Контроллеры для распределенных систем управления

Пользовательская программа представляет собой совокупность всех инструкций и описаний для обработки сигналов, с помощью которых осуществляется управление предприятием (процессом) в соответствии с определенной задачей автоматизации.

Методы обработки программы

Пользовательская программа может состоять из программных разделов, которые обрабатываются CPU в зависимости от определенных событий. Таким событием может быть запуск системы автоматизации, прерывание или обнаружение программной ошибки .

Программы, назначенные для обработки событий, разделяются на приоритетные классы (priority classes), которые определяют порядок обработки программы (система взаимных прерываний - mutual interruptibility), когда происходит несколько событий.

Программой с низшим приоритетом является главная программа (main program), циклически обрабатываемая CPU. События могут прервать главную программу в любом месте, после чего CPU выполнит связанную с прерыванием обслуживающую программу (процедуру) или программу (процедуру) обработки ошибки и вернет управление главной программе.

Каждому событию соответствует специальный организационный блок (organization block - OB). Организационные блоки в программе пользователя реализуют механизм приоритетных классов. При возникновении события CPU активизирует назначенный организационный блок. Организационный блок - это часть пользовательской программы, которую вы можно написать самостоятельно.

Главная программа располагается в организационном блоке ОВ 1, который всегда обрабатывается центральным процессором. Начало пользовательской программы идентично первому сегменту (сети, network) в ОВ 1. По завершению обработки ОВ 1 (конец программы) CPU передает управление операционной системе, и после вызова различных функций операционной системы, таких как обновление образа процесса, центральный процессор снова вызывает ОВ 1.

Событиями, которые могут вмешиваться в работу программы, являются прерывания (interrupts) и ошибки (errors).

Источником прерываний может быть процесс (аппаратные прерывания), или они могут исходить от CPU (циклические прерывания - watchdog interrupts, прерывания по времени суток - time-of-day interrupts и другие).

Что касается ошибок, то различают синхронные и асинхронные ошибки. Асинхронной является ошибка, которая не зависит от выполнения программы, к примеру, отказ электропитания в устройстве расширения или замена модуля. Синхронные ошибки возникают при выполнении программы. К ним относятся, например, обращение к несуществующему адресу или ошибка преобразования типа данных.

Типы и номера регистрируемых событий и соответствующих u1086 организационных блоков определяются CPU; не каждый CPU способен обработать все возможные события STEP 7.

2.1.2 Блоки

С целью повышения удобочитаемости и понимания программы её можно разбить ее на произвольное число разделов. Языки программирования STEP 7 поддерживают эту концепцию и предоставляют необходимые функции. Каждая часть программы должна быть независимой и обладать технологическим или функциональным базисом. Эти разделы программы называются «блоками» («Blocks»).

Блок - это раздел программы, который определяется собственной функциональностью, структурой или решаемой задачей.

Типы блоков

Язык программирования STL предоставляет для разных задач различные типы блоков:

- Пользовательские блоки (user blocks) Эти блоки содержат пользовательскую программу и пользовательские данные.

- Системные блоки (system blocks) Эти блоки содержат системную программу и системные данные.

- Стандартные блоки (standard blocks) Готовые к непосредственному использованию (созданные заранее) блоки, такие как драйверы для функциональных модулей (FM) и коммуникационных процессоров (СР).

Пользовательские блоки

В случае больших и сложных программ рекомендуется и отчасти является необходимостью «структурирование» (разбиение) программы с выделением блоков. В зависимости от приложения можно выбрать для использования различные типы блоков:

Организационные блоки (Organization blocks - OB)

Эти блоки служат в качестве интерфейса между операционной системой и программой пользователя. Операционная система CPU вызывает организационные блоки при возникновении определенных событий, например, в случае аппаратного прерывания или прерывания по времени суток. Главная программа находится в организационном блоке ОВ 1. Остальные организационные блоки имеют постоянные номера, назначенные в зависимости от событий, для обработки которых они вызываются.

