МУ_Проектирование распределенных систем управления 04.09.2023
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический
университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
Факультет компьютерных технологий и информатики Кафедра автоматики и процессов управления
Е. С. Грудяева
Методические указания
к лабораторным работам по курсу дисциплины
«Проектирование распределенных систем управления»
Санкт-Петербург
2023
|
Оглавление |
|
Введение ........................................................................................................... |
4 |
|
Лабораторная работа № 1. Загрузка аппаратной конфигурации по Ethernet .... |
4 |
|
Цель работы................................................................................................................................ |
4 |
|
Содержание работы ................................................................................................................... |
4 |
|
Общие сведения ......................................................................................................................... |
5 |
|
Порядок выполнения работы.................................................................................................. |
10 |
|
Варианты выбора стендов....................................................................................................... |
10 |
|
Оборудование стендов ............................................................................................................ |
10 |
|
1. |
Конфигурирование аппаратных средств .......................................................................... |
12 |
2. |
Настройка интерфейса Ethernet....................................................................................... |
18 |
3. |
Загрузка ........................................................................................................................... |
23 |
4. |
Запись в долговременную память.................................................................................... |
28 |
5. |
Удаленная остановка и запуск контроллера .................................................................... |
29 |
6. |
Устранение ошибок ......................................................................................................... |
32 |
Задание на выполнение........................................................................................................... |
36 |
|
Содержание отчета и демонстрация преподавателю ........................................................... |
36 |
|
Лабораторная работа № 2. Связь устройств по PROFIBUS-интерфейсу ....... |
36 |
|
Цель работы.............................................................................................................................. |
36 |
|
Общие сведения ....................................................................................................................... |
36 |
|
Порядок работы ....................................................................................................................... |
37 |
|
1. |
Конфигурация оборудования стенда по варианту (См. ниже) .......................................... |
37 |
2. |
Настройка адресов PROFIBUS........................................................................................... |
38 |
3. |
Загрузка аппаратной конфигурации................................................................................. |
44 |
Оборудование стендов ............................................................................................................ |
46 |
|
Варианты выбора стендов....................................................................................................... |
47 |
|
Лабораторная работа № 3. Формирование области ввода-вывода................. |
47 |
|
Лабораторная работа №4. Изучение систем кодирования. Создание таблицы |
||
символов......................................................................................................... |
59 |
|
Лабораторная работа № 5. Конфигурирование входных и выходных данных |
||
контроллера .................................................................................................... |
81 |
|
4. |
Проверка правильности работы....................................................................................... |
89 |
5. |
Вывод .............................................................................................................................. |
90 |
Лабораторная работа №6. Разработка программы преобразования |
|
|
аналогового сигнала ....................................................................................... |
90 |
|
Лабораторная работа №7. Вызов и использование программы преобразования |
||
аналогового сигнала. Проверка состояний..................................................... |
93 |
|
2
Лабораторная работа № 8. |
ПИД-регулирование .......................................... |
109 |
Лабораторная работа № 9. |
WinCC Flexible. Настройка ПИД-регулятора .... |
121 |
Лабораторная работа № 10. WinCC.............................................................. |
136 |
|
3
Введение
Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой дисциплины "Проектирование распределенных систем управления".
Целью лабораторных занятий является изучение методов проектирования распределенных систем управления на стадии разработки программного обеспечения с использованием контроллерного оборудования и программных средств фирмы Siemens.
Подготовка к лабораторным занятиям осуществляется студентами самостоятельно. В подготовку входит изучение материала к лабораторной работе, после подготовки студенты выполняют задание в лаборатории.
Отчет по работам включает в себя цель и основные результаты работы
снеобходимыми и достаточными для отражения результатов работы копиями экранов. В каждой работе приведены сведения, которые нужно продемонстрировать, необходимые защиты работы.
Работа с программным обеспечением Simatic Step 7 будет проводиться
спомощью виртуальной машины VMware. Нумерация компьютеров идет от стола преподавателя. Компьютер №2 работает без виртуальной машины.
Лабораторная работа № 1. Загрузка аппаратной конфигурации по
Ethernet
Цель работы
Ознакомление с ПО Simatic Step 7, осуществление связи с контроллером, загрузка аппаратной конфигурации в PLC.
Содержание работы
1.Создание проекта аппаратной конфигурации, используя SIMATIC
Manager.
2.Загрузка аппаратной конфигурации в контроллер. Осуществление связи с PLC по IP-адресу.
3.Запись конфигурации в долговременную память.
4
Общие сведения
SIMATIC S7-300/400 является модульным программируемым контроллером, включающим следующие компоненты.
Стойки (Racks) служат для размещения модулей, как в корзине. Для 400 контроллеров стойки имеют свой артикул (кроме 300 контроллеров).
Электропитание (Power Supply, PS) обеспечивает подачу электроэнергии к внутренним устройствам; для 400 контроллеров блок питания обязателен в конфигурации, для 300 не обязателен.
Центральное процессорное устройство (Central Processing Unit, CPU) хранит и обрабатывает программу пользователя.
Сигнальные модули (Signal Modules, SM) адаптируют системные сигналы к внутреннему уровню сигнала или управляют приводами посредством цифровых или аналоговых сигналов.
Коммуникационные процессоры (Communications Processors, CP)
устанавливают соединения со вспомогательными сетями (подсетями).
Подсети (Subnets) соединяют программируемые контроллеры друг с другом и с другими устройствами.
Адресация контроллера
IP-адрес (aй-пи адрес, сокращение от англ. Internet Protocol Address) — уникальный идентификатор (адрес) устройства (обычно компьютера), подключённого к локальной сети или сети Интернет.
IP-адрес представляет собой 32-битовое (по версии IPv4) или 128битовое (по версии IPv6) двоичное число. Удобной формой записи IP -адреса (IPv4) является запись в виде четырёх десятичных чисел (от 0 до 255), разделённых точками, например, 192.168.0.1.
IP-адрес у контроллера есть текущий, т.е. тот, что видно онлайн, и адрес настройки, т.е. желаемый, который указывается в настройках аппаратного обеспечения и затем загружается в контроллер, таким образом, адрес настройки становится текущим адресом.
MAC адрес - это уникальный, серийный номер, назначаемый каждому сетевому устройству Ethernet, для идентификации его в сети. Этот адрес является уникальным для каждого устройства и устанавливается при его
5
производстве. Каждая сетевая карта или сетевой интерфейс имеет уникальный MAC адрес.
MAC-адрес на 300 контроллере можно под крышечкой контроллера, которую надо поднять, рисунок 1. Зеленая стрелка показывает направление поднятия крышки.
2
1
Рис. 1. Место MAC-адреса 300 контроллера, нужно поднять крышку 1. 2 – монтажная стойка
Рис. 2. Место MAC-адреса 300 контроллера после поднятия крышки MAC-адрес на 400 контроллере можно узнать на коммуникационном
процессоре, поскольку именно он соединяет CPU с Ethernet. Общий вид 400 контроллера приведен на рисунке 3.
6
4
1
2
3
Рис. 3. Общий вид 400 контроллера: 1 - блок питания, 2 - CPU, 3 - коммуникационный процессор CP, 4 - монтажная стойка UR.
7
Рис. 4. Открытие крышки модуля нажатием вниз.
8
Рис. 5. MAC-адрес 400 контроллера на коммуникационном процессоре.
9
На рисунке 5 показан MAC-адрес 400 контроллера, белый кабель, идущий в него - кабель Ethernet, витая пара UTP, оконцованный разъемом
RJ-45.
Порядок выполнения работы
Варианты выбора стендов |
|
|
|
|
|
|
Соответствие номеров стендов и варианта |
||
|
|
|
|
|
№ варианта |
№ стенда |
|
№ варианта |
№ стенда |
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
13 |
1 |
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
14 |
2 |
3 |
3 |
|
15 |
3 |
4 |
4 |
|
16 |
4 |
5 |
5 |
|
17 |
5 |
6 |
6 |
|
18 |
6 |
|
|
|
|
|
7 |
1 |
|
19 |
1 |
|
|
|
|
|
8 |
2 |
|
20 |
2 |
|
|
|
|
|
9 |
3 |
|
21 |
3 |
|
|
|
|
|
10 |
4 |
|
22 |
4 |
11 |
5 |
|
23 |
5 |
12 |
6 |
|
24 |
6 |
Оборудование стендов
Скопируйте артикул в строку поиска. Порядок модулей должен соответствовать порядку модулей на стенде. Модули должны следовать друг за другом, если иного не предлагает программа.
|
|
Стенд 1 |
|
|
|
|
|
№ |
Артикул |
Наименование |
|
|
|
|
|
1 |
6ES7400-1JA01-0AA0 |
Стойка монтажная, UR2 |
|
2 |
|
Блок питания, РS 405, 10А, |
|
6ES7 405-0KA02-0AA0 |
24DC/5DC |
||
|
|||
|
|
|
|
3 |
|
Модуль центрального процессора, |
|
6ES7 414-2XK05-0AB0 |
CРU 414-2 |
||
|
|||
4 |
|
Модуль коммуникационный, CР |
|
6GK7 443-1EX11-0XE0 |
443-1 |
||
|
10