L7_8_9 - PB Wydział Elektryczny

Transkrypt

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA
WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY
KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH
Laboratorium Przemysłowych Systemów Cyfrowych
Kierunek studiów: ED
Przedmiot: Zintegrowane Systemy Sterowania
Kod przedmiotu: F29 329
Ćwiczenie 7, 8, 9
Temat: Programowanie przemysłowego sterownika cyfrowego
SIMATIC S7-200 firmy SIEMENS
(trzy spotkania po 3 godziny)
Białystok 2008
Ogólne zasady bezpieczeństwa

-
-
Przed przystąpieniem do zajęć należy zapoznać się z instrukcją dydaktyczną do stanowiska
laboratoryjnego.
W przypadku wykorzystywania na stanowisku laboratoryjnym gotowych podzespołów (sterowniki
przemysłowe, moduły i inna aparatura) należy przestrzegać wszystkich zaleceń dotyczących
bezpieczeństwa opisanych w instrukcjach producenta.
Dokonać oględzin urządzeń i przyrządów używanych w ćwiczeniu, a o zauważonych
nieprawidłowościach bezzwłocznie powiadomić prowadzącego.
Zabrania się samodzielnego załączania stanowiska bez zgody prowadzącego.
Zmian nastaw parametrów lub konfiguracji, możliwych przy użyciu dostępnych manipulatorów
(potencjometrów, przełączników), należy dokonywać po przeanalizowaniu skutków takich działań.
Zmian konfiguracji obwodów elektrycznych, możliwych jedynie poprzez zmiany połączeń przewodów,
należy dokonywać za zgodą prowadzącego po uprzednim wyłączeniu zasilania stanowiska.
Po załączeniu stanowiska wykonywanie przełączeń (np. wymiana przyrządu) w układzie znajdującym
się pod napięciem jest niedozwolone.
Stosowanie sposobów sterowania, ustawień lub procedur innych niż opisane w instrukcji może
spowodować nieprzewidziane zachowanie obiektu sterowanego a nawet uszkodzenie stanowiska.
Nie należy podłączać urządzeń nie przeznaczonych do współpracy z tym stanowiskiem laboratoryjnym.
Przekroczenie dopuszczalnych parametrów prądów, napięć sygnałów sterujących może doprowadzić do
przegrzania się niektórych podzespołów, pożaru lub porażenia prądem.
W przypadku pojawienia się symptomów nieprawidłowego działania (np. swąd spalenizny) natychmiast
należy wyłączyć stanowisko i odłączyć przewód zasilający.
Demontaż osłon stanowiska oraz wszelkie naprawy i czynności serwisowe, oprócz opisanych w
instrukcji, powinny być wykonywane przez wykwalifikowany personel po wyłączeniu stanowiska.
Należy stosować tylko bezpieczniki o parametrach nominalnych podanych w instrukcji lub na obudowie
urządzenia.
Urządzenie powinno być czyszczone przy użyciu suchej i miękkiej szmatki. Nie należy stosować do
tych celów rozpuszczalników.
Podczas korzystania z aparatury laboratoryjnej (oscyloskopy, generatory, zasilacze itp.) należy
przestrzegać ogólnych zasad bezpieczeństwa tj.:
- Do zasilania przyrządu należy stosować tylko kable zalecane do danego wyrobu.
Nie należy podłączać lub odłączać sond i przewodów pomiarowych, gdy są one dołączone do źródła
napięcia.
Przyrząd powinien być połączony z uziemieniem przez przewód ochronny w kablu zasilającym. Aby
uniknąć porażenia przewód ten powinien być podłączony do przewodu ochronnego sieci.
Przewód uziemiający sondy należy podłączać tylko do uziemienia ochronnego. Nie należy podłączać go
do punktów o wyższym potencjale.
Aby uniknąć porażenia prądem podczas używania sondy, należy trzymać palce nad pierścieniem
zabezpieczającym. Nie wolno dotykać metalowych części grotu, gdy sonda jest podłączona do źródła
napięcia
Nie dotykać końcówek przewodów łączeniowych w trakcie wykonywania pomiarów
2
Opis stanowiska laboratoryjnego
Studenci wykonujący ćwiczenie mają do swojej dyspozycji przemysłowy
sterownik programowalny SIMATIC S7 z CPU214 firmy SIEMENS wraz
z modułem rozszerzeń we/wy analogowych EM235.
Ponadto studenci dysponują dokumentacją techniczno ruchową sterownika.
W oparciu o dokumentację zapoznają się z budową , warunkami eksploatacji
zestawu i samodzielnie zestawiają układ pomiarowy. Niniejsza instrukcja zawiera
kilka przykładów zastosowania i oprogramowania sterownika.
Stanowisko laboratoryjne jest zasilane z szafki znajdującej się przy
stanowisku. Ze względu na możliwość porażenia prądem elektrycznym wszystkie
połączenia, przełączenia czy sprawdzanie łączonego obwodu bezwzględnie muszą
się odbywać przy wyłączonej szafce zasilającej.
