Ievads
Magnētiskie līmeņa mērītājiir visur uz procesa tvertnēm. Operatori paļaujas uz tiem, lai nodrošinātu skaidru, tūlītēju redzamību vietējā līmenī, taču automatizācijas komandas bieži saskaras ar kļūdām, pārvedot tāda paša līmeņa datus atpakaļ uz PLC, DCS vai SCADA sistēmu. Lielākajai daļai magnētisko līmeņa mērītāju ir tikai vizuāla indikācija. Liels koplietošanas kuģis ar 4–20 mA analogo vai vienkāršu niedres slēdža trauksmes izeju, kas nozīmē, ka jums ir jāplāno digitālā savienojuma ceļš pirms elektroinstalācijas sākšanas.
Modbus un Profibus dominē lauka kopņu instalācijās šāda veida tvertņu instrumentiem. Modbus ir vienkāršs, par pieņemamu cenu un viegli izvelkams modernizācijai vai kompaktiem sānslīdiem. Profibus, jo īpaši Profibus DP, ir plaši redzams visās Eiropas nepārtrauktā procesa rūpnīcās, kur konsekventam, paredzamam kopnes laika laikam ir nozīme. Šajā rakstā ir aprakstīti pieejamie integrācijas ceļi, aparatūras izvēle, konfigurācijas darbplūsmas un bieži sastopamās galvassāpes, kas rodas nodošanas ekspluatācijā laikā. Mēs apskatīsim iebūvētos digitālos raidītājus, vārtejas pārveidošanu, elektroinstalācijas labāko praksi, reģistru kartēšanu un to, kā pielāgot jūsu iestatījumus jau esošajai vadības arhitektūrai.
Pirmkārt: pārbaudiet, ko patiesībā atbalsta jūsu magnētiskā līmeņa mērītājs
Vietējais digitālais raidītājs pret atsevišķu protokolu pārveidotājuPamata magnētiskā līmeņa mērītājsir pludiņš un skata kamera, un viss. Tas parāda līmeni lokāli, bez vietējās digitālās izvades. Ja jums ir nepieciešama autobusu saziņa, jums ir divi praktiski virzieni.
Tīrāka pieeja ir mērinstrumenta pasūtīšana, kas iepriekš aprīkots ar integrētu tālvadības raidītāja moduli. To var uzstādīt tieši mērierīces kamerā, izsekot peldošajai pozīcijai, un pēc pieprasījuma to var rūpnīcā konfigurēt Modbus RTU, Modbus TCP vai Profibus PA/DP. Tas samazina vadu savienojumu un samazina papildu aparatūras punktus, kas var neizdoties.
Otrā metode izmanto atsevišķu pārveidotāju vai vārteju. Šis ir jūsu risinājums, ja jums jau ir uzstādīti mērinstrumenti, kas izvada tikai 4–20 mA analogo signālu. Jūs ievadāt šo analogo signālu protokola vārtejā, kas to pārvērš Modbus vai Profibus telegrammās jūsu vadības sistēmai. Šis modernizācijas ceļš labi darbojas degradētās teritorijās, taču tas pievieno vēl vienu ierīci, kas laika gaitā būs jākalibrē, jāapstiprina un jāuztur.
Uzziniet atšķirību starp Modbus RTU, Modbus TCP, Profibus DP un Profibus PA Modbus RTU darbojas pa ekranētu RS-485 vītā pāra. Tajā tiek izmantots galvenās un pakārtotās aptaujas modelis, un gandrīz katrs vidējas klases PLC un HMI to atbalsta. Tas lieliski iederas cisternu fermās, mazo partiju sliedes un izkliedētās tālvadības tvertnēs, lai gan kabeļa garums un kopnes slodze ir rūpīgi jāplāno. Modbus TCP izmanto to pašu Modbus reģistra struktūru, izmantojot Ethernet, kas ir loģiski, ja rūpnieciskais Ethernet mugurkauls jau atrodas tuvu jūsu tvertnes zonai.
Profibus sadalās divos izplatītos variantos procesa darbam. Profibus DP nodrošina ātru saziņu ar PLC I/O un lauka ierīcēm, kas raksturīgas ražošanas līnijām un iepakotām procesa iekārtām. Profibus PA ir paredzēts bīstamu procesu zonām, ar autobusu darbināmu iekšēji drošu darbību. Profibus PA iespējots magnētiskais līmeņa mērītājs var koplietot to pašu lauka kopnes segmentu kopā ar citiem procesa raidītājiem, kas ir liela priekšrocība klasificētās sprādzienbīstamās zonās.
