Разработка системы управления РТК горячей штамповки (стр. 3 из 7)

Учитывая специфику устройств, критерии оценки можно разделить на три группы:

1. Технические характеристики

1.1. Количество каналов ввода/вывода

1.2. Быстродействие

1.3. Уровни напряжения входов/выходов

1.4. Напряжение изоляции

2. Эксплуатационные характеристики

2.1. Диапазон рабочих температур

2.2. Относительная влажность воздуха

3. Потребительские свойства

3.1. Производительность

3.1.1. Время выполнения операции

3.1.2. Функциональность

3.2. Надежность

3.2.1. Наработка на отказ

3.2.2. Среднее время восстановления

3.3. Затраты

3.3.1. Стоимость приобретения

3.3.1.1. Стоимость оборудования

3.3.1.2. Стоимость монтажа

3.3.2. Стоимость эксплуатации

3.3.2.1. Потребляемая мощность

3.3.2.2. Гарантийный срок

3.4. Массогабаритные характеристики

При этом критериями выбора следует считать потребительские свойства, т.е. соотношение показателей затраты/ производительность/ надежность, а технические и эксплуатационные характеристики ограничениями для процедуры выбора. Т.к. характеристики между собой конфликтны, т.е. улучшение одной характеристики почти всегда приводит к ухудшению другой, необходимо оценивать их применительно к решаемым задачам управления.

Из анализа достоинств и недостатков технических средств управления дискретными технологическими процессами наиболее подходящим управляющим устройством является программируемый контроллер SIMATIC S7-300 фирмы Siemens.

Рис.2 ПЛК SIMAITC S7-300

Этот выбор основан на следующих основных факторах:

- простоте данного средства автоматизации;

- относительно небольшой стоимости контроллера;

- довольно хорошем быстродействии процессорного модуля;

- достаточном количестве дискретных и аналоговых входов-выходов при возможности их расширения;

- понятном для пользователей программном обеспечении, которое поставляется вместе с контроллером и является относительно недорогим;

- существует широкий спектр модулей для максимальной адаптации к требованиям решаемой задачи;

- есть возможность свободного наращивания функциональных возможностей при модернизации системы управления;

- простое включение контроллера в сетевые конфигурации;

- удобная конструкция и работа с естественным охлаждением.

Приведем назначение и общую техническую характеристику контроллера.

ПЛК S7-300 находит применение для автоматизации машин специального назначения, текстильных, упаковочных машин, машиностроительного оборудования, оборудования для производства технических средств управления и электротехнического оборудования, систем водоснабжения.

Контроллер предназначен для решения следующих задач:

1. сбор информации с датчиков;

2. выдача управляющих воздействий на исполнительные органы различных типов;

4. программное управление технологическими агрегатами, автоматический пуск и останов технологического оборудования;

5. математическая обработка информации по различным алгоритмам;

6. обслуживание оператора, прием и исполнение его команд, аварийная, предупредительная и рабочая сигнализация, индикация значений прямых и косвенных параметров;

11. обслуживание технического персонала при наладке, программировании, ремонте, проверке технического состояния контроллера;

12. самоконтроль и диагностика контроллера, вывод информации о техническом состоянии контроллера обслуживающему персоналу;

Программируемые контроллер S7-300 могут включать в свой состав [3]:

- модуль центрального процессора (CPU). В зависимости от сложности решаемых задач в контроллере могут использоваться более 20 типов центральных процессоров;

- блоки питания (PS) для питания контроллера от сети переменного или постоянного ток;

- сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода и вывода дискретных и аналоговых сигналов;

- коммуникационные процессоры (CP) – интеллектуальные модули, выполняющие автономную обработку коммуникационных задач в промышленных сетях и системах связи;

- функциональные модули (FM) – интеллектуальные модули, оснащенные встроенным микропроцессором и способные выполнять задачи автоматического регулирования, взвешивания, позиционирования, скоростного счета, управления перемещением и т.д. Целый ряд функциональных модулей способен продолжать выполнение возложенных на них задач даже в случае остановки центрального процессора.

- интерфейсные модули (IM) – служат для подключения стоек расширения к базовому блоку контроллера, что позволяет использовать в системе локального ввода-вывода до 32 модулей различного назначения.

Конструкция контроллера отличается высокой гибкостью и удобством обслуживания. Все модули устанавливаются на профильную шину S7-300 и фиксируются в рабочих положениях. Объединение модулей в единую систему выполняется с помощью шинных соединителей. Порядок размещения модулей в монтажных стойках произвольный, за исключением модулей PS, CPU и IM, которые занимают фиксированные посадочные места.

Все центральные процессоры S7-300 характеризуются следующими показателями:

- высокое быстродействие;

- загружаемая память в виде микро карты памяти ММС емкостью до 8 Мбайт;

- развитые коммуникационные возможности, одновременная поддержка большого количества активных коммуникационных соединений;

- работа без буферной батареи.

ММС используется для загрузки программы, сохранения данных при перебоях в питании CPU, хранения архива проекта с символьной таблицей и комментариями, а также для архивирования промежуточных данных.

Типовой набор встроенных технологических функций позволяет решать задачи скоростного счета, измерения частоты и длительности периода, ПИД - регулирования, позиционирования, перевода части дискретных выходов в импульсный режим.

Все центральные процессоры S7-300 оснащены востренным интерфейсом MPI, который используется для программирования, диагностики и построения простейших сетевых структур.

Система команд центральных процессоров включает в свой состав более 350 инструкций и позволяет выполнять следующие операции:

- логические операции, операции сдвига, вращения, дополнения, операции сравнения, преобразования типов данных, операции с таймерами и счетчиками;

- арифметические операции с фиксированной и плавающей точкой, извлечение квадратного корня, логарифмические операции, тригонометрические операции, операции со скобками;

- операции загрузки, сохранения и перемещения данных, операции переходов, вызова блоков, и другие операции.

Для программирования и конфигурирования S7-300 могут использоваться пакеты STEP 7 или STEP 7 Lite. Кроме того, для программирования контроллеров S7-300 может использоваться также весь набор программного обеспечения Runtime, а также широкий спектр инструментальных средств проектирования.

Промышленные контроллеры строят как модульные аппараты широкой номенклатурой взаимозаменяемых модулей, свободно устанавливаемых в едином каркасе, имеющем общую шину системы.

Для рассмотренных задач управления необходимы следующие модули:

1. Модуль центрального процессора:

Основные технические данные центрального процессора S7-300 CPU 312

Таблица 3

Технические данные CPU 312	Характеристики
Рабочая память	32 КБ
Загружаемая память ММС	64 КБ – 4 МБ
Время выполнения логических операций, мкс
Логических	0,2
с фиксированной точкой	5,0
с плавающей точкой	6,0
Количество флагов/таймеров/счетчиков	1024/128/128
Количество каналов ввода/вывода, дискретных/аналоговых, не более	256/64
Встроенные интерфейсы	MPI
Количество активных коммуникационных соединений, не более	6
Габариты, мм	40х125х30

2. Модуль дискретного ввода/вывода

Выберем цифровой модуль ввода/вывода SM 323. Свойства модуля ввода/вывода: