МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ Національний УНІВЕРСИТЕТ

імені михайла остроградського

ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОМЕХАНІКИ, ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ

І систем управління

Методичні вказівки

щодо ВИКОНАННЯ лабораторних робіт

з навчальної дисципліни

“ ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА АВТОМАТИЗАЦІЯ ЕЛЕКТРОТРАНСПОРТУ ”

ДЛЯ СТУДЕНТІВ ДЕННОЇ ФОРМИ НАВЧАННЯ

ЗА НАПРЯМОМ

6.050702 – “Електромеханіка”

КРЕМЕНЧУК 2012

Методичні вказівки щодо виконання лабораторних робіт з навчальної дисципліни “Електричні системи та автоматизація електротранспорту” для студентів денної форми навчання за напрямом 6.050702 – “Електромеханіка”.

Укладачі: к.т.н., доц. А.П. Калінов,

асист. Д.Г. Мамчур,

асп. В.О. Мельников.

Рецензент к.т.н., доц. А.І. Гладир

Кафедра систем автоматичного управління та електропривода

Затверджено методичною радою КрНУ імені Михайла Остроградського

Протокол “____” від “____”_______ 2012 р.

Голова методичної ради _____________________ проф. В.В. Костін

ЗМІСТ

Вступ 4

Перелік лабораторних робіт 5

1. Лабораторна робота №1 Ознайомлення з програмним середовищем WinPLC7. 5

2. Лабораторна робота №2 Вивчення операцій бінарної логіки. 19

3. Лабораторна робота №3 Дослідження роботи таймерів 25

4. Лабораторна робота №4 Дослідження роботи лічильників. 35

5. Лабораторна робота №5 Вивчення числових функцій. 40

Список літератури 50

ВСТУП

Дисципліна «Електричні системи та автоматизація електротранспорту» лежить в основі дисциплін, що вивчають прикладні питання побудови, проектування та функціонування автоматичних систем керування транспортними засобами, технологічними процесами та установками, побудованих з використанням сучасної елементної бази. Метою викладання дисципліни «Електричні системи та автоматизація електротранспорту» є оволодіння студентами теоретичними основами синтезу та проектування, практичними навичками наладки та експлуатації сучасних систем автоматизації електротранспорту.

В результаті вивчення дисципліни студент повинен знати принципи побудови автоматизованих систем управління електротранспортом; типи джерел та приймачів сигналів, принципи побудови систем збору інформації, методи боротьби з завадами у каналах керування та вимірювання; принципи з’єднання керуючих обчислювальних машин з датчиками та виконавчими органами, особливості використання цифрових промислових мереж; види та загальні характеристики керуючих обчислювальних машин.

Метою проведення лабораторних занять є закріплення студентами теоретичних знань і придбання навичок, необхідних для: проектування та налагоджування систем автоматизації електротранспорту з використанням програмованих логічних контролерів (ПЛК); підключення та конфігурування модулів вводу виводу ПЛК; програмування за використанням мови STEP 7; налагоджування програмного забезпечення.

Перелік лабораторних робіт Лабораторна робота №1

Тема. Ознайомлення з програмним середовищем WinPLC7.

Мета: набуття навичок роботи у програмному середовищі WinPLC7.

Короткі теоретичні відомості

Локальні системи керування.Під локальними системами керування розуміють функціональну підсистему автоматичного керування, яка розв’язує весь комплекс задач керування окремими технологічними об’єктами або процесами. Локальні системи керування (ЛСК) можуть функціонувати як у складі інтегрованої системи, так і автономно, виконуючи задачі з керування технологічними об’єктами.

Залежно від виду технологічного об’єкта ЛСК, крім основної задачі контролю та керування приводами об’єкта, забезпечують:

– керування вмиканням обладнання, зміною інструментів чи пристосувань;

– облік оброблених деталей;

– координацію роботи окремих частин обладнання;

– діагностику роботи обладнання та його аварійне вимикання;

– контроль обліково-звітної інформації в АСК дільниці чи лінії.

ЛСК у структурі АСК ТП є тими базовими цеглинами, що в єдиній структурі забезпечують вирішення питань керування всією виробничою підсистемою.

