Обновление, программы управления станком.

Этоn реферат основан на выпускной квалификационной работе бакалавра на тему "Обновление, программы управления станком".

Различные элементы промышленного оборудования имеют разный срок жизни. Программное обеспечение является одним из наиболее нежизнеспособным так как оно изменяется при незначительных изменениях в конструкции устройства, тех процессе или устройства линии. Тем не менее современное программное обеспечение станков разработчики стремятся сделать универсальным. Так одна программа способна управлять различными станками равно-эффективно. Благодаря современным средам разработки программного обеспечения, процесс обновления программы занимает незначительное количество времени. Но в случае перехода от одной среды разработки к другой, может появиться множество проблем, начиная от несовместимости программы с контроллером и заканчивая отсутствием необходимых индикаторов в системе разработки.

Основная задача "АСУ ТП" – это выполнение алгоритмов автоматизированного управления технологическим процессом. Очевидно, что система должна иметь специальный интерфейс подключения к самому процессу, для сбора необходимых параметров и передачи управляющих воздействий. Таким связующим звеном является элемент ввода и вывода. К системе ввода и вывода подключаются как датчики, измеряющие необходимые параметры технологического процесса, так и исполнительные механизмы, с помощью которых система управления может вносить корректировки в ход процесса.

Рисунок 1. Обобщенная структурная схема устройства.

На базовую панель в специальные слоты устанавливаются модули ввода и вывода и интерфейсный модуль. Количество слотов под установку модулей ввода и вывода может быть разным: от двух до шестнадцати, но, как правило, это четное количество. Чаще всего крайний левый слот предназначен для установки только интерфейсного модуля. Питается узел от внешнего блока питания с выходным напряжением 24 V. Внутри базовой панели проходят две шины: одна служит для подачи питания на установленные модули; другая - для информационного обмена между модулями.

Рисунок 2 – Корзина с промышленным контроллером на базе ПЛК ControlLogix

Как видно из рисунка 1, к модулям ввода и вывода с помощью электрических кабелей подключаются датчики и исполнительные механизмы. В зависимости от того, служит ли модуль для ввода сигналов с датчиков в систему управления или выводит управляющие сигналы на исполнительные устройства, модули осуществляют, соответственно, аналого-цифровое или цифро-аналоговое преобразование.

Модули ввода и вывода бывают 4 типов:

1) Модули аналогового ввода (AI, analogue input). Они принимают от датчиков, подключенных к его входам, электрические сигналы унифицированного диапазона: 0-20 или 4-20 mA (токовый сигнал); 0-10 V или 0-5 V (потенциальный сигнал); мили-вольтовый сигнал от термопар (TC); сигнал от элементов теплового сопротивления (RTD).

2) Модули дискретного ввода (DI, discrete input). Принимают от датчиков сигналы в обратном направлении.

3) Модули дискретного вывода (DO, discrete output). В зависимости от внутреннего логического состояния выхода (“1” или “0”) возбуждает на клеммах дискретного выхода или снимает с них напряжение 24 V. Есть вариант, когда модуль в зависимости от логического состояния выхода просто замыкает или размыкает внутренний контакт. Такие модули называют модуль релейного типа.

Модули DO могут управлять приводами, отсечными клапанами, включать светосигнальные лампочки, включать звуковую сигнализацию и т.д.

4) Модули аналогового вывода (АО, analogue output), действуют как модули аналогового ввода, только в обратном направлении. Они служат для индикации или замыкания контактов.

Коммуникация между контроллером и подсистемой ввода и вывода.

Такая коммуникация возможна благодаря интерфейсному модулю, поддерживающему один из принятых коммуникационных протоколов.

Обмен данными осуществляется по специальным цифровым соединительным линиям, таким как: Profibus DP, Modbus RTU, Modbus +, CAN, DeviceNet, ControNet и т.д. Вообще, насчитывается более пятидесяти стандартов промышленных соединительных линий.

Коммуникационная линия работает по принципу ведущий-ведомый (master-slave). Только ведущее устройство на соединительной линии может инициировать обмен данными. Ведомые устройства пассивно прослушивают все данные, идущие по шине, и только в случае получения запроса от ведущего устройства отправляют обратно ответ. Каждое устройство на линии имеет свой уникальный сетевой адрес, необходимый для однозначной идентификации. Узлы ввода и вывода, как правило, являются ведомыми устройствами, в то время как контроллеры – ведущими.

Приведу пример работы контроллера с датчиком.

В станке PAPP имеется пневматический насос для накачки камер для загиба борта. Когда он не работает, его статусный (выходной) контакт разомкнут. Соответствующий дискретный вход модуля находится в состоянии “0”. Как только насос запустили, его статусный контакт замыкается, и напряжение 24 V поступает на клеммы входа DI. Модуль, получив напряжение на дискретном входе, переводит его в состояние “1”. По сути это и есть работа всего контроллера.

До сих пор мы рассматривали узлы распределенного ввода/вывода, которые устанавливаются зачастую на большом расстоянии от центрального контроллера. В этом случае дистанционное взаимодействие осуществляется по цифровой шине в соответствие со схемой, описанной выше. Такое территориальное разделение ввода и вывода и управляющих устройств характерно для класса РСУ (Распределённой системы управления).

Однако многие производители АСУ ТП поступают проще: вместо интерфейсного модуля устанавливают небольшой контроллерный модуль, который также снабжается сетевым интерфейсом. При этом узел распределенного ввода и вывода превращается в PLC с так называемым локальным вводом и выводом. Это уже не просто устройство связи с объектом управления, а полноценная система автоматизации, способная автономно выполнять многие задачи автоматического регулирования. Такие контроллеры “все в одном” характерны для систем класса PLC, например, PLC серии ControlLogix производства американской компании Rockwell Automation, где контроллерные модули и ввод и вывод располагаются на одной базовой панели. Общение меду ними происходит по внутренней шине данных, встроенной в базовую панель.

Программа

Программирование контроллера осуществляется в программной среде RSLogix 500. Сама программа составляется на языке LD. Это облегчает процесс понимания работы станка, так как элементы этого языка реализуют релейную схему управления.

Основными элементами языка являются контакты, которые можно уподобить паре контактов реле или кнопки. Пара контактов это логическая переменная, а состояние этой пары — значение переменной.

Различаются нормально замкнутые и нормально разомкнутые контактные элементы, которые являются нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми кнопками в электрических цепях.

─┤ ├─ Нормально разомкнутый контакт разомкнут при значении ложь, назначенной ему переменной и замыкается при значении истина.

─┤/├─ Нормально замкнутый контакт, напротив, замкнут, если переменная имеет значение ложь, и разомкнут, если переменная имеет значение истина.

─( )─ Итог логической цепочки копируется в целевую переменную, которая называется катушка. Это слово описывает элемент как образ исполнительного устройства, поэтому в русскоязычной документации обычно говорят о выходе цепочки, хотя можно встретить и частные значения термина, например, катушка реле.