Файл: Микропроцессорная техника систем автоматизации. Лабораторный практикум.pdf

122 использованием различных форматов (BMP, GIF, JPG, WMF, EMF) или с помощью технологии OLE.
Сообщения предоставляют оператору информацию о рабочих и аварийных состояниях технологического процесса. Сообщения информируют оператора о критических ситуациях на самых ранних стадиях их возникновения, поэтому позволяют сократить время простоя. В процессе проектирования определяются события процесса, которые будут инициировать появление соответствующих сообщений.
Например, событием может быть установка определенного бита в контроллере системы автоматизации или превышение предельных значений параметров (выход за уставку значения параметра).
Система сообщений состоит из компонента проектирования и компонента исполнения.
Компонентом проектирования системы сообщений является редактор Alarm Logging [Регистрация аварийных сообщений]. В редакторе Alarm Logging [Регистрация аварийных сообщений] определяются события, при которых появляются соответствующие сообщения, а также содержание сообщений. В графическом редакторе Graphic Designer [Графический дизайнер] есть специальный графический объект WinCC Alarm Control [Окно отображения сообщений WinCC], в котором могут отображаться сообщения, сконфигурированные в редакторе Alarm Logging
[Регистрация аварийных сообщений].
Компонентом исполнения системы сообщений является Alarm
Logging Runtime [Система исполнения регистрации аварийных сообщений]. При исполнении проекта Alarm Logging Runtime
[Система исполнения регистрации аварийных сообщений] отвечает за выполнение определенных задач контроля. Система исполнения также осуществляет управление операциями вывода сообщений и квитирования отображаемых сообщений.
Система архивирования значений процесса конфигурируется в редакторе Tag Logging [Регистрация тегов]. Здесь определяется, когда и какие значения процесса должны быть заархивированы. В
WinCC для архивирования значений процесса можно создавать архив значений процесса (англ. process value archive) и вторичный архив (англ. Compressed archive).

123
В редакторе Tag Logging [Регистрация тегов] конфигурируются архивы, определяются циклы сбора и архивирования и значения процесса, которые будут архивироваться. Кроме того, в Tag
Logging [Регистрации тегов] конфигурируются буферы данных на жестком диске и параметры выгрузки значений процесса. Для запуска Tag Logging [Регистрации тегов], так же как любого другого редактора WinCC, необходимо дважды щелкнуть кнопкой мыши на имени редактора в WinCC Explorer [Проводнике WinCC].
В режиме исполнения требуется непрерывное обновление значений процесса. Логическое соединение определяет и предоставляет WinCC информацию о том, из памяти какого контроллера должны считываться значения тегов процесса, и какой канал используется для управления потоком данных. Значения процесса передаются по этому каналу и записываются в рабочую память сервера WinCC. Управление обменом, выполняемое каналом связи, позволяет оптимизировать необходимые этапы обмена данными таким образом, что поток данных через соответствующую шину сокращен до минимума.
Теги WinCC позволяют обращаться к определенным данным системы автоматизации (англ. AS). Теги, для определения значений которых необходима связь с контроллером, называют внешними тегами. Теги, не имеющие связи с контроллером, называются внутренними тегами.
Порядок выполнения лабораторной работы
В процессе выполнения лабораторной работы для приобретения начальных навыков программирования графического интерфейса пользователя на основе сенсорной панели оператора необходимо создать в среде TIA Portal новый проект.
В данном проекте нужно добавить контроллер Simatic S7-
1200 (см. стр. 19) и сенсорную панель, установив между ними сетевое соединение. В качестве задачи необходимо реализовать управление состоянием дискретных выходов контроллера с помощью графических элементов типа Button (кнопка) на сенсорной панели.

124
Содержание отчета
1. Название и цель работы.
2. Принципиальная электрическая схема сетевого соединения контроллера и сенсорной панели.
3. Выводы.
Контрольные вопросы
1. Что такое WinCC?
2. Какие основные инструментальные средства проектирования входят в состав WinCC?

