отчет по практике 4 курс(шахтная печь, АП). Отчет по второй производственной эксплуатационной практике Исполнитель студент (ка) группы 00ап4 (номер)

• Название: Отчет по второй производственной эксплуатационной практике Исполнитель студент (ка) группы 00ап4 (номер)
• Дата: 18.07.2022
• Размер: 454 Kb.
• Имя файла: отчет по практике 4 курс(шахтная печь, АП).doc
• Тип: Отчет; #632952
• страница: 6 из 7

6 Техническое обеспечение

Выбор технических средств системы управления любым объектом автоматизации основывается на ряде требований: технических, информационных, экономических, математических.

Эти требования необходимы для совместимости объекта автоматизации технических средств и обслуживающего персонала.

К техническому обеспечению предъявляются следующие требования:

• 
  достаточно быстрое решение основных задач системы управления;
  
• 
  упрощение общения операторов и обслуживающего персонала с комплектом технических средств (КТС);
  
• 
  возможность информационной стыковки между собой различных технических средств.
  

К основным техническим требованиям относятся:

• 
  производительность;
  
• 
  надежность, необходимая для своевременного решения задач управления;
  
• 
  использование информационных блоков, устройств;
  
• 
  простота эксплуатации и обслуживания.
  

В состав технического обеспечения входит большое число различных технических устройств, которые по функциональному назначению условно делятся на пять групп.

В первую группу входят средства получения контрольной информации и преобразователи из одного вида используемой энергии в другой. В эту же группу входят устройства связи с объектом (УПО).

Вторую группу технических средств образуют устройства передачи контрольной и командной информации (контрольные кабели и пневмолинии). Если устройства находятся на большом расстоянии друг от друга, то информация передается в аналоговой форме, в противном случае – в цифровой.

Центральное место в техническом обеспечении занимают средства переработки и хранения информации. К ним относятся (УВМ), программируемые микроконтроллеры, автоматические регуляторы.

В группу устройств отображения информации входят показывающие и регистрирующие приборы, табло, дисплеи. Эти приборы и устройства предназначены для преобразования аналоговых и цифровых сигналов в форму, удобную для восприятия оператором и хранения информации.

Отдельную группу образуют средства реализации управлений в АСУТП.

Чаще всего используют исполнительные механизмы с пневматическим или электрическим рабочим агентом. К этой же группе относятся задатчики регуляторов.

Наиболее общим критерием выбора любых технических средств для использования в системах управления является экономический критерий, который основывается на следующих требованиях:

• 
  минимальные капитальные вложения на создание комплекса технических средств;
  

• 
  минимальные эксплуатационные затраты;
  

• 
  простота эксплуатации.
  

Исходя из требований, предъявляемых к КТС, экономических требований и характеристик процесса, наиболее целесообразным видится выбор технических и программных средств SIMATIK, западногерманской фирмы SIEMЕNS, предназначенные для создания АСУТП в металлургии, химии, энергетике и других отраслях.

SIMATIK S7 семейство гибко программируемых систем управления, состоящее из множества совместных друг с другом компонентов. В него входят контроллеры, модули интеллектуальной периферии. Каждая из этих групп, включает в себя целый ряд отдельных компонентов. Подобное деление является сильной стороной семейства SIMATIK S7.

6.1 Техническая характеристика комплексов SIMATIK S7.

Базовым элементом системы автоматического регулирования и управления является промышленный процессор SIMATIC S7-318-2DP фирмы SIEMENS Германия.

Это модульный программируемый контроллер, ра­ботающий 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.

Эффективному применению данного контроллера способствует наличие широкой гаммы модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, функциональных моду­лей и коммуникационных процессоров.

Контроллер имеет модульную конструкцию и кроме центрального процессора включает в себя следующие компоненты:

 коммуникационные процессоры (CP), предназначены для разгрузки центральных процессоров от выполнения коммуникационных задач, а также для подключения к сетям PROFIBUS, Industrial Ethernet, AS интерфейсу;

 сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов с различными электрическими и временными параметрами;

 функциональные модули (FM), способные самостоятельно решать задачи автоматического регулирования, позиционирования, обработки сигналов, эти модули снабжены встроенным микропроцессором и способны выполнять возложенные на них функции даже в случае отказа центрального процессора;

 модули блоков питания (PS), обеспечивают питание кон­троллера и его компонентов постоянным напряжением 24 В;

 интерфейсные модули (IM), обеспечивающие возможность подключения к центральному контроллеру стоек расширения ввода-вывода.

