Aaron Pörhölä
AUTOMAATION DEMONSTROINTILAITTEISTO
POHJOINEN TEOLLISUUS 2020 -MESSUILLE
AUTOMAATION DEMONSTROINTILAITTEISTO POHJOINEN TEOLLISUUS 2020 -MESSUILLE
Aaron Pörhölä Opinnäytetyö Kevät 2020
Automaatiotekniikan tutkinto-ohjelma Oulun ammattikorkeakoulu
3
TIIVISTELMÄ
Oulun ammattikorkeakoulu
Sähkö- ja automaatiotekniikka, automaatiotekniikka
Tekijä: Aaron Pörhölä
Opinnäytetyön nimi: Automaation demonstrointilaitteisto Pohjoinen teollisuus 2020 -messuille
Työn ohjaaja: Satu Vähänikkilä (OAMK), Jouni Huotari (PLC-Automation Oy) Työn valmistumislukukausi ja -vuosi: Kevät 2020
Sivumäärä: 56
Tämä opinnäytetyö käsittelee Pohjoinen teollisuus 2020 -messuille rakennettavaa de- monstrointilaitteistoa. Projektin tavoitteena oli tehdä laitteisto, jolla pystytään havainnol- listamaan taajuusmuuttajan, käyttöliittymän, turva-automaation ja prosessianalyysin toi- mintaa. Tavoitteena on myös, että prosessianalyysiohjelmistolla voidaan havainnollistaa prosessin sisällä tapahtuvaa toimintaa ja analyysin tärkeyttä.
Projekti toteutettiin Siemensin automaatiolaitteistoa käyttäen. Työ aloitettiin automaa- tiolaitteiston rakentamisella sekä johdottamisella, jonka jälkeen tehtiin taajuusmuuttajan käyttöönotto. Tämän jälkeen suunniteltiin ohjelmat sekä niiden toiminta. Kun ohjelmat olivat valmiit, voitiin alkaa suunnittelemaan ja toteuttamaan käyttöliittymää. Kun itse lait- teisto oli kasattu ja valmiit ohjelmat ladattu logiikalle, pystyttiin tekemään prosessiana- lyysi.
Projektin lopputuloksena saatiin toimiva demonstrointilaitteisto, jota voidaan käyttää lait- teiston toiminnan havainnollistamiseen sekä koulutustarkoitukseen. Kaikki laitteiston oh- jaukset tapahtuvat käyttöliittymän kautta. Prosessin toimintaa ja tapahtumia voidaan seurata reaaliaikaisesti erilliseltä näytöltä iba-ohjelmiston avulla.
Asiasanat: automaatio, taajuusmuuttaja, käyttöliittymä, prosessianalyysi, Siemens
4
ABSTRACT
Oulu University of Applied Sciences
Electrical and Automation Engineer, Automation
Author(s): Aaron Pörhölä
Title of thesis: Automation Demonstration Unit for Pohjoinen Teollisuus 2020 Expo Supervisor(s): Satu Vähänikkilä (OAMK), Jouni Huotari (PLC-Automation Oy) Term and year when the thesis was submitted: Spring 2020
Pages: 56
This thesis is based on automation demonstration unit that was built for Pohjoinen teolli- suus 2020 expo. The goal of the project was to build a unit, that can be used to de- monstrate the principles of variable-frequency drive (VFD), human-machine interface (HMI), safety related automation and process analysis. Another goal was also to visu- alize operations and events occurring in the system using the process analysis soft- ware.
The project was made using Siemens automation hardware. Project began by building and wiring the system, which enabled the VFD commissioning. When the VFD was ready to work, PLC and HMI programming began. After the programs were downloaded to the PLC and HMI, process analysis was possible.
The result of the project was a functioning demonstration unit, that could be used to vis- ualize the working principles of the automation system and for educational purposes.
The controls of the system were made via the HMI. Process operations and events can be monitored in real time with iba process analysis software.
Keywords: automation, variable-frequency drive, human-machine interface, process analysis, Siemens
5
SISÄLLYS
1 JOHDANTO 7
2 AUTOMAATIOJÄRJESTELMÄ 8
2.1 Automaatiojärjestelmän rakenne 8
2.2 Ohjelmoitava logiikka (PLC) 9
2.3 Tulot ja lähdöt (I/O) 10
2.4 Käyttöliittymä (HMI) 11
2.5 Kenttäväylä 12
2.6 Turva-automaatio 12
3 PROJEKTISSA KÄYTETTÄVÄT KENTTÄLAITTEET 13
3.1 Taajuusmuuttaja ja oikosulkumoottori 13
3.2 PILZ-turvalukko 14
3.3 Ultraäänianturit 15
4 SIEMENS AUTOMAATIOJÄRJESTELMÄN OHJELMOINTI 16
4.1 TIA Portal V15.1 16
4.2 Lineaarinen ja jäsennelty ohjelmointi 17
4.3 Organisaatiolohko (OB) 18
4.4 Datalohkot (DB) 19
4.5 Funktiot (FC) 20
4.6 Funktiolohko (FB) 20
4.7 STEP 7 ohjelmointikielet 20
4.7.1 LAD ja FBD 20
4.7.2 STL 22
4.7.3 SCL 22
4.7.4 GRAPH 24
5 TYÖN SUORITUS 25
5.1 Projektin luominen ja laitteiston lisääminen 25
5.2 Taajuusmuuttajan käyttöönotto 29
5.3 Ohjelmien rakentaminen 32
5.3.1 Hätä-seis-painikkeen ohjelma 32
5.3.2 Ultraäänianturien ohjelma 33
6
5.3.3 Turvaportin ohjelma 35
5.3.4 Moottorinohjauksen ohjelma 35
5.4 Käyttöliittymän luominen 40
5.4.1 Template 41
5.4.2 I/O-kenttä 41
5.4.3 Painikkeet ja liukusäädin 42
5.4.4 Grafiikkalista 43
5.4.5 Objektien näkyvyys ja vilkkuminen 44
5.4.6 Pop-up -näytöt ja VBscript 45
5.4.7 Hälytysten luominen ja hälytyshistoria 45
6 PROSESSIN TIEDONKERUU JA ANALYYSI 48
6.1 Tiedonkeruu 48
6.2 Tiedon analysointi 51
7 POHDINTA 54
LÄHTEET 55
7
1 JOHDANTO
Tämän opinnäytetyön aiheena on rakentaa Pohjoinen teollisuus 2020 -messuille auto- maation demonstraatiolaitteisto. Messujen aiheet käsittelevät pohjoisen Suomen teolli- suuden tulevaisuutta, kasvua ja elinvoimaa. Tapahtuma on suunnattu kaikille pohjoisen Suomen teollisuuden ammattilaisille. Pohjoinen teollisuus 2020 tarjoaa kävijöille laajan kattauksen teollisuuden palveluita, tuotteita sekä uusinta tietoa. (1.)
Työn tilaaja PLC-Automation Oy on vuonna 1987 perustettu suomalainen teknologia-alan suunnittelu- ja palveluyritys. Yritys työllistää noin 30 automaatio-, sähköistys- ja nostu- rialan ammattilaista. Yrityksen toimialat ovat suunnittelu, ohjelmointisuunnittelu, käyttöön- otto, valvonta, koulutus, kojeistovalmistus, sähköasennus sekä ohjelmoitavilla logiikoilla, automaatiojärjestelmillä ja käyttäjäliittymillä toteutettavat järjestelmät. Yrityksen liike- vaihto vuonna 2018 oli n. 4,5 miljoonaa euroa. PLC-Automation Oy on Siemens Automa- tion Drives toimialan järjestelmäpartneri. (2.)
Projektin tavoitteena on rakentaa laitteisto, joka havainnollistaa mahdollisimman selkeästi työssä käytettävien automaatiolaitteistojen toiminnan. Laitteisto koostuu modulaarisesta turvalogiikasta, käyttöliittymästä, taajuusmuuttajasta ja moottorista, turvalukosta sekä ult- raääniantureista. Työssä käytetään Siemensin laitteistoa.
Opinnäytetyössä esitellään ensin hieman automaatiojärjestelmän kokonaisuutta, projek- tissa käytettävien laitteiden toimintaa sekä Siemensin laitteistojen ohjelmointia. Proses- sianalyysissä esitellään iba-ohjelmistojen käyttöä ja toimintaa. Työn toteutuksen selostus on pyritty tekemään mahdollisimman selkeäksi.
8
2 AUTOMAATIOJÄRJESTELMÄ
2.1 Automaatiojärjestelmän rakenne
Automaatiojärjestelmä voi olla yksittäinen ohjelmoitava logiikkalaite tai vaikka koko teh- taan toiminnan ohjaamiseen tarkoitettu järjestelmä. Kokonaisen tehtaan tuotannollista toi- mintaa ohjaavan automaatiojärjestelmän keskusyksikkönä toimii valvomoasema, joka ra- kentuu teollisuusstandardin mukaisesta PC-laitteistosta ja laitteistoon liitetyistä erillisistä I/O-yksiköistä (kuva 1). Valvomoaseman I/O-yksiköihin on kytketty tehtaalle menevät kenttäväylät liittävät kentällä olevat ohjausyksiköt sekä yksittäiset toimilaitteet ja anturit valvomotietokoneisiin. Kenttäväyläjärjestelmien hierarkinen jako on seuraavanlainen:
- Alimmalla eli kenttälaitetasolla ovat yksittäiset ohjausyksiköt, lähettimet, anturit ja mittalaitteet sekä prosessia ohjaavat toimilaitteet.
- Seuraavalla tasolla ovat ohjainyksiköiden, säätimien ja toimilaitteiden ohjauksia kontrolloivat logiikkayksiköt.
- Ylimmälle tasolle sijoittuvat mm. valvomotietokoneet, erilliset ohjauspäätteet ja hä- lytyskirjoittimet. (3.)
KUVA 1. Tyypillinen tehdaskohtainen automaatiojärjestelmä (3)
9 2.2 Ohjelmoitava logiikka (PLC)
Ohjelmoitava logiikka eli PLC on pieni mikroprosessorilla varustettu tietokone, jota käyte- tään reaaliaikaisten automaatioprosessien ohjaukseen. Logiikka koostuu yleensä kol- mesta pääkomponentista: virtalähteestä (PSU), keskusyksiköstä (CPU) sekä tuloista ja lähdöistä (I/O). Yhdellä logiikalla voi helposti korvata satoja, jopa tuhansia aiemmin käy- tettyjä releitä ja ajastimia. Logiikan toimintaperiaate on yksinkertainen: logiikalle tuodaan tuloporttiin tietoa kentältä, jonka jälkeen logiikka ohjaa toimilaitteita tehdyn ohjelman ja anturien antamien tietojen mukaisesti.
Logiikat jaetaan perinteisesti pieniin kompakteihin ja modulaarisiin logiikoihin. Pienissä kompakteissa logiikoissa on sisäänrakennettu CPU, virtalähde ja tulo- ja lähtöyksikkö (kuva 2). Kompaktien logiikoiden I/O-paikkojen määrä on vähäinen, ja logiikkojen laajen- nusmadollisuudet ovat vähäiset. Siksi niitä käytetäänkin vain pienissä automaatiosovel- luksissa.
KUVA 2. SIMATIC S7-1200 -sarjan kompakti logiikka (4)
Modulaarisessa logiikassa CPU, virtalähde ja I/O-moduulit ovat erikseen (kuva 3). Tämä mahdollistaa sen, että I/O-paikkoja voidaan asentaa haluttu määrä CPU:n suorituskyvyn
10
rajoissa. Modulaarisia logiikoita käytetään sovelluksissa, joissa vaaditaan paljon I/O-paik- koja ja isompaa suorituskapasiteettia.
KUVA 3. Modulaarinen logiikka, jossa on SIMATIC S7-1500 -sarjan CPU (5) 2.3 Tulot ja lähdöt (I/O)
Tulojen ja lähtöjen avulla logiikka kommunikoi kentällä olevien laitteiden kanssa. Tulo- porttiin tuodaan tietoa kentältä, esimerkiksi lämpötila tai paine. Lähtöportista logiikka lä- hettää ohjaussignaalin esimerkiksi venttiilille. Tuloja ja lähtöjä on kahta tyyppiä, digitaali- sia ja analogisia.
Digitaaliset tulot ovat binäärisiä päällä-pois -tyyppisiä signaaleja. Tällaisia ovat mm. kyt- kimet ja painonapit. Digitaaliset lähdöt ovat myös päällä-pois -tyyppisiä, ja niitä voidaan käyttää esimerkiksi releen päälle- ja poiskytkemiseen. Analogiset tulot on tarkoitettu eri- laisille mittauksille, esimerkiksi lämpötila. Lähetin lähettää logiikan analogiatuloporttiin 4 – 20 mA:n virtaviestin, joka muunnetaan digitaaliseksi CPU:n ymmärrettäväksi viestiksi.
Vastaavasti analogiasignaalilla ohjaamiseen täytyy digitaalinen signaali muuttaa analo- giseksi virtaviestiksi, joka lähetetään toimilaitteelle, esimerkiksi säätöventtiilille.
11 2.4 Käyttöliittymä (HMI)
HMI (Human-Machine Interface) on käyttöliittymä prosessin ja operaattorin välillä. Tämä on ensisijainen työkalu, jolla operaattorit ja linjanvalvojat koordinoivat ja hallitsevat teh- taan teollisuus- ja valmistusprosesseja. Näitä voivat olla esimerkiksi lämpötila, paine sekä prosessien vaiheet. Ne näyttävät myös tarkasti säiliöiden ja tankkien pinnankorkeuden sekä laitteiden ja koneiden tarkan asennon tai sijainnin. Kun ennen prosessin tietoja kat- sottiin usealta indikaattorilta, nyt käyttöliittymä esittää ne graafisesti yhdeltä näytöltä. (6.) Paneelilla voidaan myös ohjata prosessia perinteisten kytkimien sijaan. Tällä tavalla saa- daan siistiin käyttöliittymään paljon eri toimintoja, jotka perinteisesti ovat vaatineet suuren ohjauspulpetin täynnä painikkeita, kytkimiä ja merkkivaloja. Yksi käyttöliittymän keskei- simpiä ominaisuuksia on hälytysten ja häiriöiden monitorointi (7).
Siemensillä on tarjolla kahta eri SIMATIC-sarjan käyttöliittymää: Basic ja Comfort.
Basic-sarjan käyttöliittymiä käytetään yksinkertaisissa sovelluksissa, kun taas Comfort-sarjan käyttöliittymiä käytetään vaativimmissa sovelluksissa. Paneeleiden lisäksi
tarjolla on myös PC:llä toteutettava WinCC-järjestelmä suurempien kokonaisuuksien hal- lintaan, eli ns. SCADA-järjestelmä. Tässä projektissa käytetään SIMATIC TP1200 Com- fort Pro -käyttöliittymää (kuva 4).
KUVA 4. SIMATIC TP1200 Comfort Pro (8)
12 2.5 Kenttäväylä
Kenttäväylä on kaksisuuntainen kommunikointilinkki älykkäille kenttälaitteille. Kenttä- väylä mahdollistaa useiden kenttälaitteiden kytkemisen ohjaimeen yhdellä kaapelilla.
Näitä voivat olla esim. muut ohjausjärjestelmät, hajautetut I/O-asemat, käyttöliittymät, asennoittimet ja taajuusmuuttajat. Koska kenttäväylän kommunikointi on digitaalista, on se vähemmän altis häiriöille. Tämä on erityinen etu, kun siirretään analogisia arvoja. Yhä useammin perinteiset kenttäväylät korvataan Ethernet-pohjaisilla tiedonsiirtoratkaisuilla.
Ehkä yleisin näistä on Profinet (kuva 5). Ethernet tarjoaa nopeamman tiedonsiirron, isom- man kaistanleveyden ja rajoittamattoman määrän osoitteita. (9.)
KUVA 5. Profinet-kommunikointiprotokollalla toteutettu kenttäväyläjärjestelmä (10) 2.6 Turva-automaatio
Prosessilaitosten ja prosessien riskejä voidaan vähentää monin tavoin – ensisijaisesti hy- vällä prosessi- ja laitossuunnittelulla. Yhtenä riskinvähennyskeinona toimii turva-auto- maatiojärjestelmä, joka on prosessin tai laitteen normaalista käyttöautomaatiosta erillinen järjestelmä. Turva-automaation tärkein tehtävä on ihmisten, tuotantolaitoksen, koneiden ja laitteiden suojaaminen odottamattomalta tapahtumalta tai tapahtumasarjalta.
Turva-automaatio pysäyttää prosessin ja laitteen tai ohjaa sen vakavassa häiriö- tai vaa- ratilanteessa turvalliseen tilaan. (11, s. 3.)
13
3 PROJEKTISSA KÄYTETTÄVÄT KENTTÄLAITTEET
3.1 Taajuusmuuttaja ja oikosulkumoottori
Taajuusmuuttaja on moottorinohjain, joka ohjaa sähkömoottoria muuttamalla sen tehon- syötön taajuutta ja jännitettä. Taajuusmuuttaja pystyy myös ohjaamaan moottorin ylös- ja alasramppausta käynnistyksen ja pysäytyksen aikana. Vaikka taajuusmuuttaja ohjaa moottorin tehonsyötön taajuutta ja jännitettä, siitä puhutaan usein nopeudenohjauksena, koska seurauksena on moottorin nopeuden säätäminen. Moottorin nopeuden säätämi- selle on useita syitä, esimerkiksi:
- energiansäästö ja järjestelmien tehokkuuden parantaminen
- nopeuden tai vääntömomentin mitoittaminen prosessin vaatimusten mukaan - koneiden mekaanisen rasituksen vähentäminen ja niiden käyttöiän pidentäminen.
(12.)
On olemassa monia erityyppisiä taajuusmuuttajia, sillä niitä käytetään teollisuudessa laa- jalti. Sekä yksi- että kolmivaihetaajuusmuuttajat soveltuvat moniin käyttötarkoituksiin.
Taajuusmuuttajatyyppien eroja ovat taajuus- ja jänniteohjauksen toteutustapa ja harmo- nisten yliaaltojen suodatustekniikka. (12.)
Taajuusmuuttajan rakenne ja toimintaperiaate
Taajuusmuuttaja koostuu kolmesta pääosasta: tasasuuntaaja, välipiiri ja vaihtosuuntaaja (kuva 6). Lisäksi taajuusmuuttajaan voi kuulua verkkosuodatin ja erillinen jäähdytyspu- hallin. (13, s. 31.) Oikosulkumoottorin pyörimisnopeus on suoraan verrannollinen taajuu- teen. Kun moottorin taajuutta muutetaan portaattomasti, muuttuu moottorin pyörimisno- peus vastaavasti. (13, s. 33.)
Tavallista 50Hz:n vaihtovirtaa syötetään suuntaajaosaan, joka muuntaa virran tasavir- raksi. Tasajännitettä syötetään tasajännitevälipiiriin, joka suodattaa sykkivän jännitteen.
Vaihtosuuntaajayksikkö muuttaa suodatetun tasajännitteen halutun taajuiseksi vaihtojän- nitteeksi, joka lopuksi syötetään ohjattavalle moottorille. (13, s. 32.)
14 KUVA 6. Taajuusmuuttajan rakenne (14) 3.2 PILZ-turvalukko
PILZ-turvalukko on sähkömagneettinen lukko, jota käytetään erilaisten kulkuporttien ja luukkujen lukitsemiseen. Tällä tavalla estetään pääsy vaarallisten prosessien läheisyy- teen, esim. robotit, kuljettimet ja puristimet (kuva 7). Turvaporttijärjestelmällä saadaan ratkaisu, joka täyttää standardin EN ISO 14119 vaatimukset. EN ISO 14119 -standardin mukaan turvaportin avaamisen yhteydessä vaaraa aiheuttavien koneiden liikkeet tulee pysäyttää, ja niiden uudelleenkäynnistys tulee estää. (15.)
