Molemmissa rengeissä oli sisäänrakennettu paineilmaventtiili. 8.2 Laitteiston asentaminen Työ alkoi AS-i-isäntämoduulin kytkemisellä logiikkaan. Tämän jälkeen kiinnitettiin keltainen AS-i-kaapeli irralliseen riviliittimeen. AS-i-kaapelin sininen johdin liittimen kohtaan 18 ja ruskea johdin kohtaan 17. Tämän jälkeen riviliitin asennettiin moduuliin paikoilleen. Seuraavaksi kytkettiin AS-i-tehonlähde, koska toinen käytössä olevista AS-i rengeistä oli suunniteltu saamaan lisätehon syöttö omaa mustaa AS-i-tehonsyöttö kaapelia pitkin, kytkettiin tehonlähde tehonsyöttökaapeliin. Tehonlähde syötti AS-i-kaapeliin 30 VDC jännitettä ja 2,8 A virtaa. Seuraavaksi kytkettiin AS-i-rengit AS-i-kaapeliin. Renkien pohjalevyissä oli paikat kahdelle kaapelille. Tässä tapauksessa ne oli myös merkattu keltaisella ja mustalla mikä helpotti kaapelien oikeaa kytkemistä. Koska isäntä tutkii onko AS-i-kaapelissa oikea jännite, noin 24 VDC. Täytyi ensimmäinen AS-i-renki olla varustettu pohjalevyllä, jossa keltainen tiedonsiirtokaapeli sekä musta tehonsyöttökaapeli oli yhdistetty toisiinsa, niin että oikean jännitteen ehto toteutui. 8.3 M 12-liittimet rengeissä Käytetyissä rengeissä oli M12 naarasliittimet tulotiedoille. M12-liitinten pinnien järjestys rengille 1 on esitetty kuvassa 9.

19 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 20(23) Pinni Käyttökohde Syöttöjännite 1 anturille 2 Tuolotieto II 3 Maa anturille 4 Tulotieto I Kuva 9 M12-liittimen pinnien järjestys Rengissä 2 oli vain kaksi tulotietoa, joten niiden M12-liittimissä olivat tulotietojen pinnit yhdistetty toisiinsa. Liittimiin asennettiin painonappikytkimet niin että renkiasemassa 1 painonappi vaikutti tulotietoon 2 ja rengissä 2 painonappi vaikutti tulotietoon 1. 9 LAITTEISTON OHJELMOINTI 9.1 Järjestelmän konfigurointi Aloitettaessa Step 7 ohjelman tekeminen pitää ensimmäiseksi luoda uusi projekti. Uuden projektin luominen aloitetaan määrittelemällä projektille tallennustiedostot. Tiedoston nimen määrittämisen jälkeen määritetään käytettävä laitteisto. Laitteiston määritys aloitetaan valitsemalla käytettävä asema (station), tässä tapauksessa valittiin Simatic 300 asema. Tämän jälkeen on valittiin käytettävät moduulit. Se tapahtui kaksoisklikkaamalla station 300 kuvaketta ja sen jälkeen avautuvassa ikkunassa kaksoisklikkaamalla hardware-kuvaketta. Avautuvassa ikkunassa avataan laitteistoluettelo, josta valitaan Simatic 300. Avautuvasta kirjastosta valitaan tarvittavat moduulit, tässä tapauksessa kisko(rack), keskusyksikkö 315-DP2 ja CP Tehonlähdettä ei valittu, koska tehonlähteenä käytettiin laboratorion pöydässä olevaa virtalähdettä. Moduulit asennetaan kiskoon oikeille paikoilleen. Kiskossa on

