close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Регулирование расхода

код для вставкиСкачать
Лабораторный стенд
«ПРОМЫШЛЕННЫЕ ДАТЧИКИ РАСХОДА»
ПДР-СК
Методические указания
Челябинск
2013
1
2
Оглавление
1. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА.............................................................................................................4
1.1 Назначение...................................................................................................................................................4
1.2 Состав............................................................................................................................................................5
1.3 Технические характеристики стенда..........................................................................................................5
1.4 Функциональная схема лабораторного стенда ........................................................................................7
1.5 Лицевая панель «Узел автоматизированной системы управления»......................................................9
2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СТЕНДА...........................................................................................13
2.1 Центробежный насос Grundfos Magna 25-60-1x230 ...............................................................................13
2.2 Вихреакустический преобразователь расхода МЕТРАН-300ПР.............................................................14
2.3 Ультразвуковой расходомер US-800........................................................................................................15
2.4 Задвижка с электроприводом Danfoss BM024D .....................................................................................15
2.5 Программируемый контроллер Delta DVP-12SA2...................................................................................16
2.6 Панель оператора Delta DOP-B05S101 .....................................................................................................23
2.7 Преобразователь интерфейса Modbus-USB ............................................................................................26
3. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ................................................................................................................................27
3.1 Работа №1. Снятие статических характеристик датчиков расхода .......................................................27
3.2 Работа №2. Исследование системы автоматического регулирования расхода с применением
расходомеров различных типов.....................................................................................................................33
3.3 Работа №3. Основы программирования ПЛК DVP .................................................................................38
3.4 Работа №4. Основы программирования................................................................................................55
сенсорной панели оператора DOP-B ............................................................................................................55
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПАРАМЕТРЫ ДАТЧИКОВ РАСХОДА........................................................................................70
ПРИЛОЖЕНИЕ В. SCADA-СИСТЕМА TRACE MODE 6 ...........................................................................................71
3
1. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА
1.1 Назначение
Лабораторный стенд «Промышленные датчики расхода» предназначен для
обучения студентов электротехнических и технологических специальностей
нефтяной и газовой промышленности при проведении лабораторных работ по
курсам «Датчики технологических процессов», «Автоматизация технологических
процессов и комплексов».
Внешний вид стенда представлен на рис. 1.
Рис. 1. Общий вид стенда «Промышленные датчики расхода»
Стенд позволяет исследовать:
– статические и динамические характеристики расходомеров различного
типа;
4
– системы регистрации данных расхода.
– система автоматического регулирования расхода
возмущений с применением датчиков различного типа.
при
действии
1.2 Состав
Лицевая сторона лабораторного стенда представлена на рис. 2. Комплекс
содержит:
– лабораторный стол с установленным на него металлическим каркасом (1);
– систему труб с врезанными в нее расходомерами (2);
– насосный агрегат (3);
– регулируемую задвижку с электроприводом (4);
– ультразвуковой расходомер (5);
– вихреакустический преобразователь расхода (6);
– узел автоматизированной системы управления (7);
– персональный компьютер (8).
1.3 Технические характеристики стенда
Технические характеристики лабораторного
датчики расхода» представлены в табл. 1.
стенда
«Промышленные
Табл. 1
Параметр
Напряжение электропитания
Частота питающего напряжения
Потребляемая мощность, не более
Габаритные размеры (ВхШхГ)
Масса, не более
Диапазон рабочих температур
Относительная влажность воздуха, не более
5
Значение
220В±10%
50 Гц
1000 В∙А
1500х1000х450 мм
150 кг
+10…+35 ˚С
80%
4
2
5
7
3
6
1
8
Рис. 2. Лицевая часть лабораторного стенда
«Промышленные датчики расхода»
1 – лабораторный стол; 2 – гидравлическая система труб; 3 – насосный агрегат; 4 –
регулируемая задвижка с электроприводом; 5 – ультразвуковой расходомер; 6 –
вихреакустический расходомер; 7 – узел автоматизированной системы управления; 8 –
персональный компьютер.
6
1.4 Функциональная схема лабораторного стенда
Функциональная схема лабораторного стенда представлена на рис. 3.
Лабораторный стенд состоит из двух систем – гидравлической и электрической,
которые находятся во взаимодействии.
ОК
МБ
ПБ
Задв.
К1
Р1
Р2
ПО
Н
К2
ПЧ
ПЛК
ПК
Modbus-USB
Рис. 3. Функциональная схема лабораторного стенда
Гидравлическая система состоит из следующих элементов (рис. 3):
– ПБ: питательный бак;
– МБ: мерный бак;
– Н: центробежный насос Grundfoss cо встроенным преобразователем
частоты ПЧ;
– Р1: вихреакустический расходомер МЕТРАН-300ПР;
– Р2: ультразвуковой расходомер US-800;
7
– Задв.: задвижка с электроприводом Danfoss;
– ОК: обратный клапан;
– К1: шунтирующий шаровый кран;
– К2: шаровый кран для слива жидкости;
В питательном баке ПБ находится рабочая жидкость, которой также заполнен
трубопровод. Перемещение жидкости по трубопроводу обеспечивает
центробежный насос Н со встроенным преобразователем частоты ПЧ. В
трубопроводе
последовательно
установлены
два
расходомера:
вихреакустический Р1 и ультразвуковой Р2. Для регулирования расхода и
создания возмущающего воздействия в систему введена задвижка Задв. с
электроприводом. Для защиты от обратного поступления воды в трубопровод
введен обратный клапан ОК. Рабочая жидкость после прохождения
трубопровода попадает обратно в питательный бак. При необходимости слива
жидкости при выключенном электропитании стенда требуется открыть
шаровый кран К2, предварительно подставив под него емкость достаточного
объема.
Электрическая система состоит из следующих компонентов (рис. 3):
– ПЛК: программируемый логический контроллер Delta DVP-SX;
– ПО: сенсорная панель оператора Delta DOP-B;
– Modbus-USB: преобразователь интерфейсов Modbus-USB;
– ПК: персональный компьютер.
Поскольку изучаемые датчики оснащены электрическим интерфейсом, сигналы
с них должны быть заведены на устройства обработки и управления. В целях
ознакомления с современными протоколами обмена данными все датчики
имеют разные протоколы:
– вихреакустический расходомер Р1 оснащен аналоговым токовым выходом;
– ультразвуковой расходомер Р2 использует интерфейс Modbus.
Основным устройством управления в стенде является программируемый
логический контроллер ПЛК Delta. Он осуществляет функции сбора данных, их
обработки и управления устройствами стенда. Так, на ПЛК заведен аналоговый
сигнал с расходомера Р1, служебная информация с персонального компьютера
ПК. ПЛК также управляет скоростью центробежного насоса Н, подавая
аналоговый сигнал управления на преобразователь частоты ПЧ. Управление
задвижкой с электроприводом также осуществляется при помощи ПЛК.
8
На преобразователь интерфейсов Modbus-USB заводится сигнал с
ультразвукового расходомера Р2. Таким образом, информация с расходомера
Р2 преобразуется в сигнал USB и передается на персональный компьютер,
который при помощи Scada-системы обрабатывает эту информацию и передает
на ПЛК.
Для расширения функциональных возможностей стенда и облегчения работы с
ним в лицевую панель узла автоматизированной системы управления
вмонтирована сенсорная панель оператора СМ. Эта панель соединена с ПЛК
Delta и выполняет функции задания режима работы системы.
Представленная система автоматизации технологического процесса –
открытая. Система автоматизации построена на промышленном оборудовании
фирм Delta electronics, МЕТРАН, AC Electronix, Grundfos. В качестве
программного обеспечения используется также лицензионное ПО фирмы Delta
electronics, AC Electronix и Adastra Research, с помощью которого можно
создавать свои алгоритмы управления или редактировать базовые программы, а
также в режиме мониторинга получать данные с расходомеров.
1.5 Лицевая панель «Узел автоматизированной системы управления»
Все необходимое электрическое оборудование стенда расположено в
модуле «Узел автоматизированная система управления». Внешний вид модуля
представлен на рис. 4.
На лицевой панели модуля располагаются:
– автоматический выключатель QF1 для подачи напряжения ~220В на
элементы стенда и светодиодный индикатор наличия напряжения после
автоматического выключателя;
– клавишный выключатель «Питание контроллера», отвечающий, за подачу
напряжения источника вторичного электропитания на ПЛК Delta;
– блок программируемого контроллера Delta DVP-10SX, содержащий,
помимо самого контроллера, модуль питания ПЛК и 3 модуля расширения.
Подробное описание блока представлено в п. 2.5 настоящего технического
описания;
– панель оператора Delta DOP-B05S101. Подробное описание панели
представлено в п. 2.6 настоящего технического описания;
– блок дискретных входов/выходов контроллера, содержащий 8
двухпозиционных тумблеров X0…X7, соединенных с соответствующими
9
входами модуля расширения DVP-08SM и 8 светодиодных индикаторов Y0…Y7,
соединенных с соответствующими выходами модуля расширения DVP-08SN;
Панель оператора
УЧТЕХ
проф и
QF1
Питание
контроллера
Программируемый контроллер
Аналоговые входы/выходы
5
0
PV1
10
RP1
5
0
PV2
10
RP2
Управление насосом и задвижкой
Авт
Руч
Насос
0
1
Дискретные входы/выходы
Задвижка
0
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
X0
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
1
Ультразвуковой расходомер US-800
Рис. 4. Внешний вид модуля «Узел автоматизированной системы управления»
– блок аналоговых входов/выходов контроллера, содержащий два
потенциометра RP1, RP2, подключенных к аналоговым входам СН3, СН4 модуля
10
расширения DVP-06XA и два цифровых индикатора напряжения PV1, PV2,
подключенных к аналоговым выходам CH5, CH6 модуля расширения DVP-06XA.
– блок управления насосом и задвижкой. В режиме «АВТ» сигналы
управления преобразователем частоты насоса и задвижкой задаются от ПЛК. В
режиме «Руч» управление осуществляется при помощи соответствующих
потенциометров «Насос» и «Задвижка»;
– блок управления ультразвукового расходомера US-800. Подробное
описание панели представлено в п. 2.3 настоящего технического описания.
С тыльной стороны модуля (рис. 5) располагаются разъемы для
подключения оборудования стенда – преобразователя частоты насоса, задвижки,
расходомеров. Список и назначение разъемов представлены в табл. 2.
Рис. 5. Тыльная сторона модуля «Узел автоматизированной системы управления»
11
Табл. 2
Обозначение
Наименование
Назначение
X1 «Питание»
СНП-3ВП
Подключение кабеля электропитания от сети ~220230В, 50Гц.
Х2 «Задвижка»
DB9F
Подача сигнала управления на задвижку.
Х3 «US-800»
DB9F
Подключение ультразвукового расходомера.
Х4, Х5 «Насос»
DB9F, СНП-3РП
Подача силового напряжения и сигнала управления
на насос.
X6 «Modbus»
USB
Разъем
для
подключения
интерфейсов
Modbus/USB
к
компьютеру.
X7 «Монитор»
USB
Разъем для подключения к ПК сенсорной панели
оператора.
X8
DB9F
Подключение вихреакустического расходомера.
12
преобразователя
персональному
2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СТЕНДА
2.1 Центробежный насос Grundfos Magna 25-60-1x230
Насос представляет собой центробежный насос и интегрированный с ним
приводной электродвигатель. На одном основании с насосом располагается
преобразователь частоты. Внешний вид насоса фирмы Grundfos представлен на
рис. 4. Основные технические характеристики насоса представлены в табл. 3.
Рис. 6. Внешний вид насоса Grundfoss
Табл. 3
Параметр
Значение
Grundfos Magna 25-60 1x230
0,04…0,10
230В
0,28…0,44
6
Тип
Мощность, кВт
Номинальное напряжение, В
Ток потребления, А
Максимальный напор, м
13
2.2 Вихреакустический преобразователь расхода МЕТРАН-300ПР
Внешний вид вихреакустического преобразователя расхода МЕТРАН300ПР представлен на рис. 7. Основные технические характеристики
вихреакустического преобразователя расхода фирмы МЕТРАН представлены в
табл. 4.
