Реферат: Содержание: Введение

diplomrus.ru - Авторское выполнение научных работ на заказ. Контроль плагиата, скидки, гарантии, прямое общение с автором.



Содержание:

Введение…………………………………………………………………………2

1. Обзор систем автоматизации………………………………………………..4

1.1 Краткий обзор и анализ существующих систем автоматизации……...4

1.1.1. Обзор и анализ многофункциональных контроллеров…………....4

1.1.2. Обзор и анализ ПО для программирования контроллеров………..9

1.1.3 Обзор существующих SCADA-систем……………………………..16

1.2 Аппаратная часть систем автоматизации фирмы SIEMENS…………19

        1.2.1 Контроллеры SIMATIC S7-300…………………………………….19

        1.2.2 Контроллеры SIMATIC S7–400……………………………………25

        1.2.3 Коммуникационные сети…………………………………………..31

     1.3 Программная часть систем автоматизации фирмы SIEMENS………38

1.3.1 Общие сведения о системе проектирования и  управления процессом SIMATIC PCS 7……………………………………………………38

         1.3.2. Программный пакет визуализации процессов WinCC………….41

 2 Программирование систем автоматизации SIMATIC S7…………………43

     2.1 Основы работы с програмным пакетом STEP7……………………….43

2.1.1. Обработка программы…………………………………………….43

2.1.2.Блоки………………………………………………………………..46

2.1.3. Языки программирования………………………………………...50

2.1.4. Переменные, константы, типы данных в Step7………………….57

2.2 Основы работы с программным пакетом WinCC…………………….60

3 Пример проектирования системы автоматизации…………………………67

    3.1 Задача автоматизации…………………………………………………..67

3.2 Аппаратные компоненты системы автоматизации…………………...68

3.3 Программные компоненты системы автоматизации…………………69

Заключение…………………………………………………………………….74

Список литературы……………………………………………………………75

Приложение……………………………………………………………………76

Введение

Развитие автоматизации во всех сферах людской деятельности идет по пути постепенного увеличения комплекса машин и агрегатов, связанных одной или несколькими взаимозависимыми системами управления. В основе любой системы управления лежат информационные процессы, связанные со сбором информации, ее первичной обработкой, передачей на разные уровни системы, хранением, распределением и отображением, а также выполнение команд управления. Изучение автоматизированных систем управления, тонкостей их работы, в настоящее время играет важную роль в освоении автоматизации производства.

Целью данной дипломной работы является рассмотрение и анализ ПО для обеспечения автоматизации производственных процессов фирмы Siemens, изучение методики проектирования и программирования систем автоматизации технологических процессов на базе SIMATIС S7.

Для достижения данной цели перед работой поставлены следующие задачи:

Рассмотрение существующих систем автоматизации, включая программируемые контроллеры и ПО для программирования контроллеров;

Изучение методики работы с программными пакетами Step7 и WinCC;

Задачей практической части работы является разработка программы автоматизации в пакете STEP 7 для контроллера SIMATIС S7-314.

Актуальность работы: В настоящее время наблюдается рост автоматизации самых разнообразных технологических процессов с необходимостью осуществлять быстрое и точное наблюдение и обслуживание этих технологических процессов. Немецкая фирма Siemens очень широко известна в Европе как фирма, предлагающая комплексные решения по автоматизации предприятий.

Для автоматизации Siemens разработала широкий перечень микроконтроллеров и периферии к ним (датчики, исполнительные устройства, двигатели и т.п.). Для связывания устройств в сеть фирмой Siemens была предложена шинная архитектура и несколько протоколов управления сетью и работой устройств. Для программирования микроконтроллеров были разработаны несколько языков программирования:

• низкого уровня - STL (Statement List);

• языки функциональных блоков и  многоступенчатой логики (LAD - Ladder Logic и FBD - Function Block Diagram);

• язык для визуализации технологических процессов - WinCC. Программы на нем пишутся не для самих микроконтроллеров, а для компьютера оператора. Эти программы выполняются на обычном компьютере оснащенном соответствующим программным обеспечением и интерфейсным модулем (PCI или ISA карта).

Промышленная сеть, включающая в себя устройства Siemens, может быть построена на основе MPI (Multy Point Interface) сети или Profibus (Professional FieldBus) сети. Первый тип сети используется в простейших случаях, когда количество активных станций в сети < 32 и скорость передачи не выше 187,5 Кбит/с. Второй тип сети более сложный, он позволяет иметь в одном сегменте сети до 127 станций и оговаривает скорость передачи вплоть до 12 Мбит/с.

 





РАЗДЕЛ 5


















ДП 806-10.1-39-05-000-ПЗ
















Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

Разраб.









Контроллеры для распределенных систем управления.

Пояснительная записка.

Литер

Лист

Листов

Провер.



































ЭТЗ-432с
Н.контр.

Баженский В.М







Утв.

Сердобинцев Ю.П








1. Обзор систем автоматизации

1.1 Краткий обзор и анализ существующих систем автоматизации

^ 1.1.1. Обзор и анализ многофункциональных контроллеров

Контроллеры серии КОНТРАСТ

ЗАО «КОНТРАСТ» поставляет многофункциональные высокопроизводительные контроллеры, ориентированные на работу в составе сложных систем автоматизации различной архитектуры в качестве устройств нижнего уровня или в качестве автономных устройств. В настоящее время в состав серии КОНТРАСТ входят контроллеры следующих типов – РК-131/300, КР-300, КР-300ИП и КР-300ИШ. Эти контроллеры предназначены для решения следующих задач:

-Сбор информации с датчиков и ее первичная обработка

-Выдача управляющих воздействий на исполнительные органы.

-Контроль технологических параметров по граничным значениям и аварийная защита технологического оборудования.

-Регулирование прямых и косвенных параметров по различным законам.

-Логическое, программно-логическое управление технологическими агрегатами, автоматический пуск и останов технологического оборудования.

-Математическая обработка информации по различным алгоритмам.

-Регистрация и архивация технологических параметров.

-Обмен данными с другими контроллерами в рамках контроллерной управляющей сети реального времени.

-Самоконтроль и диагностика всех устройств контроллера в непрерывном и периодическом режимах, вывод информации о техническом состоянии контроллера обслуживающему персоналу.

Контроллеры являются программируемыми изделиями. Программирование контроллера осуществляется при помощи технологических языков ¾ языка Функциональных Алгоритмических Блоков ФАБЛ и процедурного языка высокого уровня ПРОцедурный ТЕКСТ ПРОТЕКСТ. Процесс программирования на языке Фабл сводится к объединению в систему заданной конфигурации нужных алгоритмов, зашитых в постоянной памяти контроллера, на языке Протекст ¾ к записи условий, содержащих алгебраические или логические выражения.

Контроллеры КР-300 могут объединяться в локальную управляющую сеть МАГИСТР с конфигурацией «общая шина» и настраиваемой пользователем скоростью передачи данных.

Контроллер содержит четыре функциональных подсистемы, поддерживаемых технологическими языками программирования и режимами работы пульта контроллера ¾ регулирующую, логическую, группового контроля и управления и программируемую.

^ Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.


Рисунок. 1.1 Структурная схема контроллера КР-300.

Технологический моноблочный контроллер TKM52

PC-совместимый контроллер ТКМ52 производства АО «ТЕКОН», г. Москва, предназначен для сбора, обработки информации, реализации функций контроля, программно-логического управления, регулирования, противоаварийных защит и блокировок систем учета тепла и энергоресурсов в составе распределенных иерархических или локальных автономных АСУ ТП на основе сети Ethernet или RS-485 (Modbus).

Контроллер может использоваться:

• как автономное устройство управления небольшими объектами;

• как удаленный терминал связи с объектом в составе распределенных систем управления;

• одновременно как локальное устройство и как удаленный терминал связи с объектом в составе сложных распределенных систем управления.

