Витушинський Дмитро Сергійович

Зміст

• Вступ
• 1. Актуальність теми
• 2. Мета і завдання дослідження
• 3. Огляд існуючих розробок
• 4. Обгрунтування прийнятого напрямку
• 5. Методика виконання завдання і поточні результати
• Висновки
• Перелік посилань

Вступ

Одним з кращих способів засвоєння інформації є реалізація практичних завдань із застосуванням отриманих знань. Так як для створення АСУ ТП широкого поширення набули мікропроцесорні системи, то для засвоєння знань з таких дисциплін як ТАУ, СТУДС, САПР, ПСТ, необхідна реалізація рішень на базі МПС. У сфері АСУ виконання реальних практичних завдань без належної підготовки загрожує можливими економічними, людськими та екологічними втратами, то для підготовки проектувальників і інтеграторів кращим способом є використання лабораторних стендів.

1. Актуальність теми

В даний час серед МПС., що застосовуються в АСУ, на першому місці за поширеністю, знаходяться програмовані логічні контролери (ПЛК) – пристрої, що дозволяють зробити автоматизацію як щодо малих об'єктів, наприклад, конвеєрів вуглепідготовки на коксохімічних виробництвах, так і цілих виробничих ділянок, наприклад , ліній або цехів. Складність і архітектура проектованої і впроваджуваної АСУ залежить від поставленого завдання, економічних можливостей замовника і досвіду конструкторів і інтеграторів системи, але в той же час практично не залежить, за рідкісним винятком, від конкретного ПЛК та його виробника, так як їх переважна більшість проводиться за однаковими принципам і різниться лише конструкційним виконанням, доступними інтерфейсами і ПО на якому ведеться розробка і робота даного контролера. Основні положення програмування ПЛК регламентовано міжнародним стандартом IEC 61131–3, що дозволяє підготовленому інженеру АСУ знайомому з мовами даного стандарту або логікою закладеної в них приступити до виконання завдання на будь–якому ПЛК витративши мінімальну кількість часу на ознайомлення з ним.

Для реалізації можливості управління і моніторингу систем на середньому рівні необхідне застосування систем людино–машинного інтерфейсу. Для вирішення даного завдання найчастіше застосовуються два підходи: використання ПЛК з вбудованим графічним інтерфейсом або застосування панель операторів – HMI–панели.

2. Мета і завдання дослідження

Метою створення стенду є підвищення якості навчання і рівня підготовки учнів напрямки 27.03.04 Управління в технічних системах» шляхом розробки лабораторного стенду і курсу проводяться на ньому лабораторних робіт на базі обладнання автоматизації ОВЕН.

Основною причиною створення стенду на базі ПЛК150–ІП320 є відсутність даного ДНТУ. Причиною розробки нового стенду, а не використання готового є невідповідність поставленим вимогам.

Розроблюваний стенд повинен мати можливість вивчення наступних питань в ході лабораторних робіт:

1) застосування протоколів Modbus RTU, Modbus TCP, CoDeSys Gateway в реальних умовах;

2) вивчення роботи і прикладів практичного застосування ПЛК 150;

3) навчання універсальної умовно–безкоштовної середовищі розробки CoDeSys;

4) вивчення мов стандарту IEC 61131–3;

5) вивчення принципів підключення і конфігурації різних датчиків і простих виконавчих механізмів;

6) вивчення принципів розробки графічного інтерфейсу для оператора за допомогою HMI–панели;

7) вивчення середовища розробки Конфігуратор ІП320 і принципів організації зв'язку ІП320.

3. Огляд існуючих розробок

У даний момент на основі ОВЕН ПЛК 150 реалізовано відносно велика кількість лабораторних стендів як самою компанією, так і сторонніми виробниками, вузами.

