3. Методические указания МУ ПА-OMRON (1). Методические указания для проведения занятий по повышению квалификации на базе лабораторного стенда промышленная автоматика omron
 Скачать 5.4 Mb.
|
|
6. Изучение систем автоматизации технологических процессов (на базе ПЛК, программируемого терминала, преобразователя частоты и измерителя с весоизмерительным тензометрическим модулем) Цель работы Ознакомиться с принципом построения систем автоматизации на базе раз- личных средств промышленной автоматики (ПЛК, программируемого терминала, преобразователя частоты и измерителя с весоизмерительным тензометрическим модулем) и приобрести навыки программирования и конфигурирования компо- нентов системы. Содержание занятия 1) Изучить назначение и технические характеристики различных средств промышленной автоматики. 2) Изучить принципы конфигурирования и настройки устройств, входящих в состав системы автоматизации, программирование обмена информацией между ними и принципы программирования задач управления технологическими про- цессами. 3) Cконфигурировать оборудование, входящее в состав системы автоматиза- ции. 4) Разработать программу управления для ПЛК, скомпилировать и записать ее в память ПЛК. 5) Разработать экраны управления для ПТ, скомпилировать и записать проект в память ПТ. 6) Используя различные органы управления на лицевой панели с изучаемым оборудованием, подавать сигналы управления и оценить правильность работы системы автоматизации. 6.1. Разработка системы автоматизации технологических процессов Данное занятие посвящено обобщению всех тех знаний, которые были полу- чены на предыдущих занятиях. Поэтому в данном разделе новой информации пользователь не получит. Ниже предложен базовый вариант системы автоматизации, для которой не- обходимо сконфигурировать и запрограммировать оборудование, входящее в её состав: Разработать систему автоматического управления дозирующей установки. При работе системы сигнал задания на дозирование U З сравнивается с сигналом обратной связи U OC В качестве имитатора сигнала обратной связи выступает измеритель K3HB-V с весоизмерительным тензометрическим модулем. На выходе измерителя форми- руется сигнал по напряжению 0…10 В, пропорциональный усилию, приклады- ваемому к тензометрическому модулю с помощью прижимного винта. Значение рассогласования сигналов U Ч =U З –U OC является сигналом задания частоты для преобразователя частоты МХ2. Сигналы управления приводом (пуск, останов, ре- верс и сигнал задания) задаются с экрана управления на программируемом тер- минале NB5Q. Также на экране ПТ должна быть реализована сигнализация со- 130 стояния ПЧ и индикация значений сигнала задания с экрана ПТ U З , сигнала зада- ния частоты U Ч , аналогового сигнала на выходе измерителя U OC (Run, Stop и Rew) и величины частоты вращения электродвигателя. Для управления ПЧ по протоколу ModBus необходимо сконфигурировать промышленный логический контролер CP1L-E и разработать для него управляю- щую программу для реализации всех функции управления. Дополнительно с помощью внешних светодиодных индикаторов HL1 и HL2 необходимо реализовать сигнализацию системы управления – «Работа» и «Стоп». Для повышения интереса обучающихся в табл. 1 приведены различные вари- анты задания уставок. Таблица 1 Номер варианта Параметр 1 2 3 4 5 6 Источник сигнала задания частоты U З ПТ внешний потенциометр ПТ Условие запуска регулирования по входному биту с ПТ с