Nejauciet tos nejauši. Profibus DP master nesazināsies tieši ar Modbus RTU slave un otrādi, ja vien nepievienosiet vārtejas tulkošanas slāni.
1. integrācijas ceļš: Modbus iestatīšana magnētiskajiem līmeņa mērītājiem
Modbus RTU aparatūra un vadi Ja jūsu raidītājs atbalsta Modbus RTU, palaidiet ekranētu RS-485 vītā pāra. Vēlreiz pārbaudiet A un B signāla polaritāti — pārgrieztas A/B līnijas ir viens no galvenajiem iemesliem, kādēļ tiek pārtraukta nodošana ekspluatācijā. Ievietojiet 120 omu gala rezistorus tikai divos kopnes maģistrāles fiziskajos galapunktos, nevis katrā ierīcē. Papildu terminatori samazina kopnes spriegumu un rada nejaušus, periodiskus pārtraukumus, kas ir murgs atkārtot testēšanas laikā.
Kad vien iespējams, novietojiet Modbus kabeļus tālāk no VFD vadiem, lielas strāvas motora padeves un metināšanas ķēdēm. Zemes potenciālu atšķirības starp tvertnes savienojuma punktu un vadības telpas zemi arī izraisa dīvainas, neparedzamas lasīšanas kļūdas. Galvaniskā izolācija raidītāja vai vārtejas pusē bieži to novērš, neizraujot un nepārstrādājot visu vietnes zemējuma shēmu.
Modbus konfigurācija un reģistra kartēšana Iestatiet slaveno adresi, bodu pārraides ātrumu, paritāti un apturēšanas bitus, lai tie atbilstu jūsu Modbus galvenajam. Katrs pārdevējs reģistrus izkārto atšķirīgi, tāpēc pirms PLC tagu saraksta izveidošanas paņemiet raidītāja rokasgrāmatu. Lielākā daļa magnētiskā līmeņa raidītāju ievieto primārā līmeņa nolasījumu vienā vai divos turēšanas reģistros. Daudzi nosūta arī papildu datus: tvertnes temperatūru, diagnostikas statusu, pludiņa kļūdu karogus un piesātinājuma trauksmes.
Vairumā gadījumu izmantojiet funkcijas kodu 03, lai lasītu turēšanas reģistrus. Mērogojiet neapstrādāto veselo skaitļu vērtību savā PLC vai HMI. Raidītājs atgriež vai nu 16 bitu vai 32 bitu neapstrādātu skaitu, un jūs izmantojat mērogošanas loģiku, lai pārvērstu šo neapstrādāto skaitli milimetros, metros vai tvertnes piepildījuma procentos. Izvairieties no mērogošanas bloķēšanas vārtejā, ja vien to nepieprasa jūsu vietnes standarti; Mērogošanas saglabāšana PLC padara turpmāko raidītāju mijmaiņu daudz vienkāršāku.
Modbus TCP piezīmes par korpusā uzstādītiem tīkliem Modbus TCP atceļ RS-485 ierobežojumus mezglu skaitam un kabeļu attālumam, taču jums joprojām ir nepieciešama rūpnieciskā tīkla higiēna. Piešķiriet statiskus IP raidītājiem un vārtejām, dokumentējiet savu apakštīkla maršrutēšanu un izmantojiet pārvaldītos slēdžus ar procesa VLAN nodalīšanu. Saglabājiet saprātīgu skenēšanas ātrumu. Tvertnes līmenis mainās lēni, tāpēc aptaujas intervāls no 500 ms līdz vienai sekundei ir vairāk nekā pietiekams. Ātrāka aptauja tikai uzkrauj nevajadzīgu tīkla trafiku, neuzlabojot mērījumus.
Integrācijas ceļš 2: Profibus integrācija magnētiskajiem līmeņa mērītājiem
Vietējie Profibus PA vai DP raidītāji Kad jūsumagnētiskā līmeņa mērītāja raidītājspiegādā ar vietējo Profibus atbalstu, piegādātājs nodrošinās GSD failu. Šis fails definē ierīces identitāti, pieejamos procesa datu objektus, diagnostikas kanālus un atbalstītos DP vai PA profilus. Importējiet GSD savā PLC inženierijas rīkā, piemēram, TIA portālā vai SIMATIC Manager, pirms mēģināt kartēt aparatūru.