За заявою виробника даний стенд призначений для проектування і налагодження САУ виконуваних на базі продукції ОВЕН, застосування в процесі роботи навчальних закладів, для організації лабораторних робіт, присвячених побудові і експлуатації сучасних САУ, в навчальних курсах промислових підприємств для підвищення кваліфікації працівників. До переваг даного стенду можна віднести компактність, а також наявність вимірювального обладнання на стенді і виведення його на екран. Але також цей стенд не позбавлений серйозних недоліків. До даних недоліків можна віднести відсутність повної розводки дискретного виходу стендів, невикористання всіх доступних інтерфейсів ПЛК, а також обмеження доступних можливостей ПЛК наданими виробниками датчиками, виконавчими механізмами і їх комутацією.

За заявою розробників, стенд, представлений на рисунке 3.2, призначений для навчання студентів принципам проектування і виконання пуско–налагоджувальних робіт систем керування електроприводами поточних ліній, виконаних на основі ПЛК.

Даний стенд на відміну від попереднього укомплектований додатковими виконавчими механізмами, застарілим модулем релейного виводу і більш просунутою, але в даний момент знятої з виробництва панеллю оператора СП207.

Перевагою даного стенду щодо попереднього є більш розвинена система периферії дискретного типу. Великим недоліком даного стенду з метою вивчення студентами можливостей ПЛК та HMI–панели є попередньо встановлена програма роботи в ПЛК і панелі оператора, відсутність відкритої для комутації навчаються периферійної частини, відсутність розводки більшості провінцій доступних в ПЛК.

>

Представлений на рисунке 3.3 стенд призначений для проведення лабораторних робіт студентами спеціальностей, пов'язаних з АСУ і для проведення практичних робіт в навчальних центрах підвищення кваліфікації.

Перевагою даного стенду в порівнянні з попередніми є наявність повної розводки інтерфейсів ПЛК, можливість комутації студентами необхідних схем, але і недоліків даний стенд не позбавлений. До таких можна віднести обмежену виробником кількість лабораторних робіт доступних для виконання, неефективне конструктивне виконання.

4. Обгрунтування прийнятого напрямку

В ході проведеного аналізу існуючих стендів на базі даної конфігурації, було виявлено ряд недоліків , таки х як: відсутність мобільності в існуючих аналогах, неповна розводка існуючих інтерфейсів або відсутність такої для деяких інтерфейсів, обмеження розробниками кількості виконуваних завдань.

Як наслідок дані недоліки спричинили за собою неможливість вивчення всіх закладених можливостей використовуваного обладнання. В ході аналізу були сформульовані цілі створення нової навчальної системи, а також висунуті основні вимоги функціональності, безпеки, надійності, а також теми лабораторних, які можуть бути вивчені на підставі розробляється стенду.

В якості основних вимог до системи були виділені наступні:

• надійне конструктивне виконання, що обмежує допуск учнів до внутрішнього пристрою стенда, а також високих рівнів напруги – 220В;
• висока мобільність, яка дозволяє не мати прив'язку до певної аудиторії;
• ; повна розводка всіх доступних інтерфейсів і виведення їх у вільний доступ які навчаються;
• прості встановлені засоби взаємодії з користувачем, які дозволяють виконувати навчальні завдання, такі як кнопки, тумблери, задатчики і т.д.
• можливість розробки систем управління для виконання курсових і дипломних робіт.



Рисунок 4.1 – Ескiз макета стенду
(анімація:6 кадрів, 5 циклів, 144 кілобайт)

. Методика виконання завдання і поточні результати

Так як серед вимог до створюваного стенду були висунуті висока мобільність, повна розводка всіх доступних інтерфейсів і наявність коштів взаємодії, то в якості концепції побудови раціонально вибрати псевдо–модульну систему.

Дана система дозволяє організувати взаємодію з кожним окремим елементом стенду – блоком. Також дана концепція дозволяє розділити робочу площу на дві незалежні половини – інтерфейси ПЛК (рис. 5.1) і HMI (рис. 5.2).

