UNIVERIZITET U ISTONOM SARAJEVU

ELEKTROTEHNIKI FAKULTET

DIPLOMSKI RAD

TEMA

Povezivanje FESTO IPC servera i InTouch aplikacije u SCADA sistem

Mentor: Doc. dr Slobodan Lubura Kandidat: Mitar Simi

Istono Sarajevo,

i

Sadraj

1. Uvod ........................................................................................................................................ 12. Uvod u SCADA sisteme i istorijski pregled ........................................................................... 2

2.1 Uvod u SCADA sisteme .................................................................................................. 22.2 Istorijat ............................................................................................................................. 52.3 Dananji sistemi ............................................................................................................... 62.4 Budunost ......................................................................................................................... 72.5 SCADA podsistemi .......................................................................................................... 7

3. Arhitektura SCADA sistema................................................................................................... 93.1 Monolitski i decentralizovani SCADA sistemi ................................................................ 93.2 Mreni SCADA sistemi ................................................................................................. 11

4. Programabilni logiki kontroleri ........................................................................................... 134.1 Istorijski pregled ............................................................................................................. 134.2 Prvi programabilni kontroleri ......................................................................................... 134.3 Prednost upravljanja pomou PLC-a u odnosu na upravljanje relejima ........................ 154.4 Opis sistema upravljanja sa PLC ureajem .................................................................... 164.5 Sastavni delovi PLC kontrolera ...................................................................................... 17

4.5.1 Centralna procesorska jedinica ............................................................................... 184.5.2 Memorija ................................................................................................................. 194.5.3 Programiranje PLC kontrolera ................................................................................ 194.5.4 Elektrino napajanje ................................................................................................ 204.5.5 Ulazi u PLC kontroler ............................................................................................. 204.5.6 Ulazni prilagodni stepen ......................................................................................... 214.5.7 Izlaz iz PLC kontrolera ........................................................................................... 214.5.8 Izlazni prilagodni stepen ......................................................................................... 224.5.9 Linije za proirenje ................................................................................................. 22

4.6 Princip rada PLC ureaja ............................................................................................... 224.7 Leder dijagram ............................................................................................................... 23

4.7.1 Normalno otvoreni i normalno zatvoreni prekidai ................................................ 254.8 FEC FC34 - FST ............................................................................................................ 27

4.8.1 TCP/IP komunikacija .............................................................................................. 314.8.2 RUN/STOP prekida .............................................................................................. 314.8.3 LED indikacija ........................................................................................................ 314.8.4 Osnovne karakteristike ............................................................................................ 31

ii

5. Softverski paket InTouch ...................................................................................................... 325.1 Korienje InTouch Application Manager-a .................................................................. 32

5.1.1 Koraci za kreiranje nove aplikacije ......................................................................... 335.2 WindowMaker ................................................................................................................ 34

5.2.1 Koraci u kreiranju novog prozora ........................................................................... 345.3 InTouchView .................................................................................................................. 35

5.3.1 Korienje In Touch menija .................................................................................... 355.3.2 Izvrenje InTouch QuickScript-i ............................................................................. 355.3.3 Inicijalizacija U/I komunikacije .............................................................................. 36

5.4 Tagname Dictionary ....................................................................................................... 365.4.1 Tipovi tagova .......................................................................................................... 365.4.2 Memorijski tip ......................................................................................................... 365.4.3 Tipovi U/I tagova .................................................................................................... 375.4.4 Definisanje novog taga ........................................................................................... 385.4.5 Tag Browser ............................................................................................................ 39

5.5 Kreiranje animiranih veza .............................................................................................. 415.5.1 Izbor animirane veze ............................................................................................... 415.5.2 Kreiranje ekvivalentnih tastera ............................................................................... 425.5.3 Animiranje objekata ................................................................................................ 42

5.6 Kreiranje InTouch Quick Script-i .................................................................................. 435.6.1 InTouch QuickScript-e ............................................................................................ 435.6.2 Korienje InTouch QuickScript Editor-a .............................................................. 445.6.3 Aplikativne skripte .................................................................................................. 455.6.4 Window skripte ....................................................................................................... 465.6.5 Key skripte .............................................................................................................. 465.6.6 Touch Pushbutton Action Script-e .......................................................................... 475.6.7 Uslovne skripte ....................................................................................................... 475.6.8 Data change skripte ................................................................................................. 48

5.7 Alarmi i pojave ............................................................................................................... 485.7.1 Konfiguracija alarmnog taga................................................................................... 49

5.8 Klijenti za alarme i pojave ............................................................................................. 505.8.1 Distribuirani prikaz alarma ..................................................................................... 50

5.9 Trendovi u realnom vremenu i istorijski prikaz ............................................................. 525.9.1 Trendovi u realnom vremenu .................................................................................. 52

iii

5.9.2 Istorijski prikaz trendova ........................................................................................ 535.10 U/I komunikacija ........................................................................................................ 54

5.10.1 Propisi za U/I adresiranje ........................................................................................ 545.10.2 InTouch pristupna imena ........................................................................................ 545.10.3 Definisanje U/I item-a ............................................................................................. 56

6. FESTO IPC komunikacioni server ....................................................................................... 586.1 Komunikacioni protokoli ............................................................................................... 586.2 Pristup udaljenim jedinicama preko FESTO IPC servera .............................................. 596.3 Podeavanje FESTO IPC servera ................................................................................... 60

6.3.1 Podeavanje Server-a .............................................................................................. 616.3.2 Podeavanje Socket-a.............................................................................................. 626.3.3 Podeavanje Topic-a ............................................................................................... 63

6.4 Povezivanje FESTO IPC servera sa InTouch aplikacijama ........................................... 656.4.1 Definisanje pristupnih imena .................................................................................. 656.4.2 Definisanje tagova .................................................................................................. 676.4.3 Praenje komunikacije preko InTouch aplikacije ................................................... 70

7. Praktina realizacija .............................................................................................................. 707.1 InTouch aplikacija .......................................................................................................... 70

7.1.1 Windows skripta ..................................................................................................... 717.2 Pristup kontroleru putem mree ..................................................................................... 74

8. Zakljuak............................................................................................................................... 76Literatura ....................................................................................................................................... 76

1

1. Uvod

SCADA sistemi imaju iroku primenu u praenju i kontroli postrojenja i opreme u industriji ali i u telekomunikacijama, energetici i sistemima upravljanja. U ovom radu objanjene su sve komponente neophodne za kreiranje SCADA sistema.

U drugom delu rada, koje nosi naziv Uvod i istorija SCADA sistema napravljen je uvod i istorijski prikaz SCADA sistema. Predstavljene su osnovne komponente SCADA sistema. Kroz kratka razmatranja uoene su osnovne osobine sadanjih SCADA sistema ali i mogui pravci novih tokova i razvoja ovih sistema u budunosti.

Tree poglavlje rada, Arhitekture SCADA sistema, prikazuje evoluciju ovih sistema tokom vremena od izolovanih samostalnih sistema preko postepene decentralizacije do mrenih SCADA sistema koji su danas u upotrebi.

Programibilni logiki kontroleri je naslov etvrtog poglavlja u kom je predstavljen osnovni element (pored raunara) SCADA sistema. Kroz kratak istorijski pregled i osobine prvih PLC-ova koji su se pojavili na tritu objanjen je i sistem upravljanja sa PLC-om ali i osnovne prednosti upravljanja sa PLC-om u odnosu na relejni sistem upravljanja. Opisani su sastavni delovi svakog kontrolera: CPU, memorija, napajanje, ulazni i izlazni modul, itd. Objanjen je i princip rada PLC-a kao i LEDER dijagram. Ulaenje u detalja ovog naina programiranja kontrolera prevazilazi obim ovog rada. Na kraju ovog poglavlja predstavljen je FEC FC34 FST kontroler koji je korien za potrebe ovog rada.

U petom delu rada, pod nazivom Softverski paket InTouch predstavljene su osnovni delovi i funkcije ovog sofverskog paketa za projektovanje SCADA sistema. Objanjeni su osnovni moduli ovog softverskog paketa: WindowMaker, WindowViewer i Application Manager. Tagovi predstavljaju promenjve koji se koriste za povezivanje fizikih veliina procesa sa promenjivim na raunaru. Vrste tagova, kao i kreiranje i definisanje je objanjeno u ovom poglavlju. Osnovu svakog SCADA sistema ine alarmi i pojave kao i klijenti za manipulisanje sa njima. Na kraju ovog poglavlja predstavljena je U/I komunikacija kao i praenje (trendovi) signala.

FESTO IPC Server je naslov estog poglavlja u kome je predstavljen program neophodan za komunikaciju SCADA aplikacije i PLC-a. Objanjeni su komunikacioni protokoli kao i pravilna podeavanja ovog programa koji predstavlja most izmeu fizikih veliina i senzora na kontroleru sa jedne strane i raunara sa druge strane, pored koga je krajnji korisnik ovek.

U sedmom delu rada prikazani su rezultati praktine realizacije jednostavnog SCADA sistema. Ovom prilikom nije kreiran SCADA sistem koji ima veliku upotrebnu vrednost ali osnovna ideja ovog rada jeste obraivanje svih neophodnih modula za potpunu implementaciju SCADA sistema. Na taj nain, ovaj rad predstavlja dobru polaznu osnovu za sve koji ele da se bave SCADA sistemima.

Zakljuak predstavlja osvrt na opisanu problematiku SCADA sistema kao i neka opta upustva za kreiranje ovih sistema.

2

2. Uvod u SCADA sisteme i istorijski pregled

2.1 Uvod u SCADA sisteme

SCADA (eng. Supervisory Control And Data Acquisition) je sistem koji slui za automatizaciju optih procesa, odnosno sistem koji se koristi za prikupljanje podataka sa senzora i instrumenata lociranih na udaljenim stanicama i za prenos i prikazivanje tih podataka u centralnoj stanici u svrhu nadzora ili upravljanja. Prikupljeni podaci se obino posmatraju na jednom ili vie SCADA raunara u centralnoj (glavnoj) stanici. SCADA sistem u realnosti moe da prati i upravlja i do stotinama hiljada ulazno-izlaznih vrednosti. Uobiajeni analogni signali koje SCADA sistem nadzire (ili upravlja) su nivoi, temperature, pritisci, brzine protoka i brzine motora. Tipini digitalni signali za nadzor (upravljanje) su prekidai nivoa, prekidai pritiska, status generatora, releji i motori.

Kao to joj i samo ime kae, ona nema potpunu kontrolu nad sistemom, ve je vie fokusirana ka nivou nadgledanja i nadziranja. Kao takva, ona je softverski paket koji je pozicioniran na samom vrhu hardvera na koji se odnosi, uglavnom preko PLC-a ili drugog komercijalnog hardverskog modula. SCADA sistemi se koriste ne samo u veini industrijskih procesa kao to su pravljenje elika, proizvodnja i distribucija struje (konvencionalne i nuklearne), praenje i kontrola hemijskih i transportnih procesa, gradskih vodovodnih sistema ve takone sve vie i svakodnevnom ivotu. SCADA sistemi su postigli sutinski napredak tokom proteklih godina u smislu funkcionalnosti i performansi. (Sl. 2.1).

Sl. 2.1 Mesto SCADA sistema u primeru sistema upravljanja

Termin SCADA se obino odnosi na centralni sistem koji nadgleda i kontrolie itavu fabriku ili sistem koji je raspregnut na velike daljine (kilometri). Najvei deo kontrole jedne stanice se

3

ustvari vri automatski od strane PLC-a. Glavne kontrolne funkcije su skoro uvek zabranjene kontroleru u stanici. Na primer, PLC moe da kontrolie protok vode za hlaenje kroz deo industrijskog procesa, ali SCADA sistem moe da dozvoli operateru da promeni zadatu vrednost protoka i moe da snima i prikazuje bilo koja alarmna stanja, kao to su gubitak pritiska ili visoka temperatura.