Profibus PA ierīces pieslēdzas iekšēji drošam PA segmentam, izmantojot PA savienotāju. Šis savienotājs savieno PA kopni atpakaļ ar Profibus DP galveno. Šis ir standarta izkārtojums ķīmisko vielu un naftas un gāzes tvertņu fermām bīstamās zonās. Ja tā vietā izvēlaties Profibus DP raidītāju, tas tiek savienots tieši ar DP maģistrāli, izmantojot standarta Profibus RS-485 kabeli.
Vārtejas Profibus integrācija tikai Modbus raidītājiem Daudzi magnētiskā līmeņa raidītāji piedāvā tikai Modbus RTU. Ja jūsu iekārta izmanto Profibus DP vadības tīklu, pievienojiet Modbus RTU Profibus DP vārtejai. Modbus pusē vārteja darbojas kā galvenais, aptaujājot līmeņa mērītāju. Profibus pusē tas parādās kā parasts DP vergs jūsu PLC.
Datu kartēšana vārtejā ir vieta, kur lielākā daļa integratoru sagriež stūrus. Jūs precīzi definējat, kuri Modbus tiek reģistrēti no līmeņa mērītāja padeves, kuros Profibus ievades baitos vārtejas I/O blokā. Izjauciet baitu vai reģistrējiet pasūtīšanu šeit, un jūsu PLC izspļaus peldošā komata vērtības, pat ja autobusa statusa indikators izskatās vesels. Pirms nodošanas vienmēr apstipriniet rādījumus ar kopnes monitora rīku.
Profibus vadu un pieslēguma noteikumi Izmantojiet pareizo purpursarkano Profibus kabeli DP segmentiem. Ieslēdziet iebūvēto gala slēdzi tikai katra kopnes segmenta abos galos. Saglabājiet stubs īsus; garas pieskāriena līnijas rada signāla atstarošanu. Pareizi piestipriniet kabeļa vairogu vadības telpas galā, ievērojot jūsu vietnes potenciālu izlīdzināšanas plānu. Slikts ekranējums un peldošais potenciāls rada klasiskās intermitējošās autobusu kļūdas, kas patērē stundām ilgi problēmu novēršanas laiku.
Soli pa solim nodošana ekspluatācijā darbplūsmas stenda pārbaude, kad vien iespējams.
Ieslēdziet raidītāju neatkarīgi, pievienojiet klēpjdatoru ar pārdevēja konfigurācijas programmatūru vai Modbus aptaujas rīku un apstipriniet stabila līmeņa rādījumus pirms tā uzstādīšanas uz tvertnes. Tas uztver sliktas adreses, neatbilstošus bodu iestatījumus vai DOA aparatūru, pirms kāpjat tvertnē vai velkat jaunas kabeļu teknes.
Pēc fiziskas uzstādīšanas bloķējiet visus kopnes parametrus: slave adresi, bodu, paritāti, Profibus stacijas numuru un sargsuņa taimautus. Ielādējiet Profibus aparatūras GSD failu un apkopojiet aparatūras konfigurāciju. Lejupielādējiet PLC un sekojiet līdzi autobusu diagnostikas skaitītājiem. Pirms automātiskās sūkņa vai vārsta vadības loģikas iespējošanas skatieties, vai nav atkārtotu mēģinājumu, kadru kļūdas vai atkritušie padevēji.
Kalibrējiet līmeņa diapazonu atbilstoši tvertnes ģeometrijai. Pat ar pilnībā digitālu pārraidi, pavirša kalibrēšana radīs nepareizus operatora displejus un sliktas vadības darbības.
Visbeidzot, ievietojiet diagnostikas tagus savā SCADA trauksmes kaudzē. Instrumenta kļūme, pludiņos iestrēguši karogi un autobusa uzrauga statuss ir pelnījuši trauksmes punktus. Magnētiskais līmeņa mērītājs var zaudēt izsekošanu, ja pludiņš saķeras, un autobuss laimīgi turpinās atgriezt pēdējo derīgo rādījumu, ja vien raidītājs nenosūtīs kļūdas bitu.
Bieži sastopamās integrācijas kļūmes, no kurām jāizvairās
- Pirmkārt, nepieņemiet, ka katram magnētiskajam līmeņa mēram ir digitālā izeja. Standarta ierīces nodrošina tikai vietējos redzes un niedru slēdžu trauksmes punktus. Pasūtīšanas laikā ir jānorāda digitālā raidītāja opcija vai pārveidotāja budžets vēlāk.
