Алгоритмическое и программное обеспечение задач автоматизации управления. Лекции по дисциплине Алгоритмическое и программное обеспечение з. Лекция 1 программируемые контроллеры 1 Определение плк
 Скачать 1.47 Mb.
|
|
Вопросы для самопроверки 1. Автоматизация первичной обработки молока. 2. Автоматическое управление системами обеспечения микроклимата в животноводческих помещениях. 3. Перспективы применения программируемых логических контроллеров для автоматизации процессов в животноводстве. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Основная 1. Бородин, И.Ф.Автоматизация технологических процессов и систем автоматического управления [Текст] /И.Ф. Бородин, С.А. Андреев – М.: КолосС, 2005. – 352с.: ил. – 1000 экз. – ISBN: 5-9532-0140-0. 2. Змеев, А.Я. Проектирование систем электрификации [Текст]: учеб. пособие / А.Я. Змеев, К.М. Усанов, В.А. Каргин. – 2-е изд., перераб. и доп. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2010 – 152 с. : ил. – 100 экз. – ISBN 978-5-7011-0694-7. 3. Усанов, К.М. Автоматизация технологических процессов [Текст]: учеб. пособие / К.М. Усанов, А.Я. Змеев, А.В. Волгин, В.А. Каргин, Е.А. Четвериков, Т.В. Улыбина. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2010. – 108 с.: ил. – 100 экз. – ISBN 978-5-7011-0691-6. Дополнительная 1. Усанов, К.М.Автоматика [Текст]: учеб. пособие для вузов/ К.М. Усанов, А.Я. Змеев, А.В. Волгин. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2008 – 108 с. : ил. – 100 экз. – ISBN 978-5-7011-0545-2. 43 Лекция 6 6. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЛК 6.1 САР температуры в помещении для хранения сельхоз продукции Технология хранения сельскохозяйственной продукции включает в себя процессы подогрева, охлаждения и увлажнения для предохранения продукции от переохлаждения, самосогревания и обезвоживания. При этом автоматизация данных процессов имеет важное значение, поскольку нарушения в технологии хранения оборачиваются большими потерями продукции. Сохранность продукта зависит главным образом от температурного режима в хранилище. Функциональная схема САР температуры в помещении для хранения сельхоз продукции представлена на рис.6.1. Применение контроллера приточной вентиляции типа «ОВЕН ТРМ-173» (рис.6.2) позволяет поддерживать требуемую температуру в помещении для хранения продукции с заданной степенью точности. Рис.6.1 Функциональная схема САР температуры в помещении для хранения сельскохозяйственной продукции Микропроцессорное устройство имеет 7 универсальных входов, к которым можно подключать датчики различных типов, например, термосопротивления ТСП 50П, ТСМ 60М; термопары ТХК (L), ТХА (К); датчики с унифицированным выходным сигналом тока 0…5 мА или напряжения 0…1 В; датчики положения задвижки – резистивные или токовые. Дискретные входы С1…С6 диагностируют исправность системы вентиляции и переключают режимы, и предназначены для подключения датчиков: С1 – коммутирующее устройство для дистанционного перевода системы в дежурный режим; С2 – датчик контроля исправности приточного вентилятора по потоку воздуха; С3 – датчик контроля засорения фильтра приточного (вытяжного) вентилятора; С4 – датчик перевода системы в режим защиты калорифера от замерзания; С5 – датчик пожарной сигнализации; С6 – датчик контроля исправности вытяжного вентилятора (рис.6.2). 44 Рис.6.2 Функциональная схема контроллера приточной вентиляции Для управления вентилятором, жалюзи, калорифером и аварийной сигнализацией контроллер оснащен встроенными выходными элементами: электромагнитными реле и цифро-аналоговыми преобразователями (ЦАП) для управления исполнительным механизмом с аналоговым управлением. При этом регулятор может управлять задвижками как с датчиком положения, так и без него по математической модели, заложенной программой. Благодаря использованию в контроллере ПИД-закона регулирования и современному алгоритму автонастройки достигается высокая точность поддержания температуры приточного воздуха и обратной воды. Кроме того, используются несколько контуров ПИД-регулирования, что позволяет гибко настраивать прибор для работы в разных режимах. При организации хранения картофеля и овощей температура в помещении не должна превышать 2…5 о С. В этом случае для обеспечения заданного значения параметра в осенне-зимний период, применяют регулятор скорости вращения вентилятора в зависимости от температуры в помещении (рис.6.2). Рис.6.3 Функциональная схема регулятора скорости вращения вентилятора в зависимости от температуры 45 Температура в хранилище Т измеряется с помощью датчика температуры с положительным коэффициентом передачи (РТС-датчик), например, полупроводникового термистора, и подается на П-регулятор, который, в свою очередь, поддерживает заданное значение параметра Т зад путем изменения скорости вращения ω в вентилятора. При этом чем выше температура в хранилище, тем быстрее вращается вентилятор (рис.6.4). Крутизна характеристики определяется полосой пропорциональности Δ регулятора (дифференциалом) и задается оператором при программировании. Таким образом, температура воздуха в помещении поддерживается автоматически за счет изменения количества теплого внутреннего воздуха, подмешиваемого к холодному наружному. Рис.6.4 График зависимости скорости вращения вентилятора от температуры Снижение температуры до значения уставки приводит к остановке вентилятора. В случае дальнейшего уменьшения контролируемого параметра автоматически включаются рециркуляционно-отопительные агрегаты. 