Выбор программируемого логического контроллера
ПЛК решено взять из семейства СПК1хх фирмы ОВЕН, поскольку данное семейство ПЛК имеет высокое быстродействие, обладает хорошим показателем функциональность/цена. Эти ПЛК широко распространены, для них существуют удобные среды разработки, и они имеют массу документации на различных языках, в том числе и на русском.
Одним из самых активно развиваемых в ОВЕН направлений современноймикроэлектроникиявляетсялиния ПЛК общего назначения [26].
Они представляют собой мощный инструмент для создания современных систем автоматизации и экономичных ПЛК многоцелевого назначения, в том числе и встраиваемых.
В настоящий момент соотношение «ценапроизводительностьэнергопотребление» для ПЛК является одним из лучших на мировом рынке ПЛК.
Контроллеры ОВЕН ПЛК построены на современной цифровой элементной базе. Изначально заложены достаточно мощные аппаратные ресурсы: процессор, с широкими вычислительными возможностями, большое количество памяти[27].
Программируются контроллеры ОВЕН ПЛК (PLC) с помощью профессиональной среды CoDeSys, разработанной немецкой компанией 3S–Software[28].
Спектр применений ОВЕН ПЛК достаточно широк, это как построение распределенных систем управления и диспетчеризации, так и автоматизация небольших задач.
Основные отрасли применения: ЖКХ, котельные, энергетика, автоматизация станков и автоматов, пищевая и упаковочная промышленность.
|
|
|
Рисунок 13–Структурная схема системы управления
Большинство команд, входящих в систему команд, выбираются из памяти за один такт и выполняются за один такт работы ПЛК. При выполнении последовательности таких команд выборка из памяти очередной команды совмещается во времени с исполнением ранее выбранной команды (2–х ступенчатый конвейер). При этом число команд, выполняемых за 1с, совпадает с тактовой частотой работы ПЛК.
Технические характеристики СПК107
Основные технические данные панели представлены в таблице 1, характеристики интерфейсов связи в таблице 2, а характеристики подключаемых устройствхранения данных в таблице 3.
Таблица 1–Основные технические данные
| Наименование | Значение | ||
| 1 | 2 | ||
| Системные характеристики | |||
| Центральный процессор | SAMSUNG 400MHz S3C2416XH–40 (ARM926EJ) | ||
| Встроенная память (FLASH, RAM) | 128 Мб, 64 Мб | ||
| Объем энергонезависимой памяти (FLASH), Кб | 4 | ||
| Время выполнения одного цикла программы, мс | 10 | ||
| Человеко–машинный интерфейс | |||
| Разрешение дисплея, пиксел | 800х480 | ||
| Количество отображаемых цветов | 65535 | ||
| Тип дисплея, диагональ, мм (дюймы) | Сенсорный, цветной TFT, 178 (7,0) | ||
| Питание | |||
| Напряжение | от 12 до 28 В (номинальное значение 24 В)* | ||
| Максимальный потребляемый ток в момент запуска, А, не более | 14 в течении 200 мкс | ||
| Максимальная потребляемая мощность в установившемся режиме, Вт, не более | 10 | ||
| Интерфейсы связи
| |||
| Интерфейсы связи | 1 × USB–Device, | ||
| × USB–Host, | |||
| × SD Card, | |||
| × COM1 (RS485/RS232), | |||
| × COM2 (RS485/RS232) | |||
Продолжение таблицы 1
| 1 | 2 |
| Последовательные интерфейсы связи | |
| RS–232 | RxD, TxD, GND |
| RS–485 | A(Data+), B(Data–) |
| Разъем | DB9M |
| Общие характеристики | |
| Степень защиты корпуса | |
| со стороны лицевой панели | IP54 |
| со стороны задней панели | IP20 |
| Габаритные размеры корпуса, мм | (204´149´37)±1 |
| Установочные размеры, мм | 191´137´33 |
| Масса брутто, кг, не более | 1,2 |
| Средний срок службы лет, не менее | 12 |