20 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 21(23) kolme ensimmäistä paikkaa varattu vakiomoduuleille. Yhteen kiskoon voidaan S-300 järjestelmässä asentaa 11 moduulia. Taulukossa 1 on esitetty moduulien osoitteet kiskossa. Ohjelma antaa automaattisesti moduuleille tulo- ja lähtöosoitteet sen mukaan, mihin paikkaan ne kiskossa on asennettu. Tässä tapauksessa CP moduulin osoitealueeksi tuli tavualue :een. Kun moduulit oli asennettu kiskoon, täytyi konfigurointitiedot tallentaa ja lähettää keskusyksikölle. Taulukko 1 Moduulien osoitteet kiskossa Moduulin osoite Konfiguroitu moduuli 1 Osoite on varattu tehonlähteelle 2 Keskusyksikkö CPU 315-2DP 3 Osoite on varattu liitäntäyksikölle 4 AS-i-isäntä CP Ohjelman ohjelmointi Varsinainen ohjelmointi eroaa tavallisesta ohjelmoinnista siinä, että järjestelmä sallii ainoastaan sana (word) tai tuplasana( doubleword) tietojen lähettämisen CP 342-2:lle ja vastaan ottamisen CP 342-2:sta. Tämän vuoksi joudutaan käyttämään merkkereitä, joihin tiedot kopioidaan, jotta niitä voidaan käsitellä yksittäisinä bitteinä. Ohjelmoinnin helpottamiseksi kannatta käyttää muistikarttaa, joka on esitetty taulukossa 2. Esimerkkiohjelma on yksinkertainen. Siinä ohjataan kahdella painonapilla venttiili päälle. Ohjelma on liitteenä 1. Ohjelmassa suoritettavat asiat olivat seuraavat: Ladattiin AS-i-isännältä sana 256 (PEW 256) ja kopioitiin se merkerisanaan 100 (MW 100). Suoritettiin loogiset toiminnot yksittäisillä merkkereillä käyttäen apuna muistikarttaa. Lähtötiedoille käytettiin merkkerisanaa 0. Kopioidaan merkkerisana 0 AS-i-isäntämoduuliin sanaan 256 (PAW 256)

21 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 22(23) Taulukko 2 Muistikartta Tulo- Bitti osoitteet M tavu Varattu FC_3422 Renkiasema 1 osoite I 4 I 3 I 2 I M100 Renkiasema 2 Ei käytössä M I 2 I 1 osoite M101 Lähtötavu Bitti osoitteet Varattu FC_3422:lle Renkiasema 1 M osoite O 4 O M0 Renkiasema 2 Ei käytössä M O 4 O 3 osoite M1 10 YHTEENVETO Oli mielenkiintoista tutustua ja perehtyä S 7:n liitettyyn AS-i-väylään. Työ onnistui odotusten mukaisesti ja saavutin asetetut tavoitteet. Työssä tuli selvästi esille AS-iväylän edut, vaikka esimerkki olikin hyvin suppea. AS-i-väylä säästää huomattavasti johdotuskustannuksia, koska välttämättä ei tarvita kuin yksi kaapeli. Ohjelmointi oli hieman hankalampaa kuin perinteisessä järjestelmässä johtuen siitä, että yksittäisen bittitiedon vastaanottaminen eikä lähettäminen AS-i-väylään ollut mahdollista. Ohjelmointia voisi helpottaa käyttämällä merkkereitä, joiden tavuosoitteiden kaksi viimeistä numeroa olisivat samat kuin logiikan käyttämissä AS-i-renkien tavuosoitteissa. Tämä helpottaisi tietojen käsittelyä, tulo- ja lähtötietojen hahmottamista.

22 TAMPEREEN AMMATTIOPISTO TUTKINTOTYÖ 23(23) LÄHDELUETTELO Painetut lähteet 1 Koiranen, Mika, Hajautetun I/O:n ja ASI-väylänliittäminen Siemens S7-300-logiikkaan 2 Simatic net, Industrial communication AS-Interface Introduction and basic information, manual 12/ Simatic net, AS-Interface master module CP 342-2, manual, 1996 Painamattomat lähteet 4 AS-i Trade Organization. Actuator Sensor Interface Technical owerview [verkkodokumentti] [Viitattu ] Saatavissa