FUNDAȚIA PENTRU CULTURĂ ȘI ÎNVĂȚĂMÂNT IOAN SLAVICI TIMIȘOARA [307225]

FUNDAȚIA PENTRU CULTURĂ ȘI ÎNVĂȚĂMÂNT “IOAN SLAVICI” TIMIȘOARA

UNIVERSITATEA “IOAN SLAVICI” [anonimizat]. univ. dr.ing. Vlăduțiu Mircea

ABSOLVENT

(Stîngă Manuel I)

– 2016 –

FUNDAȚIA PENTRU CULTURĂ ȘI ÎNVAȚĂMÂNT ’’IOAN SLAVICI’’ TIMIȘOARA

UNIVERSITATEA ’’IOAN SLAVICI’’ TIMIȘOARA

FACULTATEA DE INGINERIE

DOMENIUL CALCULATOARE ȘI TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT DE ZI

AUTOMATIZAREA

UNEI MAȘINI

ANALIZĂ

A

PIESELOR

CONDUCATOR ȘTIINȚIFIC

Prof. univ. dr.ing. Vlăduțiu Mircea

ABSOLVENT: [anonimizat]2016-

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA de Inginerie Electrică și Tehnologia Informației

DEPARTAMENTUL Calculatoare și tehnologia informației

TEMA _________________

Lucrare de Finalizare a studiilor a student: [anonimizat]________________________

1). Tema lucrării de finalizare a studiilor:____________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

2). Termenul pentru predarea lucrării ______________________________________________

3). Elemente inițiale pentru elaborarea lucrării de finalizare a studiilor __________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

4). Conținutul lucrării de finalizare a studiilor :_______________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

5). Material grafic:________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

6). Locul de documentare pentru elaborarea lucrării:

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

7). Data emiterii temei_____________________________________________________________

Coordonatori științifici

Prof. univ. dr.ing. Vlăduțiu Mircea

REFERAT

PRIVIND LUCRAREA DE LICENȚĂ

A

ABSOLVENT: [anonimizat] / ABSOLVENT: [anonimizat] : ……………………………………….

DOMENIUL Calculatoare și tehnologia informației

SPECIALIZAREA Calculatoare

PROMOȚIA 2016

Titlul lucrării ………………………………………………………………………..

…..…………………………………………………………………………………………………

Structura lucrării …………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Aprecieri asupra conținutului lucrării de LICENȚĂ (finalizare a studiilor), mod de abordare, complexitate, actualitate, deficiențe

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Aprecieri asupra lucrării (se va menționa: numărul titlurilor bibliografice consultate, frecvența notelor de subsol, calitatea și diversitatea surselor consultate; modul în care absolventul a prelucrat informațiile din surse teoretice)

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

(se va menționa: opțional locul de documentare și modul în care absolventul a realizat cercetarea menționându-se contribuția autorului)

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Concluzii (coordonatorul lucrării trebuie să aprecieze valoarea lucrării întocmite, relevanța studiului întreprins, competențele absolventului, rigurozitatea pe parcursul elaborării lucrării, consecvența și seriozitatea de care a dat dovadă absolventul pe parcurs)

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Redactarea lucrării respectă ………………………………………………….cerințele academice de redactare (părți, capitole, subcapitole, note de subsol și bibliografie).

Consider că lucrarea îndeplinește/ nu îndeplinește condițiile pentru susținere în sesiunea de Examen de LICENȚĂ (finalizare a studiilor) din IULIE 2016 și propun acordarea notei ………………

Oradea,

Data Conducător științific

Cuprins

CUPRINS

Prezentare generală

Arhitectura platformei simulator de proces cu echipamente de tip automat programabil SIMATIC S7 300

Platforma simulator de proces are la bază resursele hardware și software oferite de familia de echipamente SIMATIC produse de compania Siemens.

Echipamentele de tip automatul programabil SIMATIC S7 300 reprezintă clasa de mini automate programabile destinată aplicațiilor industriale de mică și medie anvergură și performante la care numărul de semnale de intrări/ieșiri nu depășește 8192. Această familie de automate programabile este adecvată pentru realizarea funcțiilor de automatizare ale unui utilaj tehnologic complex sau ale unei linii tehnologice formate din mai multe utilaje dintr-un atelier sau secție.

Echipamentele de tip automat programabil sunt formate din unițăti de prelucrare numerică – unității centrale CPU, procesoare de comunicație pentru diferite magistrale standard – CP, module de extensie a numărului de sertare conduse de o singură unitate centrală- IM, module de semnal – SM ( de tip numeric sau analogic ) care pot să aibă canale de intrare sau de ieșire, module cu funcții specifice – FM (pentru realizarea unor sarcini de comandă/ control), module de alimentare și monitorizare a alimentării structurii – PS.

Familia de echipamente de tip automat programabil SIMATIC S7 300 cuprinde unități centrale de procesare numerică CPU cu diferite grade de complexitate și performanțe grupate în două clase distincte:

Unități centrale de prelucrare numerică – CPU de tip compact care pe lingă porturile de comunicație au integrate în modulul de bază al unității centrale și canale de achiziție a semnalelor numerice și analogice și canale de elaborare a comenzilor numerice și analogice.

Unități centrale de prelucrare numerică – CPU de tip standard care conțin doar procesorul și porturile de comunicație. La acest tip de unități centrale se atașează module de extensie de tip SM, CP, IM sau FM pentru achiziție și control precum și pentru realizarea unor funcții speciale în concordanță cu cerințele procesului tehnologic. Sursa de alimentare, unitatea centrală și modulele de extensie se asamblează pe o șina standard. Modulele componente comunica între ele și sunt conectate cu unitatea centrală printr-un conector special Bus modul. În felul acesta se creaza magistrala de control a automatului programabil prin care se transmit semnalele de comanda de la unitatea centrală catre modulele de extensie cu funcții specific și se preiau semnalele de intrare.

Modulele de extensie sunt prevăzute cu conectoare frontale care pot fi detasate asa incat se asigură acces simplu pentru cablarea și realizarea conexiunilor cu elementele din instalațiile automatizate. În acest mod la inlocuirea unui modul cu altul de același tip pentru mentenanta nu este necesară desfacerea legăturilor cablate.

Componenta și structura echipamentului automat programabil este determinată de cerințele de interfațare cu procesul. Amplasarea modulelor se face în sertare tipizate și este impusă astfel: în partea stângă a unității centrale CPU trebuie amplasată sursa de alimentare – PS a intregului sertar. Alimentarea CPU de la rețea se realizează prin cabluri externe. În primul slot din dreapta unității centrale CPU trebuie amplasat modulul procesor de comunicație – CP atunci când este necesar un canal de comunicație ce utilizează un standard diferit față de portul existent la CPU ( tip RS 485 ) și modulul de interfață de comunicație între sertarul principal și sertarele subordonate tip IM. În funcție de numărul de intrări/ieșiri necesare pentru automatizare în sertarul principal se amplaseaza un număr de module de intrări de semnal intrări/ieșiri

numerice/analogice ( numărul maxim de module amplasate intr-un sertar este de opt module incluzând unitatea centrală).

Intr-o structură standard nu pot fi utilizate mai multe procesoare de comunicație tip CP.

Dacă sarcinile de automatizare necesită mai multe canale de intrări /ieșiri decât cele oferite de cele 8 module de extensie care pot fi atașate pe un sertar, sistemul poate fi extins cu maxim alte trei sertare separate prin atasarea la CPU din sertarul principal a unei interfețe tip IM de emisie și a unei interfețe tip IM în fiecare din sertarele de extensie.