| Средняя наработка на отказ, ч, не более | 50000 |
| Время работы энергонезависимых часов реального времени от резервного источника питания, лет, не менее | 5 |
Таблица 2–Характеристики интерфейсов связи
| Интерфейсы связи | Протоколы (тип связи и особенности работы) | Формат передачи данных | Скорости передачи* | Длина кабеля, м, не более | Тип рекомендуемого кабеля | ||
| RS–485 | ModBus–RTU, ModBus– ASCII, ОВЕН | 8 бит, Чет (Even), Нечет (Odd), Нет (None), 1 или 2
стоп бита | 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/с | 1200** 3 | КИПЭВ 1×2×0,6ТУ 16.К99–008–2001 или аналогичный Кабели, выполненные в соответствии с рекомендациям | ||
| RS–232 | |||||||
| USB–Host | MSD | 12 Мбит/с | Используется для подключения USB flash устройств | ||||
| USB–Device | Gateway | 1,5 | Используется для подключения панели к ПК | ||||
Таблица 3–Характеристики подключаемых устройств хранения данных
| Наименование Значение | |
| USB flash накопитель | |
| Поддерживаемая версии спецификации USB* | 1.0, 1.1 |
| Поддерживаемые файловые системы | FAT 16, FAT 32 |
| Максимальная емкость накопителя, Гб** | 32 |
| Карты памяти Secure Digital | |
| Поддерживаемые форматы карт*** | SD 1.0, SD1.1, SDHC |
| Класс скорости | SD class 2 и выше |
| Поддерживаемые файловые системы | FAT 16, FAT 32 |
| Максимальная емкость накопителя, Гб** | 32 |
Общие сведения
Панель выполнена на основе микропроцессора ARM926EJ с тактовой частотой до 400 МГц и имеет динамическое ОЗУ (RAM) объемом 64 Мб, энергонезависимую память (Flash) объемом 128 Мб. Память, зарезервированная для хранения энергонезависимых данных (Retain) средствами среды программирования CODESYS имеет объем 4 кб [29,30].
Панель имеет жидкокристаллический TFT дисплей, способный отображать 65535 цветов, совмещенный с резистивной сенсорной панелью.
|
|
|
Панель, в зависимости от модификации, оборудована портом USB Host, портом USB Device, интерфейсом для работы с картами памяти SecureDigital, одним или двумя интерфейсами RS–232/RS–485 (COM1 и СOM2). В зависимости от настроек панели, возможна связь с другими приборами с помощью данных портов по интерфейсам RS–232/RS–485(СOM1 и СOM2 могут независимо работать по RS–232 и RS–485).
Панель имеет энергонезависимые часы реального времени, работающие от литиевого источника питания.
Принцип действия
Структурная схема панели представлена на рисунке 14.
Аппаратная платформа панели построена на 32–х разрядном RISC–процессоре c архитектурой ARM926. Быстродействие и наличие каналов прямого доступа к памяти позволяют данному процессору оперировать с высокоскоростными потоками данных по последовательным интерфейсам при обмене информацией, производить обработку данных по заданным пользователем алгоритмам, отображать информацию на TFT дисплее в заданной пользователем форме.
Пользовательское ПО (проект) загружается и хранится в ПЗУ панели. При старте проект переносится в ОЗУ и исполняется непосредственно из ОЗУ.
Рисунок 14–Структурная схема панели
Единая среда разработки АСУ ТПпозволяет:
· Решить проблемы программной стыковки различных устройств системы;
· С легкостью перераспределять сигналы или алгоритмы их обработки на одном устройстве;
· Создавать распределенные по устройствам алгоритмы контроля и управления;
Раздельное конфигурирование структуры АСУ ТП и логической структуры объекта дает возможность:
· Разрабатывать эти структуры параллельно;
· Независимо работать специалистам различных профилей;
· Решить проблему перехода от одной технической структуры системы к другой.
Открытость и следование стандартам обеспечивает:
· Взаимодействие с другими программами с помощью современных технологий (OPC, OLE, DCOM, ActiveX, OLE DB, ODBC и др.);
· Использование в операторском интерфейсе документов любого типа обмен данными с ними;
· Неограниченное расширение функциональности продуктами сторонних разработчиков;
· Связь с АСУ производством;
· Открытые интерфейсы для создания пользователем любых базовых элементов.
Интуитивная легкость освоения
Удобство инструментария:
· Простой и понятный русскоязычный интерфейс;
· Реализация большинства действий пользователя методом «перетащи и брось»
· Подробный справочный материал;
· Наличие учебного проекта;
· Запоминание всех индивидуальных настроек;
· Контекстная справка;
· Всплывающие подсказки;
· Разбиение библиотек на определяемые пользователем категории;
· Контроль допустимости вводимой информации.
Удобство методики разработки:
· Соответствие проекта логике восприятия системы и объекта разработчиком;
· Возможность разработки проекта в удобном порядке;
· Возможность полной отладки проекта без связи с объектом;
· Возможность полной отладки распределенной системы на одном компьютере;
· Отсутствие необходимости настройки сети или выделения отдельного сервера для запуска распределенной системы;
· Возможность многократного использования любой ранее созданной части системы;
· Возможность использования пакета в качестве инструмента моделирования, создания тренажеров и демоверсий;
· Библиотека объемных элементов со встроенным индикатором уровня заполнения;
· Визуальное создание схемы вычислений на языке функциональных блоков (FBD);
· Библиотека из около 150 функциональных блоков, включая контроль и управления;
· Первичная обработка каждого сигнала с автоматическим контролем границ;
· Формульные вычисления значений и событий с обширной библиотекой функций;
· Автоматическая и пользовательская обработка признаков качества значений;
· Имитационный режим с индивидуальным выбором функций имитации сигналов;
· Создание пользователем новых блоков или макроблоков;
· Интеграция вычислительных, событийных и визуальных функций объектов.
Наследование
По умолчанию все настройки наследуются от «родительского» объекта. Каждый объект имеет множество настроек. Такое обилие могло бы потребовать от разработчика системы выполнения огромного количества действий. Но так как для разных объектов их список в основном одинаков, то все настройки можно сделать только один раз, все подчиненные объекты автоматически воспримут настройки родительского элемента, то есть «унаследуют» их. Исключение будут составлять только те настройки и только у тех элементов, которые разработчик изменил сам.
Типизация и тиражирование
Допускается многократное использование одного и того же объекта со всеми созданными для него документами, в том числе при разработке различных систем. При копировании объекта или сохранении его в библиотеке все его настройки и документы, настройки документов и внутренние связи будут сохранены. Внешние связи с источниками данных будут восстановлены при наличии источников с такими именами, внешние связи с приемниками данных будут восстановлены, если эти приемники данных свободны, остальные будут показаны в общем списке. Благодаря этому управление и контроль типовым технологическим объектом (насосом, задвижкой, реактором, фильтром и т.п.) создаются один раз для всех проектов. Это позволяет создавать объекты для одной системы параллельно независимыми разработчиками.
Алгоритм работы системы
Процесс разработки и отладки программногообеспечения происходит при помощи специализированных комплексовпрограмм, обеспечивающих комфортную среду дляработыприкладногопрограммиста[29,30].Традиционно все ведущие производители ПЛК имеют собственныефирменные наработки в области инструментального программного обеспечения.Одним из самых популярных в мире универсальных комплексовпрограммирования является комплекс CoDeSys, который поддерживаетстандарт МЭК и учитывает фирменные особенности более 150 моделей ПЛК.Комплекс CoDeSys (ControllersDevelopmentSystem) фирмы 3S (SmartSoftwareSolutions) представляет проектировщику удобную среду дляпрограммирования контроллеров на языках МЭК [26–28]. Используемыередакторы и отладочные средства базируются на широко известных принципах.CoDeSys позволяет использовать языки: IL, ST, LD, SFC, FBD и CFC. Вданномпроекте использовался графический язык LD.