внешне- го входа по таймеру 10 с по таймеру 5 с по счету 5 событий по счету 10 событий Частота вращения двигателя, ≅U Ч изм., U З -U OC изм., U OC изм., U З фикс., ≈ 25% фикс., 50% фикс., 100% Уровень сигнала измерителя, при котором происходит отключение ПЧ U OC = U З 5 В 8 В U OC = U З 3 В 8 В Темп разгона/ замедления ПЧ заводская настройка 2 с 10 с 20 с Для создания системы автоматизации, описанной выше, необходимо выпол- нить следующие действия (в качестве примера использован вариант №1 согласно табл. №1): 1) Сконфигурировать преобразователь частоты МХ2 для работы в режиме управления по протоколу Modbus RTU, где ПЧ является ведомым устройством, а ПЛК CP1L-E – ведущим. Более подробно процесс конфигурирования ПЧ для ра- боты в данном режиме описан в главе 5. 2) Сконфигурировать измеритель K3HB-V для работы с весоизмерительным тензометрическим модулем. При этом аналоговый выход измерителя должен вы- давать аналоговый сигнал по напряжению 0…10 В, пропорциональный нагрузке 0…3 кг, прикладываемой к торцу модуля. Более подробно процесс конфигуриро- вания измерителя для работы в данном режиме описан в методических указаниях к занятию 4. При проверке правильности работы измерителя НЕ ДЕЛАТЬ БОЛЬШЕ 5 ОБОРОТОВ ПРИЖИМНОГО ВИНТА ПО ЧАСОВОЙ СТРЕЛКЕ , начиная от положения, когда торец винта прижат к балке с минимальным видимым зазором. 3) Разработать управляющую программу, скомпилировать и записать ее в па- мять ПЛК CP1L-E. Программа должна включать в себя следующие блоки (рис. 1): − блок управления работой ПЧ и обработки входных и выходных аналого- вых сигналов (см. главу 1, п.1.4) представлен на рис 1а. 131 − блок обмена данными с ПТ (примеры приведены в главе 2) представлен на рис.1б; − блок управления ПЧ по протоколу ModBus (пример подключения приве- ден в главе 5) представлен на рис.1в; 132 а) б) 133 в) Рис. 1. Управляющая программа ПЛК (пример по варианту 1) В табл. 2 представлена адресация используемых в программе ПЛК ячеек па- мяти. Таблица 2 Адрес Формат Тип Диапазон изменения (передавамое значение) Назначение Передача 100.00 BOOL Output 0…1 Сигнализация режима «Работа» ПЛК →лампа HL1 100.01 BOOL Output 0…1 Сигнализация режима «Останов» ПЛК →лампа HL2 Н110.00 BOOL 0…1 Сигнал запуска/останова ПЧ «Пуск/Останов» ПТ →ПЛК Н110.01 BOOL 0…1 Сигнал реверса ПЧ «Пря- мо/Обратно» ПТ →ПЛК 134 Адрес Формат Тип Диапазон изменения (передавамое значение) Назначение Передача А642 INT Input 0…1000 Величина напряжения U OC на выходе измерителя K3HB-V, 0…10 В Измеритель → ПЛК А643 INT Input 0…1000 Величина напряжения на выхо- де ПЧ, пропорциональное час- тоте вращения двигателя, 0…10 В ПЧ →ПЛК D100 INT 0…2 Командное слово управления ПЧ (0 – останов, 1 – пуск в пря- мом направлении, 2 – пуск в об- ратном направлении) ПЛК →ПТ D101 INT 0…5000 Слово задания частоты враще- ния 0…50,00 Гц ПЛК →ПТ D200 INT 0…1000 Задание частоты с ПТ ПЛК D201 INT 0…1000 Промежуточное слово ПЛК D1000 DINT 2 Слово задания типа используе- мого инвертора (см. задание № 5) ПЛК →ПТ D1002 DINT 2 Слово задания адреса исполь- зуемого инвертора (см. задание № 5) ПЛК →ПТ 4) Разработать экран управления для программируемого терминала, скомпи- лировать и записать его память ПТ. Внешний вид экранов представлен на рис. 2. Рис. 2. Экран программируемого терминала (пример по варианту 1) На нем реализованы следующие функции: 135 − управление пуском, реверсом и остановом ПЧ МХ2 с помощью компонен- тов «Переключатель состояния бита» SW0 «Пуск МХ2/Останов МХ2» и SW1 «Прямо/Обратно») соответственно; − установка сигнала задания U З с помощью компонента «Ввод числа» NI0 «Задание, В»; − сигнализация состояний ПЧ Run, Stop и Rew с помощью компонента «Ин- дикация состояния группы битов» WL0 «STOP/FRW/REW»; − индикация значений частоты вращения электродвигателя, сигнала U OC с аналогового выхода измерителя и сигнала задания частоты вращения электродви- гателя с помощью компонентов «Отображение числа» ND0 «МХ2, Hz», ND1 «К3НВ, В» и ND2 «Задание, Гц» соответственно. В табл. 3 и 4 представлена адресация используемых на экране ПТ элементов с указанием типа компонента, его адреса и других свойств. Таблица 3 Компонент Адрес Тип переключения Надпись Назначение SW0 H_bit 110.00 Переключение 0 – Пуск МХ2 1 – Останов МХ2 Пуск/останов ПЧ SW1 H_bit 110.01 Переключение 0 – Обратно 1 – Прямо Изменение направления вращения двигателя WL0 D100 Индикация трех состояний 0 – STOP 1 – FRW 2 – REW Индикация состояния ПЧ Таблица 4 Ком- понент Адрес Код Числовое значение Пропорциональное преобразование Назначение NI0 D200 BIN целое, без знака, WORD, целая/дробная часть – 2/2, макс./мин. – 1000/0 0…10,00 Ввод задания частоты вращения двигателя, В ND0 А643 BIN целое, без знака, WORD, целая/дробная часть – 2/2, макс./мин. – 1000/0 0…50,00 Индикация частоты вращения двигателя, Гц ND1 А642 BIN целое, без знака, WORD, целая/дробная часть – 2/2, макс./мин. – 1000/0 0…10,00 Индикация напря- жения на выходе измерителя, В ND2 D101 BIN целое, без знака, WORD, целая/дробная часть – 2/2, макс./мин. – 5000/0 0…50,00 Индикация задания частоты вращения двигателя, D Для проверки правильности функционирования разработанной системы ав- томатизации необходимовыполнить следующее: 1) Собрать схему для проверки, представленную на рис. 3. 2) С помощью органов управления на программируемом терминале и лице- вой панели стенда изменять значения регулируемых параметров и наблюдать за изменением параметров на экране терминала и работой индикаторов на лицевой панели стенда и приборов. Также при изменении задания должна изменяться час- тота вращения электродвигателя, что также необходимо наблюдать. 136 3) При отклонении в работе системы от алгоритма, заданного вариантом за- дания, необходимо определить характер и место допущенных ошибок. Исправить их и заново проверить работу системы. Рис. 3. Схема подключения для проверки работы системы автоматизации 137 Приложение 1 В следующей таблице перечислены команды программируемых контролле- ров серии CP, сгруппированные по выполняемым функциям (в таком же порядке команды описываются в разделе 3 [3]. 138 139 140 141 142 143 144 145 146 Приложение 2 Перечень битов интерфейса ModBus В следующей таблице перечислены основные битовые данные, которые ис- пользуются при обмене данными с ПЧ по сети: Номер бита (hex) Параметр Режим доступа 0001 Команда «Ход» чт./зап. 0002 Команда направления вращения чт./зап. 0003 ЕХТ (внешнее отключение выхода) чт./зап. 0004 Cбpoc аварийного отключения (KS) чт./зап. 0007 Программируемый вход [1] чт./зап. 0008 Программируемый вход [2] чт./зап. 0009 Программируемый вход [3] чт./зап. 000A Программируемый вход [4] чт./зап. 000B Программируемый вход [5] чт./зап. 000C Программируемый вход [6] чт./зап. 000D Программируемый вход [7] чт./зап. 000F Рабочее состояние чт. 0010 Направление вращения чт. 0011 Готовность ПЧ чт. 0013 Ход (вращение) чт. 0014 FA1 (достигнута постоянная скорость) чт. 0015 FA2 (уст. частота превышена) чт. 0016 OL (сигнал предв. предупреждения о перегрузке (1)) чт. 0017 OD (отклонение выхода 11ИД-регулятора) чт. 0018 АL (сигнал ошибки) чт. 0019 FA3 (уст. частота достигнута) чт. 001A OTQ (повышенный момент) чт. 001C UV (пониженное напряжение) чт. 001D TRQ (ограничение вращающего момента) чт. 001E RNT (превышено время работы в режиме «Ход») чт. 001F ONT (превышено время раооты при включенном питании) чт. 0020 ТНМ (сигнал ошибки перегрева) чт. 0026 BRK (сигнал отпускания тормоза) чт. 0027 BER (сигнал ошиоки тормоза) чт. 0028 ZS (обнаружение нулевой скорости) чт. 0029 DSE (максимальное отклонение скорости) чт. 002A РОК (позиционирование завершено) чт. 002B FA4 (превышена установленная частота 2) чт. 002C FA5 (достигнута установленная частота 2) чт. 002D OL2 (предв. предупреждение о перегрузке 2) чт. 002E Odc: Обнаружение отсоединения аналогового входа О - 002F ОIDc: Обнаружение отсоединения аналогового входа OI - 0032 FBV (выход состояния ОС 11ИД-регулятора) чт. 0033 NDc (канал связи отключен) чт. 0034 LOG1 (результат логической операции 1) чт. 0035 LOC2 (результат логической операции 2) чт. 0036 LOG3 (результат логической операции 3) чт. 003A WAC (предупреждение о ресурсе конденсатора) чт. 003B WAH (падение скорости охл. вент) чт. 003C FR (сигнал пускового контакта) чт. 003D OHF (предупреждение о перегреве радиатора) чт. 003E LOC (сигнализация низкого тока) чт. 147 Номер бита (hex) Параметр Режим доступа 003F M01 (выход общего назначения 1) чт. 0040 М02 (выход общего назначения 2) чт. 0041 М0З (выход общего назначения 3) чт. 0045 IRDY (сигнал готовности ПЧ) чт. 0046 FWR (вращение в прямом направлении) чт. 0047 RVR (вращение в обратном направлении) чт. 0048 MJA (сигнал серьёзной неисправности) чт. 0049 Выполняется запись данных чт. 004A Ошибка CRC чт. 004B Переполнение чт. 004C Ошибка кадра чт. 004D Ошибка проверки четности чт. 004E Ошибка контрольной суммы чт. 0050 WCO (двухпороговый компаратор О) чт. 0051 WCOI (двухпороговый компаратор OI) чт. 0053 OPDc (обнаружение отсоединения) чт. 0054 FREF (источник задания частоты) чт. 0055 REF (источник команды «Ход») чт. 0056 SETM (выбор двигателя 2) чт. 0058 EDM (контроль блокировки силовых ключей) чт. Перечень регистров хранения данных интерфейса ModBus и соответст- вующие им параметры конфигурирования ПЧ В приведенных ниже таблицах перечислены регистры хранения данных, ко- торые используются при обмене данными с преобразователем частоты по сети. Параметры группы «d» (Контроль) Код ф-ции Регистр Modbus (hex) Режим доступа Имя функции – 0003 чт. Состояние ПЧ А – 0004 чт. Состояние ПЧ В – 0005 чт. Состояние ПЧ С – 0006 чт./зап. Обратная связь ПИД-регулятора – 0900 зап. Запись в ЭСППЗУ – 0902 зап. Режим записи в ЭСПП3У d001 1001 (ст) 1002 (мл) чт. Контроль выходной частоты d002 1003 чт. Контроль выходного тока d003 1004 чт. Контроль направление вращения d004 1005 (ст) 1006 (мл) чт. Контроль регулируемой переменной (PV), сигнала ОС ПИД-регулятора d005 1007 чт. Состояние настраиваемого входа d006 1008 чт. Состояние настраиваемого выхода d007 1009 (ст) 100A (мл) чт. Контроль масштабированной выходной частоты d008 100В (ст) 100C (мл) чт. Контроль фактической частоты d009 100D чт. Контроль задания момента d010 100E чт. Контроль смещения момента d012 1010 чт. Контроль момента вращения d013 1011 чт. Контроль выходного напряжения d014 1012 чт. Контроль мощности 148 Код ф-ции Регистр Modbus (hex) Режим доступа Имя функции d015 1013 (ст) 1014 (мл) чт. Контроль ватт-часов d016 1015 (ст) 1016 (мл) чт. Контроль времени наработки в режиме «Ход» d017 1017 (ст) 1018 (мл) чт. Контроль времени наработки при включенном питании d018 1019 чт. Контроль температуры радиатора d022 101D чт. Контроль срока службы d023 101E чт. Счетчик программы EzSQ d024 101F чт. Номер программы EzSQ d025 102E (ст) 102F (мл) чт. Контрольный параметр пользователя 1 d026 1030 (ст) 1031 (мл) чт. Контрольный параметр пользователя 2 d027 1032 (ст) 1033 (мл) чт. Контрольный параметр пользователя 3 d029 1036 (ст) 1037 (мл) чт. Контроль заданного положения d030 1038 (ст) 1039 (мл) чт. Контроль обратной связи по положению d060 1057 чт. Контроль режима работы ПЧ d080 0011 чт. Счетчик аварийных отключений 0012 чт. Данные отключения 1 (причина) 0013 чт. Данные отключения 1 (состояние ПЧ) 0014 (ст) 0015 (мл) чт. Данные отключения 1 (частота) 0016 чт. Данные отключения 1 (ток) 0017 чт. Данные отключения 1 (напряжение) 0018 (ст) 0019 (мл) чт. Данные отключения 1 (время наработки в режиме «Ход») d081 001A (ст) 001B (мл) чт. Данные отключения 1 (время наработки при поданном питании) 001C чт. Данные отключения 2 (причина) 001D чт. Данные отключения 2 (состояние ПЧ) 001E (ст) 001F (мл) чт. Данные отключения 2 (частота) 0020 чт. Данные отключения 2 (ток) 0021 чт. Данные отключения 2 (напряжение) 0022 (ст) 0023 (мл) чт. Данные отключения 2 (время наработки в режиме «Ход») d082 0024 (ст) 0025 (мл) чт. Данные отключения 2 (время наработки при поданном питании) 0026 чт. Данные отключения 3 (причина) 0027 чт. Данные отключения 3 (состояние ПЧ) 0028 (ст) 0029(мл) чт. Данные отключения 3 (частота) 002A чт. Данные отключения 3 (ток) 002B чт. Данные отключения 3 (напряжение) 002C (ст) 002D (мл) чт. Данные отключения 3 (время наработки в режиме «Ход») d083 002E (ст) 002F (мл) чт. Данные отключения 3 (время наработки при поданном питании) 0030 чт. Данные отключения 4 (причина) 0031 чт. Данные отключения 4 (состояние ПЧ) d084 0032 (ст) чт. Данные отключения 4 (частота) 149 Код ф-ции Регистр Modbus (hex) Режим доступа Имя функции 0033 (мл) 0034 чт. Данные отключения 4 (ток) 0035 чт. Данные отключения 4 (напряжение) 0036 (ст) 0037 (мл) чт. Данные отключения 4 (время наработки в режиме «Ход») 0038 (ст) 0039 (мл) чт. Данные отключения 4 (время наработки при поданном питании) 003A чт. Данные отключения Ь (причина) 00ЗВ чт. Данные отключения 5 (состояние ПЧ) 00ЗС (ст) 003D (мл) чт. Данные отключения b (частота) 003E чт. Данные отключения 5 (ток) 003F чт. Данные отключения 5 (напряжение) 0040 (ст) 0041 (мл) чт. Данные отключения 5 (время наработки в режиме «Ход») (старш.) d085 0042 (ст) 0043 (мл) чт. Данные отключения b (время наработки при поданном питании) 0044 чт. Данные отключения 6 (причина) 0045 Данные отключения б (состояние ПЧ) 0046 (ст) 0047 (мл) Данные отключения 6 (частота) 0048 Данные отключения 6 (ток) 0049 Данные отключения б (напряжение) 004A (ст) 004B (мл) Данные отключения 6 (время наработки в режиме «Ход») d086 004C (ст) 004D (мл) Данные отключения б (время наработки при поданном питании) d090 004E чт. Контроль ошибки программирования d102 1026 чт. Контроль напряжения постоянного тока (P-N) d103 1027 чт. Контроль коэффициента нагрузки тормозного резистора (BRD) d104 1028 чт. Контроль электронной тепловой защиты |