Snímky z 8. přednášky Soubor

Přednáška 24.11.2015
Průmyslová
informatika a
internet
(A0M35PII)
Richard Šusta
1
Přečerpávací
elektrárna
P – odstředivé erpadlo
V1 – ON/ OFF ventil
V2 – proporcionální ventil
W1 – I/O moduly Wago
W2 – I/O moduly Wago
S1 – senzor tlakový
S2 – senzor kapacitní (limitní)
S3 – senzor ultrazvukový
S4 – senzor teplotní
S5 – senzor průtoku - indukční
S6 – senzor mikrovlnný
S7 – senzor kapacitní (limitní)
S8 – senzor teploty
Z – profibus PA display
S1 –tlakoměr Cerabar S PMC71
Převodník pro měření absolutního
a relativního tlaku v plynech parách
a kapalinách.
• Keramický sensor (99.9% Al2O3).
• Přesnost až 0,075%, platinová
verze: 0,05%.
• Měřicí rozsah -10 / 0 až 10 kPa, 0,1 / 0 až 4 MPa
• Přetlak, max 6 MPa.
• Rozsáhlé diagnostické funkce.
S2, S7 – Limitní senzor Pointek CLS 200

Pointek CLS 200 je použitelný pro
detekci povrchu pevných,
tekutých, kašovitých i pnivých
materiál.s relativní dielektrickou
konstantou větší než 1,5. Kontakt
s materiálem je detekován
změnou kapacity, která způsobuje
změnu oscilační frekvence

Délka sensoru maximálně. 30 m
pro kapaliny; 5 m pro sypké látky
S3 – Ultrazvukový hladinoměr Prosonic M FMU40
Chyba měření ±2 mm nebo
0,2%; nastaveného měřícího
rozsahu
 Doba reakce min. 0,5 s až 2 s

S6 – Hladinoměr Levelflex M FMP40
doba reakce 1s
 přesnost
do 5 metrů 3 mm,
nad 5 metrů 0,1%,
nad 10 metrů 0,03%
 dosah do 30 metrů

Měření hladiny
Radar
Radar s
vedenou
vlnou
Ultrazvuk
S3 - Prosonic
S6 –Levelflex
Hladinoměry

všechny
uvedené typy
čidel počítají
vzdálenost
z doby odrazu
Délka vlny
Délka vlny = Rychlost světla / Frekvence
l=c / f
47.5mm
Frekvence 6.3 GHz
Vlna l = 47.5 mm
11.5mm
Frekvence 26 GHz
vlna l = 11.5 mm
Vyšší frekvence
Nižší frekvence
kratší vlna
delšívlna
menší úhel
větší úhel
užší kužel signál
rozptýlenější kužel signálu
možnost měřit v menších nádobách
možnost měřit v nádobách se
složitější a proměnnou strukturou
Frekvence a zářič
6.3 GHz:
Zářič Úhel
3“
38°
4“
33°
6"
21°
10“
15°
6.3 GHz
5 GHz
26 GHz:
Zářič Úhel
1.5"
22°
2“
18°
3“
10°
4“
8°
26 GHz
10 GHz 15 GHz 20 GHz 25 GHz
30 GHz
Frequency
Bezkontaktní hladinoměry
V prostředí se mění
Radar
Radar s vedenou vlnou
•teplota
ok
ok
•tlak, stupeň vakua
ok
ok
•vodivost
ok
ok
•gravitace g
ok
ok
•obsah mlhy, pár, prachu
ok
ok
•dielektrická konstanta
ok
ok
•vrstva pěny na povrchu
Ultrazvuk
ok
ok
•hustota materiálu
ok
•cena
ok
S4 – Teploměr Omnigrad M TR10
Platinový odporový
teploměr
 Rozsah: -200...600 °C
 Maximální chyba
0.15 °C (-200…600 °C)
0.1 °C (-50…250 °C)
 Dlouhodobě přesný,
 Problémy se
sebeohřevem, musí se
měřit malými proudy

S8 – Teploměr iTEMP® TMT162
Založený na
termočláncích
 Rozsah -180...760 °C
 Přesnost
0.04%= (-180...760 °C)
0.22% (0..50 °C)
 Problémy se objevují
s elektrickým rušením
a nutností občasné
rekalibrace

