ОБУЧЕНИЕ РАБОТЫ С САУ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНТРОЛЛЕРА SIMATIC S7-1200

АННОТАЦИЯ

Данная статья рассматривает систему, состоящей из программируемого логического контроллера (ПЛК) и электрической схемы, которые совместно образуют систему автоматического управления (САУ), а также области и способы интеграции данной системы в процесс обучения. Происходит рассмотрение принципов работы системы, её основных элементов. Описываются наиболее подходящие для иллюстрирования темы.

Ключевые слова: система автоматического управления, программируемый логический контроллер, регулятор, электрическая схема.

Важным этапом изучения любого раздела знания является как изучение теоретической базы, так и получение практических навыков, которые позволяют как разобрать и закрепить теоретические составляющие, так и провести параллели между теорией и её реальным применением, которое часто может иметь массу различных нюансов и отличий.

По причине наличия довольно общиной и глубокой теоретической базы, а также сложности и многообразности современных САУ, переход к работе с реальными системами бывает осложнён. Именно исходя из этого, возможность получения работы с реальным оборудованием, показывающие основные принципы работы САУ на упрощённых примерах является необходимым. В данной статье представлен способ организации подобной работы.

Рассмотрим один из простейших примеров САУ (Рисунок 1).

Рисунок 1. Структурная схема САУ

Как видно из схемы, данная система состоит из ПИ-регулятора, который используется для поддержания регулируемой величины в заданном значении, и объекта управления, на который оказывается возмущающее воздействие.

Регулятор в данном случае реализуется на ПЛК, а объект управления и возмущающее воздействие представлены электрической схемой (Рисунок 2), входы и выходы которой подключены к ПЛК. Регулируемой величиной является напряжение на конденсаторе С, которое поддерживается в заданном диапазоне, а в качестве возмущающего воздействия используется включаемый в схему с помощью ключа резистор R3.

Рисунок 2. Электрическая схема

Передаточная функция представляет собой отношение изображений по Лапласу выходной величины к входной величине [1] и для схемы, представленной на рисунке 2 имеет вид:

                                                                                   (1)

Общая передаточная функция всей САУ, представленной на рисунке 1, получается путём добавления передаточной функции ПИ-регулятора к передаточной функции электрической схемы и имеет вид:

                                                                               (2)

Используя комбинацию контроллера и электрической схемы, появляется несколько возможностей иллюстрации различных теоретических тем. Основным способом применения, конечно, является наглядная иллюстрация связи передаточной функции, описываемой представленными выше формулами, с реальными элементами электрической цепи, в которых и происходит преобразование электрического сигнала, а также иллюстрация способов формирования передаточной функции на основе реальных электрических схем.

Помимо этого, к возможным разделам, доступным для разбора с помощью представленной системы можно отнести:

• Рассмотрение критериев качества систем автоматического управления и их связь с электрической схемой;
• Расчёт параметров регулятора на основе заданных параметров качества и характеристик системы;
• Работа с ПЛК и электрическими схемами;
• Разработка и тестирование программ для ПЛК.

Обобщая, можно сказать, что данная система, может служить для иллюстрации как работы САУ, так и для обучения взаимодействия с ПЛК, что позволяет использовать её в различных областях обучения. Система имеет высокую степень универсальности, что делает её удобной в использовании и облегчает внедрение в процессы обучения.

Список литературы:

1. Карпов А.Г. Теория автоматического управления. Часть 1: Учебное пособие. − Томск: ТМЛ-Пресс, 2011. − 212 с.