Функциональные блоки (Function blocks - FB)

Эти блоки являются частями программы, вызовы которых могут быть запрограммированы с помощью параметров блока. У них есть область памяти для переменных (variable memory), которая расположена в блоке данных. Этот блок постоянно назначен функциональному блоку или, точнее, вызову (call) функционального блока.

Кроме того, каждому вызову функционального блока можно назначить другой блок данных (с такой же структурой данных, но содержащий другие значения). Подобный постоянно назначенный блок называется экземплярным блоком данных или экземпляром блока данных (instance data block), а совокупность вызова функционального блока и экземплярного блока данных называется экземпляром вызова (call instance) или просто «экземпляром» («instance»). Функциональные блоки могут также хранить свои переменные в экземплярном блоке данных вызывающего функционального блока; такой экземпляр называется «локальным экземпляром» («local instance»).

Функции (Functions - FC)

Функции используются для программирования часто повторяющихся или сложных функций автоматизации. Для них могут быть назначены параметры. Функции могут возвращать значение (называемое значением функции) в вызывающий блок. Значение функции является необязательным параметром. Кроме него у функций могут быть другие выходные параметры. Функции не сохраняют информацию и не имеют назначенного блока данных.

Блоки данных (Data blocks - DB)

Эти блоки содержат данные программы. Программируя блоки данных, определяют форму хранения данных (в каком блоке, в каком порядке и какой при этом используется тип данных). Блоки данных используются двумя способами:

1) в качестве глобальных блоков данных (global data blocks),

2) в качестве экземплярных блоков данных (instance data blocks).

Глобальный блок данных в пользовательской программе является, так сказать, «свободным» блоком данных и не назначается кодовому блоку. Однако, экземплярный блок данных назначен функциональному блоку и хранит часть локальных данных этого блока.

Количество блоков определенного блочного типа и размер блоков зависит от типа CPU. Число организационных блоков и их номера фиксированы; они назначаются операционной системой CPU. Блокам других типов вы можете самостоятельно назначить номера из определенного диапазона. Также вы можете с помощью таблицы символов назначить каждому блоку имя (символ) и затем обращаться к блокам по присвоенному имени.

Системные блоки

Системные блоки являются компонентами операционной системы. Они могут содержать программы (системные функции, SFC, или системные функциональные блоки, SFB) или данные (системные блоки данных, SDB). Системные блоки предоставляют вам доступ к важным системным функциям, таким как управление внутренними таймерами CPU или различные коммуникационные функции.

Сами блоки не занимают места в пользовательской памяти (user memory); только вызовы блоков и экземплярные блоки данных блоков SFB располагаются в пользовательской памяти.

Блоки SDB содержат информацию о таких вещах, как конфигурация системы автоматизации или параметры модулей. Система STEP 7 сама генерирует эти блоки и управляет ими. Тем не менее, вы можете определять их содержимое, например, при конфигурировании станций. Как правило, блоки SDB располагаются в загрузочной памяти (load memory). Из пользовательской программы доступ к ним получить нельзя.

Стандартные блоки

В дополнение к создаваемым вами функциям и функциональным блокам можно использовать готовые к применению блоки (называемые «стандартными блоками»).

Они могут поставляться на носителях данных или содержаться в библиотеках, входящих в состав пакета STEP 7 (например, IEC-функции или функции для преобразования S5/S7).

Структура блоков

По существу кодовые блоки (code blocks) состоят из трех частей:

- Заголовок блока (block header), который содержит свойства блока, например, имя блока;

- Раздел описаний (объявлений) (declaration section), в котором описаны (определены) локальные переменные блока (внутриблочные переменные);

-Раздел программы (program section), который содержит программу и комментарии к ней.

2.1.3 Языки программирования

Программирование LAD

Программа состоит из отдельных элементов LAD, соединенных последовательно или параллельно один по отношению к другому. Контактная схема подобна электрической цепи. Программирование контактного плана (current path) или звена (rung) начинается на левой несущей или левой питающей шине (power rail).