Рис. 7. Вихреакустический преобразователь расхода Метран-300ПР
Табл. 4
Параметр
Тип
Напряжение питания, В
Диаметр условного прохода, мм
Измеряемый расход, м3/ч
Цена импульса, м3/имп
Выходной сигнал постоянного тока, мА
Импульсный выход
Последовательный интерфейс RS485
Значение
МЕТРАН-300ПР
= 24
25
0,18…9
0,001
4 – 20
есть
Modbus, от 0,6 до 115,2 кБод
14
2.3 Ультразвуковой расходомер US-800
Внешний вид ультразвукового расходомера US-800 фирмы AC-Electronix
представлен на рис. 8. Основные технические характеристики представлены в
табл. 5.
Рис. 8. Ультразвуковой расходомер US-800
Табл. 5
Параметр
Тип
Напряжение питания, В
Диаметр условного прохода, мм
Измеряемый расход, м3/ч
Относительная погрешность, %
Выходной сигнал постоянного тока, мА
Выходной частотный/импульсный выход, кГц
Последовательный интерфейс RS485
Значение
US-800
~ 220
25
0,5…22
2
4 – 20
до 1
Modbus, от 0,6 до 115,2 кБод
2.4 Задвижка с электроприводом Danfoss BM024D
Задвижка с электроприводом BM024D предназначена для регулирования
расхода в гидросистеме путем постепенного перекрытия трубопровода. Задвижка
снабжена электроприводом, который изменяет сечение трубопровода в функции
15
аналогового сигнала управления, подаваемого с помощью ПЛК Delta. Внешний
вид задвижки показан на рис. 9. Технические характеристики приведены в табл. 6.
Рис. 9. Внешний вид задвижки Danfoss BM024D
Табл. 6
Параметр
Тип
Статическое давление
Диапазон рабочих температур
Время открывания
Сигнал управления
Усилие
Напряжение питания
Значение
BM024D
360 PSI
-30…+50˚С
5…15 с
0…10 В
5,6 Н∙м
21-30В
2.5 Программируемый контроллер Delta DVP-12SA2
Программируемый логический контроллер (далее ПЛК) Delta DVP-12SA2
представляет собой центральный процессорный модуль cо следующей
конфигурацией входов/выходов:
– 8 цифровых входа;
– 4 цифровых выхода;
ПЛК типа SA поддерживают большое количество прикладных инструкций,
имеют высокую скорость работы и опроса модулей расширения, позволяют
применять аппаратное расширение за счет подсоединения дополнительных
модулей ввода/вывода, а также до 8 специальных модулей (аналоговые,
температурные, позиционирования). В данном стенде к ПЛК подсоединены 3
модуля расширения:
– Модуль цифровых входов/выходов DVP-16SP;
– Модуль аналоговых входов DVP-06AD;
– Модуль аналоговых выходов DVP-04DA.
16
С таким набором функциональных возможностей ПЛК Delta DVP-SA могут
применяться для решения широкого спектра задач, в т.ч. подойдут для решения
сложных задач машиностроения, металлообработки, управления сложными
комплексными объектами и т.п. На рис. 10 представлен внешний вид контроллера
DVP-12SA2, а также модулей расширения DVP-16SP, DVP-06AD, DVP-04DA.
Технические характеристики ПЛК DVP-12SA2 представлены в табл. 7
5
4
IN
IN
S/S
X0
X1
POWER
RUN
ERROR
COM1
IN
DVP - PS02
RS-232
RS-485
L
N
X0
L.V
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X2
X4
X5
X6
X7
RUN
Y3
SG
COM3+
COM3-
0
POWER
DVP-16SP
0V
Y2
COM2
COM3
DVP-12SA2
24V
OUT
Y1
POWER
ERROR
D/A
V+ C
H
I+ 2
COM
V+
I+ C
H
COM 1
FG
V+
C
H
COM 2
I+
V+ C
H
I+ 3
COM
C0
Y0
Y2
Y3
UP
ZP
V+ C
H
I+ 1
COM
FG
OUT
OUT
Y0
Y1
POWER
ERROR
A/D
X3
X4
X5
X6
X7
X3
X7
STOP
S/S
X0
X1
X2
POWER
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
V+ C
H
I+ 4
COM
V+ C
H
I+ 5
COM
V+ C
H
I+ 6
COM
V+
DVP-04DA
1
DVP-06AD
2
I+ C
H
COM 3
FG
V+
C
H
COM 4
I+
FG
1
T
6
3
Рис. 10. Внешний вид программируемого контроллера DVP-12SA2 и модулей
расширения
1 – индикаторы состояния; 2 – переключатель режима работы; 3 – порт Com1 (RS232), Slave; 4 – индикаторы состояния входов/выходов; 5 – клеммы ввода/вывода;
6 – два встроенных потенциометра.
Табл. 7
Параметр
Значение
Тип контроллера
DVP-12SA2
Напряжение питания
24 VDC;
Потребляемая мощность
3,5 Вт
Метод выполнения
Циклическое сканирование загруженной программы
17
Параметр
Значение
программы
с возможностью прерываний
Метод обработки входов,
выходов
Пакетная обработка и обновление после выполнения
инструкции END в каждом цикле, или немедленно
по команде прикладных инструкций, имеющих
право на самостоятельное обновление
входов/выходов
Время обработки
инструкций
Для базовых инструкций минимум 0.24 мкс
Языки программирования
LD, SFC Instructions
Тип инструкций
32 базовые (включая шаговые) и 107 прикладных
Последовательный
коммуникационный порт
(запись/чтение)
СОМ1: RS 232 (Slave), COM2: RS485 (Master/Slave),
COM3: RS485 (Master/Slave) могут использоваться
одновременно
Характеристики входов и транзисторных
представлены соответственно в табл. 8. и табл. 9.
выходов
контроллера
Табл. 8
Параметр
Спецификация
Подключение
по PNP или NPN логике с общей точкой S/S
Индикация
Светодиодная
Входное напряжение
24 В постоянного тока
Переход с 0 в 1
Выше 16 В постоянного тока
Переход с 1 в 0
Ниже l2 В постоянного тока
Время срабатывания
10 мс (100 Гц)
Табл. 9
Параметр
Максимальный ток
Значение
до 0,3 А на точку (на шину максимум до 2 А)
18
Параметр
Значение
Максимальное напряжение
30 VDC
Максимальная нагрузка
9 Вт
Время отклика
включение 15 мкс: отключение 25 мкс
Технические характеристики модулей расширения DVP-16SP, DVP-06AD, DVP04DA представлены в табл. 10, табл. 11 и табл. 12 соответственно.
Табл. 10
Параметр
Значение
Тип модуля
DVP-16SP
Напряжение питания
24 VDC;
Потребляемая мощность
2 Вт
Количество входов/выходов 8 цифровых входов, 8 цифровых выходов
Подключение входов
по PNP или NPN логике с общей точкой S/S
Подключение выходов
по NPN логике с общей точкой С0
Переход с 0 в 1
Выше 16 В постоянного тока
Переход с 1 в 0
Ниже 14,4 В постоянного тока
Время отклика
10 мкс
Табл. 11
Параметр
Значение
Тип модуля
DVP-06AD
Напряжение питания
24 VDC;
Потребляемая мощность
2 Вт, питание от внешнего источника
Количество входов
6 аналоговых входов (CH1-CH6)
Диапазон аналогового
сигнала
-10~10В; -20~20мA
19
Параметр
Разрешение
Значение
1,25 мВ или 5 мкА
Разрядность АЦП
14 бит (1МШО=1,25 мВ) или 13 бит (1МШО=5
мкА)
Присоединение к ПЛК
Непосредственно к ПКЛ по внутренней шине
можно подключить до 8 аналоговых модулей. На
дискретные входы/выходы это никак не влияет.
Нумерация аналоговых модулей будет 0 ~ 7, начиная
с самого ближнего к ПКЛ и далее по порядку по
мере удаления от ПЛК.
Время отклика
3 мс на каждый канал
Табл. 12
Параметр
Значение
Тип модуля
DVP-04DA
Напряжение питания
24 VDC;
Потребляемая мощность
4Вт, питание от внешнего источника
Количество выходов
4 аналоговых выхода (CH1-CH4)
Диапазон аналогового
сигнала
0~10В; 0~20мA
Диапазон цифровых
данных
0~4000
Разрядность ЦАП
12 бит (1МШО=2.5 мВ); 12 бит (1МШО=5 мкА)
Присоединение к ПЛК
Непосредственно к ПКЛ по внутренней шине можно
подключить до 8 аналоговых модулей. На
дискретные входы/выходы это никак не влияет.
Нумерация аналоговых модулей будет 0 ~ 7, начиная
с самого ближнего к ПКЛ и далее по порядку по
мере удаления от ПЛК.
Время отклика
3 мс на каждый канал
20
Базовые команды ПЛК Delta DVP-10SА2 представлены в табл. 13.
Табл. 13
Инструкция
Код
Описание
Мнемони
ка
Основные логические команды
LD
Нормально-открытый контакт
LDI
Нормально-закрытый контакт
AND
Последовательный нормально-открытый контакт (логическое
И)
ANI
Последовательный нормально- закрытый контакт (И-НЕ)
OR
Параллельный нормально-открытый контакт (логическое ИЛИ)
ORI
Параллельный нормально- закрытый контакт (ИЛИ-НЕ)
ANB
«И» блок: последовательное включение параллельных связей
ORB
«ИЛИ» блок: параллельное включение последовательных
связей
MPS
Смешение вниз по стеку
MRD
Считать значение стека
MPP
Выход из стека
Выходные команды
OUT
ВЫХОД: присвоение выходу результата логического
выражения
SET
Включение операнда (установка лог. 1)
RST
Сброс состояния операнда
Таймеры и счетчики
96
TMR
Таймер (16 бит)
21
97
CNT
Счетчик (16 бит)
97
DCNT
Счетчик (32 бит)
Команды магистрального контроля (мастер-контроль)
МС
Включение условий мастер-контроля
MCR
Отключение условий мастер-контроля
Входные команды с обнаружением переднего и заднего фронта
90
LDP
Начало логического выражения с опросом по переднему
фронту (импульс)
91
LDF
Начало логического выражения с опросом по заднему фронту
(импульс)
92
ANDP
«И» с опросом по переднем}- фронту (импульс)
93
ANDF
«И» с опросом по заднему фронту (импульс)
94
ORP
«ИЛИ» с опросом по переднем}- фронту (импульс)
95
ORF
«ИЛИ» » с опросом по заднему фронту (импульс)
Выходные команды с выдачей импульса по переднему и заднему фронта
89
PLS
Создание импульса по переднему фронту
99
PLF
Создание импульса по заднему фронту
Конец программы
END
Конец программы
Другие команды
98
NOP
Пустая строка
INV
Инверсия: замена результата логических связей на
противоположный
P
Адресация точки
I
Адресация точки прерывания
Команды пошагового управления
STL
Выполнение шага
22
RET
Конец области пошагового управления
Примечание: кроме базовых инструкций есть специальные прикладные
инструкции. С помощью этих инструкций можно реализовывать специальные
функции (например. арифметические функции). Описание этих инструкций
полностью приведено в руководстве по программированию ПЛК DVPSS/SA/SX/ES/ЕХ/ЕН.
2.6 Панель оператора Delta DOP-B05S101
Сенсорные панели оператора серий DOP-B являются средствами человекомашинного интерфейса (HMI), предназначенными для осуществления
мониторинга и управления промышленными контроллерами, частотнорегулируемыми приводами, и другими приборами промышленной автоматизации
с представлением оперативной и архивной информации процессов в удобном для
оператора виде. Внешний вид панели оператора DOP-B05S101 представлен на
рис. 11. В табл. 14 представлены основные технические характеристики
изучаемой панели оператора.
Рис. 11. Внешний вид панели оператора DOP-B05S101
23
Табл. 10
Параметр
Значение
Модель панели оператора
B05S101
Тип сенсорного ЖК-экрана
TFT LCD, 65536 цветов
Размер экрана
5,6" (113,28x84,58 мм)
Разрешение
320 x 240 пикс.
Подсветка
CCFL подсветка (около 50 000 часов)
Операционная система
Delta Real Time OS
ЦПУ
32-bit RISC Micro-controller/202.8MHz
ROM
NOR Flash ROM 8 Mbytes (System: 2 MB/User: 6 MB)
SDRAM / Энергонезависимая память
данных / Внешняя память
16М bytes / 128Kbytes / USB Host ver. 1.1
Порт USB для загрузки программы
1 CLIENT Ver 1.1
Последовательные
порты
COM1
RS-232
COM2/COM3
RS-422/485
Напряжение питания
+24 В (-10% ... +20%) постоянного тока
Потребляемая мощность
3,0 Вт макс
Батарея
Литиевая батарея CR2032X1, ЗВ, время работы: 5 лет
Встроенный динамик
85dB
Часы реального времени
Есть
Как и большинство сенсорных панелей оператора, данный сенсорный
монитор обладает собственной операционной системой. Главное окно системы
вызывается нажатием системной кнопки на тыльной стороне. Функциональные
возможности DOP-B05S101 с их кратким описанием представлены в табл. 15.
24
Табл. 11
Функция
Поддержка PLC
сторонних
производителей
Поддержка всех
шрифтов Windows®
Описание
Программа ScrEdit v.2 включает в себя более 70 драйверов для связи
с устройствами всех ведущих производителей (включая Omron,
Siemens, Mitsubishi и т.д.), а так же протокол Modbus. Полный
список поддерживаемых протоколов связи можно найти на вебсайте
(http://www.delta.com.tw/industrialautomation/).
Список
постоянно расширяется и обновляется.
ScrEdit предоставляет возможность отображения текста на экране
DOP с использованием всех доступных шрифтов Windows® (в том
числе на русском языке).
Функции
Пользователь может создавать макропрограммы, которые могут
выполняться непосредственно в панели оператора, привязывать их
макропрограммирования выполнение к отдельным объектам или событиям. Используя
данную функцию, пользователь может написать, например, драйвер
COM-порта для связи с уникальным оборудованием.
Загрузка программы
по USB
Многопортовая
коммуникация
Все панели серии DOP имеют встроенный порт USB Ver2,
посредством которого можно удобно и быстро загрузить/выгрузить
прикладную программу из PC в HMI и обратно.
Встроенные порты могут работать одновременно по различным
протоколам связи с различными типами ПЛК, ПЧ, сервоприводами
и т.д.
Рецепты
Рецепт – это набор технологических параметров, который хранит
настройки для определенного режима работы. Редактор рецептов
позволяет создавать и модифицировать их в удобной табличной
форме. Память рецептов 64000 регистров. Загружать рецепты в
панель можно как вместе с прикладной программой, так и
индивидуально.
On-line симуляция
Благодаря этому режиму пользователь может создавать и
отлаживать программу с полным взаимодействием с внешним PLC,
подключенным к PC, без участия панели DOP.
Off-line симуляция
В этом режиме пользователь может создавать и отлаживать
программу на экране PC без взаимодействия с внешним PLC.
Использование
SMC-карта может использоваться для записи хронологических
данных (History list) и тревожных сообщений (alarm message),
которые могут быть скопированы в PC для архивации, обработки и
печати.
SMC-карты
для хранения данных
25
Функция
Описание
Многоуровневый
Пароль
Используется для разделения прав доступа к отдельным элементам
прикладной программы. Возможно создание до 10 уровней доступа
со своими паролями.
Порт USB-хост
Панели DOP-B оснащены ведущим USB-Host портом, к которому
можно подключить USB флэш-накопитель, карт-ридер и принтер.
Пользователь может сохранять данные, увеличив тем самым память
данных панели, копировать программу и печатать содержимое
экранов без проблем аппаратной несовместимости.
Многоязыковая
Пользователи могут использовать до 8 языков отображения
информации на экране панели и легко переключаться между ними с
помощью экранных переключателей или по внешней команде от
ПЛК.
Поддержка
2.7 Преобразователь интерфейса Modbus-USB
Данный преобразователь применяется в стенде для подключения
ультразвукового расходомера с интерфейсом Modbus к персональному
компьютеру для использования получаемых данных в SCADA-системе TRACE
MODE. Внешний вид преобразователя представлен на рис. 12. Технические
характеристики приведены в табл. 16.
Рис. 12. Внешний вид преобразователя интерфейса Modbus-USB СК201
Табл. 12
Параметр
Значение
Наименование преобразователя
СК201
Преобразуемые интерфейсы
Modbus-USB
Напряжение питания
5В
Количество подключаемых устройств/модулей
до 255
Скорость передачи данных, кбод
до 115200
26
3. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
3.1 Работа №1. Снятие статических характеристик датчиков расхода
Цель работы
Экспериментально снять статические характеристики датчиков расхода
различного типа.
Порядок работы
1. Изучить необходимый теоретический материал.
2. Ознакомиться с конструкцией и назначением элементов лабораторного
стенда «Промышленные датчики расхода».
3. Подготовить стенд к проведению лабораторной работы.
4. Экспериментально снять статические характеристики датчиков расхода.
5. Оформить отчет по проделанной работе.
Ход работы
В состав лабораторного стенда входит два датчика расхода основанных на
разных принципах измерения: вихреакустический датчик Метран-300ПР и
ультразвуковой расходомер Ultrasonic US-800.
В данной лабораторной работе требуется снять их статические
характеристики, то есть зависимость показаний датчика от величины расхода
жидкости.
Перед проведением лабораторной работы необходимо установить все
элементы стенда в исходное состояние. Для этого при выключенном
автоматическом выключателе QF1 «Сеть», расположенном на лицевой панели
стенда:
– установить в выключенное состояние клавишный переключатель
«Питание стенда»;
– тумблеры блока дискретных входов 0.00 … 0.07 перевести в нижнее
положение, соответствующее состоянию «Выкл»;
– рукоятку потенциометра блока аналогового ввода/вывода перевести в
крайнее положение против часовой стрелки;
– кнопку «Ручной режим» перевести в включенное состояние;
После установки начальных условий необходимо подготовить к работе
персональный компьютер и обеспечить его связь со стендом:
– включить персональный компьютер и дождаться загрузки операционной
системы Windows;
– подать напряжение на стенд включением автоматического выключателя
QF1;
– подать напряжение на программируемый логический контроллер и
расходомеры включением клавишного выключателя «Питание стенда», дождаться
загрузки ПЛК;
27
– после запуска ПЛК необходимо записать в него проект, обеспечивающий
совместную работу ПЛК и Scada-системы Trace Mode. Этот проект поставляется
вместе со стендом. Программирование осуществляется с помощью программы
WPL Soft. Для запуска программы необходимо на рабочем столе Windows или в
меню «Пуск» найти соответствующий ярлык и запустить программу;
– в открывшемся окне в меню «файл» найти пункт «открыть» и найти
проект «ПДР-СК», после чего открыть его;
– обеспечить связь программы WPL Soft и контроллера, после чего
откомпилировать проект и записать его в ПЛК;
– после записи проекта в ПЛК закрыть программу CX Programmer.
Запустить Scada-систему Adastra Trace Mode:
– на рабочем столе Windows или в меню «Пуск» найти программу Trace
Mode и запустить ее, после чего открыть в ней проект «ПДР-СК.prj»;
– в дереве проекта найти пункт «Система», в котором выделить пункт
«RTM_1»;
– в меню «файл» выбрать пункт «Сохранить для MTB», после чего в этом
же меню нажать на кнопку «Отладка» - открывается новое рабочее окно;
– в рабочем окне программы выбрать меню «файл» и нажать на кнопку
«Запуск/Останов» - программа перейдет в режим опроса ПЛК;
– для удобства пользования установить полноэкранный режим работы
нажатием сочетания клавиш «Ctrl+F». Основной экран программы «ПДР-СК»
представлен на рис. 13.
Рис. 13. Основное окно программы «ПДР-СК» Trace Mode
– запустить процесс снятия данных Trace Mode нажатием на изображение
датчиков расхода программы – откроется окно, показанное на рис. 2.
28
Рис. 14. Окно проекта «ПДР-СК» Scada-системы Trace Mode
– в появившемся окне выбрать пункт «Статические характеристики», при
этом открывается окно, показанное на рис. 14.
В окне «Статические характеристики» есть возможность отслеживать
показания вихреакустического датчика расхода Метран-300ПР и ультразвукового
датчика US800.
Также на сенсорной панели оператора нужно выбрать пункт «Статические
характеристики» (рис. 15 а), после чего откроется окно с показаниями датчиков в
цифровом виде, а также с полем задания уставки насоса.
а)
б)
Рис. 15. Окно выбора режима работы (а), окно статических
Показания расходомеров можно снимать либо с помощью визуального
контроля (каждый расходомер оснащен индикатором), либо с помощью
29
специализированного программного обеспечения. Подробное описание датчиков
представлено в сопроводительной электронной документации к стенду.
Статические характеристики представляют собой зависимость показаний
датчиков от величины реального расхода жидкости. Сложность при проведении
лабораторных работ состоит в том, что все три датчика используют разные
методы измерения расхода, а эталонного датчика в данной комплектации
лабораторного стенда не предусмотрено. Поэтому перед проведением опыта
необходимо выяснить, показания какого из датчиков являются наиболее
достоверными, после чего можно снять зависимость расхода, используя
показания одного из датчиков в качестве эталонных.
Определение точности расчета расхода
Лабораторный стенд снабжен двумя емкостями - питательным и приемным
баками. Питательный бак и приемный бак имеет объем около 20 литров.
Приемный бак оснащен измерительной линейкой, с помощью которой появляется
возможность определения текущего объема жидкости, содержащегося в емкости.
Предлагается следующий объемный способ определения расхода:
– проверить приемный бак - он должен быть пустым;
– полностью закрыть кран К1, соединяющий питательный и приемный баки;
– в табл. 1 зафиксировать значения счетчиков объема жидкости, прошедшей
через датчики (важно зафиксировать не значения текущего расхода, а значения,
показывающие, сколько всего жидкости было прокачено через датчик за время
его эксплуатации) Удобнее всего данные показания снимать с помощью
персонального компьютера;
– в окне «Статические характеристики» на сенсорном сониторе необходимо
задать небольшое значение сигнала задания на скорость вращения насоса (10%) и
обеспечить работу насоса в течение времени, необходимого для наполнения
приемного бака примерно на 2/3 его объема. По прошествии этого времени насос
необходимо остановить и зафиксировать точное время, прошедшее с пуска до
полной остановки насоса. После остановки насоса зафиксировать показания
датчиков в табл. 1;
– поскольку приемный бак снабжен измерительной линейкой, можно
вычислить реальный объем жидкости, который в данный момент находится в
емкости и который, следовательно, был прокачен через систему. Данные опыта
занести в табл. 1;
– повторить опыт при других значениях скорости насоса - снять около 5
точек, занося все данные в табл. 1. Перед проведением каждого нового опыта
необходимо предварительно сливать накопленную жидкость в питательный бак;
– по данным табл. 1 рассчитать величину реального расхода жидкости в
системе и определить, какой из датчиков обладает наименьшей погрешностью.
Его показания при проведении дальнейших опытов следует принимать за
базовые;
– после проведения опыта по определению погрешности расхода можно
приступать к снятию статических характеристик датчиков.
30
300ПР
US-800
Расчетные данные
Табл. 13
Параметр
Сигнал
задания, %
Начальный
объем V0, м3
Конечный
объем V1, м3
Начальный
объем V0, м3
Конечный
объем V1, м3
Время T, с
Объем
в
питательном
баке VБ, м3
Реальный
расход, м3/ч
Расход
300ПР, м3/ч
Расход
US-800, м3/ч
Опытные данные
Статические характеристики датчиков расхода
Статические характеристики датчиков расхода снимаются на разных
скоростях насоса и представляют собой зависимости выходных сигналов
датчиков от величины реального расхода. Поскольку в предыдущем опыте был
определен датчик, дающий наиболее достоверные результаты измерений, его
показания принимаются за базу. Опыт проводится в следующей
последовательности:
– полностью открыть кран К1, соединяющий приемный и питательный
баки. При этом вся жидкость, содержащаяся в приемном баке, должна перетечь в
питательную емкость;
– в окне «Статические характеристики» программы Trace Mode задать
скорость насоса на уровне 10...15%;
– дождаться завершения разгона электродвигателя и записать в табл. 2
показания всех трех датчиков расхода;
– постепенно увеличивая скорость вращения насоса, снять восходящую
ветвь статических характеристик датчиков;
– при достижении максимального сигнала задания постепенно уменьшать
его до нулевого значения, занося результаты измерений в табл. 2.
– после проведения опыта остановить насос, выйти из программы Trace
Mode, выключить питание контроллера, а также автоматический выключатель
QF1 «Сеть» лабораторного стенда.