В контроллере, в зависимости от вариантов исполнения, может устанавливаться одна из операционных систем: DOS или системное программное обеспечение (СПО) на базе OS Linux. В первом случае программирование можно осуществлять посредством универсальных средств программирования или с помощью программы Trace Mode.

При использовании СПО, которое содержит многозадачную операционную систему Linux, сервер ввода-вывода и пользовательские библиотеки, программирование осуществляется с помощью системы программирования TeconCX на персональном компьютере. Загрузка подготовленных прикладных программ в память контроллера осуществляется либо по последовательному каналу, либо по сети Ethernet, используя протокол TCP/IP. Для программирования контроллера с установленным СПО может также использоваться пакет ISaGRAF.

Состав и характеристики контроллера:

Контроллер ТКМ52 является проектнокомпонуемым изделием. Контроллер состоит из базовой части, блока клавиатуры-индикации и модулей ввода-вывода (от 1 до 4-х модулей). Базовая часть контроллера состоит из корпуса, блока питания, процессорного модуля PCM4832L с модулем TCbus52 и блоком клавиатуры и индикации V03.

Внешний вид контроллера (на 3 модуля ввода-вывода) с указанием габаритно-присоединительных размеров представлен на рис. 1.2.

Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.


Рисунок. 1.2 Внешний вид и установочные размеры контроллера ТКМ-52:


1 – гнездо сетевого шнура; 2 – выключатель электропитания;

3 – клемма защитного заземления; 4 – разъем COM2/RS485;

5 – разъем COM2/RS232; 6 – разъем COM1/RS232; 7 – Разъем LPT;

8 – разъем Ethernet; 9 – модули ввода/вывода


Многофункциональный контроллер МФК

PC-совместимый программируемый контроллер МФК (рисунок 1.3) предназначен для реализации функций контроля, программно-логического управления, многоконтурного регулирования, выполнения сложных алгоритмов управления, требующих большой вычислительной и информационной мощности. Контроллер интегрируется в промышленные локальные сети уровней LAN и Fieldbus.

Конструкция контроллера на базе конструктива «Евромеханика-19» (МЭК-297) позволяет встраивать его в стандартные монтажные шкафы или другое монтажное оборудование, которое защищает от воздействий внешней среды, обеспечивает подвод сигнальных проводов и ограничивает доступ к контроллеру.

Состав и характеристики контроллера:

Контроллер МФК является проектно-компонуемым изделием. Контроллер состоит из базовой части, одного процессорного и коммуникационных модулей, модулей ввода-вывода, блока клавиатуры и индикации.

Базовая часть состоит из корпуса, блока питания и объединительной платы. Внутрь корпуса устанавливается процессорный модуль и до 16 модулей ввода-вывода. Дополнительно в контроллер можно установить до двух модулей формата MICROPC и PC/104.

Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.


Рисунок 1.3. Многофункциональный контроллер МФК


Контроллер имеет магистрально-модульную архитектуру. При этом в контроллере используются две аппаратно соединенные внутренние шины: 8-разрядная шина ISA и шина ввода-вывода. Обе шины и схема их сопряжения реализованы на объединительной плате контроллера.


^ 1.1.2. Обзор и анализ ПО для программирования контроллеров.

Для программирования ПЛК универсального назначения применяются ПК. Процесс разработки и отладки программного обеспечения происходит при помощи специализированных комплексов программ, обеспечивающих комфортную среду для работы программиста.

Программа CoDeSys

Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.

CoDeSys – один из мощнейших инструментов программирования контроллеров, доступных для операционной системы Windows. Он полноценно поддерживает все пять стандартных языков программирования и имеет дополнительно редактор CFC-диаграмм.

Рисунок 1.4 Пример программы в CoDeSys


Основные характеристики пакета:

1. Быстрое внедрение. Тестовая адаптация для любой стандартной процессорной платформы занимает не более двух дней;

2. Эффективные средства ввода. Функции автоматического объявления и форматирования, адаптивный;

3. Высокая производительность. Встроенный компилятор непосредственно генерирует быстрый машинный код;

4. Компактность проекта. В отличие от большинства конкурирующих пакетов, весь проект находится в одном файле;

5. Более ста пятидесяти адаптаций на конкретные аппаратные платформы.