Prikupljanje podataka poinje na nivou PLC-a i ukljuuje oitavanje veliina i statusa. Zatim se podaci koji su potrebni alju na SCADA sistem, gde se prevode i formatiraju na takav nain da operater u kontrolnoj sobi uz pomo interfejsa moe, na osnovu njih, doneti odgovarajue odluke koje mogu biti potrebne da bi se podesile ili prepisale normalne PLC-ove kontrole. Podaci se takoe mogu uvati u istorijatu, koji je esto podran bazom podataka, radi prikaza trendova i drugih analitikih radnji.

SCADA sistem tipino implementira distribuiranu bazu podataka, koja se esto zove i baza tagova, koja se sastoji od elemenata zvanih take ili tagovi. Tag predstavlja jednu ulaznu ili izlaznu vrednost koja se prati ili kojom se upravlja od strane sistema. Tagovi mogu biti tvrdi (eng. hard) ili meki (eng. soft). Tvrdi tag predstavlja stvarnu vrednost ulaznog ili izlaznog signala, dok je meki tag rezultat logikih i matematikih operacija primenjenih na tvrdi tag. Veina interpretacija konceptualno uklanja ove granice nazivajui tvrde tagove najprostijim sluajem mekog taga. Vrednosti tagova se obino uvaju kao kombinacija vrednost-vreme; vrednost i vremenski trenutak kada je ta vrednost snimljena ili izraunata. Serija vrednost-vreme kombinacija je istorijat tog taga.

SCADA raunar je obino industrijski PC na kome se izvrava sofisticirani SCADA HMI softver. HMI (eng. Human-Machine Interface Sprega izmeu oveka i raunara) je aparat koji procesne podatke predstavlja operateru i kroz koji operater kontrolie proces. Osnovni interfejs operatera je skup grafikih ekrana koji prikazuju reprezentaciju opreme koja se posmatra. Tipian HMI se sastoji od ugnedenog derivacijskog stabla mnotva takvih ekrana.

HMI industrija je u osnovi roena iz potrebe za standardizacijom naina praenja i kontrolisanja udaljenih kontrolera sa vie pozicija, PLC-ova i drugih kontrolnih ureaja. Dok PLC-ovi omoguavaju automatsko, pre-programsko voenje procesa, oni su obino ratrkani po celoj fabrici, ime je runo prikupljanje podataka sa njih oteano. Istorijski, PLC-ovi nemaju standardizovan nain prikazivanja informacija operateru. Dok SCADA sistem prikuplja informacije sa PLC-ova i drugih kontrolera preko neke vrste mree, zatim kombinuje i formatira te informacije. HMI moe takoe biti povezan sa bazom podataka, da bi obezbedio prikazivanje trendova, dijagnostikih podataka i menaderskih informacija.

Tri komponente SCADA sistema su:

viestruke udaljene terminalne jedinice (PLC-ovi), glavna stanica (eng. Master Station) i HMI kompjuter(i), komunikacijska infrastruktura.

Termin glavna stanica se odnosi na servere i na softver za komunikaciju sa opremom, a onda i na HMI softver koji se izvrava na jednom ili vie raunara u kontrolnoj sobi, ili negde drugde. U manjim SCADA sistemima, glavna stanica moe biti samo jedan PC raunar, dok u veim

4

SCADA sistemima, glavna stanica se moe sastojati od vie servera i distribuiranih softverskih aplikacija.

SCADA sistem obino prezentuje informacije operateru u obliku mimikih dijagrama (Sl. 2.2). To znai da operater moe da vidi ematsko predstavljanje fabrike koju kontrolie. Na primer, slika pumpe koja je povezana sa cevi moe operateru pokazati da pumpa radi i koliko tenosti pumpa kroz cev u tom trenutku. Operater tada moe da iskljui pumpu. HMI softver e prikazati smanjivanje brzine protoka tenosti u cevi u realnom vremenu. Mimiki dijagrami se mogu sastojati od linijske grafike i ematskih simbola koji predstavljaju procesne elemente, ili se mogu sastojati od digitalnih fotografija procesne opreme prekrivenim animiranim simbolima. Vreme potrebno da se stigne do udaljenih stanica, da se prikupe podaci ili da se izdaju naredbe, da se preispitaju runo uneti podaci, ispiu izvetaji ili izvre bilo koje od funkcija koje prua SCADA sistem, je u injenici veoma znatno. Koristi od utede vremena su daleko vee od skraenja ljudskih radnih sati brze reakcije na alarme, blagovremene akcije i naredbe imaju i visoku novanu vrednost. Primarna svrha SCADA sistema je da unapred daju upozorenje na problem koji moe nastati.

Sl. 2.2 Primer SCADA sistema koji se izvrava na raunaru

Pre nego to su SCADA sistemi (sa telemetrijom) implementirani, gomila udaljenih stanica je ili imala ljudstvo ili su ih inspekcije esto poseivale. Potreba za ovim je eliminisana (ili u velikoj meri smanjena) sa implementacijom iroko oblasnih SCADA. Ovo je bio osnovni ekonomski

5

pokreta za implementaciju SCADA sistema u prvom velikom talasu sveobuhvatnih sistema u sedamdesetim i osamdesetim.

2.2 Istorijat

SCADA je najverovatnije logina posledica razvoja telemetrije iz prve polovine dvadesetog veka. Raketna i avio tehnologija nisu bile u stanju da priute ljudstvo koje bi istraivalo planetarne podatke o vremenu. Stanice sa ljudima na povrini Zemlje kao to su svetionici, pote, meteoroloke stanice i sl. su mogle da prikupljaju i prate meteoroloke podatke. Meutim, za preciznu vremensku prognozu, bile su potrebne mnogo preciznije informacije iz atmosfere. Tako su se javila dva pitanja koja su zahtevala odgovore. Kako se precizni podaci mogu prikupljati iz atmosfere i slati ka postrojenju na Zemljinoj povrini? I, kako se podaci mogu prikupljati iz mnogo poloaja i snimati u centralizovanoj lokaciji kako bi se tu analizirali i tako predvidele vremenske prilike? Do reenja se dolo po ugledu na eleznike kompanije koje su koristile telemetrijske ureaje. eleznice su koristile telemetriju u svrhu prikupljanja podataka o lokaciji vozova i poloaju skretnica. U toku ovog vremena, napredak u radio tehnologiji je doveo do uklanjanja potrebe za postavljanjem stotine kilometara ica. Razvitak u korekciji greaka i kompresiji podataka omoguio je da vie informacija bude pouzdano poslato putem radio talasa. Tokom dvadesetog veka, sve vie industrija, kao to su automatizovane fabrike, gasna, elektrina i vodena postrojenja, su poele da koriste telemetrijski sistem za nadzor procesa i udaljenih stanica. Dvosmerna radio komunikacija je postala uobiajena u ranim ezdesetim. Tada su izraunavanja u velikim raunarskim stanicama postala paradigma. Terminali bez sopstvene inteligencije su koristili raunarske stanice za izvravanje prorauna i uvanje podataka. Ovaj metod je prevazien u ranim osamdesetim sa razvojem mikrokompjutera. Era mikrokompjutera je dozvolila da informacije i inteligencija budu korisnicima nadohvat ruke. Mikrokompjuteri su omoguili da upravljanje procesom bude distribuirano izmeu udaljenih stanica, oslobaajui ih zavisnosti od centralne raunarske jedinice. Do kasnih osamdesetih, industrija je poela da prelazi u eru distribuiranih sistema. Ova era je okarakterizovana integracijom WAN-a (eng. Wide Area Network) i LAN-a (eng. Local Area Network), otvorenim standardima i modelovanjem relacionih informacija. U kasnim devedesetim, se pojavila nova era kompjutera opisana kao era sveprisutnosti. Ovo je vreme kada su svi tipovi mrenih konfiguracija, WAN i LAN postali shvatljivi. U toku ove ere, potreba za master-slave SCADA sistemom je znaajno smanjena. Sada programabilni jeziki kontroleri imaju mogunost prikupljanja podataka i upravljanja lokalnim stanicama. Tako su se poeli menjati i korisnici SCADA sistema. Industrije tipa elektrinih postrojenja su zadrale centralizovanu filozofiju. Meutim, kompanije za proizvodnju nafte i gasa su prele na vie decentralizovan nain, vraajui kontrolu u ruke operatera specijalista. To je dovelo do novog trenda meu programerima SCADA sistema. Dok su aktuelni sistemi nagiljali ka programiranju logike za PLC lociran na udaljenim stanicama, razvijan je novi metod vraanja koda pod kontrolu centralne jedinice.

Od samog poetka u ezdesetim, SCADA je shvaena kao sistem iji su glavni interes bili ulazi i izlazi sa udaljenih terminalnih jedinica (eng. Remote Terminal Units - RTU). U ranim sedamdesetim je razvijen DCS (eng. Distributed Control System). ISA S5.1 standard definie DCS kao sistem koji se iako funkcionalno integrisan, sastoji od podsistema koji mogu biti fiziki razdvojeni i udaljeni jedan od drugog. DCS je prvobitno razvijen prema potrebama velikih preduzea i procesnih postrojenja koji su zahtevali znatnu koliinu analognog upravljanja.

Osnovne razlike izmenu SCADA sistema i DCS-a su:

6

Istorijski gledano, DCS koristi programabilni jeziki kontroler, a SCADA koristi udaljene terminalne jedinice (RTU).

PLC poseduje vei nivo inteligencije od RTU-a. Za razliku od RTU-a, PLC je u mogunosti da kontrolie stanice bez direkcija od strane

mastera.

Linija izmeu ova dva sistema je znatno izbledela u kasnim devedesetim. SCADA sistemi su posedovali sposobnosti DCS-a i DCS je posedovao sposobnosti SCADA sistema. Sistemi su, jednostavno, prilagoeni operacijama kojima upravljaju.

Sistemi instalirani u sedamdesetim i osamdesetim se danas obino zovu Sistemi Dinosaurusi. Bili su veliki, bili su skupi i vladali su planetom. Svi ovi sistemi su proizvoeni i instalirani od strane jedne kompanije koja je bila odgovorna za totalnu manipulaciju sistema. Te kompanije su imale svoju liniju opreme (dizajniranu i proizvedenu in-house) i softver. One su obino bile odgovorne za inenjering, konfiguraciju, komunikacijsku mreu, instalaciju i komisiju. Protokoli izmenu RTU-a i glavne stanice su bili u privatnom vlasnitvu, kao to je bio i softver u baznoj stanici i ee hardver u baznoj stanici. Za vee sisteme centralna stanica je bila minikompjuter i vrua rezerva koji su razgovarali kroz raznovrsne privatne ureaje sa komunikacijskom mreom. Preorijentisan sistem je specifino planiran da glatko zameni kompjutere, komunikacijsku opremu i periferne ureaje. Softver je takoe pisan da komunicira sa RTU-ovima istih kompanija i da u potpunosti iskoristi sve karakteristike. Sistem komunikacija je bio obezbeen od strane prodavca. Bio je izabran da odgovara RTU-u i tehnologiji glavne stanice. Komuniciranje je bilo tipino putem kopnenih linija ili putem UHF radija. Brzina se kretala izmenu 300 i 1200 bps (eng. bits per second - bita po sekundi). Udaljene terminalne jedinice (RTU-ovi) su bile dizajnirane i proizvoene od strane prodavca tako da odgovaraju nainu komunikacije i sposobnostima glavne stanice. Udaljene terminalne jedinice su proizvoene od strane iste kompanije koja je davala (i pisala) softver za baznu stanicu i komunikacijsku opremu. Mnogi korisnici su bili veoma sreni u danima dinosaurusa. Sistem je bio dobro razumljiv, generalno je radio dobro i imao je karakteristike kao to je vrua rezerva koje su radile bolje nego naredni sistemi. Veina ovih sistema su bili predvidljivi. Kada doe do bilo kog problema bio je potreban dobavlja da ga rei. Obuavanje o sistemu je bilo obezbeneno u vidu standardnih kurseva od strane dobavljaa. Postojao je jedan set prirunika. Iako su ovi sistemi radili dobro i bili visoko potovani pritisak za promene je doao iz nekoliko faktora:

Korisnik je bio taoc prodavca bilo je finansijski i operativno nepraktino totalno se odrei Sistema A za Sistem B.

