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:

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.

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 CPU с 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 Profibus DP;

· относительная дешевизна покупки и обслуживания.

Среди центральных процессоров S7-300 были выбраны CPU NET и CPU CPU 315/315-2-DP (Profibus DP - слейв), обладающие следующими техническими характеристиками:

Таблица 2.1 -- Блоки, входящие в состав контроллера