Interfață IM din sertarul principal coordoneaza comunicația cu incă maxim trei sertare individuale care la rândul lor sunt prevăzute cu modul IM de recepție și transfer către următorul sertar integrat în structură. În fiecare sertar de extensie pot fi atașate maxim 8 module de semnal ( număr maxim de intrări/ieșiri este 1024).

Automatul programabil S7 300 poate funcționa în sistem ierarhic distribuit ca “slave” pe magistrala de comunicație de date tip PROFIBUS.

Configurația platformei simulator de proces

Construcția platformei și configurația hardware a acesteia este prezentată în Figura 1.1.

Structura include echipamentul cu automat programabil Simatic S7-300 – Siemens cu urmatoarea componenta:

Unitate centrală de prelucrare numerică tip SIMATIC S7 – 315 – 2DP

Tensiune de alimentare: 20,4 …28,8 Vcc/ 850 mA; putere disipată: 4,5 W;

Memorie de bază: 384 KB;

Memorie instrucțiuni: 128 K;

Memorie adresabilă pe bit: 2048 bytes;

I/O imagine proces (process image): 128/128 bytes

Intrări/ieșiri digitale procesate, max: 1024;

Intrări/ieșiri analogice procesate, max: 256;

Comunicație de date:

Protocol PROFIBUS: DP master-1; DP slave-1;

Protocol MPI;

Sursă de alimentare SIMATIC S7 307

tensiunea de alimentare: 220V / 50 Hz;

tensiunea de ieșire: 24V cc +/- 3%;

curent de ieșire: 0 – 5A;

protecție la supratensiune, restart automat la racire;

protecție la scurtcircuit: declanșare electronica, restart automat la racire;

Modul extensie intrări numerice în curent continuu SIMATIC S7 321

Tensiune de alimentare modul: 24 Vcc;

Număr canale intrări digitale: 16;

Tensiune nominal semnal intrare digitală : +24Vcc;

Semnal nivel logic „0” – de la -5Vcc la 5 Vcc;

Semnal nivel logic „1”- la 13 la 30 V;

Curent pentru semnal digital nivel logic „1”: tipic: 7mA;

Modul extensie ieșiri numerice în curent continuu SIMATIC S7 322

Tensiune de alimentare modul: 24 Vcc/ 80 mA;

Număr canale ieșiri digitale: 16;

Tensiune pe ieșire: (24 – 0.8) Vcc la curent max. 0,5A pentru semnal nivel logic „1”

Modul intrări analogice ( conversie A/D) SIMATIC S7 331;

Tensiune de alimentare modul: 24 Vcc/ 200 mA;

Număr canale intrări analogice: 8;

Rezoluție conversie analog/digitală: 13 bit;

Tip semnale de intrare:

Curent: diferite domenii de măsurare, 4 …. 20 mA etc.; o Tensiune: diferite domenii de măsurare, 0…10Vdc etc; o Rezistența RTD: diferite tipuri de termorezistențe;

Modul ieșiri analogice ( conversie D/A) SIMATIC S7 332;

Tensiune de alimentare modul: 24 Vcc/ 200 mA;

Panou operator OP 37 Micro

Dimensiune ecran 3”, LCD, tip – monocrom;

Porturi de comunicație serial de date cu protocol MPI, PROFIBUS DP;

Număr taste funcționale: 8.

Alimentarea platformei se face la tensiunea rețelei monofazate prin două siguranțe fuzibile calibrate.

Cablul de alimentare este prevăzut cu fisa cu contact de protecție.

Structura metalică a platformei este legată cu conductor de cupru la impământarea tabloului de alimentare ale laboratorului în care este amplasată platforma.

Figura 1.1. Construcția și configurația platformei

Caracteristici tehnice funcționale asigurăte de platforma de simulare procese

Funcțiile, respectiv sarcinile de monitorizare, comandă și reglare a proceselor ce pot fi realizate cu ajutorul platformei de simulare procese sunt:

1. Măsurarea mărimilor analogice convertite în semnal unificat

Platforma de simulare procese asigură prin modulul de extensie SM de intrări analogice (functia de convertor analog/numeric) măsurarea mărimilor analogice care provin de la senzori și traductoare de mărimi neelectrice. Modulul realizează conversia semnalelor unificate în informație numerică care poate fi procesată de unitatea centrală.

Modulul de extensie – Simatic S7 331 permite preluarea unor semnale după cum urmeaza:

tensiuni de intrare: -5 – +5V ; -50 – +50mV ; -500 – +500mV; precizie +/- 0,6 % din domeniu la temperature limită

curenți de intrare: 0 – 20mA; -20 ….+20 mA; 4 – 20mA; +/- 0,5% din domeniu la temperatură limită

rezistențe de intrare: 0 – 600ohmi; 0….6000 ohmi; precizie +/- 0,5 % la temperatura limită

termorezistențe: Ni 100; Ni 1000; LG-Ni 1000; Pt 100; precizie 1,2 grd Kelvin pe tot domeniul de măsurare

principiul de măsurare: integrare cu timp de integrare parametrizabil 66/55 ms;

oferă curbe de linearizare programabile pentru termorezistențe/termorezistoare

posibilitate de conectare traductoare cu ieșire în curent:

pe două fire ( dacă se prevede sursa externă de alimentare a traductorului)

pe patru fire

posibilitate de conectare traductoare resistive:

schema de măsurare cu 2 conductoare; 3 conductoare sau 4 conductoare de lagătura

rezoluție: 12 bits + semn

tesiune alimentare pentru modul de pe magistrala SIMATIC +5Vcc/90 mA

număr de canale de intrări analogice: 8

tipul mărimii convertite pe canalele de măsurare se stabileste prin alegerea bornelor de conectare pe panoul frontal al modulului; sunt prevăzute borne pentru tensiune, curent, rezistenta, termorezistenta sau termocuplu.

Modulul are incluse circuite de izolare galvanică între modulele electronice de intrare a semnalelor și magistrala de sistem SIMATIC ( atunci când este necesară izolarea galvanică între traductorul din instalațiile tehnologice și circuitele de intrare ale modulului se va include în circuit un dispozitiv de izolare galvanică – izolarea galvanică este indicată în medii puternic perturbate electric).

2. Achiziția de semnale numerice

Platforma de simulare procese asigură achiziția de semnale numerice de intrare cu nivele standard industrial preluate de pe contacte libere de potential:

Caracteristicile principale ale modulului de intrări numerice SIMATIC S7 321:

nivel logic “0” pentru semnal intrare: -30Vcc….+ 5 Vcc,

nivel logic “1” pentru semnal intrare: +13 …..+ 30Vcc,

curent intrare tipic 7 mA

curent preluat pe magistrala internă SIMATIC +5Vcc/ 10 mA

tensiune de alimentare de la sursa externă (L+): 24Vcc/25mA

circuitele electronice ale canalului de intrare numerică sunt izolate prin optoculor față de magistrala de sistem SIMATIC în grup de 16

Achiziția mărimilor/ informațiilor de proces preluate pe porturi de comunicație seriala

Informatiile achiziționate reprezintă:

Parametri energetici de tip tensiuni, curenți, puteri și energii – mărimi de tip analogic – temperatura, umiditate, nivel, presiuni.

