Техникалы ралдар кешеніні рылымы
2.6.1 Техникалы ралдар кешеніні рылымын тадап алуын негіздеу
Автоматика жйелерін руды азіргі талаптарына сйене отырып, техникалы ралдар кешеніні рылымы едуір технико-экономикалы талаптара сай болу керек, жне оларды бастылары келесіден трады:
- автоматтандыру жйесіні барлы есептер жинаыны шешімін амтамасыз ету;
- егер басару есебіні жиынтыы згеріп, басару техникасы жааланса, оны рылым мен дамуыны згеру ммкіншілігі;
- операторды операторлы блмеде жне басару мен баылау рдістеріні барлы стадиясында КТС- баса элементтерімен ке трде хабарласу ммкіншілігі;
- унифицирленген рылыларды, блоктарды жне буындарды пайдалану;
- олданылатын кешенні рылысын оай згерте алатын агрегирлеуді ммкіншілігі;
- жоары сенімділік жне жндеуге келетіндігі;
- сатып алуа жне ызмет етуге кететін шыындарды оптималды есептеу.
Демек, осы талаптарды жзеге асыра отырып, сынылан техникалы ралдар кешеніні рылымы – бадарламалы жне апаратты спецификациясыны ашытыы деген автоматика жйелерін руды негізгі аидаларына сай келеді, жне автоматтандырылан жйелерін руды жаа концепцияларыны келесідей негізгі аидаларына негізделген:
- мселелі-баытталан трде келу;
- ортаталан баылау;
- объектті-баытталан басару;
- зіндік диагностика жне тадаулы резервілеу;
- жобалы компоновка;
- ашы архитектура.
Мселелі-баытталан трде ртрлі апаратты масштабтаы ндірістік рдістерді автоматтандыру есептерін шешу ммкіндігін береді. Басаруды барлы ралдарын территориалды топтау арылы ортаталан баылау – бір-екі оператора басару есептерін жне рдісті жрісін баылауды жктеп оюа ммкіншілік береді. з кезегінде, оперативті басару аидасын ке пайдалану ммкіншілігін береді.
зіндік диагностика жне тадаулы резервілеу жоары сенімділік пен тменгі баа талаптары арасындаы оптималды компромиса жету ммкіншілігін береді.
ПО басаруа визуалды объектті-баытталан трде келуін амтамасыз етеді, жне абылданан ПО- компоненттеріні бірі болып – технологиялы бадарламалау тілі (STEP 7) табылады, бл техникалы ралдар мен басару объектісіні зін оператор алдында басарылатын объектілерді жиынтыы ретінде арастыруа ммкіншілік береді: оларды физикалы немесе бадарламалы жзеге асыруымен емес, автоматтандырылан объектіні технологиялы схемасымен байланысты физикалы (датчиктер, механизмдер) немесе логикалы (реттегіштер, орау рылысы жне т.б.). рбір басарылатын объект, оны кйі, жргізуді алы шарттары мен басару ммкіндіктері туралы толы апарат беретін технологиялы параметрлерді жиынтыымен сипатталады.
Жобалы компоновка олданушыа наты автоматика жйесіне керекті техникалы ралдар жиынтыын тадау ммкіншілігін береді.
Ашы архитектура жйені толытыруа немесе болашата жйені кеейту мен жаалауды амтамасыз ете отырып, жаа техникалы ралдарды пайдалануа ммкіндік береді.
Апаратты платформа ретінде жоары німділікті жне тез жмыс істейтін уатты процессор болып табылатын техникалы ралдар тадап алынан, жне онда – кіріс-шыыс модульдеріні кп саны, коммуникационды контроллерлер мен интерфейстерді лкен жиыны бар. апаратты компоненттер перспективті жаа технологиялара негізделеді. Бл жйені жаалауа жне дамытуа ммкіндік береді.
Сонымен, жйені руды сынылан концепциясы, басаруды техникалы ралдарына ойылатын келесі талаптарды жзеге асырады:
- жоары сенімділік таратылан басару, зіндік диагностика жне тадаулы резервілеу, сонымен атар жоары сенімді апаратты ралдарды пайдалану арылы жзеге асады;
- олдану арапайымдылыы технологиялы бадарламалау мен объектті-баытталан басару арылы жзеге асады;
- тмен баа – экономды апаратты шешулер, ортаталан тадаулы басару жне резервілеу кезінде “аылды жеткіліктік” аидасын олдану арылы жзеге асады.
руды абылданан концепциясы автоматтандыру схемаларымен аныталан басаруды технологиялы объектісін (БТО) руды функционалды-топтасан аидасына максималды ммкін болатын жаындыпен ПТК-ны рылылары мен дегейлері арасындаы зіндік байланысты анытайды.
КТС- сынылан рылымы жаа халыаралы стандарттарды анааттандырады. Бл базалы бадарламалы амтамасыздандыруа, апаратты жне бадарламалы коммуникационды протоколдара, магистральды шиналара, конструктивтара атысты.
2.6.2 Техникалы ралдар кешеніні рылымды схемасыны сипаты
Техникалы ралдар кешеніні рылымыны ш дегейлі иерархиясы бар:
- операторлы станция (ОР27) жне жергілікті пульт (РР17);
- бадарламаланатын контроллерлер (SIMATIC S7-300 жне ЕТ150-2);
- датчиктер, лшеу трлендіргіштер, орындаыш механизмдерді жергілікті басару жйелері, ртті сигнализацияны жйесі.
Шартты трде, иерархияны бірінші дегейіні техникалы ралдары жоары дегейді техникалы ралдарына, ал екінші мен шінші – тменгі дегейді техникалы ралдарына жатызылады.
Берілген жобада ОР27 жне РР17 жалпы жне арнайы бадарламалы амтамасыздандыруды орындауды техникалы олдауын, сатауын жне сонымен атар тмендегілерді амтамасыз ететін технологиялы рдістерді басару кезінде операторды ралы болып табылады:
- апаратты типті деу;
- мнемосхемалар, графиктер, текстік хабарламалар трінде технологиялы рдісті жрісі туралы апаратты визуалдау;
- басарылатын серлерді оператордан абылдау жне беру;
- протоколдау жне жаттау;
- жйе конфигурациясын сатау жне енгізу;
- рылылар кйін баылау мен диагностика;
- жмыс кезінде пайда болатын барлы штатты емес жадайлар мен сигнализация;
- ПК-дан баыланатын объектілер кйі туралы апаратты абылдауын жне ПК-а командаларды беруін жзеге асыра отырып, бадарламаланатын контроллерлерді жмыс істеуі арылы координерлеу;
- Жйеге рсатты баылау.
Бадарламалы контроллер (ПК) микропроцессорлы рылы болып табылады, жне оны архитектурасы объектті-баытталан аида бойынша ралан жне наты уаыт масштабында басаруды таратылан жйеде жмыс істеу мен келесі есептерді шешу шін оптималданан:
- БТО датчиктерінен (трлендіргіштерінен) апаратты алу;
- Апаратты біріншілік деу;
- лшенетін каналдар кйін баылау;
- ОР27 мен РР17-ден алмасуларды олдау;
- Басару алгоритмдерін орындау жне технологиялы буындарды жетегіне басарылатын серлерді беру.
ПК-ны рамына басаруды техникалы ралдары, апаратты жинау, сатау жіне деу креді:
- орталы процессор мліметтерді басару мен жинау бойынша ПК-а жктелген алгоритмдерді жзеге асырады, ПК- техникалы ралдары арасындаы мліметтер алмасуын йымдастырады жне жоары дегейді техникалы ралдармен байланысты олдайды;
- санды немесе аналогты модельдер датчиктерден (трлендіргіштерден) апаратты санды трде трлендіреді немесе тікелей орындаушы механизмдерге басарылатын серлерді беруін жзеге асырады.
Бадарламаланатын контроллерлерді ОР27 жне РР17-мен байланысты PROFIBUS-DP желісі арылы йымдасан.
2.6.3 Автоматтандыру жйесіні ралдары
Жйе апаратты трде екі блімге блінуі ммкін:
§ Процессорлы блім,
§ осымша блім.
Екі блім бірімен-бірі PROFIBUS-DP интерфейсті шинамен байланысан.
Процессорлы блімні рамына кіретіндер:
§ Оператор панелі ОР27,
§ орек блогі PS 307,
§ Орталы процессор CPU 315-2DP,
§ Аналогты сигналдарды енгізу блогы, оптикалы ошаулаыш, 2 кіріс, кернеу/то тші/термопаралар/ кедергі сигналдарын лшеу, тотаулар, диагностика, рсат 9/12/14 бит, кернеу астында орнату/ауыстыру;
§ Аналогты сигналдарды шыару модулі, оптикалы ошаулаыш, 2 шыыс, кернеу/то кшіні шыыс сигналдары, рсат 11/12 бит, кернеу астында орнату/жою;
§ Дискретті сигналдарды кіріс-шыыс модулі, оптикалы ошаулаыш, 16 кіріс жне 16 шыыс.
осымша блімні рамы:
§ Деортаталан периферия рылысы ЕТ 150-2;
§ Кнопкалы понель РР17;
§ Кернеу блогы PS 307;
§ Интерфейсті модуль ІМ 365;
§ Аналогты сигналдарды енгізу блогы, оптикалы ошаулаыш, 8 кіріс, кернеу/то тші/термопаралар/ кедергі сигналдарын лшеу, тотаулар, диагностика, рсат 9/12/14 бит, кернеу астында орнату/ауыстыру;
§ Аналогты сигналдарды енгізу модулі, оптикалы ошаулаыш, 8 шыыс, Pt1006, Pt200, Pt500, Pt1000, Cu10, Ni100, Ni120, Ni200, Ni500, Ni1000, 0…150 Ом, 0…300Ом, 0…600Ом, 16 бит (50мс) сигналдарын лшеу, 2 кірістен 4 топ;
§ Аналогты сигналдарды енгізуді 2 модулі, 8 кіріс, кернеу/то тші/термопаралар/ кедергі сигналдарын лшеу, тотаулар, диагностика, рсат 9/12/14 бит, кернеу астында орнату/ауыстыру;
§ Дискретті сигналдарды кіріс модулі, оптикалы ошаулаыш, 32 кіріс = 24В;
§ Дискретті сигналдарды шыыс модулі, оптикалы ошаулаыш, 32 шыыс = 24В;
§ Дискретті сигналдарды шыыс модулі, оптикалы ошаулаыш, 8 шыыс = 24В;
Тменгі дегейді техникалы ралдары технологиялы рылыны кйі туралы апаратты жинау мен деу, басару есептерін шешу мен басарылатын серлерді беру шін арналан жне оны рамына физикалы шамаларды жйені осы дегейімен абылданатын электрлі сигналдара трлендіру шін арналан жйені барлы апаратты ралдары кіреді.
Техникалы ралдарда тменгі дегейіні рамына датчиктер, нормалауыш трлендіргіштер, мультипрексорлар, орындаушы механизмдер басару жйесі, баылауды автономды жйесі, ртті сигнализация жйесі, орек кздері, бадарламаланатын контроллерлер, тменгі дегейді локалді желісіні адаптерлері, объектімен байланыс рылысыны модульдері, бадарламаланатын контроллерлерді шкафтары, аспапты рылыларды шкафтары кіреді.
ПК-ны Т-н тадау келесі аидалара негізделеді:
- наты уаыттаы таратылан басару жйесінде жмыс (иерархия дегейі бойынша жоары жне тмен тран техникалы ралдармен алмасуын апаратты олдау, жылдам жмыс істеуі жне т.б.);
- бадарламалы амтамасыздандырумен жне объектімен басару алгоритмдерін орындау бойынша йлесімділік;
- ашы архитектура;
- адамы жо технологияларды талаптарына сай келетін сенімділікті жоары дрежесі;
- объектті-баытталан компоновка;
- стандарттау мен унифицирлеу аидаларын ескере отырып, жаа микропроцессорлы техниканы олдану.
ПК-ны жобалаан кезде, жоарыда айтылып кеткен аидаларды жзеге асырылуы, модульді компоновка, бадарламалы амтамасыздандырумен йлесімді есептеу техникасыны жаа ралдарын олдану, стандартты интерфейстерді олдану арылы орындалады.
ПК SIEMENS (Германия) фирмасыны SIMATIC топтарыны техникалы ралдарымен жзеге асады.
Бл фирманы бйымдары ISO 9001 талаптарына сай жне наты уаытта жмыс істейтін ндірістік басару жйелеріндегі жмыс шін арналан.
ПК келесі трдегі аналогты жне дискретті (немесе екіншілік трлендіргіштер сигналдары) датчигін срау арылы НПС-ті технологиялы жабдытар буыныны (немесе ішкі жйені) жмысы туралы апаратты жинайды:
- тоты унифицирленген сигналдары 4 – 20 мА;
- дискретті сигналдар “ра” контакт 24 В;
- айнымалы кернеу сигналдары ±10mB;
- кедергі термометрді сигналдары Pt 100.
2.6.4 Периферийлік техникалы ралдар
Берілген жобада периферийлік техникалы ралдара біріншілік (датчиктер) жне екіншілік сигналдар трлендіргіштері, автономды типтік аспаптар жне баылау жйелері, хабарландыру аппаратурасы, жне БТП-10М-Э пештер рылыларын жергілікті басару буындары жатады.
Біріншілік трлендіргіштерді тадау критерийлері келесі аидалара негізделген:
- климатты факторлар серіне тратылыы МЕСТ 15150-69 бойынша ТС1 пайдалану тобына сйкес болу керек, бл температураны –40-тан +600С диапазонында, температура 250С кезінде ауа ылалдылыы 100% боланда жмыс істеу абілеттілігін сатап труын амтамасыз етеді;
- механикалы серлерге тратылыы МЕСТ 12997-84 бойынша 2 пайдалану тобына сйкес келу керек, бл жиілігі 10-нан 50 Гц-ке дейін жне орын ыысуы 0,15 мм-ге дейін болатын синусойдалы вибрация кезінде жмыс істеу абілеттілігін сатап труын амтамасыз етеді;
- трлендіргіш диапазоныны реттелінетін параметрді диапазонына сйкес келуі;
- “жарылыс тпейтін абат” немесе “шына аіпсіз электр тізбесі” типті оранышты болуы;
- датчикті рамында екіншілік трлендіргіштерді болуы;
- ажетті длдік.
Біріншілік трлендіргіштерді негізгі келтірілген атесі келесі мндерден аспауы керек:
- сйыты температурасы, 0,5%
- бырдаы мнай ысымы, 0,6%
- мнай шыыны, 1,5%
- то кші, кернеу, уат, 0,6%
2.7 Бадарламалы амтамасыздандыруды сипаты
Бадарламалы амтамасыздандыру пакеті STEP7 конфигурлеу, коммуникацияларды анытау, бадарламалау, тестілеу мен ызмет ету, бадарламаланатын логикалы контроллерлер SIMATIC S7, M7, C7 шін жасалан жобаларды жаттау мен архивтеу шін арналан. Берілген пакет стандартты сайманды ралдар блігі болып табылады,ол орындаушыа крделі жобаларды жасау жмысын жеілдететін инжинирингті пакеттермен толытырылуы ммкін. STEP7 дегеніміз – SIMATIC S7 / М7 / С7 бадарламаланатын контроллерге арналан негізгі бадарламалы амтама пакет. STEP7 –де автоматтандыру жйесін жобалауды барлы фазалары шін йлесімді интерфейс бар. сонымен атар, STEP7 бан дейін “олмен” орындалып келген кптеген есептерді шыарады. STEP7 – PG 720/720С, PG 740, жне PG 760 программаторлара орнатылан стандартты бадарламалы амтаманы блігі болып табылады. Ол, бдан баса, ПК-а арналан (Windows 95/ NT) бадарламалар пакеті ретінде де олданылады.
Негізгі пакет STEP7 орындаушыа жобасын жзеге асыру шін іртрлі саймандарды береді:
§ SIMATIC Manager – SIMATIC S7, SIMATIC C7 мен SIMATIC M7 шін барлы сайманды ралдарды жне берілгендерді жеіл шолумен жымды (коллективное) басару шін. Барлы инструменттер автоматты трде SIMATIC Manager-ден шаырылады.
§ Symbol Editor – символды белгіленулерді, мліметтерді типтерін, жне глобалды айнымалылар шінкомметарийлерді анытау шін. Символды белгіленулер барлы осымшаларда бар.
§ Hardware Configuration – автоматтандыру жйелеріні аппаратты амтамасыздандыруды бадарламалы конфигурирлеу жне барлы модульдерді параметрлеу шін. Барлы енгізілетін параметрлер рсата тексеріледі.
§ Communication – автоматтандыру компоненттері арасындаы мліметтерді уаыт бойынша басарылатын циклді берілісті MPI арылы немесе жадайлармен басарылатын мліметтерді MPI, PROFIBUS немесе Industrial Ethernet арылы беру шін.
§ System diagnosis – олданушыа контроллер кйін шолуын крсетеді.
