Программируемые контроллеры и среда разработки программного обеспечения
Программируемый контроллер Simatic s7-1200
Рисунок 25 - Программируемый логический контроллер Simatic S7-1200
Программируемые контроллеры SIMATIC S7-1200 (рисунок Рисунок 25) представляют собой новое семейство микроконтроллеров, предназначенных для решения самых различных задач автоматизации малого уровня.
Данные контроллеры универсального назначения имеют модульную конструкцию. Эти устройства могут работать в реальном масштабе времени, их также возможно применять для построения относительно простых узлов локальной автоматики, либо узлов комплексных систем автоматического управления, которые поддерживают интенсивный коммуникационный обмен данными посредством сети Industrial Ethernet/PROFINET и PtP (Point-to-Point) соединения.
Компактные пластиковые корпуса контроллеров S7-1200 имеют степень защиты IP20 и работают в температурном диапазоне от 0 до +50 °C. Они могут монтироваться на стандартную 35 мм профильную шину DIN или на монтажную плату[11].
Контроллеры способны обслуживать от 10 до 284 дискретных и от 2 до 51 аналоговых каналов ввода-вывода.
S7-1200 занимает на 35% меньший монтажный объем, по сравнению с контроллером S7-200, при одинаковых конфигурациях ввода-вывода.
К центральному процессору (CPU) S7-1200 возможно осуществление подключения коммуникационных модулей (CM); сигнальных модулей (SM) и сигнальных плат (SB) ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов. Вместе с ними применяются 4-канальный коммутатор Industrial Ethernet (CSM 1277) и модуль блока питания (PM 1207).
Программируемый контроллер Simatic s7-300
Рисунок 26 - Программируемый логический контроллер Simatic S7-300
Программируемый логический контроллер SIMATIC S7-300 (рисунок Рисунок 26) - предназначен для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности. Модульная конструкция контроллера S7-300, работа с естественным охлаждением, возможность применения структур локального и распределенного ввода-вывода, широкие коммуникационные возможности, множество функций, поддерживаемых на уровне операционной системы, высокое удобство эксплуатации и обслуживания обеспечивают возможность получения оптимальных решений для построения систем автоматического управления технологическими процессами в различных областях промышленного производства.
Использование нескольких типов центральных процессоров различной производительности, наличие широкой гаммы модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, функциональных модулей и коммуникационных процессоров повышает эффективность применения контроллеров SIMATIC S7-300[12].
Программируемые контроллеры Siemens SIMATIC S7-300 имеют модульную конструкцию и состоят из таких элементов:
|
Модуль центрального процессора (CPU). В зависимости от сложности задачи в контроллерах могут быть использованы различные типы центральных процессоров, которые отличаются производительностью, размером памяти, наличием или отсутствием встроенных входов-выходов и специальных функций, количеством и типом встроенных коммуникационных интерфейсов и т.д. |
|
Блоки питания (PS), обеспечивают питание контроллера от сети переменного тока напряжением 120/230 В или от источника постоянного тока напряжением 24/48/60/110 В. |
|
Сигнальные модули (SM), предназначены для ввода и вывода дискретных или аналоговых сигналов с различными электрическими и временными параметрами. |
|
Коммуникационные процессоры (CP) обеспечивают возможность подключения к сетям PROFIBUS, Industrial Ethernet, AS-Interface или организации связи по PtP (point to point) интерфейсу. |
|
Функциональные модули (FM), могут самостоятельно решать задачи автоматического регулирования, позиционирования, обработки сигналов. Функциональные модули снабжены встроенным микропроцессором и выполняют возложенные на них функции даже в случае отказа центрального процессора программируемого логического контроллера. |
|
Интерфейсные модули (IM), обеспечивают возможность подключения к базовому блоку (стойка с CPU) стоек расширения ввода-вывода. Программируемые контроллеры Siemens SIMATIC S7-300 позволяют использовать в своем составе до 32 сигнальных и функциональных модулей, а также коммуникационных процессоров, распределенных по 4 монтажным стойкам. Все модули работают с естественным охлаждением. |
Области применения: |