Класифікація локальних систем керування на основі обчислювальної елементної бази

Залежно від характеру локального та інтеґрованого рівня об’єкта керування вибирається апаратне, програмне, мережне забезпечення системи керування. Сучасна тенденція розвитку апаратних і програмних засобів керування технологічними процесами розподіляється за типом та розподілом обчислювальної елементної бази. За такою ознакою впроваджувані у виробництво системи можуть бути згруповані за двома принципово відмінними напрямами – відкриті та вбудовані системи (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 – Класифікація локальних систем керування

Під відкритими системами автоматичного керування розуміють такі, що можуть гнучко змінювати свою структуру при зміні технологічного процесу або номенклатури технологічного обладнання. При цьому не виникає значних апаратних та програмних проблем за необхідності зміни кількості вхідних-вихідних каналів або видів сигналів. Зазвичай це системи керування безперервними технологічними комплексами, які мають досить значний територіальний розподіл, наприклад, нафтохімічна установка.

Убудовані системи при створені чітко орієнтовані на керування конкретним технологічним процесом або об’єктом постійної структури із практично незмінним числом каналів інформації, наприклад, верстатом, насосною установкою тощо. Процесорний елемент системи вибирається із потреби забезпечення необхідних математичних операцій та швидкодії даного процесу. Залежно від задач перетворення сигналів для їх процесорної обробки підбираються необхідні електронні компоненти. За необхідності зв’язку із верхнім рівнем керування вбудована система оснащується відповідними мікросхемами інтерфейсного перетворення.

У міру росту обчислювальних та перетворюючих можливостей процесорних мікросхем (убудований АЦП, ЦАП, ШІМ) убудовані системи розширюють своє використання у побутовій, мобільній техніці (системи керування пральних машин, відеокамер, автомобілів тощо).

Разом із тим зберігається не наведений у класифікації напрям побудови систем керування на класичних логічних елементах у сучасному інтегральному виконанні. Цим шляхом йдуть при модернізації релейних систем керування верстатів-автоматів, кранів. Поряд із розвитком сімейств потужних логічних контролерів для функціонально простих, але громіздких задач випускаються логічні інтелектуальні модулі, реле, датчики на сучасній інтегральній технології у мережно-орієнтованому варіанті типу сімейства LOGO корпорації SIEMENS. На базі таких елементних модулів можуть складатись системи керування із функціональною можливістю подальшого схемотехнічного та програмного розширення, що відповідає можливостям відкритих систем.

Убудовані локальні системи керування.Архітектура вбудованих систем керування базується на використанні загальної елементної бази, ядром якої є програмовані мікропроцесори та спеціалізовані інтегральні схеми. Убудовані системи є основними рішеннями при створенні локальних, малогабаритних систем технологічних об’єктів, які у значній перспективі не будуть змінювати свої функціональні задачі. Принцип побудови практично всієї системи керування на одному кристалі вважається найбільш прогресивним для серійних виробів побутової та інформаційної техніки. Сучасна процесорна база надає розробникові широкий вибір архітектури локального рівня, яку можна розподілити на групи за основними базовими процесорними елементами:

– системи керування на основі однокристальних програмованих мікроконтролерів, які являють собою спеціалізовані ЕОМ зі скороченим набором команд (RISC-процесори), орієнтовані на промислове використання;

– системи керування на основі спеціалізованих інтегральних процесорних мікросхем із широким набором умонтованих функцій для складних математичних обробок або нейросистем;

– системи керування на основі персональних ЕОМ з убудованими в них допоміжними (мезонінними) платами розширення для перетворення та узгодження сигналів;

– системи на базі процесорів загального користування для забезпечення складних математичних операцій над даними.

Процесорні елементи, що використовуються в убудованих сиcтемах, вибирають відповідно до їх характеристик.

Промисловий контролер VIPA та система програмування WinPLC7.

Німецька компанія VIPA спеціалізується на розробці та виробництві програмованих логічних контролерів (ПЛК), сумісних з контролерами фірми Siemens за системою команд.

Програмне забезпечення VIPA WinPLC7 – програмний пакет, що призначений для конфігурації, програмування, відлагодження програм та діагностики контролеров VIPA. Воно має єдину оболонку для всіх типів контролерів VIPA, а також для контролерів Siemens S7-300/400. WinPLC7 містить різноманітні інструменти для створення проекту: конфігурування апаратного забезпечення, символьний редактор для визначення символьних позначень змінних, редактор програм, документування. Редактор програм використовується для створення програми користувача. WinPLC7 містить такі мови програмування, що відповідають стандарту IEC 61131-3: Statement List (STL) – мова інструкцій, Ladder Diagram (LAD) – мова сходинкових діаграм, Function Block Diagram (FBD) – мова функціональних блоків. WinPLC7 дозволяє імпортувати-експортувати проекти для контролерів Siemеns, зберігати резервну копію програми і даних на MMC-карту, а також виконувати програмну симуляцію роботи контроллера.