125
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15
МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ПРИГОТОВЛЕНИЯ
ЖИДКИХ КОРМОВ НА СВИНОВОДЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ
Цель работы: – разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом на примере технологического процесса приготовления жидкого корма для кормления свиней.
Информация для выполнения лабораторной работы
Описание технологического процесса кормоприготовления
Жидкая кормовая смесь, влажностью 75...80 %, получается путем смешивания полнорационного комбикорма и воды в определенной пропорции. Влажность кормовой смеси определяется выражением:
(
)
(
)
B
K
B
K
0.14 100%,
m
m
W
m
m
+
×
=
×
+
(1) где m
В
и m
К
– массы, соответственно, воды и комбикорма, кг;
14 % – стандартная влажность комбикорма.
Разделив числитель и знаменатель выражения (1) на
m
К
, получим преобразованное выражение
(
)
(
)
0.14 100%,
1
K
W
K
+
=
×
+
(2) где
B
K
m
K
m
=
– отношение воды и комбикорма при приготовлении жидкой кормовой смеси.
Кормоприготовление на технологическом оборудовании промышленного свинокомлекса осуществляется следующим образом
(рис. 27). Первоначально в смесительную ванну, установленную на

126 тензовесах, поступает вода. После набора заданного количества воды осуществляется подача комбикорма из бункера для хранения комбикорма, с помощью шнека-извлекателя. Управление оборудованием осуществляется микропроцессорным контроллером.
Алгоритм представлен на рис. 28.
Рис. 27. Схема автоматизации приготовления жидкого корма

127
Рис. 28. Блок-схема алгоритма кормоприготовления
Устройство тензовесов
Датчики силоизмерительные тензорезисторные ДСТ Датчики силоизмерительные, с клеевыми фольговыми тензорезисторами, соединенными по мостовой схеме, предназначены для работы в силоизмерительных системах, с целью измерения статических или медленно изменяющихся усилий (сжатия и/или растяжения) (рис. 29).

128
Рис. 29. Монтажный чертеж тензорезистивного датчика
Изменение сопротивления является очень малым (обычно менее
0.1 Ом при номинальном сопротивлении 100 Ом) и по величине сравнимо с изменением под влиянием температуры. Поэтому обычно на нагрузочной ячейке закрепляются четыре тензодатчика, из которых два воспринимают нагрузку (деформируются), а два, расположенные под углом 90°, являются ненагруженными.
Включение этих тензодатчиков в мост Уитстона (рис. 30) позволяет получить выходной сигнал, зависящий только от нагрузки и не зависящий от температуры.
Рис. 30. Схема электрическая принципиальная тензорезистивного датчика
При подключении тензодатчиков к унифицированным аналоговым входам контроллера необходимо использовать промежуточный усилитель (рис. 31).

129
Мост из тензоре- зисторов
2 mV/V
+5В
Усили- тель
+24В
S7 1200
X_AI
+ 0
–
2М
AI
U
1
Uвх
Рис. 31. Схема электрическая промежуточного усилителя
Порядок выполнения лабораторной работы
Разработать схемы подключения тензовесов, клапана воды и шнека-извлекателя к контроллеру. Тензовесы – устройство с унифицированным сигналом (см. табл. 38).
Таблица 38
Варианты параметров для разных бригад
Номер бригады
Используемый выход тензовесов
Масса корма, кг
Влажность жидкого корма, %
Время контроля, сек.
1
Аналог 0..10 В,
0..1500 кг
800 75 30 2
Аналог 0..10 В,
0..2000 кг
1000 78,6 40 3
Аналог 0..20 мА,
0..1500 кг
1000 80 25 4
Аналог 4..20 мА,
0..1000 кг
800 75 30 5
Аналог 0..10 В,
0..1500 кг
1200 81 40 6
Аналог 4..20 мА,
0..1500 кг
800 75 25

130
Обеспечить приготовление заданного объема жидкого корма заданной влажности в соответствии с алгоритмом (см. рис. 28).
Средства визуализации. Ввод задания, пуск и вывод текущего состояния весов осуществлять с помощью сенсорной панели.
Оформить отчет.
Содержание отчета
1. Название и цель работы.
2. Блок-схема алгоритма управления технологическим процессом кормоприготовления.
3. Выводы.
Контрольные вопросы
1. Устройство и принцип действия тензодатчика.
2. Почему в тензодатчике используются 4 тензорезистора?
3. Тип переменной аналогового входа контроллера.

