2.2 Разработка документации на проектно-компонуемый комплект автоматизации (с применением мп контроллера)

Основными критериями выбора промышленного контроллера являются:

• быстродействие (скорость обработки данных);

• надежность (безотказность работы, бесперебойность питания);

• возможность наращивания системы;

• простота монтажа, наладки и эксплуатации;

• обеспечение связи с ЭВМ верхнего уровня;

• простота загрузки и изменения рабочей программы;

• стоимость.

Наиболее подходящим для обеспечения этих критериев является ПЛК каркасного типа, содержащий: встроенный процессорный модуль, блок питания, интерфейс связи с внешними устройствами.

Контроллер Simatic S7-300, соответствует этим критериям.

SIMATIC S7-300 – это модульные программируемые контроллеры, работающие с естественным охлаждением. Модульная конструкция, возможность построения распределенных структур управления, наличие дружественного пользователю интерфейса позволяет использовать контроллер для экономичного решения широкого круга задач автоматического управления в различных областях промышленного производства. Контроллер SIMATIC S7-300 имеет модульную конструкцию и включает в свой состав:

1. Модули центральных процессоров (CPU). В зависимости от степени сложности решаемой задачи в контроллерах могут быть использованы различные типы центральных процессоров, отличающиеся производительностью, объемом памяти, наличием или отсутствием встроенных входов-выходов и специальных функций, наличием или отсутствием коммуникационных интерфейсов.

2. Сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов с различными электрическими и временными параметрами.

В рамках семейства контроллеров SIMATIC S7-300 предлагаются CPUс различными мощностными характеристиками:

1. CPU 312 IFM - для автоматизации небольших установок с использованием или без использования аналоговых входов/выходов

2. CPU 313 - для автоматизации установок с повышенными требованиями к объему программы управления.

3. CPU 314 - для автоматизации процессов, предъявляющих высокие требования к объему программы управления и скорости ее обработки

4. CPU 314 IFM - компактный центральный процессорный модуль со встроенными входами и выходами для автоматизации процессов, предъявляющих высокие требования к объему программы управления и скорости ее обработки

5. CPU 315/315-2-DP, CPU316, CPU318 - для решения сложных задач автоматизации с большим объемом программы управления и для построения систем управления с децентрализованной структурой на базе PROFIBUS

В составе контроллера использованы модуль блока питания (PS), обеспечивающий возможность питания контроллера от сети переменного тока напряжением 120 или 230В.

Контроллеры отличаются высокой стойкостью к ударным и вибрационным нагрузкам. Имеет стандартное исполнение с диапазоном рабочих температур от 0 до 60°С.

Основой конфигурирования ПЛК (выбор типа и количества модулей) является функциональная схема автоматизации. В нашем случае система автоматического управления процесса состоит из следующих контуров:

a) регулирование перемещения прессштемпеля (1 канал аналогового входа и 1 канал аналогового выхода);

б) регулирование температуры в гидробаке (1 канал аналогового входа и 1 канал аналогового выхода);

в) регулирование температуры в трубопроводе (1 канал аналогового входа и 1 канал аналогового выхода);

г) регулирование уровня в гидробаке (1 канал аналогового входа и 1 канал аналогового выхода);

д) регулирование прижима контейнера к матрице (1 канал аналогового входа и 1 канал дискретного выхода);

е) регулирование прижима контейнера к матрице (1 канал аналогового входа и 1 канал дискретного выхода);

ж) регулирование отделение пресс-остатка от матрицы (1 канал аналогового входа и 1 канал дискретного выхода);

з) регулирование прижима контейнера к матрице (1 канал аналогового входа и 1 канал дискретного выхода);

и) регулирование температуры низа контейнера (1 канал аналогового входа и 1 канал аналогового выхода);

к) регулирование температуры верха контейнера (1 канал аналогового входа и 1 канал аналогового выхода);

– контроля:

а) Температуру втулки (1 канал аналогового входа);

б) Температуру профиля на выходе из матрицы(1 канал аналогового входа);

в) наличие пламени в 1-ой вверху контейнера (1 канал аналогового входа);

г) наличие пламени в 2-ой ввнизу контейнера (1 канал аналогового входа);

д) Розжиг горелки 1 (1 канал дискретного выхода);

е) Розжиг горелки 2 (1 канал дискретного выхода);

ж) подключение 4 поршневых насосов (4 канал дискретного входа и 4 канала дискретного выхода);

з) подключение 2 компресоров для подачи природного газа и воздуха (2 канал дискретного входа и 2 канала дискретного выхода);

и) Регулирование перемещения пуллера пилы (1 канал аналогового выхода и 1 канала дискретного выхода);

к) Регулирование перемещения пуллера натяжения (1 канал аналогового выхода и 1 канала дискретного выхода);

л) Регулирование скорости охлаждения с помощью вентиляторов (1 канал аналогового выхода и 1 канала дискретного выхода);

В результате имеем: 12 каналов аналогового ввода, 13 канала дискретного вывода, 9 каналов аналогового выхода, 6 каналов дискретного входа.

Выбор технических средств

выбираем ТСА исходя из следующих соображений:

• использовать оборудование без искрозащиты;

• использовать электрогидравлический преобразователь;

Полный список всех ТСА приведен в спецификации оборудования (приложение1).

Комплектация микропроцессорных средств регулирования

Для реализации контроля и регулирования технологических параметров было решено использовать программируемый логический контроллер S7-300. Он обладает рядом преимуществ:

• возможность помодульной комплектации;

• средства программирования на достаточно простом и удобном языке Step-7;

• средства связей между процессорами по сети ProfibusDP;

• относительная дешевизна покупки и обслуживания.

Среди центральных процессоров S7-300 были выбраныCPU NETиCPUCPU 315/315-2-DP (ProfibusDP- слейв), обладающие следующими техническими характеристиками:

Таблица 2.1 — Блоки, входящие в состав контроллера

Тип модуля	Характеристика	Описание
1	2	3
315/315-2-DP	Объем памяти 15,2, память данных 6, максима число входов/выходов 1184	Базовая плата со встроенным ЦП на 5 слотов
SM331	8 каналов ввода, вх. ток 4-20мА, 0-20мА; питание от 24 В.	Блок аналогового ввода
SM332	8 каналов вывода, вх. ток 4-20мА, 0-20мА; питание от 24 В.	Блок аналогового вывода
SM321	8 каналов ввода, вх. ток 4-20мА, 0-20мА; питание от 24 В.	Блок дискретного ввода
SM322	8 канала вывода, вых. ток 2А на канал, питание 55мА от 5В	Блок дискретного вывода
LOGO	Выходное напряжение 24 В,	Блок питания