лабы / watermark LR5_TIA-portal_Gorodetskiy_PS

2

1.Цель работы

Разработка уникальной программы на языке LAD для управления

технологическим процессом.

2.Задание на лабораторную работу

1.Найти и изучить технологический процесс и оборудование для автоматизации;

2.Определить аппаратные средства для создания имитационной модели процесса

3.Реализовать программу управления для выбранного процесса автоматизации с использованием функциональных блоков, таймеров и дополнительных организационных блоков

4.Тестирование работы программы управления технологическим

процессом

Для выполнения этой лабораторной работы студент должен выбрать

тему для процесса автоматизации и согласовать её с преподавателем.

3. Разработка системы автоматизации управления процессами

промышленного водонагревательного узла.

Эволюционируя, человек подстраивался под окружающий его мир,

находил средства и учился пользоваться окружающими его предметами и ресурсами, всегда приспосабливался сам и менял окружающий мир под себя.

С использованием огня, в его жилищах стало тепло, продукты начали проходить термическую обработку, с совершенствованием орудий труда,

охота и земледелия приобрели невиданную эффективность, но было это миллионы лет назад и сейчас, естественно, наш вид не ночует на улице, не жжет костры в пещерах, сейчас в наших жилищах применяются системы отопления, либо центрального, когда одна большая котельная передает

3

теплоносителю мегаватты тепловой энергии для десятков домов, школ,

заводов и офисов, либо частного, когда в частном строении есть свой водонагревательный узел.

Мегаполисы и города поменьше, все с многоэтажными строениями,

начали стремительно разрастаться в начале прошлого века. Если раньше в городах были многоквартирные дома небольшие, обогревались они при помощи печей, которые устанавливались в помещении и истопник их чистил,

разжигал, поддерживал комфортную температуру. Сейчас этот способ считается маргинальным, ведь в наш век существуют котельные со смонтированными на них бойлерными установками: в них происходит нагрев теплоносителя, как правило методом сжигания того или иного ресурса

(Пропана, бутана, угля). Сто лет назад за этим процесса следили специальные люди, как и за обычными печами, также контролировали собственноручно подачу топлива, температуру теплоносителя, работу насоса, наличие и подачу жидкости.

Развиваясь, цивилизация стремилась избавиться от ошибок вызванных человеческим фактором, так и в области теплоэнергетики стали появляться первые механические регуляторы, системы тяг, поршней, шестерен, шкивов и так далее, ради выполнения простейших действий, несмотря на свою кажущаяся неубиваимости, такие конструкции также не могли похвастаться своей низкой отказоустойчивостью, их реализация была недешева даже с учетом развития фабрик и мануфактур, а облуживание требовало немалого внимания и расходников. С развитием электрического дела, появилась первая релейная автоматика, датчики температуры, давления и иных величин были механическими, нужное значение выставлялось вручную, выход управления был дискретным.

Следующей вехой развития стали электронновакуумные лампы,

применение которых в средствах автоматизации бытовых задач не было столь распространено из-за той же низкой отказоустойчивости, а ресурс был

4

ограничен, при их высокой стоимости применение таких системы было далеко не всегда целесообразно.

Настоящим прорывом стало открытие полупроводникового эффекта германия и кремния. Появление первого твердотельного диода, а затем и биполярного транзистора сильно подтолкнуло уровень аппаратуры на всем Земном шаре, чему способствовало развитие химической отрасли семимильными шагами. Когда говорят о силиконовой революции, имеют в виду именно кремниевые технологии, речь идет не только о том, что портативная электроника стала по-настоящему портативной, но и отказоустойчивой, доступной для всех отраслей, неприхотливой,

ремонтопригодный, ресурс практически неограничен: если техника и выходит из строя, то обычно по причинам не зависящим от полупроводников,

например, из-за механического или химического воздействия, износу иных радиоэлементов схемы, таких как конденсаторов и т.д.

Развитие технологий, использующих транзисторы позволило создавать аппаратуру, которая выполняет множество действий не только на основе дискретных исполнителей, как в случае с реле, но и не хуже радиоламп – аналоговые величины оказались также покорены полупроводниками. Раньше электронные схемы управления настраивались один раз – инженером-

проектировщиком и не могли похвастаться унифицированностью, так как не способны были принимать другие программы поведения для автоматизации,

зато были компактными и распространены, наверняка в удаленных уголках нашей планеты до сих пор трудятся приборы, выпущенные 50 лет назад без каких-либо нареканий.

Однако, в ходе выполнения данной работы, рассказ пойдет о самой совершенной технологии на этот момент – программируемый логический контроллер или ПЛК (PLC). Выполняя данную лабораторную работу, был применён комплекс средств, предоставляемой одной немецкой компанией,

которая является одним из лидеров соответствующего рынка – Siemens: 5

•Программный комплекс разработки и моделирования кода автоматизации, созданного на языке LAD – TIA Portal;

•Вирутальные PLC и HMI;

•Программа симулирования работы PLC.

В указанных программных решениях была реализована автоматизация технологического процесса – работа бойлера (устройство, нагревающее воду до заданного значения температуры) и обеспечивающее требуемое давление жидкости в трубах. Помимо автоматизации исполнительных блоков,

происходит вывод информации о состояниях.

Процесс реализации автоматизации на основании ПЛК будет далее рассмотрен на рисунках, отображающих действия в соответствующем программном обеспечении.

6

Рисунок 1. Выбор и добавление контроллера из списка доступных в программной среде TIA Portal.

7

Рисунок 2. Главный экран программы. Открыт вид на риг отображающий физические устройства, сейчас на шасси добавлено только

самое главное – программируемый логический контроллер.

Рисунок 3. Для управления устройствами, ПЛК необходима возможность отправлять и принимать сигналы: аналоговые и цифровые – в

данном ПЛК нет входов и выходов для непосредственного управления,

однако, существуют дополнительные модули, которые существенно

расширяют диапазон возможностей. Показано добавление модуля аналоговых

8

входов. Существуют споры между профессионалами данной области насчет последовательности добавления устройств – это связано с присвоением внутренних адресов: поэтому есть мнение, что сначала надо добавить модули

DO и DI, а затем AO и AI. Однако, каких-либо проблем связанных с используемой тактикой достоверно не известно.

Рисунок 4. Произведено изменение типа измерения канал 0-1 на терморезистор.

Рисунок 5. Изменение типа измерения канал 2-3: тип – ток

(двухпроводный преобразователь).

9

Рисунок 6. Изменение типа измерения канал 4-5 на тип – ток

(четырехпроводный преобразователь).

Рисунок 7. Изменение типа измерения канал 6-7: тип – ток

(двухпроводный преобразователь).

10