Исследование системы регулирования на базе ПЛК SIEMENS S7-300

Цель работы: Настройка и исследование системы автоматического регулирова-ния давления, построенной на базе ПЛК Siemens S7-300.

Теоретические сведения: Объектом регулирования в системе является ресивер (рис.1). Его параметры: Для создания системы регулирования используется Программируемый Логический Контроллер (ПЛК) SIEMENS S7-300, в котором программно реализован ПИД-регулятор, регулирующий давление в системе.

SIMATIC S7-300 - это модульный программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности.

Модульная конструкция, работа с естественным охлаждением, возможность применения структур локального и распределенного ввода-вывода, широкие коммуникационные возможности, множество функций, поддерживаемых на уровне операционной системы, удобство эксплуатации и обслуживания обеспечивают возможность получения рентабельных решений для построения систем автоматического управления в различных областях промышленного производства.
Эффективному применению контроллеров способствует возможность использования нескольких типов центральных процессоров различной производительности, наличие широкой гаммы модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, функциональных модулей и коммуникационных процессоров.

Контроллеры SIMATIC S7-300 имеют модульную конструкцию и могут включать в свой состав:

· Модуль центрального процессора (CPU). В зависимости от степени сложности решаемой задачи в контроллерах могут быть использованы различные типы центральных процессоров, отличающихся производительностью, объемом памяти, наличием или отсутствием встроенных входов-выходов и специальных функций, количеством и видом встроенных коммуникационных интерфейсов и т.д.

· Модули блоков питания (PS), обеспечивающие возможность питания контроллера от сети переменного тока напряжением 120/230В или от источника постоянного тока напряжением 24/48/60/110В.

· Сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов с различными электрическими и временными параметрами.

· Коммуникационные процессоры (CP) для подключения к сетям PROFIBUS, Industrial Ethernet, AS-Interface или организации связи по PtP (point to point) интерфейсу.

· Функциональные модули (FM), способные самостоятельно решать задачи автоматического регулирования, позиционирования, обработки сигналов. Функциональные модули снабжены встроенным микропроцессором и способны выполнять возложенные на них функции даже в случае отказа центрального процессора ПЛК.

· Интерфейсные модули (IM), обеспечивающие возможность подключения к базовому блоку (стойка с CPU) стоек расширения ввода-вывода. Контроллеры SIMATIC S7-300 позволяют использовать в своем составе до 32 сигнальных и функциональных модулей, а также коммуникационных процессоров, распределенных по 4 монтажным стойкам. Все модули работают с естественным охлаждением.

· управления и электротехнической аппаратуры.

· Построение систем автоматического регулирования и позиционирования.

· Автоматизированные измерительные установки и другие.

Центральные процессоры S7-300C оснащены набором встроенных входов и выходов, а также набором встроенных функций, что позволяет применять эти процессоры в качестве готовых блоков управления.

Особенности:

• Скорость выполнение команд – 0.1 мкс (в 2 раза быстрее чем S7-200)

• Уменьшенные, по сравнению с S7-200, габариты

• Увеличенная рабочая память, что позволяет работать с большим объемом информации

• Возможность ведущего устройства в интерфейсе MPI, в то время как S7-200 может выполнять только роль ведомого.

• Использование универсальной программы Step7 для программирования ПЛК (для S7-200 требуется Step7-micro)

• Большее многообразие модулей, позволяющее охватить все аспекты управляемого объекта

Языки программирования:

• LAD(KOP) - применяется исключительно при программировании промышленных логических контроллеров и был создан для простого перехода от релейно-контакторных схем, к системам управления, построенных на логических контроллерах.

• FBD - Основан на графическом отображении логических элементов «И», «ИЛИ», «НЕ» и прочих для решения конкретной задачи управления.

• STL(AWL) – это язык низкого уровня разработанный Siemens специально для программирования контроллеров Simatic. Разработан он был на основе языка IL, который в свою очередь очень близок с ассемблером.

