Мікропроцесорні та програмні засоби автоматизації

 

Керуючись даними, наведеними у таблиці 1 і каталогами виробників технологічних засобів автоматизації, підібрано необхідні датчики  та виконавчі механізми та визначені  вхідні та вихідні сигнали, табл. 2 і 3.

Таблиця 2                              Датчики контролю технологічних  параметрів

№ п/п	Параметр	Назва і тип датчика	Вихідний сигнал датчика	Постачальник технічного засобу
1	Температура у методичній зоні	Термоперетворювач з уніфікованим вихідним сигналом ТСМУ 0104	4-20 мА	ЕЛЕМЕР, м. Київ
2	Температура у зварювальній зоні	Термоперетворювач з уніфікованим вихідним сигналом ТСПУ- 055	4-20 мА	ЕЛЕМЕР, м. Київ
3	Температура у зоні витримки (томильній зоні)	Термоперетворювач з уніфікованим вихідним сигналом ТСМУ 0104	4-20 мА	ЕЛЕМЕР, м. Київ
4	Тиск у газовому трубопроводі перед піччю	Датчик тиску  АИР-10Н	4-20 мА	ЕЛЕМЕР, м. Київ
5	Витрата газу	Витратомір	4-20 мА	ЕЛЕМЕР, м. Київ
6	Витрата повітря	Витратомір	4-20 мА	ЕЛЕМЕР, м. Київ
8	Тиск повітря перед  рекуператором	Датчик тиску  АИР-10Н	4-20 мА	ЕЛЕМЕР, м. Київ
9	Температура повітря після  рекуператора	Термоперетворювач з уніфікованим вихідним сигналом ТСПУ- 055	4-20 мА	ЕЛЕМЕР, м. Київ
10	Тиск повітря після  рекуператора	Датчик тиску  АИР-10Н	4-20 мА	ЕЛЕМЕР, м. Київ
11	Температура кінця прокатки	Термоперетворювач з уніфікованим вихідним сигналом ТСМУ 0104	4-20 мА	ЕЛЕМЕР, м. Київ
13	Тиск в робочому просторі печі	Датчик тиску  АИР-10Н	4-20 мА	ЕЛЕМЕР, м. Київ
14	Температура продуктів горіння, що відходять	Термоперетворювач з уніфікованим вихідним сигналом ТСМУ 0104	4-20 мА	ЕЛЕМЕР, м. Київ

 

Таблиця 3                                Виконавчі пристрої, що змінюють параметр

№ п/п	Параметр	Назва і тип виконавчого  механізму	Сигнал керування виконавчим механізмом	Постачальник технічного засобу
1	Витрата  газу	Пускач ПБР-2М з виконавчим механізмом  МЄО-16/10-0,25-93	Імпульсний	ООО «ПЄК», м. Чебоксари
2	Тиск в робочому просторі печі	Пускач ПБР-2М з виконавчим механізмом  МЄО-16/10-0,25-93	Імпульсний	ООО «ПЄК», м. Чебоксари
3	Співвідношення газ –  повітря	Пускач ПБР-2М з виконавчим механізмом  МЄО-16/10-0,25-93	Імпульсний	ООО «UKSPAR», м.Київ

 

3. ПРОЕКТНЕ КОМПОНУВАННЯ КОНТРОЛЕРА WAGO

Німецька корпорація WAGO є світовим лідером в області термінальних технологій. Основною її розробкою вважається унікальна технологія з’єднання провідників Cage Clamp. Про те чимало уваги корпорація приділяє уваги роботам в області I/O систем, що монтуються на DIN-рейку.

Розробка WAGO I/O-System призначена для організації віддаленого збору даних і управління на основі різних промислових мереж. Система дозволяє приймати і передавати дискретні, аналогові, число імпульсні сигнали, а також обмінюватися даними з різними спеціальними пристроями.

Ідеологія  WAGO I/O заснована на наданні розробнику максимальних можливостей в конфігуруванні, нарощуванні і обслуговуванні системи. З іншого боку, користувачеві надана можливість максимально гнучко зманювати кількість входів і виходів контролера, використовуючи чотирьох, двох або одно канальні модулі вводу-виводу. Це дає значну економію засобів, за рахунок зменшення надмірності системи, у порівнянні з традиційними ПЛК що мають , як правило, 16/8 канальні модулі.

Проектне компонування контролера здійснюється на основі інформації про  кількість та вид вхідних і  вихідних сигналів, з я якими працює контролер у процесі автоматичного  управління технологічним процесом, бажану конфігурацію вводів-виводів  та мережну структуру.

