Automatizacija parkinga korišćenjem PLC uređaja

  • Published on
    25-Jul-2015

  • View
    158

  • Download
    6

Embed Size (px)

DESCRIPTION

U radu se opisuje postupak praktine realizacije sistema automatskog upravljanjaparkingom sa Siemensovim PLC-om, uz pomo WinPLC-V4 alata za projektovanje. Poredautomatizacije ulazno-izlaznih vrata parkinga omogueno je i statistiko praenje rada, kao ijavljanje GPS satelitu kada je parking prostor slobodan. Napisani program prije upisivanja uSiemensov PLC testiran je u WinPLC simulatoru, a pomou WinPLC analizatora omogueno jepraenja rada ulazno-izlaznih signala.

Transcript

<p>AUTOMATIZACIJA PARKINGA KORITENJEM PLC UREAJA AUTOMATIZATION OF CAR PARKING USING PLC DEVICE Miroslav Kostadinovi, Saobraajni fakultet, Doboj Zlatko Bundalo, Elektrotehniki fakultet, Banja Luka Duanka Bundalo, Nova banjaluka banka, Banja Luka Danijel Dragievi, Saobraajni fakultet, Doboj Sadraj U radu se opisuje postupak praktine realizacije sistema automatskog upravljanja parkingom sa Siemensovim PLC-om, uz pomo WinPLC-V4 alata za projektovanje. Pored automatizacije ulazno-izlaznih vrata parkinga omogueno je i statistiko praenje rada, kao i javljanje GPS satelitu kada je parking prostor slobodan. Napisani program prije upisivanja u Siemensov PLC testiran je u WinPLC simulatoru, a pomou WinPLC analizatora omogueno je praenja rada ulazno-izlaznih signala. Abstract The procedure of practical realization of system for automatic control of car parking with Siemens PLC, using WinPLC-V4 design tool is described in the paper. In addition to automatization of entrance and exit doors of car parking it is also enabled statistical monitoring of operation and informing via GPS satellite when the car parking is not full. The written program has been tested by WinPLC simulator before writing it into Siemens PLC, and by WinPLC analizator it is possible to monitor operation of input-output signals. 1. UVOD Automatizacija upravljanja parking prostorom postaje sve vea i znaajnija potreba, posebno u velikim naseljima sa naglim porastom broja vozila. Rjeenja i sistemi koji to omoguavaju poveavaju efikasnost koritenja raspoloivih parking prostora, a smanjuju probleme i trokove koji se pojavljuju u klasinim neautomatizovanim pristupima koritenja parkinga. U ovom radu se opisuje postupak praktine realizacije sistema za automatsko upravljanje parkingom sa Siemensovim PLC-om. Pri tom se koristi WinPLC-V4 alat za projektovanje. Pored automatizacije ulaznoizlaznih vrata parkinga realizovano rjeenje omoguava i statistiko praenje rada, kao i javljanje GPS satelitu kada je parking prostor slobodan (nije popunjen). Napisani program je prije upisivanja u Siemensov PLC testiran u WinPLC simulatoru, a pomou WinPLC analizatora omogueno je praenja rada ulazno-izlaznih signala. Sistem koji se razmatra u ovom radu konceptualno se dijeli na tri nivoa: logiki nivo, nivo sigurnosti i apstraktni hardverski nivo. Ovo dozvoljava da izdvojimo detalje implementacije (apstraktni hardverski nivo) i dizajn algoritma (logiki nivo). U mogunosti smo da se fokusiramo na specifinost komunikacionog interfejsa izmeu ova dva nivoa koji dozvoljava samo sigurno ponaanje sistema. Ovaj interfejs sainjava nivo sigurnosti. Za nivo sigurnosti identifikujemo i definiemo broj zahtjeva. Oni se provjeravaju i izvjetava se o njima. Takoe emo razmotriti i analizu specifikacije nivoa sigurnosti sa jednostavnim korisnikim alatom za vizualizaciju. Ovaj alat pomae da dobijemo vana uoavanja tokom specifikacije i analize nivoa sigurnosti. Cilj je da opiemo nivo sigurnosti koji pristaje izmeu eventualnih algoritama poloaja i algoritama pretraivanja i da sumiramo hardver potreban za automatizovani parking. Ovaj nivo mora dozvoliti samo sigurne i legalne instrukcije i izvjestiti o njihovom uspjehu ili neuspjehu. Zbog toga se uvodi arhitektura sa tri nivoa koja se sastoji od logikog nivoa (LL), nivoa sigurnosti (SL) i apstraktnog hardverskog nivoa (HAL). Sa koceptualnom podjelom na nivoe, nivo sigurnosti obezbjeuje sigurno funkcionisanje sistema nezavisno od pojedinanih algoritama koji su implementirani. 