KUVA 7. Turvaportti estää kulun robotin läheisyyteen (15)
Turvalukko koostuu sähkömagneettisesta kelasta ja porttiin tai luukkuun kiinnitettävästä vastakappaleesta (kuva 8). Nimestään huolimatta turvalukko ei ”lukitse” ovea. Turvalukko pitää ovea 500 Newtonin voimalla kiinni, jolla estetään tahaton kulkeminen portista. Portin voi siis avata voimalla, vaikka turvalukko olisikin lukitustilassa.
15 KUVA 8. PILZ-turvalukko
3.3 Ultraäänianturit
Ultraääniantureita käytetään kappaleiden tunnistukseen tai etäisyyden mittaamiseen.
Tunnistuksessa käytetään digitaalisia antureita, jotka lähettävät binääristä päällä-pois -tietoa. Analogisia antureita käytetään etäisyyden mittaukseen. Ne lähettävät
joko virtaviestiä tai jänniteviestiä, riippuen anturin mallista.
Ultraääniantureiden toiminta perustuu äänen kaikuun. Anturi lähettää ultraääntä ja äänen osuessa kappaleeseen, se kimpoaa takaisin anturiin. Anturi mittaa etäisyyden laskemalla ajan äänen lähdön ja kaiun palautumisen välillä. Ultraäänen ansiosta ultraääniantureilla voidaan helposti tunnistaa värillisiä, kirkkaita ja läpinäkyviä kappaleita, jotka ovat yleensä haastavia tunnistaa optisilla antureilla. Projektissa käytetään kahta SICK UM12 -ultraää- nianturia (kuva 9). Anturien mittausalueet ovat 20 - 150 mm. Anturit lähettävät 4 - 20 mA:n virtaviestiä.
KUVA 9. Ultraäänianturit
16
4 SIEMENS AUTOMAATIOJÄRJESTELMÄN OHJELMOINTI
4.1 TIA Portal V15.1
TIA Portal on Siemensin innovatiivinen ohjelmointiympäristö kaikkiin automaatiotehtäviin.
TIA Portaliin on sisällytetty normaalien sekä turvalogiikoiden ohjelmoimiseen, käyttöliitty- mien suunnitteluun ja ohjelmointiin sekä taajuusmuuttajien käyttöönottoon ja parame- triointiin tarkoitetut ohjelmistot.
STEP 7 on TIA Portal -ympäristöön integroitu suunnitteluohjelmisto SIMATIC-logiikoiden ohjelmoimiseen. STEP 7 -ohjelmistoa on kahta eri versiota: STEP 7 Basic ja STEP 7 Professional. Basic-versiolla voidaan ohjelmoida S7-1200 -sarjan logiikoita ja Professi- onal-versiolla voidaan ohjelmoida S7-1200 -sarjan logiikkojen lisäksi S7-300/400, S7- 1500 sekä WinAC-sarjan logiikoita. (16, s. 7.) Näihin versioihin on saatavilla lisävarus- teena STEP 7 Safety, joka on tarkoitettu S7-1200 -sarjojen ja S7-1500 -sarjojen turvalo- giikoiden ohjelmoimiseen. (17.)
WinCC on TIA Portal -ympäristöön integroitu suunnitteliohjelmisto SIMATIC HMI -panee-
lien sekä SIMATIC teollisuuden PC:issä ja normaaleissa PC:issä suoritettavien HMI-sovellusten konfigurointiin. WinCC:tä on saatavilla neljää eri versiota: Basic, Com-
fort, Advanced sekä Professional. Basic-versiolla pystytään konfiguroimaan pelkästään Basic-tason käyttöliittymiä. Comfort-versiolla voidaan konfiguroida kaikkia HMI-panee- leita. Advanced-versio soveltuu kaikkien HMI-paneelien ja PC:iden konfigurointiin. Pro- fessional-versio on kaikkein kattavin ja monipuolisin, ja sillä voidaan tehdä kaikkien edellä mainittujen asioiden lisäksi SCADA-järjestelmien konfigurointi. (16, s. 8). Kuvassa 10 on esitetty STEP 7 ja WinCC -versioiden soveltuvuus.
17
KUVA 10. STEP 7 ja WinCC -versioiden soveltuvuus (16, s. 7)
Sinamics Startdrive -ohjelmisto on tarkoitettu taajuusmuuttajien konfiguroimiseen. Taa- juusmuuttajien käyttöönotto on tehty helpoksi commission wizard työkalun avulla, ja taa- juusmuuttajien parametriointi onnistuu TIA Portal -ympäristössä.
4.2 Lineaarinen ja jäsennelty ohjelmointi
S7-logiikkaohjelmat rakentuvat eri lohkoista. Pienet automaatiosovellukset voidaan ohjel- moida ns. lineaarisesti. Tämä tarkoittaa, että koko logiikkaohjelma on rakennettu yhteen organisaatiolohkoon (kuva 11).
KUVA 11. Yksi organisaatiolohko sisältää koko ohjelman (16, s. 4513)
18
Isommat ja monimutkaisemmat automaatiosovellukset toteutetaan jäsennetyllä ohjel- moinnilla. Tällöin ohjelman tehtävät jaetaan useisiin eri lohkoihin, jotka sisältävät alaoh- jelman (kuva 12). Jokainen lohko on itsenäinen osa logiikkaohjelmaa. Tämä mahdollistaa ohjelman helpomman käsittelyn ja hallinnan. Tämän ohjelmoinnin muita etuja ovat mm.
- laajat ohjelmat on helpompi toteuttaa - ohjelman organisointi on helpompaa - ohjelman muokkaus on helpompaa
- viankorjaus on helpompaa, koska osat voidaan testata erikseen - käyttöönotto on helpompaa. (16, s. 4513.)
KUVA 12. Pääohjelma kutsuu alaohjelmia (16, s. 4514) 4.3 Organisaatiolohko (OB)
Organisaatiolohkot muodostavat rajapinnan käyttöjärjestelmän ja logiikkaohjelman vä- lille. Lohkoja käytetään mm. automaatiojärjestelmän käynnistämiseen, syklisen ohjelman käsittelyyn ja häiriöiden käsittelyyn. Kun organisaatiolohkoa ohjelmoidaan, voidaan sa- malla määrittää CPU:n käyttäytyminen. Saatavilla on useita erilaisia organisaatiolohkoja riippuen CPU:n mallista. (16, s. 4515.)
19 4.4 Datalohkot (DB)
Datalohkot ovat lohkoja, joihin tallennetaan ja joista luetaan ohjelman dataa. Datalohko- jen koko vaihtelee CPU:n mallista riippuen. Datalohkoja on kahdenlaisia: globaali- ja in- stanssidatalohkoja. Jokainen organisaatiolohko, funktio tai funktiolohko voi lukea ja kir- joittaa dataa globaaliin datalohkoon. Instanssilohkot on määritelty vain tietylle funktioloh- kolle, jota vain tämä lohko voi käyttää (kuva 13). (16, s. 4518.) Datalohkojen käytöllä on useita etuja verrattuna bittimuistin käyttöön, mm.
- datalohkossa voi määritellä alkuarvon - datalohkon voi kirjoitussuojata
- jos datalohko on tallennettuna muistikortille, data säilyy, vaikka virrat katkeisivat - bittimuistilla voi käsitellä vain 4 bitin kokoista dataa
- datalohkojen määrää voi kasvattaa lisäämällä muistikortteja. (18.)
KUVA 13. Datalohkojen käyttöoikeudet (16, s. 4518)
20 4.5 Funktiot (FC)
Funktiot ovat ohjelmalohkoja ilman datamuistia, johon arvot lohkoparametreista voitaisiin tallentaa. Funktiolohkot voivat käyttää globaaleja datalohkoja tietojen pysyvään tallenta- miseen. Funktion sisältämä ohjelma suoritetaan, kun sitä kutsutaan toisessa ohjelmaloh- kossa. Funktioita voidaan kutsua useita kertoja ohjelman eri kohdissa, ja tällä tavoin ne yksinkertaistavat usein toistuvien toimintojen ohjelmointia. (16, s. 4516.)
4.6 Funktiolohko (FB)
Funktiolohkot ovat ohjelmalohkoja, jotka tallentavat parametrinsa instanssidatalohkoon.
Funktiolohkot voivat operoida väliaikaisten tagien kanssa, mutta näitä tageja ei tallenneta instanssidatalohkoon, vaan ne ovat käytössä yhden syklin ajan. Funktiolohkot sisältävät ohjelman, joka suoritetaan, kun lohkoa kutsutaan. Kuten funktioitakin, funktiolohkoja voi- daan kutsua useita kertoja ohjelman eri kohdissa. (16, s. 4517.)
4.7 STEP 7 -ohjelmointikielet
STEP 7 -logiikoiden ohjelmointiin on käytössä useita eri ohjelmointikieliä. Jokaisella kie- lellä on omat etunsa, ja niitä voidaan käyttää joustavasti sovelluksesta riippuen. Koko käyttäjäohjelmaa ei tarvitse ohjelmoida yhdellä kielellä, vaan jokaisessa lohkossa voi- daan käyttää eri kieltä. Käytettävä ohjelmointikieli riippuu siitä, mikä logiikka on käytössä ja minkälainen on ohjelman toiminto. S7-1200 -sarjan logiikoilla pystytään käyttämään vain LAD, FBD ja SCL -kieliä. S7-1500 -sarjan logiikoilla pystytään käyttämään kaikkia kieliä. Aiemmin mainittujen kielien lisäksi on olemassa myös STL ja GRAPH -kielet.
4.7.1 LAD ja FBD
LAD (ladder logic) on yleisimpiä ohjelmointikieliä (kuva 14). Sitä kutsutaan suomen kie- lessä tikapuukaavioksi. Se on graafinen kieli, ja sen esitystapa perustuu sähköpiirikaavi- oihin, jonka takia sen käyttö on varsin yleistä. Sen vasen reuna vastaa piirikaavion virta- kiskoa (1) ja oikea reuna nollakiskoa. Kiskojen välissä kulkee puola (2), johon lisätään ohjattavat elementit. Puolat on myös mahdollista haarauttaa (3). Ohjelma muodostuu käyttämällä avautuvia ja sulkeutuvia koskettimia (4) siten, että kun lähtöpiiriin kytketty
21
magneettikela (5) saa jännitteen, kela aktivoituu ja kytkee toimilaitteen päälle. Monimut- kaiset toiminnot voidaan toteuttaa laatikoilla (6), joihin voidaan sisällyttää haluttu funktio.
(16, s. 11597.)
KUVA 14. Tikapuukaavion malliesimerkki (16, s. 11598)
FBD (function block diagram) on graafinen ohjelmointikieli, ja sen esitystapa perustuu boolean algebrassa käytettäviin lohkoihin (kuva 15). Se on hyvin pitkälti samantapainen kuin LAD-kieli. TIA Portalissa LAD-kielellä toteutettu ohjelma pystytään suoraan kääntä- mään FBD-kielelle ja päinvastoin. FBD-kielessä koskettimet ja kelat on korvattu erilaisilla toimintolaatikoilla.
KUVA 15. Samanlainen toteutus tehty LAD ja FBD -kielillä
22 4.7.2 STL
STL (statement list) on tekstipohjainen ohjelmointikieli. STL-kielellä toteutetut ohjelmat on jaettu verkkoihin, jotka taas sisältävät komentorivejä (kuva 16). Komentorivejä luetaan järjestyksessä ylhäältä alaspäin, ja yksi rivi voi sisältää vain yhden komennon. (16, s.
11721.) Monet suunnittelijat suosivat STL-kieltä, sillä se on nopea ja monipuolinen tapa toteuttaa ohjelma. STL-kielellä on kuitenkin joitain huonoja puolia, esim. viankorjaus.
Viankorjauksessa tekstipohjaista kieltä on vaikeampi lukea kuin graafista esitysmuotoa.
Siksi kannattaakin välttää STL-kieltä, kun ohjelmoidaan monimutkaisia kenttälaitteiden ohjauksia, sillä nämä ovat eniten viankorjauksen tarpeessa.
KUVA 16. STL-kielellä toteutettu hydrauliikkapumpun häiriö 4.7.3 SCL
SCL (structured control language) on tekstipohjainen ohjelmointikieli, joka pohjautuu Pas- cal-kieleen. SCL-kielellä on mahdollista tehdä rakenteita, jotka eivät ole mahdollisia ta- vanomaisilla LAD tai FBD-kielillä, mm. FOR ja WHILE -silmukat sekä CASE-käskyt. Tästä syystä SCL-kieltä käytetään, kun käsitellään suurta määrää dataa tai tehdään aritmeetti-
23
sia laskutoimituksia. (19.) Kuvassa 17 näkyy ohjelma, jossa käämi #bAnElementIs3 akti- voituu, kun jonkun portin kokonaisluku on 3. Tällaiset pienet, viisi porttia sisältävät ohjel- mat eivät ole työläitä tehdä LAD-kielellä.
KUVA 17. LAD-kielellä tehty kokonaisluvun tarkastus (19)
Jos portteja on satoja, tai jopa tuhansia, jokainen portti täytyisi sijoittaa ohjelmaan ja tar- kastaa erikseen. SCL-kielellä voidaan käyttää FOR-silmukkaa ja IF-komentoa (kuva 18) tarkastamaan haluttu määrä portteja yhdellä komennolla. Tällä tavoin ohjelman tekemi- nen on paljon nopeampaa, ja ohjelma mahtuu muutamalle riville.
KUVA 18. SCL-kielellä toteutettu tarkastus
24 4.7.4 GRAPH
GRAPH on graafinen ohjelmointikieli, jota käytetään sekvenssiohjattuihin ohjelmiin. Mo- nilla tuotanto- ja prosessitekniikan sovelluksilla on sekvenssinen rakenne. Ohjelma on jaettu yksittäisiin askeliin, joilla on määritelty toiminto. Askeleiden välillä on siirtymiä jotka sisältävät ehdot, joiden täyttyessä voidaan siirtyä seuraavaan askeleeseen (kuva 19).
Yksinkertaisissa tapauksissa askeleet prosessoidaan lineaarisesti. Haaroitusten ja hyp- pyjen avulla pystytään toteuttamaan monimutkaisempia ohjelmarakenteita. (16, s.
11845.) GRAPH-kieltä on helppo lukea ja ymmärtää, mikä helpottaa huoltohenkilöstön toimintaa.
KUVA 19. GRAPH-kielellä toteutettu sekvenssiohjelma (16, s. 11849)
25
5 TYÖN SUORITUS
5.1 Projektin luominen ja laitteiston lisääminen
Laitteiston lisääminen projektiin onnistui TIA Portalissa olevalla detect hardware -toimin- nolla. Olisi myös mahdollista lisätä laitteistot yksi kerrallaan tuotenumeron mukaan kata- logista, mutta tämä olisi paljon hitaampaa ja työläämpää. Ensin CPU ja siihen kytketyt laitteet täytyi yhdistää tietokoneen Ethernet-väylään. Tämän jälkeen projektiin lisätään ohjain. Jos CPU on kytketty oikein, löytyy valikosta unspecified CPU, joka on em. tieto- koneeseen kytketty ohjain (kuva 20).
KUVA 20. Laitteiston lisääminen
Kun unspecified CPU-kansiossa oleva ohjain lisätään projektiin, CPU tulee näkyville de- vices & networks -välilehdelle. Projektiin ilmestyy samalla kansio, jossa on CPU:n sisäl- tämät tiedostot ja datat (kuva 21).
26 KUVA 21. Määrittelemätön CPU
Koska laitteistoa ei ole vielä määritelty, ohjelma tarjoaa laatikkoa, jossa voi valita hakeeko
laitteen katalogista vai tunnistetaanko laitteisto automaattisesti. Kun painetaan detect-painiketta, avautuu ikkuna, jossa pystyy hakemaan kaikki verkkoon kytketyt laitteet
(kuva 22).
KUVA 22. Hardware detection -toimintoikkuna
27
Kun ohjelma on etsinyt laitteet verkosta, ne näytetään samassa ikkunassa olevassa luet- telossa. Flash LED -toiminnolla voidaan vilkuttaa CPU:n LED-valoja. Tämä helpottaa oi- kean CPU:n löytämistä, jos verkossa on useampia laitteita. Kun detect hardware -ohjelma on suoritettu, määritelty CPU ja siihen kytketyt laitteet tulevat näkyviin devices & networks välilehdelle (kuva 23). Logiikalle on kytketty 25 watin virtalähde, joka syöttää 24 voltin jännitettä pohjaväylään.
KUVA 23. Määritelty CPU ja siihen liitetyt I/O-kortit
Projektissa käytettävä CPU 1511F-1 PN (kuva 24) on kustannustehokas lähtötason pro- sessori vakio- ja vikasuojatuille sovelluksille. RAM-kokonsa ansiosta tämä suoritin sovel- tuu myös keskisuurille sovelluksille.
KUVA 24. SIMATIC S7-1511F-1 PN
28
Taulukossa 1 on lueteltuna projektissa käytettävät tulo- ja lähtökortit. Projektissa on yksi tulokortti ja yksi lähtökortti turvatoiminnoille. Siemensin laitteistoissa keltainen väri viittaa aina fail-safe -sovelluksiin tarkoitetuista laitteista.
TAULUKKO 1. Projektissa käytettävät I/O-kortit
Kortin tyyppi Input Output Analog Digital Fail-safe
F-DI 16x24V DC x x x
F-DQ 8x24V DC/2A PPM x x x
DI 32x24VDC BA x x
DQ 32x24VDC/0.5 BA x x
AI 4x/U/I/RTD/TC ST x x
AO 2xU/I ST x x
Profinet laitteistojen lisääminen
Kun CPU oli lisätty ja määritelty, täytyi projektiin lisätä muut kenttäväylässä olevat laitteet, eli HMI ja taajuusmuuttaja. Lisäys tehtiin samantapaisella laitteiston tunnistamistyökalulla kuin CPU:n kohdalla. Logiikka, HMI sekä taajuusmuuttaja liitettiin kytkimelle. Kytkin on ei- hallittavaa mallia, joten sitä ei voi lisätä TIA Portalissa laitteistokokonaisuuteen. Työkalu löysi laitteet, jotka oli liitetty kytkimelle, ja lisäys tapahtui yhdellä napin painalluksella. Jo- kaiselle laitteelle asetettiin oma IP-osoite ja määriteltiin yhteys logiikan, HMI:n ja taajuus- muuttajan välillä (kuva 25). Laitteiston määrittelyvaiheessa käytettiin Ethernet-kaapelia, mutta lopullisessa laitteistokokonaisuudessa käytetään suojattua Profinet-kaapelia.
KUVA 25. Valmis laitteistokokonaisuus
29 5.2 Taajuusmuuttajan käyttöönotto
Projektissa käytetään Sinamics G120C PN -taajuusmuuttajaa. Taajuusmuuttajan käyt- töönotto tehtiin TIA Portalissa olevalla Commissioning wizard -työkalulla (kuva 26). Com- missioning wizardissa käydään askel askeleelta läpi käyttöönotto, jossa määritellään taa- juusmuuttajan parametrejä ja muita toiminnallisuuksia.
KUVA 26. Commissioning wizardin alkunäyttö
Ensin täytyi valita sovellusluokka, joita on kolme: SDC (standard drive control), DDC (dy- namic drive control) ja Expert, jossa voi rajoittamattomasti käyttää molempien SDC:n ja DDC:n ominaisuuksia. SDC:ssä on karkea vektoriohjaus, jonka vuoksi siinä ei ole tarkkaa nopeuden säätöä tai vääntömomentin tarkkuutta. Se soveltuu yksinkertaisiin moottori- käyttöihin, esim. pumput, puhaltimet, sekoittimet ja vaakatasossa olevat liukuhihnat, joita ohjataan päälle ja pois tietyllä taajuudella. DDC:ssä on edistynyt vektoriohjaus, joka mah- dollistaa tehokkaan moottorin ohjauksen. Sen takia sitä käytetäänkin sovelluksissa, joissa vaaditaan tarkkaa nopeuden ja momentin säätöä. Tästä syystä se soveltuu esim. ke- laimiin, nostureihin, hisseihin ja liukuportaisiin.
