Ochrana ABB typ REF630 se vyznačuje flexibilní konfigurovatelností a podporuje protokol IEC 61850 pro plnohodnotné a komplexní připojení k průmyslovým automatizačním systémům.
Řídící jednotka AXC F 2152 od firmy Phoenix Contact je provozována s operačním systémem Linux, podporuje vyšší programovací jazyky a také podporuje komunikaci dle normy IEC 61850.
SW Straton implementuje automatizační a komunikační funkce v jakémkoli elektronickém zařízení napříč průmyslem. Je kompatibilní s aktuálními standardy s cílem zajistit komunikaci mezi systémy a komponenty.
Mimo jiné obsahuje vývojové prostředí, knihovnu funkčních bloků usnadňující programování, nástroje pro import aplikací třetích stran, editor SCL, nástroje pro ladění (klient 61850), import nebo export XML libovolného prvku projektu.
Blokové schéma zapojení pro odečítání hodnot z ochrany.
Ochrana REF630 je ovládána manuálně, její aktuální stav se dle IEC 61850 zapisuje do konkrétních logických uzlů. Například pro sledování pozice vypínače je potřeba sledovat AA1J1Q01A1LD0_GNRLCSWI1_Pos_stVal_ST.
Což je: označení logického zařízení/logický uzel/datový objekt/atribut/hodnota. Detaily v manuálu k REF630 tady.
Hodnota v této adrese udává, jestli je vypínač ve stavu VYPNUTO/ZAPNUTO. Nejprve se tato hodnota pošle z ochrany do PLC a následně do programu Straton přes IEC 61850. V aplikaci Straton se hodnota zapíše do proměnné v Modbus komunikaci mezi programy a přepošle se do PLCnext Engineeru, kde se dle její hodnoty mění poloha vypínače.
V systému podle normy IEC 61850 se využívá objektově orientovaných modelů.
Jakékoliv zařízení je ve virtuální podobě nahrazeno takzvaným logickým uzlem s definovaným označením. Celkový počet 92 logických uzlů je rozděleno do 19 skupin.
Skupiny logických uzlů dle IEC 61850 7-4. Ono tohle není úplně jednoduchá věc, je vhodné si to trochu nastudovat, neboť označení je pevně dáno.
Do PLCnext se musí přes Ethernetové připojení nainstalovat "straton Runtime for AXC F2152", který je k nalezení na stránkách PLCnext Store zde.
Vše se děje jednoduše přes vestavěný webový server PLCnext, nic dalšího není potřeba.
Jako další je potřeba přidat rozšiřující knihovnu do aplikace PLCnext Engineer, a to knihovnu MODBUS_TCP_11. Tu je nutné stáhnout opět tady ze stránky PLCnext Store "MODBUS_TCP verze 11(Build 20220112)".
Ve vývojovém prostření se knihovna najde na pravé straně se přes záložku komponentů, rozbalí složka "Libraries", pomocí pravého tlačítka se přidá stažená knihovna s MODBUS_TCP_11.
V software PLCnext Engineer se vytvoří program pro MODBUS komunikaci, s funkčním blokem "MB_TCP_Server".
Dále je nutné stáhnout program Straton z oficiální stránky (stahuje se pouze demo verze aplikace, která je omezena maximální délkou trvalého chodu na 2 hodiny).
Kromě nutného nastavení IP adresy pro PLC je hlavní nastavení dodatku MODBUS master.
V další funkci se budou přidávat další registry komunikace. Jako první se například vytvoří registr pro načítání dat z programu PLCnext Engineer, a následně nastavení jednotlivých proměnných, datových typů atd.
V registru pro zápis vytvoříme 2 proměnné. Offset bude nastaven na hodnotu 49 až 51, tak jak byl nastavován v programu pro komunikaci.
Offset může být samozřejmě i jiné číslo, jen hodnota offsetu se pak musí shodovat i na druhé straně komuniíkace.
V software PLCnext Engineer to pak vypadá online nějak takto.
Kontrola funkčnosti komunikace jak v PLCnext Engineer tak ve Stratonu (pokud je MODBUS funkční, tak se u hodnoty xConnected zobrazuje TRUE). Po změně hodnoty v proměnné xAlarm1 v PLCnext Engineer se změní hodnota proměnné xAlarm1 v Straton aplikaci.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
Teď se konečně dostaneme k nastavení komunikace mezi software Straton a ochranou RF630, jako nastavení IEC 61850 klienta pro odečítání hodnot, kde zde potřeba nastavit "server ID" a IP adresu ochrany REF630.
Po aktivaci spojení přečteme proměnné ze serveru.
Tato proměnná se automaticky přidá i do globálních proměnných. Pro přiřazení hodnoty informující o stavu vypínače do proměnné v dříve vytvořené komunikaci, konkrétně do wQuality3, je nutné přejít do "Main" programu v levé záložce. Zde je nutné napsat uvedený řádek programu.
Po uložení, vytvoření kódu bude odečítaná hodnota informující o poloze vypínače posílána přes MODBUS do PLCnext Engineer.
SCL editor se ve Straton otevře přes "Tools", "SCL Editor". Tam se vytvoří základ topologie, do které se budou vytvářet další logické uzly se svými datovými objekty, které jsou dle normy předdefinované, je tu však možnost si tyto sady dodatečně upravit přidáním dalších datových objektů.
Tato část je také na detailnějším nastudováním, jak se software Straton pracovat.
Stav vypínače je možné vizualizovat například při vytvoření obrazovky v PLCnext Engineer a zobrazovat aktuální stav vypínače v reálném čase přes běžný internetový prohlížeč.
Závěr:
My jsme vytáhli jen ukázku jednoduchého propojení PLC AXC F2152, software Straton a ochrany REF630. Ve skutečné aplikaci pak bude proměnných pro monitoring ochrany REF630 podstatně více.
Jaroslav Blažek
Doplňující odkazy k článku:
Přepínače Phoenix Contact pro použití v praxi které splňují IEC 61850 najdete tady.
TU Ostrava, zde.
Fakulta elektrotechniky a informatiky tady.