Необхідно виділити в якості основних концептуальних вимог до розробляється стенду те, що у користувачів повинна бути можливість виробляти необхідні комутації власноруч і те, що для використання всіх доступних можливостей ПЛК та ІП320 повинні бути передбачені стандартні прості засоби взаємодії з усіма існуючими інтерфейсами.



Рисунок 5.1 – Половина робочої площі стенду з інтерфейсами ПЛК



Рисунок 5.2 – Половина робочої площі стенду з інтерфейсами HMI

Всі підключення на лицьовій панелі виконані за допомогою клем JS–910B–1, а на бічних – DB9F. Кожне підключення, розташоване на лицьовій панелі, складається з 2–3 клем залежно від типу підключення, але деякі, таке як 24В має просто дублювання пар.

На бічній панелі розташовані інтерфейси:

1) RS– 485 – дублює загальне для стенду підключення по інтерфейсу RS–485;

2) Ethernet – являє собою однойменний інтерфейс розташований на ПЛК150;

3) ІП320 – інтерфейс RS–232 для програмування панелі ІП320. Доступ можливий тільки після перекладу тумблера в положення «П»;

4) ПЛК150 – інтерфейс RS–232 для програмування і налагодження програми на ПЛК150.

Так як ІП320 для зміни режиму програмування і роботи потребує не тільки зміни інтерфейсів, але і перемикання живлення для цього на бічній панелі передбачений трьохпозиційний тумблер промислового типу з нульовим положенням (рис. 5.3). Положення «Р» підключає ІП320 по інтерфейсу RS 485 до загальної шині стенду для роботи, 0 – відключає інтерфейси і живлення від панелі, П – підключення живлення і інтерфейсу RS–232 для програмування.



Рисунок 5.3 – Бічна панель інтерфейсів і їх комутації

На бічній панелі з живленням передбачені стандартна комп'ютерна розетка типу тато, тубулярним вимикачем для комутації харчування і запобіжником, а також запобіжник для 24В (рис. 5.4).



Рисунок 5.4 – Бічна панель живлення на стенді

На половині, представленої на малюнку 5 .1, проведена повна розводка доступних інтерфейсів і поділ їх на блоки:

1) RS–485;

2) Блок аналогових виходів;

3) Блок аналогових входів;

4) Блок дискретних входів;

5) Блок дискретних виходів;

6) Блок живлення 24 В.

Всі блоки інтерфейсів, які відносяться до інтерфейсу ПЛК повністю дублюють візуальне оформлення розташоване на прихованої під передньою панеллю частиною ПЛК.

Половину HMI (рис. 5.2) можна розділити на дві частини – комутації та взаємодії. На частині взаємодії розташовані:

1) 6 світлових індикаторів промислового виконання різного кольору;

2) 6 кнопок без фіксації промислового виконання;

3) 6 тумблерів на два положення з фіксацією;

4) 4 потенціометра для управління задатчиками 0...10 В і 4...20 мА.

На частині комутації розташовані розділені на блоки клеми з відповідними позначками додаткових параметрів.

Висновки

Як об'єкт розробки була обраний стенд АСУ на базі зв'язки ПКЛ150–ІП320.

Аналіз існуючих рішень, а також вимог, які ми висуваємо до розробляється стенду дозволив створити і втілити концепцію стенду в реальності.

За допомогою практичного досвіду вдалося висунути, структурувати і втілити розроблювальний пристрій.

При написанні даного реферату магістерська ще не завершена. Остаточне завершення: червень 2019 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його наукового керівника після зазначеної дати.

Перелік посилань

1. Проектирование средств автоматизации в Санкт–Петербурге и Ленинградской области [Электронный ресурс] URL:https://elektro-78.ru... .
2. Учебный лабораторный стенд [Электронный ресурс] URL:https://owen.ru... .
3. Промышленная автоматика ОВЕН - 3. Исполнение моноблочное с ноутбуком.ПА-ОВЕН-3-МН [Электронный ресурс] URL:http://www.uralstend.ru... .