Stări sau conditii de functionare ale unor echipamente complexe prevăzute cu porturi de comunicație seriala de date folosind protocoale standard (ModBus, Profibus, etc.)

Achiziția se realizează prin conectarea aparatelor prevăzute cu port serial de comunicație și protocol standard de transmisie de date pe magistrala Profibus.

2. 4. Transmisia de date

Platforma de simulare procese asigură comunicația de date prin porturile de comunicație ale unității centrale de prelucrare numerică CPU a echipamentului cu automat programabil. Comunicația se realizează pe magistrala standard industrial RS 485 prin protocol MPI sau Profibus. În acest mod se stabilește legătura cu nivelul de comanda și control ierarhic superior (consola de programare sau calculator server sistem).

În situații în care este necesară transmisia de date pe alte magistrale standard de transmisie și cu protocoale diferite de cele existente în structura CPU se adauga în echipamentul cu automat programabil module procesor de comunicație – CP adecvat. Intr-o structura e posibila introducerea unui singur modul procesor de comunicație CP ( procesorul de comunicație cu suportul software dedicat protocolului utilizat ).

5. Prelucrarea datelor

Platforma de simulare asigură suportul hardware pentru realizarea funcțiilor generate și implementate prin programul software de aplicație creat cu modulul STEP 7 V7.5 pentru procese industriale.

Componentele principale ale unui program de comandă și control care pot fi proiectate utilizând platforma de simulare sunt:

Inițializarea și scalarea modulelor (setare parametri, limite, prelucrare primară după algoritmi);

Citirea datelor din proces, verificarea limitelor tehnologice, conversii, scalare/normalizare, filtrare după algoritmi tipizați;

Salvarea locală a datelor de proces,

Comunicația/ transmisia de date la consola de afișare locală – Panou Operator.

Comunicația la distanța cu nivelul de comandă și control ierarhic superior.

Preluarea și elaborarea comenzilor

Platforma de simulare procese asigură elaborarea comenzilor inițiate de către operator de la panoul operator local. Aceste comenzi pot determina acțiuni de tip discontinuu – realizarea în instalație a unei stări funcționale exprimată prin stare digitala ( conctare/ deconectare elemente de execuție, pornire/oprire echipamente ). Platforma de simulare permite deasemenea prescrierea/ programarea continua a unei valori de referința exprimată sub forma analogică (ex. Valoarea unei referințe de temperatură pentru un regulator local de temperatură comandată astfel ca se se respecte o diagramă de incălzire/răcire intr-o etuvă sau echipament de tratament termic, consemnul de viteză pentru un variator de turație în scopul reglării vitezei unei benzi transportoare).

Elaborarea comenzilor numerice

Platforma de simulare procese oferă posibilitatea elaborării comenzilor secvențiale către elemente de acționare de tip discontinuu ( tot/nimic); Platforma include pentru realizarea acestui tip de comenzi modulul de extensie tip SIMATIC S7 322 cu următoarele caracteristici funcționale:

număr de ieșiri: 16 – aceste ieșiri sunt protejate la scurtcircuit ( protecție electronică)

tensiunea de ieșire pentru semnal “1”: L+ -0,8V

curent nominal de ieșire pe canal în starea “1” logic la tensiunea nominală: 0,5A

curent de ieșire pentru semnal logic “0”: 0,5mA

frecvența maximă de comutare:

pentru sarcină rezistivă: 100 Hz

pentru sarcină inductivă: 0,5 Hz

pentru lămpi de semnalizare: 10 Hz

curent de ieșire total pe grup: 2A

alimentarea canalelor de ieșire se realizează de la o sursa de alimentare externă. Pentru sarcina cu tensiunea nominală de 24Vcc/consumul propriu al modulului este de 80 mA. La activarea canalelor incărcarea sursei externe crește cu valoarea curentului adăugat de pe fiecare canal activ.

izolarea canalului de intrare față de magistrala internă SIMATIC este realizată în grupuri de 8 prin optocuplor

Prin acest modul se poate realiza comanda efectivă a elementelor de execuție de tip electroventil, electromagnet, releu intermediar, contactoare de forța care au bobina de comandă la tensiunea nominală a canalului de ieșire care la rândul lor pot realiza pornirea/oprirea unor utilaje sau secvențierea unor acțiuni în automatizarea procesului tehnologic.

Starea canalelor de ieșire ale modulului este controlată prin programul de aplicație dezvoltat. Astfel canalele de ieșire pot să fie utilizate la simularea unor stări funcționale ale elementelor de comandă și control nefiind necesară prezenta fizică a acestora în faza de

dezvoltare a programului ( valorile semnalelor de ieșire ale modulului pot constitui semnale de intrare la modulul de achiziție semnale nmerice).

Elaborarea comenzilor analogice

Pentru a comanda elementelor de executie prevăzute cu intrare de semnal continuu analogic s-a prevăzut modulul de extensie tip SIMATIC S7 332 cu următoarele caracteristici funcționale principale:

număr de canale analogice de ieșire (conversie numerică/ analogica): 2 cu protecție la scurtcircuit ( ieșirea în tensiune) la curent max. 25 mA

domeniul semnalului de ieșire:

în tensiune: 0….10 Vcc; 1….5 Vcc; -10 ….+10 Vcc

o în curent: 0 …20 mA; -20….+20 mA; 4….20 mA

impedanța de sarcină pentru:

ieșire de tensiune: min. 1 K ohm și max. 1 μF la sarcina capacitivă

ieșire în curent: max. 500 ohm și max 10 miliH sarcina inductive

rezoluția de conversie D/A: 11 bit + semn pentru:

ieșire de tensiune 0…10 V

ieșire în curent 4…20 mA

12 bit pentru:

– ieșire +/- 10 V; +/- 20 mA;4 la 20 mA; 1 la 5 V

precizia: +/- 0,5% pentru ieșiri cu semnal de tensiune

+/- 0,6 % pentru ieșiri cu semnal de curent

generare de alarme la atingerea unui prag programabil și a informațiilor de diagnoză funcțională

prezintă izolare galvanică între circuitele canalului de ieșire și magistrala internă a sistemului SIMATIC.

tensiunea sursei de alimentare externă pentru sarcina (L+): 24Vcc/consumul propriu al modulului este de 135 mA în situatia ca nu este activat nici un canal. Incarcarea sursei externe creste cu valoarea curentului corespunzător fiecărui canal activat.

curent absorbit de pe magistrala internă + 5 V a sistemului SIMATIC este de max 60 mA

Acest modul se poate utiliza pentru simularea evoluției valorilor unor parametri de proces inlocuind astfel valorile primite în mod normal de la traductoare de mărimi neelectrice (presiune, temperature, debit, umiditate) nefiind necesară prezența acestora în fază de dezvoltare a programului de aplicație.

Valorile semnalelor de ieșire ale acestui modul pot să constituie valori de măsurare transmise pe intrările modulului de intrări analogice.

Astfel prin programul de aplicație se poate sintetiza și verifica o bucla de reglare continuă a unui parametru, se pot verifica algoritmi de reglare sau metode de acordare a buclelor de reglare în faza de elaborare și depanare a unui program de aplicație.

Parametrizarea modulului este prezentată în secțiunea referitoare la modul de realizare a unui program de aplicație.