Программируемый промышленный контроллер Simatic S7-300, применяемый в лабораторном стенде, состоит из следующих блоков:

1) блок процессора CPU314C-2 DP;

2) блок цифрового и аналогового ввода/вывода DI8xDC24V, AI5/AO2x12Bit;

3) блок цифрового ввода/вывода DI16/DO16xDC24V;

4) блок преобразователя интерфейсов Profibus DP/PA Coupler FDC 157-0.

В нижнем ряду лицевой панели располагается программируемый контроллер Simatic S7-300 с дополнительными блоками, а также устройствами подачи логических и аналоговых сигналов и индикации включенного состояния цифровых выходов. Все эти элементы расположены на встроенной в лицевую панель вставке с нанесенной шелкографией (рис. 1).

Рис. 1. Внешний вид вставки с программируемым контроллером Simatic S7-300.

Ход работы:

В лабораторном стенде сигналы со всех датчиков давления, кроме эталонного датчика МПТИ, заведены в программируемый логический контроллер Siemens Simatic S7-300 (в дальнейшем ПЛК). Программируемый контроллер по интерфейсу Profibus соединяется с интерфейсной платой ввода/вывода, расположенной в системном блоке персонального компьютера. На персональном компьютере (ПК) установлено специализированное программное обеспечение, SCADA-система Trace Mode, позволяющее в режиме реального времени контролировать состояние датчиков стенда и наблюдать текущее значение выходных координат датчиков на экране компьютера. Перед началом работы необходимо привести все элементы стенда в исходное состояние:

– проверить автоматический выключатель QF стенда– он должен быть выключен;

– установить все тумблеры DI124 на лицевой панели стенда в нижнее положение, соответствующее выключенному состоянию;

– установить потенциометр AI752 в крайнее положение против часовой стрелки (минимум снимаемого напряжения);

– перевести переключатель «Руч/Авт» в верхнее положение, соответствующее режиму «Авт»;

– подать напряжение на лабораторный стенд включением автоматического выключателя QF1. Дождаться пока компрессор наберем давление 8 атм.

– включить «питание стенда» и кнопку «ручной режим» вставки «программируемый контроллер Siemens»;

– запустить Siemens Step7 и с его помощью записать в программируемый контроллер проект «ПДД-СК»;

– запустить Trace mode и открыть в нем проект «ПДД-СК.prj»;

– в дереве проекта найти пункт «Система», в котором выделить пункт «RTM_1»;

– в меню «файл» выбрать пункт «Сохранить для MTB», после чего в этом же меню нажать на кнопку «Отладка» - открывается новое рабочее окно;

– в рабочем окне программы выбрать меню «файл» и нажать на кнопку «Запуск/Останов» - программа перейдет в режим опроса ПЛК;

Рис. 2. Основное окно программы «ПДД-СК» Trace Mode

– в основном экране программы «ПДД-СК» выбрать пункт «Система автоматического регулирования» - откроется окно, показанное на рис. 3. В появив-шемся окне нажать иконку «ПЛК SIEMENS S7-300. ПИД-регулирование».

Рис. 3. Окно «Система автоматического регулирования давления» программы

ПДД-СК

В окне «Источник значения процесса» выбирается датчик, который будет

использоваться в качестве источника обратной связи, в окне «Коэффициенты ПИД-регулятора» задаются параметры пропорционального, интегрального и дифференциального каналов регулятора давления, отдельный тумблер «Сбросной клапан» управляет работой сбросного клапана.

– в пункте «Источник значения процесса» выбрать необходимый датчик давления. Рекомендуется осуществить настройку системы автоматического регулирования с использованием всех трех типов датчиков;

– задать необходимое давление в пневмосистеме;

– снимая переходные процессы изменения давления при скачкообразном изменении уставки, подобрать такие значения параметров ПИД-регулятора, при которых обеспечивается максимальное быстродействие и минимальная колебательность давления в системе;

– внести в систему дестабилизирующий фактор в виде открытого клапана, нарушающего герметичность установки. Открытие клапана осуществляется установкой переключателя также непосредственно с экрана ПК установкой движка «Сбросной клапан»;

Поиск по сайту: