Романов В.П. Методические указания к лабораторно-практическим работам. Основы автоматизированных систем управления с использованием промышленных контроллеров Siemens

Подождите немного. Документ загружается.

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №8

СОСТАВЛЕНИЕ ПРОГРАММ УПРАВЛЕНИЯ ТП ДЛЯ

КОНТРОЛЛЕРОВ S7-300 C ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМАНД

СДВИГА

Цель работы: Освоить методы составления и редактирования программ c использовани-

ем команд сдвига.

Оборудование: Пакет программ STEP 7

Теоретические сведения

Функции сдвига:

Примеры применения функций сдвига:

1. Порядок выполнения работы:

1.1. Запустить программу SIMATIC Manager, создать проект для CPU 315-2 DP и блоками

ввода вывода и с одним блоком ОВ1.

1.2. По заданиям 1-3 составить программы и запуская в режиме эмуляции проверить работо-

способность программы и правильное выполнение заданного алгоритма работы.

Задания:

1. Разработать программу реализующую циклический сдвиг данных полученных с адреса IB 10.

2. Разработать программу реализующую сдвиг данных полученных с адреса IB 10 на 5 позиций

вправо и передачу результата в MB 20.

3. Разработать программу реализующую функцию бегущий огонь. Предусмотреть возможность

задания трех различных комбинаций бегущего огня.

2. Отчет должен содержать

2.1. Название работы

2.2. Цель работы

2.3. Перечень оборудования.

2.4. Разработанные программы.

2.5. Таблицы относительной адресации для каждой программы.

2.6. Вывод по работе.

3. Контрольные вопросы и задания.

3.1. Какой алгоритм использования операции сдвига?

3.2. Какие типы данных используются в разрабатываемых программах?

3.3. Как сохранить данные при выключении питания с ПЛК?

3.4. Какая последовательность работы при составлении программы для ПЛК?

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №9

СОСТАВЛЕНИЕ ПРОГРАММ УПРАВЛЕНИЯ ТП ДЛЯ

КОНТРОЛЛЕРОВ S7-300 C C ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

АНАЛОГОВЫХ УПРАВЛЯЮЩИХ СИГНАЛОВ

Цель работы: Освоить методы составления и редактирования программ c использовани-

ем аналоговых управляющих сигналов

Оборудование: Пакет программ STEP 7

Теоретические сведения

Модули вывода аналоговых сигналов предназначены для цифро-аналогового преобразо-

вания внутренних цифровых величин контроллера и формирования его выходных аналоговых

сигналов.

Аналоговая величина с номинальным диапазоном тока/напряжения (выбирается при параметри-

ровании модуля в утилите HW Config) преобразуется в модуле в число из диапазона от 0 до

+27648 (для симметричных значений, например ±10V, от -27648 до+27648). Если аналоговая

величина, превышает номинальное значение, то аналоговый модуль может выдать значение от

27648 до 32767. Считается, что при значении 32767 наступает переполнение.

Масштабирование

Масштабирование - математическое преобразование числовой величины в значение из физиче-

ского диапазона. Для униполярных сигналов масштабирование выполняется по формуле:

OUT = [(FLOAT (IN) /27648) * (HI_LIM - L0_LIM)] + LO_LIM,

где IN - входное числовое значение аналоговой величины

HI_LIM и LO_LIM - верхний и нижний предел для физического диапазона.

Для обеспечения точности все вычисления должны проводиться с числами в формате Real.

1. Порядок выполнения работы:

1.3. Запустить программу SIMATIC Manager, создать проект для CPU 315-2 DP и блоками

аналогового ввода SM331 вывода SM332 и с одним блоком ОВ1.

1.4. По заданиям 1-5 составить программы и запуская в режиме эмуляции проверить работо-

способность программы и правильное выполнение заданного алгоритма работы.

Задания:

1. Разработать программу выполняющую подготовку раствора состоящего из двух жидкостей с

заданным процентным соотношением.

Алгоритм работы установки:

Открывается кран 2, начинается заполнение бака жидкостью 1. Жидкость 1 заполняет бак

на 30%.

Кран 2 закрывается.

Открывается кран 3, начинается заполнение бака жидкостью 2. Жидкость 2 заполняет бак

на 70%.

Кран 3 закрывается.

На 30 секунд включается крыльчатка 4 и смесь перемешивается.

Открывается кран 1 и выполняется слив смеси. Слив производится до полного слива жид-

кости.

Кран 1 закрывается.

Процесс повторяется.

измерение уровня жидкости в баке выполняется аналоговым датчиком уровня.

2. Разработать программу для устройства, сигнализирующего о превышении значения сигнала

получаемого от датчики над значением, установленном на задатчике. Диапазон изменения

сигнала от датчика и задатчика 0-10В. Величина разности должна хранится MD10.

3. Разработать программу для устройства, обеспечивающего индикацию уровня жидкости в ем-

кости. Индикация осуществляется дискретным 5разрядным индикатором. Сигнал от измери-

теля уровня жидкости поступает в виде сигнала 0-10В.

4. Разработать программу для устройства, обеспечивающего управление нагревательным эле-

ментом термостата. Термостат поддерживает температуры жидкости в пределах от +10ºС

до+90ºС. Информация о температуре от датчика поступает в виде напряжения, чувствитель-

ность датчика S=2В/градус. Предусмотреть возможность ручного управления.

5. Разработать программу для управления системой перемешивания компонентов. Система

должна работать следующим образом:

Емкость общим объемом 1500литров на 40% заполняется компонентом 1(команда1), остав-

шееся часть объема заполняется компонентом 2(команда2). Информация о заполненном объ-

еме поступает с датчика в виде напряжения;

Затем смесь перемешивается с помощью крыльчатки в течении 30мин (команда3);

Далее смесь высыпается из бункера (команда4).

Предусмотреть режим ручного управления.

2. Отчет должен содержать

2.1. Название работы

2.2. Цель работы

2.3. Перечень оборудования.

2.4. Разработанные программы.

2.5. Таблицы относительной адресации для каждой программы.

2.6. Вывод по работе.

3. Контрольные вопросы и задания.

3.1. Как выполняется масштабирование данных?

3.2. Как осуществляется конфигурирование аналоговых входов и выходов?

3.3. Как осуществляется считывание данных с аналогового входа?

3.4. Как осуществляется выдача данных с использованием аналогового выхода?

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №10

СОСТАВЛЕНИЕ ПРОГРАММ УПРАВЛЕНИЯ ТП ДЛЯ

КОНТРОЛЛЕРОВ S7-300 C ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДЛЯ

ХРАНЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ БЛОКОВ ДАННЫХ

Цель работы: Освоить методы составления и редактирования программ c использовани-

ем для хранения переменных блоков данных.

Оборудование: Пакет программ STEP 7

Теоретические сведения

До использования блока следует применить команду "Открыть блок данных " (OPN) как совме-

стно используемого (глобального) блока данных или как экземплярного блока данных. Одновре-

менно в программе могут быть открыты один глобальный блок данных и один экземплярный

блок данных.

Для работы с блоками данных используются следующие инструкции:

• OPN Открыть блок данных

• CDB Обмен регистрами блоков данных DB и DI

• LDBLG Загрузка длины глобального блока данных в АССU 1

• LDBNO Загрузка номера глобального блока данных в АССU 1

• LDILG Загрузка длины экземплярного блока данных в АССU 1

• LDINO Загрузка номера экземплярного блока данных в АССU 1

1. Порядок выполнения работы:

1.1. Запустить программу SIMATIC Manager, создать проект для CPU 315-2 DP и блоками

аналогового ввода SM331 вывода SM332 и с одним блоком ОВ1.

1.2. По заданиям 1-5 составить программы в которых данные хранятся в блоке DB90 и запус-

кая в режиме эмуляции проверить работоспособность программы и правильное выполне-

ние заданного алгоритма работы.

Задания:

1. Создать программу, которая выполняет открытие DB10, чтение байта 14, циклический

сдвиг его на 3 разряда влево и поместит результат в DB12 байт 4. (Значения в 14 байте

DB10 записать предварительно).

2. Создать программу, которая выполнить чтение двойного слова из DB12 (предваритель-

но создав это слово), в формате Real, умножьте его на 10,3 и выполните вывод двойного

слова в QD0.

