Глава 3. Устройство и принцип работы системы управления упаковкой

1 уровень

Визуализация оператора линии упаковки ГКЛ

Рис.01

Способ действия

Windows Logic Controller (WinLC)

SIMATIC WinAC MP это новый класс аппаратуры и программного обеспечения, предназначенный для построения систем управления локального уровня и решения задач визуализации. Связь с объектом управления осуществляется через систему распределенного ввода-вывода на основе PROFIBUSDP.

Для оптимального решения задач автоматического управления WinAC MP позволяет использовать несколько вариантов выполнения программы:

· Циклическое выполнение программы

· Обработка аварийных сообщений (прерывания)

· Запуск программ по дате и времени

Программирование и настройка параметров выполняются инструментальными средствами пакета STEP 7.

Настраиваемые параметры:

· Промышленная связь: конфигурирование сетей и установка адресов сетевых станций

· Время сканирования и рестарта: определение максимального времени сканирования программы, перезапуска и выполнения функций самодиагностики

· Тактовые флаги: установка адресов

· Уровень защиты: определение паролей для обеспечения доступа к программе и данным

· Системная диагностика: определение порядка обработки диагностических сообщений

· Сторожевой таймер: определение периодичности срабатывания

· Периодичность временных прерываний: установка стартовой даты и времени. А также периодичности повторения временных прерываний

Настраиваемые функции:

· Тестовые функции: программатор может быть использован для отображения состояний сигналов во время выполнения программы, изменения значений переменных и состояний выходов непосредственно в программе пользователя

· Информационные функции: программатор позволяет получать информацию о свободном объеме памяти центрального процессора, его режимах работы, используемых объемах загружаемой и рабочей памяти, текущем, максимальном и минимальном времени выполнения цикла программы, просматривать в текстовом формате содержимого буфера диагностических сообщений

Системные функции:

Центральный процессор поддерживает множество системных функций, позволяющих выполнять диагностику, настройку параметров, синхронизацию, обработку аварийных сообщений, хронометраж и т.д.

Визуализация и оперативное управление на базе ProTool

Для решения задач визуализации в MP 370 используется программное обеспечение ProTool. При инсталляции WinAC MP и ProTool связываются между собой автоматически. Специального конфигурирования для этого не требуется. Совокупность WinAC MP и ProTool обладает полной функциональной совместимостью с требованиями концепции Totally Integrated Automation: от способов обработки, хранения и визуализации данных до обработки рецептов, сообщений и сигналов тревоги.

Управление и мониторинг контроллера выполняется с помощью специальной экранной формы, в точности повторяющей фронтальную панель центрального процессора. Эта экранная форма включается в проект ProTool и позволяет изменять режимы работы центрального процессора WinAC MP, а также получать информацию о его текущих состояниях.

Гибкая интеграция WinAC MP в ProTool позволяет существенно повысить информативность и наглядность процессов оперативного управления и мониторинга.

Простое конфигурирование и ввод в эксплуатацию

WinAC MP с панелью MP 370 являются полностью законченным изделием, для работы которого не нужны дополнительные аппаратные и программные средства. MP 370 оснащена встроенными интерфейсами PROFIBUS, Ethernet, RS 232 и USB.

При инсталляции WinAC MP эти интерфейсы автоматически конфигурируются, что обеспечивает возможность немедленного ввода в эксплуатацию данного блока управления. Для начала функционирования необходимо только загрузить проекты STEP7 и ProTool!

Загрузка программ пользователя и проектов ProTool

Основным интерфейсом для загрузки программ пользователя и проектов ProTool в MP 370 является Ethernet. Дополнительно WinAC MP позволяет использовать для загрузки программ интерфейс PROFIBUSDP.

Программирование

Программирование WinAC MP

Программирование и конфигурирование WinAC MP производится пакетом STEP 7 и SIMATIC Engineering Tools для программируемых контроллеров SIMATIC S7. Этот пакет соответствует стандарту DIN EN 6.11313, но содержит большое количество дополнительных библиотечных модулей, специфических для контроллеров SIMATIC S7.

Разработка проектов ProTool

Разработка проектов ProTool для MP370 производится пакетом ProTool CS. ProTool CS и STEP 7 могут быть интегрированны и содержать общую базу тегов, что упрощает инжиниринг и уменьшает время разработки.

Технические данные

2 уровень

Система оперативного управления SIMATIC S7 поддерживает широкий спектр функций человеко-машинного интерфейса, обеспечивающих доступ оператора к управлению технологическим процессом. Архитектура системы оперативного управления SIMATIC S7 отличается высокой гибкостью и охватывает широкий спектр решений: от однопользовательской системы с одной инженерной станцией/ станцией оператора до структур клиент/ сервер, объединяющих множество станций операторов (OS) и инженерных станций (ES).

Контролер S7417DP

Рис.02

Системы автоматизации SIMATIC S7 строятся на основе компонентов программируемых контроллеров SIMATIC S7417. Целый ряд положительных качеств этих контроллеров делает их наиболее удобными для использования в автоматизированных системах:

· модульная конструкция и работа с естественным охлаждением

· прочная конструкция и гибкие возможности расширения

· наличие обычных и резервированных моделей

· мощные коммуникационные возможности

· мощная система встроенных функций

· широкий спектр вариантов построения систем локального и распределенного ввода-вывода.

Для каждого конкретного варианта использования может быть выбрана система автоматизации, отличающаяся оптимальным соотношением производительность/стоимость. Все системы автоматизации оснащены встроенным интерфейсом PROFIBUSDP.

Модульные системы автоматизации семейства S7417

Следующие характеристики предопределяют использование SIMATIC S7417 в составе системы автоматики:

· Модульная безвентиляторная конструкция

· Надежность и возможности расширения

· Стандартные и резервированные конструкции

· Высокие коммуникационные характеристики

· Встроенные системные функции

· Встроенные функции безопасности (Safety Integrated)

· Простое подключение центральной и распределенной периферии ввода/вывода

В соответствии со своей функциональностью, модульные семейства автоматизации семейства S7417 могут классифицироваться как:

· Стандартные системы автоматизации

· Ошибкоустойчивые системы автоматизации

· Системы автоматики безопасности

Системы автоматизации поставляются в смонтированном виде после прохождения предварительных испытаний и включают в свой состав:

· Монтажную стойку с 9 или 18 разъемами для установки модулей S7400. В резервированных системах могут применяться монтажные стойки с физическим разделением внутренней шины на два независимых сегмента.

· CPU 4143, CPU 4162, CPU 4163 или CPU 4174 в стандартных системах автоматизации. В резервированных системах автоматизации - CPU 4144H или CPU 4174H.

· Блок питания с входным напряжением =24 В или ~120/230 В, включая необходимый набор буферных батарей.

· Рабочую память объемом от 1.4 Мбайт до 20 Мбайт.

· Карту памяти RAM емкостью от 2 до 16 Мбайт.

· Коммуникационный процессор для подключения к Industrial Ethernet

Технические данные CPU

Типовые выборочные значения для системы автоматизации на базе SIMATIC PCS 7

Сравнительные характеристики объемов памяти и быстродействия CPU

Система ввода/вывода Е200М

Станция ET 200M включает в свой состав:

· один интерфейсный модуль IM 153 (при подключении к резервированной сети PROFIBUS DP два интерфейсных модуля);

· до 8 модулей S7300;

· блок питания.

Модули S7300 могут располагаться в любом сочетании и любом порядке.

Станция подключается к сети PROFIBUS DP через интерфейсный модуль IM 153. Подключение к оптическим каналам PROFIBUS DP может выполняться через интерфейсный модуль IM 1532 FO, дополнительный оптический модуль связи OLM или оптический сетевой терминал OBT.

Допустимый состав модулей ввода-вывода станции ET 200M определяется типом используемого интерфейсного модуля и техническими характеристиками ведущего сетевого устройства.