S5 – Průtokoměr Sitrans MAGFLO MAG 5100 W
Elektromagnetický indukční
průtokoměr
 Minimální požadovaná
elektrická vodivost
měřeného média je 5 S/cm
 Rozsah:
0,44 m3/h až 17,7 m3/h pro
průměr potrubí 25 mm

Magnetické měření průtoku



lze použít jen pro kapaliny s
minimální vodivostí
potrubí musí být zcela
zaplněné a bez překážek
výhodou je absence
pohyblivých částí
V1, V2 – Elektromech. ventily VALPES
Síla 35Nm
 Napájení
24V/12V AC/DC
 Odběr 26W
 doba přeběhu
8s (24 V)
16s (12 V)

P – čerpadlo EBARA CD 120/07





Odstředivé čerpadlo na pitnou
vodu 0,55 kW 400 V
Těleso čerpadla, oběžné kolo,
difuzor a disk pro mechanické
těsnění je vyroben z nerezu.
Průtok 3 až 10,8 m3/hod.
Dopravní výška až 12,5 m.
Max. teplota kapaliny 90 °C.
Frekvenční mni MICROMASTER 440
Frekvenční měnič
Micromaster 440 je
určený pro napájení
třífázových asynchronních
a synchronních
elektromotorů
 Výkonový rozsahu
od 120 W do 75 kW.

Frekvenční měniče
následující materiály byly převzaté s
firemních dokumentací firem
Siemens a Rockwell
What is a Frequency Converter
aka Variable Speed Drive
Variable voltage
Fixed voltage
Fixed frequency
Variable frequency
VSD
A VFD can be used to control both the
speed and torque of a standard induction
AC electric motor by converting fixed
mains voltage and frequency into a variable
voltage & frequency.
0-3000 RPM
AC Drive
Rectifier
DC Bus/ DC Link
Inverter
AC Power Supply
M
V
V
V
V
T
T
•Rectifier
- Converts AC line voltage to Pulsating DC voltage
T
• Inverter
- Changes fixed DC to adjustable AC
- Alters the Frequency of PWM waveform
• Intermediate Circuit (DC BUS)
- Filters the pulsating DC to fixed DC voltage
Motor Efficiency
% Losses
(Heat)
%
Mechanical
Output
100%
Electrical
Input
| 22
Efficiency is not constant
96
94
Classic High Eff Motor
92
90
Classic Standard Eff Motor
88
86
84
82
1/4 load
1/2 load
3/4 load
full load
11/4 load
VFDs help to limit demand and electrical consumption of motors by reducing the
amount of energy they consume.
VVI – Variable Voltage Inverters
6-step VFD voltage source output
Motor signal – not very sinusoidal, causes problems
24
Electrical Harmonics
Graph of harmonics
25
PWM Principle of Conversion
+ DC Bus
1
- DC Bus
3
Full operating torque at near zero speed
 No cogging torque (cz: zadrhávání,
odpor při nulovém proudu)