30
Seuraavaksi määriteltiin asetusarvo- ja kommunikointiasetukset. Tämä tarkoittaa sitä, mistä taajuusmuuttaja saa asetusarvonsa ja miten se lähetetään taajuusmuuttajalle. Näi- hin asetuksiin valittiin, että taajuusmuuttaja saa asetusarvonsa logiikalta ja se lähetetään sille Standard telegram 1 -protokollalla. Seuraavaksi valittiin moottorin ajurin standardit ja jännite. Koska olemme Suomessa, valittiin IEC 50Hz -standardi, ja vaiheiden välinen jän- nite Suomessa on 400 volttia.
Seuraavaksi määriteltiin moottorin arvot. Moottorin voi hakea tuotenumerolla katalogista tai kuten tässä tapauksessa, voidaan arvot lukea moottorin arvokilvestä ja asettaa ne manuaalisesti. Ensin määriteltiin, että moottori on induktiomoottori ja kytketty tähtikytken- nällä, jonka jälkeen syötettiin moottorin virta, teho ja pyörimisnopeus. Moottorin kilvessä virta oli 0.49 A, teho 0.12 kW ja pyörimisnopeus 1360 rpm.
Tämän jälkeen määriteltiin muutamia tärkeitä parametrejä, joita ovat maksimipyörimisno- peus, kiihdytys- ja pysähtymisajat sekä virtaraja. Kilvessä näkyvä mitoitettu pyörimisno- peus on noin 80% maksimipyörimisnopeudesta, joten ohjelma tarjosi siihen valmiiksi 1500 rpm, joka on sopiva. Kiihtyvyys- ja pysähtymisajat ovat asetuksia, joilla määritellään, missä ajoissa moottori kiihdyttää maksiminopeuteen ja pysähtyy. Näitä asetuksia voi aina myöhemmin muuttaa, joten näihin asetuksiin jätettiin ohjelman valmiiksi asettamat 10 se- kuntia. Virtarajaksi aseteltiin hieman isompi virta kuin arvokilvessä, sillä vaikka moottori käynnistetään taajuusmuuttajalla, käynnistyksessä syntyy silti pieniä virtapiikkejä.
Viimeiseksi määriteltiin teknologinen sovellutus ja moottorintunnistusmetodi. Teknologi- nen sovellutus vaikuttaa avoimen ja suljetun silmukan ohjausparametrien laskentaan.
Moottorin tunnistuksessa taajuusmuuttaja mittaa ja laskee taajuusmuuttajalle asetetut moottorin parametrit, kun se ensimmäisen kerran käynnistetään. Kun tunnistus on tehty, taajuusmuuttaja muistaa nämä arvot niin kauan, kun parametrit pysyvät muuttumatto- mina. Jos parametrejä muutetaan, tunnistus täytyy tehdä uudelleen.
Standard telegram 1
Koska moottorille halutaan tehdä yksinkertainen nopeudenohjaus, Standard telegram 1 -kommunikointiprotokolla on tähän sopiva. Tämä protokolla käyttää neljää 16-bittistä sanaa (word) logiikan ja taajuusmuuttajan väliseen kommunikointiin: kaksi sanaa tiedon
31
lähettämiseen taajuusmuuttajalta logiikalle ja kaksi sanaa logiikalta taajuusmuuttajalle.
Logiikalta on varattu taajuusmuuttajalta tuleville viesteille input paikat 256 – 259 ja taa- juusmuuttajalle lähteville viesteille output paikat 256 – 259. Taulukoissa 2 ja 3 on listattu sanojen sisältämien bittien toiminto. STW tulee sanoista steuerung wort eli ohjaus-sana, ja ZSW tulee sanoista zustand wort eli tilasana.
TAULUKKO 2. Ohjaus-sanojen bitit ja osoitteet
Sana ja bitti Osoite logiikassa Selitys
STW1 1.0 (bit 0) Q 257.0 OFF1/ON (pulse enable possible) STW1 1.1 (bit 1) Q 257.1 OFF2/ON (enable possible) STW1 1.2 (bit 2) Q 257.2 OFF3/ON (enable possible) STW1 1.3 (bit 3) Q 257.3 Enable or disble operation STW1 1.4 (bit 4) Q 257.4 Ramp-function generator enable STW1 1.5 (bit 5) Q 257.5 Continue ramp-function generator STW1 1.6 (bit 6) Q 257.6 Speed setpoint enable
STW1 1.7 (bit 7) Q 257.7 Acknowledge fault
STW1 0.0 (bit 8) Q 256.0 Reserved
STW1 0.1 (bit 9) Q 256.1 Reserved
STW1 0.2 (bit 10) Q 256.2 Control by PLC STW1 0.3 (bit 11) Q 256.3 Direction of rotation
STW1 0.4 (bit 12) Q 256.4 Holding brake must be opened
STW1 0.5 (bit 13) Q 256.5 Motorized potentiometer setpoint higher STW1 0.6 (bit 14) Q 256.6 Motorized potentiometer setpoint lower
STW1 0.7 (bit 15) Q 256.7 Reserved
STW2 (bits 16-32) Q 258 Speed setpoint
TAULUKKO 3. Tilasanojen bitit ja osoitteet
Sana ja bitti Osoite logiikassa Selitys
ZSW1 1.0 (bit 0) I 257.0 Ready for power-up ZSW1 1.1 (bit 1) I 257.1 Ready to operate ZSW1 1.2 (bit 2) I 257.2 Operation enable ZSW1 1.3 (bit 3) I 257.3 Fault active
ZSW1 1.4 (bit 4) I 257.4 No coast down active (OFF2 active) ZSW1 1.5 (bit 5) I 257.5 No coast down active (OFF3 inactive) ZSW1 1.6 (bit 6) I 257.6 Switching on inhabited active
ZSW1 1.7 (bit 7) I 257.7 Warning present
ZSW1 0.0 (bit 8) I 256.0 Following error in the tolerance range ZSW1 0.1 (bit 9) I 256.1 PZD control reached
ZSW1 0.2 (bit 10) I 256.2 Target position reached
32
ZSW1 0.3 (bit 11) I 256.3 Open holding brake
ZSW1 0.4 (bit 12) I 256.4 Traversing block activated acknowledgement ZSW1 0.5 (bit 13) I 256.5 No alarm overtemperature motor
ZSW1 0.6 (bit 14) I 256.6 Direction of rotation
ZSW1 0.7 (bit 15) I 256.7 No thermal overload in power unit alarm ZSW2 (bits 16-32) I 258 Actual speed value
5.3 Ohjelmien rakentaminen
Ennen kuin itse ohjelmaa alettiin rakentamaan, täytyi ensin määritellä, mitä ohjelma tekee ja miten se toimii. Vihkoon kirjoitettiin pääpiirteittäin miten ohjelmien tulisi toimia, mikä helpotti ohjelmien rakentamista. Jokaiselle ohjelmalle luotiin oma funktio, jotka sijoitettiin organisaatiolohkoon (kuva 27). Kuten luvuissa 4.5 ja 4.9 todetaan, funktioita ei suoriteta kuin vasta kutsuttaessa.
KUVA 27. Funktiot organisaatiolohkossa 5.3.1 Hätä-seis-painikkeen ohjelma
Hätä-seis-painikkeen ohjelmaan käytettiin ESTOP1 ja ACK_GL toimintalohkoja (kuva 28). Nämä ovat standardoituja ja verifioituja toimintalohkoja, joiden avulla voidaan toteut- taa luotettava turvaohjelma. ESTOP1 on hätä-seis-painikkeen toimintaa ohjaava ja ACK_GL luo kuittauksen ja uudelleenintegroinnin kaikkiin fail-safe I/O-kanaviin virheiden jälkeen. ESTOP1-lohkon E_STOP porttiin tuodaan tieto fyysiseltä hätä-seis-painikkeelta, joka aktivoi hätä-seis -toiminnon, kun painikkeen koskettimet aukeavat. ACK_NEC por- tissa voidaan määrittää, onko hätä-seis -toiminnon kuittaaminen välttämätöntä. Portti on vakiona aktiivinen, joten jos kuittaus on välttämätön, porttiin ei tarvitse tuoda mitään tie- toa. ACK on portti, johon tuodaan itse kuittaustieto. Q on portti, joka on aktiivinen, kun
33
hätä-seis -toiminto ei ole aktiivinen. Portti deaktivoituu heti, kun hätä-seis-painiketta pai- netaan, ja Q_DELAY portti deaktivoituu TIME_DEL porttiin asetellun ajan päästä.
KUVA 28. Hätä-seis -toiminnon lohkot 5.3.2 Ultraäänianturien ohjelma
Ultraääniantureiden ohjelma oli yksinkertainen: muutetaan anturilta tuleva virtaviesti reaaliarvoksi ja skaalataan se anturin mittausrajoihin. Tämä toteutettiin NORM_X ja SCALE_X toimintalohkoilla (kuva 29). Ensin anturilta tuleva Integer-tyyppinen data vietiin NORM_X lohkoon, jossa sille määriteltiin minimi- ja maksimiarvot. Integer-tyyppisen da- tan arvo voi vaihdella 0 – 27648. Lohkossa oli määritelty Int to Real, joten Integer-tyyppi- nen data muunnetaan Real-tyyppiseksi dataksi, joka vietiin SCALE_X lohkoon. Tässä lohkossa Real-tyyppinen data skaalattiin anturin minimi- ja maksimiarvoihin. Ultraäänian- turien ohjeessa oli sanottu minimietäisyydeksi 20 mm ja maksimietäisyydeksi 150 mm.
34 KUVA 29. Ultraääniantureiden skaalaus
Antureissa ei ollut kosketintietoa sille, että mitattavan kappaleen etäisyys on mittausalu- een ulkopuolella. Anturit antoivat samaa 27722 arvoa kun kappale ei ollut mittausalu- eella, oli se sitten liian kaukana tai liian lähellä. Tästä syystä ei voitu indikoida käyttöliit- tymässä, että onko kappale liian lähellä vai liian kaukana, pelkästään että se ei ole mit- tausalueella. Tämä toteutettiin CMP-vertailulohkolla, joka aktivoituu, kun anturin lähet- tämä Int-arvo ylittää 27648 (kuva 30).
KUVA 30. Kappale mittausalueen ulkopuolella
Anturit testattiin asettamalla esine 100 mm päähän anturista ja ne todettiin toimivaksi.
Ultraäänimittauksissa oli parin millimetrin heittoja, jotka saattoivat johtua siitä, ettei kap- pale ollut täysin kohtisuorassa anturiin nähden. Myös anturien minimi- ja maksimirajat
35
testattiin. Kappale asetettiin alle 20 mm päähän ja yli 150 mm päähän anturista. Molem- missa tapauksissa anturi toimi kuten pitääkin.
5.3.3 Turvaportin ohjelma
Turvaportin ohjelma oli myös hyvin yksiselitteinen: kun portti on kiinni ja painetaan luki- tuspainiketta, portin lukitus aktivoituu. Lukitus avautuu, kun se avataan avauspainik- keella, hätä-seis -toiminto aktivoituu tai jos portti avataan väkisin lukitustilassa. Hätä- pysäytyksen aktivoitumisella turvaportin lukitus aukeaa, koska jos prosessissa tapahtuu jokin häiriö, joka johtaa hätäpysäytykseen, portin saa auki häiriön poistoa varten. Jos portti avataan väkisin lukitustilassa, turvaportin lukitus aukeaa, ja samalla tapahtuu häly- tys, josta kerrotaan tarkemmin luvussa 5.4.7. Ohjelman toiminto tehtiin set-reset -lohkolla (kuva 31). Kun lohkon tuloportti (S) käy aktiivisena, se pitää portin lukitusta (%Q5.0) päällä niin kauan, kunnes resetointiportti (R1) käy aktiivisena.
KUVA 31. Turvaportin ohjelma 5.3.4 Moottorinohjauksen ohjelma
Moottorinohjaus aloitettiin tekemällä ohjelma, josta moottori saa asetusarvonsa (set- point). Moottori saa asetusarvonsa kahdesta paikasta: liukusäätimeltä tai I/O-kentältä, johon asetellaan haluttu asetusarvo manuaalisesti. Molemmat eivät voi olla aktiivisia yhtä
36
aikaa. Koska myöhemmin käytettävässä nopeudensäätölohkossa tarvittavan asetusar- von täytyi olla Real-tyyppinen muuttuja, tehtiin liukusäätimen asetusarvo samantapaisella toteutuksella kuin ultraäänianturit. Liukusäädin lähettää Int-tyyppistä dataa, joka muun- netaan Real-tyyppiseksi ja skaalataan moottorin minimi- ja maksimipyörimisnopeuden mukaan, jotka olivat 0 rpm ja 1500 rpm (kuva 32). Koska moottorin pyörimisnopeutta säädetään liukusäätimestä, säätimen minimi- ja maksimiarvoksi asetettiin kyseiset arvot.
Näin liukusäätimen asteikko saatiin vastaamaan moottorin pyörimisnopeutta.
Manuaalinen asetusarvo tehtiin pelkällä skaalauslohkolla. Lohkoon tuodaan suoraan käyttöliittymän I/O-kentästä Real-tyyppinen arvo, joka viedään taajuusmuuttajalle. Tämä olisi ollut mahdollista tehdä ilman lohkoakin viemällä arvo suoraan taajuusmuuttajalle, mutta tällä tavalla tuli ongelmia asetusarvon nollaamisessa, kun moottori sammutettiin tai vaihdettiin liukusäätimestä manuaalikäytölle.
KUVA 32. Asetusarvon luominen
Moottorin käynnistäminen ja sammuttaminen on yksinkertainen SR-lohkolla toteutettu oh- jelma. Moottori käynnistetään painikkeella, ja käynnistymiseen vaaditaan, että turvaportti on lukittuna. Moottori sammuu napista painamalla, hätä-seis -toiminnon aktivoitumisella, taajuusmuuttajan lukituksella ja turvaportin lukituksen aukeamisella (kuva 33).
37 KUVA 33. Moottorin päälle-pois -ohjaus
Moottorin nopeudensäätö tehtiin SinaSpeed-lohkolla (kuva 34). Lohkon EnableAxis-port- tiin tuodaan taajuusmuuttajan käynnistämiseen käytettävä tieto. AxisEnabled-portti akti- voituu, kun taajuusmuuttaja ja lohko ovat aktiivisia. SpeedSp-porttiin tuodaan aiemmin mainittu Real-tyyppinen nopeuden asetusarvo. ActVelocity antaa Real-tyyppisen todelli- sen moottorin pyörimisnopeuden. ConfigAxis-porttin tuodaan sanatyyppinen tieto Con- figSpeedlohkolta. AckError-porttia käytetään taajuusmuuttajan häiriöiden kuittaamiseen.
LockOut-portti aktivoituu, kun taajuusmuuttaja on lukitustilassa, esim. häiriön seurauk- sena, ja Error-portti aktivoituu, kun taajuusmuuttajalla on aktiivinen häiriö. HWIDSTW ja HWIDZSW -porteilla määritellään, mitä taajuusmuuttajaa ohjataan ja miltä taajuusmuut- tajalta tiedot saadaan.
38 KUVA 34. Moottorin nopeudensäädön lohkot
Moottorin käynnistymiseen vaaditaan, että ohjaus-sanan bitti 256.2 sekä bitit 257.1 – 257.7 ovat aktiivisia. ConfigSpeed-lohkossa voidaan asettaa näiden bittien tila, jotka ovat vakiona aktiivisia. Moottorin pyörimissuuntaa voidaan vaihtaa saman lohkon DirectionOf- Rotation-portissa. Kun portti aktivoituu, se invertoi moottorin nopeuden asetusarvon, ja näin moottori pyörii ”negatiiviseen suuntaan”. Tämä aiheuttaa sen, että myös todellinen moottorin pyörimisnopeus on negatiivinen. Moottorin pyörimisnopeus indikoidaan aina positiivisena lukuna pyörimissuunasta riippumatta. Tämä onnistui invertoimalla moottorin pyörimisnopeus, kun se meni negatiiviselle puolelle (kuva 35).
39 KUVA 35. Moottorin pyörimisnopeuden invertointi
Asetusarvo piti nollata aina, kun moottori sammuu tai vaihdetaan liukusäätimeltä manu- aaliohjaukseen ja toisinpäin. Moottorin sammumisella resetointi onnistui helposti MOVE-lohkolla (kuva 36). Jälkimmäisessä tavassa nollaaminen tapahtui käyttöliittymän painikkeeseen määritetyllä toiminnolla.
KUVA 36. Moottorin asetusarvon nollaus
40 5.4 Käyttöliittymän luominen
Kun siirretään dataa käyttöliittymästä turvaohjelmaan, täytyy ottaa huomioon muutamia asioita. Datan kirjoittaminen käyttöliittymästä suoraan turvaohjelmaan ei ole mahdollista seuraavista syistä:
- Käyttöliittymästä tulevat signaalit eivät ole turvallisuuteen liittyviä, joten niitä ei re- kisteröidä turvaohjelmassa. Virheet voivat johtaa ei-toivottuihin muutoksiin turva- ohjelman arvoihin, mikä lisää turvallisuusriskiä.
- Logiikan ja käyttöliittymän välinen kommunikointi on epäsyklistä. Seurauksena on, että käyttöliittymän kirjoitusoikeudet voivat tapahtua turvaohjelman käsittelyn ai- kana. Tämä voi johtaa datan korruptioon ja logiikan pysähtymiseen. (20, s. 31.) Ongelman voi ratkaista käyttämällä erillisistä datalohkoista rakennettua ”datapuskuria”
(kuva 37). Datapuskuriin tuodaan dataa turvaohjelmasta ja normaalista käyttäjäohjel- masta. Turvaohjelma ja normaali ohjelma eivät voi kirjoittaa dataa samaan datalohkoon, vaan niille pitää olla omat erilliset lohkot. Näin turvaohjelma voi hyödyntää dataa normaa- lista käyttäjäohjelmasta ja käyttöliittymästä, ja päinvastoin. (20, s. 31.)
KUVA 37. Datansiirto käyttöliittymän ja turvaohjelman välillä (20, s. 31)
41 5.4.1 Template
Templatet eli pohjakuvat ovat ikään kuin kehyksiä, joihin muut näyttökuvat sijoitetaan.
Pohjakuvaan on hyvä sisällyttää toimintoja, joita hyödynnetään useassa näytössä ja ne ovat aina saatavilla. Projektin pohjakuvaan sisällytettiin hätäpysäytyksen indikointi, taa- juusmuuttajan häiriön indikointi, pieni aktiivisten hälytysten indikointi, painikkeet eri si- vuille siirtymiseen, hälytysten ja häiriöiden kuittauspainikkeet sekä aika ja päivämäärä (kuva 38).
KUVA 38. Pohjakuva 5.4.2 I/O-kenttä
I/O-kentissä voidaan indikoida jokin prosessin arvoista tai sillä voidaan kirjoittaa arvoja logiikalle. Jos halutaan indikoida arvoja, kentälle määritellään prosessin tagi, jota halu- taan tarkastella, ja tyypiksi valitaan output. Tämä estää kenttään kirjoittamisen ja se on tarkoitettu vain indikoimiseen. Kuvassa 39 on esitetty ultraäänianturin arvon indikointi I/O- kentässä. Kun taas halutaan kirjoittaa arvoja logiikalle, muutetaan tyyppi outputista inpu- tiksi. Tässä tapauksessa haluttiin asettaa pyörimisnopeuden asetusarvo moottorille.
42 KUVA 39. Ultraäänianturien arvojen indikointi 5.4.3 Painikkeet ja liukusäädin
Käyttöliittymän painikkeet ovat monipuolisia työkaluja. Niille voidaan määritellä hyvin pal- jon toimintoja aina tagien ja bittien arvojen asettamisesta käyttöliittymän Runtimen sulke- miseen. Käyttöliittymän painikkeilla voidaan korvata fyysisiä painikkeita. Tämä säästää aikaa ja vaivaa, kun painikkeita ei tarvitse erikseen asentaa ja johdottaa. Painikkeiden toiminta voidaan määritellä niiden events-sivulla. Projektissa painikkeita käytettiin pää- asiassa bittien ja tagien arvojen asettamiseen ja skriptien käynnistämiseen (kuva 40).
KUVA 40. Painikkeen toimintasivu
Liukusäädintä voidaan käyttää simuloimaan analogista viestiä (kuva 41). Tässä tapauk- sessa virtuaalinen liukusäädin korvasi fyysisen potentiometrin, jolla säädetään moottorin pyörimisnopeutta. Liukusäätimelle määriteltiin tagi ja annettiin minimi- ja maksimiarvot, jotka olivat aiemmin luvussa 5.3.4 mainitut 0 rpm ja 1500 rpm.
43 KUVA 41. Liukusäädin
5.4.4 Grafiikkalista
Grafiikkalistalla voidaan visualisoida objektia eri muodoissa, riippuen sille määritetyn ta- gin arvosta. Ensin grafiikkalistaan lisättiin kuva, jonka jälkeen sille määriteltiin arvo, milloin se on näkyvissä (kuva 42). Tässä tapauksessa haluttiin indikoida moottorin käymistä. Kun moottori on sammuksissa, moottori näyttäytyy harmaana. Kun moottori on käynnissä, se on vihreä. Koska moottorin käyminen on binäärinen tieto, harmaalle moottorille annettiin arvo 0 ja vihreälle 1.
KUVA 42. Grafiikkalista
On myös mahdollista asettaa arvoksi jokin alue, esim. kun moottorin pyörimisnopeus on välillä 1-400 rpm, moottori näyttäytyy vihreänä, ja alueella 401-800 rpm keltaisena, häi- riötilassa punaisena jne. Tässä tapauksessa pelkkä päällä-pois -tieto oli riittävä. Itse gra- fiikan lisääminen käyttöliittymään tehtiin graphic I/O -kentällä. Kentälle määriteltiin vain tagi ja grafiikkalista.
44 5.4.5 Objektien näkyvyys ja vilkkuminen
Joskus halutaan, että objekti on näkyvissä vasta haluttujen ehtojen toteutuessa. Tämä on käytännöllistä, kun halutaan säästää tilaa näytöltä tai piilottaa objektit, jotka eivät ole sillä hetkellä käytössä. Tässä tapauksessa haluttiin piilottaa liukusäädin, kun käsikäyttö on aktiivisena, ja piilottaa käsikäytön I/O-kenttä, kun liukusäädin on aktiivisena. Objektien piilottaminen onnistui objektin animations-välilehdellä olevalla visibility-asetuksella (kuva 43). Kun valittu tagi on aktiivinen tai tagin arvo on rajojen sisällä, objekti on joko näkyvissä tai piilossa, riippuen siitä kumpi asetus on valittuna.
KUVA 43. Objektien piilottaminen
Haluttiin, että hätä-seis -laatikko vilkkuu, kun hätä-seis on kuittaamatta. Objektien vilkku- minen tehtiin samalla animations-välilehdellä olevalla appearance-asetuksella. Tagiksi valittiin datalohkosta ”HS_kuitattava”, asetettiin arvoksi 1 ja määriteltiin se vilkkuvaksi (kuva 44).
KUVA 44. Objektien vilkkuminen
45 5.4.6 Pop-up -näytöt ja VBscript
Pop-up -näytöt ovat pieniä ikkunoita, joita voidaan avata vaihtamatta aktiivisena olevaa näyttökuvaa. Projektissa käytettiin pop-up -näyttöjä erilaisten ilmoitusten ja varoitusten indikoimiseen. Esimerkiksi yksi ilmoituksista tapahtui, jos yritti lukita turvaporttia ja portti ei ollut kiinni (kuva 45). Pop-up -näytöillä on monipuolinen käyttötarkoitus. Usein niissä indikoidaan arvoja, jotka eivät ole kovin tärkeitä prosessin kannalta, ja niitä ei haluta lisätä päänäyttöön tilan säästämisen vuoksi.
KUVA 45. Pop-up -näyttö, joka indikoi portin aukiolon
WinCC:ssä hyödynnetään VBscript skriptikieltä, joka on Windowsin ohjelmointikieli. Pro- jektissa käytettiin VBscriptejä avaamaan pop-up -näyttöjä. Pop-up -näyttöjä avataan ShowPopupScreen komennolla (kuva 46).
KUVA 46. VBscript pop-up -näyttöjen avaamiseen 5.4.7 Hälytysten luominen ja hälytyshistoria
Hälytysten luomiseen on olemassa useampi tapa, mutta tässä tapauksessa käytettiin Program_Alarm-toimintalohkoja, jotka sijoitettiin funktiolohkoon ”Hälytykset” (kuva 47).
46
Funktiolohkolle on oma datalohko. Ensin täytyi määritellä, miten hälytys syntyy. Luvussa 5.3.3 kerrottiin, että halutaan hälytys, kun turvaportin avaa lukitustilassa.
KUVA 47. ”Hälytykset” funktiolohko ja Program_Alarm toimintalohko
Turvaportin avaaminen lukitustilassa aktivoi datalohkossa olevan Hälytys_1-bitin, ja näin saadaan aikaan hälytys. Program_Alarm-lohkon SD_1-porttiin tuodaan teksti, joka indi- koidaan hälytyslistassa (kuva 48). Jokaiselle hälytykselle voidaan lohkon asetuksista va- lita, vaaditaanko hälytykselle kuittausta.
KUVA 48. Aktiivisten hälytysten näyttöikkuna
Jos halutaan hälytyshistoria, jotta hälytyksiä voidaan myöhemmin tarkastella, tarvitaan hälytysloki. Hälytysloki luodaan Historical data -sivulla ja sille määritellään tallennus-
47
paikka, esim. käyttöliittymän USB-portissa oleva muistitikku. HMI alarms -sivulla määri- tellään tallennettavat hälytysluokat sekä hälytysloki, johon ne tallennetaan. Hälytyshisto- rian indikoinnissa käytetään samanlaista Alarm view -paneelia kuin aktiivisten hälytysten indikoinnissa, mutta paneelin asetuksista valitaan Alarm log aktiiviseksi ja määritellään loki, jota tarkastellaan (kuva 49).
KUVA 49. Hälytyslokin määrittely
48
6 PROSESSIN TIEDONKERUU JA ANALYYSI
Kaikissa automaation prosesseissa on erittäin tärkeää, että tiedetään mitä prosessin si- sällä tapahtuu. Käyttöliittymät ja tavalliset mittauslaitteet eivät kykene tarpeeksi nopeaan reagoimiseen, kun prosessissa tapahtuu jotain nopeasti. Saksalainen iba on prosessin analysointiin tarkoitettu ohjelmistoperhe. ibaPDA-ohjelmistolla voidaan kerätä dataa jopa 1 millisekunnin syklillä, ja sitä voidaan tarkastella helppokäyttöisellä ja monipuolisella ibaAnalyze analysointiohjelmistolla. Tämä on suuri apu uusien automaatiolaitteiden tes- tauksessa ja viankorjauksessa. Ohjelmistolla on laaja yhteensopivuus eri automaatiojär- jestelmiin. Kenttäväyläyhteyksien, Ethernet-protokollien tai järjestelmärajapintojen kautta iba-järjestelmä voidaan kytkeä melkein kaikkiin automaatiojärjestelmiin riippumatta val- mistajasta ja laitteiden sukupolvesta. (21.)
6.1 Tiedonkeruu
Tiedonkeruu tehtiin ibaPDA ohjelmalla. Ensin I/O managerista lisättiin projektiin moduuli.
Koska käytössä oli Siemensin S7-1500 -sarjan logiikka, lisättiin S7-Xplorer -puuhun uusi moduuli ja sille määriteltiin nimi (kuva 50).
KUVA 50. Moduulin lisäys I/O managerissa
Connection-välilehdellä määriteltiin logiikka, josta signaalit luetaan. Connection mode -pudotusikkunasta valittiin TCP/IP S7-1x000, ja address-kenttään kirjoitettiin logiikan IP-
49
osoite. Test-painikkeella voi kokeilla yhteyden toimivuuden. Jos yhteys on kunnossa, ik- kunaan tulee tietokoneeseen yhteydessä olevan logiikan tuotenumero (kuva 51).
KUVA 51. Onnistuneesti ladattu osoitekirja IP-osoitteessa olevasta logiikasta
Load address book -toiminnolla ohjelma etsii logiikalle ladatut datalohkot ja tagit, ja ne tulevat näkyviin S7 symbol browseriin (kuva 52). Nyt projektissa olevia tageja pystytään lisäämään tiedonkeruuseen.
KUVA 52. Logiikalta ladatut datalohkot ja tagit
Analog-välilehdellä lisättiin analogisignaalit, joista halutaan tehdä tiedonkeruu. Analo- gisignaaleiksi valittiin moottorin pyörimisnopeus ja ultraääniantureiden etäisyysmittaus (kuva 53). Digitaaliset signaalit valittiin Digital-välilehdellä. Digitaaliseksi signaaliksi valit- tiin turvaportin lukitustieto. Signaalit haetaan symbol browserilla ja niille voidaan määri- tellä yksikkö unit-kenttään.
50 KUVA 53. Analogisignaalien lisäys
Data storage -asetuksesta voidaan määritellä tallentamiseen liittyvät asetukset (kuva 54).
Trigger mode -valikossa määritellään tallennusajan pituus ja triggerit, milloin tallennus alkaa ja loppuu. Triggeriksi voidaan määritellä logiikassa oleva tagi. Jos triggeriä ei mää- ritellä, ohjelma tallentaa jatkuvasti määritellyn ajan verran, jonka jälkeen se alkaa kirjoit- taa itsensä päälle. Signal selection -valikossa määritellään, mitkä signaalit tallennetaan.
