Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования «Уральский федеральный
университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»
Механико-машиностроительный институт
Кафедра электронного машиностроения
УТВЕРЖДАЮ
Зав. кафедрой электронного машиностроения
_____________И.Н. Тихонов
подпись
_________________ 2012 г.
дата
Программирование контроллера Simatic s7-200 для системы управления грузовым лифтом
Задания и методические указания к лабораторной работе № 3
по дисциплине «Технические средства автоматизации»
для студентов специальности
220301 – Автоматизация технологических процессов и производств
(в машиностроении)
Екатеринбург
2012
Задания и методические указания к лабораторной работе одобрены на заседании кафедры электронного машиностроения ___________ 2012 г., протокол № ____.
Краткие сведения о программируемом контроллере
Simatic S7-200
1. Общие сведения
Программируемый контроллер – это специализированный микрокомпьютер, предназначенный для управления техническими объектами по заложенной в него программе. Контроллер имеет стандартные электрические интерфейсы входных и выходных сигналов (дискретных и аналоговых), через которые он связывается с объектом управления (с датчиками и исполнительными устройствами), а также коммуникационные интерфейсы для связи с программатором или для подключения к информационной сети. В качестве программатора обычно применяется персональный компьютер со специальным программным обеспечением. Программа сохраняется в энергонезависимой памяти и не теряется с выключением электропитания.
Применение контроллеров является альтернативой аппаратных схем с жестко заложенным алгоритмом управления. Основные достоинства систем на базе контроллеров:
1) Компактность системы (один малогабаритный контроллер может заменить десятки и сотни реле).
2) Функции управления реализуются контроллером программно, а не аппаратно. Поэтому алгоритм его функционирования можно изменить с минимальными усилиями (путем изменения программы, что не требует изменения аппаратной части).
3) Контроллер более надежен по сравнению с аппаратной схемой (существенно меньше электрических соединений и механических контактов). Обслуживание и ремонт системы максимально просты.
Лабораторные работы выполняется на контроллере Simatic серии S7-200 фирмы Siemens. Данная серия включает в себя несколько видов процессорных модулей (CPU) и модулей расширения (EM). Контроллер обязательно состоит из одного процессорного модуля, к которому при необходимости применяются модули расширения. В лабораторной работе используется процессорный модуль CPU222 с модулем расширения EM-221 для управления настольной моделью лифта. Контроллер в данной системе осуществляет дискретное (бинарное) управление, используя только дискретные управляющие сигналы (включить/выключить привод, двигаться вверх/вниз) и получая дискретные сигналы от объекта (кнопка нажата/не нажата, есть/нет кабина на этаже и т.д.).
2. Принцип работы контроллера при дискретном управлении
На рис.1 показана общая структура программируемого контроллера и принцип его работы в режиме циклического сканирования.
Фаза 1: Блок входов принимает входные дискретные сигналы, после чего их значения (0 или 1) записываются во входной регистр.
Фаза 2: В соответствии с программой процессор считывает данные из входного регистра, осуществляет их обработку и вычисляет значения выходных дискретных сигналов (0 или 1), которые записываются в выходной регистр.
Фаза 3: В соответствии с данными выходного регистра блок выходов генерирует выходные дискретные сигналы.
Выполнение фаз 1,2 и 3 представляет собой один цикл сканирования. Эти циклы автоматически повторяются. Задача программиста контроллера заключается в описании алгоритма его функционирования в фазе 2 одного цикла. Время цикла зависит от быстродействия процессора и объема программы (составляет примерно 10–30 мс).
Рис.1. Структура и принцип работы контроллера.