Основные особенности функционирования программируемых логических контроллеров (ПЛК). Инструментальные средства построения методического процесса изучения ПЛК. Создание учебно-демонстрационного стенда на базе контроллеров Fatek и лабораторного практикума.
Аннотация к работе
Программируемые логические контроллеры (ПЛК) представляют собой микропроцессорные устройства, предназначенные для выполнения алгоритмов управления. ПЛК (PLC - Programmable Logic Controller) были разработаны для замены релейно-контактных схем управления, собранных на дискретных компонентах: реле, таймерах, счетчиках, элементах жесткой логики. Использование ПЛК позволяет заменить одним устройством любое необходимое количество отдельных элементов релейной автоматики, что увеличивает надежность системы, минимизирует затраты на ее тиражирование, ввод в эксплуатацию и обслуживание. Сервис и программирование контроллеров производится через специальные системы на базе ПК, снабженных необходимым программным обеспечением и платами интерфейса. К основным функциям таких устройств относятся следующие - Для этого нужно всего лишь снабдить контроллеры очередными базовыми модулями; настройка параметров функций ПЛК; беспроводное считывание карт и функция дисплея сообщения и др.Аппаратно ПЛК является вычислительной машиной, поэтому архитектура его процессорного ядра практически не отличается от архитектуры персонального компьютера. Отличия заключена в составе периферийного оборудования - отсутствуют видеоплата, средства ручного ввода и дисковая подсистема. Изучение принципов работы ПЛК тесно связано с применение полученных теоретических знаниях на практике. Изучение теоретических основ работы ПЛК даст только общее представление о принципе их функционирования, решение же прикладных и элементарных задач позволит полностью понять изучаемый тип контроллеров и сопровождающее его программное обеспечение (ПО). Достоинства заключаются в конкурентной борьбе за потребителя, что приводит к снижению стоимости ПЛК с одновременным ростом их функциональности и удовлетворению практически любых запросов заказчика, т.е. решению практически любой технологической задачи.Создание стандарта для программирования ПЛК объединило в одну группу наиболее популярные и эффективные языки разработки программ для ПКЛ, однако, такого же нельзя сказать про обучающие пособия и лабораторные практикумы, которые существуют в настоящее время.Целью работы ставится разработка рекомендаций по созданию учебного стенда и методических пособий для проведения курса лабораторных работ на базе аппаратного обеспечения программируемых логических контроллеров (ПЛК) Fatek.На сегодняшний день приложение POWERPOINT 2003 является лучшим программным средством, позволяющим создавать грамотные, впечатляющие презентации. Принимая во внимание тот факт, что POWERPOINT 2003 является частью пакета Microsoft Office 2003, можно с уверенностью сказать, что любой пользователь, знакомый либо с программой Word, либо с программой Excel, сможет просто интуитивно в той или иной степени освоить основные элементы программы POWERPOINT, поскольку в ее интерфейсе используются меню и панели инструментов, оформленные с Word и Excel в едином стиле. POWERPOINT 2003 содержит средства и инструменты для создания слайдовых презентаций любого назначения - деловых, научных, рекламных, и любой профессиональной направленности - бизнес-презентаций, презентаций для научных конференций, презентаций, которые будут демонстрироваться в режиме "нон-стоп" на стендах выставок, и любых других типов презентаций.Программа ориентирована на широкий круг пользователей и позволяет повысить эффективность работы как организации в целом, так и отдельных разработчиков. Эта технология позволяет быстро проектировать блок-схемы и диаграммы путем перетаскивания объектов в рабочую область программы (Рис. Богатая коллекция готовых фигур Microsoft SMARTSHAPES, а также удобные возможности для их поиска как на компьютере, так и в интернете, существенно упрощают процесс построения блок-схем и диаграмм. Visio 2003 использует ориентированную на различную профессиональную тематику средства для создания технических блок-схем и диаграмм: · Timeline Диаграмма этапов выполнения проекта служит для создания горизонтальной и вертикальной шкал времени для отражения основных этапов и интервалов жизненного цикла проекта или процесса.Текстовый редактор Microsoft Word 2003 представляет собой интегрированную среду для создания и редактирования документов сложной структуры. Он обеспечивает ввод, редактирование и форматирование текста, вставку диаграмм, таблиц и рисунков, обмен данными с другими приложениями Windows, например Excel, Access, Power Point, работу с гипертекстовыми документами, просмотр Web-страниц и размещение документов на Web-страницах, подготовку писем и их рассылку по электронной почте. Наличие средств форматирования текста, вставки фотографий и рисунков позволяет использовать Word 2003 как малую издательскую систему. Панель инструментов форматирования содержит кнопки для форматирования текста и абзацев. Режим Web-документа позволяет просматривать Web-страницы.В качестве средства хранения информации рассмотрим программный продукт компании Microsoft - Microsoft Visual SOURCESAFE. Оно включает в себя хранилище исходных текстов, система
План
Содержание
Введение
1. Анализ проблематики изучения аппаратного обеспечения и средств программирования ПЛК
1.1 Основные особенности функционирования ПЛК
1.2 Применение стандарта МЭК 61131
1.3 Предпосылки к созданию методического пособия
1.4 Постановка задач исследования
2. Инструментальные средства построения методического процесса изучения ПЛК
2.1 Офисные приложения
2.1.1 Microsoft Office POWERPOINT
2.1.2 Microsoft Office Visio
2.1.3 Microsoft Office Word
2.2 Средства хранения информации
2.3 Средства программирования ПЛК
2.3.1 Наиболее популярные среды программирования ПЛК
2.3.2 Среда программирования WINPROLADDER
3. Методика создания курса по изучению аппаратного обеспечения ПЛК
3.1 Формирование «базы знаний»
3.2 Выполнение этапов методики
3.2.1 Место в учебном курсе
3.2.2 Аппаратное обеспечение
3.2.3 Структура и содержание
3.2.4 Оформление
3.2.5 Проверка
3.2.6 Эволюция
3.3 Контрольные вопросы и отчетность
4. Разработка лабораторного практикума «Основы программирования логических контроллеров Fatek»
4.1 Построение учебно-демонстрационного стенда
4.2 Разработка лабораторного практикума
4.2.1 Лабораторная работа №1 «Основы программирования ПЛК. Линейные схемы»
4.2.2 Лабораторная работа №2 «Нелинейные схемы»
4.2.3 Лабораторная работа №3 «Функция прерывания. Скоростной таймер и счетчик»
Выводы
Список литературы
Введение
Программируемые логические контроллеры (ПЛК) представляют собой микропроцессорные устройства, предназначенные для выполнения алгоритмов управления. Принцип работы ПЛК заключается в сборе и обработке данных по прикладной программе пользователя с выдачей управляющих сигналов на исполнительные устройства.
ПЛК (PLC - Programmable Logic Controller) были разработаны для замены релейно-контактных схем управления, собранных на дискретных компонентах: реле, таймерах, счетчиках, элементах жесткой логики. Принципиальное отличие ПЛК от релейных схем заключается в том, что в нем все алгоритмы управления реализованы программно. При этом надежность работы схемы не зависит от ее сложности. Использование ПЛК позволяет заменить одним устройством любое необходимое количество отдельных элементов релейной автоматики, что увеличивает надежность системы, минимизирует затраты на ее тиражирование, ввод в эксплуатацию и обслуживание. ПЛК может обрабатывать дискретные и аналоговые сигналы, управлять клапанами, сервоприводами, преобразователями частоты и другими устройствами.
ПЛК не имеет ни дисплея, ни клавиатуры, ни средств интерфейса. На предприятиях контроллеры размещаются в специальных ящиках-шкафах вблизи от объекта управления. Сервис и программирование контроллеров производится через специальные системы на базе ПК, снабженных необходимым программным обеспечением и платами интерфейса. Во время руководства технологическими операциями контроллер взаимодействует с рабочими местами. Системы исполнения и датчики подсоединяются к ПЛК.
ПЛК может быть снабжен дополнительными модулями памяти с объемом, необходимым для выполнения конкретной задачи. Современные контроллеры обладают несколькими аналоговыми входами основных модулей. Новейшие контроллеры обеспечены быстродействующими счетчиками, установленными в основных модулях. Контроллер позволяет устранять поломки и проводить диагностику в удаленном режиме. Кроме того, контроллер можно дополнять новейшими опциями. Для этого нужно всего лишь снабдить контроллеры специализированными интеллектуальными модулями, которые способны автономно отрабатывать заданные функции, например, модули управления сервоприводом.
Аппаратно ПЛК является вычислительной машиной. Поэтому архитектура его процессорного ядра практически не отличается от архитектуры компьютера. Отличия заключены в составе периферийного оборудования: отсутствуют видеоплата, средства ручного ввода и дисковая подсистема. Вместо них ПЛК имеет блоки входов и выходов. Следует отметить, что некоторые фирмы-производители снабжают свои ПЛК устройствами ввода и вывода информации в него. Такие устройства называются программаторами. В частности, фирма Fatek производит несколько моделей программаторов, работающих через простой интерфейс человек-машина (ИЧМ). К основным функциям таких устройств относятся следующие - Для этого нужно всего лишь снабдить контроллеры очередными базовыми модулями; настройка параметров функций ПЛК; беспроводное считывание карт и функция дисплея сообщения и др.
Автоматизация производства в современных условиях позволяет сильно снижать издержки производства товаров. Особенно актуальным это становится в условиях мирового финансового кризиса, когда средства потребителей продукции существенно ограничены.
На сегодняшний день ни один процесс автоматизации невозможно представить без ПЛК, поскольку они предназначены для выполнения широкого спектра технологических задач в различных производственных условиях. Большое разнообразие вариантов использования ПЛК, а также практически безграничные возможности компаний-производителей контроллеров заставляют их выпускать ПЛК самого разного назначения. Именно функциональное разнообразие, а также возможность получения дополнительных необходимых опций привело к практически полному переходу систем автоматизации на базу ПЛК.
В распределенных системах каждый ПЛК решает локальную задачу Задача синхронизации управления выполняется компьютерами среднего звена АСУ. Распределенные системы выигрывают по надежности, гибкости монтажа и простоте обслуживания.
На Рис. 1 представлена типовая иерархическая структура распределенной системы управления [1].
Рис. 1. Иерархическая структура распределенной системы управления
Традиционная область применения ПЛК - нижний уровень автоматизированных систем управления (АСУ) предприятия - систем, непосредственно связанных с технологией производства.
Одно из основных преимуществ ПЛК - средства системной интеграции являются составной частью базового программного обеспечения (ПО) ПЛК (Рис. 2). Благодаря OPC-серверу, входящему в комплекс программирования ПЛК, связь с системой диспетчерского управления, базой данных (БД) и интернет-сервером устанавливается практически таким же способом, как и при настройке общедоступных устройств локальной сети ПК.
Рис. 2. Место ПЛК в АСУ ТП
Главным требованием к ПЛК всегда была и остается возможность его эксплуатации существующим техническим персоналом и возможность быстрой замены старого оборудования. Именно поэтому языки программирования ПК и встраиваемых микропроцессорных систем управления не подходят для программирования ПЛК.
Также следует отметить, что человек, изучающий или работающий непосредственно за ПЛК должен обладать достаточными знаниями об электрических цепях, принципах программирования, принципах функционирования периферийного оборудования, а также особенностях работы исполнительных устройств.
При проектировании программ управления ПЛК инженер (студент) также должен уметь работать в средах программирования (MS Visual Studio) и программах для работы с электрическими схемами (MICROSIM, MULTISIM).
Сложные программы управления для ПЛК должны писать только специалисты данной предметной области, поскольку для таких задач очень важно, чтобы управляющая программа была понятна техническому персоналу, который осуществляет настройку, сопровождение и ремонт оборудования. Обслуживающий персонал не должен досконально изучать программу и знать каждую ее особенность, однако должен в общих чертах представлять что происходит.
Для того, чтобы человек стал квалифицированным специалистом в области программирования ПЛК, он должен пройти обучение по данной области, причем учебный курс должен включать стандарт МЭК 61131. После этого он сможет работать с ПЛК любой фирмы.
Если же человек уже имел опыт работы с любыми ПЛК, то полученный опыт окажется полезным и заметно упростит изучение последних инноваций.