Выбранное оборудование отвечает требованиям национальных и международных стандартов и норм, оно также отличается высокой стойкостью к ударным и вибрационным нагрузкам.

В центральный процессор встроен MPI (multi point interface) интерфейс, который позволяет создавать простые и дешевые сетевые решения для связи с программаторами, персональными ЭВМ, устройствами человеко-машинного интерфейса, и другими системами SIMATIC S7, M7, C7. Этот процессор отличается еще тем, что в него интегрирован интерфейс PROFIBUS-DP, с помощью этого интерфейса можно создавать распределенные системы автоматического управления со скоростным обменом данными между ее компонентами по сети PROFIBUS-DP. Контроллер в такой системе может выполнять функции ведущего или ведомого устройства.

Конструкция контроллера отличается высокой гибкостью и удобством обслуживания:

 все модули легко устанавливаются на профильную рейку DIN и фиксируются на установленных местах винтом;

 подключение модулей к внутренней шине контроллера производится с помощью шинных соединителей;

 наличие фронтальных соединителей, позволяет производить замену модулей без демонтажа всех внешних соединений;

 единая для всех модулей глубина установки, наличие защитных крышек, закрывающих узлы подключения внешних цепей;

 установка сигнальных модулей и коммуникационных процессоров на любые посадочные места монтажной стойки.

Технические характеристики контроллера представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Технические характеристики центрального процессора

Параметры	Значения
Степень защиты	IP 20 по IEC 529
Диапазон рабочих температур: • для горизонтальной установки • для вертикальной установки	0…+60 °С 0…+40 °С
Относительная влажность	5…95 % без конденсата
Атмосферное давление	795…1080 hPa
Допустимые механические воздействия: • вибрация, испытания • воздействие, испытания	10…58 Гц: постоянная амплитуда 0,075мм; 58…150 Гц: постоянное ускорение 1g. Длительность вибрации: 10 частотных циклов по осевому направлению для каждой из трех перпендикулярных осей. полусинусоидальное воздействие с ускорением 15g, длительностью 11мс.
Память	64 Кбайт/ 21Кбайт инструкций
Объем памяти программ Загружаемая память: • встроенная, RAM • карта памяти, Flash-EEPROM	96 Кбайт до 512 Кбайт
Защита данных: • без буферной батареи • с буферной батареей	4 Кбайт (флаги, таймеры, счетчики, данные) Дополнительно все блоки данных
Часы реального времени	Есть
Программирование Пакет программирования Структура программы Типы блоков Максимальное количество блоков	STEP 7 Линейная , разветвленная Организационные(OB),функциональные(FB), функции (FC), данных (DB), системных функций (SFB, SFC) 128 FC, 128 FB, 127 DB
Варианты выполнения программы: • циклическое • по временным прерываниям • в реальном масштабе времени • по аппаратным прерываниям • рестарт		возможно (OB1) возможно (OB35) возможно (OB10) возможно (OB40) возможно (OB100)
Количество уровней вложения скобок		До 8
		Логические операции, операции со скобками, назначение результата, сохранение, счет, загрузка, передача, сравнение, сдвиг, вращение, вызов блоков, операции над числами с фиксированной и плавающей запятой, функции переходов
Парольная защита программы		Возможна
Системные функции (SFC)		Обработка прерываний, ошибок и отказов; копирование данных; временные функции (часы); диагностические функции; определение параметров модулей; переопределение режимов работы.
Напряжение питания: • номинальное значение • допустимый диапазон изменений		постоянное 24 В 20,4…28,8 В
Потребляемый ток Пусковой ток		1 А 8 А
Потребляемая мощность		8 Вт
Габариты		80125130мм
Масса: • центрального процессора • картриджа памяти		0,53 кг 0,016 кг
Допустимый состав модулей: • функциональных (FM) • коммуникационных (CP, PPI) • коммуникационных (CP, LAN) • дискретных входов-выходов • аналоговых входов-выходов • модулей ЕТ 200М Количество модулей в системе		8 4 2 до 1024 каналов до 128 каналов 8 32
Доступное программное обеспечение: • программные регуляторы • диагностирование процесса • S7-GRAPH • S7-HiGRAPH • S7-SCL • CFC		16 контуров возможно возможно возможно возможно возможно

Модули ввода дискретных сигналов предназначены для преобразования параметров внешних входных дискретных сигналов в параметры внутренних цифровых сигналов контроллера.

Модули выпускаются в пластиковых корпусах. На их лицевых панелях расположены зеленые светодиоды, предназначенные для контроля состояния входных цепей модулей.

Модули монтируются на профильную рейку DIN и соединяются с соседними модулями с помощью шинных соединителей, входящих в комплект поставки каждого модуля. Подключение входных цепей производится к съемным фронтальным соединителям, которые закрываются защитными крышками. Наличие фронтального соединителя позволяет производить замену модуля без демонтажа его внешних цепей.

Технические характеристики модуля ввода дискретных сигналов представлены в таблице 2

Таблица 2 – Модуль ввода дискретных сигналов SM321, 6ES7 321-1BН01-0AA0

Параметры	Значения
Количество входов	16
Напряжение питания модуля: • номинальное значение • допустимый диапазон изменений	постоянное 24 В 20,4…28,8 В
Входное напряжение: • номинальное значение • логической единицы • логического нуля	постоянное 24 В 15…30 В -3…+5 В
Входной ток логической единицы	7,0 мА
Задержка распространения входного сигнала	1,2…4,8 мс
2-проводное подключение датчиков BERO	возможно
Статический ток 2-проводной линии BERO	1,5 мА
Длина кабеля: • обычного • экранированного	до 600 м до 1000 м
Прерывания	нет
Диагностика	нет
Потребляемый ток от внутренней шины контроллера	25 мА
Потребляемая мощность	3,5 Вт
Фронтальный соединитель	20-полюсный
Габариты	40125120мм
Масса	0,26 кг

Модули вывода дискретных сигналов предназначены для преобразования внутренних логических сигналов контроллера во внешние дискретные сигналы с требуемыми параметрами. К ним могут подключаться исполнительные механизмы или их коммутационные аппараты.

Модули выпускаются в пластиковых корпусах. На их лицевых панелях расположены зеленые светодиоды индикации состояния выходных цепей.

Модули монтируются на профильную рейку DIN и соединяются с соседними модулями с помощью шинных соединителей, входящих в комплект поставки каждого модуля. Подключение выходных цепей производится к съемным фронтальным соединителям, которые закрываются защитными крышками. Наличие фронтального соединителя позволяет производить замену модуля без демонтажа его внешних цепей.

Технические характеристики модулей вывода дискретных сигналов представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Характеристики модулей вывода дискретных сигналов SM322

Параметры	6ES7 322-1BН01-0AA0	6ES7 322-1НF10-0AA0
Количество выходов	16	8
Напряжение питания нагрузки L+: • номинальное значение • допустимый диапазон изменений	=24 В 20,4…28,8 В	до 230В/=120В 
Выходное напряжение логической единицы	L+ - 0,8 В	
Выходной ток логической единицы: • при номинальном напряжении • минимальный	0,5 А 5 мА	 
Выходной ток логического нуля	0,5 мА
Суммарный выходной ток при 60°С и горизонтальной ориентации модулей	2,0 А	
Защита от коротких замыканий	электронная	
Коммутационная способность контактов		8А (230В)/5А (=24В)
Длина кабеля: • обычного • экранированного	до 600 м до 1000 м	до 600 м до 1000 м
Потребляемый ток: • от шины расширения ввода-вывода • от источника питания L+/L1	80 мА 120 мА		40 мА 125 мА
Потребляемая мощность	4,9 Вт		4,2 Вт
Фронтальный соединитель	20-полюсный		40-полюсный
Габариты	40125120мм		40125120мм
Масса	0,19 кг		0,32 кг

Модули ввода аналоговых сигналов предназначены для аналого-цифрового преобразования внешних аналоговых сигналов в цифровые сигналы контроллера. К модулям могут подключаться датчики с унифицированными выходными электрическими сигналами, термопары, термометры сопротивления.

Модули выпускаются в пластиковых корпусах. На их лицевых панелях расположены красные светодиоды для индикации аварийных состояний.

Модули монтируются на профильную рейку DIN и соединяются с соседними модулями с помощью шинных соединителей. Подключение входных цепей производится к съемным фронтальным соединителям, которые закрываются защитными крышками. Наличие фронтального соединителя позволяет производить замену модуля без демонтажа его внешних цепей.

Разрешающая способность модулей может быть установлена в пределах 9…14 бит плюс знаковый разряд. От этого параметра зависит и время преобразования.

Выбор вида входного сигнала (тока или напряжение) производится аппаратно путем установки картриджа входных сигналов. Точная настройка модуля осуществляется функциями конфигурирования аппаратных средств пакета STEP 7.

Модули способны формировать запросы на прерывание центрального процессора для передачи диагностических сообщений и сообщений об ограничении входного сигнала. При необходимости от модуля может быть получена расширенная диагностическая информация.

Технические характеристики модуля вывода аналоговых сигналов представлен в таблице 4.

Таблица 4 – Модуль ввода аналоговых сигналов SM331, 6ES7 331-7KF01-0AB0

Параметры		Значения
Общее количество входов		8
Из них входов для измерения термо э.д.с.		8
Напряжение питания		постоянное 24 В
Защита от изменения полярности сигнала		есть
Параметры входных сигналов: • напряжения • силы тока • сопротивления • термопар		±80мВ/10МОм; ±250мВ/10МОм; ±500мВ /10МОм; ±1В/10МОм; ±2.5В/100МОм; ±5В/100МОм; 1…5В/100МОм ; ±10/100МОм ±10мА/25Ом; ±3.2мА/25Ом; ±20мА /25Ом; 0…20мА/25Ом; 4…20мА /25Ом 150Ом/10МОм;300Ом/10МОм;600Ом/10МОм типы E, N, J, K / 10Мом
Линеаризация характеристик: термопар		типы E, N, J, K
Температурная компенсация:• встроенная • внешняя с компенсационной цепью		возможна возможна
Время интегрирования		2,5/16,6/20/100 мс
Опорная частота преобразования		400/60/50/10 Гц
Разрешающая способность: • униполярные сигналы • биполярные сигналы S-знаковый разряд		9/12/12/14 бит 9бит + S/12бит + S/12бит + S/14бит + S/14бит + S
Рабочая погрешность преобразования		±1 %
Базисная погрешность преобразования		±0,6 %
Прерывания:• по ограничению сигнала • диагностические		возможны для каналов 0 и 2
Диагностика	красный светодиод для индикации групповых ошибок и сбоев, диагностическая информация может быть считана
Длина кабеля	200 м (50 м при 80 мА)
Потребляемый ток: • от шины расширения ввода-вывода • от источника питания	60 мА 200 мА
Потребляемая мощность	1,3 Вт
Фронтальный соединитель	20-полюсный
Габариты	40125120мм
Масса	0.25 кг.

Коммуникационный процессор CP 342-5 предназначен для подключения контроллеров SIMATIC S7-318 и систем автоматизации SIMATIC C7 к сети PROFIBUS-DP. Он позволяет разгрузить центральный процессор контроллера от выполнения коммуникационных задач и способен поддерживать протокол PROFIBUS-DP, S7 функции связи, интерфейс SEND/RECEIVE и PG/OP. С его помощью может осуществляться дистанционное программирование и конфигурирование контроллеров по сети PROFIBUS, осуществляться межсетевой обмен данными, поддерживаемый PG/OP функциями связи.

