Опис програмного забезпечення

В дипломному проекті розроблено програму функціонування контролера SIMATIC S7-300. Реалізовано такі контури:

• Контур регулювання температури в пропарювальному котлі;

• Контур регулювання тиску в дефібраторі;

• Контур регулювання рівня в пропарювальному котлі;

• Контур стабілізації витрати води.

Структурна схема програми на SIMATIC S7-300 подана на листі 3 графічної частини.

Для роботи контролера потрібно:

- сконфігурувати контролер;

- задати комунікаційні параметри;

- ввести програму у програмному редакторі STEP7;

- переслати розроблену програму у контролер.

В середовищі STEP7 інтегровані редактори для написання програм трьома стандартними мовами програмування STL, LAD, FBD. Програмування в цих редакторах здійснюється за допомогою застосування елементів, що наявні в бібліотеках і реалізують типові функції керування. Підбібліотеки STEP7:

- операції бітової логіки;

- операції з таймерами і лічильниками;

- операції порівняння;

- операції перетворення типів даних;

- арифметичні операції;

- алгоритми ПІД-регулювання.

При розробці програми були використані такі програмні блоки:

Функція I_DІ інтерпретує значення на вході IN як число типу даних INT і пересилає його в молодше слово виходу OUT. Сигнальний стан 15-го біта(знак) переноситься в біти з 16-го по 31-ий старшого слова виходу OUT. Перетворення з INT в DINT про помилки не повідомляє.

Функція DI_R інтерпретує значення на вході IN як число типу даних DINT і перетворить його в число типу REAL на виході OUT. Оскільки число у форматі DINT має вищу точність, ніж число у форматі REAL, то при конвертації може відбутися заокруглення. Число типу REAL заокруглюється до наступного цілого числа (відповідно до функції ROUND). Функція DI_R про помилку не повідомляє.

Функція DIV_R інтерпретує значення на входах IN1 і IN2 як числа типу даних REAL. Вона ділить значення на вході IN1 (ділене) на значення на вході IN2 (дільник) і передає частку на вихід OUT. Після обчислення біти стану СС0 і СС1 показують, частка – негативна, дорівнює нулю або позитивна. Біти стану OV і OS відображають будь-який вихід за межі діапазону. Ділення на нуль видає нульова частка і встановлює біти стану СС0, СС1, OV і OS в "1". У разі неприпустимого обчислення (одне з вхідних значень являється недійсним числом типу REAL, або ви намагаєтеся поділити ∞ на ∞ або 0 на 0) DIV_R повертає недійсне значення на вихід OUT і встановлює біти стану СС0, СС1, OV і OS в "1".

Функція CMP – функції порівняння порівнюють значення двох числових змінних, що відносяться до типів даних INT, DINT і REAL, на предмет рівності, нерівності, більше, більше або рівно, менше, менше або рівно. Після операції порівняння видається її результат у вигляді двійкового значення. Функції порівняння можуть бути оформлені у вигляді блокових елементів, які виконують одну із операцій порівняння. Тип входів у функції порівняння залежить від цієї функції. Наприклад, у функції порівняння CMP >R (порівняння "більше" чисел REAL) входи мають тип REAL. Отже змінні, що подані на входи, мають бути типу REAL. При використанні операндів з абсолютними адресами розміри операндів повинні відповідати типам даних. Наприклад, можна використовувати операнд розміром в слово для типу даних INT. Порівняння між числами REAL не істинно, якщо один або обидва числа не є числами типу REAL. Також встановлюються біти стану OS і OV.

Функціональний блок ПІД-регулювання SFB 41/FB 41 "CONT_C"- SFB/FB "CONT_C" (аналоговий регулятор) використовується в комплексі технічних засобів SIMATIC S7 програмованих логічних контролерів для регулювання технологічних процесів з аналоговими вхідними та вихідними змінними. Під час налаштування параметрів, ви можете включити або виключити підфункції ПІД контролера, щоб адаптувати його до процесу.

Блок може застосовуватись як звичайний ПІД-регулятор з фіксованим завданням або для багатоконтурного регулювання в каскадній системі регулювання; чи як регулятор співвідношення. Функції CONT_C базуються на алгоритмах регулювання базового ПІД-регулятора з аналоговим сигналом, який при необхідності може бути розширений включенням блоку генератора імпульсів, що формує імпульсний вихідний сигнал для роботи з дво- або три позиційними виконавчими механізмами постійної швидкості.