6. Встроенный эмулятор контроллера позволяет проводить отладку проекта без аппаратных средств. Причем эмулируется не некий абстрактный контроллер, а конкретный ПЛК с учетом аппаратной платформы. При подключении реального контроллера (режим online) отладчик работает аналогичным образом.

7. Встроенные элементы визуализации дают возможность создать модель объекта управления и проводить отладку проекта без изготовления средств имитации. Существует «операционная» версия CoDeSys. Это компактное приложение, выполняющее только визуализацию, без средства разработки. Во многих простых случаях нет необходимости приобретать отдельно SCADA-систему. Серверы данных (DDE и OPC) также входят в стандартный пакет поставки.


ISaGRAF

Программа может быть описана при помощи одного из стандартных языков (SFC, FBD, LD, ST, IL) или с помощью языка Потоковых Диаграмм (FC).

В ISaGRAF представлены все пять языков стандарта IEC 1131-3. Центральным языком ISaGRAF является SFC, задающий структуру алгоритма в виде шагов и переходов. Другие языки в основном служат для описания действий внутри шагов и условных операций при переходах, т.е. не ориентированы на самостоятельное использование. Одна и та же программа не может смешивать несколько языков. Язык программирования программы выбирается в момент создания программы и не может быть изменен впоследствии. Исключением являются языки FBD и LD, которые можно комбинировать внутри одной программы.

Система IsaGRAF допускает описание вертикальной структуры программы SFC. SFC-программы образуют иерархическое дерево, используя связь «родитель-наследник».

Программа Fanuc VersaPro.

Разработана фирмой GE (USA) и FANUC (Japan).Среда программирования VersaPro представляет собой современное средство написания прикладных программ для контроллеров VersaMax и 90-30. VersaPro функционирует в среде Windows 95/98/NT. От используемого для ПЛК 90-30 и 90-70 . VersaPro отличается графическим многооконным пользовательским интерфейсом, возможностью написания программ как в представлении релейно-контактной логики, так и в тектовом виде. Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.


Рисунок 1.5 Фрагмент программы VersaPro

Достоинства: Легкая инсталяция, работа со всеми типами PLC серии FANUC, богатые возможности программирования как ladder логикой так и в текстовом виде, хорошая наглядность происходящих в программе процессов, нормальная техническая поддержка со стороны производителя, 4х суточная работа без регистрации и без ограничений в программировании. Для работы подходит любой Notebook имеющий СОМ порт, относительно небольшая цена.Программу легко освоит любой человек с техническим образованием умеющий создавать электрические схемы.

Недостатки: Необходимость вручную устанавливать конфигурацию Hardware.


Программа MEDOC.

DOS программа для контроллеров MITSUBISHI.

^ Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.


Рисунок 1.6 Фрагмент программы в MEDOC

Достоинства: Очень простая программа, не требовательная к системным ресурсам. Легко осваивается, работает на любых типах РС имющих СОМ порт. Позволяет быстро создавать несложные программы для управления тех.процессом. возможность программирования как ladder логикой так и в текстовом виде.

Недостатки: Не очень удобная навигация по программе. 

Программа OpenPCS


Пакет не привязан к определенной аппаратной платформе и удовлетворяет всем современным требованиям быстрой разработки программного обеспечения. Для привязки к конкретному ПЛК требуется адаптация, касающаяся низкоуровневых ресурсов – распределение памяти, интерфейс связи и драйверы ввода-вывода.

Пакет обладает следующими особенностями:

- возможность использования языка IL в качестве промежуточного кода. ;

- возможность использования браузера Internet Explorer в качестве пользовательского интерфейса для OpenPCS;

- для достижения высокого быстродействия в составе комплекса присутствуют компиляторы машинного кода для ряда распространенных процессоров;

- поддержка всех языков стандарта МЭК 61131-3, в ряде случаев определенным образом расширенных;

- встроенный полнофункциональный эмулятор контроллера SmartSim позволяет проводить отладку проекта без использования аппаратных средств;

- наличие реального программного PLC позволяет синхронизировать переменные из программы с ОРС-признаками, благодаря чему появляется возможность считывать значения с датчиков или записывать их на выходы устройств, соединенных с шиной.


Программы для PLC Simatic.

Большой комплекс программ включающий в себя софт на все случаи жизни. Работает со всеми PLC серии Simatic начиная с S5 и выше. Используются языки программирования STEP 5, STEP 7, STEP 7 MicroWin.

^ Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.


Рисунок 1.7 Фрагмент программы написанной на языке STEP 7

Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.


 Рисунок 1.8 Фрагмент программы написанной на языке STEP 7 MicroWin


Достоинства: Очень богатый набор различных программ и утилит, хорошая наглядность происходящих в программе процессов, нормальная техническая поддержка со стороны производителя, богатые возможности программирования как ladder логикой так и в текстовом виде. Программа STEP 7 MicroWin довольно проста в освоении и удобна в работе.

Недостатки : Для работы крайне желательно иметь специальный программатор серии Field PG, языки программирования STEP 5, STEP 7 хоть и имеют общую основу но имеют довольно сильные отличия, программы довольно сложны в освоении и требуют специальной подготовки. При работе с некоторыми типами контроллеров используется шина MPI, что не дает возможность применять ноутбуки других производителей.


^ 1.1.3. Рассмотрение существующих SCADA систем

SCADA-система – это система супервизорного управления и сбора информации (Supervisory Control And Data Acquisition). Это совокупность устройств управления и мониторинга, а также способ взаимодействия с технологическим объектом. На сегодняшний день под этим термином понимают набор программных и аппаратных средств, для реализации операторских рабочих мест.

При создании информационной системы объединяются в один функциональный узел большое количество локальных подсистем, которые зачастую имеют различные программные интерфейсы. Это значительно усложняет задачу согласования таких подсистем и уменьшает быстродействие системы в целом. Поэтому целесообразно подсоединение локальных функциональных узлов с одинаковой программной платформой. SCADA – система реализует этот подход, поэтому ее применение в настоящее время повсеместно и актуально. Также разрабатывается аппаратная часть непосредственно для программного пакета, что позволяет создать информационную систему более дешево и с минимальными затратами времени.

^ Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.


Ethernet «Реального времени».

Стандарт Industrial Ethernet соответствует международному стандарту IEEE 802.3 (Ethernet) и работает по принципу CSMA/CD Industrial Ethernet поддерживает передачу данных по различным физическим сетям:

- Электрические сети передачи - с шинной структурой применяется промышленная витая пара (ITP) с двойным экранированием - решение обеспечивающее исключительную надежность работы систем в суровых промышленных условиях. С помощью электрических модулей связи (ELM) и промышленных витых пар могут конфигурироваться недорогие звёздообразные топологии.

- Оптическая среды передачи - используется оптоволоконный кабель. При использовании оптической среды передачи сеть может иметь магистральную, кольцевую или звездообразную топологию. Возможно также построение смешанных сетей, включающих в свой состав как оптические, так и электрические сегменты.

К сети стандарта Industrial Ethernet могут быть подключены:

-Контроллеры различных производителей

-Персональные и промышленные компьютеры

-Средства визуализации HMI

-Сертифицированные системы других производителей.

Основной задачей, решаемой сетью в ее простейшей форме, является повторение (репликация) характеристик сети по всему пути между клиентом и сервером (или двумя равными станциями) со скоростью, требуемой приложением.

Нет необходимости в сложных протоколах, поскольку между источником и приемником не возникает ничего такого, что могло бы оказывать влияние на процесс коммуникации. Назначением сети является поддержание тех же характеристик передачи, но масштабируемых на сотни и тысячи устройств, работающих в сети. Чтобы достичь этого, нам необходимо создать логическое соединение взамен физического.

Рассмотрим типичную стратегию миграции для задач автоматизации офисной деятельности. Простой, но эффективный подход к модернизации сетей имеет три этапа:

- Разрушение магистральных линий связи,

- Модернизация связей с сервером,

- Микросегментация сети.

