vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2.2.Вибір конфігурації контролера і схем підключення

2.2.1.Схема автоматизації

Для вибору моделі контролера і його конфігурації необхідно визначитись з переліком технічних засобів автоматизації, які будуть використовуватись для реалізації алгоритму управління. При цьому дуже важливо знати параметри сигналів від датчиків і на виконавчі механізми. На рис. 3 наведена спрощена функціональна схема автоматизації на якій показані датчики і виконавчі механізми, а також типи сигналів для їх підключення до мікропроцесорного контролера (МПК).

Рис. 3. Спрощена схема автоматизації:

ВД – входи дискретні; ДВ – виходи дискретні; ВА – входи аналогові; АВ – аналогові виходи; ВІ – входи імпульсні; ІВ – імпульсні виходи

Вибір технічних засобів.

1.Для неперервного вимірювання рівня (LT) – ультразвуковий рівнемір з вихідним сигналом 0 – 20 мА. При підключенні до МПК - вхідний аналоговий сигнал (01).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2.Для сигналізації досягнення рівня «а» (LЕ) - ємнісний сигналізатор рівня. Вхідний дискретний сигнал (01).

3.Для вимірювання температури (ТЕ) – термометр опору з вбудованим нормуючим перетворювачем і вихідним сигналом 0 – 20 мА. Вхідний аналоговий сигнал (02).

4.Кнопка «Пуск» (SB) – вхідний дискретний сигнал (02).

5.Перемикач (виду продукції) (SА) – Два вхідних дискретних сигнали: 03 – при виборі виду продукції №1, 04 - при виборі виду продукції №2.

6.Клапани Кл 1, Кл 2, Кл 3, Кл 5 – дискретні електропневматичні клапани. 4 дискретних вихідних сигнали – 01, 03, 04, 05.

7.Управління мішалкою за допомогою магнітного пускача. Дискретний вихідний сигнал – 02.

8.Клапан Кл 4 – пневматичний клапан з аналоговим електропневматичним перетворювачем. Управляючий сигнал 0 – 20 мА. Аналоговий вихідний

сигнал – 01.

При виборі технічних засобів автоматизації слід підібрати конкретні засоби зкаталогів фірм виробників та привести стислу технічну характеристику(скористатись посиланнями [7])

Таким чином для управління об’єктом необхідно сконфігурувати МПК який забезпечує підключення: 4 дискретних вхідних сигналів, 5 дискретних вихідних сигналів, 2 вхідних аналогових сигналів 0 – 20 мА і 1 аналогового вихідного сигналу 0 – 10 В.

2.2.2. Конфігурування МПК і схеми підключення зовнішніх пристроїв

2.2.2.1. МПК Ломіконт

Для реалізації алгоритму управління можна вибрати модель Ломіконта Л- 120 з наступною конфігурацією:

Модулі базового комплекту: ПРЦ7 і МП7. Модулі входів-виходів:

-1 модуль дискретних входів – ДЦП2. 16 входів, настроєний на роботу з групами змінних 00 і 01;

-1 модуль дискретних виходів – ЦДП2. 16 виходів, настроєний на роботу з групами змінних 00 і 01;

-1 модуль аналогових входів АЦП2. 16 входів, настроєний на роботу з групами змінних 00 і 01. До групи входів 00 підключений 1 модуль гальванічного розподілення РГ12. Для забезпечення можливості підключення до РГ12 сигналів від датчиків рівня і температури 0 – 20 мА на клемній колодці встановлюються резистори 400 Ом;

-1 модуль аналогових виходів ЦАП2. 8 виходів, настроєний на роботу з групою змінних 00 з сигналом 0 – 0-20 мА.

На рис. 4 – рис. 7 показані варіанти схем під‘єднання зовнішніх пристроїв до відповідних модулів МПК. Схеми під‘єднання до окремих модулів Ломіконта наведені у [1, сторінки 94-103] та [2, сторінки 36-43]. На схемі під‘єднання дискретних виконавчих механізмів зроблено спрощення, яке полягає у тому, що

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

виконавчі механізми під‘єднані безпосередньо до дискретних виходів. При цьому треба пам‘ятати, що дискретні вихідні модулі мають транзисторні ключі, які можуть комутувати ланцюги постійної напруги до 48 В з струмом комутації тільки до 200 мА. Тому, якщо струм спрацьовування виконавчого механізму є більшим необхідно використовувати проміжне реле, через контакти якого будуть підключатись виконавчі механізми.