Текстовые редакторы CoDeSys производят автоматическое объявлениепеременных, тип которых задается в диалоговом окне, и другие действия.Графический редактор автоматически выполняет расстановкукомпонентов схемы (контактов, катушек реле, таймеров и пр.) и трассировку ихсоединений; нумерацию цепей; масштабирование изображения, что позволяетувидеть всю LDдиаграмму (программу) или какую–то её часть и выделятьцветом активные цепи.Встроенные эмулятор и элементы визуализации дают возможностьвыполнять отладку проекта без самих аппаратных средств. Главное меню среды CoDeSysпредставлено на рисунке 15. Общий вид основной программы представлен на рисунке16.
Рисунок 15 –Главное меню среды CoDeSys
Алгоритм работы системы представлен в ПРИЛОЖЕНИИ Е. Он позволяет устанавливать критические параметры в соответствии с выбранными режимами учитывая особенности технологических процессов.
Выбор ключевых элементовф
В качестве ключевых элементов выбираем МДВВ, МВА8 и УБЗ 302.
Они работают в сети RS*485 по одному из стандартных протоколов: ОВЕН, ModBus (RTU и ASCII) или DCON.
Модуль ввода аналоговый измерительный МВА8 предназначен для построения автоматических систем контроля и регулирования производственных технологических процессов в различных областях промышленности, на транспорте, в сельском и коммунальном и других отраслях народного хозяйства.
Прибор выполняет следующие основные функции:
· Измерение физических параметров объекта, контролируемых входными первичными преобразователями;
· Цифровая фильтрация измеренных параметров от промышленных импульсных помех;
· Коррекция измеренных параметров для устранения погрешностей первичных преобразователей;
· Формирование аварийного сигнала при обнаружении неисправности первичных преобразователей;
· Передача компьютеру информации о значениях измеренных датчиками величин или значениях, полученных после преобразования этих величин;
Рисунок16–Общий вид основной программы
· Изменение значений его программируемых параметров с помощью программы конфигурирования;
· Сохранение заданных программируемых параметров в энергонезависимой памяти при отключении напряжения питания МВА 8;
· Снятие показаний датчиков положения (резистивного и токового типа) и контактных дискретных датчиков.
Модуль дискретного ввода вывода МДВВ предназначен для построения автоматических систем контроля и регулирования производственных технологических процессов в различных областях промышленности, на транспорте, в сельском и коммунальном и других отраслях народного хозяйства.
Прибор выполняет следующие основные функции:
· Ввод дискретных сигналов;
· Вывод дискретных сигналов с электромагнитных выходов;
· Время замыкание размыкание дискретных вводов и выводов;
Универсальный блок защиты УБЗ–302 Предназначен для постоянного контроля параметров работы трехфазного электрооборудования (в первую очередь 3–х фазных асинхронных электродвигателей): сетевого напряжения, действующих значений фазных/линейных токов, потребляемой мощности, напряжений и токов прямой и обратной последовательности, сопротивления изоляции на корпус, дифференциальных токов утечки на землю (токов нулевой последовательности), температурных режимов работы. Блок разработан для широкого применения в инженерных системах зданий и сооружений (отопление, вентиляция, водоснабжение, кондиционирование), АСУ ТП и системах промышленной автоматизации, контроля, учета и диспетчеризации.Блок позволяет значительно снизить вероятность отказов 3–х фазного элетрооборудования, уменьшить стоимость эксплуатации, оптимизировать потребление электроэнергии и значительно повысить удобство эксплуатации.
Визуальная информация о текущих значениях давления и температур в ГЭТУ–25 отображается на панели оператора. Визуализация достигается с помощью программного обеспечением «MASTERSCADA».Меню визуализации приведена на рисунке 17.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 932; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!