POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH

Transkrypt

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

2 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

3 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

4 Wykaz dostępnych przyrządów i aparatury 1. Multimetr elektroniczny 1szt. 2. Amperomierz magnetoelektryczny wielozakresowy 2szt. 3. Woltomierz magnetoelektryczny 1szt. 4. Zasilacz stabilizowany laboratoryjny 1szt. 5. Zasilacz stabilizowany prądu sta ł ego 24V, 5A 1szt. 6. Oscyloskop cyfrowy 1szt. Sterownik z CPU 214 Parametry ogólne: Pamięć programu użytkownika/pamięć 2k słów / EEPROM Pamięć danych użytkownika/pamięć 2k słów / RAM Własne we/wy cyfrowe 14 we / 10 wy Obsługa we/wy analogowych 16 we / 16 wy Czas wykonywania instrukcji logicznych 0,8 µs / instrukcję Timery 128 Liczniki 128 Szybkie liczniki 1 programowy (2kHz maks.) 2 sprzętowe (7kHz maks.) Dostrojenie analogowe 2 szt. Parametry wejść cyfrowych: Zakres napięcia dla stanu ON 15 30VDC, 4mA minimum Maks. 35VDC, w czasie do 0,5s Znamionowe napięcie wyjściowe ON 24VDC, 4mA Napięcie dla stanu OFF, maksimum 5VDC, 1mA Czas odpowiedzi I0.0 do I1.5 0,2ms do 8,7ms nastawiany 0,2ms domyślnie I0.6 do I1.5 używane przez HSC1 i HSC2 30 µs typowo / 70 µs maks. Izolacja galwaniczna (optyczna) 500VAC, 1min. Parametry wyjść cyfrowych: Typ wyjścia Zakres napięcia Maksymalny prąd obciążenia Przeciążenie Czas przełączenia Trwałość Izolacja Zabezpieczenie przeciwzwarciowe styk normalnie otwarty 5 30VDC / 250VAC 2A 7A przy styku zwartym 10ms maks mechaniczna z obciążeniem minimum 750VAC, 1min. brak 4

5 Parametry zasilania: Zakres napięcia/częstotliwości Prąd wejściowy Zabezpieczenie Izolacja galwaniczna VAC / 47 63Hz 4,5VA typowo, dla CPU 50VA maksymalne obciążenie 2A, 250V zwłoczny jest, transformatorowa 1500VAC 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 różnicowe Wejściowa impedancja 10MΩ Filtr wejściowy 3,1kHz Maksymalne napięcie wejściowe 30V Maksymalny prąd wejściowy 32mA Rozdzielczość 12 bitowy przetwornik A/C Izolacja brak izolacji galwanicznej Czas przetwarzania <250 µs Format danych wyjściowych Wejście bipolarne do Wejście unipolarne 0 do

6 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 układ sterowania uwzględniający bloki arytmetyczne sterownika. 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 Zaprogramować sterownik i przeprowadzić badania laboratoryjne opracowanych układów sterowania. Wykaz literatury 1. Podręcznik programowania sterownik S Wybrane interfejsy cyfrowe. Materiały pomocnicze do laboratorium PSC. PB, Białystok J. Lipowski i inni: Modułowe systemy mikrokomputerowe. Warszawa WNT W. Mielczarek: Szeregowe interfejsy cyfrowe. Gliwice, HELION