31
Табл. 14
Восходящая ветвь
UУПР, %
US-800
300-ПР
Нисходящая ветвь
UУПР, %
US-800
300-ПР
При обработке опытных данных необходимо объяснить различия в
показаниях расходомеров, возникающие при снятии статических характеристик,
сделать необходимые расчеты, сделать выводы по работе.
32
3.2 Работа №2. Исследование системы автоматического регулирования
расхода с применением расходомеров различных типов
Цель работы
Настроить систему автоматического регулирования расхода, построенную
на датчиках различного типа, снять ее статические и динамические
характеристики.
Порядок работы
1. Изучить необходимый теоретический материал.
2. Ознакомиться с конструкцией и назначением элементов лабораторного
стенда «Промышленные датчики расхода».
3. Подготовить стенд к проведению лабораторной работы.
4. Настроить ПИД-регулятор системы автоматического регулирования
расхода.
5. Снять статические и динамические характеристики системы.
6. Оформить отчет по проделанной работе.
Ход работы
В состав лабораторного стенда входит три датчика расхода различного типа
– вихреакустический датчик Метран-300ПР, электромагнитный Siemens Sitrans,
ультразвуковой расходомер Ultrasonic US-800. В данной лабораторной работе
требуется построить систему автоматического регулирования расхода с
применением ПИД-регулятора, реализованного на ПЛК Delta, настроить
коэффициенты ПИД-регулятора и снять статические и динамические
характеристики системы.
Перед проведением лабораторной работы необходимо установить все
элементы стенда в исходное состояние. Для этого при выключенном
автоматическом выключателе QF1 «Сеть», расположенном на лицевой панели
стенда:
– установить в выключенное состояние клавишный переключатель
«Питание стенда»;
– тумблеры блока дискретных входов 0.00 … 0.07 перевести в нижнее
положение, соответствующее состоянию «Выкл»;
– рукоятку потенциометра блока аналогового ввода/вывода перевести в
крайнее положение против часовой стрелки;
– кнопку «Ручной режим» перевести во включенное состояние;
После установки начальных условий необходимо подготовить к работе
персональный компьютер и обеспечить его связь со стендом:
– включить персональный компьютер и дождаться загрузки операционной
системы Windows;
33
– подать напряжение на стенд включением автоматического выключателя
QF1 «Сеть»;
– подать напряжение на программируемый логический контроллер и
расходомеры включением клавишного выключателя «Питание стенда», дождаться
загрузки ПЛК;
– после запуска ПЛК необходимо записать в него проект, обеспечивающий
совместную работу ПЛК и Scada-системы Trace Mode. Этот проект поставляется
вместе со стендом. Программирование осуществляется с помощью программы CX
Programmer. Для запуска программы необходимо на рабочем столе Windows или в
меню «Пуск» найти соответствующий ярлык и запустить программу;
– в открывшемся окне в меню «файл» найти пункт «открыть» и найти
проект «ПДР-СК», после чего открыть его;
– обеспечить связь программы CX Programmer и контроллера, после чего
откомпилировать проект и записать его в ПЛК;
– после записи проекта в ПЛК закрыть программу CX Programmer.
Запустить Scada-систему Adastra Trace Mode:
– на рабочем столе Windows или в меню «Пуск» найти программу Trace
Mode и запустить ее, после чего открыть в ней проект «ПДР-СК.prj»;
– в дереве проекта найти пункт «Система», в котором выделить пункт
«RTM_1»;
– в меню «файл» выбрать пункт «Сохранить для MTB», после чего в этом
же меню нажать на кнопку «Отладка» - открывается новое рабочее окно;
– в рабочем окне программы выбрать меню «файл» и нажать на кнопку
«Запуск/Останов» - программа перейдет в режим опроса ПЛК;
– для удобства пользования установить полноэкранный режим работы
нажатием сочетания клавиш «Ctrl+F». Основной экран программы «ПДР-СК»
представлен на рис. 16.
34
Рис. 16. Основное окно программы «ПДР-СК» Trace Mode
– запустить процесс снятия данных Trace Mode нажатием на изображение
датчиков расхода программы – откроется окно, показанное на рис. 17.
Рис. 17. Окно проекта «ПДР-СК» Scada-системы Trace Mode
35
Также на сенсорной панели оператора нужно выбрать пункт «Система
автоматического управления» (рис. 18 а), после чего откроется окно с
показаниями датчиков в цифровом виде, а также с полем задания уставки насоса.
а)
б)
Рис. 18. Окно выбора режима работы (а), окно автоматического управления
Опыт по настройке замкнутой системы производится в следующем порядке:
– в меню «ПИД-регулятор» задать коэффициент усиления П-канала
регулятора, отличный от нуля, а интегральный и дифференциальный
коэффициенты усиления установить равными нулю;
– установить сигнала задания, равный 20…30% от максимального значения
(параметр «Уставка регулятора»), при этом система начинает отрабатывать
данную уставку. Следует наблюдать переходный процесс расхода на экране
персонального компьютера;
– изменяя значение коэффициента П-канала регулятора, добиться
необходимого с точки зрения критериев быстродействия и минимума
колебательности переходного процесса;
– аналогичным образом подобрать значения коэффициентов интегрального
и дифференциального каналов регулятора. При проведении настройки
необходимо учитывать, что датчики расхода являются достаточно инерционными
устройствами, что обязательно отразится на настройках интегрального и
дифференциального каналов регулятора. Параметры датчиков представлены в
приложении А;
– после окончательной установки параметров регулятора расхода
необходимо снять переходный процесс расхода при набросе сигнала задания.
После настройки системы регулирования расхода необходимо снять
следующие характеристики:
– зависимость расхода от величины сигнала задания;
– переходный процесс системы при приложении статического
возмущающего воздействия.
Для снятия статической зависимости расхода от сигнала задания
необходимо:
– установить сигнал задания, равный нулю (параметр «Уставка
регулятора»);
36
– задавая уставку регулятора настроенной замкнутой системы от 0 до
максимума, изменять расход, фиксируя показания в табл. 1. Данные расхода
можно наблюдать экране ПК;
– характеристики необходимо снимать как при повышении уставки, так и
при ее снижении;
– после проведения опыта установить сигнал задания, равный нулю.
Табл. 15
Восходящая ветвь
UУПР
300-ПР
Нисходящая ветвь
UУПР
300-ПР
Переходный процесс расхода при приложении статического возмущающего
воздействия снимается в следующей последовательности:
– установить величину расхода в пределах 20...60% (параметр «Уставка
регулятора»). Требуемую величину расхода можно вычислить, руководствуясь
данными снятия статической зависимости расхода от сигнала задания;
– активировать процесс регулирования (переключатель «Пуск/Останов
регулирования»;
– дождаться установки необходимого уровня расхода. Окончание
переходного процесса расхода можно отслеживать с помощью персонального
компьютера (временные диаграммы расхода);
– с помощью крана К2, осуществляющего подачу воды из питательного
бака в систему, или регулировочного крана К3 уменьшить величину расхода
системы. При этом запрещается полностью перекрывать данные краны, так как
это может привести к поломке насоса;
– отслеживать переходный процесс расхода на экране компьютера. По
окончании переходного процесса сохранить его временную диаграмму и в
дальнейшем привести ее в отчете;
– убрать дестабилизирующий фактор (полностью открыть краны К2 и К3),
установить значение уставки регулятора равной нулю;
– после остановки насоса выключить процесс регулирования и закрыть
программу Trace Mode;
– выключить
электропитание
программируемого
контроллера
и
расходомеров (клавишный переключатель «Питание стенда»);
– выключить автоматический выключатель QF1.
37
3.3 Работа №3. Основы программирования ПЛК DVP
Цель работы
Ознакомиться с техническими характеристиками ПЛК DVP фирмы Delta.
Приобрести навыки программирования на лабораторном стенде с применением
программного обеспечения WPLSoft 2.12.
Содержание работы
а) Изучить назначение, технические характеристики ПЛК DVP-SS фирмы
Delta.
б) Изучить основы системы команд и принципы программирования
контроллера.
в) Дома при подготовке к работе:
– выполнить синтез системы автоматизации согласно заданного варианта;
– составить программу на языке лестничных диаграмм.
г) В лаборатории:
– освоить графическую среду программного обеспечения WPLSoft 2.12;
– набрать на компьютере подготовленную дома программу и
откомпилировать ее;
– ввести программу в контроллер и убедится в правильности её работы;
Порядок выполнения лабораторной работы
1. Общие положения
Программирование пользовательской задачи (создание управляющей
программы) реализуется при помощи программного обеспечения WPLSoft 2.12.
Обучающийся, в соответствии с поставленной задачей, разрабатывает алгоритм
автоматизации управления объектом либо в виде логических уравнений, либо в
виде схемы алгоритма. Входным, выходным сигналам и внутренним переменным
(меркерам) присваиваются проектировщиком адреса в соответствии с
конфигурационной таблицей.
2. Программирование ПЛК DVP-SS
2.1. Создание нового проекта
Для подготовки программ при проведении лабораторных работ служит
программа WPLSoft 2.12. Для запуска программы необходимо на рабочем столе
Windows дважды щелкнуть курсором мыши по соответствующему ярлыку
WPLSoft 2.12. После этого откроется окно программы WPLSoft 2.12 (рис. 19).
В открывшейся программе имеется два окна: окно «Communication» и
рабочее окно программы, в котором осуществляется набор управляющей
программы
Для создания новой программы необходимо в меню «File» выбрать New,
после чего в открывшемся окне (рис. 20) необходимо выбрать название
программы, тип контроллера и имя файла и нажать «ОК» для принятия сделанных
изменений.
38
Далее необходимо в закладке «Options» выбрать Communication Settings и в
открывшемся окне выбрать представленные на рис. 1.3 коммуникационные
параметры для связи с ПЛК.
Рис. 19. Окно программы WPLSoft 2.12 после запуска программы
Рис. 20. Окно выбора
программируемого контроллера
Рис. 21. Окно настройки
коммуникационных параметров
39
После сделанных операций появится главное окно программы (рис. 22), в
котором и будет непосредственно набираться программа на языке релейноконтактных схем (LD) или языке инструкций. Язык LD (язык лестничных
диаграмм) удобен для инженеров-электриков, язык инструкций ориентирован для
пользователей, связанных с компьютерным программированием (в мнемокоде).
Программа WPLSoft 2.12 позволяет в любой момент изменить язык
программирования.
Рис. 22. Окно программирования
Для создания управляющей программы необходимо использовать
программирования меню «Ladder Toolbar» (рис. 23а), содержащее все
необходимые элементы для этого:
 замыкающие и размыкающие контакты;
 элементы включения по фронту (переднему и заднему);
 шаговые реле;
 прикладные инструкции;
 выходные катушки;
 соединительные линии;
 логическую инверсию;
 элементы сравнения;
 дополнительные элементы.
а)
б)
Рис. 23. Меню «Ladder Toolbar» и «WPL bar»
40
Кроме того, для дальнейшей работы будет необходимо меню «WPL bar»,
представленное на рис. 23б.
2.2. Создание управляющей программы для ПЛК
При программировании лестничными диаграммами (LD) в виде релейноконтактной схемы программа разделяется на сегменты. Каждый сегмент
представляет собой отдельную цепь, по которой может протекать ток. Шины
питания находится слева (вертикальная линия).
Рассмотрим ввод программы для реализации простого уравнения:
Y0   X0  X2   X1
1) Щёлкните по тому месту (непосредственно по линии) куда, хотите
вставить замыкающий (нормально открытый) контакт.
2) Вставьте замыкающий контакт, нажав на кнопку
– Normally Open
Contact [Нормально открытый контакт]. Введите тип переменной, ее адрес и, если
необходимо, комментарии к переменной (рис. 24а)
а)
б)
Рис. 24. Окна выбора типа переменной и ее адреса для контактов (а) и катушек (б)
После завершения редактирования параметров контакта необходимо нажать
«ОК», после чего на рабочем поле появится созданный контакт (рис. 25)
3) Выделите место, куда необходимо поставить нормально замкнутый
(размыкающий) контакт. Вставьте размыкающий контакт, нажав на кнопку
–
Normally Closed Contact [Нормально закрытый контакт]. Аналогично п. 2 ведите
тип и адрес переменной и нажмите «ОК» (рис. 26).
41
4) Поставьте в сегмент реле (катушку). Для этого нажмите на кнопку
–
Coil [Катушка]. Аналогично п. 2 ведите тип и адрес катушки (рис. 24б) и нажмите
«ОК» (рис. 27).
Рис. 25.
Рис. 26.
Рис. 27.
5) Создайте параллельную ветвь для замыкающего контакта. Для этого
щелкните по месту, от которого будет ответвление (в нашем случае – шина
питания), нажмите на кнопку
и нажмите «ОК» (рис. 28).
. Аналогично п. 2 ведите тип и адрес переменной
Рис. 28.
6) Вставьте нормально открытый контакт и завершите параллельную ветвь,
нажав последовательно на кнопки
и
.
Внешний вид полученного сегмента представлен на рис. 29.
Рис. 29. Внешний вид созданного сегмента
В конце любой программы ОБЯЗАТЕЛЬНО устанавливается сегмент с
инструкцией «END». Для этого необходимо на новой строке нажать кнопку
42
и
в появившемся окне (рис. 30а) в поле «Application Instruction» выбрать
инструкцию «END» и нажать «ОК». после этого появится сегмент,
представленный на рис. 30б
а)
б)
Рис. 30. Создание оконечного сегмента
Для удаления какого-либо элемента программы необходимо его выделить и
выбрать: Edit→Delete. Для отмены предыдущего действия необходимо выбрать:
Edit→Undo.
В случае некорректного ввода адреса или символического имени программа
высвечивает сообщение, представленное на рис. 1.13.
Рис. 31. Окно об ошибке ввода данных
2.3. Операции с таймерами
Таймеры имеют собственную область памяти в CPU. Для каждого из 256
таймеров резервируется 16-битное слово. Дискрета времени для таймера
составляет 0,1 с.
Номер таймера и уставку времени можно задать в BCD коде в открывшемся
окне (рис. 32) соответственно в полях «S» и «D». При этом в поле «D» уставка
задается числовым значением или из области памяти D.
43
а)
б)
Рис. 32. Настройка параметров таймера (а) и внешний вид инструкции (б)
В режиме RUN текущее значение таймера уменьшается на одну единицу
через интервал времени, установленный базой времени, до тех пор, пока значение
времени не станет равным нулю, что соответствует срабатыванию таймера. Сброс
таймера осуществляется инструкцией «RST», при этом в поле S инструкции
указывается номер таймера, который необходимо сбросить.
2.4. Операции счета
Счетчики имеют собственную область памяти в CPU. Для каждого из 256
счетчиков резервируется слово длиной 16 бит (максимум 32767).
Номер таймера и уставку времени можно задать в BCD коде в открывшемся
окне (рис. 32) соответственно в полях «S» и «D». При этом в поле «D» уставка
задается числовым значением или из области памяти D.
44
а)
б)
Рис. 33. Настройка параметров счетчика (а) и внешний вид инструкции (б)
В режиме RUN текущее значение счетчика уменьшается на одну единицу
каждый раз, когда происходит изменение состояния цепи, до тех пор, пока
значение не станет равным нулю, что соответствует срабатыванию счетчика.
Сброс счетчика осуществляется инструкцией «RST», при этом в поле S
инструкции указывается номер счетчика, который необходимо сбросить.
Описание остальных базовых инструкций представлено в прил. А.
2.5. Пример программирования контроллера DVP-SS
В качестве примера рассмотрим управление ПЛК DVP-SS движением
тележки.
Тележка перемещается по прямолинейному пути. Имеется
фиксированных положения П0 и П1. Исходное положение тележки – П0.
два
При кратковременном нажатии на кнопку «Пуск» тележка движется вперед
до положения П1, стоит в положении П1 5 с и возвращается назад в положение
П0. В положении П0 немедленно возникает реверс привода тележки. Тележка
вновь движется в положение П1, стоит в нем 5 с и возвращается в П0. В
положении П0 вновь возникает команда на движение до положения П1и т.д.
после 10 циклов перемещения в положение П1 при возвращении тележки в
положение П0 возникает сигнал «Конец цикла».
45
Для управления движением тележки следует предусмотреть счетчик (СЧ) со
счетом до 10, задержку времени (таймер) для формирования задержанного
сигнала П1↑ и память РП о нажатии на кнопку «Пуск».
РП  ( Пуск  РП )  КЦ
Команда на перемещение тележки вперед (В) возникает в положении П0,
если отсутствует сигнал счетчика СЧ, и сохраняется при наличии сигнала памяти
пуска РП до достижения положения П1. Этому описанию соответствует
логическое уравнение
В  ( П 0  СЧ  В)  П1 РП
Команда на перемещение тележки назад (Н) возникает через 5 с нахождения
в положении П1 и сохраняется при наличии переменной РП до достижения
положения П0. Тогда логическое уравнение для команды Н имеет вид
Н  ( П1  Н )  П 0  РП
Сигнал конца цикла (КЦ) возникает в положении П0 при наличии сигнала
счетчика СЧ о завершении 10 циклов перемещения в положение П1и сигнала РП.
Сигнал КЦ сохраняется до очередного нажатия на кнопку “Пуск”. Тогда
логическое уравнение для рассматриваемого сигнала имеет вид
КЦ  ( П 0  СЧ  Р П  КЦ )  Пуск
В приведенной программе (рис. 34) использован счетчик, который считает
число циклов перемещения в положение П1, при достижении этого положения
число в счетчике уменьшается на единицу. Счетчик сбрасывается по сигналу
конца цикла КЦ. Признаком окончания цикла является число в счетчике равное
нулю, при котором на выходе счетчика «0». Поэтому в уравнениях команд В и КЦ
необходимо использовать инверсию сигнала СЧ по отношению к ранее
записанным уравнениям
В  ( П 0  СЧ  В)  П1  РП
КЦ  ( П 0  СЧ  Р П  КЦ )  Пуск
Сброс счетчика производится сигналом конца цикла КЦ.
46
Рис. 34. Программа управления движением тележки
47
В табл. 20 представлена адресация команд и сигналов для ПЛК DVP-SS.
Табл. 16
Команда,
сигнал
П0
П1
Пуск
В
Н
КЦ
РП
СЧ
П1↑
Адрес
X0
X1
X2
Y0
Y1
Y2
M0
M1
M2
Символ
П0
П1
Пуск Вперед Назад
КЦ
Память СЧ
Задержка
3. Загрузка и проверка правильности программы в ПЛК DVP-SS
Загрузка программы
последовательности:
в
контроллер
осуществляется
в
следующей
 включить питание моноблока и программируемого контроллера, собрать
схему для проверки выполнения программы, подключить кабели для записи
программы в ПЛК, перевести контроллер в режим «STOP»с помощью
соответствующего переключателя;
 откомпилировать созданную программу, нажав кнопку
. После
выполнения компиляции в случае отсутствия ошибок появится окно,
представленное на рис. 35а, в противном случае в нижней части экрана появится
перечень ошибок (рис. 35б) с указанием их количества и точного расположения;

а)
б)
Рис. 35. Сообщение о выполненной компиляции программы (а)
и окно ошибок компиляции (б)
48
 нажать кнопку для записи программы в ПЛК
. При этом появится окно
выбора компонентов программы, доступных для записи. По окончанию загрузки
появится окно об успешной загрузке программы. В противном случае на экране
появится ошибка, например, о неправильной настройке коммуникационных
параметров или об отсутствии физического соединения ПЛК и ПК;
 собрать с помощью соединительных проводов схему для проверки
правильности набранной программы. При этом необходимо учитывать схемы
подключения входов и выходов контроллера (см. Техническое описание
лабораторного стенда «Промышленная автоматика DELTA»);
 для запуска программы перевести ключ режима работы контроллера в
положение «RUN»;
 во время работы программы можно следить за ходом ее выполнения.
Переведя переключатель режима работы контроллера в положение «RUN» и
нажав на кнопку
или комбинацию клавиш Shift+Ctrl+F1. При этом будут
отображаться состояния контактов и катушек, а также значения счетчиков,
таймеров в реальном времени.
Варианты заданий
При подготовке к лабораторной работе студент должен в соответствии с
табл. 21 выбрать свой вариант задания.
Табл. 17
Номер бригады
1и5
2и6
3и7
4и8
Член бригады
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
Номер варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Для заданного варианта необходимо разработать алгоритм ее решения. В
соответствии с заданием определиться с адресацией входных и выходных
переменных. Затем определиться с адресацией вводимых промежуточных
переменных и с адресацией используемых таймеров и счетчиков. Составить
программу для контроллера DVP-SS.
Запустить программу в работу и убедиться в правильности ее работы. При
наличии ошибок в работе устранить их и продемонстрировать преподавателю
работу правильно функционирующей программы.
49
Вариант 1. Перекладыватель служит для перемещения листов со стола на
постоянно вращающийся рольганг. Перекладыватель имеет подъемник листов,
установленный на тележке. Подъемник представляет собой поперечину,
перемещающуюся по вертикальным стойкам сверху вниз и обратно. Поперечина
имеет на конце электромагнит для притягивания листов.
В исходном положении перекладыватель стоит в положении П0 над столом,
а его подъемник в крайнем верхнем положении КВ. При поступлении листа на
стол подается сигнал наличия листа, подъемник включается для движения вниз.
При касании листа подъемник останавливается и включается электромагнит.
Через 2 с включается подъемник на подъем, достигает положения КВ и
останавливается. Включается тележка и перемещается в положение П1 над
рольгангом, где останавливается и электромагнит отключается. Лист падает на
рольганг. Через 2 с тележка движется в положение П0. Цикл повторяется при
поступлении очередного сигнала наличия листа. Включение системы в работу –
нажатием кнопки «Пуск».
Вариант 2. В контроллере программным путем необходимо реализовать
генератор импульсов. Время наличия импульса 1 с, время его отсутствия 2 с. При
нажатии на кнопку «Пуск» начинается счет импульсов. При прохождении 10
импульсов загорается лампа Л1, при прохождении следующих 10 импульсов –
лампа Л2, аналогично включаются лампы Л3 и Л4. После загорания лампы Л4
(т.е. после прохождения 40 импульсов) счет прекращается и все лампы горят до
нажатия на кнопку «Стоп». Генератор импульсов реализовать программным
путем.
Вариант 3. Автоматизировать перемещение пунсона штампованного
пресса. Рабочий заправляет металлическую ленту (заготовку) и нажимает кнопку
«Пуск». Пуансон из крайнего верхнего положения П0 движется вниз, при своем
движении до положения П1 входит в матрицу, выбивая из ленты деталь
необходимой формы, и возвращается в положение П0. Чисто механическим
устройством лента перемещается на один шаг и через 2 с пуансон совершает
очередное движение. Лента рассчитана на изготовление 10 деталей, поэтому через
10 ходов пуансона формируется сигнал «Конец цикла».При подаче питания на
систему автоматизации пуансон из любой точки должен прийти в положение П0.
Вариант 4. На программируемом контроллере реализовать систему
управления толкателем с кривошипно-шатунным механизмом с реверсивным
электродвигателем.
Толкатель имеет два фиксированных положения П0 и П1. При подаче
питания на систему толкатель из любого положения движется вперед медленно до
положения П0. При появлении кратковременного сигнала «Пуск» толкатель из
50
положения П0 медленно движется до положения П1, стоит там в течение 2 с, а
затем электродвигатель включается для движения назад быстро и возвращается в
положение П0, где формируется сигнал «Конец цикла». Цикл повторяется при
нажатии кнопки «Пуск». При нажатии кнопки «Стоп» толкатель из любого
положения на быстрой скорости возвращается в положение П0.
Вариант 5. Автоматизировать управление крышкой котла.
При кратковременном нажатии кнопки «Открыть» крышка поднимается до
крайнего верхнего положения, в котором поворачивается, открывая доступ к
содержимому котла. При кратковременном нажатии на кнопку «Закрыть» крышка
поворачивается в положение точно над котлом и затем опускается, закрывая
котел. Для исключения ударов предусмотреть переход на пониженную скорость
перед касанием крышкой котла при его закрывании.
Вариант 6. Автоматизировать
въезда/выезда гаража.
управление
дверью
(воротами)
Нормальное (исходное) положение двери закрытое. При кратковременном
нажатии кнопки «Открыть» включается звонок и через 5 с включается привод
двери на открывание. При полном открытии двери привод двери отключается
сразу, а звонок звенит еще 2 с.
