8.4. Сетевая архитектура передачи. Проектирование промышленных сетей в среде NetPro

В п.8.2. был сконфигурирован один контроллер, но перед нами стоит задача организация управления ГАУ посредством четырех контроллеров с обязательным обеспечение операторских функций управления. Соответственно для этого потребуется конфигурирование остальных, но возможности SIMATIC Manager таковы, что конфигурирование других рабочих станций сети осуществляется «на месте» - в среде NetPro. Параллельно с работой в среде Hardware формируется промышленная сеть в зависимости от указанных коммуникационных модулей. Соответственно для перехода к одной из них достаточно сохранив произведенные действия в среде Hardware и закрыв ее, выделить проект (рис. 8.14).

Рис. 8.14. Окно отображения используемых в проекте промышленных сетей

При выделении PROFIBUS (1) осуществляется немедленный переход в рабочую среду NetPro (рис. 8.15).

Рис. 8.15. Сетевое окружение сконфигурированной рабочей станции SIMATIC300

Для проектирования окончательной архитектуры АСУ ТП из библиотеки «Selection of the network» выбираются необходимые другие станции.

Если в нашем случае контроль за технологическим процессом осуществляет оператор ГАУ, то для этого необходимы информационно-управляющие системы, а именно промышленный компьютер с программатором, с помощью которого осуществляется разработка прикладных программ контроллеров. Установка такой станции производится тем же способом, что вставка модулей при конфигурации контроллера – правой кнопкой мыши с переносом на рабочее пространство. После чего задаются необходимые параметры: «Properties - PG/PC» вкладка «Interfaces» (рис. 8.16).

Рис. 8.16. Указание интерфейса рабочей станции «Операторский пункт»

Таким образом, произведя все необходимые подключения станция PG/PC позволяет оператору ГАУ, во-первых, «диспетчировать» PROFIBUS-DP, во-вторых, посредством MPI осуществлять логическое соединение с локальными операторскими пунктами, являющиеся периферией системой управления оборудованием, в-третьих, производить необходимый документооборот с цеховым управлением посредством связи высшего уровня Indusrtial Ethernet.

Для конфигурирования других рабочих станций, а именно трех контроллеров управления участком термообработки, участком чистовых операций и участка контрольно-измерительных достаточно «двойного щелчка» мыши по соответствующим иконкам. В результате произведенных операций мы получим упрощенный вид промышленной сети, на базе которой осуществляется функционирование и управление исследуемого объекта управления ГАУ (рис. 8.17).

Рис. 8.17. Организация промышленной сети управления ГАУ

8.5. Операторские пункты

Как было обозначено выше, одной из функций системы управления ГАУ является информационная функция, т.е. реализация локальными системами управления процессов обработки и выдачи информации о состоянии конкретных единиц ГАУ и результатах производственного процесса так называемому линейному и функциональному персоналу, другим смежным управляющим звеньям (цеховое управление). Таким образом, с помощью данной функции решаются такие задачи как:

- подготовка данных для формирования сменно-суточных заданий (ССЗ) с корректировкой календарного плана выпуска;

- сбор сведений об отклонениях от нормальных параметров производства;

- учет хода производства и коррекция плана в случае отклонения первого от запланированного;

- подготовка и передача информации в цеховое управление.

А инструментом для решения таких задач выступают операторские пункты: распределенные по участку локальные и один центральный на управление всем ГАУ.

Локальные операторские пункты используются для визуализации и управления оборудованием. В случае проведения пуско-наладочных работ оператор при помощи MPI диагностирует состояние оборудования, производит загрузку управляющей программы обработки. При непосредственном задании начальных параметров (значений) технологического процесса оператор со своего пульта передает управляющие сигналы на локальные системы управления оборудованием о загрузке ранее запрограммированной программы обработки.

С центрального операторского пункта посредством коммуникационного процессора СР 5613 организуется сбор и обработка информации о текущем состоянии участка.

Данный коммуникационный процессор работает в режиме ведущего устройства PROFIBUS-DP, используя встроенное 2-портовое RAM в качестве области отображения данных процесса. В этой области сохраняются данные о состоянии входов и выходов ведомых устройств (четырех контроллеров), а также диагностических данные.

Все данные обновляются один раз за DP-цикл (опрос).

Для обмена данными используется два механизма:

• Циклическое сканирование ведомых DP устройств, режим создающий максимальную нагрузку для главного процессора.

• Передача данных с использованием прерываний и фильтрации при изменении входных сигналов ведомых DP устройств, режим создающий минимальную нагрузку для главного процессора.

Оба механизма могут использоваться в сочетании друг с другом, что позволяет оптимизировать обмен данными между компьютером и ведомыми DP устройствами.

Также механизм поддержки прерываний/фильтрации дополнительно может использоваться для поддержки диагностических прерываний, формируемых ведомыми DP устройствами.

Минимальное время реакции определяется за счет использования механизма FastLogic, позволяющее CP 5613 автоматически реагировать на появление до 4 определенных состояний предприятия и обеспечивает минимальное время реакции на появление этих событий независимо от нагрузки на главный процессор. Данный механизм в нашем случае может быть использован для быстрого отключения технологического оборудования с пульта оператора.

Здесь также следует отметить отличие данного коммуникационного процессора от описанных выше. Если рассмотренные ранее СР представляют из себя конструктивно модули, то СР 5613 представлен в виде PCI-карты, при этом максимальное количество подключаемых DP-ведомых устройств составляет 122.

В целом, CP 5613 обеспечивает высокую коммуникационную эффективность компьютера или операторского пульта, выполняющего функции управления (например, систем числового программного управления, систем управления роботами).

Для организации поддержки связи с промышленными компьютерами верхнего уровня (цеховое управление) используется коммуникационный процессор СР 1613, с помощью которого производится подключение к сети Industrial Ethernet со скоростью передачи данных 10/100 Мбит/с.

CP 1613 обеспечивает автономную обработку протоколов передачи данных до 4 транспортного уровня включительно. А также способен поддерживать большое количество коммуникационных соединений и использует для обмена данными буферную память объемом до 16Мбайт.

Операции определения скорости передачи данных в сети и настройки на эту скорость выполняются автоматически.

Таким образом, мы рассмотрели основные технические средства реализации управления исследуемым объектом, выделили принцип построения промышленной сети для обеспечения обмена данными систем управления второго уровня (контроллеров) с диспетчерским пунктом. Однако нами не был затронут вопрос разработки HMI-интерфейса оператора данного ГАУ, посредством которого он мог бы анализировать состояние технологического процесса. Поэтому ниже мы выделим основное в данном вопросе, так как подробная разработка HMI-интерфейса производилась ранее при изучении дисциплины «Интегрированные системы проектирования и управления».