Pojedincu je bilo nedostupno znanje o tome ta sve moe dobavljaev sistem ako Sistem A nije mogao neto to je mogao Sistem B, nije postojao lak nain da se postignu sposobnosti Sistema B osim prelaska na Sistem B.

2.3 Dananji sistemi

Dananji sistemi jo zadravaju zavetanje od dinosaurusa. Poteno je rei da je veina SCADA sistema u ovom trenutku u stanju tranzicije od ranijih sistema do mnogo otvorenijih sistema sa viestrukim dobavljaima i pruaima usluga. Veina sistema se sastoji od brojnih komponenti varirajuih funkcionalnosti i starosti. Sistemi danas su rezultat nove arhitekture glavne stanice ili sistema komunikacija nametnutih na prethodni sistem. Postoji jak pomak ka

7

otvorenim standardima i elja da se preuzme prednost tehnolokog napretka koju zavetani sistemi dinosaurusi nisu bili sposobni da inkorporiu. Plan je da se eventualno doe do fleksibilne arhitekture glavne stanice korienjem otvorenih protokola za komunikaciju sa RTU koji se mogu birati od razliitih dobavljaa. U naginjanju da se postignu otvoreni standardi mnogi SCADA korisnici su otkrili da to i nije tako lako kao to se mislilo. Postoji problem inkorporacije vlasnikih standarda zavetanih sistema. Otvoreni standardi imaju razliite stepene prihvatanja i uspenosti. U komunikaciji izmeu mastera i RTU-a postoji rat izmenu DNP3 i IEC standarda. Ponekad ak i veliki novi standard koji je promovisan kao reenje za sve (UCA2) nestaje sam od sebe.

2.4 Budunost

Ima nekoliko stvari koje se slobodno mogu predvideti da e se dogoditi dominacija IP baziranih komunikacija, sadraj zavetanih sistema i vea povezanost sa drugim procesima i sistemima. Sistemi e i dalje morati da izlaze na kraj sa raznovrsnou komunikacionih protokola od zavetanih protokola prolosti (C2025, HDLC, PDOS), do konkuriuih protokola sadanjosti (DNP3, IEC870 i tako dalje), koji pokuavaju da se standardizuju u budunosti.

2.5 SCADA podsistemi

Pri realizaciji nadzorno-upravljakih sistema primenom SCADA softvera pretpostavlja se da postoji postrojenje sa prateom mernom opremom i izvrnim organima, da je data tehnoloka ema i opis postrojenja, kao i elektro projekat na nivou postrojenja. Tada se SCADA softver projektuje tako da omogui jednostavno specificiranje svih elemenata sistema, kao i jednostavno projektovanje operaterskog interfejsa i dispeerskih stanica. Pri tome se mora specificirati nain komunikacije, vorovi u mrei, vreme skeniranja pojedinih stanica ili pojedinih signala u stanici, kao i skup (bazu) podataka koji se prate i obrauju. Iako SCADA softvere razvijaju razliiti proizvoai iz analize dostupnih sistema mogu se uoiti slinosti u njihovoj arhitekturi. Takoe se moe primetiti postojanje slinih podsistema prikazanih na Sl. 2.3 kao to su:

1. Podsistem za definisanje veliina u kome se definiu veliine i njihove osobine kao to su gornja i donja granica vrednosti veliine, vreme oitavanja, itd. Ulazne veliine predstavljaju vrednosti izmerenih fizikih veliina iz procesa, a izlazne veliine vrednosti koje se alju ka upravljakim urenajima. esto se mogu definisati i memorijske veliine (koje slue za proraune) i sistemske veliine koje su specifine za upotrebljeni program.

2. Podsistem za alarme koji slui za definisanje i prikaz alarmnih stanja u sistemu. Alarmna stanja mogu predstavljati nedozvoljenu ili kritinu vrednost veliine kao i nedozvoljenu akciju ili komandu operatera. Svaki alarm ima svoje osobine kao to su nivo ozbiljnosti alarma, mesto nastanka, kategorija, poruka koja se vezuje za alarm i slino. Podsistem za alarme omoguuje promenu stanja alarma putem operacije potvrde i brisanja.

3. Podsistem za prikaz trendova u kome se prikazuju poslednje promene vrednosti veliina (trendovi u realnom vremenu) i istorijat promene vrednosti veliina u toku dueg vremenskog perioda (histogrami). Dobro osmiljeni podsistemi za prikaz trendova omoguuju i uporedni prikaz vie veliina kao i arhiviranje dijagrama.

4. U podsistemu za izvetaje se formiraju izvetaji o promenama vrednosti veliina, alarmima, akcijama operatera i ostalim aspektima rada postrojenja.

8

5. Grafiki podsistem prikazuje stanje postrojenja u obliku koji je najpregledniji za oveka (operatera) kako bi on mogao pravovremeno odreagovati na promenu stanja sistema. Osnovna ideja je da se letiminim pogledom na ekran uoe nepravilnosti u radu postrojenja, da bi se brzo reagovalo i spreilo neeljeno ponaanje. Vrednosti veliina se najee prikazuju u obliku brojeva ili dinamikih slika, ime se olakava uoavanje promena na slici. Pored prikaza stanja sistema grafiki podsistem treba da omogui izvravanje neke akcije od strane operatera. Na primer klikom mia na neki objekat moe se pokrenuti izvravanje nekog ranije definisanog makroa ili skripte. U veini dostupnih sistema omogueno je pisanje makroa u VBA (eng. Visual Basic for Application) programskom jeziku koji se odlikuje jednostavnom sintaksom.

6. Komunikacioni podsistem omoguuje povezivanje SCADA sistema sa fizikim ureajima koji vre neposredan nadzor i upravljanje (PLC).

7. Podsistem za pristup bazama podataka omoguuje trajno uvanje i pregled podataka u relacionim bazama podataka. Ranija reenja su beleila podatke u datoteke u nestandardnom obliku. Novija reenja koriste neki od standardnih naina arhiviranja podataka koji omoguuju korisniku lak pristup podacima kao i pristup podacima iz drugih softverskih sistema. Na Microsoft Windows operativnim sistemima esto se koristi ODBC (eng. Open Database Connectivity) i neto savremenija ADO (eng. ActiveX Data Object) tehnologija. Upotreba ovih tehnologija omoguuje laku pretragu podataka kao i formiranje izvetaja pomou SQL (eng. Structured Query Language) jezika.

Sl. 2.3 Podsistemi SCADA sistema

9

3. Arhitektura SCADA sistema

SCADA sistemi su evoluirali uporedo sa rastom savremenih raunarske tehnologije. Postoje tri generacije SCADA sistema:

prva generacija monolitski (eng. Monolithic) druga generacija decentralizovani (eng. Distributed) trea generacija mreni (eng. Networked). 3.1 Monolitski i decentralizovani SCADA sistemi

Kada su prvi SCADA sistemi razvijeni, koncept raunara uopte je bio zasnovan na "mainframe" sistemima. Mree, globalno gledano, nisu postojale. Kao rezultat toga, SCADA sistemi su bili samostalni sistemi praktino bez povezivanja sa drugim sistemima. WAN mree su realizovane i dizajnirane za komunikaciju udaljenih RTU i nita drugo. Pored toga, protokoli u WAN mree koji se danas koriste su uglavnom bili nepoznati u to vreme. Komunikacioni protokoli koji se koriste za SCADA mree su razvijani od strane prodavaca RTU opreme i esto su bili licencirani. Pored toga, ovi protokoli su generalno veoma "mravi", koji nisu podravali sve potrebne operacije u svrhu praenja i kontrole taaka u okviru daljinskog upravljanja. Takoe, bilo je uglavnom nemogue povezati druge vrste podataka sa RTU komunikacijom na mrei. Povezivanje sa SCADA master stanicom je bilo veoma ogranieno od strane proizvoaa sistema. Veze do master stanice obino su bile realizovane na nivou magistrale preko adaptera ili licenciranih kontrolera prikljuenih u centralnu procesorsku jedinicu CPU (eng. Central Processing Unit). Redundansa u prvoj generaciji ovih sistema ostvarena je korienjem dva identino opremljena mainframe sistema, osnovnog (primarnog) i rezerve - (eng. a primary and a backup), povezanih na nivou magistrale. Osnovna funkcija pasivnog sistema bila je da prati primarni sistem i preuzme aktivnost u sluaju otkrivenog propusta. Ova vrsta rada znai da je malo ili nimalo obrade podataka uraena na pasivnom sistemu. Sl. 3.1 prikazuje tipian primer prve generacije SCADA sistema.

10

Sl. 3.1 Monolitski SCADA sistem

Decentralizovani SCADA sistemi

Naredna generacija SCADA sistema je nastavila razvoj prve generacije i unapredila minijaturizaciju sistema i predstavlja poetak primene LAN mrea za distribuiranje i obradu podataka u vie sistema. Viestruke stanice, svaka sa specifinim funkcijom, bile su povezane preko LAN mree i delile su podatke u realnom vremenu. Ove stanice su obino bile opremljene mini raunarom, koji je bio manji i jeftiniji od prve generacije procesora. Neke od ovih stanica sluile su kao komunikacioni procesori, pre svega za komunikaciju sa ureajima kao to su RTU a neke su pruale HMI za sistem operatera. Povezane mree ovih pojedinih sistema uglavnom su bile zasnovane na LAN protokolu i nisu pruale mogunost za povezivanje izvan granica lokalne sredine. Neki od LAN protokola koji su korieni bili su zatieni licencom, gde je proizvoa razvio sopstveni mreni protokol ili verziju. Ovo je omoguilo da proizvoa optimizuje svoj LAN protokol za real-time operacije, ali je bio ogranien jer nije postojala mogunost povezivanja sa mreama od drugih proizvoaa SCADA LAN sistema. Sl. 3.2 prikazuje SCADA arhitekturu druge generacije. Decentralizacija sistema preko mree povezanih sistema poveala je funkcionalnost ali i posluila za ne samo poveanje procesorske snage, ve i da se pobolja redundantnost i pouzdanost sistema u celini. Umesto jednostavne primar/rezerva eme koja se koristila u mnogim sistemima prve generacije, arhitektura decentralizovanih sistema esto je drala sve stanice na LAN-u online stanju sve vreme. Na primer, ako je jedna HMI stanica u kvaru, druga

11

HMI stanica moe da se koristi za rad sistema, bez ekanja na failover iz primarnog u sekundarni sistem.

Sl. 3.2 Primer distribuiranog SCADA sistema

WAN mrea, koja se koristila za komunikaciju sa interfejs ureajima, uglavnom je ostala nepromenjena do razvoja LAN veze izmedju lokalnih stanica i SCADA master sekcije. Ove eksterne komunikacione mree su i dalje bile ograniene na RTU protokol i nisu bile na raspolaganju za druge vrste mrenog saobraaja. Kao to je to bio sluaj i sa prvom generacijom SCADA sistema, i druga generacija je bila ogranien na hardver, softver i periferne ureaje koji su bili kupljeni od datog proivoaa ili bar odabrani pri samom projektovanju.

