in Totally Integrated Automation N 1
Sisältö Mikä on? Peruselementit :ssa :n konfigurointi Kenttälaitteen integrointi SIMATIC PCS 7 järjestelmään Projektointi PCS 7 suunnittelutyökaluilla :n hyöty käyttäjälle N 2
Mikä on? PROFIBUS käyttöympäristö SIMATIC S7 400 CPU 414 2 DP, 416 2 DP, 12 MBit/s asti DP/PA Linkki DP/AS i Linkki ET 200 M 4 20 ma + HART Ohjaus paneelit Yksikkö säädin Käytöt AS i väylä N 3
Mikä on? Sovellusalue PROFIBUS Process Field Bus Cenelec standardi EN 50170 Vol 2, = PROFIBUS Prosessiautomaatioon Liittää Lähettimet, Venttiilit, Toimilaitteet jne. järjetelmään J J Liityntä verkoon sarjamuotoisen väylän kautta Sovellettu Kemianteollisuuteen ja Prosessiteollisuuteen Lähetinsyöttö tiedonsiirtokaapeloinnin kautta Käyttö /PA: Prosessiautomaation kenttäväylä Ei Ex ja Ex alueella (EExi) N 4
Mikä on? Määrittely Master Master (Luokka 1) (Luokka 2) Master (Klasse 2) = kommunikointi + optimoitu tiedonsiirtotekniikka kenttälaitteille J Slaves Käytöt (Kenttälaitteet, hajautettu I/O, yksikkösäätimet, käytöt, liitäntämoduuli väylään) N 5
peruselementit DP Protokolla, syklinen ja asyklinen Master luokka 1 Master luokka 2 syklinen 1 2 asyklinen 3 syklinen 1 t Mittausarvon luku, ohjausarvon kirjoitus 2 Parametrit, Mittaus ja ohjausarvot (yhden slaven) luku / kirjoitus J Slave 1 Slave 2 Slave 3 N 6
peruselementit Verkkokomponentit: Muunnin ja Linkki 12 MBit/s asti 45,45 kbit/s DP/PA Muunnin J DP/PA Linkki (moduulilaajennus, Linkkimoduuli ja max. 5 Muunninta) J 31,25 kbit/s Ei Ex versio: I < 400 ma, max. 31 kenttälaitetta Ex versio: I < 100 ma max. 8 kenttälaitetta J J 31,25 kbit/s max. 30 kenttälaitetta per DP/PA Linkki N 7
peruselementit Laiteprofiili (laitekuvaus) Status Mittausarvo DP palvelut syklinen ja asyklinen Laitepositio PA Profiili Valmistaja HW /SW versiot Suodinaika DP palvelut asyklinen (esim. Paine lähetin) Hälytys /valvontarajat Laitevalmistajan Parameterit DP palvelut asyklinen N 8
:n konfigurointi Kenttälaitteen osoitteen määrittely 45,45 kbit/s 2 4 DP/PA Linkki 2 31,25 kbit/s 4 12 MBit/s asti 2 3 DP/PA Muunnin 3 5 3 31,25 kbit/s 4 Slave 2 Master 3 N 9
:n konfigurointi Topologia DP/PA Linkki Tähti Suora kaapeli T haara Potentiaalin tasaus N 10
:n konfigurointi Kenttälaitteiden syöttö, kaapelointipituudet SIMATIC S7 400 10 ma DP/PA Linkki 10 ma Pääkaapeli 10 ma Haarakaapeli max. 30 m 10 ma 31,25 kbit/s 10 ma I < 90 ma (Ex) I < 400 ma (Ei Ex) (räjähdysluokitus: EEx ia IIC) 2 johdinkaapeli, suojattu, Kokonaiskaapelointi = Pääkaapeli + Haarakaapelit Pituus Ex alue: max. 790 m Pituus Ei Ex alue: max. 560 m N 11
: konfigurointi Sykliaika (esimerkki) syklinen sanoma (4 tavua Mittausarvo + 1 tavu Status) asyklinen sanoma (esim. Laiteposition luku: 32 tavua) 12 MBit/s asti max. 1 ms, nopeudella 12 MBit/s Sykliaika = 15 ms + (3 x 10) ms + 20 ms = 65 ms 20 ms DP/PA Linkki 31,25 kbit/s 10 ms 15 ms 10 ms 10 ms N 12
:n konfigurointi Sykliaika (yleensä) Sykliaika per DP väylä Esimerkki: 48 lähetintä per DP väylä, ja 16 lähetintä kussakin 3 DP/PA Linkissä => sykliaika kaikille 48 lähettimelle: (16 x 10 ms) + (3 x 1 ms) = 163 ms DP/PA Muunnin 500 ms 30 kenttälaitetta per DP/PA Linkki 300 ms 10 kenttälaitetta per DP/PA Linkki 100 ms 10 20 30 50 90 Kenttälaitetta per DP väylä N 13
:n konfigurointi Osoiteavaruus: CPU 414 2 DP / 416 2 DP SIMATIC S7 400 CPU 413 2 DP,414 2 DP 416 2 DP,417 4 max. 14 DP väylää per CPU, 12 MBit/s asti DP/PA Linkki max. 96 DP/PA Linkkiä per DP väylä max. 5 DP/PA Muunninta per DP/PA Linkki max. 8 (31) kenttälaitetta per DP/PA Muunnin, Ex (Ei Ex) alue Liitettävien laitteiden määrää rajoittaa CPU:n resurssit eikä :n osoitteiden määritys max. 30 kenttälaitetta per DP/PA Linkki N 14
:n konfigurointi Laitemäärät sekakäytössä (esimerkki) Prosessiautomaatiojärjestelmä verrattuna: AS 416 + ET 200 M / CPU 416 + PROFIBUS PA CPU 416 CPU 416 + + ET 200 M 1.064 I/O kanavaa Säätöpiirit 92 Mittaukset 160 252 92 150 Lähetintä Asentosäädintä Pilot venttiiliä (asentotakaisinkytkentä (2:lla tila oloarvolle ja tilatiedolla) 1.070 I/O kanavaa rajatiedoille) Toimilaitteet (Moottorit/Ventiilit) 160 Analogitulot 252 252 Analogilähdöt 92 92 Binääritulot 400 184 Binäärilähdöt 320 CPU sykliaika (ms) 281 92 300 150 N 15
:n konfigurointi Laiteprofiilin vertaus HART käskykantaan Mittausarvo Valmistaja Laitepositio nopea, syklinen Luku S7 400;n kautta, 4 20 ma analoginen Käyttöparametrit Mittausalue Suodinaika Hälytys /valvontarajat HART Laitevalmistaja parameterit Yleis toiminnot hitaat, asykliset Luku/kirjoitus SIMATIC PDM:n kautta tai HART käsikapulalla, digitaalinen Laite kohtaiset N 16
:n konfigurointi SIMATIC PDM: Yksi työkalu HART ja PA laitteille OS ES ja SIMATIC PDM Laite kuvaus Teollisuusväylä Mittausarvo / Status PDM Perusparametrit Laitevalmistajaparametrit ET 200 M ja HART AI tai AO 4... 20 ma + HART DP/PA Linkki HHT N 17
:n konfigurointi Toimivuus yhdessä AS PDM Valmistaja X DP/PA Linkki Valmistaja Y (Ei löydy DD:tä) Valmistaja X Valmistaja Y N 18
SIMATIC PCS 7; kenttälaitteen liittäminen OS: Yksi ja moniohjaus järjestelmä ES: Keskitetty suunnittelu asema Liitäntä hallintatasoon Teollisuus Ethernet Toimisto verkko TCP/IP Digitaali Mittausarvo Keskitetty Suunnittelu SIMATIC PCS 7 Laite profiili Diagnostiikka Epäsuora kommunikointi Kenttälaite N 19
SIMATIC PCS 7; kenttälaitteen liittäminen Digitaalinen Mittausarvokäsittely ES OS 43,278 bar Arvot identtiset (IEEE liukuluku) Teollisuusväylä CFC konfigurointi Suunnitteluasemassa ES PA_AI CTRL_PID PDM 43,278 bar S7 400 V PV_IN Koska meillä on, emme tarvitse lisä tarkistuksia! DP/PA Linkki Kuule... oletko varmasti asetellut mittausalueen oikein? 43,278 bar N 20