Motion Control
Sercos, Ultra3000
Copyright © 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.
Synchronizace
Stroje s mechanickou synchronizací od centrálního pohonu
Stroje s transmisí,
společnou hřídelí
Stroje s oddělenými
pohony a elektronickou synchronizací
Mikrosekundová
synchronizace
Elektronická
synchronizace
“Closed Loop Position Servo”
Motion Control - zpětnovazební řízení pozice serva
Požadavky:
Přesnost
a opakovatelnost
“Closed Loop Position Servo”
Motion Control - zpětnovazební řízení pozice serva
Rychlost řízena
běžným
pohonem
“Closed Loop Position Servo”
Motion Control - zpětnovazební řízení pozice serva
Pozice řízena
zpětnovazebně
“Closed Loop Position Servo”
Motion Control - zpětnovazební řízení pozice serva
Optická závora
připojena k řízení
pozice
Základní uspořádání
Motor se
zpětnou
vazbou
Převod
Pohyb
Koncové čidlo
Home
- výchozí
pozice
výrobek
unašeč
šroub
Stroj
Koncové čidlo
Základní uspořádání
Šedá oblast dole identifikuje hlavní složky - regulátor a řízení pohybu.
Stroj
Převod
Pohyb
Pohon
se zpětnou
vazbou
Koncové čidlo
Home
- výchozí
pozice
výrobek
Koncové čidlo
unašeč
Silový
přívod
šroub
Zpětná
vazba
pozice
Napájení
příkazy
Servo
Drive
Motion
Controller
Zpětná
vazba
Copyright
© 2005
Rockwell Automation, Inc. All rights
reserved.
Řídící
software
34
Architektura
Copyright © 2005 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.
Motion control already in RSLogix5000
• components are eliminated
– one integrated sequential and motion controller
– one software package
2 Software
Packages
2 Programming
Languages
Extra
Communication
Logic
1 Processor
1 Software
Package
1 Programming
Language
Extra
Coordination
Logic
Copyright © 2005 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.
36
ControlLogix Systém
Copyright © 2005 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.
37
SERCOS
Přenos až 6 Mbit/s
 Cyklos až k 62,5 µs
 Mikrosekundová synchronizace
 Optický přenos imunní k šumu

CNC/Motion Control/PLC
Fiber-optic ring
Digitální
inteligentní
obráběcí
stroje
Digitální
inteligentní
"Servo Drives"
nebo I/O
Sercos a Ethernet
SERCOS II
SERCOS III
Master
Fiber Optic Ring (jednosměrný)
Baudrate až 16 Mbit/s
Master
Full-Duplex Ethernet
(obousměrný),
Optika nebo měď
Baudrate 100 Mbit/s
Sercos III - novinky (1
Rychlý Ethernet
(Full-Duplex)
Standardní
Ethernet
Frames
Master
CAT5e
Liniová topologie
Baudrate : 100 Mbit/s
čas cyklu: 31,25 µs … 65 ms
Kruhová topologie
Cyklická výměna dat
v reálném čase
Sercos III - novinky (2
Redundance
při přerušení vodiče
Možnost vložení zařízení
za chodu
- hot plug device
Master
CAT5e
Baudrate : 100 Mbit/s
čas cyklu: 31,25 µs … 65 ms
Hot plug device
Sercos III - novinky (3
Master
Baudrate : 100 Mbit/s
Čas cyklu: 31,25 µs … 65 ms
Přimá komunikace
mezi podřízenými
zařízeními
(Slaves)
Integrace
standardních
Ethernetových
nodů
Sercos III - novinky (4
CC
Master 1
Master 2
Slave
Master
Master
Slave
KK
Controller-Controller komunikace (CC) a Křížová komunikace (KK)
Line / Ring topologie
Master
primary or
secondary channel
P1
Slave 1
P1
Slave 3
Slave 2
P2
P1
Line
P2
P2
P2
P1
secondary channel
primary channel
Slave 1
P1
Master
P1
Slave 3
Slave 2
P2
P1
Ring
P2
P2
P2
P1
Cyklická redundantní komonikace v reálném čase
v primary (hlavním) a secondary (založním) kanálu (channel)
KINETIX FAMILY OF SERVO DRIVES
.1 KW
.25 KW
1.2 KW
6.6 KW
15 KW 18 KW 22 KW
93 KW
150 KW
Ultra3000
Kinetix 2000*
Kinetix 6000
CompactLogix with
SERCOS Interface
4 axis control
Highly integrated motion control – SERCOS
over the entire power range with Kinetix
Kinetix 7000
Copyright © 2005 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.
45
Ultra3000
Ultra3000
Slovník




Jog - běh
Jerk = změna
zrychlení nebo
zpomalení
Gearing axes synchronizace
os
Cam - vačka, křivka
pohybu
ControlLogix Motion Control
instrukce
•
•
•
•
•
•
Stavové instrukce - 7
Pohybové instrukce - 11
Skupiny pohybů - 4
Události - 6
Konfigurace - 4
Koordinace pohybů - 8
Hlavní instrukce pohybu
zastavení osy
Motion Axis Stop (MAS)
výchozí pozice
Motion Axis Home (MAH)
pokyb na ose nějakou rychlostí Motion Axis Jog (MAJ)
přesun na pozici
Motion Axis Move (MAM)
Synchronizace mezi osami
Motion Axis Gear (MAG)
Změna rychlosti, zrychlení
Motion Change Dynamics (MCD)
v probíhajícím pohynu
Změna probíhajícího příkazu
Spočti křivku pohybu z bodů
Poziční křivka dvou os
Časová křivka os
Spočti parametry
Motion Redefine Position (MRP)
Motion Calculate Cam Profile (MCCP)
Motion Axis Position Cam (MAPC)
Motion Axis Time Cam (MATC)
Motion Calculate Slave Values (MCSV)
ControlNet
Introduction
ControlNet




Open network managed by ControlNet
International
Use for real-time data transfer of time-critical
and non-time-critical data between processors
or I/O on same link
Data transferred at a fixed rate of 5 million bits
per second
ControlNet basically a combination of AllenBradley’s Data Highway Plus and Remote I/O
Trunk Line – Drop Line
ControlLogix PLCs
Operator
interface
Trunk line
Node
number
Termination
resistor
Termination
resistor
Control Net Tap
Drop line
Variable
frequency drive
as node 4
PLC 5 as
Computer
Interface cards node 7
SLC 500
as node 8
ControlNet Nodes
Up to 99 nodes
 No node 0
 Actual number of nodes determined by
how efficiently the network bandwidth is
set up
 Planned communication on network set up
using RSNetWorx for ControlNet software

ControlLogix ControlNet
Interface

1756-CNB


1756-CNBR




Channel A only
Channel A and B for
redundant media
Module node
address set with
side switches
Duplicate node
addresses not
allowed
NAP for computer
connectivity
ControlNet for ControlLogix


Module 1756-CNB
Limits: ControlNet allows only 256 connections – it was
designed in years when 256 connections represent huge
case
ControlNet Taps
Straight T
Straight Y
Right Angle
Right Angle Y
Drop line length is fixed at 1 meter (39.5 inches).
Redundant Media
Personal computer
with ControlNet
interface
ControlLogix
Trunk
line
Redundant
cables
Tap
Drop
line
PLC 5
node
Personal Computer Interface
Personal computer with ControlNet
interface card like 1784-KTCX15
Redundant
trunk line
ControlNet Cabling
ControlNet Segment
ControlNet Segment
Segment
Termination
resistor
Termination
resistor
Tap
Trunk
line
Drop
line
39.5
inches
ControlNet Link
If more than 48 nodes are required, an
additional segment is required.
 Repeater connects segments.
 Two segments connected by a repeater is
a link.

Three Segments Connected by
a Repeater to Create a Star
Four Segments Connected by
Repeaters to Create a Ring
ControlNet Repeaters
Required if additional nodes are required
after either maximum number of nodes or
cable length reached
 Two modules required to build a repeater
 Many copper and fiber repeaters to select
from depending on application

Repeater Adapter Module
Dual Copper Repeater Module
Repeaters
ControlNet
PLC 5
Add Flex- I/O blocks
to this communication
for remote I/O points
Example of Fiber Repeater



Fiber repeaters
available as short,
medium, long, and
very long haul
Up to 18.5 miles
ControlNet network
using proper fiber
repeaters
Right-hand module in
previous slide
Network Bridging
Connect two Data Highway Plus networks
 Connect multiple DeviceNet networks

Trunk Line Calculation One
Node number
ControlNet: Key Terms
Local: Component in same chassis as controller.
Remote: Component in different chassis from controller:
ControlLogix Controller with
Configuration Information
Remote 1756-I/O
Local 1756-I/O
Scanner - adapter
FlexLogix I/O placed on DIN rail:
• Supports one or two banks
– (up to 8 local I/O modules and 8 extended local I/O modules)
Local I/O Modules
Bank 1
Extended Local I/O Modules
Bank 2
73
RSNetWorx
Software
Scheduled / Unscheduled

Time critical data is scheduled data.
 Requested
packet interval (RPI) set up in
RSNetWorx

Non-time critical data is unscheduled data.
 Message
instruction programmed on PLC
ladder rung