3.2 Mreni SCADA sistemi Savremena generacija SCADA arhitekture master stanica je u bliskoj vezi sa drugom generacijom, sa primarnom razlikom da je sistem otvoren i da postoji manja zavisnost od proizvoaa. Jo uvek postoji vei broj umreenih sistema, koje dele funkcije master sekcije. Jo uvek postoje i RTU protokoli koji su licencirani. Veliki napredak u treoj generaciji je otvaranje arhitekture sistema, korienjem otvorenih standarda i protokola i sada je mogue distribuirati SCADA funkcije preko WAN a ne samo preko LAN mrea.

12

Otvorenim standardima eliminie se veliki broj ogranienja iz prethodne generacije SCADA sistema. Dozvoljava se korisniku da povee periferne ureaje kao to su monitori, tampai, disk jedinice, itd. na sistem i / ili mree. Poto se razvijaju otvoreni sistemi (eng. open ili off-the-shelf systems), SCADA proizvoai postepeno gube monopol u razvoju hardvera. Poznati proizvoai kao to su Compaq, Hewlett-Packard i Sun Microsystems zakljuali su svoje iskustvo u razvoju osnovne raunarske platforme i softvera za operativne sisteme. Na taj nain oni mogu da se posvete razvoju u oblasti gde mogu dodati odreenu posebnu vrednost sistemu softver za SCADA master stanicu. Veliki napredak u treoj generaciji SCADA sistema dolazi i zbog upotrebe WAN mrenih protokola kao to su internet protokol IP (eng. Internet Protocol) za komunikaciju izmedju master stanica i komunikacione opreme. Ovo omoguava deljenje master stanice na sekcije koje su odgvorone za komunikaciju sa odreenim interfejs ureajima preko WAN mree. Proizvoai nude i proizvode sa kojima se prua mogunost da RTU komuniciraju sa master stanicom preko Ethernet konekcije. Sledea slika predstavlja mreeni SCADA sistem.

Sl. 3.3 Mreni SCADA sistem

Jo jedna prednost koju donosi prenoenje SCADA funkcionalnosti u odnosu WAN mree je manja mogunost totalnog kraha sistema. Naime, distribucijom SCADA obrade preko LAN-a u drugoj generaciji poboljala se pouzdanost sistema, ali u slucaju pada SCADA master sekcije, ceo sistem je izgubljen. Zbog distribucije obrade preko fiziki odvojenih lokacija, postaje

13

mogue da se grade SCADA sistemi koji se mogu oporaviti u sluaju kvara na jednom mestu. Za neke organizacije, koje se u potpunosti oslanjaju na SCADA sistem, ovo je realno velika korist.

4. Programabilni logiki kontroleri

4.1 Istorijski pregled U ezdesetim i sedamdesetim godinama prolog veka, industrija je poela da uvia potrebu za poboljanjem kvaliteta i uveanjem produktivnosti. Fleksibilnost je takoe postala glavna briga (sposobnost brzog menjanja procesa je postala veoma vana kako bi se zadovoljile razliite potrebe potroaa).

Automatizovane industrijske trake u tom periodu su uvek imale ogromnu elektrinu tablu za kontrolisanje sistema koja je neretko pokrivala itav zid! Unutar table se nalazilo mnotvo meusobno povezanih elektromehanikih releja kako bi itav sistem funkcionisao. Termin povezani oznaava da su elektriari morali sve releje runo da poveu. Inenjer bi projektovao logiku sistema a elektriari bi dobili ematski plan logike koji bi morali da implementiraju sa relejima. Te relejne eme su esto sadravale i preko stotinu releja. Nacrt koji bi elektriar dobio se nazivao lestviasta ema (naziv je proistekao iz izgleda ema). Lestve su prikazivale sve prekidae, senzore, motore, ventile, relej, itd., koji bi se nalazili u sistemu. Posao elektriara je bio da ih sve povee. Jedan od problema sa ovom vrstom kontrole jeste da je zasnovan na mehanikim relejima. Mehaniki ureaji su obino najslabija veza u sistemima, zbog svojih pokretnih delova koji mogu da se istroe. Ako bi jedan relej prestao da radi, elektriar bi morao da ispita ceo sistem (sistem bi bio van funkcionalnosti sve dok se ne nae i ne koriguje uzrok problema). Drugi problem sa ovakvim nainom kontrole je u praznom hodu sistema koji mora da se iskljui da bi se povezivanja na elektrinoj tabli izvrila. Ako bi kompanija odluila da promeni redosled operacija (ak i za malu promenu), to bi se ispostavilo kao ogroman troak i gubitak proizvodnog vremena dok sistem ne bi ponovo proradio. Nije teko zamisliti da je inenjer napravio nekoliko manjih greaka u njegovom projektu. Takoe je pojmljivo da je moda i elektriar napravio nekoliko greaka u povezivanju sistema. Na kraju nije teko zamisliti ni nekoliko loih komponenti. Jedini nain da se vidi da li je sve u redu je bio taj da se sitem stavi u pogon. Kako sistemi obino nisu savreni kod prvo putanja u rad, pronalaenje greaka je bio mukotrpan proces. Takoe treba zapamtiti da nijedan proizvod nije mogao da se proizvede dok su se vrile ispravke ili promene u povezivanju. Sistem je bukvalno morao da se onesposobi pre nego to se izvre promene u povezivanju. To znai da je itavo proizvodno osoblje vezano za tu proizvodnu traku bilo bez posla dok sistem nije bio ponovo popravljen. Tek kad bi elektriar zavrio sa pronalaenjem greaka i opravkom, sistem je bio spreman za proizvodnju. Trokovi ovakvog naina rada su bili preveliki ak i za veoma bogate firme.

4.2 Prvi programabilni kontroleri

Amerika kompanija General Motors je meu prvima uvideo potrebu za zamenom oiene kontrolne table sistema. Poveana konkurencija je primorala proizvoae automobila da poboljaju proizvodnju, kvalitet i produktivnost. Fleksibilnost, lako i brzo menjanje automatizovanih linija za proizvodnju su postali veoma bitni. Ideja ove kompanije je bila da se

14

za logiku sistema iskoristi neki od tadanjih mikroraunara (koji su po snazi bili ispod dananjih osmobitnih mikrokontrolera) umesto oienih releja. Raunar bi mogao da zauzme mesto ogromnih, skupih, nefleksibilnih oienih kontrolnih tabli. Ako bi bile potrebne promene u sistemskoj logici ili redosledu operacija, program u mikroraunaru bi mogao da se promeni umesto ponovnog povezivanja releja. Treba samo zamisliti ta je u to doba znailo eliminisanje itavog perioda potrebnog za promene u povezivanju. Implementacija ovog plana je naila na novi problem kako naterati elektriare da prihvate i koriste novi ureaj. Sistemi su esto bili veoma kompleksni i zahtevaju kompleksno programiranje. Nije dolazilo u obzir da se trai od elektriara fabrike da naue i koriste kompjuterski jezik pored njihovih ostalih dunosti. General Motors Hidromatic Division, odeljenje ove velike kompanije je uvidelo potrebu i napisalo kriterijume projekta za prvi programabilni logiki kontroler (ve su postojale kompanije koje su prodavale ureaje koji su obavljali industrijsku kontrolu, ali su to bili jednostavni sekvencijalni kontroleri ne PLC kontroleri kakvim ih danas znamo). Specifikacije su zahtevale da novi ureaj bude baziran na elektronskim umesto na mehanikim delovima, da ima fleksibilnost kompjutera, da funkcuionie u industrisjkom okruenju (vibracije, toplota, praina, itd.) i da ima mogunost da se reprogramira i koristi za druge zadatke. Poslednji kriterijum je bio i najvaniji, novi ureaj je morao da se lako progarmira i odrava od strane elektriara i tehniara fabrike. Nakon izrade specifikacije General Motors je traio zainteresovane kompanije i podsticao ih da razviju ureaj koji je odgovarao specifikacijama projekta.

Firma Gould Modicon je razvila prvi ureaj koji je odgovarao specifikacijama. Klju uspeha kod novog ureaja je bio da se za njegovo programiranje nije morao uiti novi programski jezik. Programirao se tako to je korien isti jezik koji su elektriari ve znali lestviasti dijagram. Elektriari i tehniari su mogli vrlo lako da razumeju ove nove ureaje jer je logika izgledala slino staroj logici sa kojom su uvek i radili. Time oni nisu morali da ue novi programsi jezik to se (sada ve oigledno) pokazalo kao dobar potez. PLC kontroleri su prvobitno zvani PC kontroleri (naziv je nastao od poetnih slova englenskih rei programmable controllers). Ovo je prouzrokovalo malu zabunu kad su se pojavili personalni raunari PC (eng. Personal Computers), da bi izbegli zabunu oznaka PC je ostala raunarima a programabilni kontroleri su postali programabilni logiki kontroleri (eng. Programmable Logic Controllers). Prvobitni PLc kontroleri su bili jednostavni ureaji. Povezivali su ulaze kao to su prekidai, digitalni senzori, itd., i na osnovu unutranje logike vrili unutranje ukljuenje ili iskljuenje izlaznih ureaja. Na poetku svog postojanja nisu bili sasvim pogodni za sloene kontrole kao to su temperature, pozicije, pritisci, itd. Meutim, tokom godina proizvoai PLC kontrolera su dodavali brojne karakteristike i poboljanja. Dananji PLC kontroler moe da se nosi sa izrazito sloenim zadacima kao to je kontrola pozicije, razne regulacije i druge sloene primene. Brzina rada i lakoa programiranja su se takoe poboljali. Razvijeni su moduli posebnih namena kao to su komunikacioni moduli za povezivanje vie PLC kontrolera u mreu. Danas je teko zamisliti zadatak koji PLC ne bi mogao da savlada. Na sledeoj slici je prikazan automatizovani sistem i PLC kontroler kao sastavni deo takvih sistema.

15

Sl. 4.1 PLC kao element automatizovanog sistema

4.3 Prednost upravljanja pomou PLC-a u odnosu na upravljanje relejima

Poetkom industrijske revolucije automatizovanim mainama upravljali su pomou releja, meusobno povezanih icama unutar komandnog ormana. Za otkrivanje greke u sistemu bilo je potrebno mnogo vremena pogotovo kod sloenih upravljakih sistema. Vek trajanja kontakata releja je ogranien, pa se vremenom moraju zameniti. Prilikom zamene releja ili ostalih potronih delova, maina se morala zaustaviti a time i proizvodnja. Komandni orman koristio se samo za jedan odreeni proces i nije ga bilo jednostavno izmeniti prema potrebama novog sistema. Prema ovome izloenom do sada rtelejno upravljanje se pokazalo veoma neefikasnim. Ovi nedostaci su u velikoj meri otklonjeni uvoenjem PLC-a u sisteme upravljanja, to je jo i doprinelo poboljanju kvaliteta, uveavanju produktivnosti i fleksibilnosti. Prednost komandnog ormana uraenog na bazi PLC kontrolera u odnosu na komandne ormane napravljenih na bazi releja ogleda se unekoliko sledeih stavki:

16

Potrebno je 80% manje ica za povezivanje u poreenju sa konvencionalnim upravljakim sistemom.

Potronja je znaajno smanjena jer PLC znatno manje troi od mnotva releja. Dijagnostike funkcije PLC kontrolera omoguavaju brzo i jednostavno otkrivanje

greaka. Izmena u sekvenciji upravljanja ili primena PLC ureaja na drugi proces, upravljanja

moe se jednostavno izvriti izmenom programa preko konzole ili uz pomo softvera na raunaru (bez potrebe za izmenama u oienju, sem ukoliko se ne zahteva dodavanje nekog ulaznog ili izlaznog ureaja).

Potreban je znatno manji broj rezervnih delova. Mnogo je jeftiniji u poreenju sa konvencionalnim sistemom, naroito u sistemima gde je

potreban veliki broj U/I ureaja. Pouzdanost PLC-a je vea od pouzdanosti elektro-mehanikih releja i tajmera. 4.4 Opis sistema upravljanja sa PLC ureajem

Sistem koji se automatizuje odnosno na koji se eli primeniti automatsko upravljanje naziva se objekat upravljanja. Rad objekta upravljanja se konstantno prati ulaznim ureajima (senzorima) koji daju informaciju PLC ureaju o zbivanju u sistemu. Kao odgovor na to PLC alje signal spoljnim izvrnim elementima koji zapravo kontroliu rad sistema na nain kako je to programer programom odredio. Programer PLC ureaj programira na osnovu zahteva i postavljenih kriterijuma definisanih tehnolokim zadatkom. Program se pie u namenskom programskom jeziku, koji svaki proizvoa daje uz svoj PLC, a koji pretstavlja kombinaciju programskog editora, kompajlera i komunikacionog softvera. U editoru se program pie pratei redosled operacija upravljanja, a zatim se proverava njegova sintaksa i vri kompajliranje. Ako je sve u redu, komunikacionom vezom softver se alje u memoriju PLC-a gde se smeta i pokree. Ulazni i izlazni ureaji, koji se povezuju sa PLC ureajem, optimalno se odabiraju na osnovu zahteva i postavljenih kriterijuma definisanih u tehnolokom zadatku koje treba da zadovolje. Ulazni ureaji su prekidai, senzori i davai. Izlazni ureaji mogu biti solenoidi, releji, elektromagnetni ventili, motori, kontaktori kao i ureaji za svetlosnu i zvunu signalizaciju.

17

Sl. 4.2 Sistemski pristup projektovanju sistema upravljanja pomou PLC ureaja

4.5 Sastavni delovi PLC kontrolera

PLC je zapravo indusrijski mikrokontrolerski sistem (u novije vreme se umesto mikrokontrolera sreu procesori) u kome su hardver i softver specifino adaptirani industrisjkom okruenju. Blok ema tipinih komponenti od kojih je sainjen PLC se nalazi na Sl. 4.3 treba posebnu panju posvetiti na ulaz i izlaz jer se u tim blokovima nalaze i zatite neophodne za za

18

izolovanje CPU (eng. Central Processing Unit) bloka od tetnih uticaja koje industrijsko okruenje moe preko ulaznih linija preneti na CPU. Programska jedinica je obino raunar koji se koristi za pisanje programa (najee u leder dijagramu).

Sl. 4.3 Osnovni elementi PLC kontrolera

4.5.1 Centralna procesorska jedinica

Centralna procesorska jedinica CPU je mozak PLC kontrolera. Sam CPU je obino neki od mikrokontrolera, ranije su to bili 8-bitni mikrokontroleri poput 8051 a sada su to 16-to i 32-ni mikrokontroleri (nepisano pravilo je da se u PLC kontrolerima japanskih proizvoaa najee nalaze Hitachi i Fujitsu, kod evropskih proizvoaa Siemens a kod ameikih Motorola mikrokontroleri). CPU se takoe brine o komunikaciji, meusobnoj povezanosti ostalih delova PLC kontrolera, izvranju programa, upravljanju memorijom, nadgledanju ulaza i postavljanjem izlaza. PLC kontroleri imaju sloene rutine za proveru memorije kako bi osigurali da PLC memorija nije oteena (provera memorije se preduzima iz razloga bezbednosti). Uopte gledano CPU jedinica vri veliki broj provera samog PLC kontrolera kako bi se eventulne greke uoile na vreme. Dovoljno je pogledati bilo koji PLC kontroler i videti da postoji nekoliko indikatora u obliku svetleih dioda za javljanje greke.

19

4.5.2 Memorija

Sistemska memorija (danas najee implementirana u FLASH tehnologiji) se koristi od strane PLC-a za operativni sitem. U njoj se pored operativnog sistema nalazi i korisniki program preveden iz leder dijagrama u binarni oblik. Sadraj FLASH memorije se moe menjati samo u sluaju da se radi o menjenju korisnikog programa. Ranije su PLC kontroleri umesto FLASH memorije imali EPROM memoriju koja se morala brisati UV lampom i programirati na programatorima. Upotrebom FLASH tehnologije taj proces je znatno skraen. Reprogramiranje programske memorije se obavlja preko serijskog kabla u programu za razvoj aplikacija.

Korisnika memorija se podeljena na bolkove koji imaju posebne funkciej. Neki delovi

memoriej se koriste za uvanje stanja ulaza i izlaza. Stvarno stanje ulaza se uva ili kao 1 ili kao 0 u odreenom bitu memorije. Svaki ulaz ili izlaz ima jedan odgovarajui bit u memoriji. Drugi delovi memoriej se koriste za uvanje sadraja promenjivih koje se koriste u korisnikom programu. Na primer, vrednost tajmera ili brojaa bi se uvala u ovom delu memorije.

4.5.3 Programiranje PLC kontrolera

Proizvoai PLC-a uz njih isporuuju namenske programske jezike, koji su manje vie u skladu sa standardom IEC 61131-1 (IEC predstavlja akronim od eng. International Electrotechnical Commision). Po tom standardu programski jezici za kodiranje dele se na tekstualne i grafike. Tekstualni programski jezici su IL (eng. Instruction List) tj. klasa asemblerskih jezika i ST (eng. Structured Text) tj. klasa proceduralnih jezika. Grafiki programski jezici su LD (eng. Ladder Diagram, to u prevodu znai lestviast dijagram) i FBD (eng. Function Block Diagram, to u prevodu znai funkcionalni blok dijagram). Neki proizvoai nude i mogunost programiranja pomou BASIC i C programskih jezika, ali ti jezici nemaju iru zastupljenost.

Najee upotrebljavan PLC programski jezik je kontaktni lestviast dijagram. Ovaj nain

programiranja ima za osnovu relejnu upravljaku emu, odnosno njen grafiki izgled, prilagoen principima rada PLC kontrolera. Ovaj nain programiranja korien je ve kod prvih primena PLC-a, kako bi korisnici navikli za izradu ema u relejnoj tehnici, bezbolno preli na primenu PLC-a. Kako je ovaj grafiki nain programiranja lako shvatljiv i onima koji se nisu bavili relejnim upravljanjem, on se iroko odomaio.

Programski jezici se obino instaliraju na PC raunar pod WINDOWS ili DOS platformom,

tako da se dobija pristupana platforma programatora za editovanje, kompajliranje i prenos programa na PLC. Komunikacija programatora sa PLC-om moe biti aktivna i tokom izvoenja programa u njemu. Na taj nain na ekranu programatora moemo pratiti stanje ulaza i izlaza tokom rada i zadavati eventualno nove naredbe na jednostavan nain.

PLC se takoe moe programirati i preko namenskih programatora, obino runih koji

poseduju mali LCD ekran i tastaturu. Takvi ureaji se direktno spajaju na PLC i koriste se za krae programe ili za manje izmene programa, kada se to vri u pogonu. Za neke jednostavnije primene postoje ak i PLC kontroleri koji na sebi poseduju displej i nekoliko funkcijskih tastera,

20

ime se obezbeuje njihovo programiranje na mestu ugradnje. Neki PLC kontroleri su opremljeni izmenljivim EEPROM memorijskim karticama, to olakava programiranje odnosno izmene programa tokom rada. Dovoljno je ugasiti PLC, izmeniti memorijsku karticu unapred napunjenu sa novim programom i ponovo ukljuiti PLC koji automatski prihvata novi program.

4.5.4 Elektrino napajanje

Elektrino napajanje se koristi za dovoenje elektrine energije do centralne procesorske jedinice. Veina PLC kontrolera radi ili na DC 24 V ili AC 220 V. Na nekim PLC kontrolerima elektrino napajanje je odvojeni modul. To su obino vei PLC kontroleri dok manje i srednje seije modul za napajanje imaju u sebi. Korisnik mora da odredi koliko e struje da se crpi od strane I/O modula kako bi osigurao da elektrino napajanje snabdeva odgovarajuom koliinom struje. Razliite vrste modula troe razliite koliine struje.

Ovo elektrino napajanje se obino ne koristi za pokretanje spoljnih ulaza i izlaza. Koristik

mora da obezbedi odvojena napajanja za pokretanje ulaza i izlaza PLC kontrolera jer se time osigurava isto napajanje za PLC kontroler. Pod istim napajanjem podrazumeva se napajanje na koga industrijska okolina ne moe tetno uticati. Neki od manjih PLC kontrolera snabdevaju naponom ulaze u sebe iz malog izvora napajanja koji imaju u sebi.

4.5.5 Ulazi u PLC kontroler

Inteligencija automatizovanog sistema veoma zavisi od mogunosti PLC kontrolera da ita signale sa razliitih tipova senzora i ulaznih ureaja. Tasteri, tastature i dvopoloajni prekidai ine osnovu veze ovek maina. Sa druge strane, za detekciju radnog objekta, posmatranje mehanizma u kretanju, proveru pritiska ili nivoa tenosti potrebni su specifini automastki ureaji koa to su senzori blizine, granini prekidai, fotoelektrini senzori, senzori nivoa itd. Prema tome, ulazni signali mogu biti logiki (On/Off) ili analogni. Mani PLC kontroleri obino poseduju samo digitalne ulazne linije dok vei mogu prihvatati i analogne ulaze preko posebnih jedinica koje se prikljuuju na PLC kontroler. Jedan od najeih analognih signala su strujni signal ok 4 do 20 mA i milivoltni naposnki signal koga generiu razni senzori. Senzori se obino koriste kao ulazi za PLC kontrolere. Senzori se mogu koristiti u razliite svrhe. Oni mogu da osete prisustvo nekih delova, mere temperaturu, pritisak, ili nku drugu fiziku veliinu (na primer, induktivni senzori mogu da registruju objekte od metala).

Sl. 4.4 Tipini ulazni ureaji

21

Drugi ureaji takoe mogu da slue kao ulazi za PLC kontroler. Inteligentni ureaji kao to su roboti, video sistemi, itd., esto imaju sposobnost da aljus ignale ulaznim modulima PLC kontrolera (robot, na primer, moe da poalje signal PLC kontroleru na ulaz kao informaciju kada je zavrio prenos predmeta sa jednog mesta na drugo).

4.5.6 Ulazni prilagodni stepen

Izmeu ulaznih linija i CPU jedinice se postavlja prilagodni stepen koji se ee naziva interfejs (nastao od eng. interface). Namena prilagodnog stepena je da titi CPU od nesrazmernih signala iz spoljnog sveta. Ulazni prilagodni modul pretvara nivo stavrne logike u nivo logike koji odgovara CPU jedinici (na primer, izlaz iz nekog senzora koji radi na DC 24 V mora biti pretvoren u signal od DC 5 V da bi ga CPU mogao obraditi). Ovo se obino obavlja putem opto-izolacije iji nain rada je prikazan na sledeoj slici.

Sl. 4.5 Ulazni interfejs

Termin opto-izolacija znai da nema elektrine veze izmeu spoljanjeg sveta i CPU

jedinice. Oni su odvojeni optiki, tj. signal se prenosi svetlou. Nain rada je jednostavan, spoljni ureaj dovodi signal koji ukljuuje LED ija svetlost pobuuje foto tranzistor koji poinje da vodi to CPU vidi kao logiku nulu (napon izmeu kolektora i emitera pada ispod 1 V). Po prestanku delovanja ulaznog signala LED dioda se gasi, tranzistor prestaje da vodi, napon na kolektoru raste i CPU dobija logiku jedinicu kao informaciju.

4.5.7 Izlaz iz PLC kontrolera

Automatizovani sistem je nepotpun ako nije povezan sa nekim izlaznim ureajima. Neki od najeih ureaja kojim se upravlja su motori, solenoidi, releji, indikatori, zvuna signalizacija i slino. Pokretanjem motora ili releja PLC moe da upravlja jednostavnim sistemom kakav je sistem za sortiranje proizvoda pa sve do kompleksnih sistema kakav je servo sistem za pozicioniranje glave radne maine. Izlaz moe biti analognog ili digitalnog tip. Digitalni izlaz radi kao prekida, spaja liniju koja je prekinuta preko njega ili je rastavlja. Analogni izlaz se koristi za generisanje analognog signala (na primer, motor ija se brzina kontrolie naponom koji odgovara eljenoj brzini).

22

Sl. 4.6 Tipini izlazni elementi

4.5.8 Izlazni prilagodni stepen

Izlazni interfejs (Sl. 4.7) je slian ulaznom. CPU dovodi signal na LED diodu i ukljuuje je. Svetlost pobuuje foto tranzistor koji poinje da vodi ime napon izmeu njegovog kolektora i emitera pada na 0.7 V to ureaj prikljuen na taj izlaz vidi kao logiku nulu. Obrnuto znai da signal na izlazu postoji i tumai se kao logika jedinica. Foto tranzistor nije direktno vezan na izlaz PLC kontrolera. Izmeu njega i izlaza obino se nalazi relej ili jai tranzistor sposoban da vri prekidanje velikih signala.

Sl. 4.7 Izlazni interfejs

4.5.9 Linije za proirenje

Svaki PLC kontroler ima ogranien broj ulazno/izlaznih linija. Ukoliko je potrebno taj broj se preko odreenih dodatnih modula moe poveati proirenjem sistema preko linija za proirenje. Svaki modul moe sadrati proirenje i ulaznih i izlaznih linija. Takoe modul za proirenje moe imati ulaze i izlaze razliite prirode od onih na samom PLC kontroleru (na primer, ukoliko su na kontroleru relejni izlazi na modulu za proirenje mogu biti tranzistorski i slino).

4.6 Princip rada PLC ureaja

Prihvat ulaza, obrada i ispis izlaza se cikliki ponavlja u skladu sa unesenim programom, odreene duine trajanja, zavisne od broja ulaza i izlaza i sloenosti algoritma i vrste primenjenog procesora.

23

Sl. 4.8 Programski ciklus obrade

Programski ciklus se sastoji od etiri faze. Pri inicijalizaciji, pri ukljuenju, PLC prvo

proverava mogue greke u svom hardveru i softveru. Ako ih ne pronae, preuzima stanja ulaza (iz registara ulaza) i kopira njihove vrednosti u memoriju na zato predviene lokacije. Taj postupak se naziva ulazni sken a podaci u memoriji se nazivaju slika ulaza. Koristei ulazne podatke, odnosno njihovu sliku, procesor izvrava programske naredbe kojima su definisane odgovarajue aritmetiko-logike funkcije u fazi koja se naziva programski sken. Pri tom se rezultati obrade smetaju u zato predvieno memorijsko podruje nazvano slika izlaza. Po zavretku programskog skena u fazi nazvanoj izlazni sken podaci iz slike izlaza prenose se na izlaze (registre izlaza). PLC nakon izlaznog skena pokree nanovo itav ciklus, proverava greke itd.

Sl. 4.9 Ciklus rada PLC-a

Provera da li se programski ciklus izvodi pravilno, izvodi se uz pomo hardverskog

watchdog tajmera, koji se proziva u svakom skenu i pretstavlja osnovnu garanciju sigurnog rada. Ako se to ne dogodi signalizira se greka u samom programu ili kvar na opremi kontrolera. Na taj nain titi se sistem upravljanja, naprimer od ulaska u beskonanu petlju. U zavisnosti od primenjenog tipa procesora u PLC-u, ulazni i izlazni sken izvravaju se u vremenu reda milisekundi (0.1 do 3 ms), tako da se ciklus obrade ponavlja 10 do 100 puta u sekundi. Trajanje skena ciklusa obrade, posebno programskog dela zavisi od veliine programa.

4.7 Leder dijagram

Postoji nekoliko jezika namenjenih komunikaciji korisnika sa PLC kontrolerom, od kojih je najpopularniji leder dijagram. Leder dijagram se sastoji od jedne vertikalne linije, koja se nalazi na levoj strani, i linija koje se granaju prema desnom delu. Linija sa leve strane naziva se bus bar a linije koje se granaju na desno su linije intrukcija. Du linija instrukcija smeteni su uslovi

24

koji vode do instrukcija pozicioniranih na desnom kraju dijagrama. Logika kombinacija ovih uslova odreuje kada i na koji nain se instrukcija na desnoj strni izvrava. Osnovni elemnti leder dijagrama se vide na sledeoj slici.

Sl. 4.10 Osnovni elementi leder dijagrama

Najvei broj instrukcija zahteva korienje najmanje jednog operanda, a esto i vie njih.

Operand moe biti neka memorijska lokacija, jedan biti memorijske lokacije ili neka numerika vrednsot broj. U gornjem primeru operand je bit 0 memorijske lokacije IR000. U sluaju kada se za operand eli proglasiti konstanta, koristi se oznaka # ispred numerikog zapisa (da bi kompajler znao da je u pitanju konstanta a ne adresa).

Na osnovu gornje slike treba primetiti da se leder dijagram sastoji iz dva osnovna dela. Levi

deo se naziva uslovni i desni koji sadri instrukcije. Kada se ispuni uslov instrukcija biva izvrena. Radi objanjenja posmatrajmo Sl. 4.11 koja predstavlja primer leder dijagrama u kome se aktivira relej u PLC kontroleru kada se pojavi signal na ulaznoj liniji 00. Parovi vertikalnih linija nazivaju se uslovi. Svaki uslov u leder dijagramu ima vrednost ON ili OFF, zavisno od statusa bita koji mu je dodeljen. U ovom sluaju taj biti je i fiziki prisutan kao ulazna linija u PLC kontroler. Ukoliko se prikljui taster na ulaz koji mu odgovara mogue je menjati stanje bita iz stanja logike jedinice u stanje logike nule i obratno. Stanje logike jedinice se najee oznaava kao ON a stanje logike nule kao OFF po engleskim reiima koje u bukvalnom prevodu oznaavaju ukljueno i iskljueno.

Sl. 4.11 Primer leder dijagrama

25

Desni deo leder dijagrama je instrukcija koja se izvrava u sluaju da je levi uslov ispunjen.

Postoji vie vrsta intsrukcija koji bi se najlake mogle podeliti na jednostavne i sloene. Primer jednostavne instrukcije je aktiviranje nekog bita u memorijskoj lokaciji. U gornjem primeru taj bit ima i fiziko znaenje jer je povezan na relej unutar PLC kontrolera. Kada CPU aktivira neki od prva etiri bita u rei IR010 kontakti releja se pomeraju i vre spajanje liniaj koje su povezane na njega.

4.7.1 Normalno otvoreni i normalno zatvoreni prekidai

Pojmove normalno zatvoren i normalno otvoren je veoma vano pravilno razmeti jer se dosta esto sreu u praksi. Oba pojma se primenjuju na rei kao to su kontakti, ulaz, izlaz, itd.

Sutina je veoma jednostavna, normalno otvoren prekida nee provesti struju dok nije

pritisnut a normalno zatvoren prekida e provoditi struju sve dok nije pritisnut. Dobri primeri za oba sluaja su zvono na ulaznim vratima i alarm za kuu.

Ako se izabere normalno zatvoren prekida, zvono bi stalno radilo sok neko ne pritisne

prekida. Pritiskom na prekida, otvaraju se kontakti i zaustavlja protok struje do zvona. Naravno, tako koncipiran sistem ne bi nikako odgovaaro vlasniku kue. Bolji izbor bi svakako bio normalno otvoren prekida, njegovim korinjem zvono nee raditi dok neko ne pritisne prekida i time oznai svoje prisustvo pred vratima.

Kuni sistem bezbednosti (kuni alarmni sistem) je primer upotrebe normalno zatvorenog

prekidaa. Pretpostavljamo da je alarmni sistem namenjen nadgledanju ulaznih vrata u kuu. Jedan od nalin ada se oii kua bi bio da se sprovede jedan normalno otvoren prekida do svakih vrata do alarma (upravo kao i prekida za zvono). Tada, ako bi se vrata otvorila, to bi zatvorilo prekida i alarm bi se aktivirao. Ovako izveden sistem bi radio ali bi bilo problema. Neka se pretpostavi da prekida ne radi, da je ica sluajno u prekidu ali se recimo prekida polomi. Problem je to korisnik nikad ne bi znao da sistem ne radi. Provalnik bi mogao da otvori vrata, prekida ne bi reagovao i alarm se ne bi aktivirao. Oigledno ovo nije dobar nain kako napraviti sistem. Sistem treba da se postavi tako da se alarm aktivira od strane provalnika ali i sam od sebe ako neka komponenta ne funkcionie. Obzirom na ove okolnosti nolje je koristiti normalno zatvoren prekida koji e detektovati neovleen ulaz ili kvar na sistemu kao to je prekid struje.

Pojmovi normalno otvoren i normalno zatvoren se mogu primeniti i na senzore. Senzori se

koriste da bi se osetilo prisustvo fizikih objekata, izmerila neka koliina ili veliina. Na primer, jedna vrsta senzora moe da se koristi da bi se detektovalo prisustvo kutije na pokretnoj traci, druga vrsta moe da se koristi za merenje fizike veliine kao to je toplota, itd. Ipak veina senzora je tipa prekidaa. Njihov izlaz je u stanju ON ili OFF u zavisnosti od toga ta senzor osea. Uzmimo kao primer senzor koji je napravljen da oseti metal kada metalni deo prolazi kar senzora. Za tu namenu bi se mogao upotrebiti senzor sa normalno otvorenim ili sa normalno zatvorenim kontaktima na izlazu. Ako bi bilo potrebno obavestiti PLC svaki put kada deo proe kraj senzora, trebalo bi izabrati senzor sa normalno otvorenim izlazom. Izlaz senzora bi se aktivirao samo ako bi metalni deo bio ispred senzora i odmah iskljuio kad bi deo proao. PLC bi

26

onda mogao da izrauna broj puta koliko se normalno otvoren kontakt na izlazu senzora aktivirao i time znao koliko je metalnih delova prolo kraj senzora.

Pojmove normalno otvoren i normalno zatvoren kontakt treba i konkretno pojansiti na

primeru ulaza i izlaza samog PLC kontrolera. Najlake ih je objasniti na primeru releja. Normalno otvoreni kontakti bi predstavljali kontakte releja koji e po dovoenju signala izvriti spoj. Za razliku od njih kod normalno zatvorenih kontakta signal e prekinuti kontakt. tj. iskljuitii relej.

Naredna slika prikazuje kako to izgleda u praksi. Prva dva releja su definisani kao normalno

otvorenia druga dva kao normalno zatvoreni. Svi releji reaguju na pojavu signala! Prvi rele (00) ima signal i zatvara svoje kontakte. Drugi relej (01) nema signal i ostaje otvoren. Trei relej (02) ima signal i otvara svoje kontakte s obzirom da je definisan kao zatvoren kontakt. etvrti relej (03) nema signal i ostaje zatvoren jer je tako i definisan.

Sl. 4.12 Primer normalno otvorenih i zatvorenih kontakata na izlazu PLC kontrolera

Ovi pojmovi se mogu odnsoiti i na ulaze PLC kontrolera. Neka se kao primer ulaza u PLC

kontroler posmatra taster. Ulaz na koji je taster prikljuen se moe definisati kao ulaz sa otvorenim ili zatvorenim kontaktima. Ako je definisan kao ulaz sa normalno otvorenim kontaktom pritisak na taster e aktivirati instrukciju koja se nalazi iza uslova. U ovom primeru to je aktiviranje releja 00.

Ako je ulaz definisan kao ulaz sa normalno zatvorenim kontaktom pritisak na taster e prekinuti izvrenje instrukcije koaj se nalazi iza uslova. U ovom sluaju to e prouzrokovati deaktiviranje releja 00 (relej je aktivan sve dok se ne pritisne taster). Na slici ispod je prikazan nain povezivanja tastera i relejni dijagram za oba sluaja.

27

Sl. 4.13 Primer normalno otvorenih i zatvorenih kontakata na ulazu PLC kontrolera

Normalno otvoreni/zatvoreni uslovi se u leder dijagramu razlikuju po dijagonalnoj liniji

preko simbola. Ono to odreuje uslov izvrenja (eng. execution condition) za instrukciju jeste status bita oznaenog ispod svakog uslova na liniji instrukcije. Normalno otvoreni uslov je ON ako njegov operand bit ima status ON, odnosno, njegov status je OFF, ako je takav i status njegovog operand bita. Normalno zatvoreni uslov je ON kada je njegov operand bit OFF, odnosno on ima status OFF kada je status njegovog operand bita ON.

U programiranju leder dijagramom, logika kombinacija ON i OFF uslova postavljenih

ispred isntrukcije odreuje konani uslov pod kojim e instrukcija biti izvrena, ili ne. Ovaj uslov, koji moe imati samo vrednosti ON ili OFF, naziva se uslov izvrenja insktrukcije. Sve instrukcije izuzev LOAD instrukcije imaju uslov izvrenja. Operand dodeljen bilo kojoj instrukciji u relejnom dijagramu moe biti bilo koji bit iz IR, SR, Hr, Ar, LR ili TC sektora. Ovo znai da uslovi u relejnim dijagramu mogu biti odreeni statusom I/O bitova, flegova, radnih bitova, tajmera/brojaa, itd.

4.8 FEC FC34 - FST

Za potrebe ovog rada korien je programbinilni logiki kontroler koji je u ponudi kompanije FESTO i nosi oznaku FEC FC34 FST. Dimenzije ovog kontrolera su prikazane na sledeoj slici.

28

Sl.4.14 Dimenzije FEC FC34-FST kontrolera

Glavne karakteristike ovog kontrolera su:

12 ulaza (E0.0 do E0.7 i E1.0 do E1.3), 8 izlaza (A0.0 do A0.7),

- 2 relejna izlaza (A0.0 i A0.1), - 6 tranzistorskih izlaza (A0.2 do A0.7),

procesor: AM186 (20 MHz), programska memorija: 256 KB fle memorije do 10 000 ciklusa itaj/pii, 512 KB DRAM, operativni sistem: ROM DOS 5.0, mreno povezivanje: 10BASE T (R/45).

Izgled tranzistorskih izlaza prikazan je na Sl. 4.15 a relejnih izlaza na Sl. 4.16.

Sl. 4.15 Tranzistorski izlazi

29

Sl. 4.16 Relejni izlazi

Razlika izmeu relejnih i tranzistorskih izlaza je sledea:

Na sledeoj slici prikazan je raspored komponenti na ovom kontroleru. Znaenje pojedinih komponenti objanjeno je u Tabeli 4.1.

Tabela 4.1 Broj Znaenje Broj Znaenje

1 Napajanje senzora (24 V DC; 100 mA) 9 Napajanje 24 V 2 Napajanje senzora (0 V DC) 10 Napajanje 0 V - masa 3 RUN/STOP prekida 11 Uzemljenje 4 Analogni potenciometar (trimer) 12 Relejno/tranzistorsko napajanje 24 V 5 Link/Traffic LED za mrenu aktivnost 13 Relejno/tranzistorsko napajanje 0 V 6 LED indikacija napajanja 14 EXT konektor 7 10BASE T mreno povezivanje 15 Serijski interfejs (COM) 8 LED indikacija za run/error

Sl. 4.17 Raspored komponenti FEC F34-FST kontrolera

30

Raspored ulaza i izlaza (relejni i tranzistorski) na FEC FC34-FST kontroleru prikazan je na Sl. 4.18 i Tabeli 4.2.

Sl. 4.18 Raspored ulaza i izlaza na FEC FC34-FST kontroleru

Tabela 4.2 Broj Znaenje Broj Znaenje Broj Znaenje 16 Ulaz E0.0 24 Zajednika masa E0 32 Relejni izlaz A0.1 17 Ulaz E0.1 25 Ulaz E1.0 33 Tranzistorski izlaz A0.2 18 Ulaz E0.2 26 Ulaz E1.1 34 Tranzistorski izlaz A0.3 19 Ulaz E0.3 27 Ulaz E1.2 35 Tranzistorski izlaz A0.4 20 Ulaz E0.4 28 Ulaz E1.3 36 Tranzistorski izlaz A0.5 21 Ulaz E0.5 29 Zajednika masa E1 37 Tranzistorski izlaz A0.6 22 Ulaz E0.6 30 Zajednika masa A0 38 Tranzistorski izlaz A0.7 23 Ulaz E0.7 31 Relejni izlaz A0.0

Ovaj kontroler ima veliki broj operanada kojim se moe pristupiti koristei CI (eng. Command Interpreter) ili FST softverski paket. Iako e ova lista biti navedena i u 6. poglavlju, radi kompletnosti ovog poglavlja naveemo je u narednoj tabeli.

Tabela 4.3 Operand Opseg Ulazna re EW0 do EW1 sa EA0.0 to EA0.7 Izlazna re AW0 sa EA0.0 do EA0.7 Error word FW i F Inicijalizovana zastavica FI za svaki program Rei zastavica MW0 do MW9999 sa Mx.0 doMx.15 Registri R0 do R255 Funkcionalne jedinice FE0 do FE255, FE32 do FE38 za svaki program Tajmeri T0 do T255 (i jo TV i TW za svaki TE, TA tajmer) Brojai Z0 do Z255 (i jo ZV i ZW za svaki broja)

31

Programi P0 do P63 Status programa PS0 do PS63 Funkconalni moduli BAF0 do BAF99 (predefinisani od strane kompanije Festo) Programski moduli BAP0 do BAP99 (mogu biti konfigurisani od strane korisnika)

4.8.1 TCP/IP komunikacija

FEC FC34-FST kontroler moe biti povezan na kunu ili industrijsku mreu koristei TCP/IP drajver. Na taj nain prua se mogunost pristupa kontroleru sa PC raunara koristei TCP/IP protokol. Da bi se ovo omoguilo potrebno je uneti TCPIPDRV (TCPIPFEC) drajver u Driver Configuration.

4.8.2 RUN/STOP prekida

RUN/STOP prekida se koristi za ostvarivanje uticaja na izvrenje programa. Ako je prekida prebaen u poloaj RUN program se izvrava a ako je u poloaju STOP izvravanje programa se prekida.

4.8.3 LED indikacija

LED diode predstavljaju indikaciju statusa izvrenja programa koji se nalazi u kontroleru.

zelena: program se korektno izvrava, narandasta: izvavanje programa je zaustavljeno ili prekinuto, crvena: postoji greka.

4.8.4 Osnovne karakteristike

Elektrine karakteristike:

Max. Potronja struje (na 5 V): 300 mA (tipino), Potronja snage: 1,6 W (tipino), Temperaturski opseg: -25 do +70 .

Ulazi:

Galvansko odvajanje: optokapler, Ulazni napon: 24 V DC, Ulazna struja: 7 mA, Vremesnko kanjenje: 5 mS, Inkrementalni enkoder: 200 Hz.

32

Izlazi:

Izlazni napon: +24 V 20 %, Nominalni izlaz: +24 V, 700 mA, Radni vek: 100 000 sati, Max. Frekvencija promene stanja: 1 kHz. 5. Softverski paket InTouch

InTouch je softverski paket razvijen od strane kompanije Wonderware. Za potrebe ovog rada koriena je verzija 10.0. InTouch se sastoji od tri glavna programa, InTouch

Application Manager-a WindowMaker-a WindowViewer-a.

InTouch Application Manager organizuje aplikacije koje je korisnik kreirao. Takoe se koristi da bi se konfigurisao WindowViewer kao NT servis ili da bi se konfigurisao NAD (eng. Network Application Development) za klijentski i serverski orjentisane arhitekture ili da bi se podesila konverzija dinamike rezolucije - DRC (eng. Dynamic Resolution Conversion). DBDump i DBLoad su baze podataka koje se pozivaju iz Application Manager-a.

WindowMaker je razvojno okruenje, gde se objektno-orijentisana grafika koristi za kreiranje animiranih, osetljivih na dodir prozora. Ovi prozori mogu biti povezani sa industrijskim ulazno/izlaznim sistemima i drugim Microsoft Windows aplikacijama.

WindowViewer se koristi za prikazivanje grafikih prozora kreiranih u WindowMaker-u. WindowViewer izvrava InTouch QuickScript-e, omoguava evidentiranje i prikaz istorijskog pristupa podacima i izvetavanje, kao i alarme, procese prijavljivanja (logovanja eng. logging) i moe da funkcionie kao klijent ili server za DDE i SuiteLink komunikacione protokole.

5.1 Korienje InTouch Application Manager-a

InTouch Application Manager se koristiti za kreiranje novih aplikacija, otvaranje postojeih aplikacija u WindowMaker-u ili u WindowViewer-u, brisanje postojeih aplikacija i pokretanje InTouch DBDump ili DBLoad Tagname Dictionary uslunih programa.

33

Sl. 5.1 InTouch Application Manager

5.1.1 Koraci za kreiranje nove aplikacije

1. U meniju File odaberite stavku New ili kliknite na New na traci sa alatkama. Pojavie se dijalog Create New Application kojim se vri kreiranje nove aplikacije.

2. Kliknite na dugme Next. Pojavie se naredni Create New Application dijalog. Po defaultu, sistem e pokazati putanju do Vaeg InTouch direktorijuma praenog sa "NewApp".

3. U polju za unos upiite putanju do direktorijuma u kojem elite da se kreira korisnika aplikacija ili kliknite na dugme Browse da biste pronali direktorijum.

4. Kliknite na dugme Next. Ako direktorijum koje ste naveli u prethodnom koraku ne postoji, pojavie se poruka sa pitanjem da li elite da ga kreirate. Kliknite na OK. Pojavie se trei okvir za dijalog Create New Application.

5. U polju Name upiite jedinstveno ime nove aplikacije koje e se pojavljivati kada je aplikacija navedena u InTouch Application Manager prozoru.

6. U okviru Description upiite opis aplikacije (ovo je opciono ali se preporuuje da se uradi za svaku aplikaciju).

7. Kliknite na dugme Finish. InTouch Application Manager prikazuje ikonicu sa imenom koje ste naveli za novu aplikaciju.

8. Da otvorite aplikaciju, dva puta kliknite na ikonu ili je izaberite pa zatim pritisnite Enter.

Po defaultu kada otvorite WindowMaker, veina od dostupnih elemenata se automatski prikazuje, ukljuujui sve trake sa alatkama (eng. toolbars), Application Explorer i statusnu traku (eng. status bar). Meutim, moete prikazati ili sakriti bilo koji ili svaki od ovih elemenata, moete da premestite trake sa alatkama i Application Explorer na bilo koje mesto u okviru WindowMaker prozora. Moete takoe da prikaete lenjir ili da ukljuite i iskljuite vidljivu mreu (eng. grid lines) u korisnikim prozorima.

34

Mnoge alatke nee biti aktivne dok je prozor otvoren i dok se objekti nalaze u prozoru.. Kada alat nije aktivan, njegova funkcionalnost nije vaea za trenutno otvoreni prozor ili izabrani objekat.

5.2 WindowMaker

WindowMaker ima etiri osnovne vrste jednostavnih objekata: linije, ispunjeni oblici, tekst i dugme. Svaki od ovih objekata ima atribute koje utiu na njihov izgled. Ovi atributi su boja linije, popune, visina, irina, orijentacija, itd. i mogu biti statike ili dinamike prirode. Statiki atribut ostaje nepromenjen u toku rada aplikacije. Dinamiki atribut je povezan sa vrednou koju odreena promenjiva poprima u toku izvrenja odreenog izraza. Na primer, boja popune objekta moe biti povezana sa vrednou diskretnog izraza. Na osnovu stanja izraza, popuna moe biti jedne boja ako je izraz taan (eng. True) i druge boje kada je netaan (eng. False). Objekat moe imati vie od jednog dinamikog atributa. Dinamiki atributi se mogu slobodno kombinovati za postizanje eljenog rezultata.

5.2.1 Koraci u kreiranju novog prozora

1. U meniju File izaberite stavku New Window ili izaberite New Window u General traci sa alatima. Pojavie se Window Properties dijalog kao to je prikazano na sledeoj slici.

Sl. 5.2 Definisanje karakteristika novog prozora

2. U polju Name upiite ime koje elite da dodelite naslovu novog prozora. Ime moe imati

do 32 znaka. Moe da sadri prazan prostor (eng. embedded spaces), znakove interpunkcije, kao i bilo koji drugi znak sa tastature osim navodnika (").

3. U polju Comment upiite komentar koji je vezan za prozor koji se kreira. Ovo je opciono ali se preporuuje za svaki prozor. Ova informacija se koristi u svrhe dokumentovanja i ne koristi se u aplikaciji.

4. Klikom na Window Color otvara se dijalog za izbor pozadine prozora. 5. Klikom na odreenu boju ona se postavlja za pozadinu prozora.

35

6. Potrebno je odrediti i tip prozora koji se koristi. To se bira u Window Type. Postoje tri tipa prozora kao to je to i prikazano u sledeoj tabeli.

Tabela 5.1 Prozor Opis Replace Automatski zatvara svaki prozor kada se pojavi na ekranu ukljuujui i iskaue

(eng. popup) prozore. Overlay Pojavljuje se na vrhu prozora koji se trenutno prikazuje i moe biti vei od prozora

koji prekriva. Kada je Overlay prozor zatvoren, bilo koji prozor koji je bio skriven iza njega e se ponovo pojaviti. Klikom na bilo koji vidljivi deo prozora iza Overlay prozora donosi se u prvi plan kao i aktivni prozor.

Popup Slian je Overlay prozoru, sa tom razlikom to uvek ostaje na vrhu iznad svih otvorenih prozora (ak i ako se na neki drugi prozor klikne). Da bi se Popup prozor zatvorio obino se zahteva odgovor od korisnika za izvrenje te operacije.

7. Izaberite Frame Style (tip okvira) za prozor. 8. Izaberite Title Bar ako elite da prozor ima naslovnu traku. Naslovna traka se takoe

koristi za pomeranje prozora i to klikom mia na nju, a zatim prevlaenjem mia. 9. Izaberite Size Controls ako elite da korisnik bude u mogunosti da promeni veliinu

prozora u WindowMaker-u. 10. U grupi Dimensions, upiite piksel lokaciju koju elite za svaku koordinatu prozora. 11. Kliknite Scripts za pristup Window Script editoru. Postoje tri vrste skripti koje se mogu

primeniti na prozor.

5.3 InTouchView

InTouchView je zamiljen kao interfejs za vizuelizaciju proizvoda specijalno za upotrebu u ArchestrA Application Server okruenju. InTouchView ne koristi razliite kodne baze i ne zahteva drugaiji postupak instalacije nego InTouch. Projektanti aplikacija navode da li e aplikacija koristiti InTouch ili InTouchView, dakle, to zavisi od sluaja do sluaja. Programeri koriste postavke u WindowMaker-u da naprave podeavanja za svaku aplikaciju kao potpuno funkcionalnu InTouch ili InTouchView aplikaciju.

5.3.1 Korienje In Touch menija

Moete da koristite InTouchView menije i funkcije za obavljanje mnogih funkcija koje su dostupne u InTouch. Meutim, neke funkcije nisu podrane od strane InTouchView-a. Ove funkcije su vidljive u meniju, ali su sive to pokazuje da one nisu dostupne.

5.3.2 Izvrenje InTouch QuickScript-i

Po defaultu, kada se WindowViewer prvi put pokrene, logika za sve skripte e biti izvrena. Da biste prekinuli sve QuickScript-e sa izvravanjem: U Logic meniju izaberite stavku Halt Logic. Pojavie se Windows to Edit dijalog.

36

Napomena: Tokom razvoja, ako programer izabere Allow CTRL-Break to stop scripts opciju kada je konfigurisan WindowViewer, nee biti mogue da se zaustavi izvravanje QuickScripts bez obzira da li meni Logic to prikazuje ili ne. Takoe, komanda Halt Logic zaustavlja bilo koju asinhronu QuickFunction koja se trenutno izvrava, ali e spreava i poetak izvravanja nove asinhrone QuickFunction.

5.3.3 Inicijalizacija U/I komunikacije

Kada je pokrenut WindowViewer, on automatski alje zahtev za pokretanje svih ulazno/izlaznih (U/I) komunikacija. Ako U/I server ne reaguje na inicijalni zahtev od strane WindowViewer-a, moete forsirati da WindowViewer ponovo pokua da uspostavi U/I komunikaciju.

Da biste startovali sve nezapoete U/I komunikacije:

1. U meniju Special kliknite na Start Uninitiated Conversations.

Napomena: Izvravanje ova komande nee uticati na postojee komunikacije.

Da biste restartovali sve U/I komunikacije:

1. U meniju Special izaberite stavku Reinitialize I/O..

Napomena: Ova komanda zatvara sve postojee U/I komunikacije i ponovno pokree celi proces podeavanja U/I komunikacija. Sve U/I take su pogoene ovom komandom.

5.4 Tagname Dictionary

Tagname Dictionary (baza podataka) je glavni deo InTouch-a. U vremenu kada je aplikacija aktivna (eng. runtime), baza podataka sadri trenutnu vrednost svih stavki i promenjivih. U cilju stvaranja runtime baze podataka, InTouch zahteva informacije o svim promenjivim koje su kreirane i koje se koriste. Svakoj promenljivoj mora biti dodeljen tip i tag. InTouch takoe zahteva dodatne informacije za neke tipove promenljivih. Na primer, za U/I tip, InTouch zahteva vie informacija kako bi mogao da dobije vrednost i pretvori ga u oblik za internu upotrebu. Tagname Dictionary je mehanizam koji se koristi za unos ovih informacija.

5.4.1 Tipovi tagova

Kada se definie tag u InTouch bazi podataka, njemu se mora dodeliti odreeni tip u skladu sa njegovom upotrebom.

5.4.2 Memorijski tip

Memorijski tip taga postoji interno u okviru korisnike InTouch aplikacije. Koristi se za kreiranje konstanti i simulaciju sistema. Takoe, koristi se za kreiranje izraunatih promenljivih

37

kojima se pristupa iz drugih Windows programa. U simulacijama, moe se koristiti za kontrolu akcija u QuickScript pozadini.

Diskretni memorijski tip

Interni tag sa diskretnim vrednostima 0 (False, Off) ili 1 (True, On).

Celobrojni memorijski tip

32-bitni oznaen ceo broj sa vrednostima izmeu -2 147 483 648 i 2 147 483 647.

Memorijski tip sa decimalnom takom

Vrednost sa decimalnom takom moe biti izmeu -3.4e38 i 3.4e38. Sva raunanja sa decimalnom takom vre se sa 64-bitnom rezolucijom, ali rezultat se uva kao 32-bitni.

Memorija poruka

String tag moe imati najvie 131 znak.

5.4.3 Tipovi U/I tagova

Svi tagovi koji itaju ili upisuju svoje vrednosti u ili iz drugih Windows aplikacija pripadaju grupi U/I tagova. Ovo ukljuuje sve ulaze i izlaze iz programabilnih kontrolera, procesnih raunara, itd. U/I tagovima se pristupa kroz Microsoft DDE (eng. Dynamic Data Exchange) ili Wonderware SuiteLink komunikacioni protokol. Kada se vrednost U/I taga za itanje ili upis promeni to se automatski upisuje u daljinsku (eng. remote) aplikaciju. Tag moe biti auriran iz remote aplikacije kad god se promeni veliina u toj apikaciji koja je povezana sa tim tagom. Po podrazumevanim vrednostima, svi U/I tagovi su definisani kao itaj/Pii (eng. Read/ Write). Korisnik moe ograniiti sve tagove samo na itanje selektovanjem opcije Read Only u Tagname Dictionary dijalogu. Postoje sledei U/I tipovi:

Diskretni U/I

Diskretno ulazno/izlazni tag sa vrednostima 0 (False, Off) ili 1 (True, On).

Celobrojni U/I

Predstavlja 32-bitnu oznaenu celobrojnu vrednost izmeu 2 147 483 648 i 2 147 483 647.

Realni U/I

Tag sa decimalnom takom uzima vrednosti do +3,4e38. Sva raunanja se vre sa 64-bitnom rezolucijom a rezultat se uva kao 32-bitni.

U/I poruke

Tekstualni string je ulazno/izlazni tag koji moe imati maksimalno 131 karakter.

38

5.4.4 Definisanje novog taga

Ime taga moe biti sastavljeno od najvie 32 karaktera pri emu prvi znak mora biti alfa znak (A-Z ili a-z). Ostali karakteri mogu biti A-Z, a-z, 0-9, !, #, $, %, ?, _. U okviru ovog programa podrava se postupak autoindeksiranja. Na primer, ako korisnik napravi i sauva tag sa imenom R4001 i zatim klikne na New, tag e automatski biti indeksiran kao R4002. Ako se ime sastoji od karaktera i odvojenog broja, autoindeksiranje e biti primenjeno na prvi celi broj koji InTouch nae. Na primer, N7-0 e biti indeksirano kao N7-1. U ovim postupcima, autoindeksiranje vri samo inkrementiranje, tj. R4002 na R4003, R4003 na R4004, itd. Tagname Dictionary okvir za dijalog se koristi za prikaz razliitih detalja kao to je prikazano u tabeli.

Tabela 5.2 Okvir za dijalog Opis Main Prikauje glavni okvir za dijalog. U sluaju SuperTag-a, Main prikazuje

samo roditeljski ili koreni tag. Sve promene napravljene u ovom tagu mogu se preneti i na lanove. Nakon izvrenih promena kliknite na Save. Pojavie se poruka sa pitanjem da li elite da upiete ove promene.

Details Prikazuje okvir za dijalog koji se odnosi na konfigurisanje detalja za selektovani tag.

Details & Alarms Prikazuje okvir za dijalog koji se odnosi na konfigurisanje alarma za selektovani tag.

Members Prikazuje okvir za dijalog koji se odnosi na konfigurisanje lanova SuperTag-a.

Koraci za kreiranje novog taga

1. U meniju Special, kliknite na Tagname Dictionary ili u Aplication Explorer-u kliknite dva puta na Tagname Dictionary. Pojavie se Tagname Dictionary okvir za dijalog.

Sl. 5.3 Izgled Tagname Dictionary okvira za dijalog

2. Kliknite na New. 3. U polju Tagname upiite ime koje elite da koristite za novi tag. 4. Kliknite na Type. Pojavie se TagTypes