Контакты (Contacts)

Бинарные адреса, такие как входы (inputs), сканируются с использованием контактов. Сканируемые сигнальные состояния комбинируются в соответствии с компоновкой контактов в последовательной или параллельной топологии. «Ток течет» через нормально разомкнутый контакт (normally open contact), если сканируемый бинарный адрес имеет сигнальное состояние «1» (контакт активирован); «ток течет» через нормально разомкнутый контакт (normally closed contact), если сканируемый бинарный адрес имеет сигнальное состояние «0» (контакт не активирован). Кроме того, можно сканировать биты состояния (слово статуса) или инвертировать результат логической операции (контакт NOT (НЕ)).

Катушки (Coils)

Катушки используются для управления бинарными адресами, такими как выходы (outputs). Простая катушка устанавливает бинарный адрес, когда в катушке течет ток, и сбрасывает его при отключении тока.

Имеются катушки с дополнительными метками, например, катушки установки (Set coil) и сброса (Reset coil), которые выполняют специальные функции. Катушки также применяются для управления таймерами и счетчиками, вызова блоков без параметров, выполнения переходов в программе и так далее.

Прямоугольные блочные элементы (Boxes)

Прямоугольные блочные элементы представляют элементы LAD со сложными функциями. STEP 7 предоставляет «стандартные блочные элементы» двух различных типов:

- без механизма EN/ENO, например, функции работы с памятью, функции таймера и счетчика, блочные элементы с функцией сравнения;

- с EN/ENO, например, MOVE (Переместить), арифметические и математические функции, преобразование типов данных.

Когда вызываются кодовые блоки (блоки FC, FB, SFC и SFB), LAD представляет вызовы также в виде блочных элементов с EN/ENO. Кроме того, LAD предоставляет «пустой блочный элемент» (Empty box), в который при программировании можно ввести требуемую функцию.

Программирование FBD

Программа состоит из отдельных программных элементов, соединенных посредством потока бинарного сигнала с целью формирования логических операций (функциональных схем, планов) или сегментов. Программирование функциональной схемы начинается с выбора элементов программирования слева от функциональной схемы

- с помощью функциональной клавиши (к примеру, F2 отвечает за функцию AND (И)),

- посредством меню (Insert > FBD Element > AND Box - Вставка > Элемент FBD > Блочный элемент AND) или

- из каталога программных элементов при помощи опций меню Insert > Program Elements (Вставка > Программные элементы) или View > Catalog (Вид > Каталог).

Завершается бинарная логическая операция в простейшем случае блочным элементом присваивания (assign box).

Для большинства программных элементов должны быть отведены ячейки памяти (переменные). Самым легким способом осуществить это является следующий: сначала скомпоновать все программные элементы, затем назначить им метки (labels).

Бинарные функции

Бинарные (двоичные) адреса, такие как входы, сканируются, и сканируемые сигнальные состояния комбинируются с использованием двоичных функций AND (И), OR (ИЛИ) и Exclusive OR (Исключающее ИЛИ). Каждый бинарный вход блочного элемента также сканирует бинарный адрес на входе. Результат опроса адреса может быть инвертирован, так что результат сканирования «1» может быть получен из нулевого состояния адреса. Вы также можете сканировать биты статуса или результат функциональной схемы в рамках схемы.

Простые блочные элементы

Управление бинарными адресами, такими как выходы, осуществляется с помощью простых блочных элементов. Простые блочные элементы в общем случае имеют только один вход и могут обладать дополнительной меткой. Есть простые блочные элементы для управления двоичным адресом, оценки уровня (фронта), управления адресами таймеров и счетчиков, вызова блоков без параметров, выполнения переходов в программе и так далее.

Сложные блочные элементы

Сложные блочные элементы представляют программные элементы со сложными функциями. STEP 7 предоставляет «стандартные блочные элементы» в двух вариантах:

- без механизма EN/ENO (такие как функции по работе с памятью, таймеры и счетчики, блочные элементы с функцией сравнения)

- с EN/ENO (такие как MOVE, арифметические и математические функции, преобразование типов данных).

Кроме того, FBD предоставляет «пустой блочный элемент» (Empty box), в который при создании программы вы можете ввести необходимую функцию.

Программирование на SCL

SCL-программа состоит из ряда отдельных выражений (statement).

Выражение - это наименьшая самостоятельная единица программы пользователя. Выражение содержит описание работы для CPU.

В составе SCL-выражения можно выделить следующие компоненты:

* Метка перехода (необязательный элемент), содержащая до 24 символов и заканчивающаяся двоеточием ":". Метки перехода должны быть описаны.

* Инструкция, описывающая задание для CPU (например, присвоение значений, оператор управления и т.д.)

* Комментарий (необязательный элемент), начинающийся двойной косой чертой "//", может продолжаться до конца строки и содержать только печатаемые символы (кроме табуляции).

Каждое SCL-выражение должно завершаться точкой с запятой ";" (перед комментарием). SCL-выражение может содержать до 126 символов.

В языке программирования STL используются элементарные двоичныеифункции AND (И), OR (ИЛИ), Exclusive OR (Исключающее ИЛИ). Эти функцииисвязаны с проверкой сигнала на состояние "1" и "0".

A адрес бита проверка сигнала на состояние "1" и комбинирование в соответствии с функцией AND (И)

AN адрес бита проверка сигнала на состояние "0" и комбинирование в соответствии с функцией AND (И)

O адрес бита проверка сигнала на состояние "1" и комбинирование в соответствии с функцией OR (ИЛИ)

ON адрес бита проверка сигнала на состояние "0" и комбинирование в соответствии с функцией OR (ИЛИ)

X адрес бита проверка сигнала на состояние "1" и комбинирование в соответствии с Exclusive OR (Исключающее ИЛИ)

XN адрес бита проверка сигнала на состояние "0" и комбинирование в соответствии с Exclusive OR (Исключающее ИЛИ).

На языке STL можно загружать константу или фиксированное значение непосредственно в аккумулятор. При этом для улучшения читаемости программы Вы можете выбирать для констант подходящее представление, использовать различные форматы. Все константы, которые могут быть загружены в аккумулятор являются константами простых типов.

L B#16#F1 Загрузка двухразрядного шестнадцатеричного числа

L -1000 Загрузка целого числа (INT)

L 5.0 Загрузка действительного числа (REAL)

L S5T#2s Загрузка данных таймера формата S5

L C#250 Загрузка числа формата BCD (значение счетчика)

L TOD#8:30:00 Загрузка времени суток

2.1.4 Переменные, константы, типы данных в Step7

Типы данных.

Тип данных обуславливает характеристики данных, особенно это касается представления содержания переменной и диапазона допустимых для нее значений. STEP 7 предусматривает предопределение типов данных. Можно комбинировать типы данных, формируя пользовательские типы данных (User Data Type - UDT).

Переменные и константы

Переменная (variable) - это величина определенного формата (рисунок 3.12). Простые переменные состоят из адреса (например, вход 5.2, где 5 - номер байта, 2 - номер бита в нем).

Также можно осуществить доступ к адресу или переменной символически, присвоив адресу имя (символ) в таблице символов.

Бит данных типа BOOL (логический) называют двоичным адресом (binary address) или двоичным операндом (binary operand). Адреса, содержащие один, два или четыре байта или переменные соответствующих типов называются численными операндами (digital operand).

Переменные, которые объявляются внутри блока, называются локальными (внутри-блочными) переменными. К ним относятся параметры блока, статические и временные локальные данные и даже адреса данных в глобальных блоках данных.

Когда эти переменные являются переменными простого типа данных, они также могут быть доступны как операнды (например, статические локальные данные - как DI-операнды, временные локальные данные - как L-операнды, а данные в глобальных блоках данных - как DB-операнды).

Наряду с этим, локальные переменные могут быть также сложных типов данных (таких как структуры или массивы).

Переменные таких типов требуют более 32 бит памяти, поэтому они не могут быть загружены, например, в аккумулятор. И по этой же причине они не могут быть адресованы с помощью «нормальных» STL-операторов.

Для обработки этих переменных имеются специальные функции, такие как IEC- функции, которые поставляются со STEP 7 в составе стандартной библиотеки.

Если переменные сложного типа данных содержат компоненты простого типа, то эти компоненты могут обрабатываться, как если бы они были отдельными переменными.

Константы (Constants) используются для присваивания переменным фиксированных значений. Константа имеет особый префикс в зависимости от типа данных.

Адресация переменных

При адресации переменных вы можете выбрать один из ее способов: абсолютная адресация (absolute addressing) и символическая адресация (symbolic addressing). Абсолютная адресация использует численные адреса, начиная с нулевого (0), для каждой адресной области.

Символическая адресация применяет буквенно-цифровые имена, которые вы определяете в таблице символов для глобальных адресов или в разделе описаний (объявлений) для локальных (внутриблочных) адресов.

Расширением абсолютной адресации является косвенная адресация (indirect addressing), при которой адреса ячеек памяти неизвестны до начала выполнения программы и вычисляются во время ее исполнения.

2.2 Основы работы с программным пакетом WinCC

Основные редакторы WinCC

Alarm Loggin - редактор системы сообщений. Прием сообщений от процесса, их подготовка, представление, описание и архивирование.

User Administrator - редактор управления правом доступа для групп и пользователей.

Text Library - редактор текстов пользователя для системы сообщений.

Report Designer - редактор интегрированной системы сообщений, при помощи которой, можно протоколировать используемые данные, актуальные и архивированные значения процесса, актуальные и архивированные сообщения и собственную документацию.

Tag Loggin - редактор архивирования и интерпретации измеренных значений, обработки измеренных значений и их долговременное запоминание.

Global Script - главные понятия для С - акций и действий; динамизация проекта при специфически применяемых действиях. Данный редактор дает возможность устанавливать С - акции и действия, которые могли бы использоваться через узко- или широко проектный тип.

Graphics Designer - графическое представление и связь процесса. Удобная и раздельная поверхность с инструментальной и графической палитрами. Рациональное проектирование с помощью библиотек объектов и символов.

Графическая часть проекта (Graphics Designer)

Графический дизайнер Graphics Designer используется для создания графической части проекта. Он предлагает разработчику следующие функции:

· удобную и простую рабочую поверхность;

· рациональное проектирование при помощи встроенной библиотеки объектов и символов;

· возможность импортирования графических объектов и поддержку OLE - объектов (object linking and embedding). OLE - это технология, с помощью которой различные виды совместимых с Windows приложений, электронные таблицы, текстовые редакторы и т.д., могут работать как одно целое;

· возможность использования дополнительных функций посредством программирования;

· возможность использования собственно разработанных графических объектов.

Обработка и хранение измеряемых величин (Tag Loggin)

Задачи обработки и долговременного хранения измеряемых величин решаются при помощи редактора Tag Logging, который содержит функции для получения данных от текущего процесса и их подготовки к выводу и архивированию.

Tag Logging состоит из двух основных компонентов:

· Система конфигурирования

· Система текущего времени

Система конфигурирования предназначена для определения свойств данных при архивировании и изображении. Эти свойства должны быть определены перед стартом системы. Система конфигурирования представляет для этого оболочку, в которой регистрируются и запоминаются установки для системы.

Задачи для системы текущего времени Tag Logging состоят в получении данных и связи с подчиненными им свойствами.

Для ограничения области изображения отдельных кривых и таблиц в распоряжении пользователя имеется окно приложения („Applikationsfenster“). При изображении измеряемых величин существует возможность выбирать форму представления в виде графиков или таблиц. Формат этого изображения определяется при помощи диалоговых окон конфигурирования графиков или таблиц.

Среда разработки скриптов в WinCC (Global Script)

С - акции (функции и акции) подключаются в режиме реального времени и служат для визуализации и протекания процесса. При помощи функций и акций могут быть изменены свойства объекта, а также произведены какие - либо события.

Построение функции

Шапка Тип возвращаемого значения

Функции (тип параметр1, параметр2, …)

Тело {объявление переменных;

Функции команды;

return (возвращаемое значение);}

Шапка функции

В шапке функции указаны имя функции и необходимые для данной функции параметры. Шапка функции описывается автоматически при вызове функции из внутренних, проектных, либо стандартных функций или акций и проектировщику нет необходимости ее писать.

В зависимости от динамизации свойств или событий шапка функции выглядит по - разному.

„Возвращаемое значение“ в с - акциях всегда типа void. Команда return не является обязательной, она указывает на окончание С - акции.

При С - акциях для свойств объекта новые установки динамизируемых свойств определяются посредством „возвращаемого значения“. Тип „возвращаемого значения“ определяется в шапке функции.

Тело функции

В нем описывается содержание функции. Пример функции:

{ int number 1;

number 1 = 123;

/*выдача значения переменной в окне диагностики*/

printf („Die erste Zahl ist %d \ n“, number 1); }

В теле функции вызываются отдельные команды. Тело функции ограничивается фигурными скобками.

В теле функции определяются (локальные данные) дополнительные данные, которые необходимы во время выполнения функции. Эти данные по окончании выполнения функции будут автоматически удалены.

Каждая отдельная команда тела функции должна оканчиваться точкой с запятой.

Редактор текстов пользователя (Text Library)

Для редактирования текстовой информации, которая используется различными модулями в системе Run-Time, следует использовать редактор “Text Library” (“Текстовая библиотека”).

Чтобы указать, на каком языке в системе Run-Time будет выводиться текст, необходимо использовать вкладку "Parameter" ("Параметр ") в диалоговом окне "Computer Properties" ("Свойства компьютера ") в Control Center. В текстовой библиотеке ("Text Library") можно указать, что вывод текстовой информации будет производиться на различных языках.

Все изменения, которые производятся в редакторе, будут переданы в соответствующее поле и сохранены в базе данных при выходе из редактора.

"Текстовая библиотека" ("Text Library") выполнена в виде таблицы. Идентификаторы (IDs) текста, введенные в первой колонке таблицы, в языковых колонках присваиваются тексту, который будет использоваться в модуле Run-Time.

Редактор управления (User Administrator)

Редактор "User Administrator" ("Администратор пользователя") является модулем, который выполняет назначение авторизаций пользователя модулям Run-Time отдельных редакторов. Авторизации доступа присваиваются пользователю с помощью списка, а затем загружаются в базу данных. При этом соответствующие авторизации пользователя будут задействованы в отдельных редакторах. Если оператор пытается загрузить модуль Run-Time, будет выполнена проверка авторизации доступа этого оператора, после чего будут разрешены к доступу соответствующие уровни проектных областей.

Модуль "User Administrator" ("Администратор пользователя") выполняет назначение и управление авторизациями доступа пользователя. Если оператору присвоена соответствующая авторизация, он получает доступ к системе WinCC. Авторизации присваиваются каждому отдельному пользователю. При этом может быть присвоено до 999 различных уровней доступа. Авторизации пользователя могут назначаться в процессе работы модуля Run-Time.

Когда пользователь входит в систему, редактор User Administrator (пользователя) проверяет, зарегистрирован ли пользователь. Это применимо как к системе конфигурирования, так и к системам Run-Time всех редакторов. Если пользователь не зарегистрирован, он не имеет права на вход в систему. В самых крайних случаях это может означать, что он не может получить разрешение даже на вызов или просмотр различных данных.

Если зарегистрированный пользователь производит вызов функций, Администратор пользователя выполняет проверку, есть ли у пользователя авторизация на доступ к этим функциям. Если авторизации доступа нет, Администратор пользователя отказывает пользователю в доступе к выбранным функциям.

Для назначения пользовательских авторизаций Администратор пользователя подразделяется на две компоненты.

-Система конфигурирования модуля Администратор пользователя

Система конфигурирования модуля User Administrator (User Administrator CS) работает с пользователями. При входе в систему нового пользователя система назначает пароли и записывает авторизации пользователя в таблицу.

-Система Run-Time Администратора пользователя

Основной задачей системы Run-Time Администратора пользователя (User Administrator RT) является контроль над входами в систему и авторизациями доступа. Это относится как к уровню конфигурирования, так и к уровню Run-Time.

Администратор пользователя (User Administrator) выполняет следующие задачи:

· Загрузка и изменение пользователей и групп

· Назначение и управление авторизациями пользователя

· Структурирование защиты от доступа

· Выборочная защита от неавторизованного доступа к отдельным системным функциям

· Отмена регистрации пользователя после перерыва в управлении (длину перерыва можно устанавливать)

3. Реализация проекта, регулятор питания БКЗ 75/40

3.1 Аппаратные компоненты системы автоматизации

Используем контроллер S-300 с CPU 314 - для автоматизации процессов, предъявляющих высокие требования к объему программы управления и скорости ее обработки.

CPU S7-300 предназначен для циклического выполнения ряда заданий, включая программу пользователя. Такое циклическое выполнение заданий называется циклом сканирования. В течение цикла сканирования, CPU выполняет все или большинство из следующих задач:

* считывание значений;

* выполнение программы;

* обработка коммуникационных запросов;

* выполнение самодиагностики CPU;

* запись в выходы.

Считывание цифровых входов

Каждый цикл сканирования начинается со считывания текущих значений цифровых входов и последующей записи этих значений в регистр входов образа процесса.

Выполнение программы

В фазе выполнения CPU реализует программу, начиная с первой команды и до последней.

Обработка коммуникационных запросов

Во время фазы обработки CPU обрабатывает запросы, принятые из коммуникационного порта.

Выполнение самодиагностики CPU

Во время этой фазы CPU проверяет свое встроенное программное обеспечение и память программы пользователя. Он проверяет также состояние всех модулей ввода-вывода.

Запись в цифровые выходы

В конце каждого цикла сканирования CPU записывает значения,

хранимые в регистре выходов образа процесса, в цифровые выходы.

3.2 Программные компоненты системы автоматизации

Описание использованных функций:

LAG1ST: First-Order Lag Element Элемент задержки 1-го порядка

Применение

Блок может быть использован как элемент задержки или фильтра.

Функция LAG1ST пропускает входной сигнал с задержкой 1-го порядка. Время задержки может быть задано.

В данном режиме блок работает в соответствии с передаточной функцией:

LIMITER: Limiter Ограничитель LIMITER

Применение

Если в системе отдельные параметры устанавливаются динамически (например, сигналы установки, рассчитываемые, исходя из значения переменных процесса), то возможен выход их величин за критические значения, неразрешенные для процесса.

С помощью ограничителя LIMITER Вы можете обеспечить нахождение этих величин в допустимых пределах.

Блок ограничивает выходной сигнал (переменную OUTV) таким образом, чтобы его величина не выходила за граничные значения H_LM и L_LM, в то время как входная переменная INV принимает значения за пределами этих граничных значений. Если переменная OUTV достигает уровня одного из этих пределов, то поступает соответствующий предупреждающий сигнал - устанавливается соответствующий сигнальный бит - QH_LM или QL_LM.

Непрерывное регулирование с помощью SFB 41 /FB 41 "CONT_C"

SFB "CONT_C" используется в программируемых логических контроллерах SIMATIC S7 для управления техническими процессами с непрерывными входными и выходными переменными.

С помощью регулятора непрерывного действия CONT_C можно реализовать регулятор с фиксированный установкой и переключающим выходом для пропорциональных исполнительных устройств.

Регулятор с фиксированный установкой и переключающим выходом для пропорциональных исполнительных устройств PULS_CTR состоит из блоков CONT_С. Вызов блока осуществляется так, чтобы CONT_C вызывался каждые 2 секунды (=CYCLE*RED_FAC). Время цикла OB35 устанавливается равным 10 мс.

Формирование импульсов с помощью SFB43 / FB43 "PULSEGEN" SFB43 / FB43 "PULSEGEN" служит для построения ПИД-регулятора с импульсным выходом для пропорциональных исполнительных звеньев.

Функция PULSEGEN преобразует входную переменную INV ( = управляющее воздействие ПИД-регулятора) путем модуляции длительности импульса в последовательность импульсов с постоянным периодом следования, который соответствует времени цикла обновления входной переменной и должен быть назначен в PER_TM.

Длительность импульса на протяжении периода пропорциональна входной величине. Цикл, назначенный PER_TM, не идентичен циклу обработки SFB "PULSEGEN." Цикл PER_TM складывается из нескольких циклов обработки SFB "PULSEGEN," причем количество вызовов SFB "PULSEGEN" за цикл PER_TM представляет собой меру точности широтно-импульсной модуляции.

Заключение

Целью данной дипломной работы являлось рассмотрение и анализ ПО для обеспечения автоматизации производственных процессов фирмы Siemens, изучение методики проектирования и программирования систем автоматизации технологических процессов на базе SIMATIС S7. В работе рассмотрены такие программные пакеты как: CoDeSys, ISaGRAF, Fanuc VersaPro и др., контроллеры серии КОНТРАСТ, многофункциональные контроллеры МФК, наиболее используемые SCADA-системы. Рассмотрены аппаратная и программная части системы автоматизации SIMATIC S7, а также общие принципы работы с пакетами.

Таким образом, в работе решены следующие задачи:

1. Рассмотрены существующие системы автоматизации;

2. Изучена методика работы с программными пакетами Step7 и WinCC;

3. Разработана программа автоматизации в пакете STEP 7 для контроллера SIMATIС S7-314

Список литературы

1. Бергер, Г. Автоматизация посредством STEP 7 с использованием STL и SCL и программируемых контроллеров SIMATIC S7-300/400: Г. Бергер.- 2-е изд., 2001.- 1 диск

2. Бергер, Г. Автоматизация с помощью программ STEP7 LAD и FBD и программируемых контроллеров SIMATIC S7-300/400: Г. Бергер.- 2-е изд., 2001.- 1 диск

3. Журнал компьютерной автоматизации[Электронный ресурс].-режим доступа: http://www.mka.ru

4. Средства программирования современных контроллеров/ И. Е. Грязнов, А. А. Кривошеин, А. В. Иванов// Известия ВолгГТУ.-2006.-№3.- С.5-6.

5. Технические средства автоматизации. Программно- технические комплексы и контроллеры: учеб.пособие/ И.А. Елизаров, Ю.Ф. Мартемьянов, А.Г. Схиртладзе.-2-е изд.:М.: «Издательство машиностроение-1», 2004 г.- 126с.

6. Siemens A&D Россия[Электронный ресурс].-режим доступа: http://www.automation-drives.ru

7. SIMATIC. HMI WinCC V6 Начало работы: Руководство. - 2003.-№3.-118 С.

8. SIMATIC Программирование с помощью STEP 7 V5.3:Руководство. - 2004.-№1.-602 С.

9. SIMATIC Modular PID Control: Руководство. - 1997.-258 С.

Размещено на Allbest.ru

...