Блок SFB/FB має повний набір інструментів для ПІД регулювання з неперервним вихідним сигналом і можливістю ручного управління.

Обробка завдання. Завдання подається на вхід SP_INT у формі числа із плаваючою комою.

Обробка вхідної величини

Значення змінних можуть вводитись за допомогою периферійного обладнання (І/О) або у системі з плаваючою комою. Функція CRP_IN перетворює значення вхідної величини з периферійного обладнання PV_PER в формат з плаваючою комою, від -100% до +100% згідно з наступною формулою:

Вихід CRP_IN = PV_PER *

Функція PV_NORM нормує вихідний сигнал CRP_IN згідно з наступною формулою:

Вихід PV_NORM = (вихід CPR_IN) * PV_FAC + PV_OFF

PV_FAC по замовчуванню дорівнює 1, PV_OFF по замовчуванню дорівнює 0.

Обробка розузгодження (Error Signal)

Розузгодження формується як різниця між завданням і вхідною величиною. Щоб усунути малі постійні коливання що виникають внаслідок квантування вихідної величини (наприклад під час імпульсної модуляції функцією PULSEGEN), введено зону нечутливості (DEADBAND) до зміни розузгодження. Якщо DEADB_W = 0, зона нечутливості відсутня.

Реалізація ПІД алгоритму

Пропорційна, інтегральна (INT) і диференціальна складові з’єднані паралельно між собою і можуть бути включені або виключені індивідуально. Це дозволяє сконфігурувати П, ПІ, ПД і ПІД регулятори. Також можна сконфігурувати І та Д регулятори.

Ручне керування

Є два режими керування – ручний і автоматичний. В ручному режимі регульованою величиною можна керувати вручну. В ручному режимі інтегратор (INT) встановлюється внутрішньо на значення LMN - LMN_P – DISV, а диференціатор в 0. Це забезпечує безударне перемикання в автоматичний режим роботи.

Керуюча змінна (Manipulated Value)

Керуюча змінна може бути обмежена до заданого значення за допомогою функції LMNLIMIT. Сигнальні біти відображають коли керуюча змінна перевищила обмежене значення.

LMN_NORM – функція яка нормує вихідний сигнал LMNLIMIT згідно з наступною формулою:

LMN = (вихід LMNLIMIT) * LMN_FAC + LMN_OFF

LMN_FAC по замовчуванню встановлене в 1, а LMN_OFF в 0.

Керуюча змінна може також виводитися у периферійному форматі. Функція CPR_OUT перетворює значення вихідної величини із форми з плаваючою комою в периферійну форму згідно з наступною формулою:

LMN_PER = LMN *

Вихідна величина ПІД алгоритму може бути скоректована додаванням зміщення DISV.

Ініціалізація

SFB 41 «CONT_C» має типовий порядок ініціалізації, який запускається при встановленні COM_RST = TRUE.

Під час ініціалізації інтегратор встановлюється внутрішньо на початкове значення I_ITVAL. Коли ініціалізація викликана циклічним перериванням, інтегратор продовжує працювати з цього значення.

Всі інші вихідні величини встановлюються по замовчуваню.

Рис.4.2. Схема функціонального блоку SFB 41/FB 41 "CONT_C"

З врахуванням того, що для реалізації автоматизації процесу виробництва ДВП нам потрібно 5 аналогових входів, 4 аналогових виходів, 2 дискретних входи та 10 дискретних виходів. Для даного процесу нам підійде центральний процесор CPU 314C-2 |DP з фронтальними з’єднувачами Х11 та Х12. Який має на своєму борту 24 дискретних входів, 16 дискретних виходів, 5 аналогових входів та 2 аналогових виходи. Блок живлення вибираємо PS 307 5А. Для розширення аналогових входів виберемо сигнальний модуль SM 331 AI 8x12 Bit, No.6ES7 331-7KF02-0AB0. Для розширення аналогових виходів виберемо сигнальний модуль SM 332 AO 2x12 Bit, No.6ES7 332-5HD01-0AB0.