Strona główna | Laboratoria Zespołu Napędu Elektrycznego, Mechatroniki i Automatyki Przemysłowej | Laboratorium Automatyki Przemysłowej
 

Sterowniki Programowalne PLC

 

Sterowniki Programowalne PLC

 

Strona Laboratorium „Sterowniki programowalne w automatyce” w dawnym serwisie WWW Katedry.

 


1.  Koncepcja sprzętowa i programowa laboratorium

Koncepcja laboratorium odpowiada aktualnym trendom obserwowanym w automatyce przemysłowej, opartej na rozproszonych systemach sterowania, w których układy sterowania, układy, pomiarowe, wykonawcze, a w tym napędy elektryczne i wizualizacja procesów przemysłowych, stanowią integralną część, zarówno od strony sprzętowej jak i programowej. Przykładem takiej filozofii jest oferta systemowa prezentowana i promowana przez firmę SIEMENS w rozwiązaniu tzw. Całkowicie Zintegrowanej Automatyki (Totally Integrated  Automation). Koncepcję tą zaczynają również wdrażać inni producenci automatyki np. Schneider Electric, ABB, Allan-Bradley
 

Sprzętowe wyposażenie laboratorium oparte jest na najnowszych urządzeniach automatyki przemysłowej firmy Siemens (rys.1). Obejmuje ono następujące elementy:

Sterownik programowalny Simatic S7-300 (CPU 315-2DP);
Sterowniki programowalne  Simatic S7-200 (CPU 224) z modułami komunikacyjnymi Profibus DP (EM 277) i AS-Interface (CP 243-2);
Moduł logiczny LOGO! (24RCLB11)
Panele operatorskie Simatic: MP270, TP070, TD200;
Zestawy napędowe z falownikami Micromaster 420 i modułami komunikacyjnymi Profibus DP;
Zestaw napędowy z falownikiem Simovert Masterdrives VC i modułem komunikacyjnym Profibus DP;
Karta komunikacyjna Profibus DP typu CP 5613 do komputera PC;
Moduł wyjść rozproszonych ET 200S (10 wejść cyfrowych, 10 wyjść cyfrowych, 2 wejścia analogowe, 2 wyjścia analogowe, moduł sterowania silnikiem krokowym 1STEP)
W zakresie oprogramowania laboratorium wyposażone jest w standardowe pakiety programowe (Step7 Professional, Step  Micro/Win 32, ProTool, DriveES). Dzięki powyższej konfiguracji sprzętowej i programowej możliwe jest uruchomienie komunikacji Profibus DP pomiędzy wszystkimi urządzeniami. Integralną częścią struktury sterowania są stacje komputerowe połączone siecią Ethernet z zainstalowanymi pakietami programowymi do wizualizacji i monitorowania. Pełna struktura sprzętowa stanowisk laboratoryjnych pokazana została na rysunku 2. W ramach przedstawionej konfiguracji sprzętowej wyodrębniono stanowisko laboratoryjne wykorzystujące komunikację AS-Interface. Na rysunku 2 przedstawiono sterownik S7-200 z modułem AS-I master i wybranymi urządzeniami peryferyjnymi zawierającymi moduły AS-I slave.

 


 

Rys.2 Stanowisko laboratoryjne z AS-Interface.

Podstawowa konfiguracja pojedynczego stanowiska laboratoryjnego zawiera sterownik S7-200, panel operatorski TP070 i komputer PC z odpowiednim oprogramowaniem do programowania i wizualizacji. W skład stanowiska wchodzą również elementy obiektowe tj. symulatory cyfrowe i analogowe oraz modele symulacyjne procesów technologicznych (rys.3).


Rys.3 Podstawowa konfiguracja pojedynczego stanowiska

Każde stanowisko jest zmontowane na specjalnie zaprojektowanym stole laboratoryjnym (patrz zdjęcie 1 i 2), na którym - w zależności od aktualnych planów dydaktycznych - można w sposób szybki i wygodny skonfigurować potrzebny sprzęt automatyki (część pionowa stołu) oraz układy wykonawcze np. silniki (część pozioma stołu).


Zd.1 Zdjęcie pojedynczego stanowiska laboratoryjnego.