Files-valikossa määritellään tiedoston tallennuspaikka sekä tallenteen nimi.
KUVA 54. Tallennukseen liittyvät asetukset
51
Asetukset ladattiin ohjelmaan, ja valitut signaalit tulivat näkyviin Signal tree -puuhun. Sig- naalien tallennus alkoi heti, koska triggeriä ei ollut määritelty. Signaalit, joita halutaan seurata reaaliajassa, raahataan hiirellä viereiseen ikkunaan. Signaalit voidaan sijoittaa samaan ikkunaan tai jokaiselle signaalille voidaan tehdä oma ikkuna (kuva 55).
KUVA 55. Signaalien seuraus reaaliajassa
Tallennus lopetetaan triggerillä tai ylävalikossa olevalla stop-painikkeella, jolloin tiedosto tallentuu määriteltyyn paikkaan. ibaPDA on tiedonkeruun määrittelevä ohjelma ja sitä voi- daan hyödyntää myös datan reaaliaikaiseen seuraamiseen. Luotuja datatallennuksia voi- daan puolestaan avata ja tulkita ibaAnalyzer-ohjelmalla.
6.2 Tiedon analysointi
ibaAnalyzer-ohjelmassa voidaan tarkastella jokaista signaalia erikseen tai yhtä aikaa koko tallennushistorian ajan. Kuvassa 56 ylimmässä ikkunassa on esitetty moottorin pyö- rimisnopeus ja kahdessa alemmassa on esitetty ultraääniantureiden mittaus.
52 KUVA 56. Tallenteen näkymä ibaAnalyzerissä
Ohjelmassa on lukuisia matemaattisia ja loogisia toimintoja signaalien käsittelyyn. Esi- merkkinä tehtiin yksi vertailukaavio ja yksi erotuskaavio. Vertailukaaviossa vertaillaan moottorin pyörimisnopeutta määriteltyyn raja-arvoon, joka on tässä tapauksessa 750 rpm (kuva 57). Haluttiin nähdä ajanjaksot, milloin moottorin pyörimisnopeus on yli 750 rpm.
Kaava kirjoitetaan ohjelman expression builderiin, ja ohjelma muodostaa uuden ikkunan, jossa näkyvät binäärisesti ajanjaksot, jolloin pyörimisnopeus ylittää määritellyn raja-ar- von.
KUVA 57. Moottorin pyörimisnopeuden vertailu raja-arvoon
53
Signaalien erotuksessa lasketaan ultraääniantureiden etäisyyden ero, joka ilmoitetaan aina positiivisena lukuna (kuva 58). Ylemmässä ikkunassa näkyy ultraääniantureiden mit- tauslukema ja alemmassa ikkunassa on indikoitu mittausten erotus. Tämä on käytännöl- listä esimerkiksi siltanostureiden ultraäänianturien analysoinnissa. Siltanosturin sillan päässä on ultraäänianturit mittaamassa etäisyyttä nosturin ratakiskoon. Jos toinen anturi antaa isompaa lukemaa, tarkoittaa se sitä, että nosturi ei kulje suoraan.
KUVA 58. Ultraääniantureiden erotuksen laskeminen ja esittäminen
Nämä olivat vain pieniä pintaraapaisuja iban käyttömahdollisuuksista. Saatavilla on myös ibaCapture-ohjelmisto, jonka avulla saadaan järjestelmään kytketyn kameran avulla re- aaliaikaista videokuvaa prosessista. Videota ja prosessin dataa voidaan tarkastella sa- manaikaisesti, mikä on suuri apu vian löytämisessä ja korjauksessa. Kamera voidaan myös sijoittaa vaarallisten prosessien läheisyyteen, mikä lisää työturvallisuutta.
54
7 POHDINTA
Opinnäytetyön tarkoituksena oli rakentaa Pohjoinen teollisuus 2020 -messuille laitteisto, jolla pystytään havainnollistamaan taajuusmuuttajan ja muiden automaatiolaitteiden toi- mintaa. Projekti saatiin valmiiksi maaliskuun lopulla. Messut oli tarkoitus pitää alun perin toukokuussa, mutta niitä siirrettiin syyskuulle, joten aikaa projektin tekemiseen oli enem- män kuin riittävästi.
Kaiken kaikkiaan projektin eteneminen ja valmistuminen sujui mallikkaasti, eikä isompia ongelmia tullut vastaan. Hyvän esisuunnitelman sekä aiempien sovellusten ja käyttöliitty- mien ohjelmointikokemusten avulla pystyin välttämään mahdolliset umpikujat. En ollut ennen tehnyt taajuusmuuttajan käyttöönottoa, enkä taajuusmuuttajaohjausta, joten nämä asiat tulivat minulle uutena. Tämän vuoksi taajuusmuuttajan käyttöönotossa sekä sen sovelluksen tekemisessä meni normaalia enemmän aikaa. Projektia tehdessä opin myös paljon uutta Siemensin automaatiojärjestelmistä sekä niiden ohjelmistoista. Olin ennen projektin aloitusta tehnyt WinCC sekä STEP 7 -ohjelmistoilla muita projekteja, joten kaikki asia ei suinkaan tullut uutena. Myös iba-ohjelmiston käyttö oli minulle uutta. Sen opettelu syvensi tietämystäni automaation ylläpidosta ja siitä, kuinka tärkeää prosessidiagnoosi on. Tärkein oppimani asia oli mielestäni taajuusmuuttajan ohjaus logiikalla sekä sovelluk- set, joihin niitä käytetään. Koska taajuusmuuttajien käyttö on jo nyt yleistä ja se lisääntyy jatkuvasti, on tätä tietoa hyvä kartuttaa.
Seuraavana vaiheena on rakentaa itse esittelypöytä, johon tämä laitteisto sijoitetaan.
Koska messut siirtyivät neljällä kuukaudella, pöytä ja laitteisto kootaan vasta myöhem- min. Pöydälle on tarkoitus sijoittaa myös ABB:n taajuusmuuttajia, joilla voidaan demon- stroida nosturin ajoa.
55
LÄHTEET
1. Pohjoinen teollisuus 2020. Saatavissa: https://pohjoinenteollisuus.expomark.fi/. Haku- päivä 25.3.2020
2. PLC-Automation Oy. 2019. Saatavissa: https://www.plc.fi/yritys.html Hakupäivä 7.1.2020.
3. Opetushallitus. Automaatiojärjestelmä. Saatavissa: http://www03.edu.fi/oppimateriaa- lit/kunnossapito/sahkotekniikka_a2_automaatiojarjestelma.html. Hakupäivä 23.1.2020
4. SLO. SIMATIC S7-12O0 CPU 1214C. Saatavissa: https://verkkokauppa.slo.fi/fi/s7- 1200-cpu-1214c-dc-dc-dc-6es7214-1ag40-0xb0-2702074. Hakupäivä 3.2.2020
5. All-electronics. SIMATIC-1500 CPU 1518. Saatavissa: https://www.all-electro- nics.de/neue-s7-1500-cpus-leistung-satt/. Hakupäivä 3.2.2020
6. Aveva. What is HMI. Saatavissa: https://sw.aveva.com/monitor-and-control/what-is- hmi. Hakupäivä 9.1.2020
7. Realpars. What is HMI. Saatavissa: https://realpars.com/what-is-hmi/. Hakupäivä 9.1.2020
8. Siemens. SIMATIC HMI Comfort panels. Saatavissa: https://new.siemens.com/glo- bal/en/products/automation/simatic-hmi/panels/comfort-panels.html. Hakupäivä 24.1.2020
9. Verwer training and consultancy. Introduction to fieldbus.
10. Realpars. Difference between profibus and profinet. Saatavissa: https://real- pars.com/difference-between-profibus-and-profinet/. Hakupäivä 13.3.2020
11. Tukes. Turva-automaatio prosessiteollisuudessa. Saatavissa: https://tukes.fi/docu- ments/5470659/6409383/Turva-automaatio+prosessiturvallisuudessa/e159a62f-a1c2- 4de9-a063-7050349d5081/Turva-automaatio+prosessiturvallisuudessa.pdf?ver- sion=1.0. Hakupäivä 23.1.2020
56
12. Danfoss. What is a variable frequency drive. Saatavissa: https://www.danfoss.com/fi- fi/about-danfoss/our-businesses/drives/what-is-a-variable-frequency-drive/. Hakupäivä 8.1.2020
13. Kauppila, Jenna – Tikkanen, Esa – Ylinen, Timo 2013. Sähköasennukset 3, Espoo:
Sähköinfo Oy.
14. ABB. Taajuusmuuttajat. Saatavissa: https://docplayer.fi/23262203-Ari-ravantti-taa- juusmuuttajat-abb-group-november-26-2014-slide-1.html. Hakupäivä 24.1.2020
15. PILZ. PSENslock–turvaporttijärjestelmä. Saatavissa: https://www.pilz.com/fi-FI/es- hop/00106002227061/PSENslock-safety-gate-system. Hakupäivä 12.3.2020
16. Siemens. STEP 7 and WinCC engineering v15.1 System manual.
17. Siemens. STEP 7 Safety. Saatavissa: https://mall.industry.sie- mens.com/mall/en/WW/Catalog/Products/10229942?tree=CatalogTree. Hakupäivä 24.1.2020
18. Academia. Data Block Vs. Memory Bit. Saatavissa: https://www.acade- mia.edu/16917631/Data_Block_Vs._Me-
mory_Bit_Why_Should_We_Use_Data_Block_DB_Instead_of_Memory_Bit_M_in_Sie- mens_PLC-S7_Programming_in_Industrial_Automation. Hakupäivä 4.2.2020
19. DMC. Efficient SCL Development in TIA Portal. Saatavissa:
https://www.dmcinfo.com/latest-thinking/blog/id/9540/efficient-scl-development-in-tia- Portal-v14. Hakupäivä 6.2.2020
20. Siemens. Safety Programming Guideline for SIMATIC S7-1200/1500 21. iba. Acquisition, recording and online visualization of measured data.