Рис.5. Схема під‘єднання дискретних вихідних сигналів

Рис.4. Схема під‘єднання дискретних вхідних сигналів

Рис.6. Схема під‘єднання аналогових вхідних сигналів

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис.7. Схема під‘єднання аналогових вихідних сигналів

У відповідності з схемами підключення визначаємо адреси зовнішніх вхідних і вихідних сигналів, які наведені у таблиці 1.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2.2.2.2. МПК Реміконт 130

Для реалізації алгоритму управління на базі Реміконта 130, у відповідності з типами і кількістю зовнішніх сигналів може бути вибрана регулююча модель Реміконта 130 з модифікацією – 15 [1, сторінка 108] та [2, сторінка 48]. Таким чином у вибраній модифікації контролера встановлені два модуля пристрою зв‘язку з об‘єктом (ПЗО) [1, сторінка 151] та [2, сторінка 80]:

-МАС – модуль аналогових сигналів, який працює з 8 аналоговими входами і 2 аналоговими виходами і який під‘єднаний до розніму зовнішніх з‘єднань «А»;

-МСД 8/8 – модуль дискретних сигналів, який працює з 8 дискретними входами і 8 дискретними виходами і який під‘єднаний до розніму зовнішніх з‘єднань «Б».

Схема зовнішніх з‘єднань для рознімів групи А і Б визначається тільки типом модуля ПЗО. Зовнішні з‘єднання для модулів аналогових сигналів наведені

у[1, сторінка 153], а для модулів дискретних сигналів у [1, сторінка 152] та [2, сторінка 80].

На рис. 8 наведений варіант схеми підключення датчиків і виконавчих механізмів до контролера.

Під‘єднання зовнішніх пристроїв до рознімів контролера відбувається за допомогою клемно-блокових з‘єднань. У деяких випадках використовуються додаткові блоки [1, сторінки 110-111] та [2, сторінка 48].

На схемі під‘єднання дискретних виконавчих механізмів, як і для Ломіконта, зроблено спрощення, яке полягає у тому, що виконавчі механізми під‘єднані безпосередньо до дискретних виходів. При цьому треба пам‘ятати, що дискретні вихідні модулі Реміконта Р-130 мають транзисторні ключі, які можуть комутувати ланцюги постійної напруги до 40 В з струмом комутації тільки до 300 мА. Тому, якщо струм спрацьовування виконавчого механізму є більшим необхідно використовувати блок підсилювача потужності БУМ [1, сторінки 110111] та [2, сторінка 48], релейні виходи якого можуть комутувати ланцюги напруги до 220 В з струмом комутації до 2 А.

Таким чином, у відповідності з схемою підключення, аналогові сигнали будуть подаватись у контролер на відповідні входи алгоритму вводу ВАА і алгоритми виводу АВА, а дискретні сигнали на відповідні входи алгоритмів ВДБ і ДВБ.

2.2.2.1.Мікропроцесорні контролери MODICON TSX

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Складність алгоритму управління і кількість зовнішніх пристроїв дає можливість для керування об‘єктом використати малопотужні контролери. Але у зв‘язку з тим, що в курсовому проекті рекомендується використовувати контролери Modicon TSX Micro або Modicon TSX Premium, які працюють з програмною оболонкою PL7 Pro, вибираємо один із цих типів контролера.

Як один із можливих варіантів, пропонується вибрати модель Modicon TSX Micro 3705 у конфігурації наведеної на рис. 9.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 9. Конфігурування контролера Modicon TSX Micro 3705

До складу контролера крім процесорного модуля входять:

-комбінований повноформатний модуль TSX DMZ 28DR, який встановлений

упершому слоті і займає 1-е і 2-е місця. Модуль має 16 дискретних входів з напругою 24 В постійного струму та 12 релейних виходів з струмом комутації 3 А та напругою 24 В постійного струму і 24-240 В змінного струму;

-напівформатний модуль аналогових входів TSX AEZ 802, який розташований на 3-му місці і працює з 8 аналоговими сигналами 0-20 або 4-20 мА;

-ніпівформатний модуль аналогових виходів TSX ASZ 200, який розташований на 4-му місці і працює з 2 аналоговими сигналами 0-20, 4-20 мА або 0-10 В;

На рис. 10-11 наведені схеми підключення зовнішніх пристроїв до модулів

МПК.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис.10. Схема підключення дискретних сигналів

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис.11. Схема підключення аналогових сигналів

У відповідності зі схемами підключення визначаються адреси входіввиходів для МПК TSX Micro 3705, наведені у табл.2.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Після визначення схем підключення виконується конфігурування окремих модулів. На рис. 12-16 наведені вікна для конфігурації окремих модулів. Mast задача повинна бути періодичною.

Рис.12. Конфігурування процесорного модуля

Рис.13. Конфігурування модуля дискретних входів-виходів (входи)

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис.14. Конфігурування модуля дискретних входів-виходів (виходи)

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис.15. Конфігурування модуля аналогових входів

Рис.16. Конфігурування модуля аналогових виходів

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2.3 Розроблення прикладного програмного забезпечення для реалізації алгоритму керування

2.3.1. Розроблення програми користувача для МПК Ломіконт

Нижче наведений приклад можливої програми користувача на технологічній мові Мікрол для реалізації алгоритму управління.

Програма складається з ряду секцій у кожній з яких відбувається окремий етап управління процесом. У секції 000 відбувається приведення програми і положення виконавчих механізмів і відповідних регулюючих органів до початкового стану.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2.3.2 Розроблення програми користувача для МПК Реміконт-130

На рис. 9 наведений можливий варіант програми користувача для Реміконта-130 на мові функціональних блоків. На схемі окремі алгоритми зображені у вигляді прямокутників над яким вказано їх позначення у відповідності з бібліотекою алгоритмів. У верхній частині зліва вказується номер алгоблоку, куди записується алгоритм, справа – бібліотечний номер. У нижній частині зліва – модифікатор для даного алгоритму, справа – масштаб часу.

Для зв‘язку програми з сигналами зовнішніх пристроїв використані алгоритми інтерфейсного зв‘язку (ВДБ, ВАА, ДВБ, АВА), підключення до яких зовнішніх пристрої показано у відповідності до вище наведеної схеми підключення до Р-130.

Дискретні виходи і входи алгоритму ПЕР, записаного в алгоблок 25, підключені через алгоритм двохпозиційного управління УДП, для яких встановлений модифікатор 02. Тобто сигнал логічної одиниці (по передньому фронту) поданий на входи 01,02 викликає появу логічної одиниці на їх виході 01, сигнал логічної одиниці (по передньому фронту) поданий на входи 03,04 викликає появу логічного нуля на виході 01.

При розробці програми враховувалось наступне. Режими роботи установки залежать від положення перемикача SA. У положенні «1» перший компонент заповнює апарат до рівня 80%, а потім витримується температурний режим 70оС, а для положення «2» - другий компонент заповнює апарат до рівня 90% з температурним режимом - 75оС. Для врахування цього, до виходів 03 і 04 алгоритму ВДБ (05) (05 – номер алгоблоку) під‘єднані входи алгоритму перемикачів ПЕР (07) і ПЕР (08).

Програма працює наступним чином. Після натискання кнопки «Пуск» сигнал логічної 1 подається:

-на входи 03 алгоритмів УДП (17,18,19 і 21), що призводить до появи на виході 01 цих алгоритмів логічного 0. Ці виходи під‘єднані до відповідних входів алгоритму ДВБ (26) через які формуються управляючі сигнали на виході контролера і закривають клапани Кл1, Кл2, Кл3, Кл5 і відключають магнітний пускач КМ, який керує мішалкою;

-на вхід 01 алгоритму УДП (20), що призводить до появи логічної 1 на його виході, який під‘єднаний до входу 04 алгоритму ДВБ (26). Це призводить до відкриття Кл5;

-на входи алгоритмів УДП (22, 23, 24) за допомогою яких формуються управляючі сигнали на входах 02, 04, 06 алгоритму ПЕР (25). При натисканні кнопки «Пуск» логічна 1 з‘являється на виході алгоритму УДП (22), а на виходах алгоритмів УДП (23 і 24) формується логічний 0. Це забезпечує підключення до виходу 01 алгоритму ПРЕ (25) значення аналогової змінної, яке записано на вході 01, тобто «0». Цей сигнал передається на вхід алгоритму АВА (27) і відповідно повністю закриває Кл4.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

тільки рівень досягне заданого значення (80% або 90%) на виході 02 з‘являється логічна 1 і яка подається на:

-входи 04 алгоритмів УДП (18 і 19), через виходи яких закриваються клапан Кл2 і Кл3;

-входи 03 алгоритму УДП (22) і 01 алгоритму УДП (24). Через виходи цього алгоритму змінюється комбінація сигналів на управляючих входах алгоритму ПЕР (25). А саме на вході 03 цього алгоритму з‘являється логічний 0, а на вході 06 – логічна 1. Тобто на виході цього алгоритму з‘являється сигнал 100, що через алгоритм АВА (27) повністю відкриває

клапан Кл4.

Починається підігрів рідини. Як тільки температура в апараті досягне заданого значення яке залежить від положення перемикача SA і подається з виходу 01 алгоритму ПЕР (08) на вхід 11 алгоритму ПОР (09). Як тільки температура досягне заданого значення (70оС або 75 оС, що відповідає значенням 58,3 і 62,5 для діапазону 0-120оС) на виході 03 з‘являється логічна 1 і яка подається на:

-входи 04 алгоритму УДП (24) і 01 алгоритму УДП (23). Через виходи цього алгоритму змінюється комбінація сигналів на управляючих входах алгоритму ПЕР (25). А саме на вході 06 цього алгоритму з‘являється логічний 0, а на вході 04 – логічна 1. Тобто на вихід цього алгоритму буде подаватись сигнал з регулятора температури, який подається на вхід 03 з виходу алгоритму РУЧ(16), який під‘єднаний до алгоритму регулятора аналогового РАН (15). Це дозволить керувати клапаном Кл4 регулятором температури.

-на входи 01 і 02 (з інверсією) алгоритму таймера ТМР (14). Таймер запускається.

Починається витримка часу. Коли час, встановлений на вході 03 алгоритму (з врахуванням масштабу часу алгоритму), вичерпався на виході 01 з‘являється логічна 1 яка подається:

-на входи 04 алгоритму УДП (23) і 02 алгоритму УДП (22). Через виходи цього алгоритму змінюється комбінація сигналів на управляючих входах алгоритму ПЕР (25). А саме на вході 06 цього алгоритму з‘являється логічний 0, а на вході 02 – логічна 1. Тобто на вихід цього алгоритму буде подаватись сигнал 0, що через алгоритм АВА (27) повністю закриє клапан Кл4;

-на вхід 02 УДП (20), через вихід якого відкриється клапан Кл5.

Цикл роботи закінчився.

При складанні програми необхідно уважно вивчати описи бібліотечних алгоритмів, які наведені у навчальному посібнику [1, сторінки 117-141] та у конспекті лекцій [2, сторінки 53-73]. Крім того, крос-система для програмування Р-130 має повну бібліотеку алгоритмів.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Produkt_1:=%I1.2;

Produkt_2:=%I1.3;

L_aparat:=%IW3.0;

Temperat:=%IW3.1;

Лістинг коду, написаного в Post.

%Q2.4:=%M24;

%Q2.0:=%M20;

%Q2.3:=%M23;

%Q2.1:=%M21;

%Q2.2:=%M22;

%QW4.0:=%MW40;

Рис.17. Структура програми на мові Grafcet.

Лістинг програми на Grafcet необхідно оформляти таким чином, щоб було зрозуміло наповнення кожного кроку та умови переходу. Один із варіантів такого представлення продемонстрований в таблиці 4. Лістинг умови переходу починаються зі слова ПЕРЕХІД (x-y), де x та y - номери кроків відповідно з якого на який проходить перехід. Кроки починаються зі слова STEP N , де N – номер кроку. Кожний крок може складатися з трьох програм P1 (при активації), N1 (коли активний) та P0 (при деактивації), які обрамляються відповідними словами ACTION та END_ACTION. Слід зазначити, що табличне представлення програми

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

є необов’язковим, а позначення кроків та умов переходів може проводитись довільним чином, однак за умови повної визначеності складу програми.

Рис.18. Структура програми на мові Grafcet (продовження).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

В програмі використані символьні позначення, які наведені в таблиці 5. Таблиця 5.

Прокоментуємо деякі моменти в наведеній програмі.

В залежності від вибраного режиму, програма піде по одній із альтернативних гілок: крок 4 або 8.

Значення заданих температур для різних режимів та компонентів відповідно дорівнюють 5833 од. контролера для першого режиму та 6250 од. для другого режиму, оскільки налаштування діапазону для відповідного входу дорівнює від 0- 10000 од. контролеру. В кроці 6 проводиться регулювання температури для обох режимів, однак завдання регулятору задається в кроці 5 (Р0) для першого режиму та 9 (Р0) для другого. Слід зазначити, що перехід регулятору в автоматичний режим програмно не робиться, тому при відладці програми необхідно це зробити вручну, наприклад з таблиці анімацій (на практиці не рекомендується переводити регулятор в автоматичний режим та навпаки програмним шляхом, оскільки це прерогатива оператора). Коефіцієнти настройки Кр, Ті та Тд теж проводиться вручну при відладці програми.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

В програмі використаний секундний таймер, з уставкою 900 (900с/60с=15 хв). Однак умова переходу 6-7 є досягнення плинного значення 90с. Це зроблено штучно, для скорочення часу відладки.

