В статье рассмотрен спроектированный стенд на базе ПЛК ОВЕН 110 позволяющий в полном объеме изучить обновленную линейку ПЛК с возможностью визуализации в NationalInstrumentsLabVIEW. Статья носит обзорно-ознакомительный характер.
Ключевые слова: ПЛК, ОВЕН, ПЛК 110, ПЛК 160, ПИД, LabView, CoDeSys.
Одним из важных моментов изучения промышленных логических контроллеров (ПЛК) является наличия лабораторной базы позволяющей изучать ПЛК привязанный к объекту управления, в качестве объекта может выступать нагревательный элемент.
Процесс поддержания температуры зависит от многих факторов и поэтому при формирую компетенции у студентов электротехнического факультета в области АСУ ТП стоит задача изучить принципы управления и алгоритмы работы устройств построенных на базе современных ПЛК.
Компания ОВЕН хорошо себя зарекомендовала выпуская сравнительно не дорогие промышленные решения в области промышленной автоматизации. Выпускаемые ПЛК способны решить большой спектр задач в современной промышленности и производстве, например один из самых распространенных ПЛК для автоматизации средних систем является ОВЕН ПЛК160 — линейка программируемых моноблочных контроллеров с дискретными и аналоговыми входами/выходами на борту. Данный тип ПЛК рекомендуется использовать: в системах HVAC, в сфере ЖКХ (ИТП, ЦТП), в АСУ водоканалов (водоподготовка, насосные станции), для управления пищеперерабатывающими и упаковочными аппаратами, для управления климатическим оборудованием, в сфере производства строительных материалов. Отличительные особенности ОВЕН ПЛК160 являются мощные вычислительные ресурсы и большой объем памяти, наличие дискретных и аналоговых входов/выходов на борту контроллера, наличие последовательных портов (RS-232, RS-485) на борту контроллера, наличие порта Ethernet для включения в локальные или глобальные сети верхнего уровня, поддержка протоколов обмена Modbus (RTU, ASCII), ОВЕН, DCON, возможность работы напрямую с портами контроллера, что позволяет подключать внешние устройства с нестандартными протоколами, а также контроллер имеет встроенные часы, что позволяет создавать системы управления с учетом реального времени. Не мало важно знать, что Встроенный аккумулятор, позволяющий организовать ряд дополнительных сервисных функций: возможность кратковременного пережидания пропадания питания, перевод выходных элементов в безопасное состояние. Функциональная схема ОВЕН ПЛК 160 показана на рисунке 1.
Рис. 1. Функциональная схема ОВЕН ПЛК 160
Из-за своей распространенности и довольно долгом присутствии на рынке ПЛК 160 в принципе не нуждается в глубоком освещении вопросов работы с ним, так как на просторах сети Интернет можно найти много материалов которые помогут с работой ОВЕН ПЛК 160.
В данной статье будет рассмотрен обновленный ПЛК кампании овен под торговым названием ОВЕН ПЛК110 [М02] — линейка программируемых моноблочных контроллеров с дискретными входами/выходами на борту для автоматизации средних систем.
Рекомендуемая область применения ПЛК110 [M02]: в системах HVAC, в сфере ЖКХ (ИТП, ЦТП), АСУ водоканалов, линии по дерево- и металлообработке (распил, намотка и т. д.), для управления пищеперерабатывающими и упаковочными аппаратами, для управления климатическим оборудованием, для автоматизации торгового оборудования, в сфере производства строительных материалов, для управления малыми станками и механизмами. Преимущества ОВЕН ПЛК110 [M02]: наличие встроенных дискретных входов/выходов на борту, скоростные входы для обработки энкодеров, ведение архива работы оборудования или работа по заранее оговоренным сценариям при подключении к контроллеру USB-накопителей, простое и удобное программирование в системе CODESYS v.2 через порты USB Device, Ethernet, RS-232 Debug, передача данных на верхний уровень через Ethernet или GSM-сети (GPRS), 4 последовательных порта (RS-232, RS-485) (для увеличения количества входов-выходов, управления частотными преобразователями, подключения панелей операторов, GSM-модемов, считывателей штрих-кодов и т.д), а так же наличие двух исполнений по питанию (220 В и 24 В). Функциональная схема ОВЕН ПЛК110 [M02] показана на рисунке 2.
Рис. 2. Функциональная схема ОВЕН ПЛК110 [M02]
Лабораторный стенд для изучения ПЛК построен на базе ОВЕН ПЛК110 показанный на рисунке 2.
Основными компонентами стенда являются: программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК110–30. К, модуль аналогового ввода ОВЕН МВ110–2А, эмулятор печи ОВЕН ЭП-10, симисторная оптопара.
Стенд предназначен для изучения основ работы с ПЛК. Общий принцип работы стенда заключается в следующем. ПЛК по сети RS — 485 опрашивает данные с модуля аналогового ввода. Модуль аналогового ввода считывает значение температуры эмулятора печи через симисторную оптопару. Изменение температуры эмулятора печи происходит по принципу ПИД-регулирования, реализованного на ПЛК110–30. Сигнал задания температуры от дискретных выходов ПЛК через симисторную оптопару подается на эмулятор печи.
