Состав стенда. Принцип работы
Стенд обеспечивает не только программирование ПЛК, но и реализацию систем автоматизации управления технологическими объектами на его базе. Система автоматизации объекта любого технологического назначения имеет практически один и тот же состав технических средств: - пульт (пункт) управления с набором коммутационной и сигнальной аппаратуры (пульт оператора-технолога); - устройство управления (релейно-контактное, на логических элементах, программируемые контроллеры, микро или мини ЭВМ); - исполнительные органы объекта управления (электро-, пневмо- или гидроприводы); - преобразователи технологической информации (датчики); - информационные связи. Все эти составляющие представлены в той или иной форме в рассматриваемых стендах. Конструктивно стенд представляет собой (см. рисунок 1.1) персональный компьютер, включающий в себя системный блок (1), монитор (2), клавиатуру (3), мышь (4), сам стенд (5) и коммуникационный адаптер (6).
Рисунок 1.1 – Лабораторный стенд Питание стенда, системного блока ПК и монитора или ноутбука осуществляется от сети 220В, 50Гц через свои шнуры питания. Структурные схемы стендов «ПЛК-СИМЕНС» и «ПЛК-СИМЕНС+» представлены на рисунках 1.2а и 1.2б соответственно. Для необходимых подключений стенда к компьютеру используются кабели USB, а также кабель DB9 для подключения коммуникационного адаптера к контроллеру.
Рисунок 1.2а – Схема структурная стенда «ПЛК-СИМЕНС»
Рисунок 1.2б – Схема структурная стенда «ПЛК-СИМЕНС+» В стенде на ПК возлагаются следующие функции: 1) Подготовка программы для программируемого контроллера, ее компиляция и запись в программируемый контроллер; 2) Подготовка и запись программы в сенсорный монитор (для «ПЛК-СИМЕНС+»); 2) Реализация на экране монитора виртуального объекта автоматизации, управляемого программируемым контроллером по записанной в него программе.
Объект автоматизации (станок, транспортная линия и т.п.) представляется на экране монитора ПК в виде мультипликации. Обучающийся в соответствии с поставленной задачей на автоматизацию разрабатывает алгоритм автоматизации управления объектом, составляет программу для ПЛК и сенсорного монитора и соответственно загружает их в память. Затем с пульта (панель оператора или сенсорный монитор) дает команду на выполнение автоматической работы и наблюдает на экране монитора ПК работу механизмов объекта, оценивая правильность функционирования реализованной им системы автоматизации. При необходимости обучающийся корректирует программы, добиваясь полного выполнения требований на автоматизацию. Программы ПЛК и сенсорного монитора должны обеспечивать кроме автоматического и ручной режим управления механизмами объекта автоматизации. При работе механизмов объекта на экране монитора их привода выделяются цветом и показом движения органов с заданной ПЛК скоростью. В случае «соударения» механизмов (в результате неправильных действий при ручном управлении механизмами или в результате не правильно реализованной системы автоматизации) включается сигнализация об ошибке. В реальной производственной системе автоматизации оператор с пульта управления производит ручное (или наладочное) включение/отключение всей системы или ее составных частей, управление звеньями системы, задание режимов работы, контроль работы системы и т.п. Реальные пульты управления индивидуальны, имеют весьма разнообразный набор органов управления и индикации. Лабораторный стенд «ПЛК-СИМЕНС» содержит некоторый набор кнопок, тумблеров, переключателей и устройств индикации, достаточный для решаемых на стенде задач автоматизации. Стенд содержит переключатель режима работы на два положения: «Ручной» (Руч) и «Автоматический» (Авт), кнопки «Пуск» и «Стоп» автоматического режима (см. рисунок 1.3).
Рисунок 1.3 – Часть лицевой панели стенда «ПЛК-СИМЕНС» Считается, что в выключенном состоянии кнопки «Руч/Авт» действует ручной режим, при нажатом – автоматический. Для ручного управления приводами «Привод 1» и «Привод 2» использованы переключатели на 5 положений, обеспечивающие управление приводами со снижением скорости. В положениях ВМ и НМ осуществляется замедленная работа приводов соответственно «Вперед» и «Назад». В положениях В и Н выполняется работа этих приводов с повышенной скоростью. В лабораторном стенде «ПЛК-СИМЕНС+» сенсорный монитор используется как пульт управления оператора при работе с виртуальными объектами управления. Стенд «ПЛК-СИМЕНС+» (см. рисунок 1.4) содержит 4 кнопки (2 из них с фиксацией) и 4 светодиода. На панели стенда имеется также кнопка с фиксацией «Режим», с помощью которой производится переключение назначения входов I1.4 – I1.7. При нажатой кнопке «Режим» (индикация производится встроенным в кнопку светодиодом) сигналы на входы поступают с кнопок пульта SA1, SA2, SB1, SB2; при отжатой кнопке – с виртуального объекта.
Рисунок 1.4 – Часть лицевой панели стенда «ПЛК-СИМЕНС+» Кнопки SA1...SA4 и кнопки с фиксацией SB1...SB4 (для обоих стендов) используются пользователем по своему усмотрению. Это могут быть, например, команды «Открыть», «Закрыть», «Выдать заготовку» и т.п. при полуавтоматическом управлении объектом и команды на исполнительные органы объекта при ручном управлении. Кнопки с фиксацией SB1...SB4 снабжены световой индикацией для отображения состояния кнопки. Светодиоды VD1...VD4 служат для индикации выходных сигналов, выдаваемых с контроллера. Это могут быть сигнал «Готовность» к работе в автоматическом режиме, «Аварийная ситуация» и т.п.
В таблице 1.2 приведено соответствие входов и выходов контроллера вышеуказанным элементам, а также сигналам с виртуального объекта для лабораторного стенда «ПЛК-СИМЕНС», в таблице 1.3 – для стенда «ПЛК-СИМЕНС+».
Таблица 1.2 – Соответствие входов и выходов контроллера управляющим элементам стенда «ПЛК-СИМЕНС»
На панели стенда имеется переключатель «Выбор объектов», с помощью которого можно в демонстрационном режиме посмотреть работу различных вариантов объектов управления.
Демонстрационная программа «Demo1»: 1) роботизированный комплекс транспортировки изделий; 2) участок транспортировки заготовок в методическую печь; 3) участок нагревательного колодца обжимного прокатного стана; 4) участок сортировки и пакетирования листов металла; 5) участок транспортировки труб большого диаметра; 6) линия химической обработки деталей.
Демонстрационная программа «Demo2»: 1) погрузка угля; 2) скиповый подъемник; 3) газовая защита шахты; 4) вентиляция и температурный режим шахты; 5) электроснабжение шахты; 6) кондиционер. Для демонстрации работы управления выбранным вариантом объекта автоматизации необходимо в контроллер загрузить программу «Demo1.k7p» или «Demo2.k7p», а затем переключателем «Выбор объекта» установить номер выбранного варианта объекта и запустить виртуальный объект. При выполнении своего варианта лабораторной работы переключатель должен стоять в нулевом (0) положении. Таблица 1.3 – Соответствие входов и выходов контроллера управляющим элементам стенда «ПЛК-СИМЕНС+»
Продолжение таблицы 1.3
Для демонстрации работы управления выбранным вариантом объекта автоматизации необходимо в контроллер загрузить программу «Demo_Siemens+.k7p», а в сенсорный монитор – «Demo_Siemens+.hmi», а затем с экрана сенсорного монитора выбрать нужный вариант объекта и запустить виртуальный объект.
Особенностью современных промышленных контроллеров является их возможность адаптации к решаемой задаче. Это предполагает наличие процессорного блока с подключением к нему дополнительных блоков ввода/вывода или расширителей с дополнительными блоками ввода/вывода. В стенде используются: - программируемый контроллер SIMATIC S7-300; - модуль дискретного ввода; - модуль дискретных выводов (транзисторных). Следующей особенностью современных ПЛК является их программирование с использованием ПК. Для этого контроллер имеет специальный интерфейс MPI. Запись программы в контроллер производится через порт USB с помощью коммуникационного адаптера из USB в MPI. Сенсорный монитор и ПЛК объединены в единую сеть MPI для двустороннего обмена данными, а также сеть MPI служит для загрузки программ в контроллер и монитор. Для подключения коммуникационного адаптера к сети MPI необходимо поднять нижнюю крышку контроллера и подключить кабель к разъему на сетевом штекере MPI. На лицевой панели стенда установлен разъем для связи контроллера с портом USB ПК. На лицевой панели установлена кнопка «Сброс связи». Встроенный в кнопку светодиод служит для индикации наличия обмена между ПЛК и ПК. При нарушениях связи (отсутствии обмена) необходимо нажатием на кнопку произвести сброс связи.
|