2. OPIS PRAKTINE REALIZACIJE Pri projektovanju jednog ovakvog sistema potrebno je donijeti odluku o osnovnim karakteristikama koje koriteni PLC treba da ima. Na taj nain definie se dobra osnova kako za poetak projektovanja arhitekture tako i za efikasnu podjelu poslova po resursima i vremenu. S obzirom da je sam zadatak dat u slobodnoj formi, zahtjevi mogu da se opiu sa velikim stepenom slobode. Iako time projektant dobija vee mogunosti da se kreativno izrazi, odgovornost koju preuzima je vea. U ovom sluaju rije je o projektu kod koga se ne oekuju problemi vezani za brzinu rada. Kao osnovni kriterijum bie razmatrana cijena. Pri tome je potrebno obezbjediti pouzdanost i umjerenu potronju energije. Osnovu projektovanog sistema za automatizaciju upravljanja parking prostorom ini PLC koji upravlja radom sistema, senzori - registruju prolaz vozila, motori - upravljaju radom ulaznih i izlaznih vrata parkinga, semafor - obavjetava o stanju parkinga (da li je pun ili ima slobodnih mjesta) i udaljeni raunar PC tipa- ima dvije funkcije (prati statistiku, tj. ukupan promet vozila kroz parking i stanje parkinga). Ukoliko je parking slobodan (ima slobodnih mjesta) raunar e da proslijedi tu informaciju GPS satelitu, koji e da obavjesti uesnike u saobraaju o slobodnom parking prostoru. Jedan parking prostor moe da funkcionie samostalno, a moe se upravljati i sa vie povezanih parkinga. Za veliki broj projektanata, najefikasniji nain projektovanja predstavlja razbijanje cjelokupne logike na dijelove koji se mogu implementirati u vidu konanih automata. Ovom metodom garantuje se minimalan broj logikih funkcija za svaki logiki blok, ime se direktno utie na smanjenje sloenosti. Na slici 1. prikazana je ema logikog nivoa sistema za automatizaciju parkinga.</p> <p>Aktiviranjem zvunog senzora1 (senzora kretanja tj. prisustva automobila na ulazu parkinga) setuje se flip-flop1 i tajmer 1. Izlazi ova dva kola vode se na ulaze jednog logikog I kola, a zatim se taj signal prosljeuje motoru zaduenom za otvaranje ulaznih vrata parkinga. SetovanjeFlip-flop 1 Zvuni senzor 1</p> <p>RS flip-flopa1 utie na blokiranje rada flip-flopa2, ime je onemogueno i istovremeno aktiviranje motora2 koji je zaduen za zatvaranje ulaznih vrata parkinga. Tajmer se u ovom sluaju koristi kako bi bilo omogueno automatsko zatvaranje ulaznih vrata i u sluaju da vozilo aktivira zvuni senzor1, a voza ipak odlui da ne ulazi na parking.I - kolo</p> <p>S Q R &amp; Tajmer 1 S Q</p> <p>Motor 1 =</p> <p>Foto-elektrini senzor 1</p> <p>Flip-flop 2 S Q R</p> <p>R</p> <p>ILI - kolo Motor 2</p> <p>1Broja 1</p> <p>= Zeleno svjetlo Broja 2 CU = PC</p> <p>CU Flip-flop 3 Zvuni senzor 2</p> <p>Q</p> <p>PC CD I - kolo</p> <p>I 50 I 50Crveno svjetlo</p> <p>=</p> <p>S Q R &amp; Tajmer 2 S Q R ILI - kolo</p> <p>Motor 3 =</p> <p>Foto-elektrini senzor 2</p> <p>Flip-flop 4 S Q R</p> <p>Motor 4</p> <p>1</p> <p>=</p> <p>Slika 1. ema logikog nivoa sistema za automatizaciju upravljanja parkingom. Kada cijelo vozilo proe kroz vrata parkinga aktivirae se foto-elektrini senzor1. Aktiviranjem ovog senzora zaustavlja se brojanje tajmera1 i njegova vrijednost postavlja se na nulu to utie na stanje flip-flopa2. Setovanjem flip-flopa2 resetuje se flip-flop1 i prosljeuje signal na logiko ILI kolo, ime je omogueno ukljuivanje motora2 tj. zatvaranje ulaznih vrata parkinga. Aktiviranjem foto-elektrinog senzora1 dolazi do inkrementiranja brojaa1 koji je zaduen za praenje statistike (brojanje) prometa vozila kroz parking. Broja2 je zaduen za praenje stanja unutar parkinga. Ukoliko je stanje tog brojaa vee ili jednako kapacitetu parkinga (u naem primjeru to je 50 vozila) ukljuena je crvena signalna lampica koja vozaima pokazuje da je parking pun-nema slobodnih mjesta. Ako je stanje tog brojaa manje od 50 ukljuena je