Интеграция панели оператора Kinco в общую структуру АСУ ТП через технологию OPC. Часть 1.

Назначением панели оператора является визуализация и управление локальной технологической установкой. Для визуализации и управления технологическим процессом на всем предприятии, как правило используют SCADA системы.  Для интеграции в общую структуру АСУ ТП, современные панели оператора обладают широкими коммуникационными возможностями, включая разнообразие физических портов связи и цифровых протоколов обмена данными. Данная статья продолжает обзор коммуникационных возможностей панелей оператора Kinco[1] и посвящена настройке связи между панелью оператора и внешним OPC сервером.

Настройка обмена данными между панелью оператора Kinco и внешнем OPC сервером

В качестве примера возьмём простую, но довольно распространённую архитектуру АСУ ТП (рис.1).

Рис.1 — Пример архитектуры АСУ ТП

Описание архитектуры АСУ ТП:

1. Общая структура АСУ ТП предприятия включает системы управления нескольких технологических установок;
2. Система управления каждой из технологических установок реализована на базе отдельного контроллера с программируемой логикой (ПЛК);
3. Для визуализации и локального управления каждой из установок используется отдельная панель оператора;
4. Для визуализации и управления АСУ ТП предприятия реализовано автоматизированное рабочие место (АРМ) с программным обеспечением (OPC сервер, SCADA система, и.т.д.);
5. У ПЛК отсутствует порт Ethernet. Доступен порт RS485 с поддержкой протокола Modbus RTU;
6. Панель оператора является мастером на шине RS485/Modbus RTU. Панель оператора опрашивает один ПЛК;
7. HMI поддерживает обмен данными по сети Ethernet/Modbus TCP. На АРМ установлен OPC сервер протокола Modbus.

Допущения: 1) длинна линий связи (RS485, Ethernet) минимальна — не требуется установка усилителей сигнала; 2) на рис. 1 не изображены коммутаторы сети Ethernet и другое коммуникационное оборудование.

Настройка связи между панелью оператора и ПЛК:

В Kinco Dtools настроем связь между панелью оператора и ПЛК по шине RS485/Modbus RTU. Панель оператора является мастером на шине, ПЛК подчинённое устройство. Параметры связи должны быть одинаковыми, как на панели оператора, так и на ПЛК. На устройствах, подключённых к одной шине RS485/Modbus RTU, были заданы следующие параметры связи:

Скорость обмена данными: 9600 бит/сек.;

Кол-во бит между стартовым и стоповым битом: 8 бит;

Проверка на чётность: чётное;

Кол-во стоповых бит: 1 бит.

На рис. 2,3 приводятся видеокадры среды Kinco Dtools с настройками связи.  

Рис.2 — Настройка связи между панелью оператора и ПЛК по шине RS485/Modbus RTU (общий вид)

Рис.3 — Настройки COM порта панели оператора

Настройка связи между панелью оператора и OPC сервером:

В Kinco Dtools подключим панель оператора к сети Ethernet/Modbus TCP. В списке связей выберем Ethernet соединение. В появившемся окне необходимо подключить панель оператора в сеть Ethernet. При подключении указываем IP адрес панели оператора и номер порта. IP адрес панели оператора и IP адрес ПК с развернутым OPC сервером должны принадлежать одному сегменту сети. Различие в IP адресах только в четвёртом байте. В качестве протокола связи панели оператора необходимо выбрать Modbus TCP Slave (рис.4). На рис.5 представлены данные сконфигурированной связи по сети Ethernet.

Рис.4 — Окно конфигурации связи по сети Ethernet в Kinco Dtools

Рис.5 — Полная структура связей проекта в Kinco Dtools

При опросе, внешнему OPC серверу, напрямую не доступны регистры ПЛК. Внешний OPC сервер может опрашивать только регистры панели оператора. В связи с этим, перед опросом необходимо передать данные из ПЛК в локальные регистры панели оператора. В табл. 1 приводится локальная область памяти панели оператора доступна для опроса OPC сервером.

Таблица 1. Область памяти панели оператора Kinco

Передать данные из регистров ПЛК в локальную область памяти панели оператора можно несколькими способами:

1) используя макрокоманды;

2) используя функционал компонента таймер;

3) используя компонент, «передача данных»;

Функционал макрокоманд довольно широк. Макрокоманды поддерживают язык «Си» и представляют удобный инструмент для работы с данными. В макрокомандах можно реализовать выделение целых областей памяти с последующим чтением/записью данных в другие области памяти. Подробная информация о макрокомандах приводится в разделе 9 руководства пользователя на Kinco Dtools [2].

Самый простой способ передачи данных — это использовать компонент таймер. Функционал компонента «Таймер» имеет аналогичный функционал, как и компонент «Передача данных».

Рассмотрим настройку передачи данных из регистров слово ПЛК в регистры LW и последующий опросом локальной памяти панели оператора OPC сервером протокола Modbus. В примере мы использовали OPC сервер протокола Modbus компании ИнСАТ[3]. Пусть к ПЛК подключены три датчика температуры. В таблице реализации протокола Modbus (рис.6) приводятся регистры, соответствующие параметрам температуры (Т№1 — Т№3). Тип данных Word (целочисленные данные).

Рис.6 — Таблица реализации протокола Modbus ПЛК

На рис. 7 приводятся настройки компонента «Таймер». Таймер настроен на передачу данных из регистров 4х 10 — 4х 11 в регистры LW 200 — LW202. При передаче данных, в таймере можно выделять и использовать целые области памяти (см. окно длинна данных). Двухсторонняя передача данных позволяет сделать обмен данными по замкнутом циклу. Для вывода данных был использован компонент «Обработка числа». С ПЛК на панель оператора приходят целочисленные данные. Отображение целой и дробной части настраиваются в компоненте «Обработка числа» (вкладка «Числовые данные»). На рис.8 приводится фото экрана панели оператора Kinco на которую был загружен проект.

Рис.7 — Настройка компонента «Таймер»

Рис.8 — Экран панели оператора Kinco c загруженным проектом

Приведём настройки программы MasterOPC Universal Modbus Server: рис. 9 — настройки подключения панели оператора к OPC серверу; рис.10 — пример настройки тега (температура №1), регистр в панели оператора LW 200; рис.11 — OPC сервер в режиме работы.

Рис. 9 — настройки подключения панели оператора к OPC серверу

Рис.10 — пример настройки тега (температура №1)

Рис.11 — OPC сервер в режиме работы

На рис. 11 температура отображается формате целого числа без запятой. Отображение целой и дробной части может быть настроено с помощью функционала SCADA системы.

Заключение

В статье описана процедура интеграции панели оператора в общую структуру АСУ ТП через технологию OPC. Рассмотрен случай, когда панель оператора необходимо подключить к внешнему OPC серверу протокола Modbus. При подключении к OPC серверу остальных панелей оператора (со связкой с ПЛК), процедура настройки связи будет аналогична вышеприведенной. При подключении IP адреса панелей оператора должны отличаться.  

Стоит отметить, что панели оператора Kinco имеют встроенный OPC UA сервер. Процедура настройки внутреннего OPC сервера описана в статье Интеграция панели оператора Kinco в общую структуру АСУ ТП через технологию OPC. Часть 2.

Д.С. Лысенко, инженер АСУ ТП

ООО «Cиcтeмы Koнтpoля», г. Москва,
тел.: +7 (495) 120‑36-61,
e‑mail: info@systemcontrol.ru,

cайт: systemcontrol.ru

[1] Статья. Коммуникационные возможности HMI Kinco

[2] Актуальное руководство пользователя открывается из самой среды разработки через меню «Помощь». Руководство пользователя можно посмотреть в каталоге установленной среды разработки. Путь к файлам руководства пользователя: \Kinco DTools V3.5.3\doc\ENG

[3] Демо версия OPC сервера протокола компании ИнСАТ: https://insat.ru/prices/info.php?pid=6944