3. Разработать программу для управления линией упаковки рисунок 4. При положитель-

ном фронте сигнала от датчика I 1.2, конвейер должен остановиться, и открывается кла-

пан Q 0.4. Таблетки падают из трубы в контейнер, они подсчитываются с использовани-

ем фотоэлемента I 0.0. После отсчета 50 таблеток клапан Q0.4 должен закрыться и кон-

вейер снова начинает движение. В программе обеспечить хранение в блоке данных ин-

формации о режиме работы конвейера (вкл-выкл), общее количество упакованных таб-

леток и контейнеров.

Рисунок 4 - Технологическая установка

4. Разработать программу для установки по розливу вина рисунок 5. Для разлива по-

ставляются светлые и темные бутылки. Выбор определяется соответствующим генера-

тором или нажатием мышкой одной из кнопок снизу.

Приход бутылки в позицию для выполнения одной из 4-х технологической операций (на-

полнение, закупорка, наклейка этикетки на горлышко наклейка этикетки на бутылку) со-

провождается активацией соответствующих датчиков (I0.0 - I0.3). Завершение каждой тех-

нологической операции сигнализируется одним общим датчиком I0.6.

Требования:

Светлая бутылка должна быть наполнена белым вином, должна быть закрыта пробкой и

снабжена этикетками для белого вина.

Темная бутылка должна быть наполнена красным вином и, соответственно, закрыта проб-

кой и снабжена этикетками для красного вина.

В момент выполнения технологической операции конвейер должен быть остановлен.

Новая операция может начинаться только после выполнения предыдущей операции.

Дополнительно: предусмотреть подсчет бутылок красного и белого вина.

Организовать хранение информации о режиме работы установки, количестве жидкости в

баке, о времени работы крыльчатки, о суммарном количестве приготовленной смеси.

Рисунок 5 - Технологическая установка

5. Установка упаковки рисунок 6 упаковывает зеленые и синие кубики по коробкам. Зеле-

ные кубики автоматически подаются по верхнему конвейеру, если он включен. Синие

кубики автоматически подаются по нижнему конвейеру, если он также включен. В каж-

дую коробку необходимо разместить строго определенное количество кубиков каждого

цвета. Если это требование не выполняется, то лишние кубики выпадают из коробки.

Необходимо так производить упаковку кубиков, чтобы ни один из них не потерялся, т.е

не выпал из коробки.

Требования:

В каждую коробку должно попадать 5 синих и 3 зеленых кубика.

Как только необходимое количество кубиков определенного цвета поступит в коробку,

соответствующий конвейер останавливается.

После заполнения очередной коробки поступает сигнал (Q0.2) на установку новой короб-

ки, и оба конвейера включаются снова (Q0.0, Q0.1).

Дополнительно:

Предусмотреть подсчет кубиков каждого цвета и размещение информации в DB

По достижению заданного числа коробок, например, 12, прекратить упаковку кубиков.

Рисунок 6 -Установка упаковки

2. Отчет должен содержать

2.1. Название работы

2.2. Цель работы

2.3. Перечень оборудования.

2.4. Разработанные программы.

2.5. Таблицы относительной адресации для каждой программы.

2.6. Вывод по работе.

3. Контрольные вопросы и задания.

3.1. Для чего используются блоки данных?

3.2. Каков порядок создания блоков данных?

3.3. Как осуществляется адресация к данным блока?

3.4. Каков порядок использования данных блока в программе?

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №11

СОСТАВЛЕНИЕ ПРОГРАММ УПРАВЛЕНИЯ ТП ДЛЯ

КОНТРОЛЛЕРОВ S7-300 C ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

БЛОКОВ FC и FB

Цель работы: Освоить методы составления и редактирования программ c использовани-

ем блоков FC и FB

Оборудование: Пакет программ STEP 7

Теоретические сведения

Для часто используемых функций для больших систем создаются универсальные блоки

(FC, FB) с назначаемыми параметрами (параметрируемые блоки). Они имеют формальные вход-

ные и выходные параметры, которым назначаются фактические параметры во время вызова бло-

ка. Адаптация программного блока к управляемому оборудованию состоит в присвоении пара-

метров при вызове блока, при этом программа блока не меняется.

Параметрируемые блоки применяются в случае необходимости частого использования

отдельных фрагментов программы. Применение таких блоков дает следующие преимущества:

фрагмент программы записывается только один раз;

такой блок занимает только определенный для него единожды участок пользова-

тельской памяти, хотя вызываться в программе может многократно;

блок программируется с формальными параметрами (с атрибутами input (входной), out-

put (выходной) или in/out (вх/вых)), которым присваиваются фактические адреса (фак-

тические параметры) только в момент вызова блока.

В отличие от функций (FC), функциональные блоки (FB) имеют память.

Это означает, что особый блок локальных данных (экземпляр DB) назначается функцио-

нальному блоку. При вызове FB автоматически открывается блок данных с определенным номе-

ром (экземпляр DB).

Экземпляр DB используется для хранения статических переменных. Эти локальные

переменные могут использоваться только в FB, в таблице объявления переменных, которого

они объявлены. При завершении обработки блока эти переменные сохраняются.

1. Порядок выполнения работы:

1.1. Запустить программу SIMATIC Manager, создать проект для CPU 315-2 DP и блоками

аналогового ввода SM331 вывода SM332 и с одним блоком ОВ1.

1.2. По заданиям 1-3 составить программы используя блоки FC, FB и запуская в режиме эму-

ляции проверить работоспособность программы и правильное выполнение заданного ал-

горитма работы.

Задания:

1. Используя FC разработать программу, вычисляющую следующую функцию для трех

вариантов данных:

У=(X

)/3

Данные размещены в меркерной памяти начиная с МW20, результат помещается в меркер-

ную память начиная с MW40.

2. Разработать программу реализующую функцию бегущий огонь. Предусмотреть автоматиче-

скую смену трех различных комбинаций бегущего огня.

3. Разработать программу выполняющую подготовку раствора состоящего из двух жид-

костей по двум рецептам с заданным процентным соотношением.

Алгоритм работы установки:

Открывается кран 2, начинается заполнение бака жидкостью 1. Жидкость 1 заполняет бак

для рецепта1 на 30%, для рецепта 2 на 55%

Кран 2 закрывается.

Открывается кран 3, начинается заполнение бака жидкостью 2. Жидкость 2 заполняет бак

для рецепта1 на 70%, для рецепта2 на 45%

Кран 3 закрывается.

Включается крыльчатка 4 и смесь перемешивается для рецепта1 -40сек, для рецепта2 –

10сек

Открывается кран 1 и выполняется слив смеси. Слив производится до полного слива жид-

кости.

Кран 1 закрывается.

Процесс повторяется.

измерение уровня жидкости в баке объемом 5000 литров выполняется аналоговым датчи-

ком уровня.

Предусмотреть возможность ручного переключения рецептов.

2. Отчет должен содержать

2.1. Название работы

2.2. Цель работы

2.3. Перечень оборудования.

2.4. Разработанные программы.

2.5. Таблицы относительной адресации для каждой программы.

2.6. Вывод по работе.

3. Контрольные вопросы и задания.

3.1. Для чего используются блоки FC и FB?

3.2. Каков порядок создания блоков FC и FB?

3.3. Как осуществляется адресация к данным блока?

3.4. Каков порядок использования блоков FC и FB в программе?

Литература

1. Анхимую В. Л., Опейко О. Ф., Михеев Н. Н. Теория автоматического управления. – М.:

Дизайн ПРО, 2002.

2. Ганс Бергер Автоматизация посредством STEP 7 с использованием STL и SCL и програм-

мируемых контроллеров SIMATIC S7-300/400.

3. Шишмарев В. Ю. Автоматика: Учебник для сред. проф. образования –М.: Издательский

центр «Академия», 2005.

4. Романов В. П. Основы языка программирования STEP7 и базового программного обеспе-

чения промышленных контроллеров SIEMENS. Учебно-методическое пособие, Новокуз-

нецк 2009.

5. Романов В. П. Сопровождение, диагностика и техническое обслуживание автоматизиро-

ванных систем управления технологическими процессами на основе программируемых

логических контроллеров S7 фирмы Siemens Методическое пособие, Новокузнецк 2010.