6.2 САР температуры в холодильном агрегате При хранении мясной и молочной продукции важное значение имеет контроль температуры в холодильных и морозильных агрегатах. В настоящее время на перерабатывающих предприятиях применяют блок управления средне и низкотемпературными машинами с автоматическим размораживанием типа «ОВЕН ТРМ-974». Функциональная схема САР температуры в холодильном агрегате представлена на рис.6.5. Контроллер ТРМ-974 имеет два входа для подключения термодатчиков с положительным коэффициентом передачи для измерения температур в холодильной камере и воздухоохладителя. Выходные реле управляют процессами в холодильной камере: реле 1 – компрессором, реле 2 – вентилятором, реле 3 – нагревателем. Регулирование температуры в холодильных машинах может производиться в двух режимах: режим «термостат» и режим «набор холода». Температуру в камере в режиме «термостат» (рис.6.6) определяют параметры Т зад – контрольная точка и Т диф – дифференциал. Для поддержания температуры в холодильной установке контроллер управляет работой компрессора и вентилятора. 46 Рис.6.5 Функциональная схема САР температуры в холодильном агрегате При достижении температуры в холодильной камере до значения диф зад Т Т + включается компрессор (реле 1) и работает до тех пор, пока температура снизится до значения Т зад . При этом вентилятор (реле 2) по выбору оператора может работать как непрерывно, так и периодически вместе с компрессором. Рис.6.6 Регулирование температуры в холодильной камере в режиме «термостат» Для автоматического управления процессом оттайки холодильной камеры контроллер программируют либо по времени (1…99 ч.), либо по времени наработки 47 компрессора. При этом оттайку можно производить специальным нагревателем (реле 3) при выключенном компрессоре. В ТРМ-974 также предусмотрена возможность управления сливом конденсата и установка времени задержки включения вентилятора по окончании процесса оттайки. Рис.6.7 Регулирование температуры в холодильной камере в режиме «набора холода» Режим «набора холода» (рис.6.7) предназначен для быстрого охлаждения холодильной камеры, заполненной новым (теплым) продуктом. Продолжительность набора холода задается в диапазоне от 1 до 24 часов, когда компрессор принудительно включен (реле 1). При этом обеспечивается задержка оттайки после набора холода, по окончании которой прибор автоматически переводится в режим «термостат». Вопросы для самоконтроля 1. САР температуры в помещении для хранения сельхоз продукции. 2. САР температуры в холодильном агрегате. 3. Перспективы применения программируемых логических контроллеров для автоматизации процессов в растениеводстве. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Основная 1. Бородин, И.Ф.Автоматизация технологических процессов и систем автоматического управления [Текст] /И.Ф. Бородин, С.А. Андреев – М.: КолосС, 2005. – 352с.: ил. – 1000 экз. – ISBN: 5-9532-0140-0. 2. Змеев, А.Я. Проектирование систем электрификации [Текст]: учеб. пособие / А.Я. Змеев, К.М. Усанов, В.А. Каргин. – 2-е изд., перераб. и доп. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2010 – 152 с. : ил. – 100 экз. – ISBN 978-5-7011-0694-7. 48 3. Усанов, К.М. Автоматизация технологических процессов [Текст]: учеб. пособие / К.М. Усанов, А.Я. Змеев, А.В. Волгин, В.А. Каргин, Е.А. Четвериков, Т.В. Улыбина. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2010. – 108 с.: ил. – 100 экз. – ISBN 978-5-7011-0691-6. Дополнительная 1. Усанов, К.М.Автоматика [Текст]: учеб. пособие для вузов/ К.М. Усанов, А.Я. Змеев, А.В. Волгин. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2008 – 108 с. : ил. – 100 экз. – ISBN 978-5-7011-0545-2. 49 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Минаев, И.Г. Программируемые логические контроллеры : практическое руководство для начинающего инженера [Текст] / И.Г. Минаев, В.В. Самойленко. – Ставрополь: АРГУС, 2009. – 100 с. 2. Парр, Э. Программируемые контроллеры : руководства для инженера. – М.: Бином; Лаборатория знаний, 2007. – 516 с. 3. Костров Б.В. Микропроцессорные системы и микроконтроллеры [Текст] / Б.