Interfațare cu alte sisteme de achiziție și prelucrare de date

Platforma de simulare poate fi conectată în sisteme de conducere și control structurate ierarhic bazate pe:

calculatoare de proces specifice unui anume domeniu sau echipamente cu automate programabile ( PLC, RTU ) configurate în funcție de cerințele proceselor tehnologice;

echipamente de comunicație cu protocoale standard cum ar fi Profibus, Profinet, MPI, TCP/IP care realizează schimb de date cu alte sisteme (unitati centrale S7-300/S7-400, panouri operare OP, dispozitive de afișare alfanumerice TD), aparate sau traductoare prevăzute cu porturi seriale de comunicație de date;

Dispozitive de interfață om/mașina HMI ( panou de operare – OP, panou sensibil la atingere – TP).

Dispozitive electronice de măsurare, prelucrare primară a datelor sau de protecție specializate prevăzute cu port serial de transmisie date în format serial.

Considerente privind realizarea și dezvoltarea unei aplicații utilizând platforma de simulare proces

Componenta hardware a automatului programabil ( tipul de unitate centrală, numărul modulelor de extensie) trebuie să asigure cerințele de automatizare prin:

viteza de procesare,

numărul de module de intrări/ieșiri,

module cu funcții orientate pe proces.

La configurarea structurii hardware o atenție aparte trebuie acordata alegerii sursei de alimentare a echipamentului cu automat programabil și a surselor de alimentare a traductoarelor de măsurare și a dispozitivelor de actionare. Este indicat ca alimentarea structurii echipamentului automat programabil să se faca de la o sursa separata, iar alimentarea interfetelor de proces și a traductoarelor distribuite pe platforma industriala care prin cablare sunt expuse unor interferente sau atingeri accidentale la tensiuni ridicate să se faca la o sursa externă. În acest mod nucleul de procesare numerică ramane functional chiar și în cazul unor atingeri accidentale prin care unele canale ale modulelor de extensie sunt afectate.

Ținând sema ca unele module de extensie au nevoie de alimentare de pe magistrala SIMATIC direct de la unitatea centrală prin sursele interne ale aceteia (+5 Vcc și +24Vcc) necesară calcularea bugetului de curent astfel incât să nu fie depășită limita de curent a surselor interne ale unității centrale CPU.

Echipamentele cu automate programabile sunt destinate să funcționeze în următoarele condiții climatice:

zona de funcționare: N3

categoria de exploatare: 1;

gama de temperatură de: 0 …50° C;

umiditate relativă maximă 95% fara condens

gradul de agresivitate al atmosferei : normal conform STAS 8333/89. Nu este permisă prezență substanțelor active chimic sau biologic în timpul funcționării sau transportului și depozitării

Platforma de tip simulator de proces cu automat programabil SIMATIC S7 300 se alimentează cu energie electrică de la rețeaua monofazată de curent alternativ:

Tensiunea de fază : 230 Vca, 10%; 50Hz 2%;

Puterea maximă: 500VA.

Caracteristici constructive

Caracteristici tehnice constructive

Din punct de vedere constructiv platforma de tip simulator de proces SIMATIC S7 300 se prezintă sub forma unui panou cu modulele asamblate pe o șină standard.

Conexiunile la traductoare , elemente de executie se realizează la conectorii de pe panoul frontal al modulelor de extensie.

Grad protecție mecanică: IP 00.

Clasa de aparatură ( din punct de vedere al securității umane): I ( standul conține aparate cu izolare funcțională și borna pentru legarea la Nulul de Protecție).

În Figura 3.1 este prezentată structura hardware a platformei evidențiind funcționalitatea componentelor.

Figura 3.1. – Componentele funcționale principale ale platformei simulator de proces

– Sursa de alimentare a echipamentului de tip automat programabil cu selectorul pentru alegerea tensiunii de alimentare

– Unitate centrală de prelucrare numerică – CPU cu selectorul modului de lucru 3 – Șina pentru asamblarea modulelor

4 – Modul de dezvoltare programe STEP 7 V5.2 instalat pe calculator tip PC 5 – Cablu de alimentare a CPU

– Piesa de fixare a cablului de alimentare de la rețea

– Intreruptor pornit/oprit P/O sistem

9 – Module de extensie – intrări/ieșiri analogice/numerice

Accesorii pentru comunicație

Pentru configurarea echipamentului cu automat programabil și realizarea programului de aplicație este necesară instalarea componentei de programare STEP 7 pe un calculator de tip PC.

Comunicația între calculator și unitatea centrală se realizează cu ajutorul unui adaptor care este un dispozitiv de intrefațare între portul serial de tip USB și portul CPU – MPI pe magistrala tip RS 485.

Figura 3.2. Adaptor PC USB-PLC S7-300

O alta modalitate de comunicare între calculator și platforma este prin utilizarea interfeței de tip Procesor de Comunicație care se instaleaza pe magistrala de sistem a calculatorului intr-un slot de tip PCI. Interfață este insotita de un driver specific prin care pot fi configurati parametrii de comunicație. Portul de comunicație al procesorului este de tip RS 485 , iar conexiunea se realizează cu un cablu standard pe portul MPI al unității centrale a platformei – CPU.

Figura 3.3. – Modulul Procesor de comunicație pe magistrala PCI a calculatorului

3.1.2. Modalități de legare a echipamentelor la potentialul de referinta

În funcție de schema de legare la impământare a echipamentelor electrice de automatizare și de nivelul de perturbații electromagnetice de pe platforma industrilă sunt posibile două scheme de legare la potentialul de referința a automatului programabil (legarea bornei de masă a echipamentelor electronice la borna de impământare a echipamentelor electrice de automatizare și instalațiilor).

Alimentarea echipamentelor electronice este indicat să se realizeze în sistem TN-S (conductorul de protecție PE și cel neutru N trebuie să fie separate).

Figura 3.4. Echipament S7 300 cu potential de referinta (masa) legat la impamantare

Figura 3.5. Configurare sistem S7 300 cu potențial de referința ( masă ) izolat

3.1.3. Descrierea modulelor componente ale platformei de simulare procese

Unitatea centrală de prelucrare numerică CPU S7 315- 2DP

Caracteristici principale

Unitate centrală de prelucrare numerică tip SIMATIC S7 – 315 – 2DP;

Memorie de bază: 384 KByte;

Memorie instrucțiuni: 128 KByte;

memorie externă 2 MByte

Memorie adresabilă pe bit: 2048 bit;

I/O imagine informație proces (process image): 2048/2048 Byte

Intrări/ieșiri digitale procesate, max: 1024;

Intrări/ieșiri analogice procesate, max: 256;

număr blocuri de date (DB): 1023, mărime: max. 16 KByte

număr blocuri de funcții (FB): 2048, mărime: max. 16 KByte

număr blocuri funcții (FC): 2048, mărime: max. 16 KByte

blocuri de operații (OB): mărime: max. 16 KByte

configuratie: max. 4 rackuri cu max. 8 module/rack

Număr temporizatoare ( timer): 256

Număr contoare ( counter): 256

Timp de procesare:

operație pe bit: 0,05 μs

operație pe cuvânt: 0,09 μs; operație cu virgulă fixa: 0,12 μs

operație cu virgulă flotanta: 0,45 μs

Comunicație de date:

Protocol PROFIBUS: DP master-1; DP slave-1; Protocol MPI; Ceas de timp real

Limbaje de programare Step 7, LAD, FBD, STL, SCL

Tensiune de alimentare: 20,4Vcc …28,8 Vcc/ 850 mA; putere disipată: 4,5 W;

Figura 3.6. Vedere frontală a unității centrale SIMATIC S7 315 – 2 DP și modulul memorie

Elementele panoului frontal ale unității centrale SIMATIC S7 315 – 2 DP

Slot pentru cardul de memorie MMC

Port Interfață PROFIBUS DP conector DB9

Borne pentru alimentare +24Vcc ( L+ , M )

Port Interfață MPI conector DB9

Selector cu trei pozitii pentru alegerea Modului de operare

LED- uri de afișare a stării și a erorilor

SF (roșu) – eroare hardware sau software

BF (roșu) – eroare de comunicație pe interfață DP

DC5V (verde) – existența alimentarii 5V pentru CPU și BUS S7-300

FRCE (galben) – Poziție fortata activa

RUN (verde) – CPU este în RUN mod

Modulul de magistrală internă SIMATIC – ( BUS intern )

Conexiunea între unitatea centrală CPU și modulele de extensie ( CP, IM, EM sau FM) pe magistrala internă de comunicație și transmisie de date I/O este asigurăta de modulul Bus prezentat mai jos.

