Автоматизированная система изготовления колпачков для ликероводочной продукции

Рисунок 2.7 – Устройство однооборотного энкодера 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РАЗДЕЛ  3

АРХИТЕКТУРА ПРОГРАММИРУЕМОГО ЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЛЕРА SIMATIC S7-200 

3.1 Общая характеристика  семейства SIMATIC S7-200

    Программируемые логические контроллеры (ПЛК) семейства SIMATIC S7-200 предназначены для решения относительно простых задач автоматизации. Семейство включает в свой состав восемь типов центральных процессоров (ЦП), а также модули расширения ввода-вывода. Программа пользователя может храниться во внутренней EEPROM. Имеется встроенный блок питания 24В постоянного тока, обеспечивающий питание входных и выходных цепей ПЛК. Все ЦП, за исключением CPU210 и CPU221, позволяют наращивать количество обслуживаемых входов-выходов за счет подключения модулей расширения ввода-вывода.

    Отличительные особенности:

• Время выполнения 1К логических инструкций для большинства ЦП не превышает 0,8 мс для CPU21х  и 0,37 мс для CPU22х
• Наличие скоростных счетчиков внешних событий
• Наличие быстродействующих входов внешних прерываний
• Возможность наращивания количества обслуживаемых входов-выходов
• Наличие выходов широтно-импульсной модуляции
• Потенциометры аналогового задания параметров
• Часы реального времени
• Мощный набор инструкций языка программирования
• Последовательный PPI-интерфейс
• Функции ведущего устройства AS-интерфейса
• Функции ведомого устройства PROFIBUS-DP
• Трехуровневая парольная защита программ пользователя
• Возможность работы с устройствами человеко–машинного интерфейса
• Опциональный модуль EEPROM памяти для хранения программ и данных
• Переключатель выбора режимов работы

 

    Конструкция:

    ПЛК SIMATIC S7-200 имеет модульную конструкцию. Модули расширения ввода-вывода и коммуникационные процессоры имеют тот же дизайн что  и центральные процессоры. Подключение  к соседним модулям производится помощью шинных соединителей. Модули ввода-вывода имеют несколько исполнений, позволяющих обслуживать входы-выходы с различными параметрами электрических сигналов. Монтаж контроллеров может осуществляться на горизонтально или вертикально расположенную 35-миллиметровую профильную рейку DIN с креплением защелками или на плоскую поверхность с креплением винтами.

    CPU 224 – центральный процессор, предназначенный для построения компактных систем автоматического управления высокой производительности, работающих автономно или в составе распределенных систем автоматического управления. Оснащен 14 встроенными дискретными входами и 10 дискретными выходами. Позволяет производить подключение до 7 модулей расширения ввода-вывода.

    Технические характеристики CPU 224 приведены в таблице 3.1 

Таблица 3.1– Общие технические характеристики CPU 224 

Память
Память  программ: объем тип Объем памяти данных	8Кбайт/2,6К  инструкций  Энергонезависимая, EEPROM  5Кбайт

 
 
 
 

Продолжение таблицы 3.1 

Система ввода-вывода
Количество: встроенных входов   встроенных  выходов   потенциометров  аналогового  задания цифровых параметров Максимальная  конфигурация  системы: количество  дискретных входов- выходов количество аналоговых входов- выходов	14 дискретных  входов, включая 4 входа прерываний и 6 каналов скоростного счета  10 дискретных  выходов, включая 2 для выполнения  встроенных функций    2 (разрешающая  способность 8 бит)          До 94 входов и 74 выходов    До 28 входов и 7 выходов  или до 14 выходов
Программирование
Набор команд: основной       расширенный           Время выполнения логической команды:	Логические  операции, адресация результата, сохранение, счет, загрузка. Передача, сравнение, сдвиг, вращение, вызов подпрограмм с  передачей параметров.    Инструкции  управления ШИМ и ЧИМ, инструкции переходов, циклов, преобразования типов данных. Арифметические инструкции сложения, вычитания, умножения, деления, извлечения квадратного корня (целочисленная математика и математика с плавающей запятой).  0,37 мкс

    Модули  ввода-вывода дискретных сигналов EM 223 – предназначены для увеличения количества входов и выходов, обслуживаемых одним центральным процессором (в данном случае CPU 224). Модули ввода-вывода дискретных сигналов выполняют преобразования как входных дискретных сигналов контроллера в его внутренние логические сигналы, так и внутренних логических сигналов в его выходные дискретные сигналы.

    Модули  ввода-вывода аналоговых сигналов EM 235 – выполняют аналого-цифровое преобразование входных аналоговых сигналов контроллера, а также цифро-аналоговое преобразование внутренних цифровых величин и формирование его выходных аналоговых сигналов. 

    Программирование:

    Программирование  ПЛК SIMATIC S7-200 осуществляется с помощью  пакета STEP 7Micro/Win, исполняемого под управлением OC Windows. В пакете реализована поддержка языков LAD (Ladder Diagram – диаграммы лестничной логики, релейно-контактные схемы) и STL (Statement List – список инструкций), соответствующих DIN EN 61131-3.

Связь с программируемым ЦП осуществляется через PC/PPI-кабель.

    Набор инструкций всех ПЛК семейства позволяет  выполнять арифметические и логические операции, операции переходов и вызовов  подпрограмм, циклы, кодовые преобразования, широтно-импульсное регулирование  и другие. Модель CPU224 дополнительно  способна выполнять операции над числами с плавающей запятой и поддерживает алгоритм ПИД-регулирования.

    STEP 7 Micro/Win от версии 3.2 SP1 позволяет выполнять  все операции по программированию  контроллеров SIMATIC S7-200, их конфигурированию  и настройке параметров, а также решать задачи конфигурирования и программирования сетевых конфигураций с S7-200, устройств человеко-машинного интерфейса (TD 200 и TP 070), систем регулирования и позиционирования, обеспечивает поддержку USS протокола.  

3.2 Применение модуля расширения EM235

    Краткое описание

    В данном примере обсуждается измерение  температуры и мониторинг указанных  пределов с использованием аналогого  модуля расширения EM235, к одному из каналов  которого подключено термосопротивление PT100.

    Для того чтобы преобразовать зависимое от температуры изменение сопротивления PT100 в напряжение, используется аналоговый выход как источник постоянного тока. Выход питает датчик PT100 постоянным током 12,5mA. С помощью этой цепи генерируется линейное входное напряжение 5mV/°C. EM235 преобразует данное напряжение в цифровое значение, которое циклически читается программой. Из прочитанного значения программа вычисляет температуру [ºC], используя следующую формулу: 

T[°C] = Цифровое Значение – 0(C-Смещение)

1°C-Значение 

Цифровое  значение = значение, хранящееся в AIWx (x = 0, 2, 4).

0°C-Смещение = цифровое значение, измеренное  при 0°C.

В данном примере это смещение = 4000.

1°C-Значение = изменение значения при увеличении  температуры на 1°C.

В данном примере 1°C-Значение = 16.

    Программа вычисляет значение до первой десятичной запятой и записывает результат в встроенную переменную Сообщения 1: “Температура = xxx.x°C’’, которое отображается на TD200. В сегменте инициализации программы пользователь может ввести верхний и нижний пределы температуры.

    Программа контролирует измеряемое значение и  отображает предупреждение на TD200, если измеренная температура вышла из указанного диапазона. Если измеренная температура превысила вернюю границу  температуры, то на второй строке дисплея TD200 появляется Сообщение 2: “Температура > xxx.x°C”; если измеренная температура меньше нижнего предела температуры, то отображается Сообщение 3: “Температура < xxx.x°C”.

 

 

     Рисунок 3.1 – Вывод значений температуры на дисплей панели оператора 

Датчик  температуры:

    PT100 – платиновое термосопротивление  для измерения температуры в  диапазоне от -60 до +400 °C.

Вычисление  потребляемого тока для PT100:

    PT100 при температуре 0C° имеет сопротивление  100 Ом. Сопротивление с ростом  температуры изменяется линейно  – около 0,4 Ом/°C.

Рисунок 3.2 – График зависимости сопротивления от температуры 

    Для генерации коэффициента напряжения 5mV/°C необходим источник тока 12,5mA.

    Разрешение  аналогого выхода – 10uA/число, таким образом необходимое значение числа д.б. 1250, для того чтобы получить 12,5mA. Так как формат слова данных AQW сдвигается вправо на 4 бита, значение числа умножается на 16. Поэтому для инициализации тока 12,5mA для аналогого выхода Io, в AQW0 заносится 20000.

    Формула: (32000/20mA · 12,5mA = 20000)

 
 

Рисунок 3.3 – Подключение модуля EM235 к РТ100 

    На  модуле EM235 при помощи конфигурационных переключателей выбран диапазон напряжения 0…10V: 

    Конфигурационный  переключатель №:  1      3       5      7      9    11

                                                                       ON OFF OFF  OFF  ON  OFF

    Соответствующий адрес AI слова д.б. использован в  программе в зависимости от номера канала на EM235:

    AIW0 для входного канала 1,             AIW2  для входного канала 2,

    AIW4 для входного канала 3,             AQW0 для входного канала 1

    Неиспользуемые  входы EM 235 д.б. закорочены.

    Пример  программы приведен в приложениях  А, Б, В, Г. 

 

РАЗДЕЛ 4

ОПИСАНИЕ ТЕКСТОВОГО ДИСПЛЕЯ 
 

4.1 Характеристика и функциональные возможности дисплея 

      Текстовый дисплей 200 (TD200) – текстовый дисплей и интерфейс оператора для программируемых логических контроллеров семейства S7-200.

      TD 200 – это текстовый дисплей,  отображающий сообщения, разрешенные  ЦПУ S7-200. Нет необходимости конфигурировать или программировать TD 200. Единственные рабочие параметры, хранящиеся в TD 200 это его адрес, адрес ЦПУ, скорость обмена и расположение блока параметров. Конфигурация TD 200 хранится в блоке параметров TD 200, находящемся в области памяти переменных (V память) ЦПУ. Рабочие параметры TD 200, такие как язык, частота обновления сообщения и биты вывода сообщений, хранятся в блоке параметров TD 200 в ЦПУ.

      После включения питания TD 200 читает блок параметров из ЦПУ. Все параметры  проверяются на предмет правильности значений. Если они допустимы, то TD 200 начинает активно опрашивать биты вывода сообщения, чтобы определить, какое сообщение отобразить, потом читает сообщение из ЦПУ, а затем отображает его.

      Возможности TD 200:

• Отображение сообщений, читаемых из ЦПУ S7-200.
• Позволяет регулировать указанные программные переменные.
• Обеспечивает возможность принудительной/не принудительной установки точек ввода/вывода.
• Обеспечивает возможность установки даты и времени в ЦПУ, имеющее часы реального времени.
• Предоставляет меню и подсказки на шести языках (английском, немецком, французском, испанском, итальянском и китайском).
• Предоставляет несколько наборов символов для поддержки английского, восточно-европейских, славянских и китайского языков.