В. Костров, В.Н. Ручкин. – М.: «ТехБук», 2007. – 320 с. 4. Петров, И.В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного проектирования. – М.: СОЛОН-Пресс, 2004. – 246 с. 5. Басалин, П.Д. Архитектура вычислительных систем [Текст]: Учебник. – Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета, 2003. – 243 с. 6. Иванов, И.Ю. Микропроцессорные устройства систем управления [Текст]: Учебное пособие / Ю.И. Иванов, В.Я. Ягай. – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005. – 133. 7. Бойко, В.И. Схемотехника электронных систем. Микропроцессоры и микроконтроллеры [Текст]: Учебник. – БХВ-Петербург, 2004. – 464 с. 8. Корнеев, В.В. Современные микропроцессоры [Текст] / В.В. Корнеев, А.В. Киселёв. – 3-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 448 с. 9. Бородин, И.Ф.Автоматизация технологических процессов и систем автоматического управления [Текст] /И.Ф. Бородин, С.А. Андреев – М.: КолосС, 2005. – 352с. 10. Змеев, А.Я. Проектирование систем электрификации [Текст]: учеб. пособие / А.Я. Змеев, К.М. Усанов, В.А. Каргин. – 2-е изд., перераб. и доп. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2010 – 152 с. 11. Усанов, К.М. Автоматизация технологических процессов [Текст]: учеб. пособие / К.М. Усанов, А.Я. Змеев, А.В. Волгин, В.А. Каргин, Е.А. Четвериков, Т.В. Улыбина. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2010. – 108 с. 12. Усанов, К.М.Автоматика [Текст]: учеб. пособие для вузов/ К.М. Усанов, А.Я. Змеев, А.В. Волгин. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2008 – 108 с. 50 СОДЕРЖАНИЕ Лекция 1. Программируемые контроллеры ………………………………………... 4 1.1 Определение ПЛК………………………………………………………...4 1.2 Входы-выходы ПЛК……………………………………………………... 5 1.3 Режим реального времени и ограничения на применение ПЛК………6 1.4 Интеграция ПЛК в систему управления предприятием……………….. 7 1.5 Рабочий цикл ПЛК………………………………………………………..8 Вопросы для самоконтроля……………………………………………………. 10 Список литературы…………………………………………………………….. 10 Лекция 2. Инструменты программирования ПЛК………………………………. 12 2.1 Комплексы проектирования МЭК………………………………………. 12 2.2 Инструменты комплексов программирования ПЛК…………………... 12 2.2.1 Встроенные редакторы…………………………………………….. 13 2.2.2 Текстовые редакторы………………………………………………. 13 2.2.3 Графические редакторы…………………………………………… 13 2.2.4 Средства отладки…………………………………………………... 15 2.2.5 Средства управления проектом…………………………………… 17 2.3 Комплекс CoDeSys……………………………………………………….. 18 Вопросы для самоконтроля……………………………………………………. 19 Список литературы…………………………………………………………….. 19 Лекция 3. Семейство языков МЭК ………………………………………………… 21 3.1 Релейные диаграммы (LD)………………………………………………. 21 3.1.1 Цепи…………………………………………………………………. 21 3.1.2 Реле с самофиксацией……………………………………………… 22 3.1.3 Порядок выполнения и обратные связи…………………………... 23 3.1.4 Управление порядком выполнения……………………………….. 24 3.1.5 Расширение возможностей LD……………………………………. 24 3.1.6 LD-диаграммы в режиме исполнения……………………………. 25 3.2 Функциональные блоковые диаграммы (FBD)………………………… 26 3.2.1 Отображение POU………………………………………………….. 26 3.2.2 Соединительные линии……………………………………………. 26 3.2.3 Порядок выполнения FBD………………………………………… 26 3.2.4 Инверсия логических сигналов…………………………………… 27 3.2.5 Соединители и обратные связи……………………………………. 27 3.2.6 Метки, переходы и возврат………………………………………... 27 Вопросы для самоконтроля……………………………………………………. 28 Список литературы…………………………………………………………….. 28 Лекция 4. Стандартные компоненты комплексов МЭК-программирования……. 30 4.1 Операторы и функции…………………………………………………… 30 4.1.1 Арифметические операторы………………………………………. 30 4.1.2 Операторы битового сдвига……………………………………….. 31 4.1.3 Логические битовые операторы…………………………………... 31 4.2 Стандартные функциональные блоки…………………………………... 32 4.2.1 Таймеры…………………………………………………………….. 32 4.2.2 Триггеры……………………………………………………………. 34 4.2.3 Детекторы импульсов……………………………………………… 35 51 4.2.4 Счетчики……………………………………………………………. 36 Вопросы для самоконтроля……………………………………………………. 37 Список литературы…………………………………………………………….. 37 Лекция 5. Системы автоматизации технологических процессов в животноводстве с использованием ПЛК………………………………... 38 5.1 Автоматизация первичной обработки молока…………………………. 38 5.2 Автоматическое управление системами обеспечения микроклимата в животноводческих помещениях…………………… 39 Вопросы для самоконтроля……………………………………………………. 42 Список литературы…………………………………………………………….. 42 Лекция 6. Системы автоматизации технологических процессов в растениеводстве с использованием ПЛК…………………………………43 6.1 САР температуры в помещении для хранения сельхоз продукции……... 43 6.2 САР температуры в холодильном агрегате…………………………….. 45 Вопросы для самоконтроля……………………………………………………. 47 Список литературы…………………………………………………………….. 47 Библиографический список……………………………………………………………... 49 |