zelena signalna lampica. Zelena signalna lampica ima dvostruku ulogu. Pored toga to korisnika obavjetava da je parking prostor slobodanda ima slobodnih mjesta, taj podatak se javlja i udaljenom PC raunaru. Raunar tu informaciju postavlja na GPS satelit i preko satelita obavjetava uesnike u saobraaju kada i gdje se nalazi slobodno mjesto za parkiranje vozila. Veza izmeu PLC-a i udaljenog raunara moe da bude iana veza, radio veza ili da se kontakt ostvaruje putem SMS poruke. Postupak za aktiviranje izlaznih vrata je vrlo slian, gotovo identian. Razlika je u tome to aktiviranje foto-elektrinog senzora2 prilikom zatvaranja izlaznih vrata (pri izlasku vozila sa parkinga) dovodi do dekrementiranja stanja brojaa2 i umanjuje informaciju o broju vozila na parkingu za jedan. 3. WinPLC7 SIMULATOR U ovom dijelu e biti opisano kako se kreira i simulira WinPLC7 program i kako se on prenosi na koriteni PLC. Prilikom kreiranja novog projekta prolazi se kroz sljedee korake: kreiranje novog projekta, kreiranje liste simbola odnosno operanada, kreiranje OB1 objekta, biranje ciljnog sistema (PLC simulator ili eksterni S7 PLC), prenos softvera na ciljni sistem, nadgledanje izvravanja programa, status promjenljivih (nadgledanje promjenljivih).</p> <p>2</p> <p>Kada se pokrene WinPLC7 pojavi se Quick start prozor. Klikne se na taster Create new project kako bi se kreirao novi projekat, te se u ulazni prozor upisuje ime novog projekta i potvruje sa OK, to se vidi na slici 2.</p> <p>Na lijevoj strani radne povrine simulatora nalazi se prozor projekta sa pod-projektima, to se vidi na slici 3. Poto smo kreirali novi projekat postoji i jedan pod-projekat sa imenom Automatizacija parkinga. Ime glavnog projekta je uvijek dodijeljeno prvom pod-projektu. Ako kliknemo desnim tasterom mia, moemo kreirati ili brisati dodatne pod-projekte. Sada emo kreirati blok OB1, a da bismo to postigli moramo izabrati Quick start taster Display OB1 ili izabrati stavku u meniju: View &gt; Display OB1. Moe se takoe koristiti: File &gt; Create new block, te unosti blok u ulazno polje, u ovom sluaju OB1. Kreiraemo osam mrea koje su potrebne kako bismo uspjeno razvili projekat u OB1, tako to kliknemo na Quick start taster New network ili meni: Edit &gt; Insert new network. U polju Number of networks postavljamo broj 7 (jer mrea 1 ve postoji) i potvrdimo sa OK. Editor simulatora dozvoljava da imenujemo nae mree kako bi snalaenje u okviru projekta bilo jednostavnije. Na primjer mreu broj jedan imenujemo: Otvaranje ulaznih vrata.</p> <p>Slika 2. Prozor koji prikazuje kreirani projekat.</p> <p>Slika 3. Radna povrina simulatora sa kreiranim objektom OB1. WinPLC7 nudi mnogo razliitih mogunosti za prenos programa na ciljni sistem. Da bismo na program prebacili u simulator moemo izabrati Quick start taster Send current block ili Quick start taster Send all blocks. Takoe, moe se birati i putem menija: PLC &gt; Send block. Prikazae se lista koja sadri sve blokove. Blokove koje elimo da prenesemo oznaimo i pritisnemo Start transfer. U verzijama 4 i naprednijim mogue je izvriti transfer blokova i putem Drag and drop akcije. Na slici 4. prikazani su prozori Online (simulator) i Offline (objekti koje mi razvijamo). Jednostavnim prevlaenjem objekta OB1 iz prozora Offline u prozor Online moemo izvriti slanje programa na ciljni sistem.</p> <p>86</p> <p>Slika 4. Prebacivanje objekta OB1 iz Offline sistema u Online sistem. Na slici 5 je prikazano izvravanje programa bloka OB1. U gornjem dijelu ekrana vidi se PIO traka sa ulazima koji se mogu postavljati u stanje logike nule ili jedinice. U simulator modu grafika reprezentacija S7-300 se koristi za kontrolu ulaza i nadgledanje izlaza. Da bismo istu pokrenuli idemo na Quick start taster: PLC Mask Simulation. Kao rezultat na ekranu e biti prikazan CPU modul, to se vidi na slici 6.</p> <p>Slika 5. Prozor WinPLC simulatora u trenutku izvravanja programa.</p> <p>87</p> <p>Slika 6. Simuacija pomou maske simulatora S7. 4. WIN-PLC7 ANALIZATOR WinPLC7-Analyzer je PLC-analizator za S5 i S7 kontrolere. Ovaj softver moe biljeiti i snimati odreena stanja, odnosno signale, koji se pojavljuju u radu PLC-a (stanja operanada). Mogu biti analizirana stanja sljedeih operanada: ulazi, izlazi, periferni ulazi, flegovi, podaci iz bloka podataka, tajmeri, brojai. Snimanje signala moe biti kontrolisano setovanjem ili resetovanjem odreenog U/I signala, tajmera ili brojaa. Tokom snimanja signala moe se utvrditi i njegov smjer, intenzitet i duina trajanja. Oblik posmatranog signala je prikazan i grafikim putem tako da je njegovo raspoznavanje veoma lako. Snimanje signala moe se zapoeti samo ako imamo projekat razvijen u WinPLC simulatoru ili program koji se izvrava na nekom PLC-u. Iz tog razloga mora se prvo kreirati novi projekat ili otvoriti ve postojei projekat. Da bismo otvorili postojei projekat na paleti alatki moramo otvoriti stavku: File &gt; Open, generate project. Na ekranu e se pojaviti uvodni prozor koji trai da imenujemo projekat (Automatizacija parkinga). Prije nego to se pree na dodavanje i snimanje signala moramo prvo izvriti podeavanje veze izmeu analizatora i procesora, tj. simulatora u naem sluaju. Nakon dodavanja i podeavanja svih operanada koje elimo da snimamo kao rezultat dobiemo radnu povrinu sa listom signala. Lista signala je prozor koji ispisuje sve signale koji se nalaze u okviru jednog projekta. Signali se mogu i podijeliti u odvojene cjeline kako bi projekat izgledao preglednije. U naem projektu (Automatizacija parkinga) signali su podijeljeni u dvije cjeline: Ulazna vrata parkinga i Izlazna vrata parkinga. Jednostavnim klikom mia, tj. otvaranjm padajueg menija, signale u ovoj listi moemo jednostavno dodavati, preimenovati, brisati ili ak prenositi iz jedne cjeline u drugu. Na slici 7. prikazan je prozor sa listom signala.</p> <p>Slika 7. Prozor liste signala.</p> <p>1</p> <p>Na slici 8. je prikazan prozor za praenje i snimanje rada signala u trenutku kada su aktivni. U lijevom dijelu ekrana se nalaze operandi, odnosno signali koje smo prethodno unijeli. U okviru ovog prozora moemo izdvojiti sljedee cjeline: vremenska skala sa tanim vremenom snimanja i datumom snimanja,</p> <p>relativna vremenska skala, koja prati duinu trajanja signala za vrijeme njegovog rada, informacije o operandima iji rad posmatramo, grafiki prikaz oblika signala, kliza koji se nalazi u donjem dijelu ekrana, a koji dozvoljava da pratimo tok signala za vrijeme njegovog snimanja.</p> <p>Slika 8. Prozor signala u trenutku praenja rada signala.</p> <p>5. ZAKLJUAK U velikim naseljima sa izraenim problemima parkiranja velikog broja vozila sve vie se koristi automatizovanje upravljanjem i praenjem stanja parking prostorima, kako pojedinanim tako i grupama parking prostora. Takvi sistemi za automatizaciju pored samog upravljanja prostorom i smanjenja problema i trokova korisnika daju i neke druge mogunosti kao to su statistika praenja i informisanje o slobodnim mjestima na odgovarajuim parking prostorima. Masovno koritenje takvih sistema zahtjeva da njihova cijena ne bude suvie visoka. Opisani postupak praktine realizacije sistema za automatsko upravljanje parkingom koritenjem standardnog Siemensovog PLC-a daje relativno jednostavno i jeftino, a uglavnom univerzalno rjeenje. Pored automatizacije upravljanja ulaznim i izlaznim vratima parkinga realizovano rjeenje omoguava i statistiko praenje rada, kao i javljanje kada je parking prostor slobodan (kada ima slobodnih mjesta). Praktina realizacija konkretnog sistema za upravljanje pomou PLC ureaja u sutini se svodi na izradu odgovarajueg programa za izvravanje na koritenom PLC ureaju. Da bi se taj proces olakao, ubrzao i pojeftinio proizvoai PLC ureaja razvijaju i nude odgovarajue softverske pakete za pisanje i razvijanje konkretnih programa. Pri projektovanju ovdje je koriten WinPLC-V4 alata za projektovanje na raunaru PC tipa. Napisani program je prije upisiv...</p>