Figura 3.7. Modulul BUS ( magistrala internă de sistem ) – asigură legatura funcțională între CPU cu modulele de extensie

C. Modul de intrări numerice în curent continuu SM 321

Caracteristici principale:

număr de canale intrări numerice: 16;

tensiune de intrare pentru semnal “1”: +13Vcc la +30Vcc; tensiune de intrare pentru semnal “0”: -5 Vcc la +5Vcc; curent pentru semnal digital nivel logic „1”: tipic: 7mA; izolare prin optoculor față de bus în grup de 16;

tensiune de alimentare a modulului (L+): 24Vcc; consum: 15mA (de pe magistrala internă); putere disipată: 6,5W

Figura 3.8. Vedere frontală a modulului SIMATIC S7 SM 321 – elemente de panou

Modul de ieșiri numerice în curent continuu SM 322

Caracteristici principale:

număr de ieșiri: 16

tensiune de alimentare (L+): 24Vcc/ 80 mA

tensiunea de ieșire pentru semnal nivel logic “1”: L+ – 0,8Vcc

curent de ieșire pentru semnal “1”: 0,5A

curent de ieșire pentru semnal “0”: 0,5mA

curent de ieșire total pe grup: 2A

izolare prin optocuplor față de bus în grupuri de 8

frecvența de comutare a contactelor pentru sarcina rezistivă: 100Hz

frecvența de comutare a contactelor pentru sarcina inductivă: 0,5Hz

Figura 3.9. Vedere frontală a modului de ieșiri numerice în curent continuu SM 322 – elementele panoului frontal

Modul de intrări analogice ( conversie analog/numerică A/D) SM 331

Figura 3.10. Vedere frontală a Modului de intrări analogice SM 331

număr de canale de intrare analogice: 8

metoda de masură: selectabilă pentru: tensiune, curent, rezistența, termorezistența și termocuplu.

Izolare galvanică între canale și bus

principiul de masură: integrare

rezoluție: 13 bits (12 bits + semn)

tip semnale de intrare:

Curent: diferite domenii de măsurare: 0…20mA, 4 …. 20 mA

Tensiune: diferite domenii de măsurare:

0Vcc la10Vcc; -10Vcc la +10Vcc;

1Vcc la +5Vcc; -5Vcc la +5Vcc; -500mVcc la +500mVcc

Rezistența RTD: diferite tipuri de termorezistențe

rezistențe de intrare: 0 – 600 Ohm; 0…6kOhm

termorezistențe: Ni 100; Pt 100 Termocuplu: diferite tipuri de termocupluri

termocupluri: tip N, E, J, K, L

Sursa de alimentare S7 307

tensiunea de alimentare: 220V / 50 Hz

tensiunea de ieșire: 24 Vcc +/- 3%

curent de ieșire: 0 – 5A

protecție la supratensiune: declanșare la aprox. 30V, restart automat la răcire

protecție la scurtcircuit: declanșare electronica, restart automat la racire

semnalizare de stare: LED verde pentru 24V O.K.

temperatura de funcționare: 0 – 60oC cu convecție naturală

putere disipată la sarcină de 5A: 18W

Figura 3.11. Vedere frontală – Sursa de alimentare S7 307 Elementele panoului frontal

Figura 3.12. Schema bloc a Sursei de alimentare S7 307 – 5A

Modul de realizare de aplicatii utilizând platforma de simulare procese

Platforma de simulare procese realizată pe baza echipamentelor cu automatele programabile din familia SIMATIC S7 300 asigură următoarele funcții:

Măsurarea mărimilor analogice convertite în semnal unificat

Platforma de simulare procese asigură măsurarea mărimilor analogice convertite în semnale unificate care provin de la traductoare specifice.

Caracteristicile semnalelor ce pot fi prelucrate:

semnal unificat tensiune 0 …10Vcc.

semnal unificat curent 4 …20mA;

termorezistența; termocuplu.

Măsurarea tensiunilor

În funcție de tipul de semnal oferit de traductor ( tesiune sau curent) se aleg bornele de conectare de pe panoul frontal în conformitate cu schema de legături prezentată în figura de mai jos. Este important să se respecte polaritatea semnalului și schema de legare la împământare (masură antiperturbativă).

Figura 4.1. Schema bloc a modulului S7 331 și schema de cablare la borne a semnalelor de tensiune

1- masuratori de tensiune pentru domenii (± 5V, 10V, 1…5V, 0…10V) 2- masuratori de tensiune semnale mici (± 50 mV, ± 500 mV, ± 1 V) 3 – compensare potențial antiperturbativ

4 – sursa internă pentru diferite nivele de tensiune cerute de convertor și circuite de interfață 5 – alimentare la tensiunea de + 5V de pe magistrala internă SIMATIC

6 – Interfață – logica de magistrală internă SIMATIC 7 – modul de izolare galvanică

– multiplexor analogic

– converter analog / digital (ADC) 10- sursa etalon de curent

Un exemplu de măsurare a tensiunilor în domeniile (0…10 V, 1..5 V, ± 5 V, ± 10 V) este prezentat în Figura 4.2.

Figura 4.2. Scheme pentru Măsurarea tensiunii (0…10 V, 1..5 V, ± 5 V, ± 10 V)

Măsurarea tensiunii de la un traductor cu ieșirea în domeniul (0…10 V, 1..5 V, ± 5 V, ± 10 V) 2- Măsurarea tensiunii de pe un potențiometru ( de verificat impedanta intrarii )

Pentru măsurarea tensiunilor este important ca semnalele să fie preluate prin conductoare ecranate. Ecranul se va lega la un singur capăt al conductorului intr-un singur punct de masă analogică M – pentru a evita formarea unor bucle de masă care determina semnale perturbatoare de zgomot.

4.3. Măsurarea curentului – de la traductoare pe 2 fire, respectiv 4-fire

Figura 4.3. Schema bloc a modulului S7 331 și schema de cablare la borne pentru măsurare de curent

pe canalul CH4 măsurare semnal de la traductor cu 4 conductoare (0/4…20 mA or ± 20 mA)

pe canalul CH 5 măsurarea semnalului de la traductor cu 2 conductoare (4…20 mA)

Măsurarea rezistenței în montaj cu 2, 3 și 4-fire

Figura 4.4. Schema bloc a modulului S7 331 și schema de cablare la borne pentru măsurarea rezistențelor

pe canalul CH4 – schema de măsurare cu două conductoare. E necesară realizarea unei punți între borna M și borna S ( fara compensarea rezistenței de linie)

pe canalul CH5 – schema de măsurare cu trei conductoare

pe canalul CH 6 schema de măsurare cu patru conductoare. Al patrulea conductor nu trebuie cablat ( firul rămâne neutilizat).

Achiziția semnalelor numerice

Platforma de simulare procese asigură achiziția de semnale numerice de intrare standard preluate de pe contacte libere de potențial: +24 Vcc.

Caracteristici semnal:

semnal nivel logic “0”: 0….+ 5 Vcc,

semnal nivel logic “1”: +15 …..+ 30Vcc,

curent intrare tipic 4 mA (caracteristica intrinsecă a izolării galvanice prin optocuplor).

Figura 4.5. Schema bloc a modulului S7 321 și schema de cablare la borne a semnalelor de tensiune

panoul frontal al modulului

indicator luminos de afișare LED – a stării active a semnalului

Achiziția mărimilor/ informațiilor de proces preluate pe porturi de comunicație seriala

Informațiile achiziția reprezintă:

Parametri energetici de tip tensiuni, curenți, puteri și energii – mărimi de tip analogic – temperatura, umiditate, nivel, presiuni.

Stări sau conditii de functionare ale unor echipamente complexe prevăzute cu porturi de comunicație serială de date folosind protocoale standard ( Profibus, ModBus, etc.)

Transmisia de date

Platforma de simulare procese asigură comunicația de date între unitatea centrală a automatului programabil și nivelul ierarhic superior ( consola de programare sau calculator sistem server de proces).

Transmisia datelor se realizează prin porturile seriale ale CPU utilizând protocoale standard – MPI, Profibus, Profinet, TCP/IP.

Prelucrarea datelor

Platforma de simulare procese asigură suportul hardware pentru realizarea funcțiilor generate prin programul software de aplicație. Funcțiile principale oferite:

Inițializarea (setare parametri, limite, prelucrare primara după algoritmi),

Citirea datelor de proces, verificarea limitelor, conversii, scalare, filtrare

Salvarea locală a datelor de proces,

Comunicația cu nivelul ierarhic superior,

Comunicația locală cu consola de afișare – Panou Operator.

Preluarea și elaborarea comenzilor

Asigurărea preluarii comenzilor operator de la panoul operator sau calculator;

Comanda efectiva a elementelor de executie de tip tot/nimic;

Inregistrarea comenzilor ca elemente de raport.

Figura 4.6. Schema bloc a modulului S7 322 și schema de cablare la borne a ieșirilor

Elaborarea comenzilor analogice în semnal continuu

Pentru prescrierea/ programarea nivelului unor semnale analogice se utilizează modulul de ieșiri analogice care are functia de convertor digital analogic, amplificare și protecție la ieșire. Modulul contine două canale de ieșire analogica. În figura de mai jos este prezentata schema bloc și modul de legare la borne a ieșirilor.

Figura 4.7. Schema bloc a modulului S7 332 și schema de cablare la borne a ieșirilor în tensiune

conexiune de semnal cu două conductoare – fara compensarea rezistenței firelor liniei de legatura

conexiune de semnal pe patru fire – cu compensarea rezistenței firelor de legatura 3- compensare potential

4- legare funcțională masa- impamantare 5- sursa internă

6- circuite de izolare galvanică 7- interfață de magistrala

8 – convertor digital/ analogic ( DAC)

Figura 4.8. Schema bloc a modulului S7 332 și schema de cablare la borne a ieșirilor în curent

Interfațare cu alte sisteme de achiziție și prelucrare de date

Platforma de simulare procese asigură conectarea în sisteme ierarhice:

Calculatoare de proces specifice unui anume domeniu sau echipamente cu automate programabile ( PLC, RTU ) configurate în funcție de cerințele proceselor tehnologice

Echipamente de comunicație cu protocoale standard cum ar fi Profibus, Profinet, MPI, TCP/IP care realizează schimb de date cu alte sisteme (unitati centrale S7-300/S7-400, panouri operare OP, dispozitive de afișare alfanumerice TD);

Dispozitive de interfață om/mașină HMI ( panou de operare – OP, panou sensibil la atingere

– TP).

Dispozitive electronice de măsurare, prelucrare primară a datelor sau de protecție specializate prevăzute cu port serial de transmisie date în format serial.

Configurarea platformei de simulare procese cu echipamente de tip automat programabil S7-300 CPU315- 2DP

Condiții necesare pentru programarea platformei

Pentru a realiza un program de aplicație utilizând platforma de simulare procese este nevoie de următoarele componente:

Calculator PC cu sistem de operare Windows XP/7

Modul de programare STEP 7 V5.x

Interfață MPI pentru transmisie de date între calculator și platforma – existența în CPU

Unitatea centrală SIMATIC S7-300 CPU315-2DP cu modul card de memorie activ

Figura 5.1. Componentele necesare pentru programarea platformei

Suportul pentru crearea unui proiect nou în STEP 7 este aplicatia „SIMATIC Manager” care se deschide prin dublu click pe icoana cu același nume.

Modulul de programare STEP 7, oferă următoarele facilități:

Configurarea și parametrizarea componentelor hardware

Generarea programului utilizator

Depanare, suport pentru punerea în funcțiune și service

Documentarea și arhivarea

Operare și diagnosticare prin funcții dedicate

Configurarea comunicației

Pentru programarea platformei de simulare procese se utilizează un calculator PC sau un programator tip PG. Între calculator și unitatea centrală se realizează o legatură fizică și se configurează o conexiune logică prin care se activează interfeța de comunicație de date de tip MPI (interfață multiport ce permite comunicația cu 32 dispozitive legate pe aceeasi magistrală).

Figura 5.2. Fereastra Set PG/PC Interface

În acest scop se selectrează „Set PG-PC-Interface”. În fereastra „Set PG/PC Interface” cu butonul „Select” se alege tipul dispozitivului de comunicație care poate fi:

interfață tip CP5611(MPI) dacă în calculator magistrala internă PCI este instalat acest modul,

adaptorul de comunicație tip PC Adapter USB(MPI) atunci când dispunem de acesta și se apăsă butonul „Install” pentru instalare.

Figura 5.3. Selecția interfeței CP 5611 ( interfață MPI pentru programare)

Figura 5.4. Fereastra pentru programarea parametrilor de comunicație – „Properties”

După aceea se va selecta butonul Properties… în scopul de a vizualiza setul de parametri, iar apoi se va selecta o adresă pentru unitatea de programare (PC sau PG), adresă cu care unitatea de programare va opera mai departe. Se va programa în continuare viteza de transmisie între unitatea de programare PC sau PG și CPU – Baud Rate la valoarea curentă folosită de sistem, după care se va verifica cea mai mare adresă posibilă pentru nodurile de rețea (The highest station) și profilul (Profile) parametrilor rețelei ce va fi utilizată. Se vor confirma, apoi, toate operațiile de setare efectuate anterior prin intermediul butonului OK.

Figura 5.5. Fereastra pentru testarea functionalității – „SIMATIC NET diagnostics CP 5611 MPI”

Figura 5.6. Fereastra pentru testarea functionalițatii – „SIMATIC NET diagnostics CP 5611 MPI”

Figura 5.7. Asignarea parametrilor interfeței CP 5611 ( MPI)

Figura 5.8. Fereastra de instalare/dezinstalare CP 5611

După activarea interfeței MPI calculatorul este capabil să comunice cu unitatea centrală a platformei de simulare a proceselor. Funcția Display Accessible Nodes (indicarea Nodurilor Accesibile) poate fi apelată în SIMATIC Manager (PLC – Display Accessible Nodes) pentru a verifica care noduri active și pasive sunt conectate în rețeaua de tip MPI sau PROFIBUS.

Configurarea structurii hardware a platformei simulator SIMATIC S7-300

Operația de configurare se refera la amplasarea modulelor în sertar și conectarea sertarelor. Sertarul este reprezentat printr-un tabel în care se insereaza modulele în ordinea în care sunt dispuse fizic.

În tabelul de configurare se asigneaza sub controlul modulului de programare STEP 7 adresa fiecarui modul. Astfel canalele de intrare/ieșire primesc identificatorul propriu. Unitatile specifice și cele mai multe module nu trebuie să fie configurate intrucat parametrii lor sunt disponibili ca valori implicite (preprogramate). Pentru cele cu parametri programabili sunt disponibile interfete specifice cu care acestia se pot modifica.

Pentru configurarea platformei se apeleaza programul STEP 7.

Figura 5.9. Icoana de lansare în executie a modulului Step 7 v5.5

După lansare se afiseaza interfață “Simatic Manager” din care se poate genera un proiect nou apelând resursele de configurare prezentate în două ferestre principale:

– fereastra platformei hardware ( statiei) în care se defineste sertarul

– fereastra cu catalogul de componente “Hardware Catalog” din care se pot selecta componentele ce se asamblează în sertar și constituie platforma hardware (familia SIMATIC, tipul de sertar, modulele de semnal, module funcționale, procesoare de comunicație pentru diferite magistrale standard, interfete de extensie a numărului de sertare).

Configurarea hardware a platformei poate fi realizată în două moduri:

pornind de la un proiect deja existent în care se poate interveni și modifica configurația și tipul modulelor care să corespunda cerintei

prin crearea unui proiect nou plecand de la structura realizată fizic în sertar

Prin accesarea meniului „File” este posibila configurarea unei noi structuri a platformei de simulare pe baza unui proiect deja existent și modificarea acestuia după cum este

necesar. Prin opțiunea „Open” se determină deschiderea unui proiect deja existent sau se ințiază crearea unui proiect nou.

Figura 5.10. Deschiderea unui nou proiect în SIMATIC Manager

Pentru a explicita prima metoda de configurare, din fereastra „Open Project” se va selecta proiectul deja realizat ”Invata_automatica” care contine o anumita structura de module S7 300.

Acest proiect a fost creat pe structura existența a Platformei de simulare cu modulele descrise în capitolele anterioare: PS 307, CPU 315-2DP, SM 331, SM 322, SM 321, dispuse în sertar în aceasta ordine.

Activarea „Open” determina afișarea numelul proiectelor care au fost elaborate anterior în ferestra „Open project”.

Selectând proiectul ”Invata_automatica” se va afisa numele familiei SIMATIC 300(1) și numele unității centrale cuprinsă în proiect „CPU 315-2DP).

Figura 5.11. Fereastra „Open Project”

Figura 5.12. Fereastra de apelare a utilitarului de configurare a structurii hardware

UR(0).

Activând butonul „Hardware” se obține structura platformei în ecranul Configuration

Sertarul apare ca un tabel în care sunt inscrise numele modulelor în ordinea în care

acestea sunt dispuse în sertar

Figura 5.13. Activarea utilitarului de configurare

Printr-un click pe campul „Hardware” se apelează ecranul „HW Config” care este împărțit în două secțiuni orizontale (partea stângă a ecranului afiseaza simbolic sertarul echipat cu modulele existente, iar în partea dreapta este poziționată fereastra cu butoane de acces la libraria de componente accesibile prin modulul de programare STEP 7, în cazul nostru ne referim la componentele familiei SIMATIC S7 300 și magistrala de comunicație Profibus DP). În stadiul inițial cele două ecrane nu conțin nici un fel de date, dar acum când am deschis un proiect deja creat datele referitoare la structura platformei sunt inscrise. La acest pas se poate începe configurarea hardware a stației SIMATIC 300. Dacă nu este afișată fereastra “Hardware catalog”, aceasta se selectează prin comanda din meniu

Figura 5.14. Fereastra de configurare – cu modulele selectate

În partea de jos a ecranului se afiseaza intr-un tabel numele modulului, codul de catalog, versiunea, adresa pe magistrala MPI de programare a unității centrale, adresele logice asignate pentru canalele de intrări / ieșiri numerice și analogice. Printr-un click pe câmpul în care este inscris numele modului se pot citi caracteristicile acestuia. În Figura 5.15. se explicitează proprietățile CPU că slave pe magistrala Profibus DP.

Figura 5.15. Fereastra de afișare a caracteristicilor modulelelor ( ex. CPU 315-2DP)

Printr-un click pe campul cu numele modulului se dechide fereastra „Proprieties” specifica modulului, prin care pot fi listati toti parametrii. În exemplul de mai jos se prezinta fereastra „ Proprieties – CPU 315 2 DP”.

Printr-un click pe bara ce simbolizeaza magistrala standard Profibus este posibil să vizualizam caracteristicile conexiunii Profibus DP prin fereastra „Proprieties – DP”.

În același mod se pot vizualiza caracteristicile modulelor de intrări ieșiri analogice și numerice din structura platformei de simulare (pozitiile 4, 5, 6 din sertar și pozitia 1 rezervata sursei de alimentare).

Figura 5.16. Fereastra de afișare a caracteristicilor modulelelor ( ex. AI 8x13bits )

În același mod pot fi afisate pe rand caracteristicile tuturor modulelor care fac parte din structura hardware a platformei cu automat programabil.

Avand ca model proiectul „Invata _Automatica” se poate interveni prin Meniul „HW Config” în sensul modificarii componentei structurii. Pentru aceasta se va selecta modulul care se intentioneaza să fie inlocuit prin click pe campul ce contine numele lui. Ca rezultat apare fereastra de optiune „Replace Object” (Figura 5.17.). Prin actionarea acesteia se afiseaza fereastra cu libraria SIMATIC din care putem accesa familia SIMATIC S7 300 ( fig. replace_2, replace_3). Acum putem selecta modulul cu care dorim să inlocuim pe cel ales anterior. În momentul când decidem să-l selectam apare o fereastra în care trebuie să confirmam inserarea noului modul (figura replace_4). Noul modul va fi amplast în locul celui vechi (figura replace_5).

În același mod putem proceda cu toate componentele și proiectul „Invata_Automatica” va contine noua configuratie pe care dorim să dezvoltam un program de aplicație.

Figura 5.17. Fereastra de modificare/ inlocuire a modulului selectat

Figura 5.18. Apelarea bibliotecii de module SIMATIC 300

Figura 5.19. Selecția modulului nou SM 331 AI2x12bit

Figura 5.20. Fereastra de validare a inlocuirii modulului pentru realizarea noii configuratii

Figura 5.21. Noua configuratie hardware validata

Crearea unui proiect nou

Pentru crearea unui proiect nou prin cea de-a două metoda se incepe cu lansarea programului Step7 v5.5. Ca urmare se afiseaza pe consola calculatorului ecranul utilizator

„SIMATIC Manager” în care în partea superioara este afisata bara de meniuri.

