ВНЕДРЕНИЕ НОВЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ «ОВЕН» В ЛАБОРАТОРНЫЙ КОМПЛЕКС ВЯТГУ

Никонов Андрей Владимирович

аспирант Вятского государственного университета, г. Киров

Е-mail:

Модернизация существующих предприятий – одна из главных задач, стоящих перед современной Россией. Достижение поставленной цели невозможно без грамотных специалистов, получивших хорошую теоретическую базу и практические навыки в вузах. Всё это требует своевременной разработки новых лабораторных работ, закупки оборудования, его внедрения в учебный процесс.

Кафедра автоматики и телемеханики Вятского государственного университета продолжает активно сотрудничать с НПО «ОВЕН», выпускающим измерители-регуляторы, приборы контроля и управления, модули ввода/вывода, блоки питания, датчики и другие устройства. На базе множества приборов был создан лабораторный комплекс (рис. 1) для проведения практических занятий по дисциплинам «Технические средства автоматизации и управления», «Проектирование АСУТП» и ряду других.

Рисунок 1. Лабораторный комплекс ВятГУ

Назначение разработанного комплекса заключается в закреплении теоретических знаний студентов; знакомстве с современными приборами автоматизации, их устройством, структурой меню, способами настройки, подключения, функционирования; выработке практических навыков по управлению технологическим процессом и работе с различными программными средствами.

Лабораторный комплекс состоит из ряда стендов, позволяющих осуществлять управление температурой воздуха, влажностью, скоростью вращения вентилятора и т. п. Каждый из стендов состоит из устройства управления (УУ) и объекта управления (ОУ). Объекты управления представляют собой сочетание имитаторов технологического оборудования и процессов, датчиков, исполнительных механизмов. Устройства управления реализованы по модульному принципу на основе сменных блоков, содержащих один из регуляторов или контроллеров фирмы ОВЕН и могут связываться с рабочей станцией по интерфейсу RS-232. Общая структурная схема исследуемых систем в лабораторном комплексе приведена на рис. 2.

Рисунок 2. Структурная схема исследуемых систем регулирования

Расширение имеющегося функционала данного комплекса является одним из приоритетных направлений работы на кафедре автоматики и телемеханики. Поэтому дополнительно были приобретены программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК150, универсальный измерительный модуль ввода ОВЕН МВА8 - для подключения к контроллеру температурных датчиков, модуль управления исполнительными механизмами МВУ8 - для управления вентилятором и лампой накаливания, индикационная панель ОВЕН ИП320 – для задания параметров регулирования.

Контроллер ОВЕН ПЛК150 (рис. 3) предназначен для создания систем управления малыми и средними объектами. Построение системы управления и диспетчеризации возможно как с помощью проводных средств – используя встроенные интерфейсы Ethernet, RS-232, RS-485, так и с помощью беспроводных средств – использую радио, GSM, ADSL модемы. Контроллер выполнен в компактном DIN-реечном корпусе. Расширение количества точек ввода/вывода осуществляется путем подключения внешних модулей ввода/вывода по любому из встроенных интерфейсов.

Рисунок 3. Контроллер ОВЕН ПЛК150

В контроллере изначально заложены мощные вычислительные ресурсы при отсутствии операционной системы: высокопроизводительный процессор RISC архитектуры ARM9, с частотой 180МГц компании Atmel; большой объем оперативной памяти – 8МБ; большой объем постоянной памяти – Flash память, 4МБ; объем энергонезависимой памяти, для хранения значений переменных – до 16КБ [1].

Восьмиканальный универсальный измерительный модуль ввода ОВЕН МВА8 был разработан для распределенных систем управления в сети RS-485, может использоваться в качестве модуля расширения входов для ОВЕН ПЛК или программируемых контроллеров других производителей. Модуль ввода МВА8 работает в сети RS-485 при наличии в ней «мастера», при этом сам МВА8 не является «мастером» сети  [2].

Восьмиканальный модуль управления исполнительными механизмами ОВЕН МВУ8 для распределенных систем в сети RS-485 (протоколы ОВЕН, Modbus, DCON) может использоваться: в качестве удаленного блока выходных устройств для SCADA-системы или программируемых контроллеров (ОВЕН ПЛК или др.); для интеллектуального управления исполнительными механизмами. МВУ8 работает в сети RS-485 при наличии в ней «мастера», при этом сам МВУ8 не является «мастером» сети [3].

Графическая панель оператора ИП320 поддерживает совместную работу с ОВЕН ПЛК, с модулями ОВЕН МВА8, МВУ8, МДВВ, а также приборами и контроллерами других производителей [4].

Основная задача состояла в «объединении» рассмотренных выше средств автоматизации в виде еще одного сменного модуля УУ для лабораторного комплекса, структурная схема которого приведена на рис. 4.

Рисунок 4. Структурная схема сменного модуля УУ

После разработки функциональной схемы был решен вопрос с размещением приборов на сменном модуле УУ, а также выполнена схема электрических соединений. Дальнейшая работа заключалась в конфигурировании МВА8, МВУ8 и программирования ПЛК 150 и ИП 320.

С помощью программ, входящих в комплект поставки модулей МВА8 и МВУ8: «Конфигуратор МВА8» и «Конфигуратор МВУ8», а также адаптера интерфейса RS-232/RS-485 ОВЕН АС3, предназначенного для взаимного преобразования сигналов интерфейсов RS-232 и RS-485, были заданы адреса модулей в сети RS-485 и выбраны типы датчиков и выходных элементов.

Решение задачи программирования контроллера ПЛК 150 осуществлялось в среде программирования контроллера CoDeSys v. 2.3, где было написано несколько программ по управлению температурой: режимы «холодильника», «нагревателя» - для эмуляции работы простейшего терморегулятора. CoDeSys v. 2.3 предоставляет программисту удобную среду для программирования контроллеров на языках стандарта МЭК 61131-3. Используемые редакторы и отладочные средства базируются на широко известных и хорошо себя зарекомендовавших принципах [5].

Основное назначение панели ИП320 – это вывод температуры на экран и установка параметров работы контроллера, работающего в двух режимах: прямой гистерезис и обратный. Для реализации этих двух программ необходимо задавать уставку, гистерезис и сам режим работы.

В панели ИП320 были реализованы 2 экрана. На основном (рис. 5) происходит вывод основных параметров работы прибора, задаются уставка и гистерезис, выбирается режим работы терморегулятора. На дополнительном экране (рис. 6) отображается график температуры.

Рисунок 5. Основной экран ИП320

Назначение основного экрана - просмотр измеряемой температуры, вывод текущих значений уставки и гистерезиса, задание режима работы и параметров регулятора, переход на экран пароля.

Установить режим работы можно нажатием кнопок 0 или 1 на панели оператора ИП320. После выбора режима путем нажатия соответствующей кнопки на экран будет выведен номер текущего режима.

Все параметры читаются из соответствующих регистров. С помощью кнопки 2, расположенной на панели ИП320, можно перейти в режим автоматического переключения экранов панели. Для разрешения записи новых значений необходимо перейти на экран пароля с помощью кнопки 3 на панели ИП320 и выбрать меню “Открыть доступ”. Далее откроется экран ввода пароля, в котором необходимо ввести пароль с помощью стрелок на панели.

Рисунок 6. Экран графика температуры

Экран графика температуры (рис. 6) отображает кривую изменения значений соответствующей физической величины.

Конфигурирование панели оператора осуществляется на ПК с помощью программы «Конфигуратор ИП320», которая предоставляется в комплекте с прибором. Данная программа предназначена для создания, редактирования и сохранения пользовательских экранов, которые будут отображаться на дисплее прибора.

Практические испытания созданного сменного модуля на базе ПЛК 150 и других средств автоматизации ОВЕН прошли успешно. Данные о режиме и уставке успешно считываются с панели ИП320, передаются по интерфейсу RS-485 контроллеру ПЛК 150, на который через модуль МВА8 также поступает информация с датчика температуры. Сформированный выходной сигнал идет на МВУ8 и далее на исполнительные механизмы. Система управления температурой воздуха в ОУ-1 работает и позволяет проводить новые лабораторные работы.

Список литературы:

1.  Информация с сайта фирмы «ОВЕН» [электронный ресурс] – Режим доступа. - URL: http://www.owen.ru/catalog/81771770

2.  Информация с сайта фирмы «ОВЕН» [электронный ресурс] – Режим доступа. - URL: http://www.owen.ru/catalog/16158393#t20c

3.  Информация с сайта фирмы «ОВЕН» [электронный ресурс] – Режим доступа. - URL: http://www.owen.ru/catalog/28842722#t20c

4.  Информация с сайта фирмы «ОВЕН» [электронный ресурс] – Режим доступа. - URL: http://www.owen.ru/catalog/79604532#t20c

5.  Справочная система CoDeSys V2.3