Результатом многолетних усилий и значительных инвестиций, вложенных в разработку, стал программный продукт, получивший название Totally Integrated Automation Portal или кратко TIA Portal[13]. Первая версия TIA Portal получила номер 11, как бы подчеркивая, гигантский шаг в развитии по сравнению с прошлым поколением. В нем, как в единой программной платформе, удалось объединить все что необходимо для работы со всеми компонентами автоматизации SIEMENS на всех этапах работы с проектом. Разработка проектов для контроллеров и устройств распределённого ввода-вывода, конфигурирование систем человеко-машинного интерфейса и SCADA систем, параметрирование сетевых компонентов и модулей связи, отладка программных алгоритмов управления, а так же ввод в эксплуатацию приводов – все это объединено в общую структуру программного обеспечения и имеют унифицированный пользовательский интерфейс. Первый экран предлагает пользователю выбор доступных компонентов (рисунок Рисунок 27). Можно сразу перейти к параметрированию оборудования, написанию программ или разработки графических объектов человеко-машинного интерфейса. Если задействован дополнительный инструментарий, например, для параметризации приводов, он так же появляется на «портальной» странице. При этом весь проект рассматривается как единое целое, а обработка отдельных функций проекта производится соответствующим инструментом. Можно, наоборот, переключиться в «проектный» вид, где представлена детализация и, уже в зависимости от решаемой задачи, выбирать инструментарий. Для создания нового проекта необходимо нажать «Create new project». Для открытия существующего проекта необходимо нажать «Open exiting project». Для перехода в режим разработки необходимо нажать «Project view» в левом нижнем углу экрана. Для того, чтобы добавить нужное оборудование для работы в дерево проекта. TIA Portal имеет свой конфигуратор оборудования (рисунок Рисунок 28). Составленная конфигурация выглядит очень реалистично. Все характеристики выбранного оборудования находя расположены в дополнительных окнах на рабочем столе. Выбор набора характеристик осуществляется выбором объекта, к которому они привязаны. Например, выделив ЦПУ, мы получим доступ к общим настройкам процессора. Кликнув мышкой по его сетевому интерфейсу – работаем с конкретными характеристиками встроенных портов связи.
Рисунок 27 - Стартовый экран TIA Portal
Рисунок 28 - Выбор конфигурации оборудования TIA Portal
Точно так же представлена сетевая структура проекта (рисунок Рисунок 29). Центральный общий план и окна с параметрами выбранных сетей и интерфейсов. Сбоку расположено отдельное окно со справочной информацией, заказные номера, технические характеристики, краткое описание выделенного объекта.
Рисунок 29 - Настройка сетевых соединений TIA Portal
В центре расположено «главное окно», в котором представлен обрабатываемый объект, будь то аппаратная конфигурация или листинг программы. По периферии расположены дополнительные окна, в которых находится вспомогательная информация, детализация, операционные объекты или библиотеки. Причём основная работа может происходить как в центральном окне, так и во вспомогательных. Вспомогательные окна разбиты на три зоны, правая, левая и нижняя. Если окон в зоне слишком много, срабатывает механизм ярлычков, когда скрытое под другими окно, выставляет сбоку ярлык-закладку с названием В прикладном программном пакете TIA-Portal присутствует чрезвычайно гибкий механизм управления окнами, их трансформацией. Можно перемещать, менять размеры, скрывать, прикреплять окна. Присутствует специальный элемент управления, позволяющий менять масштаб изображения в окне и просматривать положение отображаемого участка относительно полной картины. Интерфейса TIA Portal имеет очень высокую информативность. Даже стандартный указатель мыши обладает полезными функциями. Если задержать его на каком либо объекте, появляется контекстная подсказка, которая может иметь активные гиперссылки не только информативного характера, но и давать быстрый доступ к определённым функциям. Контекстное меню по правой кнопке открывает доступ к привычному меню. Привычные элементы интерфейса так же присутствуют: сверху располагается традиционное меню со множеством вложенных пунктов, работают «горячие» сочетания клавиш, в боковом окне можно вывести «древовидное» представление объекта и всех его функций и так далее. Работа над программой для контроллера (рисунок Рисунок 30) начинается с определения переменных. TIA Portal имеет возможность заполнить таблицу переменных, привязав их к физическим адресам. Редактор предлагает богатый выбор возможностей в плане автозаполнения и импорта – экспорта готовых таблиц из внешних редакторов, например Excel. Можно вызвать контекстную функцию назначения переменных прямо из редактора, в момент первого обращения к переменной. Таблица переменных в этом случае формируется автоматически. Можно писать программу пользуясь символьными переменными не привязывая их ни к чему, редактор позволяет это делать. И появилась ещё одна интересная возможность, можно зацепить переменную мышкой и «перетащить» её на изображение модуля в аппаратном конфигураторе. Привязка и заполнение таблице переменных в этом случае так же произойдёт автоматически. Если попытаться использовать физические адреса напрямую, то редактор всё равно присвоит символьные имена по умолчанию.