§ Information functions – CPU мліметтерін тез шолу жне олданушымен жазылан бадарламаны рекеті шін.
§ жаттау – олданушыа барлы жобаны жаттау функцияларын келтіреді.
§ Бадарламалар редакторы – олданушыны бадарламасын жасау шін STEP7 EN 61131-3 стандартын анааттандыратын келесідей бадарламалау тілдері бар бадарламалар редакторын сынады: Statemtnt List (STL); Ladder Diagram (LAD); Function Block Diagram (FBD). Бдан баса, арнайы есептер шін жоары дегейлі немесе технологияа баытталан осымша бадарламалау тілдері олданылуы ммкін. STEP7-де барлы олданбалы бадарламалар жне блоктар тріндегі барлы мліметтер бар. Бір блокты ішіндегі баса блоктарды, егер олар жйе ішінде болса, шаыру ммкіншілігі – олданушы бадарламасын рылымдау ммкіндігін береді. Бл ПЛК бадарламаларыны йымды натылыын, тсінуін жне сйемелдеу жеілдігін едуір жоарылатады.
STEP7-ні STEPS-а сайтын негізгі командалар жиыны бар. Бл крделі функцияларды жеіл жне тез бадарламалауа ммкіндік береді:
§ Екілік логика, ыысулар, сздермен жасалатын операциялар
§ Таймерлер/счётчиктер; Салыстыру, трлендіру опреациялары
§ Математикалы функциялар (тригонометрриялытарды, дрежеліктерді, логарифмдіктерді оса)
§ Бадарламаны басару (жашалар, тулер, шаырулар)
§ зу нктелерін орнату, Кіріс/шыыстарды орнату; кп процессорлы жмысты олдау (тек S7-400)
ОР27 оператор панелін бадарламалау шін лицензиялы бадарламалар пакеті Pro Toll/Proолданылады.
Автоматтандыруды жаа концепциялары рдістерді визуалдауына маызды талаптарды тудырады. рдісті берілгендері тез, наты жне тсінікті формада крсетілуі керек. Бдан баса, мліметтерді архивтеуге ойылатын талаптар кбейеді. Сондытан рдісті мліметтерін машиналы дегейде архивтеу ажет.
Жаа, адам-машиналы интерфейсте негізделген РС-баытталан SIMATIC Pro Toll/Pro жйесі осы талаптарды анааттандырады. Ол Microsoft Windows 95/98 жне Windows NT 4.0 операциялы жйелер ортасында жмыс істейді. Pro Toll/Pro уатты бадарламалы амтама Runtime-нан (наты уаытта) жне SIMATIC Pro Toll/Pro Configuration конфигурирлеу пакетінен трады.
SIMATIC Pro Toll/Pro Runtime келесілерді амтамасыз етеді: кіріс-шыыс стандартты жолдарын, аудандарды, графиктерді, векторлы графиктерді жне динамикалы атрибуттарды тадауын визуалды рдісі.
§ Хабарларды ауыстыруыны интегралданан жйесі.
§ Хабарларды жне рдісті берілгендерін архивтеу.
§ Visual Basic пайдаланушы функицялары шін.
§ Simatic S5/S7-ге жне оптикалы интерфейспен оса, баса ндірілушілерді контроллерларына стандартты интерфейстар.
SIMATIC Pro Toll/Pro Configuration арылы текстті дисплейлер, операторлар панельдері, РС шін SIMATIC жне Pro Toll/Pro Runtime сенсорлы панелдер, басару объектісіні адам-машиналы интерфейсіні функциялары жасалуы ммкін.
SIMATIC C7.
Негізгі сипаттамалар:
§ Windows – операторды осарланан интерфейсі.
§ Тышан жне функционалды клавишалар арылы басару.
§ 256 бояу, векторлы графика, Windows шрифттерін олдану.
§ Элементтер кітапханасы.
§ Объектілерді динамикалы позициялау.
§ рдісті берілгендері мен хабарларыны архивтелуіні ртрлі трлері.
§ лайту мен кру функциялары бар диаграммалр арылы рдісті архивтелінген мндерін интерактивті бейнелеу.
§ Стандартты ралдар арылы мндерді сырты бейнелеуі.
§ Visual Basic арылы ажетті осымша функцияларды жзеге асыру.
§ Контроллерге немесе рдіске аны трде оспай мліметтерді деуді моделдеу.