Ethernet – масштабируемая технология. Микросегментация сети простой способ балансирования потребностей всех пользователей сети и устройств, а также предоставления им требуемой пропускной способности. Микросегментация позволяет одному устройству иметь собственный сегмент Ethernet. С другой стороны, пользователи или устройства могут быть сгруппированы для работы в традиционном режиме разделения.

Подключение одного устройства на порт имеет две существенные выгоды.

Во-первых, это позволяет отключить арбитраж шины и работать в дуплексном режиме. С отключенным арбитражем, устройство может передавать и принимать со скоростью, допускаемой проводным соединением и без задержек по времени. Это устраняет коллизии и значительно увеличивает производительность сети.

Во-вторых, с обеспечением отдельных путей для приема и передачи, дуплексный режим эффективно удваивает пропускную способность Ethernet. Это дает значительный прирост производительности для любого пользователя, подключенного к выделенному порту. Сегодня любое устройство, требующее работы в реальном времени или интенсивного обмена по сети может быть подключено для работы в дуплексном режиме.



Таблица 1.2. Коммуникационные объекты


       ^ 1.3 Программная часть систем автоматизации фирмы SIEMENS

1.3.1 Общие сведения о системе проектирования и  управления процессом SIMATIC PCS 7

STEP 7 - это программное обеспечение для программирования S7-300/400.

Программа SIMATIC S7 является структурированной программой, что означает, что она состоит из блоков, обладающих определенными функциями, соответствующими их положению в сетевой и иерархической структуре системы. Различные классы приоритетов позволяют располагать в

определенном порядке прерывания исполняемой программы пользователя.

STEP 7 работает с переменными различных типов, начиная с переменных двоичного типа (BOOL), с переменных численных форматов (INT или REAL) и заканчивая сложными типами, такими как массивы или структуры (комбинации переменных различных типов в форме единой переменной ). PCS 7 - это система управления процессом, которая при создании проекта обеспечивает пользователя большим числом функций автоматики для быстрого и удобного создания проектов.

Прежде всего PCS 7-проект содержит следующие объекты:

• Конфигурацию оборудования (Hardware configuration)

• Блоки (Blocks)

• CFC-схемы и SFC-схемы (CFC-charts и SFC-charts)

Эти объекты всегда существуют независимо от количества операторских станций (operator stations - OS), модулей и организации сети.

PCS 7 содержит следующие приложения:

• SIMATIC Manager – это центральное приложение, предоставляющее возможность обращаться ко всем другим приложениям, которые можно использовать при создании PCS 7-проекта. Запуск утилиты SIMATIC Manager является отправной точкой при создании проекта. При необходимости SIMATIC Manager инициирует запуск других утилит, например, для конфигурирования станций, для инициализации модулей или для написания и тестирования программ.

^ Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.


Рисунок 1.13 Пример открытого окна утилиты SIMATIC Manager


• HW Config – это утилита конфигурирования аппаратного обеспечения системы в целом, например CPU, источника питания, коммуникационных процессоров.

• CFC-редактор / SFC-редактор – редакторы для создания CFC-схем (charts) и последовательного управления (sequential controls).

• PCS 7 OS с разными редакторами (PCS 7 OS with various editors) – для создания конфигурации операторских станций (OS).

SIMATIC Manager – это центральное приложение и некоторыми образом "ядро" ("core") системы PCS 7. Это отправная точка, начиная с которой можно открывать все другие приложения, в которых можено задавать установки для PCS 7-проекта. Утилита SIMATIC Manager и все другие приложения связаны друг с другом. Когда открывается SIMATIC Manager, можно видеть, например, все блоки, которые вставлены в CFC-схему (CFC chart) с помощью CFC- редактора. Кроме того, значительный выигрыш от такой связи приложений становится очевидным, когда конфигурируется операторская станция (OS). Можно обратиться к любым данным, которые созданы посредством SIMATIC Manager и других приложений, например, просто и быстро визуализировать переменную процесса (process tag) из CFC- схемы (chart) во время конфигурирования операторскей станции (OS).

^ Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.


Рисунок 1.14. Иерархическая структура объектов проекта STEP 7

1.3.3 Программный пакет визуализации процессов WinCC

WinCC – связующее звено между человеком и машиной в концепции автоматизации. Это специализированная и технологически нейтральная система для решения задач визуализирующей и управляющей техники для автоматизации какого-либо процесса. Она предлагает применимые в промышленности функциональные модули для представления графиков, вывода сообщений, их архивирования и протоколирования. С помощью ее работоспособной связи с процессом, быстрой актуализации рисунков и надежного архивирования данных гарантируется высокая адаптивность к различным автоматизированным системам управления и надежность работы при осуществлении наблюдения.

С помощью WinCC представляется программное обеспечение для визуализации процесса, с помощью которого можно наглядно и легко наблюдать за процессами и обслуживать их в конкретном автоматизированном устройстве.

В настоящее время осуществляется рост процессов автоматизации самых разнообразных технологических процессов и необходимостью осуществлять быстрое и точное наблюдение и обслуживание этих технологических процессов, что ведет к необходимости подготовки квалифицированного рабочего персонала.

WinCC – программное обеспечение для визуализации процессов, с помощью которого легко может быть реализовано наблюдение за всеми составляющими системами автоматизированного процесса.

В WinCC комбинированы архитектура приложений Windows 95 и NT 4.0 с простотой графического оснащения программ. Данная система визуализации предлагает все необходимые составные части для решения задач контроля и управления автоматизированным процессом.


^ Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.


Рисунок 1.15 – Интегрирование системы визуализации WinCC в системы управления технологическими процессами


WinCC предоставляет проектировщику набор инструментов, банков данных и различных редакторов, пользуясь которыми создаются логически завершенные части проекта, облегчая тем самым работу проектировщика и уменьшая затраты времени на создание и тестирование проекта.


^ 2. Программирование систем автоматизации SIMATIC S7

       2.1 Основы работы с программным пакетом STEP7

2.1.1. Обработка программы

Программное обеспечение для CPU состоит из операционной системы (operating system) и пользовательской программы (user program).

Операционная система – это совокупность всех инструкций и описаний, которые осуществляют управление всеми системными ресурсами и процессами, использующими эти ресурсы. Она включает в себя такие функции, как резервирование данных в случае сбоя электропитания, активация приоритетных классов и так далее. Операционная система является компонентом CPU, к которому у пользователя нет доступа в режиме записи. Однако, вы можете перезагружать операционную систему с карты

памяти в случае, к примеру, обновления программы.

^ Пользовательская программа представляет собой совокупность всех инструкций и описаний для обработки сигналов, с помощью которых осуществляется управление предприятием (процессом) в соответствии с определенной задачей автоматизации.

Методы обработки программы

Пользовательская программа может состоять из программных разделов, которые обрабатываются CPU в зависимости от определенных событий. Таким событием может быть запуск системы автоматизации, прерывание или обнаружение программной ошибки .

Программы, назначенные для обработки событий, разделяются на приоритетные классы (priority classes), которые определяют порядок обработки программы (система взаимных прерываний – mutual interruptibility), когда происходит несколько событий.

Программой с низшим приоритетом является главная программа (main program), циклически обрабатываемая CPU. События могут прервать главную программу в любом месте, после чего CPU выполнит связанную с прерыванием обслуживающую программу (процедуру) или программу (процедуру) обработки ошибки и вернет управление главной программе.

Каждому событию соответствует специальный организационный блок (organization block – OB). Организационные блоки в программе пользователя реализуют механизм приоритетных классов. При возникновении события CPU активизирует назначенный организационный блок. Организационный блок – это часть пользовательской программы, которую вы можно написать самостоятельно.

Главная программа располагается в организационном блоке ОВ 1, который всегда обрабатывается центральным процессором. Начало пользовательской программы идентично первому сегменту (сети, network) в ОВ 1. По завершению обработки ОВ 1 (конец программы) CPU передает управление операционной системе, и после вызова различных функций операционной системы, таких как обновление образа процесса, центральный процессор снова вызывает ОВ 1.

Событиями, которые могут вмешиваться в работу программы, являются прерывания (interrupts) и ошибки (errors).

Источником прерываний может быть процесс (аппаратные прерывания), или они могут исходить от CPU (циклические прерывания – watchdog interrupts, прерывания по времени суток – time-of-day interrupts и другие).

Что касается ошибок, то различают синхронные и асинхронные ошибки. Асинхронной является ошибка, которая не зависит от выполнения программы, к примеру, отказ электропитания в устройстве расширения или замена модуля. Синхронные ошибки возникают при выполнении программы. К ним относятся, например, обращение к несуществующему адресу или ошибка преобразования типа данных.

Типы и номера регистрируемых событий и соответствующих u1086 организационных блоков определяются CPU; не каждый CPU способен обработать все возможные события STEP 7.


^ Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.


Рисунок 2.1 Методы обработки пользовательской программы

Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.


^ Таблица 2.1 Организационные блоки SIMATIC S7


2.1.2.Блоки


С целью повышения удобочитаемости и понимания программы её можно разбить ее на произвольное число разделов. Языки программирования STEP 7 поддерживают эту концепцию и предоставляют необходимые функции. Каждая часть программы должна быть независимой и обладать технологическим или функциональным базисом. Эти разделы программы называются «блоками» («Blocks»).

Блок – это раздел программы, который определяется собственной функциональностью, структурой или решаемой задачей.

Типы блоков

Язык программирования STL предоставляет для разных задач различные типы блоков:

- Пользовательские блоки (user blocks) Эти блоки содержат пользовательскую программу и пользовательские данные.

- Системные блоки (system blocks) Эти блоки содержат системную программу и системные данные.

- Стандартные блоки (standard blocks) Готовые к непосредственному использованию (созданные заранее) блоки, такие как драйверы для функциональных модулей (FM) и коммуникационных процессоров (СР).

Пользовательские блоки

В случае больших и сложных программ рекомендуется и отчасти является необходимостью «структурирование» (разбиение) программы с выделением блоков. В зависимости от приложения можно выбрать для использования различные типы блоков:

Организационные блоки (Organization blocks - OB)

Эти блоки служат в качестве интерфейса между операционной системой и программой пользователя. Операционная система CPU вызывает организационные блоки при возникновении определенных событий, например, в случае аппаратного прерывания или прерывания по времени суток. Главная программа находится в организационном блоке ОВ 1. Остальные организационные блоки имеют постоянные номера, назначенные в зависимости от событий, для обработки которых они вызываются.

Функциональные блоки (Function blocks - FB)

Эти блоки являются частями программы, вызовы которых могут быть запрограммированы с помощью параметров блока. У них есть область памяти для переменных (variable memory), которая расположена в блоке данных. Этот блок постоянно назначен функциональному блоку или, точнее, вызову (call) функционального блока.

Кроме того, каждому вызову функционального блока можно назначить другой блок данных (с такой же структурой данных, но содержащий другие значения). Подобный постоянно назначенный блок называется экземплярным блоком данных или экземпляром блока данных (instance data block), а совокупность вызова функционального блока и экземплярного блока данных называется экземпляром вызова (call instance) или просто «экземпляром» («instance»). Функциональные блоки могут также хранить свои переменные в экземплярном блоке данных вызывающего функционального блока; такой экземпляр называется «локальным экземпляром» («local instance»).

Функции (Functions - FC)

Функции используются для программирования часто повторяющихся или сложных функций автоматизации. Для них могут быть назначены параметры. Функции могут возвращать значение (называемое значением функции) в вызывающий блок. Значение функции является необязательным параметром. Кроме него у функций могут быть другие выходные параметры. Функции не сохраняют информацию и не имеют назначенного блока данных.

Блоки данных (Data blocks - DB)

Эти блоки содержат данные программы. Программируя бло