- Otrkārt, skatīties autobusu iekraušanu. RS-485 Modbus segmentiem ir stingri ierobežojumi mezglu skaitam un kabeļa garumam, un šie ierobežojumi samazinās, ja datu pārraides ātrums ir lielāks. Pārslogojot stumbru ar pārāk daudziem raidītājiem, plūsmas mērītājiem un temperatūras zondēm, tiek radīta nestabila komunikācija.
- Treškārt, baitu un vārdu secība pārtrauc peldošā komata reģistra lasīšanu nepārtraukti. Pārdevēji sajauc lielo un mazo reģistru iepakojumu. Ja jūsu vērtība mainās nejauši vai tiek nolasīta kā bezjēdzīgs negatīvs skaitlis, pirms aparatūras nomaiņas vispirms pārbaudiet baitu maiņu.
- Ceturtkārt, neaizmirstiet atbilstību bīstamām zonām. Ja tvertne atrodas Ex zonā, jūsu raidītājam, vārtejai, kabeļiem un barošanas avotam ir nepieciešams atbilstošs apstiprinājums. Vispārēja RS-485 vārteja bez atbilstošas sertifikācijas nevar dzīvot klasificētajā apgabalā.
Kā savam projektam izvēlēties starp Modbus un Profibus
Izvēlieties Modbus RTU vai Modbus TCP modernizācijai, mazām tvertņu fermām, ūdens attīrīšanas sliedēm vai izmaksu ziņā jutīgām būvēm. Tas maksā mazāk, darbojas ar gandrīz visiem rīku komplektiem, un vairums sistēmas integratoru var ātri novērst problēmas.
Izmantojiet Profibus, ja jūsu vietnes esošais DCS vai PLC standarts ir Profibus DP/PA, jums ir nepieciešama PA iekšējā drošība klasificētām procesa jomām vai galalietotājam ir nepieciešams deterministisks kopnes laiks nepārtrauktai procesa kontrolei. Profibus aparatūra un inženierija parasti ir dārgākas, taču tās labi iekļaujas Eiropas tehnoloģisko iekārtu arhitektūrā.
Ja izmantojat jauktu sistēmu, vārtejas pārveidošana darbojas, taču skaidri atzīmējiet šo tulkošanas punktu savos elektriskajos rasējumos. Katra vārteja kļūst par vienu atteices punktu, tāpēc pārrunājiet dublēšanas prasības ar drošības ziņā kritisko tvertņu gala lietotāju.
Noslēguma domas
Magnētiskie līmeņa mērītājinodrošina stabilu vietējo vizuālo indikāciju, un tās vienmērīgi integrējas digitālajās vadības sistēmās, ja iepriekš iezīmējat savienojuma ceļu. Galvenais lēmums ir tas, vai pasūtot norādāt vietējo digitālo raidītāju vai vēlāk pievienojat vārteju esošajiem modernizētajiem risinājumiem. Modbus ir elastīgs, plaši atbalstīts noklusējums. Profibus ir piemērots vietām, kurās jau darbojas šis lauka kopnes standarts, īpaši bīstamo procesu zonās.
Veltiet laiku stenda testēšanai, stingri ievērojiet elektroinstalācijas un izbeigšanas noteikumus, dokumentu reģistra kartēšanu un savā vadības sistēmā ievelciet diagnostikas kļūdu bitus. Šī mazā papildu aprūpe novērš vienkāršas autobusa problēmas no sniega bumbas līdz neplānotai tvertnes līmeņa dīkstāvei. Norādot jaunu mērierīci, savlaicīgi kopīgojiet savu PLC protokola standartu ar piegādātāju. Tādā veidā iekārta tiek piegādāta iepriekš konfigurēta un gatava palaišanai tieši jūsu autobusu tīklā.
Atsauces
- IEC 61158, digitālie datu sakari mērījumiem un kontrolei — lauka kopne izmantošanai rūpnieciskās vadības sistēmās (Profibus standarts)
- Modbus organizācija, Modbus lietojumprogrammu protokola specifikācija V1.1b3
- IEC 61326-1, Elektriskās iekārtas mērīšanai, kontrolei un izmantošanai laboratorijās – EMC prasības
- PROFIBUS International, PROFIBUS PA uzstādīšanas un nodošanas ekspluatācijā vadlīnijas
- ISA-50.02, Fieldbus standarts mērījumiem un kontrolei