Закрывание дверей – аналогично: при кратковременном нажатии кнопки
«Закрыть» включается звонок, через 5 с включается привод двери на закрывание.
При полном закрытии двери привод двери отключается, а звонок звенит еще 2 с.
Вариант 7. Печь сопротивлений содержит три нагревательных элемента
(НЭ), каждый из которых питается от собственного тиристорного
преобразователя соответственно ТП1…ТП3. Сигнал «1» на входе ТП
соответствует максимально допустимому току НЭ, сигнал «0» – минимально
допустимому току НЭ. Синтезировать схему, обеспечивающую алгоритм работы
группы ТП, представленный в табл. 22. Начало работы осуществляется после
нажатия на кнопку «Пуск».
Табл. 18
Номер импульса генератора
-
1
2
3
4
5
6
7
8
9
…
Состояние ТП1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
0
…
Состояние ТП2
0
0
1
0
0
1
1
0
1
0
Состояние ТП3
0
0
0
1
1
0
1
0
0
1
51
Цикл управления печью сопротивления состоит из 6 тактов. Переход с
одного такта на другой осуществляется при поступлении очередного импульса от
генератора импульсов. Циклы управления непрерывно следуют друг за другом.
При поступлении команды «Стоп» прекращается подача импульсов и все
ТП отключаются. Для возобновления работы необходимо нажать на кнопку
«Пуск». Генератор импульсов реализуется программным путем.
Вариант 8. Манипулятор (рука со схватом) служит для подачи заготовок из
накопителя в пресс. Рука манипулятора может перемещаться вперед/назад из
крайнего заднего КЗ в крайнее переднее КП положение и назад, а также
поворачиваться из крайнего правого положения КПР в крайнее левое положение
КЛ и обратно. Схват имеет электромагнитный механизм зажима/разжима
заготовок.
Исходное положение манипулятора перед накопителем (в положениях К3 и
КПр, схват под действием пружин зажат). При поступлении запроса со станка и
наличии заготовки в накопителе включается электромагнит разжима схвата. Рука
идет в крайнее переднее положение КП, через 2 с схват зажимает заготовку
(электромагнит схвата отключается) и рука возвращается в положение КЗ. Рука
поворачивается в положение КЛ и выдвигается вперед до КП. Схват разжимается
(электромагнит схвата включается) и через 2 с рука идет в положение КЗ, затем
поворачивается в положение КПР (исходное положение руки). Если есть запрос
со станка, а накопитель пуст, то включается сигнальная лампа «Нет детали» и
кратковременный звуковой сигнал (в течение 5 с). Световой сигнал снимается
кнопкой «Сброс». Включение системы в работу – нажатием кнопки «Пуск».
Вариант 9. Автоматизировать
длинномерного металла на рольганге Р1.
процесс
безупорной
остановки
На рольганг Р1 металл передается с предыдущего рольганга Р0, наличие
металла на котором контролируется датчиком Д0. Вдоль рольганга Р1
расположены датчики, контролирующие наличие металла последовательно в
положениях П1, П2 и П3.
Нормальное положение рольганга Р1 – неподвижное. При наличии сигнала
с датчика Д0 и отсутствии металла на рольганге Р1, рольганг Р1 включается и
металл перемещается по рольгангу Р1. При достижении передним концом
металла положения П1 происходит снижение скорости Р1 до «ползучей»
скорости, а в положении П2 привод рольганга Р1 отключается. Если по какимлибо причинам металл достиг положения П3, то привод рольганга Р1
реверсируется и работает на пониженной скорости, пока металл не уйдет из
положения П3. При остановке переднего конца металла между положениями П2 и
52
П3 формируется сигнал разрешения работы механизмов уборки металла с Р1.
Включение системы в работу – при нажатии на кнопку «Пуск».
Вариант 10. Автоматизировать работу толкателя с кривошипно-шатунным
механизмом с нереверсивным электродвигателем.
При нажатии кнопки «Пуск» кривошип из положения   0 0 движется до
положения   120 0 . В этом положении происходит переход на пониженную
(малую) скорость, кривошип идет до положения   180 0 и останавливается. Через
3с электродвигатель автоматически вновь включается и на повышенной скорости
шатун идет в положение   0 0 . Стоит в нем 3 с, включается и движется к
положению   120 0 и на пониженной скорости до   180 0 и т.д. После 5 толканий
толкатель останавливается в исходном положении (кривошип - в положении
  0 0 ) и формируется сигнал «Конец цикла». Очередной цикл из пяти толканий –
после очередного нажатия на кнопку «Пуск». При нажатии на кнопку «Стоп»
толкатель из любого положения на повышенной скорости движется в положение
  0 0 и останавливается.
Вариант 11. Тележка движется по кольцевому пути, на котором есть 3
фиксированных положения П0, П1 и П2. Привод тележки – от нереверсивного
электродвигателя.
При подаче питания из любого положения тележка должна идти в
положение П0. При нажатии на кнопку «Пуск» тележка без задержки движется в
положение П1, стоит там в течение 3 с, затем движется в П2, стоит там в течение
4 с, движется в положение П0, стоит там в течение 5 с, движется в П1, стоит там в
течение 3 с и т.д. То есть тележка непрерывно движется по кольцевому пути с
остановками в фиксированных положениях.
При нажатии на кнопку «Стоп» тележка должна без остановки идти в П0 и
там ожидать очередного нажатия кнопки «Пуск».
Вариант 12. Автоматизировать линию сортировки изделий. По конвейеру
движутся низкие изделия, но редко могут встречаться и высокие. По ходу
конвейера установлены две фотоголовки на расстоянии друг от друга, равном
половине ширины изделия. Первая по ходу конвейера фотоголовка настроена на
низкие изделия (нижняя фотоголовка), вторая – на высокие изделия (верхняя
фотоголовка).
При прохождении низкой детали перекрывается только нижняя
фотоголовка, а при высоких – вначале нижняя, а затем верхняя фотоголовки. На
выходе конвейера детали ударяются о сортировочную планку и высокие изделия
поступают в правый накопитель (левое положение планки), низкие – в левый
(правое положение планки). Планка перебрасывается пневмоприводом. Для
переброски планки влево или вправо достаточно хотя бы кратковременно подать
53
команду на ее перемещение влево или вправо. Включение системы в работу –
нажатием кнопки «Пуск».
Требования к отчёту
Отчет должен содержать:
а) цель работы;
б) условия задачи по варианту, принятые обозначения переменных,
логические функции для выходных и промежуточных переменных, при
необходимости циклограмму работы оборудования;
в) логические функции в адресах ПЛК;
г) программу для реализации системы управления;
д) методику
экспериментальной
проверки
функционирования
реализованной системы управления и результаты проверки;
е) выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. Каково количество входов/выходов изучаемого ПЛК?
2. Какими сетевыми возможностями обладает ПЛК DVP-SS?
3. Начерить и описать работу схемы подключения PnP-сигналов?
4. Начерить и описать работу схемы подключения nPn-сигналов?
5. Как осуществляется связь между программируемым контроллером и ПК?
6. Как реализуется в ПЛК таймер с задержкой на отключение?
7. Можно ли в DVP-SS реализовать таймер с уставкой времени 0,07 с?
8. При каких условиях на выходе счетчиков ПЛК формируется сигнал «0» и
сигнал «1»?
54
3.4 Работа №4. Основы программирования
сенсорной панели оператора DOP-B
Цель работы
Изучить функциональные возможности сенсорной панели оператора
(сенсорного монитора) DOP-B фирмы Delta и приобрести навыки ее
программирования для автоматизации управления заданным объектом.
Содержание работы
1. Дома, при подготовке к работе:
 изучить возможности и особенности лабораторного стенда с сенсорным
монитором;
 изучить назначение и технические характеристики сенсорного монитора
DOP-B;
 изучить принципы программирования сенсорного монитора;
 подготовить как минимум три картинки программируемого пульта
управления виртуальным объектом по заданному варианту (выбор режима,
ручное управление, автоматическое управление);
 подготовить программу для программируемого контроллера DVP-SS для
проверки функционирования подготовленного пульта управления совместно с
контроллером.
2. В лаборатории:
– освоить графическую среду программного обеспечения
Screen Editor 2.00.23;
– с помощью программы Screen Editor 2.00.23 на
подготовленные картинки сенсорного монитора;
ПК набрать
– записать проект в память сенсорного монитора;
– набрать на ПК подготовленную дома программу и откомпилировать ее;
– ввести программу в контроллер и убедится в правильности её работы;
– при совместной работе сенсорного монитора и программируемого
контроллера проверить правильность функционирования пульта оператора;
– подготовить отчёт и сделать выводы по работе.
55
Порядок выполнения лабораторной работы
1. Общие положения
Программирование сенсорного монитора сводится к следующему:
 в программе Screen Editor 2.00.23 создается проект, с необходимым
количеством экранов с возможностью их переключения;
 из имеющегося набора графических инструментов на экране монитора
формируется требуемое расположение, размер, цвет, функции и т.п. элементов
виртуального пульта. Также есть возможность расположить на пульте
необходимые надписи, рисунки;
 всем коммутационным и сигнальным элементам виртуального пульта
назначаются соответствующие адреса;
 проводится компиляция подготовленного проекта;
 проект по USB-интерфейсу записывается в сенсорный монитор.
2. Программирование сенсорной панели оператора DOP-B
2.1 Начало работы. Создание нового проекта
Для программирования сенсорных панелей оператора DOP-B фирмы Delta
используется специальная программа Screen Editor 2.00.23. Ее запуск
производится через соответствующий ярлык на рабочем столе или в меню «Пуск»
персонального компьютера (Пуск → Все программы → Delta → Screen Editor
2.00.23 → Screen Editor 2.00.23). После чего проявится стартовая страница (рис.
36). Выберите в меню «File» пункт «New».
Рис. 36. Стартовая страница Screen Editor 2.00.23
56
В открывшемся окне (рис. 37) ввести имя нового проекта (поле «Project
Name»), имя стартового экрана (поле «Screen»), номер экрана (поле «Screen
Number»). Кроме того, в поле «HMI» обязательно указать тип сенсорной панели
оператора, в поле «Base Port Controller» – соединение с контроллером и, при
необходимости, в поле «Printer» - используемый принтер по умолчанию.
Рис. 37. Окно настройки параметров нового проекта
Для принятия выбранных параметров проекта необходимо нажать «ОК».
После этого откроется окно редактирования проекта (рис. 38). Необходимо
отметить, что начальный экран открывается автоматически, поэтому можно сразу
же приступить к редактированию экрана.
2.2. Пример создания проекта для сенсорной панели оператора DOP-B
Пример реализации пульта оператора для управления простейшим
технологическим процессом: необходимо запрограммировать пульт оператора для
управления тележкой для транспортировки деталей между пролетами цеха.
Имеется два фиксированных положения П0 и П1. На каждом положении
расположена кнопка отправки в противоположное положение, причем каждая из
этих кнопок является виртуальным объектом сенсорного монитора.
57
1 – поле экрана, 2 – панель графических инструментов (Element), 3 – панель
редактирования текста (Text Format), 4 – панель работы с проектом (Build), 5 –
панель форматирования объектов (Layot), 6 – панель обработки изображений
(Bitmap), 7 – окно свойств выделенного объекта
Рис. 38. Окно редактирования проекта
На основе описания технологического процесса составлены следующие
логические уравнения:
В  ( Кн.в  В)  П1 – Команда на движение тележки вперед;
Н  ( Кн.н  Н )  П 0 – Команда на движение тележки назад;
Кн.в – кнопка для движения тележки вперед;
Кн.н – кнопка для движения тележки назад.
На основе приведенных логических уравнений создается программа в среде
WPLSoft 2.12, которая в дальнейшем записывается в ПЛК DVP-SS. С подробным
описанием загрузки программы в ПЛК можно ознакомиться в руководстве к
лабораторной работе №1 по изучению ПЛК DVP-SS.
На панели оператора необходимо создать кнопки «Вперед» и «Назад»
Действия по
последовательности:
разработке
проекта
58
выполняются
в
следующей
1) В меню «Element» выбрать элемент «Graphics» в котором выбрать пункт
«Text». На рабочем поле курсором выделить область текста. В появившемся
справа окне свойств текстового объекта в строке «Text» создать надпись
«Управление тележкой».
2) На экране создать кнопки управления «Вперед» и «Назад». При этом в
меню «Element» выбрать элемент «Button» в котором выбрать пункт
«Momentary». В меню свойств «Property» в строке «Write Address» указать адрес
промежуточной переменной контроллера, отвечающего за перемещение вперед, в
строке «Text» указать название кнопки. Для кнопок нельзя использовать адреса
физических входов контроллера Х, а следует устанавливать адреса
промежуточных переменных (меркеров) M.
3) Аналогично создать кнопку «Назад».
а)
б)
Рис. 39. Настройка свойств кнопок изменения бита (а) и перехода на экран (б)
В меню свойств «Property» можно присвоить кнопкам конкретные цвета
(восемь оттенков), а также надписям на них. После выполненных операций
отобразится экран, представленный на рис. 39б.
59
а)
б)
Рис. 40. Создание кнопки (а) и экран управления тележкой (б)
Далее необходимо создать кнопки перехода с экрана на экран. Перед эти
необходимо создать новый экран. Для этого нужно выбрать в закладке «Screen»
пункт «New Screen» или нажать кнопку
на панели инструментов. В
появившемся окне (рис. 41) указать имя нового экрана и его адрес в проекте.
Рис. 41. Окно создания экрана
В меню «Element» выбрать элемент «Button» в котором выбрать пункт
«Goto Screen». В меню свойств «Property» в строке «Goto Screen» указать адрес
экрана, на который перейдет проект при нажатии на кнопку, в строке «Text»
можно указать название кнопки.
Структуру проекта целиком можно увидеть, нажав кнопку
. При этом
откроется окно, представленное на рис. 42. В левой части представлены
созданные экраны, в правой – вид выбранного экрана.
Далее на экранах создается необходимое количество кнопок переходов.
Например, на экране «Меню» – две кнопки «Авт» и «Руч» переходов на экраны
соответственно автоматического и ручного режимов работы. На экране «Авт»
60
тоже устанавливаются две кнопки переходов на экраны «Меню» и «Руч».
Аналогично для экрана «Руч» – кнопки «Меню» и «Авт».
Рис. 42. Окно выбора экрана
После выполненных операций отобразятся экраны, представленные
на рис. 43.
а)
б)
Рис. 43. Сконфигурированные кнопки перехода с экрана на экран
61
Программирование индикатора (лампочки) на экране монитора ведется в
следующей последовательности:
В меню «Element» выбрать элемент «Indicator», в котором выбрать пункт
«Multistate Indicator». В меню свойств «Property» в строке «Read Address» указать
адрес промежуточной переменной контроллера, в строке «Style» можно выбрать
форму индикатора (прямоугольник, утопленный прямоугольник, окружность или
невидимый в выключенном состоянии) в строке «Text» можно указать название
индикатора. Для индикатора в меню свойств «Property» отдельно задается цвет
индикатора в выключенном и включенном состояниях. Переход от одного
состояния к другому осуществляется с помощью выбора в верхней части меню
«Property» 0 или 1.
Рис. 44. Создание индикатора
Программирование стрелочного, столбчатого или цифрового индикатора на
экране сенсорной панели оператора ведется в следующей последовательности:
В меню «Element» выбрать элемент «Meter», «Bar» или «Display», в которых
выбрать соответственно пункты «Meter(1)», «Normal» или «Numeric Display». В
меню свойств «Property» в строке «Read Address» указать слово контроллера,
которое необходимо отображать на экране сенсорной панели оператора.
62
а)
б)
Рис. 45. Настройка функций индикатора и стрелочного аналогового индикатора
В строке «Text» можно указать название индикатора, в строке «Setting»
(рис. 46в) необходимо выбрать формат данных, минимальное и максимальное
значение отображаемой величины, количество отображаемых разрядов и
положение десятичной точки, а также ряд других параметров.
63
а)
б)
в)
Рис. 46. Настройка функций столбчатого (а) и символьного (б) аналоговых индикаторов
2.3 Компиляция и загрузка проекта в сенсорный монитор DOP-B
После того, как параметры панели сконфигурированы, необходимо
скомпилировать проект.
64
Для компиляции проекта следует нажать на кнопку
«Compile» в линейке
инструментов. После нажатия на
программа компилирует проект и, в случае
исправной программы можно приступить к загрузке программы в сенсорную
панель оператора. При возникновении какой-либо ошибки, можно сразу ее
увидеть.
Перед загрузкой проекта в монитор необходимо непосредственно настроить
параметры связи с сенсорным монитором. Для определения параметров передачи
необходимо в меню «Options» выбрать пункт «Configuration». В открывшейся
закладке «General» (рис. 47) необходимо проверить или установить следующие
параметры:
HMI – DOP-B05S101;
Base Port Controller – Delta DVP PLC;
Upload/Download – USB.
Остальные параметры изменять не нужно.
Кроме того, для обеспечения связи между ПЛК и сенсорной панелью
оператора в закладке «Communication» (рис. 48) также необходимо проверить и
при необходимости изменить следующие параметры:
HMI Station – 0;
Interface – RS485;
Data Bits – 7;
Stop Bits – 1;
Baud Rate – 9600;
Parity – Even;
Controller – Delta PLC RTU;
PLC Station – 1.
65
Рис. 47. Выбор настроек передачи данных
Рис. 48.. Выбор настроек связи
66
Также необходимо удостоверится в подключении кабеля USB-A – USB-B к
порту X4 моноблока и порту USB компьютера. Далее нужно подать питание на
сенсорную панель. Через некоторое время появится предыдущий проект или
пустой экран.
Только в этом режиме обеспечивается связь сенсорного монитора с
персональным компьютером.
ПРИМЕЧАНИЕ: во время обмена информацией между монитором и
ПЭВМ запрещается выходить из данного режима.
Для начала загрузки необходимо нажать кнопку
Recipe» на самой панели.
«Download Screen and
При правильном подключении и параметрах связи после этого начинается
загрузка проекта в память сенсорного монитора, о чем сигнализирует окно,
представленное на рис. 49.
Рис. 49. Строка состояния загрузки проекта в память монитора
При неправильном подключении или ошибочных параметрах связи на
экране ПК появится окно с сообщением об ошибке. В этом случае нужно
проверить настройки соединения как в программе Screen Editor 2.00.23, так и в
панели управления сенсорного монитора.
3. Выполнение лабораторной работы
Схема лабораторной установки перед началом работы полностью собрана и
никаких изменений в процессе работы не предусматривается. Программы
предыдущих бригад студентов удалены из компьютера.
В начале работы необходимо:
 ознакомиться с составом лабораторной установки, конструктивным
исполнением компонентов стенда и соединениями между ними;
 включить ПК, запустить программы Screen Editor 2.00.23 и WPLSoft 2.12;
 создать в среде Screen Editor 2.00.23 проект пульта управления и
индикации для сенсорной панели оператора DOP-B;
67
 создать в среде WPLSoft 2.12 подготовленную дома управляющую
программу для программируемого контроллера;
 включить питание моноблока и изучаемых устройств;
 записать подготовленные программы в контроллер DVP-SS и сенсорную
панель оператора DOP-B;
 проверить правильность работы программ контроллера и сенсорной
панели оператора согласно выданного задания.
В таблице представлены варианты задания для программирования
сенсорного монитора. Варианты виртуальных объектов представлены в
лабораторной работе № 3 «Автоматизация управления технологическим
объектом».
Номер бригады
Член бригады
Виртуальный объект
Подвариант объекта
1/5
1
2
3
Вар. 1
1
2
3
2/6
1
2
3
Вар. 2
1
2
3
3/7
1
2
3
Вар. 3
1
2
3
4/8
1
2
3
Вар. 4
1
2
3
Требования к отчёту
Отчет должен содержать:
а) цель работы;
б) описание технологической задачи по варианту, конфигурацию или
технологическую схему автоматизированного объекта, обозначение переменных,
содержательное описание формирования логических функций, логические
функции, соответствующие работе объекта с учетом ручного и автоматического
режимов работы;
в) физические и символьные адреса переменных, отредактированные и
проверенные программы для ПЛК и сенсорной панели оператора с
комментариями к ним;
г) рисунки с экранов программируемого пульта и комментарии к ним;
д) описание методики и экспериментальной проверки работоспособности
системы автоматизации в автоматическом и ручном режимах;
е) выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. Каково назначение сенсорной панели оператора?
2. Какие режимы работы есть у сенсорной панели оператора?
3. Какое максимальное количество картинок может содержать один
проект?
4. Какое максимальное количество объектов может содержать одна
картинка?
5. Как осуществляется переход от одной картинки к другой, если пульт
включает в себя несколько картинок?
68
6. Как осуществляется адресация элементов программируемого пульта
управления?
7. Какой объект называется виртуальным?
8. Чем отличается программа программируемого контроллера для
управления одним и тем же объектом при использовании программируемого
пульта и при использовании обычного пульта с реальными кнопками, тумблерами
и т.п.?
9. Каково назначение блока УПК в аппаратной части лабораторного стенда?
10. Как организован обмен информацией между виртуальным объектом и
программируемым контроллером?
69
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПАРАМЕТРЫ ДАТЧИКОВ РАСХОДА
Табл. А.1. Параметры вихреакустического расходомера Метран-300ПР
Параметр
Значение
МЕТРАН-300ПР
= 24
25
0,18…9
0,001
4 – 20
есть
Modbus, от 0,6 до 115,2 кБод
Тип
Напряжение питания, В
Диаметр условного прохода, мм
Измеряемый расход, м3/ч
Цена импульса, м3/имп
Выходной сигнал постоянного тока, мА
Импульсный выход
Последовательный интерфейс RS485
Табл. А.3. Параметры ультразвукового расходомера Ultrasonic US-800
Параметр
Тип
Напряжение питания, В
Диаметр условного прохода, мм
Измеряемый расход, м3/ч
Относительная погрешность, %
Выходной сигнал постоянного тока, мА
Выходной частотный/импульсный выход, кГц
Последовательный интерфейс RS485
70
Значение
US-800
~ 220
25
0,5…22
2
4 – 20
до 1
Modbus, от 0,6 до 115,2 кБод
ПРИЛОЖЕНИЕ В. SCADA-СИСТЕМА TRACE MODE 6
Общие положения
SCADA (от англ. Supervisory Control And Data Acquisition, Диспетчерское
управление и сбор данных) – программный пакет, предназначенный для
разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки,
отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или
управления.
SCADA может являться частью АСУТП (автоматизированная система
управления технологическим процессом), АСКУЭ (автоматизированная система
коммерческого учета электроэнергии), системы экологического мониторинга,
научного эксперимента, автоматизации здания и т. д. SCADA-системы
используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать
операторский контроль за технологическими процессами в реальном времени.
Данное программное обеспечение устанавливается на компьютеры и, для
связи с объектом, использует драйверы ввода-вывода или OPC/DDE серверы.
Программный код может быть как написан на языке программирования
(например на C++), так и сгенерирован в среде проектирования.
Иногда SCADA-системы комплектуются дополнительным ПО для
программирования промышленных контроллеров. Такие SCADA-системы
называются интегрированными и к ним добавляют термин SoftLogic.
Термин SCADA имеет двоякое толкование. Наиболее широко
распространено понимание SCADA как приложения, то есть программного
комплекса, обеспечивающего выполнение указанных функций, а также
инструментальных средств для разработки этого программного обеспечения.
Однако, часто под SCADA-системой подразумевают программно-аппаратный
комплекс. Подобное понимание термина SCADA более характерно для
раздела телеметрия.
Значение термина SCADA претерпело изменения вместе с развитием
технологий автоматизации и управления технологическими процессами. В 80-е
годы под SCADA-системами чаще понимали программно-аппаратные комплексы
сбора данных реального времени. С 90-х годов термин SCADA больше
используется для обозначения только программной части человеко-машинного
интерфейса АСУ ТП.
Основные задачи решаемые SCADA-системами:
– обмен данными с УСО (устройства связи с объектом, то есть
с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени
через драйверы;
– обработка информации в реальном времени;
– логическое управление;
– отображение информации на экране монитора в удобной и понятной для
человека форме;
71
– ведение базы данных реального времени с технологической информацией;
– аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями;
– подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса;
– осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК;
– обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные
таблицы, текстовые процессоры и т. д.). В системе управления предприятием
такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню
MES;
– SCADA-системы позволяют разрабатывать АСУ ТП в клиент-серверной
или в распределенной архитектуре.
Основные компоненты SCADA
SCADA - система обычно содержит следующие подсистемы:
1. Драйверы или серверы ввода-вывода - программы, обеспечивающие связь
SCADA с промышленными контроллерами, счетчиками, АЦП и другими
устройствами ввода-вывода информации.
2. Система реального времени - программа, обеспечивающая обработку
данных в пределах заданного временного цикла с учетом приоритетов.
3. Человеко-машинный интерфейс (HMI) - инструмент, который
представляет данные о ходе процесса человеку оператору, что позволяет
оператору контролировать процесс и управлять им. Программа-редактор для
разработки человеко-машинного интерфейса.
4. Система логического управления - программа, обеспечивающая
исполнение пользовательских программ (скриптов) логического управления в
SCADA-системе. Набор редакторов для их разработки.
5. База данных реального времени - программа, обеспечивающая
сохранение истории процесса в режиме реального времени.
6. Система управления тревогами - программа, обеспечивающая
автоматический контроль технологических событий, отнесение их к категории
нормальных, предупреждающих или аварийных, а также обработку событий
оператором или компьютером.
7. Генератор
отчетов
программа,
обеспечивающая
создание
пользовательских отчетов о технологических событиях. Набор редакторов для их
разработки.
8. Внешние интерфейсы - стандартные интерфейсы обмена данными между
SCADA и другими приложениями. Обычно OPC, DDE, ODBC, DLL и т. д.
Концепции систем
Термин SCADA обычно относится к централизованным системам контроля
и управления всей системой, или комплексами систем, осуществляемого с
участием человека. Большинство управляющих воздействий и непосредственное
управление процессом обычно обеспечивается ПЛК, а SCADA управляет
режимами работы.
72
Например, ПЛК может управлять потоком охлаждающей воды внутри части
производственного процесса, а SCADA - система может позволить операторам
изменять уставку для потока, менять маршруты движения жидкости, заполнять те
или иные емкости, а так же следить за тревожными сообщениями (алармами),
такими как, например, потеря потока и высокая температура, которые должны
быть отображены, записаны и на которые оператор должен своевременно
реагировать. Цикл управления с обратной связью проходит через ПЛК, в то время
как SCADA система контролирует полное выполнение цикла.
Сбор данных начинается на уровне PLC. Далее данные собираются и
форматируются таким способом, чтобы оператор диспетчерской, используя HMI
мог принять контролирующие решения - корректировать или прервать
стандартное управление средствами ПЛК. Данные могут также быть записаны в
архив для построения трендов и другой аналитической обработки накопленных
данных.
SCADA-система Trace Mode 6
Trace mode 6 (adastra research group, ltd) предназначена для автоматизации
промышленных предприятий, энергетических объектов, интеллектуальных
зданий, объектов транспорта, систем энергоучета и т.д. Масштаб систем
автоматизации, создаваемых в TRACE MODE, может быть любым – от автономно
работающих управляющих контроллеров и рабочих мест операторов (АРМ) до
территориально распределенных систем управления, включающих десятки
контроллеров и АРМ, обменивающихся данными с использованием различных
коммуникаций – локальной сети, интранета/интернета, последовательных шин на
основе RS-232/485, выделенных и коммутируемых телефонных линий,
радиоканалов и GSM/GPRS-сетей. Причем, благодаря наличию в составе TRACE
MODE 6 компонентов T-Factory.exe, появляется возможность комплексной
автоматизации управления как технологическими, так и бизнес-процессами
производства для достижения высокой экономической эффективности и быстрого
возврата инвестиций.
TRACE MODE 6 располагает встроенными драйверами, позволяющими
подключать более двух тысяч четырехсот наименований устройств ввода/вывода
– программируемых логических контроллеров, удаленного УСО, плат
ввода/вывода и промышленных сетей. Поддержка спецификаций OPC DA и HDA,
протоколов DDE и NetDDE, а также открытый формат драйвера ввода/вывода и
возможность прямого обращения к динамическим библиотекам (DLL) средствами
языка программирования ST определяют беспрецедентные возможности по
включению в состав систем автоматизации, разрабатываемых в TRACE MODE,
разнообразного оборудования и обмену данными с внешними приложениями.
Системы, создаваемые в TRACE MODE 6, могут быть как информационноизмерительными (мониторинг), так и управляющими (НЦУ). Архитектура таких
систем в свою очередь может быть как централизованной, так и распределенной,
в зависимости от заданных требований.
Особое
место
отводится
системам,
использующим
свободнопрограммируемые контроллеры (PC-based и/или PAC-контроллеры), поскольку в
73
этом случае в TRACE MODE 6 применяется единый инструмент создания
информационного и математического обеспечения, как для АРМ верхнего уровня,
так и для контроллеров, реализующих нижний уровень в иерархии систем
автоматизации. Использование технологии автопостроения и подход к разработке
проекта распределенной системы автоматизации как единого проекта
существенно повышают производительность труда разработчиков систем,
значительно уменьшая долю рутинных ручных операций и снижая количество
ошибок, неизбежных в больших проектах.
Надежный и высокопроизводительный обмен данными между
контроллерами и АРМ в TRACE MODE 6 обусловлен использованием
логического сетевого протокола I-Net (поверх TCP/IP), или M-Link. Хранение и
доступ к накапливаемой информации реализуются через мощную систему
архивирования технологических параметров СУБД РВ SIAD 6.
Динамические характеристики и надежность создаваемого в TRACE MODE
программного обеспечения позволяют применять разработанные системы
автоматизации в таких отраслях промышленности, как нефтехимия, металлургия,
энергетика,
машиностроение,
коммунальное
хозяйство,
пищевая
промышленность, транспорт, а также при проведении научных исследований.
Основные термины и определения
Программные продукты TRACE MODE 6 подразделяются на
интегрированную среду разработки и исполнительные модули.
Инструментальная система TRACE MODE устанавливается на рабочем
месте инженера-разработчика АСУ и предназначена для создания системы
автоматизации и отладки всех ее компонентов. Сохраняемое в файл с
расширением *.prj описание создаваемой системы автоматизации является
проектом TRACE MODE.
Исполнительные модули TRACE MODE предназначены для запуска
проекта в реальном времени, т.е. для эксплуатации на действующем объекте
автоматизации. Основным исполнительным модулем TRACE MODE для АРМ
является монитор реального времени (МРВ), реализующий такие основные
функции, как непрерывный сбор данных, их математическую обработку и
визуализацию. Для запуска проекта в контроллерах используются
исполнительные модули МикроМРВ, которые различаются по типу контроллеров
(разрядность процессора, операционная система, использование сетевого
взаимодействия и др.).
Каждому компьютеру/контроллеру, запускаемому под управлением
исполнительного модуля в проекте TRACE MODE, сопоставлен отдельный узел.
Максимальное количество узлов в проекте – 255.
В рамках узла создаются каналы – основные информационные единицы для
ввода и первичной обработки данных. Каналы в рамках узла могут объединяться
в группы, группы могут содержать подгруппы, образуя иерархическую
информационную структуру произвольной вложенности. Каналы разделяются на
классы в зависимости от типа обрабатываемых данных, например, для
74
целочисленных – HEX16 и HEX32, для вещественных – FLOAT и DOUBLE
FLOAT.
Каналы содержат атрибуты. Атрибуты каналов могут быть вычисляемыми в
реальном времени и не вычисляемыми, общими и специализированными, т.е.
отражающими специфику класса канала.
Атрибуты канала, задаваемые при редактировании в ИС это Базовое имя,
Комментарий, Кодировка. Они являются общими атрибутами каналов всех
классов.
Атрибуты «Верхний предел», «Нижний предел» – не вычисляемые
специализированные аргументы канала класса Float, атрибут «Достоверность»
является вычисляемым атрибутом, индицирующим в реальном времени состояние
обмена данными с аппаратурой для каналов класса HEX16 и Float. Значения не
вычисляемых атрибутов можно изменять в реальном времени, например,
варьировать параметры внутренней обработки в канале класса Float с помощью
атрибутов «Множитель» и «Смещение» для выполнения линейного
преобразования – перехода от кодов АЦП к физическим величинам и т.д.
Различают два типа каналов – INPUT и OUTPUT. В общем случае каналы
типа INPUT могут получать информацию от источников данных, каналы типа
OUTPUT – посылать управляющие воздействия в приемники данных.
Источники и приемники данных представляют собой описатели точек
ввода-вывода, то есть связей с контроллерами, платами УСО, интеллектуальными
датчиками и т.д. Каждая точка ввода-вывода может быть одним аналоговым
сигналом или группой (до 16-ти) дискретных сигналов.
Связи с тэгами во внешних ОРС-серверах и программными компонентами
по протоколам DDE/NetDDE также относятся к точкам ввода-вывода.
Такие компоненты проекта как экраны, программы, связи с внешними
реляционными СУБД и документы разрабатываются как шаблоны. Для связи
шаблонов с атрибутами каналов используются аргументы. Вызов шаблонов в
узлах проекта осуществляется с помощью специализированных каналов класса
CALL (Вызов). Один шаблон может быть вызван многократно на разных узлах с
передачей в аргументы различных атрибутов различных каналов. Допустимы
связи между аргументами вызываемых шаблонов, если они заданы в рамках
одного узла.
Для повторного использования в последующих проектах любых
компонентов проекта – шаблонов экранов, программ, связей с СУБД, документов,
источников/приемников и узлов в целом предназначена пользовательская
библиотека.
Количество
проектов,
разрабатываемых
с
помощью
одной
инструментальной системы TRACE MODE, как и время работы в ней не
ограничены.
Состав инструментальной системы
В состав инструментальной системы TRACE MODE 6 входят:
1. Интегрированная среда разработки TRACE MODE 6 IDE (файл
tmdevenv.exe).
75
2. Профайлеры – отладочные МРВ (файл rtc.exe – с поддержкой
графических экранов.
3. Файл rtmg32.exe – без поддержки графических экранов).
4. Бесплатный набор драйверов устройств ввода\вывода.
5. Библиотека компонентов – файл tmdevenv.tmul и набор ресурсов – обои,
логотипы, анимации в каталоге \Lib папки инструментальной системы.
6. Электронная документация (встроенная справочная система).
7. Демонстрационные проекты TRACE MODE (примеры систем
автоматизации, основанные на имитации технологического процесса).
Принцип функционирования системы
Создание проекта АСУ осуществляется в единой интегрированной среде
разработки (ИС) TRACE MODE 6, работающей под управлением операционной
системы MS Windows. Операции по созданию компонентов проекта, их
редактированию и установлению взаимосвязей между ними выполняются в
навигаторе проекта ИС. Разрабатываемый проект представляется в виде дерева
компонентов. Создание дерева проекта облегчается применением различных
технологий автопостроения.
При создании программ, экранов, связей с СУБД, документов и других
компонентов вызываются соответствующие редакторы. Разработанные шаблоны
могут быть применены для повторного использования, как в текущем проекте, так
и в последующих при условии их сохранения в пользовательской библиотеке
компонентов.
Запуск инструментальной системы TRACE MODE 6 производится двойным
щелчком ЛК мыши по иконке «Trace mode» рабочего стола Windows или из меню
«Пуск».
Конечным результатом работы инструментальной системы TRACE MODE 6
является набор файлов, предназначенных для исполнения задач АСУ в мониторах
реального времени на АРМ и в контроллерах. В рассматриваемых далее случаях в
качестве МРВ для АРМ будет использоваться профайлер с поддержкой
графических экранов rtc.exe, а для контроллера - без поддержки графических
экранов rtmg32.exe, расположенные в директории инструментальной системы
TRACE MODE 6. Профайлер позволяет запускать на компьютере с установленной
инструментальной системой один узел разработанного проекта. Узлы проекта,
запущенные в отладчиках TRACE MODE 6 на разных компьютерах, могут
обмениваться данными как по сети, так и по последовательным коммуникациям.
На одном компьютере с несколькими сетевыми адаптерами, соединенными через
hub или switch, можно одновременно запускать соответствующее количество
узлов, обменивающихся данными по сети. На одном компьютере с несколькими
последовательными портами, соединенными соответствующим образом (для двух
– нуль-модемным кабелем), можно запускать также несколько узлов,
обменивающихся данными по интерфейсам RS-232/485.
76
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа