Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Aplikace PLC Simatic S7 - 1200 pro řízení technologického přípravku v laboratoři 109 Autor: Denis Bezzubov Vedoucí bakalářské práce: Ing.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Aplikace PLC Simatic S7 - 1200 pro řízení technologického přípravku v laboratoři 109 Autor: Denis Bezzubov Vedoucí bakalářské práce: Ing."— Transkript prezentace:

1 BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Aplikace PLC Simatic S pro řízení technologického přípravku v laboratoři 109 Autor: Denis Bezzubov Vedoucí bakalářské práce: Ing. Marie Martinásková, Ph.D. Recenzent bakalářské práce: Ing. Ladislav Šmejkal, CSc.

2 Abstrakt Práce obsahuje popis nejnovějšího HW a SW firmy Siemens Simatic S a TIA Portál. Tento popis slouží jako návod pro další generace studentů, kteří budou realizovat různé druhy úloh pomocí tohoto HW a SW. Popis realizace řešení zadaných úloh.

3 Úloha č.1 - Procesní tank Navrhněte model řízení procesního tanku za stanovených podmínek, včetně technické realizace laboratorní úlohy pomocí programovatelného automatu PLC Simatic S s využitím prvků stavebnice FESTO Didactic. Následně navrhněte vizualizaci dané úlohy pomocí operátorského panelu Simatic HMI. Před technickou realizací proveďte simulací funkce úlohy v programu FESTO FluidSIM. Zadání, analýza, simulace Úloha č.1 - Procesní tank Navrhněte model řízení procesního tanku za stanovených podmínek, včetně technické realizace laboratorní úlohy pomocí programovatelného automatu PLC Simatic S s využitím prvků stavebnice FESTO Didactic. Následně navrhněte vizualizaci dané úlohy pomocí operátorského panelu Simatic HMI. Před technickou realizací proveďte simulací funkce úlohy v programu FESTO FluidSIM.

4 Označení a význam zkratek: T - Procesní tankK2 - Koleno pro odstřel kvasnic P1 - Potrubí pro přívod kvasnicK3 - Koleno pro transfer piva do ležáckých tanků P2 - Potrubí pro přívod mladinyV1 - Ventil ovládající přívod kvasnic P3 - Odpadní potrubíV2 - Ventil ovládající přívod vody pro chlazení P4 - Potrubí pro transfer pivaKL1 - Klapka procesního tanků P5 - Potrubí pro vodu určenou k chlazeníHL1, HL2, LL - Snímače hladin P6 - Potrubí pro odvod vody určené k chlazeníSTART - Startovací tlačítko M1 - Motor čerpadla pro čerpání mladinyTL1 - Tlačítko pro odstřel kvasnic M2 - Motor čerpadla pro čerpání mladého pivaCIP - LED signalizace K1 - Koleno pro transfer mladiny a kvasnic do procesního tanků kvasnic Zadání, analýza, simulace Blokové schéma Obr. 1: Blokové schéma úlohy č. 1

5 Zadání, analýza, simulace 1. Zajistit zhasnutí signalizace CIP, pomocí tlačítka CIPreset. 2. Připojit koleno K1 a čerpat mladinu pomocí motoru čerpadla M1. Po dosáhnutí dolní hladiny procesního tanku otevřít V1 a vpustit kvasnice. 3. Po naplnění procesního tanku uzavřít klapku KL1. 4. Při kvašení spustit chlazení otevřením ventilu V2 na dobu 300s. 5. Provést odstřel kvasnic v době kvašení pomocí tlačítka TL1. 6. Po ukončení kvašení připojit koleno K3 a začít odčerpávat mladé pivo pomocí motoru čerpadla M2. Zadání, analýza, simulace 1. Zajistit zhasnutí signalizace CIP, pomocí tlačítka CIPreset. 2. Připojit koleno K1 a čerpat mladinu pomocí motoru čerpadla M1. Po dosáhnutí dolní hladiny procesního tanku otevřít V1 a vpustit kvasnice. 3. Po naplnění procesního tanku uzavřít klapku KL1. 4. Při kvašení spustit chlazení otevřením ventilu V2 na dobu 300s. 5. Provést odstřel kvasnic v době kvašení pomocí tlačítka TL1. 6. Po ukončení kvašení připojit koleno K3 a začít odčerpávat mladé pivo pomocí motoru čerpadla M2. Zadání, analýza, simulace Přehled operací

6 Zadání, analýza, simulace Analýza vstupů/výstupů Analýza vstupů PrvekOznačeníPřiřazení významu senzorK1 je odpojenoK10K10=1, koleno K1 je odpojeno senzorK1 je připojenoK11K11=1, koleno K1 je připojeno senzorK2 je odpojenoK20K20=1, koleno K2 je odpojeno senzorK2 je připojenoK21K21=1, koleno K2 je připojeno senzorK3 je odpojenoK30K30=1, koleno K3 je odpojeno senzorK3 je připojenoK31K31=1, koleno K3 je připojeno senzorKL1 je otevřenaKL10KL10=1, klapka KL1 je otevřena senzorKL1 je zavřenaKL11KL11=1, klapka KL1 je zavřena senzorV1 je otevřenV10V10=1, ventil je otevřen senzorV1 je zavřenV11V11=1, ventil je zavřen senzorV2 je otevřenV20V20=1, ventil je otevřen senzorV2 je zavřenV21V21=1, ventil je zavřen tlačítkoSTART - start tl.STARTSTART=0/1, tlačítko START nestis./stisknuto tlačítkoTL1 - odstřel tl.TL1TL1=0/1, tlačítko TL1 nestis./stisknuto senzorLL - dolní hladinaLLLL=0/1, hladina nedosažena/dosažena senzorHL1 - horní hl. 1HL1HL1=0/1, hladina nedosažena/dosažena senzorHL2 - horní hl. 2HL2HL2=0/1, hladina nedosažena/dosažena tlačítkoCIPreset - tl.CIPresetCIPreset=0/1, tl. CIPreset nestis./stisknuto Zadání, analýza, simulace Analýza vstupů/výstupů Zadání, analýza, simulace Analýza vstupů/výstupů Zadání, analýza, simulace Analýza vstupů/výstupů Podle krokového diagramu, (Obr. 2), je sestaven seznam všech prvků, (Tab. 1 a 2), potřebných pro simulaci úlohy v programu FESTO FluidSIM 4 Demo. Tab. 1: Analýza vstupů úlohy č. 1

7 Zadání, analýza, simulace V tomto seznamu je provedeno jejich označení a přiřazení příslušných významů. Analýza vstupů/výstupů Analýza výstupů PrvekOznačeníPřiřazení významu cívka rozvaděčeK1 odpojitK1_ZK1_Z=1,K1_P=0 - koleno K1 se odpojí cívka rozvaděčeK1 připojitK1_PK1_Z=0,K1_P=1 - koleno K1 se připojí cívka rozvaděčeK2 odpojitK2_ZK2_Z=1,K2_P=0 - koleno K2 se odpojí cívka rozvaděčeK2 připojitK2_PK2_Z=0,K2_P=1 - koleno K2 se připojí cívka rozvaděčeK3 odpojitK3_ZK3_Z=1,K3_P=0 - koleno K3 se odpojí cívka rozvaděčeK3 připojitK3_PK3_Z=0,K3_P=1 - koleno K3 se připojí cívka rozvaděčeKL1 otevřítKL1_OKL1_O=1,KL1_Z=0 - klapka KL1 se otevře cívka rozvaděčeKL1 zavřítKL1_ZKL1_O=0,KL1_Z=1 - klapka KL1 se zavře cívka rozvaděčeV1 je otevřeV1_OV1_O=1,V1_Z=0 - ventil V1 se otevře cívka rozvaděčeV1 je zavřeV1_ZV1_O=0,V1_Z=1 - ventil V1 se zavře cívka rozvaděčeV2 je otevřeV2_OV2_O=1,V2_Z=0 - ventil V2 se otevře cívka rozvaděčeV2 je zavřeV2_ZV2_O=0,V2_Z=1 - ventil V2 se zavře LEDCIP CIP=0/1 - Led dioda CIP se zhasne/rozsvítí motor čerpadlaM1 M1=1/0 - motor čerpadla M1 zapnut/vypnut motor čerpadlaM2 M2=1/0 - motor čerpadla M2 zapnut/vypnut Tab. 2: Analýza výstupů úlohy č. 1

8 Pomocí seznamu všech prvku, (Tab. 1 a 2), je provedena analýza krokového diagramu. Zadání, analýza, simulace Analýza krokového diagramu Obr. 3: Analýza krokového diagramu úlohy č. 1; [s1] Zadání, analýza, simulace Analýza krokového diagramu

9 Schéma obsahuje bistabilní rozvaděče a dvojčinné motory. V tomto schématu se také nacházejí zpětné a škrtící ventily, které řídí rychlost vysunutí a zasunutí dvojčinných motorů. Zadání, analýza, simulace Obr. 4: Elektropneumatické schéma úlohy č. 1; [s1] Zadání, analýza, simulace Schéma obsahuje bistabilní rozvaděče a dvojčinné motory. V tomto schématu se také nacházejí zpětné a škrtící ventily, které řídí rychlost vysunutí a zasunutí dvojčinných motorů. Zadání, analýza, simulace Simulace úlohy - Elektropneumatické schéma

10 Umístění vstupních a výstupních prvků virtuálního PLC je znázorněno v obvodovém schématu, (Obr. 5). Mezi vstupní prvky patří ovládací tlačítka a snímače polohy dvojčinných motorů. Kolena a ventily jsou simulovány pneumatickými motory, ovládanými bistabilními rozvaděči. Motory čerpadel jsou simulovány LED diodami. Zadání, analýza, simulace Simulace úlohy - Obvodové schéma Obr. 5: Obvodové schéma úlohy č. 1; [s1] Simulace úlohy - Obvodové schéma Umístění vstupních a výstupních prvků virtuálního PLC je znázorněno v obvodovém schématu, (Obr. 5). Mezi vstupní prvky patří ovládací tlačítka a snímače polohy dvojčinných motorů. Kolena a ventily jsou simulovány pneumatickými motory, ovládanými bistabilními rozvaděči. Motory čerpadel jsou simulovány LED diodami. Simulace úlohy - Obvodové schéma Zadání, analýza, simulace Umístění vstupních a výstupních prvků virtuálního PLC je znázorněno v obvodovém schématu, (Obr. 5). Mezi vstupní prvky patří ovládací tlačítka a snímače polohy dvojčinných motorů. Kolena a ventily jsou simulovány pneumatickými motory, ovládanými bistabilními rozvaděči. Motory čerpadel jsou simulovány LED diodami. Simulace úlohy - Obvodové schéma

11 Zadání, analýza, simulace Simulace řízení procesního tanků je provedena pomocí jazyka Grafcet, (Obr. 6), v programu FESTO FluidSIM 4 Demo. Simulace úlohy - Navržený algortimus Obr. 6: Algortimus v jazyku Grafcet pro úlohy č. 1; [s1] Zadání, analýza, simulace Simulace úlohy - Navržený algortimus Simulace řízení procesního tanků je provedena pomocí jazyka Grafcet, (Obr. 6), v programu FESTO FluidSIM 4 Demo. Zadání, analýza, simulace Simulace úlohy - Navržený algortimus

12 Reálný krokový diagram, (Obr. 7), je vytvořen v programu FESTO FluidSIM 4 Demo pomocí nástroje State diagram. Reálný krokový diagram odpovídá krokovému diagramu, (Obr. 2). Tímto porovnáním je ověřena správnost simulace řízení úlohy č. 1. Zadání, analýza, simulace Simulace úlohy - Navržený algortimus Obr. 7: Reálný krokový diagram úlohy č. 1; [s1] Simulace úlohy - Navržený algortimus Zadání, analýza, simulace Simulace úlohy - Navržený algortimus Reálný krokový diagram, (Obr. 7), je vytvořen v programu FESTO FluidSIM 4 Demo pomocí nástroje State diagram. Reálný krokový diagram odpovídá krokovému diagramu, (Obr. 2). Tímto porovnáním je ověřena správnost simulace řízení úlohy č. 1. Zadání, analýza, simulace Simulace úlohy - Navržený algortimus

13 Použité HW a SW prostředky Simatic S Parametry Obr. 8: Řídicí jednotka S ; [5] TypCPU 1212C Rozměry90x100x75 Paměť -pracovní25Kb -stálá (permanentní)1Mb -remanentní2Kb Vstupy/Výstupy -Digitální8vstůpu/6výstupu -Analogové2 vstůpy Rozšíření -signálové modulyje možné přidat 2 moduly -signálové deskyje možné přidat 1 desku na CPU -komunikační modulyje možné přidat 3 moduly Výsokorychlostní čitače -samotný3x 100kHz a 1x 30kHz -kvadraturní3x 100kHz a 1x 30kHz Impulzní výstupy2 Paměťová kartapaměťová karta SIMATIC Realný platný čas10 dnů Profinet1 port Rychlost vykonání instrukci -matematické18μs/instrukce -booleovské0,1μs/instrukce Tab. 3: Přehled základních parametrů CPU 1212C Použité HW a SW prostředky Simatic S Parametry

14 Byl použit operátorský panel Simatic HMI KTP600 Basic Color PN, (Obr. 9). Tento panel je osazen grafickým dotykovým displejem o velikosti 6", který má rozlišení 320x240, zobrazuje 256 barev a má k dispozici 6 hardwarových funkčních kláves. Použité HW a SW prostředky Simatic HMI Basic - KTP600 Obr. 9: Simatic KTP600 Basic Color PN; [1]

15 Software TIA Portál - Popis Projektový strom Obr. 11: TIA Portál - Projektový strom; [s2]

16 V hlavním okně vidíme jednotlivé příčky, pomocí kterých se tvoří program. Na pravé straně se nacházejí vedlejší okna „Instrukce- Instructions“ a „Rozšířené instrukce - Extended Instructions“, které obsahují instrukce potřebné pro tvorbu programu. Editor tvorby programu Software TIA Portál - Popis Obr. 12: TIA Portál - Editor tvorby programu; [s2] Editor tvorby programu Software TIA Portál - Popis V hlavním okně vidíme jednotlivé příčky, pomocí kterých se tvoří program. Na pravé straně se nacházejí vedlejší okna „Instrukce- Instructions“ a „Rozšířené instrukce - Extended Instructions“, které obsahují instrukce potřebné pro tvorbu programu. Editor tvorby programu Software TIA Portál - Popis

17 Pro deklarování PLC Tagu je k dispozici editor „PLC Tagy - PLC Tags“, (Obr. 13), ve kterém je možné upravovat parametry proměnných. Těmito parametry jsou: jméno, datový typ a adresa proměnné. PLC Tagy Software TIA Portál - Popis Obr. 13: TIA Portál - PLC Tagy; [s2] PLC Tagy Software TIA Portál - Popis Pro deklarování PLC Tagu je k dispozici editor „PLC Tagy - PLC Tags“, (Obr. 13), ve kterém je možné upravovat parametry proměnných. Těmito parametry jsou: jméno, datový typ a adresa proměnné. PLC Tagy Software TIA Portál - Popis

18 Vizualizace - Nástroj WinCC Software TIA Portál - Popis Obr. 15: TIA Portál - Vizualizace 1; [s2] Vizualizace - Nástroj WinCC Software TIA Portál - Popis Vizualizace - Nástroj WinCC Software TIA Portál - Popis

19 Nastavování parametrů grafických prvků je možné provádět ve vedlejším okně „Vlastnosti - Properties“, (Obr. 16). Lze zde měnit například základní parametry týkající se vzhledu, velikosti a umístění grafického prvku. Vizualizace - Nástroj WinCC Software TIA Portál - Popis Obr. 16: TIA Portál - Vizualizace 2; [s2] Vizualizace - Nástroj WinCC Software TIA Portál - Popis Vizualizace - Nástroj WinCC Software TIA Portál - Popis

20 V záložce „Animace - Animations“ je možné vytvořit základní animace. První nejčastěji využívanou animací je animace typu „Vzhled - Appearance“, (Obr. 17), která provádí změnu vzhledu grafického prvku v závislosti na změně rozsahu proměnné. Vizualizace - Nástroj WinCC Software TIA Portál - Popis Obr. 17: TIA Portál - Vizualizace 3; [s2] Vizualizace - Nástroj WinCC Software TIA Portál - Popis V záložce „Animace - Animations“ je možné vytvořit základní animace. První nejčastěji využívanou animací je animace typu „Vzhled - Appearance“, (Obr. 17), která provádí změnu vzhledu grafického prvku v závislosti na změně rozsahu proměnné. Vizualizace - Nástroj WinCC Software TIA Portál - Popis

21 Programovací metoda Implementace Obr. 18: TIA Portál - Programování 1; [s2] Programovací metoda Implementace

22 Výsledná vizualizace se skládá ze dvou obrazovek. První obrazovka, (Obr. 22), je hlavní a slouží pro sledování i řízení procesu v automatickém modu. Výsledná vizualizace úlohy č. 1 Implementace Obr. 22: TIA Portál - Vizualizace úlohy č. 1; [s2] Výsledná vizualizace úlohy č. 1 Implementace Výsledná vizualizace se skládá ze dvou obrazovek. První obrazovka, (Obr. 22), je hlavní a slouží pro sledování i řízení procesu v automatickém modu. Výsledná vizualizace úlohy č. 1 Implementace Výsledná vizualizace úlohy č. 1 Implementace Výsledná vizualizace se skládá ze dvou obrazovek. První obrazovka, (Obr. 22), je hlavní a slouží pro sledování i řízení procesu v automatickém modu. Výsledná vizualizace úlohy č. 1 Implementace

23 Druhá obrazovka, (Obr. 23), je určena pro ruční řízení všech prvků procesu. Tyto prvky se ovládají pomocí ovládacích grafických prvků typu tlačítko (button), tyto prvky se nacházejí na pravé straně obrazovky. Výsledná vizualizace úlohy č. 1 Implementace Obr. 23: TIA Portál - Vizualizace ručního řízení úlohy č. 1; [s2]

24 Výsledná vizualizace úlohy č. 2 Implementace Obr. 24: TIA Portál - Vizualizace úlohy č. 2; [s2] Výsledná vizualizace úlohy č. 2 Implementace Pro tuto úlohu vytvořena pouze jedna obrazovka, (Obr. 24). V této úloze se vyskytují stejné grafické prvky, jako v úloze č. 1. Výsledná vizualizace úlohy č. 2 Implementace

25 Pro simulaci řízení zadaných úloh byly použity prvky stavebnice firmy FESTO Didactic. Výsledné zapojení, (Obr. 25), je realizováno v laboratoři č Simulace Implementace Obr. 25: Simulace řízení zadaných úloh

26 Vizualiace Výchozí stav

27 Vizualiace Odstartování úlohy - probíhá plnění tanku.

28 Vizualiace Otevření ventilu V1 pro přívod kvasnic – pokračování v plnění.

29 Vizualiace Dosažena horní hladina.

30 Vizualiace Po odpojení kolena K1,vypnuti motoru čerpadla M1 a zavření ventilu V1 se aktivuje chlazení pomocí ventilu V2.

31 Vizualiace V době chlazení musí byt proveden odstřel pomocí tlačitka TL1, během odstřelu je připojeno koleno K2, kterým se vypustí část obsahu procesního tanku.

32 Vizualiace Čekání na dokončení chlazení

33 Vizualiace Po skončení chlazení se aktivuje koleno K3 a začne se vypouštět.

34 Vizualiace Jakmile poklesne hladina v procesním tanku, tak se aktivuje motor čerpadla M2.

35 Vizualiace Po vypuštění procesního tanku dojde k aktivaci ledky CIP, která signalizuje, že musí dojít k procesu čištění. K deaktivaci signalizace dojde zmačknutím tlačítka CipRes.

36 Vizualiace Výchozí stav

37 [1] Prospekt Siemens TIA Portal, 2010 [2] Martinásková, M., Šmejkal, L.: Řízení programovatelnými automaty I, skriptum ČVUT FS, Praha, 2004 [3] Martinásková, M., Šmejkal, L.: Řízení Programovatelnými automaty II, skriptum ČVUT FS, Praha, 2000 [4] Martinásková, M., Šmejkal, L.: Řízení Programovatelnými automaty III, skriptum ČVUT FS, Praha, 2003 [5] Manuál k Simatic S7-1200, 2009 [6] Manuál k Simatic HMI Basic, 2009 Literatura Literatura a zdroje Literatura Literatura a zdroje Literatura Literatura a zdroje [s1] Festo FluidSIM® 4 - Demo V4.2l/1.66, 2008 [s2] Siemens TIA Portal V10.5, 2009 Software

38 Děkují za pozornost


Stáhnout ppt "BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Aplikace PLC Simatic S7 - 1200 pro řízení technologického přípravku v laboratoři 109 Autor: Denis Bezzubov Vedoucí bakalářské práce: Ing."

Podobné prezentace


Reklamy Google