Задачи по ПЛК
.pdfЗадание 5. Установка для литья пластмасс |
31 |
|
|
4.Должна предоставляться возможность менять количество тары, находящейся на ленте конвейера.
5.Перемещение тары с помощью ленты конвейера также должно отображаться визуально.
6.Должна быть обеспечена индикация значений таймера ожидания подачи, таймера ожидания прогрева нагревателя до нижней температуры и таймера отсчета времени плавления пластмассы в дозаторе.
7. Лампы, предназначенные для индикации отсутствия подачи
инеисправности нагревательного элемента, должны быть красного цвета, остальные лампы — зелёного.
8.Должна быть обеспечена возможность имитации и визуального отображения процессов нагревания и остывания нагревательного элемента. Увеличение температуры нагревательного элемента должно сопровождаться постепенным изменением его цвета от белого до ярко красного. При остывании нагревательного элемента его цвет должен постепенно терять насыщенность красным
ив конечном итоге становится белым при полном остывании.
9.Изменение температуры пластмассы в дозаторе также должно быть отображено визуально посредством изменения цвета нагреваемой порции.
З а д а н и е 6 КОФЕВАРКА
Аппарат, схема которого представлена на рис. 6.1, предназначен для варки кофе. После установки числа порций с помощью кнопок панели управления «+» и «−» по нажатию кнопки «Пуск» кофеварка приступает к работе. Если в резервуаре имеется достаточно воды, то на T1 секунд открывается клапан «Кл1» и вода поступает в емкость для кипячения. В этой емкости с помощью нагревателя вода в течение T3 секунд превращается в пар (при рабочей температуре), который затем выпускается через клапан «Кл2» в течение T2 секунд. Пар проходит через фильтр с кофе, образуя тем самым готовый напиток, который скапливается в соответствующей колбе. Максимальное число порций, которое может быть установлено, равняется 7. Объем воды в резервуаре определятся по датчику уровня «ДУ», который выставляет сигнал, если уровень воды выше минимально допустимого.
Нагреватель снабжен тремя датчиками температуры — датчиком верхней температуры «ДВТ», датчиком нижней температуры «ДНТ» и датчиком рабочей температуры «ДРТ». Если после запуска кофеварки нагреватель имеет температуру меньше нижней температуры, то он включается и начинает нагреваться. Как только температура нагревателя достигает заданного верхнего значения, то нагреватель выключается и постепенно остывает. Задача нагревателя состоит в поддержании рабочей температуры, при которой происходит образование пара. Рабочая температура устанавливается таким образом, чтобы быть на несколько градусов меньше нижней температуры. Рабочая температура — некоторая пороговая температура кипячения воды.
Запуск, экстренная аварийная остановка и плавное завершение работы кофеварки осуществляется соответствующими кнопками панели управления «Пуск», «Авост» и «Заверш». Под плавным завершением работы понимается выключение кофеварки после того, как будет полностью приготовлена текущая порция напитка. Если во время работы кофеварки была нажата кнопка «Авост», то работа кофеварки останавливается — нагреватель выключается и все клапаны закрываются — на текущей стадии приготовления напитка. При этом кофеварка переходит в состояние «Аварийная остановка». Если кофеварка запускается
Задание 6. Кофеварка |
33 |
|
|
Резервуар |
Кл2 |
с водой |
|
|
ДВТ |
ДУ |
|
Кл1 |
ДНТ |
|
|
Нагреватель |
ДРТ |
Фильтр с кофе
Колба с готовым напитком
Кофеварка
Пуск
0
Заверш + 
- 
Авост
Состояние
Кофев. включен.
Заверш. работы 
Авар. остановка
Нагреватель / Температура
Включен 
Верхняя Рабочая 
Нижняя
Нагреватель неисправен
Режим
Подача воды Нагревание Выпуск пара
Клапаны
Клапан 1
Клапан 2
Ур. воды
Рис. 6.1. Схема и панель управления кофеварки
2 Кузьмин Е. В.
34 |
Задание 6. Кофеварка |
|
|
Кнопки
Пуск
Авост
Заверш
Плюс
Минус
Датчики
ДВТ
ДНТ
ДРТ
ДУ
|
Входы |
ПЛК |
|
|
|
|
|
|
запустить кофеварку |
1 |
1 |
|
|||
|
|
||
|
аварийная остановка |
||
|
2 |
2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
плавное завершение |
3 |
|
|
3 |
||
|
|||
|
|
|
|
|
количество порций +1 |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
||
|
|
4 |
|
|
количество порций -1 |
||
|
5 |
||
|
|||
|
|
||
|
|
5 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
верхняя температура |
6 |
|
|
|
||
|
|
7 |
|
|
нижняя температура |
||
|
|
||
|
7 |
8 |
|
|
|||
|
|
||
|
рабочая температура |
||
|
8 |
9 |
|
|
|||
|
|
10 |
|
|
датчик уровня воды |
||
|
9 |
||
|
|||
|
|
||
|
|
11 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
13 |
|
|
|
14 |
|
|
|
15 |
|
|
|
16 |
|
|
|
17 |
|
|
|
|
Выходы
Приводы / Лампы открыть клапан 1
Клапаны
открыть клапан 2
включить нагреватель |
Нагре- |
|
ватель |
Состояния / Лампы система включена
плавное завершение Система аварийная остановка
верхняя температура |
|
|
нижняя температура |
Нагре- |
|
ватель |
||
|
||
рабочая температура |
/ |
|
Темпе- |
||
|
||
нагреватель неисправен |
ратура |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
подача воды |
|
|
нагревание |
Режим |
|
|
||
выпуск пара |
|
|
|
|
|
|
|
|
уровень воды в норме |
Уровень |
|
|
||
|
|
первый разряд числа |
|
второй разряд числа |
Дисплей |
|
|
третий разряд числа |
|
|
|
Рис. 6.2. Интерфейс ПЛК управления кофеваркой
Задание 6. Кофеварка |
35 |
|
|
после аварийной остановки, то она начинает свою работу со стадии кипячения. Индикация состояний работы кофеварки производится с помощью ламп панели управления.
Управление кофеваркой осуществляется с помощью программируемого логического контроллера (ПЛК), получающего входные сигналы от датчиков и кнопок панели управления и подающего выходные сигналы на клапаны, нагреватель, дисплей и лампы панели управления (см. рис. 6.1).
Задача состоит в написании программы для ПЛК с 9 входами и 17 выходами, предназначенного для управления кофеваркой.
Интерфейс ПЛК управления кофеваркой представлен на рис. 6.2.
Требования к программе ПЛК:
1.Необходимо учесть, что дисплей кофеварки имеет 4 входа и предназначена для вывода десятичной цифры по двоичному ее представлению. От ПЛК на дисплей выделено только три выхода, так как предполагается, что максимальное количество порций, которое может быть задано, не будет превышать 7, а следовательно нет необходимости в четвертом разряде.
2.Количество порций, которое необходимо приготовить, задается кнопками «+» и «-». Каждое нажатие на эти кнопки приводит соответственно к увеличению или уменьшению количества порций на единицу. При этом если кофеварка уже приступила к приготовлению порции напитка, то обнуление количества порций с помощью кнопки «-» не допускается, т. е. при варке дисплей может отображать значение не ниже единицы. При аварийной остановке дисплей должен обнуляться. После того, как одна порция напитка приготовлена, количество требуемых порций уменьшается на единицу.
3.Предполагается, что неисправная работа клапанов исключена, т. е. при поступлении выходного сигнала на клапан он считается открытым, если же этот сигнал снимается, клапан считается закрытым.
4.Выходы контроллера на лампы панели управления «Верхняя», «Нижняя», «Рабочая» и «Уровень воды» должны передавать входные сигналы соответствующих датчиков нагревателя и датчика уровня воды в резервуаре.
5.Выходной сигнал ПЛК на лампу «Кофеварка включена» выставляется и кофеварка считается включенной, если была нажата
2*
36 |
Задание 6. Кофеварка |
|
|
кнопка «Пуск» при отжатой кнопке «Авост», а заданное количество требуемых порций напитка больше нуля. Сигнал ПЛК на лампу «Кофеварка включена» снимается, если была нажата кнопка «Авост» или произошло плавное завершение работы.
6.Выходной сигнал контроллера на лампу «Завершение» выставляется и считается, что работа кофеварки перешла в режим плавного завершения, если была нажата кнопка панели управления «Заверш». Сигнал снимается при выключении кофеварки.
7.Следует учесть, что сигнал, который поступает на ПЛК при нажатии кнопки «Авост», является инверсным, т. е. в отжатом положении кнопки «Авост» на ПЛК подается сигнал, который пропадает, если кнопка переходит в нажатое положение. Это является дополнительной защитой от неисправности критически важной управляющей кнопки.
8.Выходной сигнал контроллера на лампу «Аварийная остановка» выставляется и считается, что работа кофеварки завершилась аварийно, если была нажата кнопка панели управления «Авост». Сигнал снимается после выполнения стадии выпуска пара.
9.При первоначальном запуске кофеварки (при включении ПЛК) считается, что кофеварка находится в состоянии «Аварийная остановка».
10.Кофеварка переходит в режим подачи воды и загорается соответствующая лампа «Подача воды», если завершилась стадия выпуска пара. Режим «Подача воды» снимается, если кофеварка переходит в режим образования пара (кипячения) «Нагревание» или была нажата кнопка «Авост».
11.Кофеварка переходит в режим кипячения и загорается соответствующая лампа «Нагревание», если завершилась стадия подачи воды или была нажата кнопка «Авост». Режим «Нагревание» снимается, если кофеварка переходит в режим выпуска пара «Выпуск пара».
12.Кофеварка переходит в режим выпуска пара и загорается соответствующая лампа «Выпуск пара», если завершилась стадия образования пара (кипячения), т. е. вода в емкости для кипячения
нагревалась не менее T3 секунд при рабочей температуре нагревателя. Режим «Выпуск пара» снимается, если кофеварка переходит в режим подачи воды или была нажата кнопка «Авост».
Задание 6. Кофеварка |
37 |
|
|
13.Сигнал ПЛК, открывающий клапан «Кл1» и зажигающий лампу «Клапан 1», выставляется, если 1) кофеварка включена, 2) находится в режиме подачи воды, 3) в резервуаре достаточно воды для одной порции напитка, 4) установленное количество порций больше нуля. Сигнал снимается, если либо 1) кофеварка выключена, либо 2) клапан находился в открытом состоянии не менее T1 секунд.
14.Сигнал ПЛК, открывающий клапан «Кл2» и зажигающий лампу «Клапан 2», выставляется, если 1) кофеварка включена и 2) находится в режиме выпуска пара. Сигнал снимается, если либо
1)кофеварка выключена, либо 2) клапан находился в открытом состоянии не менее T2 секунд.
15.Сигнал ПЛК, включающий нагреватель и зажигающий лампу «Включен», выставляется, если 1) кофеварка включена и 2) нижняя температура нагревательного элемента не достигнута. Нагреватель выключается (сигнал снимается), когда либо 1) кофеварка выключается, либо 2) достигнута верхняя температура нагревательного элемента.
16.Необходимо учесть возможность выхода из строя нагревательного элемента. Поэтому если после включения нагревателя через T0 секунд в емкости для кипячения не была достигнута
нижняя температура, т. е. нагревательный элемент не нагрелся до заданной нижней температуры, то выставляется сигнал «Нагреватель неисправен». Сигнал снимается, как только нагреватель выключается или нагревательный элемент нагревается до нижней температуры.
Требования к визуализации:
1.Изменения объемов воды в резервуаре, емкости для кипячения и колбе с готовым напитком, а также изменения входных сигналов от датчиков и выходных реакций (на нагреватель, клапаны, дисплей и лампы) управляющего ПЛК должны отображаться визуально.
2.Должна быть обеспечена возможность имитации и визуального отображения поломки и починки нагревательного элемента.
3.Должна быть обеспечена возможность имитации и визуального отображения процессов опустошения и наполнения резервуара для воды.
38 |
Задание 6. Кофеварка |
|
|
4.Должна быть обеспечена индикация значений таймеров периода открытия клапанов, таймера ожидания прогрева нагревателя до нижней температуры и таймера отсчета времени нагревания воды в емкости для кипячения.
5.Лампы, предназначенные для индикации неисправности нагревательного элемента и состояния аварийной остановки должны быть красного цвета, остальные лампы — зелёного. Если нет сигнала от датчика уровня воды в резервуаре, то лампа «Уровень воды» должна гореть красным цветом, а при наличии сигнала от датчика — зеленым.
6.Должна быть обеспечена возможность имитации и визуального отображения процессов нагревания и остывания нагревательного элемента. Увеличение температуры нагревательного элемента должно сопровождаться постепенным изменением его цвета от белого до ярко красного. При остывании нагревательного элемента его цвет должен постепенно терять насыщенность красным и в конечном итоге становится белым при полном остывании.
7.Изменение температуры воды/пара в емкости для кипячения также должно быть отображено визуально посредством изменения цвета нагреваемой порции. Готовый напиток должен иметь кофейный цвет.