Projektowanie wymiany danych na przykładzie małego systemu sterowania i wizualizacji

W artykule przedstawiono etapy projektowania rozproszonego systemu sterowania binarnego oraz jego wizualizacji, zrealizowanego z wykorzystaniem sterowników PLC Simatic 200 oraz monitora dotykowego Magelis XBTG 5330. Szczególną uwagę zwrócono na problemy związane z wymianą danych przez interfejsy ethernetowe z protokołem TCP/IP oraz MPI/PPI. Przedstawione zostały niektóre problemy związane z projektowaniem systemu sterowania rozproszonego, takie jak: synchronizacja węzłów sterujących systemu, konfiguracja logicznych kanałów komunikacyjnych oraz zdefiniowanie założeń harmonogramu wymiany danych dla potrzeb sterowania i wizualizacji. Pokazano przykładowe zmienne, istotne dla funkcjonowania systemu, wymieniane pomiędzy poszczególnymi węzłami. Zadanie projektowe zostało zilustrowane implementacją aplikacji sterowania, monitorowania i nadzoru w środowisku sterowników PLC Simatic S 7-200 [2], połączonych w segment sieci ethernetowej z wykorzystaniem przełącznika sieciowego oraz interfejsu RS-485 z protokołem Siemensa PPI/MPI do komunikacji nadrzędnego węzła sterującego z panelem dotykowym Magelis XBTG 5330 [3]. Topologia sytemu jest uzależniona jest w znacznym stopniu od możliwości dostępnych urządzeń komunikacji sieciowej i ich oprogramowania. Aplikacja miniSCADA w monitorze, pracująca pod systemem Vijeo Designer Runtime (ver. 4.6.0.3.3623) pozwala realizować wybrane funkcje takie jak: synchronizacja sterowników do pracy automatycznej, realizacja zadania bezkolizyjnego przejazdu przez ciąg trzech skrzyżowań tzw. "zielona fala", sterowanie w trybie zgłoszeniowym, sterowanie w godzinach nocnych, sterowanie ręczne, diagnostyka pakietów wymiany danych. Zaprojektowany system zrealizowano w laboratorium automatyki przemysłowej Instytutu Automatyki i Informatyki Politechniki Opolskiej.

In the paper have been presented the phases of design of the distributed binary control system and its visualization implemented with Siemens Simatic 200 PLCs and a Schneider touch monitor Magelis XBTG 5330. The special attention has been paid on the problems dealing with data transfer throughout the Ethernet interfaces with a TCP/IP and a Siemens MPI/PPI. There are pointed out some issues dealing with designing of DCS such as: synchronizing control nodes of the system, configuring logical communication channels and defining set up of data exchange schedule for control and visualizing tasks. Exemplary system variables being exchanged between various nodes and relevant for operation of the system has been depicted. A case study of the SCADA system has been discussed in the environment of Simatic S7-200 PLCs [2] connected in a network segment across a Ethernet switch and a RS485 interface supported by the Siemens MPI/PPI protocol adopted for communication of the PLC master control node with the Megalis XBTG 5330 [3] touch panel. The topology of the system substantially depends on the features of available network communication devices and their firmware. The mini-SCADA application in the touch monitor running under Vijeo Designer Runtime (ver. 4.6.0.3.3623) implements some control premises and algorithms i.e.: synchronizing PLCs prior the system transition to the automatic mode, road traffic control on the sequence of three road-crossing "a green wave", control on pedestrian request, operation in the night, manual operation, diagnostics of data exchange packets. The system designed after these rules has been implemented in the laboratory of the of industrial automation in the Institute of Automatic Control and Informatics at Opole University of Technology.