Рисунок 30 - Окно работы над программой контроллера
Редактор кода изначально был ориентирован на работу с мышкой. Максимальное количество операций происходит по механизму «перетащил-бросил» (drag-and-drop). Присутствуют дополнительные панели, на которых можно сформировать свой, наиболее удобный для конкретной задачи, инструментарий, натаскав часто используемых операций из необъятных библиотек. Можно вырезать, копировать и перетаскивать операции и группы команд из одного сегмента программы в другой. Курсор в это время постоянно выдает дополнительную информацию. Будучи наведённый на объект, он предлагает то контекстную подсказку, то выбор подходящей переменной, то выбор типа функции. Всё ориентировано на быструю и комфортабельную работу мышью. Также можно вызвать маленькую экранную клавиатуру. И даже «текстовый» набор команд требует только ручного ввода оператора, операнд может быть выбран из выпадающего контекстного списка. Редактор также следит за синтаксисом, сразу выделяет все ошибки в словах и типах данных. Оболочка TIA Portal (включая справочную систему) реализована на пяти европейских языках, включая русский.
|
Рисунок 31 - Siemens 3RT10
Контакторы Siemens 3RT10 (рисунок Рисунок 31) выпускаются на напряжение управления катушки AC и DС. Контакторы 3RT1 устойчивы к климатическим воздействиям и безопасны для прикосновения. Контакторы 3RT1 поставляются с винтовыми зажимами или пружинными зажимами Cage Clamp. В контакторах типоразмера S00 в базовое устройство встроен блок-контакт.
Все базовые устройства могут быть дополнены блок-контактами. Начиная с типоразмера S0, имеются комплектные устройства с 2 НО + 2 НЗ (обозначение присоединений по DIN EN 50012), блок-контакты съемные. Для типоразмеров S00 и S0 дополнительно предлагаются комплектные устройства с несъемными блок-контактами (2 НО + 2 НЗ по DIN EN 50012). Эти модификации выпускаются согласно особым требованиям «SUVA» и внешне отличаются красной маркировочной табличкой. Контакторы типоразмеров S3 оснащены съемными рамочными зажимами силовых подсоединений. Благодаря этому возможно присоединение кольцевых кабельных наконечников или шин.
При коммутации напряжений ≤ 110 В и токов ≤ 100 мА должны использоваться блок контакты контакторов 3RT1 или вспомогательные контакторы 3RH11, обеспечивающие высокую надежность контактов. Эти блок контакты предназначены для цепей электроники с токами ≥ 1 мА при напряжении 17 В.
При установке беспредохранительных фидеров двигателей следует выбирать силовой выключатель и контактор в соответствии с указаниями, приведенными в разделе «Фидерные сборки без предохранителей».
Для защиты от перегрузки с контакторами 3RT1 могут использоваться навесные тепловые реле перегрузки 3RU11 или электронные реле перегрузки 3RB10. Реле перегрузки заказываются отдельно.
Магнитные пускатели Siemens 3RT1 могут дополнительно оснащаться RC-цепочками, варисторами, диодами или комбинациями диодов (комбинация помехоподавляющего диода с диодом Зенера для сокращения времени отключения) для подавления коммутационных перенапряжений, возникающих в катушке при отключении.
В контакторах типоразмера S00 ограничители перенапряжений вставляются с лицевой стороны. Для них предусмотрено место рядом с втычным блок контактом. В контакторах типоразмеров от S0 до S3 варисторы и RC-звенья могут вставляться сверху или снизу прямо под контактами катушки. Комбинации диодов с учетом их полярности поставляются в 2 различных модификациях. В зависимости от назначения они могут втыкаться или только снизу (установка вместе с силовым автоматическим выключателем), либо только сверху (с реле перегрузки).