Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Технические средства автоматизации» для студентов специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (в т (стр. 1 из 5)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИЗУЧЕНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Изучение основ работы с пРОГРАММИРУЕМЫМ
лОГИЧЕСКИМ кОНТРОЛЛЕРОМ и сЕНСОРНЫМ мОНИТОРОМ
Методические указания к выполнению лабораторной работы
по дисциплине «Технические средства автоматизации»
для студентов специальности
220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (в теплоэнергетике)»
Составитель В.В. Медведев
Дата разработки: сентябрь 2010 г.
Томск 2010
Изучение основ работы с пРОГРАММИРУЕМЫМ
лОГИЧЕСКИМ кОНТРОЛЛЕРОМ и сЕНСОРНЫМ мОНИТОРОМ
Введение
Цель работы заключается в изучении программируемого логического контроллера (ПЛК) типа OMRON CPM2A и сенсорного монитора (СМ) типа OMRON NT21, ознакомлении с интерфейсом программирования ПЛК и СМ, основами программирования на языке релейно-контактных схем (РКС), а также освоении их использования для управления объектами автоматизации.
Задачами лабораторной работы являются:
– ознакомление с ПЛК и СМ;
– изучение интерфейсов программирования ПЛК и СМ;
– ознакомление со стандартом МЭК 61131-3 и реализацией языка релейно-контактных схем в программах ПЛК OMRON CPM2A;
– изучение процесса записи программ в ПЛК и СМ;
– освоение использования ПЛК и СМ для управления объектами автоматизации;
– освоение написания простейших программ на языке релейно-контактных схем.
1. Подготовка к выполнению лабораторной работы
В состав лабораторной установки (рис. 1) входят персональная ЭВМ и панель, на которой размещены шесть модулей:
– модуль программируемого логического контроллера типа СРМ2А;
– модуль сенсорного монитора типа NT21;
– модуль пультового оборудования;
– модуль интеллектуального реле типа ZEN;
– модуль датчиков технологической информации;
– модуль микропроцессорного регулятора температуры.
Для выполнения лабораторной работы используются модули ПЛК и СМ. Персональная ЭВМ используется для создания программного обеспечения ПЛК и СМ, загрузки программ в ПЛК и СМ, а также для моделирования объектов управления.
Рис. 1. Внешний вид лабораторной установки
С целью подготовки к выполнению лабораторной работы необходимо выполнить следующие операции:
1) сетевой кабель подключить к разъему X2 на модуле ПЛК;
2) с помощью кабеля DB-9M/DB-9F соединить разъем Х1 на модуле ПЛК с разъемом СОМ1 на тыльной стороне ПЭВМ;
3) с помощью кабеля DB-9M/DB-9F соединить разъем ХЗ на модуле ПЛК с разъемом COM2 на тыльной стороне ПЭВМ;
4) с помощью кабеля DB-9M/DB-9F соединить разъем Х7 на модуле СМ с разъемом COM3 на тыльной стороне ПЭВМ;
5) с помощью кабеля DBS-15M/DB-9F соединить разъем Х4 на модуле СМ с разъемом Х6 на модуле СМ;
6) включить питание на сетевом фильтре;
7) нажать и удерживать кнопку включения источника бесперебойного питания (ИБП) установки до тех пор, пока не прекратиться звуковой сигнал. Подождать окончание тестирования ИБП;
8) включить персональную ЭВМ. Подождать окончание загрузки операционной системы;
9) включить питание стенда и питание модулей ПЛК и СМ.
2. Модуль программируемого логического
контроллера типа OMRON CPM2A
В лабораторной установке используется программируемый логический контроллер типа OMRON CPM2A фирмы OMRON. Программируемый контроллер типа OMRON CPM2A представляет собой компактное изделие для решения задач автоматизации низкой и средней степени сложности. На рис. 2 представлен внешний вид ПЛК.
На передней панели ПЛК находятся индикаторы, отображающие состояние устройства: индикатор питания PWR, индикатор работы RUN, индикатор связи COMM, индикатор ошибки ERR. Индикаторы IN отображают состояние входов. Индикаторы OUT отображают состояние выходов ПЛК.
Связь контроллера с ПЭВМ осуществляется посредством COM - порта через преобразователь кодов, расположенный слева от контроллера. Кнопка УПК, расположенная на модуле ПЛК, позволяет переключать режимы преобразователя кодов.
На корпусе модуля ПЛК располагаются четыре кнопки и четыре тумблера, которые выполняют функции пульта управления. С их помощью можно подавать сигнал на первые восемь входов контроллера.
Рис. Внешний вид ПЛК OMRON CPM2A.
3. Стандарт МЭК 61131-3 и реализация языка РКС
В программах ПЛК типа OMRON CPM2A
Стандарт МЭК 61131-3 представляет собой раздел международного стандарта МЭК 61131, описывающий языки программирования для программируемых логических контроллеров. В состав стандарта МЭК 61131-3 входят пять основных языков.
Список инструкций (Instruction List) – текстовый язык. Аппаратно-независимый низкоуровневый ассемблероподобный язык.
Релейно-Контактные Схемы (Ladder Diagram) – графический язык. Представляет собой программную реализацию электрических схем на базе электромагнитных реле.
Функциональные блоковые диаграммы (Function Block Diagram) – графический язык. Программа создается путем «соединения» множества функциональных блоков.
Последовательностные функциональные диаграммы (Sequential Function Chart) – графический высокоуровневый язык. Создан на базе математического аппарата сетей Петри. Описывает последовательность состояний и условий переходов.
Структурированный текст (Structured Text) – текстовый паскалеподобный язык программирования.
ПЛК типа OMRON CPM2A поддерживают язык релейно-контактных схем и язык списка инструкций. Для выполнения лабораторной работы применяется программа, написанная на языке релейно-контактных схем. Синтаксис языка удобен для замены логических схем, выполненных на релейной технике. Язык релейно-контактных схем обеспечивает наглядный интерфейс логики работы контроллера, облегчающий не только задачи программирования и запуск программ, но и быстрый поиск неполадок в подключаемом к контроллеру оборудовании.
Программа на языке релейно-контактных схем имеет наглядный и интуитивно понятный инженерам-электрикам графический интерфейс, представляющий логические операции как электрическую цепь с замкнутыми и разомкнутыми контактами. Наличие или отсутствие тока в этой цепи соответствует результату логической операции (true —наличие тока; false —отсутствие тока). Основными элементами этого языка программирования являются изображения контактов, которые можно образно уподобить паре контактов реле или кнопки. Пара контактов отождествляется с логической переменной, а состояние этой пары — со значением переменной.
Различают замыкающие и размыкающие контактные элементы, которые можно сопоставить с замыкающими и размыкающими контактами кнопок в электрических цепях. Замыкающий контакт разомкнут при значении false, назначенной ему переменной и замыкается при значении true. Размыкающий контакт замкнут, если переменная имеет значение false и разомкнут, если переменная имеет значение true. Итог логической цепочки копируется в целевую переменную, которую называют coil. В русскоязычной документации обычно говорят о выходе цепочки. Пример такой цепочки представлен на рис. 3.
Рис. 3. Часть программы на языке РКС
На рис. 3 обозначения X1, X3, ПУСК, ГОТ, расположенное слева – замыкающие контакты, а СТОП и РУЧ – размыкающие контакты. Обозначение ГОТ справа соответствует выходу. Над изображениями элементов приводят их адреса или имена переменных. Под изображениями элементов приводят поясняющие комментарии.
4. Сенсорный монитор типа OMRON NT21
Сенсорный монитор типа OMRON NT21 представляет собой человеко-машинный интерфейс, который может использоваться в качестве пультового оборудования и средства визуализации. Он обладает собственной операционной системой, широкими возможностями по программированию различных графических объектов на экране монитора и большим перечнем совместимых программируемых контроллеров. Внешний вид СМ представлен на рис. 4.
Рис. 4. Внешний вид СМ типа OMRON NT21
5. Операции записи программ в ПЛК и СМ
Программирование ПЛК осуществляется при помощи программы CX-Programmer, ярлык для запуска которой находится на рабочем столе персональной ЭВМ. Запись программы в программируемый контроллер осуществляется следующим образом:
– в окне CX-Programmer открыть меню File и выбрать пункт Open;
– выбрать проект для загрузки; готовый проект можно найти в папке «Программы управления PLC, PT и ZEN» на Рабочем столе;
– после открытия проекта необходимо в меню PLC выбрать Work Online, при этом появляется окно, в котором предлагается связаться с ПК. Указать кнопку «Да» и перейти в режим связи с контроллером;
– для записи в контроллер программы и установок необходимо в меню PLC выбрать Transfer и далее To PLC. Далее появится окно, в котором необходимо снять флажек против Expansion Instructions, поставить флажок Settings, и указать кнопку «ОК». При этом появится окно, в котором предложено перевести режим работы ПЛК в режим программирования. В этом окне также необходимо указать кнопку «Да»;