Полное адресное пространство ET 200M может использоваться только некоторыми типами ведущих DP-устройств.

Конфигурация с пассивными шинными соединителями

Использование шинных соединителей SIMATIC S7300 позволяет получать гибкие и удобные в обслуживании конфигурации станций ET 200M:

· Монтаж модулей:

· модули устанавливаются на стандартную профильную шину S7300 и крепятся в рабочих положениях винтами.

· Внутренняя шина станции:

· в каждый модуль встроен отрезок внутренней шины станции. Объединение модулей в единую систему производится с помощью шинных соединителей, устанавливаемых с тыльной стороны корпусов модулей. Шинный соединитель входит в комплект поставки каждого сигнального, функционального и коммуникационного модуля S7300.

Конфигурация с активными шинными соединителями

Применение активных шинных модулей позволяет производить "горячую" замену модулей ввода-вывода станции во время ее работы:

· Экономия времени на замену модулей:

· Для замены модуля не нужно отключать всю станцию. Все модули продолжают выполнять возложенные на них функции. После выполнения замены вновь установленный модуль автоматически включается в общую конфигурацию станции. В данной системе в качестве ведущего сетевого устройства используется S7417, то во время установки/замены модуля станции распределенного ввода-вывода генерируется соответствующее прерывание для центрального процессора. Для всех остальных ведущих сетевых устройств информация об установке/замене модуля передается с помощью диагностических сообщений. Функции горячей замены модулей поддерживаются только при использовании в качестве ведущего DP устройства программируемых контроллеров S7417.

Монтаж станции:

· Механической основой станции служит профильная шина ET 200M с направляющими пазами для установки активных шинных соединителей.

· На профильную шину вплотную друг к другу устанавливаются активные шинные соединители, формирующие внутреннюю шину станции. Соединители снабжены разъемами для подключения модулей к внутренней шине станции. На последний активный шинный соединитель станции устанавливается колпачок, защищающий разъем внутренней шины.

· на активные шинные соединители устанавливаются все (кроме блока питания) модули станции и крепятся в рабочих положениях винтами. Свободные разъемы активных шинных соединителей должны быть закрыты защитными крышками.

Для конфигурирования ET 200M может быть использовано несколько типов активных шинных соединителей:

· BM PS/IM: для установки блока питания и интерфейсного модуля IM 153.

· BM IM 153/IM 153: для установки двух интерфейсных модулей IM 1532 (FO), подключаемых к резервированным каналам PROFIBUS DP.

· BM 2x40: для установки двух модулей S7300 шириной 40 мм.

· BM 1x80: для установки одного модуля S7300 шириной 80 мм.

Блоки питания

В составе станций SIMATIC ET 200M используются однофазные блоки питания S7300 с номинальными токами нагрузки 2, 5 или 10 A ("смотри S7300, Блоки питания PS 305/ PS 307").

Принцип действия

Обслуживание входов-выходов станции ET 200M из программы пользователя выполняется теми же способами, что и для входов-выходов системы локального ввода-вывода контроллера.

Задачи поддержки обмена данными через сеть выполняются автоматически интерфейсными модулями станции и ведущего сетевого устройства.

Станция поддерживает выполнение множества диагностических функций, с помощью которых контролируется:

· Работоспособность модулей.

· Короткие замыкания в цепях выходов.

· Ошибки в передаче данных.

· Наличие напряжения питания =24 В.

· Установка и удаление модулей при их "горячей" замене.

Результаты диагностирования могут анализироваться:

· С помощью светодиодов на фронтальных панелях модулей станции ET 200M.

· С помощью центрального процессора ведущего DP-устройства.

Конфигурирование и настройка параметров ET 200M

Для эффективного использования полного адресного пространства интерфейсного модуля IM 153 станцию распределенного ввода-вывода ET 200M подключаем (со встроенным интерфейсом PROFIBUS DP) к коммуникационному процессору программируемого контроллера семейства SIMATIC S7.

Управление приводами

Основные характеристики

· Простой ввод в эксплуатацию

· Особо гибкая конфигурация благодаря модульной конструкции

· Шесть встроенных, свободно параметрируемых цифровых входа

· Два аналоговых входа (0 В … 10 В, 0 мA … 20 мA), может по выбору быть использован в качестве 7 и 8го цифрового входа

· Два аналоговых выхода (0 мA … 20 мA)

· Три параметрируемых релейных выхода (30 B DC/5 A, активная нагрузка, 250 B AC/2 A, индуктивная нагрузка)

· Бесшумная работа двигателя благодаря высокой частоте ШИМ

· Полная защита двигателя и преобразователя

Принадлежности (обзор)

· Фильтры ЭМС класса A/B

· Дроссель коммутации сети

· Выходные дроссели

· Защитные кожухи

· BOP базовый пульт управления (для программирования преобразователя)

· AOP расширенный пульт управление с текстовым дисплеем

· Коммуникационные модули

PROFIBUS

DeviceNet

CANopen

· Модуль Энкодера

· Монтажный комплект PC преобразователь

· Монтажный комплект для встройки панелей управления ВОР/АОР в дверь шкафа

· PC - программы запуска в среде Windows 95/98 и NT/2000.

Механические параметры

· Модульное исполнение

· Рабочая температура

0.12 кВт … 75 кВт: -10 °C … +50 °C

90 кВт … 200 кВт: 0 °C … +40 °C

· Компактный корпус благодаря высокой удельной мощности

· Простое подключение сетевых кабелей и кабелей двигателей для оптимальной монтажной совместимости

· Съемные панели управления

· Съемная управляющая клеммная колодка, без винтов

Силовые параметры

· Новейшая технология IGBT

· Цифровое микропроцессорное управление

· Высококачественное векторное управление

· Прямое управление потоком двигателя (FCC) для улучшения динамических характеристик и оптимального управления двигателем

· V/f управление, с параметрируем начальным напряжением

· V/f управление квадратичное

· параметрируемая кривая зависимости V/f

· Управление моментом

· «подхват на ходу»

· Компенсация скольжения

· Автоматический повторный запуск при пропадании питания или нарушениях режима

· Свободные функциональные блоки логических и арифметических операций

· Функция «Kinetic buffering»

· Встроенный PID регулятор ( с автоподстройкой)

· Параметрируемое время разгона и торможения в пределах от 0 до 650 с

· Сглаживание кривой пуска

· Быстродействующее токоограничение (FCL) для безаварийной работы

· Быстродействующие цифровые входы

· Точный ввод заданного значения благодаря 10битному аналоговому входу

· Комбинированное торможение для контролируемого останова

· Встроенный тормозной блок (только для преобразователей от 0.12 кВт … 75 кВт)

· 4 частоты пропускания против резонанса

· Демонтируемый Y - конденсатор для использования в сети IT ( с изолированной нейтралью) (при работе в сетях с изолированной нейтралью “Y” конденсатор удаляется, и устанавливается выходной дроссель).

Защитные параметры

· Перегрузочная способность

CT режим

0.12 кВт … 75 кВт:

1.5 x номинальный выходной ток в течении 60 сек., каждые 300 сек.,

и 2 x номинальный выходной ток в течении 3 сек., каждые 300 сек.

VT режим

5.5 кВт … 90 кВт:

1.4 x номинальный выходной ток в течении 3 сек. и 1.1 x номинальный выходной ток в течении 60 сек., каждые 300 сек.

· Защита от перенапряжения и пониженного напряжения

· Защита от перегрева преобразователя

· Защита двигателя с помощью подключения PTC терморезистора или KTY датчика

· Защитное заземление

· Защита от короткого замыкания

· Тепловая защита по I2t

· Защита от блокировки двигателя

· Защита от опрокидывания

· Защита от изменения параметров

Технические параметры частотного преобразователя