Структурная схема стенда приведена на рисунке 3. Данный лабораторный стенд связывается с модулем МВ110–2А по протоколу Modbus RTU. Протокол Modbus и сеть Modbus являются самыми распространенными в мире. Несмотря на свой возраст (стандартом де-факто Modbus стал еще в 1979 году), Modbus не только не устарел, но, наоборот, существенно возросло количество новых разработок и объем организационной поддержки этого протокола.
Рис. 3. Структурная схема стенда по изучению ПЛК
Одним из преимуществ Modbus является отсутствие необходимости в специальных интерфейсных контроллерах (Profibus и CAN требуют для своей реализации заказные микросхемы), простота программной реализации и элегантность принципов функционирования. Все это снижает затраты на освоение стандарта как системными интеграторами, так и разработчиками контроллерного оборудования.
Для прошивки ПЛК110–30 требуется канал связи Ethernet или RS-232, пример конфигурации связи Ethernet показан ниже.Нобходимо выполнить следующие действия:
- Запустить проект в CoDeSys.
- В главном меню выбрать Онлайн/Параметры связи. (Рис. 4.)
- В открывшемся окне, проверить IP-адрес контроллера (10.0.6.10).
Рис. 4. Онлайн/Параметры связи
- Если IP-адрес введен верно, выбрать в главном меню Проект/Опции. (Рис. 5)
Рис. 5. Проект/Опции
- В открывшемся окне выбрать Символьная конфигурация. Поставить галочки согласно рисунку 6.
Рис. 6. Символьная конфигурация
- Нажать Конфигурировать символьный файл. Выбрать переменные согласно рисунку 7 и нажать OK.
Рис. 7. Конфигурировать символьный файл
- Нажать Проект/Компилировать все. (Рисунок 8)
Рис. 8. Проект/Компилировать все
- Открыть меню Пуск/3SSoftware/Communication и запустить CoDeSysOPCConfigurator. (Рисунок 9)
Рис. 9. CoDeSysOPCConfigurator
- В открывшемся окне настройки OPC сервера добавить ПЛК согласно рисунку 10.
Рис. 10. Настройка OPC
- Установите настройки сервера, ПЛК и соединения согласно рисункам 11, 12, 13 соответственно.
Рис. 11. Setting for OPC Server
Рис. 12. Setting for PLC
Рис. 13. SettingforPLC
Проделов последовательность действий показанных на рисунках 4–13 пользователь без особых усилии подключит ПЛК к ПК и получит возможность через сконфигурированный OPC (рисунки 9–13) работать с ПЛК через LabVIEW.
Основная управляющая программа написана на языке CFC — язык визуального программирования. Программа пишется в файле с названием PLC_PRG(PRG). ПИД регулятор реализованный на CFC с использованием библиотеки показа на рисунке 14.
Рис. 14. ПИД регулятор на языке CFC
Блок переменных на языке CFC ПИД регулятора показа на рисунке 15.
Рис. 15. Блок переменных на языке CFC ПИД регулятора
После компиляции программы (рисунки 14–15) контроллер нужно запустить ее на выполнение, в результате чего ПЛК будет стремить рассогласование температуры к нулю.
Опыт показал, что одной из лучших программ для разработки приложения под ПК с использованием функции управления устройствами я валяется LabVIEW. В LabVIEW без особых усилий можно прекраснно работать по средства OPC с любыми ПЛК, а в частности с ПЛК 110–30. С целью визуализации работы системы была написана простенькая программа «Монитор» показанная на рисунке 16.
Рис. 16. Лицевая панель программы мониторинга работы ПЛК-110–30
Рис. 17. Блок диаграмма программы мониторинга работы ПЛК-110–30
Каждый элемент ввода и индикации имеет свою уникальную ссылку на переменную. OPC пример ссылки opc://localhost/CoDeSys.OPC.02/PLC1:PLC_PRG.KP — ссылка на коэффициент пропорциональности KP.
Фотография стенда показана на рисунке 18.
Рис. 18. Разработанный лабораторный стенд для изучения ОВЕН ПЛК
В заключение можно отметить, что ПЛК ОВЕН можно с легкостью соединять с программным обеспечением NationalInstrumentsLabView (данная статья и разработанный стенд это хорошо подтверждают). Новая обновленная линейка ПЛК 110 имеет очень хорошие улучшения, а именно:
– Увеличена скорость опроса быстрых дискретных входов (до 100 кГц).
– Интерфейсы RS-232 прибора позволяют осуществлять питание подключённых устройств.
– Ведение архива/хранение рецептов на USB-носителе.
– Расширенный температурный диапазон: от -40 до +55 °С.
Литература:
- Ульянов А. В., Коваленко М. В.. Использование СПК207 для управления привода ОВЕН ПЧВ3 по протоколу Modbus RTU // Молодой ученый. — 2016. — № 5. — С. 86–92.