Figura 5.22. Ecranul utilizator „ SIMATIC Manager”

Se selectează meniul „File” și se apelează opțiunea „New” – crearea unui nou proiect

Figura 5.23. Initierea unui nou proiect „New”

Ca rezultat este afisata fereastra „New project” care permite scrierea titlului noului proiect – „Proiect nou”. În fereastra se indica și locul în care se memoreaza informatiile despre acest proiect.

Figura 5.24. Fereastra de inscriere a numelui noului proiect

În continuare se afisează fereastra noului proiect în care este inscris numele proiectului curent ”Proiect nou”. Prin selectie pe campul respectiv avem acces la uneltele de configurare

„insert new object” care deschide prin selectarea „Simatic S7 station” biblioteca de componente SIMATIC.

Figura 5.25. Fereastra proiectului nou

Figura 5.26. Selecția familiei SIMATIC 300

Se selecteză comanda „insert New Object” care ne oferă posibilitatea de a alege familia S7 300. În primul pas definim sertarul prin selecția Rack 300 . Sertarul se construieste pe o sina standard , astfel ca vom selecta „Rail” . Ca urmare în fereastra din dreapta se va plasa simbolul sertarului UR(0) ca un tabel cu 11 randuri.

Reguli privind amplasarea modelelor în sertare pentru SIMATIC S7-300)

Sertarul 0 este cel în care se instaleaza unitatea centrală CPU:

Slotul 1: este rezervat pentru Sursa de alimentare ( exemplu, 6ES7 307-…) sau se lasă liber

Slot 2: rezervat pentru CPU (exemplu, 6ES7 315-…)

Slot 3: rezervat pentru Modul de Interfață IM (exemplu, 6ES7 360-…/361-…) sau se lasă liber

Sloturile de la 4 până la 11: pot fi instalate module de semnal SM, module funcționale FM, CP, etc.

Figura 5.27. Selecția sertarului „ Rail”

Din biblioteca selectam sursa de alimentare Ps 307 și prin actiune „drag and drop” o plasam în prima poziție a sertarului. La fel procedam cu unitatea centrală CPU 315 2 DP pe care o plasam în pozitia a 2-a a sertarului UR(0).

Aceeasi procedura o repetam cu modulele de semnal SM 331, SM 321 respectiv SM 322.

Pozitia a treia din sertar ramane libera fiind rezervata pentru interfete de tip IM necesare pentru extensie la mai multe sertare coordonate de unitatea centrală din sertarul UR(0).

Fig.6.1Senzori inductive

Funcționarea se bazează pe proprietatea potrivit căreia mărimea de măsurat produce o vari- ație a inductivității unei bobine care face parte din circuitul oscilant RL al senzorului. Inductivitatea proprie sau mutuală a “zonei active a senzorului “ (8)este modificată de acele elemente care in fluențează geometria – lungimea întrefierului, aria secțiunii întrefierului sau permeabilitatea – μ a circuitului magnetic.

Inductivitatea unei bobine alcătuită di N spire dispuse pe un miez magnetic de permeabilitate relativă μr ,suprafața secțiunii transversale A și lungimea l este dată de relația:

L= .

Știind că R = este reluctanța magnetică atunci inductivitatea L= . Cum numărul de spire al bobinei senzorului odată realizată nu poate fi modificat, soluția pentu realizarea senzorului cu variație a inductivității este de a produce modificări ale reluctanței magnetice.

În acest sens se realizează circuite magnetice cu armătura mobilă în care caz mărimea neelectrică determină poziția armăturii față de restul circuitului magnetic.

Schema bloc este przentată în figura3.3.1.

6

Câmpul magnetic care este direcțio-

nat spre ieșire, este generat de o bobină 7

cu un miez de ferită deschis.

.Când senzorul este alimentat, circuitul osci-

lant generează un curent.

Dacă în zona activă se introduceun obiect

bun conducător de electricitate, apare o

variație a inductivității care duce la 9

modificarea curentului de ieșire

1 2 3 4 5

Figura nr. 6.2

1.Oscilator; 2.Demodulator; 3 Trigger; 4.Afișaj de stare; 5.Circuit

de ieșire cu protecție; 6.Tensiune externă; 7.Sursă de alimentare

internă; 8. Zona activă ( miezul de ferită); 9 Ieșirea senzorului

Principala caracteristică a senzorilor inductivi este dimensiunea bobinei: cu cât aceasta este mai mare cu atât distanța de comutare este mai mare. Traductoarele inductive pot pune în evidență deplasări de sute de milimetri.

Pentru determinarea corectă a distanței de comutare, în alcătuirea senzorilor de proximitate inductivi există un electrod de calibrare, realizat din oțel moale de 1mm grosime, standardi- zat

De reținut: numai materialele conductoare de electricitate pot fi detectate prin intermediul senzorilor de proximitate inductivi.

Folosirea diferitelor materiale conduce la o reducere a distanței de comutare efectivă.

Valoarea factorului de reducere pentru diferite materiale. este prezentată în tabelul nr 3.3

Se observă că cele mai mari valori ale facto- rului de reducere îl dau materialele magnetice.

Distanțele de comutare pentru alamă, cupru, aluminiu, sunt foarte mici.

Tabelul nr.3.3

Caracteristicile tehnice ale ale senzorilor inductivi sunt prezentate în tabelul nr 3.4.

Tabelul nr.3.4

Mulți dintre senzorii de proximitate inductivi sunt construiți în așa fel încât să confere siguranță operațiilor:

Protecție la inversarea polarității( împotriva avariilor rezultate din conexiuni inversate);

Protecție la scurt circuit

Protecție la supratensiuni

Protecție împotriva efectelor întreruperii firelor( Ieșirea este blocată dacă alimentarea este deconectată).

PREZENTAREA SURSELOR BIBLIOGRAFICE

Pentru articole:

[1] Siemns site : http://w3app.siemens.com/mcms/infocenter/content/en/Pages/order_form.aspx?nodeKey=key_517200&infotype=3

[2]Documentatie scheme :

http://w3.siemens.com/mcms/programmable-logic-controller/en/advanced-controller/s7-300/Pages/Default.aspx

[3] Protocol TCP/IP:

http://www.seap.usv.ro/~dtiliute/col/Informare_si_documentare/Protocolul_Eth_si_TCP-IP.pdf

[4] Simens plc 300

http://www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/Equipamiento/PLC/st70k3_e.pdf

[5] Scheme :

https://cache.industry.siemens.com/dl/files/629/8859629/att_55794/v1/s7300_module_data_manual_en-US_en-US.pdf

DECLARAȚIE DE AUTENTICITATE

A

LUCRĂRII DE FINALIZARE A STUDIILOR

Titlul lucrării ________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Autorul lucrării _____________________________________________

Lucrarea de finalizare a studiilor este elaborată în vederea susținerii examenului de finalizare a studiilor organizat de către Facultatea _________________________________________ din cadrul Universității din Oradea, sesiunea_______________________ a anului universitar ______________.

Prin prezenta, subsemnatul (nume, prenume, CNP)_____________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________,

declar pe proprie răspundere că această lucrare a fost scrisă de către mine, fără nici un ajutor neautorizat și că nici o parte a lucrării nu conține aplicații sau studii de caz publicate de alți autori.

Declar, de asemenea, că în lucrare nu există idei, tabele, grafice, hărți sau alte surse folosite fără respectarea legii române și a convențiilor internaționale privind drepturile de autor.

Oradea,

Data Semnătura