Контроллер Овен ПЛК 150

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Программируемый логический контроллер

1.1 Что такое ПЛК и принцип его работы

1.2 Входы и выходы

1.3 Языки программирования

1.4 Какие ПЛК актуальны на Российском рынке

2. Контроллер ОВЕН ПЛК150

Заключение

Список используемых источников

Введение

Автоматизация производства в современных условиях позволяет значительно снижать издержки производства товаров. Особенно актуальным это становится в условиях мирового финансового кризиса, когда средства потребителей продукции существенно ограничены. На сегодняшний день ни один процесс автоматизации невозможно представить без использования программируемых логических контроллеров (ПЛК).

ПЛК используются практически во всех сферах человеческой деятельности для автоматизации технологических процессов, в системах противоаварийной защиты и сигнализации, в станках с ЧПУ, для управления дорожным движением, в системах жизнеобеспечения зданий, для сбора и архивирования данных, в системах охраны, в медицинском оборудовании, для управления роботами, в системах связи, при постановке физического эксперимента, для управления космическими кораблями, для автоматизации испытаний продукции и т. д. Тем не менее, до сих пор остается много отраслей экономики, куда контроллерная автоматизация только начинает проникать.

Целью данной работы является рассмотрение программируемых логических контроллеров.

Задачей работы является изучение контроллера Овен ПЛК 150.

1. Программируемый логический контроллер

1.1 Что такое ПЛК и принцип его работы

Программируемый логический контроллер, по сути, является электронной составляющей частью промышленного контроллера и используется в системе автоматизации производства.

Задачей такого логического контроллера является сбор данных, их обработка и преобразование, сохранение в памяти необходимой информации, создание команд управления, которые поступают посредством входов и передаются посредством выходов.[1] Входы и выходы подключаются к датчикам и ключам, к механизмам устройства управления.

Сегодня релейные схемы оснащаются программным обеспечением, что превращает программируемые логические контроллеры в микропроцессорное устройство, обеспечивающее сбор информации, ее переработку, сохранение и передачу команд к узлам выполняющего устройства. [2]

При этом ПЛК контроллер по принципу своей работы существенно отличается от микропроцессорных устройств, поскольку программное обеспечение ПЛК контроллера имеет две части, первой из которых является системное программное обеспечение. Оно функционирует по аналогии с компьютерной операционной системой и обеспечивает:

1) управление внутренними узлами контроллера

2) взаимодействие составляющих компонентов

3) осуществление внутренней диагностики

ПЛК контроллер работает циклично, при этом каждый цикл сопровождается чтением данных и имеет 4 фазы:

1) первая представляет собой опрос входов

2) на второй фазе осуществляется выполнение действий, установленных пользовательской программой

3) третья фаза устанавливает значения входов

4) на четвертой фазе производятся дополнительные операции, например, производится диагностика, подготавливаются данные для отладчика, визуализация.[3]

Системное ПО осуществляет работу первой фазы. После опроса входов управление передается программе, находящейся в памяти. Это программа, созданная пользователем для решения определенных задач, содержит те действия, которые должны совершаться, после их выполнения управление передается на системный уровень. Простота схемы действий освобождает создателя программы от необходимости изучения системы аппаратного управления. Для создания программы инженеру достаточно владеть информацией о том, с какого входа поступает сигнал и как он должен откликаться на выход.[4]

1.2 Входы и выходы

Существует три вида входов: дискретные, аналоговые и специальные

Один дискретный вход ПЛК способен принимать один бинарный электрический сигнал, описываемый двумя состояниями - включен или выключен. Все дискретные входы (общего исполнения) контроллеров обычно рассчитаны на прием стандартных сигналов с уровнем 24 В постоянного тока. Типовое значение тока одного дискретного входа (при входном напряжении 24 В) составляет около 10 мА.[5]

Аналоговый электрический сигнал отражает уровень напряжения или тока, соответствующий некоторой физической величине, в каждый момент времени. Это может быть температура, давление, вес, положение, скорость, частота и т. д.

Поскольку ПЛК является цифровой вычислительной машиной, аналоговые входные сигналы обязательно подвергаются аналого-цифровому преобразованию (АЦП). В результате, образуется дискретная переменная определенной разрядности. Как правило, в ПЛК применяются 8 - 12 разрядные преобразователи, что в большинстве случаев, исходя из современных требований по точности управления технологическими процессами, является достаточным. Кроме этого АЦП более высокой разрядности не оправдывают себя, в первую очередь из-за высокого уровня индустриальных помех, характерных для условий работы контроллеров.

Практически все модули аналогового ввода являются многоканальными. Входной коммутатор подключает вход АЦП к необходимому входу модуля.

Стандартные, дискретные и аналоговые входы ПЛК способны удовлетворить большинство потребностей систем промышленной автоматики. Необходимость применения специализированных входов возникает в случаях, когда непосредственная обработка некоторого сигнала программно затруднена, например, требует много времени.

Наиболее часто ПЛК оснащаются специализированными счетными входами для измерения длительности, фиксации фронтов и подсчета импульсов.

Например, при измерении положения и скорости вращения вала очень распространены устройства, формирующие определенное количество импульсов за один оборот - поворотные шифраторы. Частота следования импульсов может достигать нескольких мегагерц. Даже если процессор ПЛК обладает достаточным быстродействием, непосредственный подсчет импульсов в пользовательской программе будет весьма расточительным по времени. Здесь желательно иметь специализированный аппаратный входной

блок, способный провести первичную обработку и сформировать, необходимые для прикладной задачи величины.

Дискретный выход также имеет два состояния - включен и выключен. Они нужны для управления: электромагнитных клапанов, катушек, пускателей, световые сигнализаторы и т.д. В общем, сфера их применения огромна, и охватывает почти всю промышленную автоматику.

Аналоговый выход -- клемма, на которую контроллер может подать сигнал не только включено-выключено, но определённое значение управления - это может быть либо диммер освещения, либо регулятор скорости вращения вентилятора, либо что-то ещё, имеющее соответствующий вход.[6]

1.3 Языки программирования

Технологический язык дает возможность всем участникам процесса -- инженерам, технологам и программистам, понимать суть задачи и находить ее решение. Так, если технолог дает установку на необходимые процессы, он не использует формализованный алгоритм процесса, вследствии чего программист, при создании программы, вынужден вникать в суть технологического процесса. В то же время, создавая программу, программист остается единственным участником процесса, понимающим язык программ.

В связи с этим, возникают сложности, для преодоления которых и был придуман технологический язык, одинаково понятный всем участникам процесса. Именно технологический язык позволил упростить процесс программирования.

Сегодня разработаны технологические языки, а также установлен стандарт МЭК-61131-3, который был разработан Международной Электротехнической Комиссией.

Все производители должны придерживаться установленного стандарта и предлагать устройства, оснащенные одинаковыми по интерфейсу и принципу действия командами.

Этот стандарт включает в себя 5 языков:

1)языком функциональных релейных блоков является SequentialFunctionChart

2)для функциональных блоковых диаграмм, предусмотрен язык FunctionBlockDiagram

3)для релейных диаграмм, принят язык LadderDiagrams

4)язык структурированного текста Statementlist напоминает Паскаль

5)языком инструкций является Instructionlist , он представляет собой ассемблер, оснащенный аккумулятором и переходом по метке.

Выбор языка, в основном, базируется на личном опыте программирующего инженера. При этом некоторые действия легко откликаются на один язык, создавая определенные трудности в другой области. Для решения таких задач создана возможность переносить готовую программу с одного языка на другой.

Самыми распространенными сегодня языками программирования являются LAD, STL, FBD, которые наиболее часто предусмотрены производителями ПЛК самых известных компаний.

Введенный МЭК стандарт привел к необходимости создания инструментов программирования. Решение этой задачи взяли на себя некоторые компании, которые стали заниматься исключительно инструментами программирования.

Наибольшей популярностью в мире пользуются комплекс CoDeSys. CoDeSys разработан фирмой 3S. Это универсальный инструмент программирования контроллеров на языках МЭК, не привязанной к какой-либо аппаратной платформе и удовлетворяющим всем современным требованиям.

Основные особенности:

1) полноценная реализация МЭК языков

2) встроенный эмулятор контроллера позволяет проводить отладку проекта без аппаратных средств. Причем эмулируется не некий абстрактный контроллер, а конкретный ПЛК с учетом аппаратной платформы

3) встроенные элементы визуализации дают возможность создать модель объекта управления и проводить отладку, т.е. дает возможность создавать человеко-машинного интерфейса (HMI)

4) очень широкий набор сервисных функций, ускоряющий работу программиста

5) существует русская версия программы, и русская документация [7]

1.4 Какие ПЛК актуальны на Российском рынке

В настоящее время на Российском рынке преобладают контроллеры иностранных фирм: Siemens, Mitsubishi, ABB, SchneiderElectric, GEFanuc, однако с течением времени увеличивается доля рынка, занятая отечественной продукцией Российских фирм (НИЛ АП, Текон, Фаствел, ДЭП, Овен, Элемер, Эмикон и др.), что соответствует общемировой тенденции, когда в большинстве стран отечественные фирмы занимают большую долю рынка, чем иностранные. Это объясняется следующими факторами:

1)благодаря использованию западных технологических линий и материалов качество изготовления Российских контроллеров часто превосходит зарубежное качество в связи с более высоким уровнем подготовки Российских специалистов;

2)Российские фирмы обеспечивают более квалифицированную техническую поддержку и русскоязычную документацию;

3)большую роль играет срок поставки и территориальная близость производителя к потребителю;

4)соответствие отечественных разработок Российским стандартам, чего часто нельзя сказать об импортных контроллерах;

5)лучшее знание Российского рынка отечественными производителями.

Широкому распространению ПЛК в большой степени способствует рост компьютерной грамотности населения, спецкурсы в ВУЗах, множество курсов повышения квалификации, проводимых ведущими системными интеграторами.[8]

2. Контроллер ОВЕН ПЛК 150

Для примера, я взял контроллер ОВЕН ПЛК150, сейчас я опишу его характеристики.

Контроллер предназначен:

1) Для создания систем управления малыми и средними объектами

2) Для создания систем диспетчеризации.

Построение системы управления и диспетчеризации на базе ОВЕН ПЛК возможно, как с помощью проводных средств - используя встроенные интерфейсы Ethernet, RS-232, RS-485, так и с помощью беспроводных средств - использую радио, GSM, ADSL модемы.

Особенности конструкции ОВЕН ПЛК150:

1) Контроллер выполнен в компактном корпусе

2) Расширение количества точек ввода-вывода осуществляется путем подключения внешних модулей ввода-вывода по любому из встроенных интерфейсов

3) Вычислительные ресурсы ОВЕН ПЛК150

В контроллер изначально заложены мощные вычислительные ресурсы при отсутствии операционной системы:

1) Высокопроизводительный процессор RISC архитектуры ARM9, с частотой 200МГц компании Atmel.

2) Большой объем оперативной памяти - 8МБ

3) Большой объем постоянной памяти - Flash память, 4МБ

4) Объем энергонезависимой памяти, для хранения значений переменных - до 16КБ

Преимущества ОВЕН ПЛК150 перед конкурентами:

1) Отсутствие ОС, что повышает надежность работы контроллеров

2) Скорость работы дискретных входов - до 10КГц при использовании подмодулей счетчика

3) Наличие аналоговых входов и выходов

4) Большое количество интерфейсов на борту: Ethernet, 3 последовательных порта, работающих независимо друг от друга

5) Расширенный температурный диапазон работы: от - 20 до + 70 градусов Цельсия

6) Широкие возможности самодиагностики контроллера

7) Встроенные часы реального времени

8) Встроенный аккумулятор, позволяющий «пережидать» пропадание питания - выполнять программу при пропадании питания, и переводить выходные элементы в «безопасное состояние»

9) Возможность создавать и сохранять архивы на Flash контроллера

10) Возможность работы по любому нестандартному протоколу по любому из портов, что позволяет подключать устройства с нестандартным протоколом (электро-, газо-, водосчетчики, считыватели штрих - кодов и т.д.)

11) Набор готовых программных модулей, предоставляемых бесплатно[9] программируемый логический контроллер

К контроллеру, можно подключить термопару для измерения показателя температуры. В своем примере я бы хотел рассказать именно про этот частный случай применения ПЛК в повседневной жизни.

Термопара (термоэлектрический преобразователь) типа ТХА, ТХК, ТПП и пр. состоит из двух спаянных на одном из концов проводников, изготовленных из металлов, обладающих разными термоэлектрическими свойствами.

Поскольку термоЭДС зависит от разности температур двух спаев термопары, то для получения корректных показаний необходимо знать

температуру «холодного спая», чтобы скомпенсировать эту разницу в дальнейших вычислениях.

В модификациях входов, предназначенных для работы с термопарами, предусмотрена схема автоматической компенсации температуры свободных концов термопары. Датчиком температуры «холодного спая» служит полупроводниковый диод, установленный рядом с присоединительной клеммой.

Подключение термопар к прибору должно производиться с помощью специальных компенсационных (термоэлектродных) проводов, изготовленных из тех же материалов, что и термопара. Допускается использовать провода из металлов с термоэлектрическимихарактеристиками, аналогичными характеристикам материалов электродов термопары в диапазоне температур 0…100 °С. При соединении компенсационных проводов с термопарой и прибором необходимо соблюдать полярность.

Во избежание влияния помех на измерительную часть прибора линию связи прибора с датчиком рекомендуется экранировать. В качестве экрана может быть использована заземленная стальная труба.При нарушении указанных условий могут иметь место значительные погрешности при измерении.

Вот какие условия нужно соблюдать для того, чтобы правильно измерить температуру на ПЛК с помощью термопары.[10]

Термопара с ПЛК используются:

1) в отопительных системах - с помощью термопары ПЛК контролирует температурный режим

2) в системах домашней автоматизации «Умный дом» и т.д.

Заключение

В данной курсовой работе рассмотрены программируемые логические контроллеры, что это такое, какие языки программирования используются, какие входы и выходы имеют разные ПЛК, сфера их применения.

В частности рассмотрен контроллер от фирмы ОВЕН ПЛК150 и использование термопары в этом ПЛК.

Наличие возможности подключения термопары к данному ПЛК расширяет сферу применения контроллера в быту и в промышленности. Большой диапазон используемых языков программирования позволяет широкому кругу людей самостоятельно применять ПЛК в повседневной жизни.

Список используемых источников

1. Деменков Н.П. Языки программирования промышленных контроллеров: Учебное пособие./ Деменков Н.П. - Москва: изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004 г.

2. Гайнутдинов К.Р. Простое и понятное программирование в CoDeSys: Часть 1 / Проект «Кодесис.рф»2012 г.

3. Петров И.В. Программируемые контроллеры. / Петров И.В. -Москва:СОЛОН-Пресс, 2004 г.

4. Что такое программируемый логический контроллер и принцип его работы [Электронный ресурс]URL-http://www.techtrends.ru/techdept/techarticles/programmiruemyj-kontroller.php Дата обращения: 21.04.2018

5. Контроллеры для систем автоматизации[Электронный ресурс]URL: http://www.bookasutp.ru/Chapter6_1.aspx Дата обращения: 23.04.2018

6. ОВЕН ПЛК150 -- программируемый логический контроллер[Электронный ресурс]URL:http://www.indelta.ru/sredstva-avtomatizatsii/plk/owen-plk/programmiruemyy-logicheskiy-kontroller-oven-plk150~art93688.html Дата обращения: 3.05.2018

7. Классификация современных контроллеров [Электронный ресурс]URL: http://www.abercade.ru/research/analysis/878.html Дата обращения: 7.05.2018

8. Программируемый логический контроллер[Электронный ресурс]URL: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/35530 Дата обращения: 14.05.2018

9. ПЛК -- что это такое?[Электронный ресурс]URL: https://habr.com/post/139425/ Дата обращения: 18.05.2018

10. Программируемые логические контроллеры[Электронный ресурс]URL: http://cxem.net/promelectr/promelectr5.php Дата обращения: 23.05.2018

Размещено на Allbest.ru