131
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 16
МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ РАЗДАЧИ ЖИДКИХ
КОРМОВ НА СВИНОВОДЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ
Цель работы: изучить технологический процесс, алгоритм управления, разработать программное и техническое обеспечение
АСУ ТП раздачи жидких кормов.
Информация для выполнения лабораторной работы
Краткое описание технологического оборудования и средств
автоматизации
Типовой свинарник-откормочник, рассчитанный на откорм
10.8 тыс. голов свиней в год, состоит из шести изолированных секторов. В каждом секторе находится 24 групповых станка, в которых содержится до 25 свиней. Каждый свинарник-откормочник имеет свою линию раздачи жидких кормов (рис. 32). Линия раздачи жидкого корма включает смеситель (1), на выходе которого установлен электромагнитный расходомер и центробежный насос с электроприводом. Магистральный кормопровод (2) крепится на опорах в технологическом проходе свинарника. От него в каждую кормушку станка отходит опуск с быстродействующим электропневмоклапаном. Клапан открывается и закрывается по команде с системы управления (3). Груповая кормушка (4) изготовлена из нержавеющей стали и снабжена электродным датчиком наличия жидкого корма. Управление процессом осуществляется с помощью сенсорной панели (5). Дозы корма выдаются в соответствии с количеством и массой свиней в групповом станке (6).

132
Рис. 32. Оборудование для раздачи жидких кормов свиньям: 1 – смеситель;
2 – элемент кормопровода с клапаном; 3 – шкаф управления;
4 – кормушка из нержавейки с опусом и датчиком наличия корма;
5 – сенсорная панель; 6 – станок с животными
Алгоритм управления процессом кормораздачи
После завершения процесса приготовления в смесителе жидкого корма в объеме, соответствующем сумме запланированных доз по групповым кормушкам, по сигналу разрешения на раздачу включается привод кормораздаточного насоса. Затем открывается первоначальный клапан и осуществляется выдача запланированной

133 дозы жидкого корма в групповую кормушку. Измерение расхода корма может осуществляться или встроенным в кормопровод электромагнитным расходомером, или тензовесами. После выдачи дозы клапан закрывается и открывается клапан следующего группового станка. Процесс периодически повторяется до завершения кормления.
Порядок выполнения лабораторной работы
В процессе выполнения лабораторной работы следует создать в среде TIA Portal новый проект, в котором реализовать описанный в работе алгоритм автоматического управления технологическим процессом кормораздачи. Создать средства визуализации с использованием возможностей сенсорной панели (табл. 39).
Таблица 39
Варианты параметров для разных бригад
Номер бригады
1 4 кормушки (30, 40, 40,10) тензовесы
2 3 кормушки (30, 40, 10) расходомер
3 4 кормушки (30, 40, 40,10) расходомер
4 3 кормушки (30, 40,10) тензовесы
5 5 кормушек (30, 40, 40,0, 10) тензовесы
6 5 кормушек (30, 40, 40,0,10) тензовесы
Содержание отчета
1. Название и цель работы.
2. Блок-схема алгоритма управления технологическим процессом кормораздачи.
3. Выводы.

134
Контрольные вопросы
1. Общее понятие о промышленной технологии откорма свиней.
2. Состав технологического оборудования для обеспечения раздачи жидкого корма по групповым станкам.
3. Состав средств автоматизации, необходимых для управления процессом раздачи жидкого корма.
4. Принципы и технические средства дозирования жидкого корма.
5. Объяснить работу фрагментов программного обеспечения проекта раздачи жидких кормов.

135
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная
1. Новиков, Ю. В. Основы микропроцессорной техники : учеб- ное пособие / Ю. В. Новиков, П. К. Скоробогатов. – 4-е изд., испр.
– М. : Интернет-Университет Информационных Технологий :
БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 358 с. : ил. – (Основы ин- формационных технологий).
2. Минаев, И. Г. Программируемые логические контроллеры: практ. руковод. для начинающего инженера / И. Г. Минаев,
В. В. Самойленко. – Ставрополь : АГРУС, 2009. – 100 с.
3. Парр, Э. Программируемые контроллеры: руковод. для инже- нера / Э. Парр. – М : БИНОМ, 2007. – 516 с.
4. Митин, Г. Л. Системы автоматизации с использованием про- граммируемых логических контроллеров / Г. Л. Митин, О. В. Хаза- нова. – М. : Изд. МГТУ «Станкин», 2005. – 136 с.
Дополнительная
5. Деменков, Н. П. Языки программирования промышленных контроллеров / Н. П. Деменков. – М.: Изд. МГТУ им. Н. Э. Баума- на, 2004. – 172 с.
6. Петров, И. В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и инструменты / И. В. Петров. – М. : СОЛОН-Пресс,
2003. – 256 с.
7. Гируцкий, И. И. Компьютеризированные системы управления в сельском хозяйстве / И. И. Гируцкий, А. Г. Сеньков. – Минск :
БГАТУ, 2014. – 212 с.