При закінченні загального циклу роботи установки, маркер Grafcet знову переходить на нульовий крок ініціалізації.

2.3.3.2. Приклад програми користувача на мові Ladder Diagram

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2.4. Відлагодження програми користувача для МПК TSX Micro

2.4.1. Загальні принципи.

Відлагодження програми бажано проводити в три етапи:

-перед впровадженням на об’єкт;

-доводка програми на об’єкті перед пуском установки;

-доводка програми на об’єкті в режимі експлуатації.

Перший етап дає змогу максимально наблизити програму до робочого стану ще на етапі проектних робіт. Відсутність робочого об’єкту вимагає від розробника ПЗ імітації сигналів від датчиків, відповідно до умов функціонування цього об’єкту. Розробник чітко повинен уявляти як працює об’єкт, для того щоб імітувати сигнали в правильній послідовності та діапазонах сигналу. Так, наприклад, типовою помилкою є імітація спрацювання верхніх датчиків рівня при наборі перед нижніми, адже рівень набирається поступово.

В крос-системі Мікрол або на Пульті Ломіконта, імітація зовнішніх входів проводиться шляхом блокування відповідних зовнішніх змінних (ВА, ВД) та

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

завдання їм необхідного (імітованого) значення. Правильність роботи відслідковується по зміні відповідних вихідних змінних (АВ, ДВ) та технологічних повідомлень.

В середовище PL7 PRO для відладки використовують таблиці анімації або/та засіб Runtime Screener. Принципи імітації аналогічні як в Мікрол, однак замість блокування зовнішніх входів проводиться їх форсування. Інколи у розробника є можливість імітувати сигнали підключивши до ПЛК зовнішні імітатори:

-вимикачі або перемикачі;

-задавачі струму або напруги;

-резистори змінного опору тощо.

Такі засоби дають можливість перевірити не тільки роботу програми але і повністю обчислювальний канал.

Інколи у розробника немає можливості використати необхідні модулі входів/виходів, що приводить до неможливості форсування та зміни вхідних змінних. В цьому випадку частину програми переприв’язки змінних (див. таб.3) можна виділити як коментар, тим самим вилучити з робочого циклу програми, і імітувати значення тільки проміжних змінних.

2.4.2. Використання програм імітації.

Для зручності відладки програми на етапі розробки, інколи пишуть підпрограми імітації об’єкту в самому ПЛК. Таким чином структура системи з імітацією порівняно зі структурою без неї (рис.19) буде мати вигляд як на рис.20.

Як видно з рисунку 20, з існуючої програми видаляється (позначається як коментар) частина, яка відповідає за пере присвоєння входів та виходів проміжним змінним, що дає змогу відв’язати програму користувача від зовнішніх змінних. Це ще один аргумент на користь підходу запропонованого вище, щодо переприсвоєння.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Як видно з прикладу частина програми пере присвоєння закоментована, натомість замість неї використовується підпрограма імітації. Ця підпрограма викликається раз в 100 мс, що реалізовується з використанням спеціального системного біту %S5, який перекидається в протилежний стан раз в 50 мс, тобто організовує бітовий меандр з періодичністю 100 мс. Таким чином по передньому

дорівнювати 1. Для перемноження цілих значень на дійсне використовується функція перетворення типів цілого в дійсне INT_TO_REAL. Для запису результату в ціле значення – зворотна функція перетворення типів

REAL_TO_INT.

Для зручності відладки можна скористатися засобами RuntimeScreen, приклад для якого зображений на рис.22.

Рис.22. Копія екрану відладочного засобу RuntimeScreen.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

технологнічними процесами” та 6.092502 “Комп‘ю-терно-інтегровані технологічні процеси та виробництва”ден. та заоч .форм навчання / Уклад.: І.В.Ельперін, В.М.Кушков, Г.В.Кабальський. – К.: УДУХТ, 2001. – 16 с.

6. Мікропроцесорні пристрої та системи автоматики: Метод. Вказівки до вивчення дисципліни для студтів спец. . 7.092501 “Автоматизація технологнічних процесів і виробництв заоч.форми навчання” / Уклад.: І.В.Ельперін, В.М.Кушков.

– К.: УДУХТ, 1998. – 20 с.

7. http://iac/honeywell/com http://www.rosemount/com http://www.prosoft/ru http://www.simens/ru/ad/as http://www.jumo.ru http://www.microl.ua