Zd.2 Fragment stanowiska laboratoryjnego

2.  Problematyka realizowana w procesie dydaktycznym

Obecnie w ramach zajęć laboratoryjnych realizowane są ćwiczenia i projekty obejmujące następujące zagadnienia:

sterowniki przemysłowe PLC: zasada działania i programowanie;
automatyzacja procesów przemysłowych i technologicznych;
rozproszone systemy sterowania;
otwarte sieci dla komunikacji przemysłowej:
konfiguracja i uruchomienie sieci PROFIBUS DP;
konfiguracja i uruchomienie sterowania opartego o sieć AS-Interface;
systemy sterowania oparte o komputery PC tzw. Soft-PLC;
monitorowanie i wizualizacja procesów przemysłowych;
nowoczesna technika napędu elektrycznego (sterowanie silnikami indukcyjnymi, serwonapędami, silnikami krokowymi).
 Tematyka ćwiczeń laboratoryjnych uwzględnia możliwości posiadanego sprzętu i oprogramowania oraz zakres wiedzy studenta w tym zakresie (rodzaj kursu dydaktycznego oraz kierunku studiów). Na podstawowych zajęciach duża część zadań realizowana jest przy wykorzystaniu modeli symulacyjnych firmy ELWE. Modele te umożliwiają elastyczne dobranie zestawu ćwiczeń dla poszczególnych grup studenckich przez indywidualny wybór skali trudności i złożoności wykonywanego zadania. Model umożliwia w prosty sposób zmianę zadania przez wybranie odpowiedniej nakładki z graficznym przedstawieniem zagadnienia, poczynając od najprostszych jak np. załączenie i wyłączenie silnika indukcyjnego, do bardziej złożonych fragmentów procesów przemysłowych i technologicznych. Każdy model ELWE posiada 16 nakładek symulacyjnych.

Przykładowy zestaw ćwiczeń realizowanych na stanowiskach przy wykorzystaniu modeli symulacyjnych obejmuje:

Sterowanie silnikami indukcyjnymi;
Sterowanie pracą 3 taśmociągów z wymuszoną kolejnością załączania;
Sterowanie mieszadłem z dozownikami materiałów sypkich;
Sterowanie reaktorem chemicznym z dozownikami płynów;
Sterowanie silosem z różnymi poziomami wypełnienia;
Sterowanie procesem produkcji elementów gwintowanych.
W laboratorium realizowane są również prace dyplomowe na kierunku Automatyka i Robotyka, wykorzystujące sprzęt firmy SIEMSNS. Między innymi są to następujące tematy:

Zastosowanie sterownika PLC typu S7-200 do sterowania napędem pozycjonującym z silnikiem krokowym.
Zastosowanie sieci AS-Interface do sterowania modelem taśmociągu.
Sterowanie grupą falowników Micromaster 420 przy wykorzystaniu komunikacyjnej sieci przemysłowej.
Sterowanie falownikiem Masterdrives VC przy wykorzystaniu komunikacyjnej sieci przemysłowej PROFIBUS DP.
Sterowanie nadrzędne modelem procesu technologicznego przy wykorzystaniu sterownika PLC i komputerowego systemu nadzoru i wizualizacji.
W zestawie sprzętowym każdego stanowiska znajdują się również panele operatorskie oraz oprogramowanie do nadzoru i wizualizacji, dzięki czemu studenci mogą w ramach projektów rozwiązywać problemy wizualizacji pracy systemu i obiektów automatyki.

W trakcie jednego roku akademickiego przez LAP przejdzie w procesie dydaktycznym ponad 100 studentów. Mają oni możliwość praktycznego poznania najnowszych urządzeń z zakresu automatyki przemysłowej. Realizacja prac dyplomowych rozszerzy zakres ćwiczeń laboratoryjnych o nowe modele dydaktyczne, np. oś napędzana silnikiem krokowym, taśmociąg, napęd wielosilnikowy, itp.

Ponadto planuje się dalsze prace nad sieciami komunikacyjnymi PROFIBUS i ETHERNET i podłączenie do nich urządzeń innych firm, np. falowników Vacoon.

Oprócz działalności z zakresu dydaktyki planuje się wykorzystanie zebranego w Laboratorium sprzętu i wiedzy pracowników do prowadzenia szkoleń i kursów oraz działalności promocyjnej.
 



 
 
 do góry drukuj poleć stronę kontakt na skróty