Studenci po wykonaniu badań i przedstawieniu wyników badań
prowadzącemu zajęcia rozłączają połączone przez siebie układy pomiarowe,
porządkują przyrządy na stołach laboratoryjnych i wieszają przewody łączeniowe na
wieszaku.
3
Wykaz dostępnych przyrządów i aparatury
1. Multimetr elektroniczny
2. Amperomierz magnetoelektryczny wielozakresowy
3. Woltomierz magnetoelektryczny
4. Zasilacz stabilizowany laboratoryjny
5. Zasilacz stabilizowany prądu sta ł ego 24V, 5A
6. Oscyloskop cyfrowy
1szt.
2szt.
1szt.
1szt.
1szt.
1szt.
Sterownik z CPU 214
Parametry ogólne:
Pamięć programu użytkownika/pamięć
Pamięć danych użytkownika/pamięć
Własne we/wy cyfrowe
Obsługa we/wy analogowych
Czas wykonywania instrukcji logicznych
Timery
Liczniki
Szybkie liczniki
2k słów / EEPROM
2k słów / RAM
14 we / 10 wy
16 we / 16 wy
0,8 µs / instrukcję
128
128
1 programowy (2kHz maks.)
2 sprzętowe (7kHz maks.)
2 szt.
Dostrojenie analogowe
Parametry wejść cyfrowych:
Zakres napięcia dla stanu ON
15 ÷30VDC, 4mA minimum
Maks. 35VDC, w czasie do 0,5s
24VDC, 4mA
5VDC, 1mA
Znamionowe napięcie wyjściowe ON
Napięcie dla stanu OFF, maksimum
Czas odpowiedzi
I0.0 do I1.5
I0.6 do I1.5 używane przez HSC1 i HSC2
Izolacja galwaniczna (optyczna)
Parametry wyjść cyfrowych:
Typ wyjścia
Zakres napięcia
Maksymalny prąd obciążenia
Przeciążenie
Czas przełączenia
Trwałość
0,2ms do 8,7ms – nastawiany
0,2ms domyślnie
30 µs typowo / 70 µs maks.
500VAC, 1min.
styk normalnie otwarty
5 ÷30VDC / 250VAC
2A
7A przy styku zwartym
10ms maks.
10 000 000 mechaniczna
100 000 z obciążeniem
minimum 750VAC, 1min.
brak
Izolacja
Zabezpieczenie przeciwzwarciowe
4
Parametry zasilania:
Zakres napięcia/częstotliwości
Prąd wejściowy
85 ÷264VAC / 47 ÷63Hz
4,5VA typowo, dla CPU
50VA maksymalne obciążenie
2A, 250V zwłoczny
jest, transformatorowa 1500VAC
Zabezpieczenie
Izolacja galwaniczna
Parametry zasilacza prądu stałego (czujniki pomiarowe)
Zakres napięcia
20,4 ÷28,8VDC
Pulsacje i szumy (<10MHz)
1V pp maksimum
Maksymalny prąd wyjściowy
280mA
Zwarciowy prąd ograniczenia
<600mA
Izolacja galwaniczna
brak
Analogowy moduł rozszerzenia EM235 – AI 3/AQ 1 x 12 bitów
Moduł zawiera trzy wejścia analogowe oraz jedno wyjście analogowe.
Wyjście analogowe:
Napięcie wyjściowe
Vo=±10V
Prąd wyjściowy
Io=0 do 20mA
Rozdzielczość dla pełnego zakresu:
Napięcia
12 bitów
Prądu
11 bitów
Dokładność przy 25 °C
Wyjście napięciowe
±0.5% pełnej skali
Wyjście prądowe
±0.5% pełnej skali
Czas ustalenia się sygnału na wyjściu:
Napięciowym
100 µs
Prądowym
2ms
Obciążenie wyjścia (przy napięciu zasilania 24VDC):
Napięciowego
5000Ω minimum
Prądowego
500Ω maksimum
Wejścia analogowe:
Typ wejścia
Wejściowa impedancja
Filtr wejściowy
Maksymalne napięcie wejściowe
Maksymalny prąd wejściowy
Rozdzielczość
Izolacja
Czas przetwarzania
różnicowe
≥10MΩ
-3dB @ 3,1kHz
30V
32mA
12 bitowy przetwornik A/C
brak izolacji galwanicznej
<250 µs
Format danych wyjściowych
Wejście bipolarne
Wejście unipolarne
-32000 do +32000
0 do +32000
5
Program ćwiczenia:
Ćwiczenie 7, 8, 9
Programowanie przemysłowego sterownika cyfrowego SIMATIC S7-200 firmy
SIEMENS
1. Zapoznać się z dokumentacją techniczną oraz możliwościami zastosowania
sterownika.
2. Zaprojektować układ sterowania z wykorzystaniem przetworników C/A oraz
A/C.
3. Zaprojektować
sterownika.
układ
sterowania
uwzględniający
bloki
arytmetyczne
4. Zaprojektować układ sterowania wykorzystujący system przerwań sterownika.
5. Zapoznać się ze sposobem programowania oraz możliwościami szybkich
liczników.
6. Zaprojektować układ sterowania wykorzystujący szybkie liczniki do pomiaru
prędkości i kąta położenia wału czujnika obrotowo – impulsowego.
7. Zapoznać się z wybranymi funkcjami specjalnymi (funkcje konwersji,
mnożenia liczb całkowitych, wykorzystania rejestrów systemowych itp.).
8. Wykorzystując oprogramowanie STEP 7-Micro/WIN opracować oraz
przetestować program sterownika realizującego odpowiednie zadania z pkt.2;
3; 4; 5; 6 oraz 7.
9. Zaprogramować sterownik i przeprowadzić
opracowanych układów sterowania.
badania
laboratoryjne
Wykaz literatury
1. Podręcznik programowania sterownik S7-200.
2. Wybrane interfejsy cyfrowe. Materiały pomocnicze do laboratorium PSC. PB,
Białystok 1994.
3. J. Lipowski i inni: Modułowe systemy mikrokomputerowe. Warszawa WNT 1984.
4. W. Mielczarek: Szeregowe interfejsy cyfrowe. Gliwice, HELION 1993.
6