Відповідно до завдання, контролер повинен працювати  у промисловій мережі DeviceNet. Для реалізації цієї функції потрібно обрати необхідний мережний адаптер.Згідно каталогу продукції обираємо адаптер WAGO 750-806 зі швидкість передачі даних по мережі від 125 до 500 кбіт/с з можливістю роботи з дискретними та аналоговими сигналами.

Відповідно до таблиці 2 кількість  аналогових інформаційних сигналів, що надходять від датчиків до контролера дорівнює 14. Усі вони уніфіковані струмові  з діапазоном 4-20 мА.

Оскільки кількість вхідних  сигналів дорівнює 14, то для їх обробки раціональніше буде обрати чотири 4-канальні аналогові модулі WAGO 750-455.

За результатами обробки  вхідних сигналів контролер формує керувальний вплив на витрату  газу,тиск в робочому просторі печі та співвідношення газ-повітря. Це здійснюється за допомогою виконавчих механізмів сталої швидкості, які працюють від імпульсних сигналів управління.

Розглянемо контроль витрати  пари і пеку. Оскільки при регулюванні  технологічних параметрів виконавчий механізм має здійснювати компенсацію збурень шляхом збільшення або зменшення витрати газу чи повітря, при розрахунку кількості дискретних модулів виводу слід передбачити на кожний виконавчий механізм два виходи – «більше» і менше». З таблиці 3 видно, що зміну технологічних параметрів здійснюють три виконавчих механізми , отже, для керування їх роботою потрібно шість вихідних каналів дискретного модуля виводу.

З каталогу продукції WAGO обираємо модулі, що найбільш підходять для керування роботою виконавчих механізмів, а саме 2-канальні релейні вихідні модулі WAGO 750-513.

Кількість модулів, що забезпечують керування роботою виконавчих механізмів дорівнює:

6 вихідних канали/2 канали виводу = 3 модулі WAGO 750-513

Мережний адаптер разом  з модулями вводу виводу складає  Fieldbus вузол яких завершується кінцевим модулем. Для замикання кола Fieldbus- вузла обираємо кінцевий модуль WAGO 750-600.

 

4. СТВОРЕННЯ ПРОГРАМНОГО КОДУ СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ РОБОТИ ТРАНСПОРТЕРІВ Завдання:

Розробити - программу

5.1 Програмування проекту

Програмування роботи електродвигунів  здійснюється за допомогою інструментального  середовища CoDeSys.

Переваги пакету CoDeSys (скорочення від слів Controller Development System) зробили його найпоширенішим у світі інструментом програмування промислових комп'ютерів і контролерів що спирається на міжнародний стандарт МЕК 61131-3. У ньому вбудовані спеціалізовані редактори для усіх п'яти стандартних мов і додатковий CFC (Безперервні функціональні діаграми) редактор.

CoDeSys об’єднує потужність висококласних інструментів програмування для мов високого рівня, таких як C або Паскаль з простотою роботи і практичною функціональністю систем програмування ПЛК. Всі компоненти CoDeSys якісно документовані і мають вбудовану систему допомоги. CoDeSys володіє низкою особливостей, які допомагають користувачеві створювати  будь-які програми. Вікна редакторів мають окремий розділ оголошень, представлений у вигляді тексту або таблиці. Змінні і їх властивості задаються у діалоговому вікні, яке відкривається автоматично при введенні нового ідентифікатора. Асистент вводу приходить на допомогу коли необхідно ввести ім'я змінної, ключове слово, назву підпрограми з бібліотеки або з поточного проекту. Він зводить до мінімуму ручну працю і пов'язані з цим помилки. Вбудований компілятор створює швидкий машинний код безпосередньо з МЕК додатку.

CoDeSys має  передові засоби, які  допомагають при налагоджені,  тестуванні і супроводі додатків. У режимі оnline поточні значення змінних «оживають» безпосередньо у вікнах редакторів. У будь-який час  можна змінити або примусово зафіксувати потрібне значення.

Завдяки точкам останову і  можливості «крокувати» по рядках програми, пошук помилок не представляє  складності.

Без необхідності зупинки  контролера і ризику втрати поточних значень змінних, CoDeSys дає можливість виправити працюючу програму. Реально  змінені фрагменти компілюються, завантажуються і вмить включаються  у роботу. Допустима заміна окремих  програмних блоків, змінних і навіть типів даних.

CoDeSys має дуже зручний інструмент - вбудований «цифровий багатоканальний осцилограф, що запам'ятовує». З його допомогою дуже легко графічно відстежувати зміну значень змінних у часі з прив'язкою запуску до певної події. Трасування виключно зручне не тільки при налагоджені програми, але і при дослідженні роботи зовнішнього пристрою.

CoDeSys має вбудований емулятор, робота з яким практично не  відрізняється від роботи в  реальному Online режимі з підключеним контролером. Емулятор дозволяє перевірити роботу додатку без підключення контролера.

Відповідно до завдання реалізована  програма керування електродвигунами на мові LD має вигляд:

 

Вікно зі змінними має вигляд:

Для створення програми керування загрузки злитками використовувались : прямий контакт “Start”, інвертированний контакт “Stop”,котушки Set, Reset: one, two, tree, four, five.

Для роботи у часі використовуємо таймери с витримкою  на виході : Ton1, Ton2, Ton3, Ton4 Ton5.

При натисканні кнопки START подається сигнал на  котушку ONE ,яка активує перший злиток,після сигнал йде на TON1, з затримкою в 1 секунду, перший злиток гасне. Після чого сигнал посилається на котушку TWO,яка активує злиток два.

З котушки TWO,сигнал йде на TON2, затримкою 1 секунду ,сигнал подається на котушку TREE,яка активує третій злиток, аналогічно другий гасне. Після чого сигнал подається на Ton3. На цьому етапі час підвищується до 4-х секунд. Після затримки у чотири секунди сигнал активує котушку FOUR,та прямий контакт START,а також вимикає котушку TREE. При активації прямого контактна START , програма  починає новий цикл та активує котушку ONE.

 

Після активації котушки  FOUR,сигнал подається на таймер TON4,після чого з витримкою у 2 секунди йде на котушку Five,який активує його,та вимикає котушку FOUR.З котушки Five сигнал подається на таймер TON5,через 2 секунди витримки котушка Five вимикає себе.

А також у нас мається  інвертированний контакт “Stop”,який знаходиться по всій схемі,який при замиканні зупиняє всю програму і переводить її у режим паузи.

Після того як розробили LD-програму у середовищі CodeSys, отримали таку мнемосхему

 

ВИСНОВКИ

 

1. При виконанні даної курсової роботи була вивчена та описана структура роботи методичної печі безперервної дії, що використовуються для нагріву металу перед прокаткою на листових та сортових станах.
2. На основі розуміння технології термообробки металу в методичній печі було  запропоновано алгоритми регулювання основних технологічних параметрів.
3. На основі розглянутих алгоритмів роботи методичної печі була розроблена схема інформаційних потоків мікропроцесорної системи, яка складається з 8 вхідних, 4 вихідних та 3 керувальних сигналів.
4. За каталогами виробників технічних засобів були підібрані датчики (ТСМУ-0104, ТСПУ-055, АИР-10Н) для вимірювання та перетворення технологічних параметрів та виконавчі механізми (ПБР-2М з МЄО-16/10-0,25-93), які забезпечують реалізацію керуючих впливів на об’єкт управління.
5. Для побудови  системи автоматичного управління роботою змішувальної установки безперервної дії обрано контролер WAGO, мережний адаптер WAGO 750-806 для роботи в промисловій мережі DeviceNET. Для забезпечення збору інформації з датчиків обрано:

4х канальний вхідний  аналоговий модуль  WAGO 750-455 (4-20мА). Для керування роботою виконавчих механізмів сталої швидкості обрано три 2х канальні релейні вихідні модуль WAGO 750-513. Для замикання кола Fieldbus-вузла обрано кінцевий модуль WAGO 750-600.

6. У інструментальному середовищі CoDeSys - мовою була розроблена програма керування роботою та створена підсистема візуалізації даних.

 

 ЛІТЕРАТУРА

 

1. Ніколаєнко А.М., Міняйло Н.А. Мікропроцесорні та програмні засоби автоматизації ЗДІА/Запоріжжя:Видавництво ЗДІА,2011.-444 с.
2. Ніколаєнко А.М. Програмування МЛК у Softlogic-системі KW MULTIPROG: навч. посіб.  для студентів вищих навчальних закладів ЗДІА/Запоріжжя:Видавництво ЗДІА,2008.- 203с.
3. Клюєв А.С Проектування систем автоматизації технологічних процесів: Довідкове посібник. 2-е вид., Перероблене і доповнене. Москва, видавництво Вища, 1990. – 400с.
4. ЕЛЕМЕР. Каталог продукції . Режим доступу до каталогу:  http://www.elemer.ru
5. WAGO-I/O-SYSTEM. Каталог продукції. Режим доступу до каталогу:  http://www.wagocatalog.com
6. Кузенецов А.П. Устройство связи с объектом: Модули фирмы WAGO/ Кузнецов А.П.// СТА. – 1997 - №3.
7. Модульная система WAGO I/O System  750. -  2005
8. . Хоу Чэн Лян. Современное состояние и перспективы развития высокопроизводительных регенеративных печей в КНР // "Металлургическая теплотехника". Сборник научных трудов Государственной металлургической академии Украины. В 2-х томах. Т. 1 – Днепропетровск: ГМетАУ, 1999. – 214 с