SIMATIC PCS 7; kenttälaitteen liittäminen Keskitetty suunnittelu: 3 näkymää OS ES Laitekuva Prosessikuva Prosessikuva OS SIMATIC PDM PIC 2811 Teollisuusväylä Positio: PIC 2811 ALT+TAB PDM AS CFC kuva PIC 2811 PA_AI PID Mittapistekuva DP/PA Linkki PIC 2811 N 21
SIMATIC PCS 7; kenttälaitteen liittäminen Keskitetty suunnittelu (esimerkki: simulointi) OS Prosessikuva ES PIC 2811 häiriö OS 24,3 mbar ALT+TAB Teollisuusväylä PDM AS Simulointi 24,3 mbar CFC kuva PA_AI 1 24,3 mbar SIMATIC PDM PID Laitehäiriö CSF PV_IN Mittausarvo = 24,3 mbar Status = Laitehäiriö DP/PA Linkki PIC 2811 Lähetin Simulointikäytössä N 22
SIMATIC PCS 7; kenttälaitteen liittäminen Laitekuvaus kenttälaitteen parametrointia varten OS ES ja SIMATIC PDM Laitekuvaus DD Teollisuusväylä Setpoint + Status RCAS_IN + Status Readback + Status Checkback POS_D + Status RCAS_OUT + Status Laitepositio DP/PA Linkki Valmistaja PA Profiili HW/SW versiot (esim. Sähköpneumaat tinen asennoitin) Hälytys /valvontarajat laitevalmistaja parametrit N 23
SIMATIC PCS 7; kenttälaitteen liittäminen Diagnostiikka Status datalla Mittausarvo IEEE liukuluku muoto (4 tavua) 00.... = vika 01.... = määrittämätön 10.... = hyvä (ei kaskaadi) 11.... = hyvä (kaskaadi).... = Lisä status Status (1 tavu).... 00 = Raja arvot o.k..... 01 = alaraja alitus.... 10 = yläraja ylitys.... 11 = vakio Esimerkki Status tavulle: vika 0 0 0 0 1 1 1 0 = 0 E (hexadesimaalilukuna) Laitevika Hylytysyläraja ylittynyt N 24
SIMATIC PCS 7; kenttälaitteen liittäminen Diagnostiikka: huolto tarpeen mukaan, esimerkki 20.02.99 17:18:55.345 Reaktori_1_LIC1970 ES Max. Työntöpituus K Huolto OS Teollisuusväylä PA_AO PDM 0 AS HÄLYTYS 1 Max. Työntöpituus eli iskunpituus ylittynyt => Venttiilin mekaaninen huolto välttämätöntä DP/PA Linkki Max. SIPART PS2 PA laitteen iskunpituus ilmoittaa Kulumisen venttiilissä ennen vikatilannetta N 25
SIMATIC PCS 7; kenttälaitteen liittäminen Kaksisuuntainen kommunikointi Oloarvo (Venttiiliasento) PA_AO Fumktioblokki Asetusarvo + Status RCAS_IN + Status Readback + Status Checkback POS_D + Status RCAS_OUT + Status DP/PA Link Diagnostiikkatiedot (esim. paikalliskäyttö, Parametrointitila, Simulointi, max. Työntöpituus ylittynyt) Ventiiliasennon diskreetti (esim. auki, kiinni) Takaisinluettu ohjearvo (Asetusarvo tai RCAS_IN) N 26
Projektointi PCS 7 suunnitteluohjelmalla Katsaus ES OS: luetaan syklisesti CTRL_PID Funktioblokilta OS CFC: CTRL_PID Funktioblokki lukee syklisesti PA_AI Funktioblokkia Teollisuusväylä PDM S7 400 PA_AI CFC: PA_AI Funktioblokki lukee syklisesti S7:n I/O aluetta 4 5 CTRL_ PID 3 I/O alue 2 DP/PA Linkki 1 HW ohjelmointi: DP Master lukee syklisesti Mittausarvon ja Status tiedon kenttälaitteelta Osoite: 8 N 27
Projektointi PCS 7 suunnitteluohjelmalla PROFIBUS osoitteen antaminen (vaihtoehto 1) Painetaan 2 x : Modus 15 (DP/PA osoitteen asettelu) suurentaa pienentää DP/PA Linkki Esimerkki: SITRANS P 15 8 PROFIBUS osoite N 28
