Überwachung und Steuerung von Experiment Z6

Transkript

1 Überwachung und Steuerung von Experiment Z6 ( Experimentvorstellung ) Z6...was ist das? Aufgaben der Steuerung Realisierung Vergleich mit PHELIX Aufbau Vernetzung Sicherheitshardware TwinSAFE Software TwinCAT Verbindung zu LabVIEW Zusammenfassung

2 Z6...was ist das? Verstehen der Wechselwirkung von Ionen mit Plasmen: Wie viel Energie deponiert ein Ion im Plasma? Wie ist seine Ladungsverteilung nach Durchflug des Plasmas? Strahlrohrende in Experimentierhalle Experimentierplatz der Plasmaphysiker Experiment: Ein Ionenstrahlbündel (Bunch) ist ca. 5ms lang und enthält 9ns lange Ionenpakete Aus dem Ionenstrahl wird mit einem Chopper ein 40µs langes Stück ausgeschnitten Mit dem PHELIX-Laser (ca. 1kJ) wird innerhalb dieser Zeit in die Targetkammer geschossen Dadurch verwandelt sich das kalte Target in ein sehr heißes und dichtes Plasma, dass dann auseinander strömt Während dieses Vorganges (ca. 150ns lang) kalt aufheizen Plasma Expansion materiefrei wird der nhelix-laser zur Plasmadiagnostik benötigt Die Streuung und Ablenkung der drei Strahlen im Plasma geben Informationen über das Plasma ( Temperatur (Dichte, 1.September Überwachung und Steuerung vom Experiment Z6 - Uwe Thiemer, EE 2

3 Aufgaben der Steuerung Personensicherheit gewährleisten Interface zur PHELIX-Steuerung Laser-Stopp-Taster: alle Interlocks sperren Verriegeln: abgesuchte Räume sperren Überwachen: bei Betreten eines Bereiches Gefahr abschalten Warnen: Gefährdung durch Warnlampen anzeigen Gerätesicherheit herstellen Endschalter: geöffnete Shutter überwachen Grenzwerte überwachen: Vakuum vor und hinter Shuttern messen Gerätesteuerung und Visualisierung Bedienpanel: GUI: Bedienung der Anlage übersichtliche Anzeige der Anlage 1.September Überwachung und Steuerung vom Experiment Z6 - Uwe Thiemer, EE 3

4 Realisierung Zustand vor der Erweiterung Möller-Standard-SPS übernimmt Steuerung der Laser, HV-Netzteile, Laser-STOP-Taster, Türüberwachung und Verriegelung Standard-Relais schalten Warnlampen, Verriegelungen und Interlocks Türkontakte sind nur einfach vorhanden Einfaches Interlock-Panel mit Zustandsanzeigen 1.September Überwachung und Steuerung vom Experiment Z6 - Uwe Thiemer, EE 4

5 Realisierung neue Anforderungen Anforderungen Sichere Logik verwenden Sicherheits-Relais schalten Warnlampen, Verriegelungen und Interlocks Türkontakte und Endschalter doppelt Komplexes Bedienpanel PHELIX-Aufbau gesamte Logik mit Sicherheitskombinationen von (Siemens) realisiert Vorteil: Nachteile: bewährte Technik hoher Verdrahtungsaufwand unflexibel teilweise zu sicher :-( 1.September Überwachung und Steuerung vom Experiment Z6 - Uwe Thiemer, EE 5

6 Realisierung Neue Technik Beckhoff-SPS mit sicheren TwinSAFE-Klemmen Busklemmen mit I/O-Modulen Beispiel Keller: 1.September Überwachung und Steuerung vom Experiment Z6 - Uwe Thiemer, EE 6

7 Vernetzung über VLAN GSI MC KR K LR TK Ethernet MediaConverter Twisted Pair <> Lichtleiter 1.September Überwachung und Steuerung vom Experiment Z6 - Uwe Thiemer, EE 7

8 Sicherheitshardware TwinSAFE Module Sicherheitscontroller mit 4 fehlersicheren Ausgängen Klemme fehlersichere Eingänge Klemme Sicherheitsausgänge Eigenschaften Erweiterung der Standardklemmen Logik im TwinCAT System Manager konfigurierbar KL1904 Sicherheitsrelevante Vernetzung über Ethernet möglich Erfüllt und EN 954 Kat. 4 und IEC SIL 3 Keine Sicherheitsanforderungen an die Steuerungs-SPS Netzwerk bis zu 1023 TwinSAFE-Klemmen möglich KL2904/KL September Überwachung und Steuerung vom Experiment Z6 - Uwe Thiemer, EE 8

9 TwinSAFE Adressvergabe Adr.: Adressvergabe durch DIP-Schalter Switch Adr.: _Keller 1.September Überwachung und Steuerung vom Experiment Z6 - Uwe Thiemer, EE 9

10 TwinSAFE - Logikbausteine 1.September Überwachung und Steuerung vom Experiment Z6 - Uwe Thiemer, EE 10

11 TwinSAFE konfigurieren 1.September Überwachung und Steuerung vom Experiment Z6 - Uwe Thiemer, EE 11

12 TwinSAFE Verbindungen Adr.: Jede Verknüpfung erzeugt eine Verbindung Es sind maximal 15 Verbindungen möglich Switc h Adr.: _Keller 1.September Überwachung und Steuerung vom Experiment Z6 - Uwe Thiemer, EE 12

13 TwinSAFE Schaltplan 1.September Überwachung und Steuerung vom Experiment Z6 - Uwe Thiemer, EE 13

14 TwinSAFE Decoupler Ein Safety- Controller (KL6904) kann nur 15 Verbindungen aufbauen! -5 Räume - max. 11 Klemmen Bezeichnung: Ort: 1D...4D wohin: _out D_in2 1D_in3 1D_out2 1D_out3 2D_in1 3D_in1 woher: _in1..4 1D_in4 1D_out4 4D_in1 1.September Überwachung und Steuerung vom Experiment Z6 - Uwe Thiemer, EE 14

15 TwinCAT PLC Control Grafischer Editor Strukturierter Text 1.September Überwachung und Steuerung vom Experiment Z6 - Uwe Thiemer, EE 15

16 Verbindung SPS Visualisierung über OPC OPC-Server "Openess, Productivity & Collaboration" ist die Spezifikation einer einheitlichen Softwareschnittstelle und ermöglicht den Zugriff auf Prozeßdaten beliebiger Hersteller. OPC-Client 1.September Überwachung und Steuerung vom Experiment Z6 - Uwe Thiemer, EE 16

17 Visualisierung mit LabVIEW 1.September Überwachung und Steuerung vom Experiment Z6 - Uwe Thiemer, EE 17

18 Zusammenfassung Die Anforderungen von Z6 konnten mit dem System realisiert werden TwinSAFE ist sehr flexibel bei Hardwareerweiterungen und Änderungen Das Sicherheitsnetz muss ein getrenntes Netz (VLAN) bekommen, damit die Echtzeitbedingungen eingehalten werden Es gibt Probleme durch die max. 15 Verbindungen der Safety-Controller Da EtherCAT diese Einschränkung nicht mehr hat, sollte in Zukunft die EtherCAT-Technik ( 2009 eingesetzt werden (voraussichtliche Markteinführung: 1.Quartal Der Safety-Editor ist sehr rudimentär und sollte bedienungsfreundlicher gemacht werden Die Unterstützung durch Beckhoff bei der Inbetriebnahme war sehr gut. Ich bekam Unterstützung direkt durch die TwinSAFE-Entwickler und die FFM-Vertreter 1.September Überwachung und Steuerung vom Experiment Z6 - Uwe Thiemer, EE 18