1 Анализ объекта разработки

1.1 Анализ оборудования SIMATIC как основы для стенда промышленных телекоммуникационных средств автоматизации

В лаборатории технических средств автоматизации имеется следующие технические средства средств автоматизации:

- программируемый логический контроллер Simatic S7-300

- блок питания

- программируемый логический контроллер Siemens LOGO

- Dp/as-Интерфейс соединитель 20e - as-Interface

На базе данных технических средств необходимо разработать стенд автоматизации, основной задачей которого является ознакомление студентов направления подготовки «Системная инженерия» с современными средствами автоматизации на базе цифровых контроллеров, обучение основам проектирования таких систем автоматизации, программированию и обслуживанию контроллеров…

В связи с этим возникает задача изучения возможностей, свойств и параметров, имеющихся в распоряжении технических средств с дальнейшей разработкой на их базе стенда, позволяющего в максимальной степени использовать возможности данного оборудования.

Программируемый логический контроллер Simatic S7-300. Тип, области применения, основные возможности, конструктивные данные…

Simatic S7-300 — семейство контроллеров средней производительности фирмы Siemens AG из семейства устройств автоматизации Simatic S7. В линейке контроллеров этого семейства по своей производительности занимает промежуточное положение между семействами S7-200 и S7-400. Количество поддерживаемых входов и выходов до 65536 дискретных/4096 аналоговых каналов. Конструкция контроллера модульная, модули монтируются на профильной шине (рельсе).

Области использования

 

S7-300 активно используется для создания автоматического управления в специальных системах и устройствах. В особенности это относится к машинам, которые работают в текстильной промышленности или занимаются упаковкой товара. Естественно применяется ПЛК для машиностроения, устройств, которые принимают участие в производстве технических орудий и устройств электротехнической сферы, используются на суднах, в системах подачи воды и прочих случаях.

Основные особенности контроллера:

• модульная конструкция, монтаж модулей на профильной шине (рельсе);

• естественное охлаждение;

• применение локального и распределенного ввода -вывода;

• возможности коммуникаций по сетям MPI, Profibus Industrial Ethernet/PROFInet, AS-i, BACnet, MODBUS TCP;

• поддержка на уровне операционной системы функций, обеспечивающих работу в реальном времени;

• поддержка на уровне операционной системы аппаратных прерываний;

• поддержка на уровне операционной системы обработки аппаратных и программных ошибок;

• Свободное наращивание возможностей при модернизации системы;

• Возможность использования распределенных структур ввода-вывода и простое включение в различные типы промышленных сетей.

Конструктивные особенности

Программируемые контроллеры S7-300 могут включать в свой состав:

• Модуль центрального процессора (CPU). В зависимости от степени сложности решаемых задач в программируемом контроллере могут использоваться более 20 типов центральных процессоров.

• Блоки питания (PS) для питания контроллера от сети переменного или постоянного тока.

• Сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода и вывода дискретных и аналоговых сигналов, в том числе FailSafe и модули со встроенными Ex-барьерами. Поддерживаются отечественные ГОСТ градуировки термометров сопротивления и термопар.

Коммуникационные модули  Simatic  S7-300

 

Коммуникационные процессоры (CP) это модули , позволяющие выполнять обработку коммуникационных задач  в  автономном режиме в промышленных сетях AS-Interface, PROFIBUS, Industrial Ethernet, PROFINET и системах PtP связи.

Загружаемые драйверы для CP 341 позволяет увеличить коммуникационные возможности контроллера поддержкой обмена данными в сетях MODBUS RTU и Data Highway. Для создания модемной связи в составе S7-300 могут использоваться коммуникационные модули семейства SINAUT ST7

Коммуникационные функции

Для управления обменом данными с другими системами ав­томатизации SIMATIC S7/ WinAC используются программ­ные блоки, встроенные в операционную систему централь­ных и коммуникационных процессоров S7-300. Эти блоки обеспечивают поддержку:

• Базовых функций S7 связи через MPI.

• Функций S7 связи через MPI, внутреннюю коммуника­ционную шину контроллера (К-шину), сети PROFIBUS и PROFINET/ Industrial Ethernet. Эти функции позволяют ис­пользовать S7-300 в режиме:

• S7 сервера при обмене данными через MPI, K-шину и PROFIBUS,

• S7 сервера или клиента при обмене данными через встро­енный интерфейс

• PROFINET.

Обмен данными с контроллерами семейства SIMATIC S5 и контроллерами других производителей осуществляется с по­мощью загружаемых функциональных блоков. Эти блоки за­гружаются в программу пользователя и позволяют поддер­живать:

• Промышленная связь

  Функции S5 - совместимой связи через сети PROFIBUS и Industrial Ethernet.

• Стандартные функции связи с системами других произво­дителей через сети

• PROFIBUS и Industrial Ethernet.

Для использования коммуникационных функций требуется предварительная установка соответствующих коммуникаци­онных соединений. Установка и конфигурирование комму­никационных соединений выполняется с помощью инстру­ментальных средств пакета STEP 7.

Через встроенные интерфейсы центральных процессоров и коммуникационные процессоры программируемый контрол­лер S7-300 может подключаться к промышленным сетям PROFIBUS и PROFINET/ Industrial Ethernet и поддерживать обмен данными:

• c программируемыми контроллерами S7-200/ S7-1200/ S7- 300/ S7-400/ WinAC;

• с программаторами, промышленными и персональными компьютерами;

• с приборами и системами человеко-машинного интерфейса SIMATIC HMI;

• с системами числового программного управления, приво­дами, системами управления роботами;

• с программируемыми контроллерами и системами автома­тизации других производителей.

Для организации обмена данными через PROFIBUS исполь­зуется коммуникационный процессор CP 343-5, поддер­живающий протокол PROFIBUS FMS.

Для подключения к сети Industrial Ethernet может использо­ваться несколько типов коммуникационных процессоров:

• CP 343-1 Lean, поддерживающий функции S7 сервера и скорость обмена данными 10/ 100 Мбит/с.

• CP 343-1, поддерживающий функции S7-сервера, S7-^ra- ента и скорость обмена данными 10/100 Мбит/с.

• CP 343-1 Advanced, поддерживающий функции S7 сервера, S7 клиента, Web сервера, передачи сообщений по каналам электронной почты и скорость обмена данными 10/ 100/ 1000 Мбит/с.

• CP 343-1 ERPC, поддерживающий функции S7 сервера, S7 клиента, Web сервера, передачи сообщений по каналам

Значение

1 Индикаторы состояния и ошибок

2 Гнездо для платы микропамяти (MMC), включая выбрасыватель

3 Клеммы встроенных входов и выходов.

4 Разъем для блока питания

5 2-ой интерфейс X2 (PtP или DP)

6 1-й интерфейс X1 (MPI)

7 Переключатель режимов работы

На следующем рисунке представлены встроенные цифровые и аналоговые входы и

выходы CPU с открытыми передними дверцами.

Значения

1 Аналоговые входы и выходы

2 по 8 цифровых входов

3 по 8 цифровых выходов

Индикаторы состояния и ошибок: CPU 31xC

Индикаторы CPU:

SF (красный) Аппаратная или программная ошибка

BF (красный) Ошибка шины (только CPU с интерфейсом DP)

DC5V (зеленый) Питание 5 В для CPU и шины S7-300-в порядке.

FRCE (желтый) Активно задание на принудительную установку.

RUN (зеленый) CPU в состоянии RUN; светодиод мигает при запуске с частотой

2 Гц; при останове (HOLD) . с частотой 0,5 Гц

STOP (желтый) CPU в состоянии STOP, HOLD или в режиме запуска; светодиод

мигает при запросе на общее стирание с частотой 0,5 Гц, во

время стирания . с частотой 2 Гц

Гнездо для платы микропамяти SIMATIC (Micro Memory Card . MMC)

Плата микропамяти SIMATIC (Micro Memory Card . MMC) используется в

качестве модуля памяти. MMC может использоваться как загрузочная память,

а также как перемещаемый носитель данных.

Для работы CPU MMC должна быть вставлена.

Замечание

Так как эти CPU не имеют встроенной загрузочной памяти, то для использования

CPU MMC должна быть вставлена.

Переключатель режимов работы

Через переключатель режимов работы вы можете устанавливать текущий

режим работы CPU.

Переключатель режимов работы сконструирован как перекидной

переключатель с тремя положениями.

Положения переключателя режимов работы

Положения переключателя режимов работы объясняются в той

последовательности, как они расположены на CPU.

Режимы работы переключателя

RUN Режим RUN CPU обрабатывает программу пользователя.

STOP Режим STOP CPU не обрабатывает программу пользователя.

MRE Общее стирание положение переключателя режимов работы для общего стирания CPU. Общее стирание с помощью переключателя

режимов работы требует специальной последовательности

управляющих воздействий

Программируемый логический контроллер SIEMENS LOGO.

Siemens Logo (торговая марка LOGO!) — логический контроллер концерна Siemens AG или программируемое реле . Программируется с помощью языков FBD (Function Block Diagram) или LAD (Ladder Diagram) с использованием программного пакета LOGO! Soft Comfort для ПК или напрямую клавишами на лицевой панели ПЛК. В зависимости от модели может иметь несколько каналов аналогового и дискретного ввода-вывода и релейных выходов. Может применяться для управления электроприводами мощностью до 4 кВт. Начиная с версии −0BA3 поддерживается модульная архитектура (до 7 модулей расширения). Текущая версия (-0BA6) поддерживает модуль аналогового вывода, модуль аналогового ввода, модуль для термометров сопротивления с градуировкой pt100 и ПИ-регулирование.

Поддерживает промышленные сети:

• AS-i — ведомое устройства,

• EIB — ведущее устройство,

• LON — ведущее устройство.

Базовые параметры контроллера:

• 38 встроенных функций

• Возможность использования до 200 функциональных блоков при написании программы;

• Существенно увеличен объём памяти (на 50 % по сравнению с моделями предыдущих серий);

• Увеличено количество аналоговых входов до четырех в базовых модулях;

• Четыре скоростных счётчика (до 5 кГц) в базовых модулях;

• Поддержка десяти языков на панели текстового дисплея;

• Функции Teleservice упрощают управление модулем и могут быть использованы для удаленного устранения и диагностики неисправностей;

• Для обновления и расширения функций существующих систем необходима замена только базовых модулей.