Projektointi PCS 7 suunnitteluohjelmalla PROFIBUS osoitteen antaminen (vaihtoehto 2) OS ES SIMATIC PDM Teollisuusväylä Osoitteen muutos: vanha osoite: 126 uusi osoite: 8 PDM AS DP/PA Linkki Osoite: 8 N 29
Projektointi PCS 7 suunnitteluohjelmalla Hardware Konfigurointi (HW Konfig) Drag & Drop Osoite: 8 HW Konfig määrittelee automattisesti vapaan osoiteikkunan S7:n I/O alueelta. Tulo osoite 516 annetaan tuloparametrina PA_AI Funktioblokille CFC ohjelmoinnissa. N 30
Projektointi PCS 7 suunnitteluohjelmalla Continuous Function Chart (CFC) V= Mittausarvo IEEE liukuluku muodossa (4 tavua) STATUS = Mittausarvo Status (1 tavu) Drag & Drop PA_AI Funktioblokki (Analogitulo) lukee 5 tavua S7:n I/O alueelta (tulo osoitteeseen 516 ) N 31
Projektointi PCS 7 suunnitteluohjelmalla Operointi ja valvontajärjestelmä (OS) OS lukee Tulo ja Lähtöparametrit CTRL_PID Funktioblokista N 32
Projektointi PCS 7 suunnitteluohjelmalla SIMATIC Process Device Manager (PDM) valkoiset Syöttö ja Lähdetietokentät Värillinen indikointi muuttuneista parametreista Harmaat Lähdekentät Mittausarvonäyttö: online Laiteparametrien ryhmittely (esim. SITRANS P) N 33
:n käyttäjähyöty Vertailu perinteiseen liitäntätekniikkaan Kytkentä kaappi Kytkentä kaappi Erottimet EExi, Virransyöttö Ristikytkentä Jako Jako Jako N 34
:n käyttäjähyöty Kustannussäästö Säästö Hardware suunnittelussa Kustannussäästöä I /O kortit, kaapelointi, ristikytkentä, syöttöerottimet, dokumentointi, kytkentätila Säästö Ohjelmistosuunnittelussa Kustannussäästö käyttöönotossa Vähemmän vikalähteitä, vähemmän projektointityökaluja Kustannussäästö keskitetyn Suunnittelun ansiosta Kohonnut Käyttöturvallisuus Kustannussäästö ennaltaehkäisevän Huollon ja Diagnostiikan kautta Vähemmän Vikalähteitä, vähemmän laitteita Yksinkertainen, nopea Vianetsintä Lyhyemmät Laitoskatkosajat $ Automaattinen Dokumentointi Laitoksen tilasta Yksinkertaisempi Laadunvarmennus N 35
Muiden valmistajien laitteet Tilanne: 2000 yli 200 tuotetta PROFIBUS Käyttäjäorganisaation(PNO) PROFIBUS katalogissa Verkko osoite: www.profibus.com N 36
PROFIBUS PA peruselementit PROFIBUS DP/PA muunnos, protokolla PROFIBUS DP asynkroninen 11 bittiä modulointi: jännite ero RS 485 nopeus aina 12 Mbaud asti PROFIBUS PA synkroninen 8 bittiä modulointi: virta IEC 1158 2 nopeus 31.25 kbaud V J N 37
PROFIBUS PA peruselementit Kenttäväyläkaapelit PROFIBUS PA kaapelointi: IEC 1158 2 Ei Ex: 2 x 0.75 mm2 kierretty, suojattu, PVC päällys musta 44 /km, < 90 nf/km, max. pituus n. 570 m, haarat 120 m Ex: 2 x 0.75 mm2 kierretty, suojattu, PVC päällys sininen 44 /km, < 90 nf/km, max. pituus n. 800 m, haarat 30 m UUTUUS: SpliTConnect liitäntätekniikka N 38
PROFIBUS PA vuonna 1999 PROFIBUS yleensä PROFIBUS PA Profibus solmuja yli 2 500 000 Laitteita käytössä n 7 000 Sovelluksia yli 250 000 Sovelluksia yli 100 Tuotteita n. 1500 kpl Tuotteita n. 200 kpl Laitevalmistajia n. 280 Laitevalmistajia yli 50 Jäsenyrityksiä yhteensä yli 800 N 39