Trigger to transfer only when needed
RPI
Requested packet interval
 Scheduled network service

 The
requested interval time-critical data will
flow
 ControlNet will meet or beat the RPI if network
installed and configured properly
Network Update Time
Scheduled Traffic
Unscheduled
Traffic
Network
Maintenance
Time slots in Network Update
Time
ST
ST
UST
NM
1
UST
NM
1
2
ST
UST
NM
1
2
3
3
3
4
4
4
SMAX
SMAX
SMAX
2
2 has failure
RSNetWorx For ControlNet
RSNetWorx
for ControlNet
Go on-line
with network
Network
bandwidth
utilization
Enable
editing
Manual
network
configuration
Graphic view
of network
Trunk
line
Node
number
DEVICENET PURPOSE
Open network
 Link low-level devices to PLCs

 Sensors
 Pushbutton
stations
 Distributed I/O blocks
 Intelligent motor started overloads
 Variable frequency drives

Open network
 Network
devices (nodes) can be purchased from
many different vendors
DeviceNet Advantage
• Save wiring costs
– One cable with four wires
• Two power wires
• Two signal wires
• Many DeviceNet devices are intelligent;
e.g. photo switch has counters and timers incorporated
into sensor and PLC does not need to have timer or
counter on ladder. When timer or counter is done, the
action is carried out through RSNetWorx for DeviceNet
software to trigger field device across the network.
DeviceNet Network Example
Up to 64 nodes
Prox switch
and cable
Stack light
Cable to open-style
connector on
network PLC scanner
KwikLink cable
Power
supply
Termination
resistor
RightSight
photo sensor
Termination
resistor
Insulation
displacement
connector
ArmorBlock
maximum
4 I/O points
Open-style connection
CompactBlock
for power supply
I/O module
Sample of Some DeviceNet Media Components
Thick round
drop line cable
KwikLink drop
line cable
KwikLink flat trunk
line cable insulation
displacement connector
Device port
T-port
KwikLink flat trunk
line cable
DeviceLink
DeviceNet Interface
FlexLogix PLC DeviceNet
Daughter Card
DeviceNet open-style
cable connection point
Set baud rate
Status LEDs
Set interface
card’s node
CompactLogix DeviceNet Scanner
DeviceNet scanner
Open-style cable connection
CompactLogix processor
CompactLogix is a member of the ControlLogix family.
ControlLogix Modular Interface
1756-DNB
• ControlLogix modular
chassis interface
module
• 1756-DNB
• DeviceNet bridge
module
Information
window
Status LEDs
Open-style
network connection
RSNetWorx for DeviceNet
RSNetWorx View of DeviceNet
Network scanner
Drop line
Termination
resistor
Termination
resistor
Node address
Trunk line
Device or node
on network
Power supply not shown in RSNetWorx
DeviceNet Data Mapping
ControlLogix
ControlLogix 1756-DNB Mapping
Input tab
Scanner
properties
Click here to
unmap a device.
Input devices
in Scan List
Unused processor
memory. Can be
manually mapped later.
Data mapping
for each node
ControlLogix processor
tags or addresses
where data is mapped.
ControlLogix Input Mapping
32 Bits
16 Bits
31
ControlLogix Tags
16 15
8 7
Node 3 Series 9000
Photo Electric Sensor
mapping
Node 6 Drive Input Status word
Node 6 Drives Speed Feedback word
0
Node 4 Series 9000
Photo Electric Sensor
mapping
Electronic Data Sheets
EDS Files
Electronic Data Sheets
• Typically referred to as EDS files
– EDS files contain information regarding the
personality of the device.
– Correct EDS file must reside in the device
before it can be a working part of the network.
– EDS file must be the same firmware level as
the device.
If EDS File Is Not Current
• Go to manufacturer’s Web site and download
correct file.
• Go to ODVA.ORG site and download correct
file.
• EDS file numbers represented in Hex.
• Use EDS Wizard to update or register the
network device.
EDS Wizard
Updating a network
Device’s EDS file is to
register the file.
Click next to continue.
Register EDS File
How many
files to register
After download,
browse for file
on you computer.
EDS file name
represented
in Hex
Click next to
continue
registration.