• 
  протокол PROFIBUS-DP
  

 CP 342-5 способен работать в качестве ведущего устройства в сети PROFIBUS-DP и выполнять комплексную автономную обработку передаваемых данных. Он поддерживает связь с ведомыми DP устройствами, в качестве которых могут выступать контроллеры SIMATIC S7-300 с коммуникационными процессорами CP 342-5 или станции распределенного ввода-вывода ET 200;

 работая в качестве ведомого устройства, CP 342-5 способен поддерживать связь с ведущими устройствами PROFIBUS-DP. Это позволяет создавать смешанные конфигурации, обеспечивающие сетевой обмен данными между контроллерами SIMATIC S7, компьютерами, станциями распределенного ввода-вывода ET 200 и другими устройствами полевого уровня.

• 
  S7 функции связи
  

Эти функции могут быть использованы для организации связи:

 с контроллерами SIMATIC S7 (SIMATIC S7-318 может выступать только в качестве сервера);

 с программаторами и персональными компьютерами;

 с устройствами человеко-машинного интерфейса (панелями оператора).

Обмен данными с программаторами и панелями операторов не требует дополнительного конфигурирования коммуникационного процессора. Более того, S7 функции связи позволяют осуществлять дистанционное конфигурирование и программирование всех сетевых станций.

• 
  интерфейс SEND/RECEIVE позволяет использовать коммуникационный процессор CP 342-5 для простой передачи данных между программируемыми контроллерами с коммуникационными процессорами CP 342-5, CP 343-5, CP 443-5.
  
• 
  PG/OP функции связи позволяют выполнять дистанционное программирование всех сетевых станций SIMATIC S7. Кроме того позволяет организовать межсетевой обмен данными.
  

В данном проекте коммуникационный процессор используется для передачи данных к промышленному компьютеру, использующегося в качестве сервера. В дальнейшем используя все функции, этот коммуникационный процессор позволит расширить систему ввода-вывода контроллеров SIMATIC S7-318 за счет использования нескольких интерфейсов PROFIBUS-DP. Повысит гибкость обмена данными за счет динамического запуска ведомых устройств. Улучшит структуру системы автоматизации за счет разделения ее на несколько подсистем с обслуживанием каждой подсистемы через свой коммуникационный процессор. Повысит универсальность систем связи за счет параллельного использования различных функций коммуникационного процессора.

Интерфейсные модули используются для построения многорядных структур контроллера. Модули IM 360 и IM 361 позволяют создавать конфигурации, включающие в свой состав одну базовую стойку и до трех стоек расширения. IM 360 устанавливается в центральную стойку, модули IM 361 в каждую стойку расширения. Расстояние между двумя соседними стойками может достигать 10 метров. В стойки расширения могут устанавливаться любые сигнальные модули.

Интерфейсные модули монтируются на профильную шину DIN и соединяются с другими модулями стойки через шинный соединитель. Дополнительного программного обеспечения для конфигурирования интерфейсных модулей не требуется.

Технические характеристики интерфейсных модулей IM360 и IM361 представлен в таблице 5.

Таблица 5 – Характеристика интерфейсных модулей IM360 и IM361.

Параметры	IM 360	IM 361
Количество интерфейсных модулей на центральный процессор	1	3
Внешнее напряжение питания		постоянное 24В
Потребляемый ток : от внешнего источника питания от шины контроллера	 350 мА	0,5 А 
Потребляемая мощность	2 Вт	5 Вт
Габариты	40125120 мм	80125120 мм
Масса	0,225 кг	0,505 кг

Панель оператора ОР37 предназначена для управления и мониторинга на нижних уровнях управления и используется для решения следующих задач:

• отображение состояний технологических объектов, сообщений об ошибках, отображение значений технологических параметров, визуализация значений технологических параметров может выполняться в виде цифровых значений, графиков или индикаторов;

• управление технологическим процессом в ручном режиме с помощью системы меню, для управления используются программируемые, функциональные и системные клавиши.

Панели ОР37 подключается к центральному процессору посредством интерфейсного кабеля.

Основные технические характеристики панели оператора:

• износоустойчивый пластиковый корпус;

• степень защиты фронтальной панели IP 65;

• минимальная монтажная глубина;

• мембранная клавиатура, устойчивая к воздействию агрессивных сред;

• жидкокристаллический дисплей с внутренней светодиодной подсветкой;

• Flash-EEPROM для хранения микропрограмм управления;

• графический дисплей  цветной (8 цветов), размером 10.4'' с разрешающей способностью 640х480 точек.