Automatyzacja Lab Sprawozdanie - Falownik - Kubacki PDF

Preview

Summary

Prowadzacy mgr inż. Kubacki
Mechatronika...

Description

POLITECHNIKA POZNAŃSKA

Zakład Urządzeń Mechatronicznych LABORATORIUM: AUTOMATYZACJA Ćwiczenie 4.

OBSŁUGA FALOWNIKA ORAZ STEROWNIKA PLC SIEMENS Studenci:

Kierunek: Mechatronika Data wyk. ćwiczenia 2017,

1.

Rok: III

Ocena:

Prowadzący: Mgr inż. Arkadiusz Kubacki

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z podstawą działania, budowy i programowania sterowników PLC Siemens S7-1200, zastosowanie języka LD do zaprogramowania sterownika w celu rozwiązania zadań oraz zapoznanie się z metodami sterowania falownikiem SIMATIC G110 CPM110. 2.

Wstęp teoretyczny

Czym jest sterownik PLC? Sterownik PLC (ang. Programmable Logic Controller) są to komputery przemysłowe, które umożliwiają sterowanie pracą maszyn i urządzeń w układzie otwartym i/lub zamkniętym. Praca PLC polega na monitorowaniu stanu wejść, podejmowaniu decyzji w oparciu o program użytkownika oraz sterowaniu wyjściami podczas automatycznej realizacji procesów technologicznych.

Rysunek 1 Sterownik S7-1200 wraz z modułem wyjść cyfrowych SM 1222

Jakie są zalety stosowania sterowników PLC? • Szybki montaż i reakcje na wprowadzone zmiany • Łatwość programowania i możliwość pracy w ekstremalnych warunkach • Intuicyjność i uniwersalność programowania, możliwość programowania skomplikowanych algorytmów 1

• Modułowość – możliwość aktualizowania i rozszerzania funkcji sterownika w prosty i szybki sposób • Mała liczba okablowania • Uniwersalność i ciągły rozwój Czym jest falownik i jego zastosowanie? Jest to urządzenie elektryczne zamieniające prąd stały, którym to falownik jest zasilany, na prąd przemienny o nastawialnej częstotliwości. Wraz z regulacją częstotliwości stosując zmianę szerokości impulsów (PWM) można decydować o wartości skutecznej napięcia wyjściowego Falowniki przemysłowe służą w głównej mierze do sterowania prędkością obrotową w silnikach indukcyjnych. Stanowią jedno z najwydajniejszych sposobów regulacji prędkości. Z racji swej skomplikowanej budowy cena falowników jest wysoka, jednak wraz z postępem rozwoju elektroenergetyki falowniki stają się konkurencyjne.

Rysunek 2 Falownik SIMATIC G110

3. Wykonane zadania 1) Realizacja funkcji włącz/wyłącz przy użyciu dowolnego włącznika i elementu wyjściowego SW1 0 1

LED 0 1

Włączając włącznik podany na wejście I0.0 sterownika zostanie załączone wyjście Q0.0 sterownika – w naszym wypadku dioda informująca o stanie wysokim na wyjściu.

2

2) Realizacja funkcji AND przy użyciu dowolnych dwóch włączników i elementu wyjściowego SW1 SW2 0 0 0 1 1 0 1 1

LED 0 0 0 1

Funkcja bramki AND zbudowana na dwóch wejściach cyfrowych i jednym wyjściu cyfrowym sterownika polega na tym, że aby uzyskać stan wysoki na wyjściu Q0.0 należy jednocześnie załączyć przełącznik SW1 (wejście I0.0) oraz przełącznik SW2 (wejście I0.1). Każda inna kombinacja skutkuje wyłączonym wyjściem Q0.0.

3) Realizacja funkcji OR przy użyciu dowolnych dwóch włączników i elementu wyjściowego

SW1 SW2 0 0 0 1 1 0 1 1

LED 0 1 1 1

Funkcja bramki OR zbudowana na dwóch wejściach cyfrowych i jednym wyjściu cyfrowym polega na tym, że stan wysoki na wyjściu Q0.0 uzyskuje się wówczas gdy wejście I0.0 lub I0.1 znajdzie się w stanie wysokim – włącznik SW1 lub SW2 zostanie załączony. 4) Napisać program zawierający funkcję TIM oraz CNT

3

Załączając wejście I0.0 następuje odliczenia czasu 1s ustawionego w timerze TON. Po upłynięciu odliczanego czasu następuje ustawienie 1 na wyjściu Q timera. Aby ponowić czas odliczania należy wyłączyć i załączyć wejście I0.0. Jeśli Q timera jest równe 1 wówczas załącza się licznik CTU, zliczający w górę. Dodana jest wtedy wartość 1 do obecnego stanu licznika. Na wejściu PV ustawiona jest wartość 5. Jeśli wartość wyjścia CV licznika osiągnie wartość ustawioną PV wówczas CTU.Q będzie równe 1. Aby zresetować wartość aktualnie zliczonych wartości należy załączyć wejście I0.1 sterownika. Wówczas zostanie załączony reset licznika i wartość CV wyzeruje się. Jeśli stan wyjścia CTU osiągnie 1 wówczas zostanie załączone wyjście Q0.1 o ile włącznik resetu pozostaje w pozycji wyłączonej (I0.1 ma stan niski). 5) Napisać program sterujący silnikiem dołączonym do falownika na stanowisku lab. z obsługą funkcji start/stop, zmiana kierunku, zmiana prędkości.

Program ma za zadanie sterować silnikiem dołączonym do stanowiska za pomocą falownika. SW1 odpowiedzialny jest za załączanie zasilania uzwojenia silnika przez falownik. SW2 odpowiada za nastawienie kierunku obrotów silnika – kierunek przepływu prądu w uzwojeniu. SW3 odpowiedzialny jest za załączanie zasilania falownika. Aby nastawiać dowolną liczbę obrotów silnika należy wyskalować odpowiednio napięcie na wyjściu analogowym sterownika. Do tej procedury posłużyły nam dwa bloki – NORM_X oraz SCALE_X. NORM_X służy do przeskalowania wartości na wyjściu w granicach od 0 do 10V. Otrzymana wartość na wyjściu to przedział od 0 do 1. Tak otrzymaną wartość możemy przeskalować ponownie za pomocą SCALE_X. Otrzymaną wartość na wyjściu NORM_X podajemy na wejście VALUE bloku SCALE_X. Jako minimalną wartość i maksymalną podajemy kolejno 0 i 27648 – maksymalna rozdzielczość wyjścia analogowego QW80. Wówczas podana wartość z pamięci MD90 zostaje odpowiednio przeskalowana do wartości od 0 do 27648 na wyjściu QW80 dając tym samym odpowiednie napięcie podane w odpowiedniej rozdzielczości. Blok MOVE służy do 4

przekazywania wartości z pola IN na pozycję OUT. Załączenie SW4 powoduje właśnie przekazanie tej wartości. W polu IN wpisujemy odpowiednie napięcie które chcemy uzyskać na wyjściu analogowym (od 0 do 10V), które następnie może zostać przekazane do pola pamięci MD86 czyli wejścia bloku NORM_X po czym następuje jego przeskalowanie jak wyżej. 4. Wnioski Przeprowadzone ćwiczenie pozwoliło na poznanie podstaw programowania i działania sterowników PLC wraz z jego modułami. Dołączone do sterownika S7-1200 moduły ADC i DAC dają możliwość wykorzystania zewnętrznych urządzeń i ich sterowanie. Podając wyłącznie przeskalowaną wartość INT na moduł DAC uzyskujemy odpowiednie napięcie na wyjściu DAC. Łącząc go dalej z falownikiem regulujemy częstotliwość na wyjściu falownika – regulując prędkość obrotową naszego silnika. Używając wyłącznie prostych funkcji WŁĄCZ/WYŁĄCZ na wyjściach cyfrowych połączonych z falownikiem możemy prosto załączać pracę falownika, silnika oraz zmieniać kierunek obrotu silnika połączonego z falownikiem. Tak prosta obsługa silnika daje wiele możliwości. Istotna jest również uniwersalność takiego zastosowania, która pozwala na bezproblemowe opanowanie wielu różnych sterowników i falowników.

5...