Tytul pracy dyplomowej



Pobieranie 247,43 Kb.
Data24.02.2019
Rozmiar247,43 Kb.


POLITECHNIKA LUBELSKA

Wydział Elektrotechniki i Informatyki

Instytut / Katedra

PRACA MAGISTERSKA/PRACA INŻYNIERSKA


Tytuł pracy dyplomowej – magisterskiej lub inżynierskiej

Dyplomant: Promotor:



Imię Nazwisko tytuł Imię Nazwisko

Nr albumu:

Lublin 2011
Spis treści


1. Wstęp 1

1.1. Wprowadzenie 1

1.2. Cel i zakres pracy 2

2. Wiadomości ogólne 3

2.1. Rys historyczny 3

2.2. Sterowanie i rodzaje układów sterowania w systemach pomiarowych 3

2.2.1. Podrozdział 3 poziomu 4

2.2.2. Podrozdział 3 poziomu 4

3. Rozdział 3 5

3.1. Rozdział trzy jeden 5

3.2. Rozdział trzy dwa 5

4. Podsumowanie 7

5. Bibliografia 9

6. Spis rysunków 10

7. Spis tabel 11

Oświadczenia 12

Karta pracy 13

Streszczenie 14

Załączniki 15



1. Wstęp

1.1. Wprowadzenie


Proste i skomplikowane procesy technologiczne wymagające zachowania powtarzalności, monitoring, sterowanie i kontrola procesów technologicznych w różnych branżach przemysłu wymusza w coraz szerszym zakresie zastosowanie do tych celów Programowalnych Sterowników Logicznych PLC (ang. Programmable Logic Controllers). PLC to pewnego rodzaju specjalizowany komputer przemysłowy, który posiada: procesor realizujący obsługę systemu i przetwarzający program użytkowy, posiada pamięć przechowującą dane systemowe z przebiegu procesu, porty wejścia-wyjścia, wydzielone obszary flag, układy licznikowe i czasowe oraz inne układy spotykane zwykle w systemach procesorowych.

Moduły wejścia/wyjścia przetwarzają sygnały pochodzące od układów nadzorująco‑kon­trolujących pracą układu sterowania i sterują układami wykonawczymi.

Sterowanie z użyciem PLC w porównaniu ze sterowaniem konwencjonalnym (stykowo‑prze­kaźnikowym) posiada szereg zalet:


  • mniejszy rozmiar układów sterowania, uniwersalność zastosowań;

  • łatwa rozbudowa, rekonfiguracja systemu czy algorytmu sterowania;

  • szybsze i tańsze powielanie aplikacji programowych;

  • możliwość symulacji działania i monitoring wykonanego układu sterowania;

  • realizacja skomplikowanych funkcji obliczeniowych, sterowania czy regulacji;

  • niższe koszty systemu, instalacji czy uruchomienia;

  • współpraca z graficznymi wyświetlaczami czy panelami operatorskimi;

  • praca w sieci przemysłowej (Profibus, Ethernet i inne) oraz w układach sterowania nadrzędnego i zbierania danych SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition).

Systemy sterowania procesami mogą kontrolować osoby nie znające języka programowania sterownika używając specjalnych paneli sterowniczych, które obsługiwane są przez program sterownika.

Celem pracy jest wykonanie stanowiska dydaktycznego prezentującego podstawowe funkcje i możliwości programowalnego sterownika logicznego. Zadaniem projektowanego stanowiska będzie wprowadzenie możliwości porównania zadań tworzenia i testowania działania typowych, stycznikowo‑przekaźnikowych układów sterowania z układami opartymi na sterowniku mikroprocesorowym.


1.2. Cel i zakres pracy


Do tego celu zostanie użyty kompaktowy sterownik mikroprocesorowy firmy OMRON, który będzie sterował m.in. pracą silnika indukcyjnego trójfazowego zastępując konwencjonalne sterowanie. Wykonane stanowisko pozwoli na programowanie i mo­delowanie podstawowych układów sterowania.

2. Wiadomości ogólne

2.1. Rys historyczny


Historia sterowników programowalnych sięga roku 1968 [4]. Wtedy to grupa inżynierów z firmy General Motors rozpoczęła prace projektowe nad nową generacją sterowników przyjmując, że mają one być łatwo programowalne i przeprogramowywane stosownie do zmieniających się warunków, łatwo utrzymywane w ruchu produkcyjnym, z większą niezawodnością w porównaniu do przekaźników, z kosztami porównywalnymi ze stosowanymi panelami i szafami przekaźnikowymi.

W 1976 roku wprowadzono sterowniki wyposażone w kasety sterowania zdalnego, które umożliwiły monitorowanie i uaktualnianie dużej liczby punktów wejść/wyjść za pomocą połączeń komunikacyjnych przy odległościach nawet do kilkuset metrów od jednostki centralnej.

W 1977 roku firma Allen-Bradley Corporation jako pierwsza zastosowała w sterownikach mikroprocesor 8080 z wykorzystaniem dodatkowego koprocesora dla operacji bitowych. Z początkiem lat osiemdziesiątych wprowadzono w sterownikach moduły I/O, które wyposażone we własne procesory realizowały bardziej złożone funkcje obliczeniowe.

Rynek sterowników gwałtownie wzrósł po roku 1983, gdy kilku japońskich producentów wprowadziło małe sterowniki o sporych możliwościach funkcjonalnych a przy tym znacznie tańszych od konkurencji.

W latach 80 sterowniki PLC zaczęły zastępować z powodzeniem przekaźnikowe układy logiczne, regulatory analogowe, a nawet minikomputery.

2.2. Sterowanie i rodzaje układów sterowania w systemach pomiarowych


Sterowaniem nazywa się ogólnie celowe oddziaływanie na przebieg procesu, pracę urządzeń przemysłowych lub ich części.

Wykorzystanie sterowania elektrycznego pozwala oddziaływać bezpośrednio na główny obwód zasilający lub pośrednio, na pomocnicze obwody elektryczne, realizujące określone funkcje inicjujące, logiczne, itp.



Procesy sterowania elektrycznego przebiegają najczęściej w układzie otwartym (rys. 2.1), w którym wyróżniamy urządzenie sterujące oraz obiekt sterowania [5].

Rys. 2.1. Ogólny schemat blokowy układu sterowania bez pętli sprzężenia zwrotnego

W układach sterowania automatycznego – programowego, sygnał zadający jest ustalony według przygotowanego programu (algorytmu), opartego na np. przekaźnikach programowych lub kodzie programu, przy sterowaniu stałowartościowym – parametr technologiczny utrzymywany jest w granicach dopuszczalnego uchybu, a przy nadążnym wartość sygnału wyjściowego przebiega analogicznie jak wartość sygnału wejściowego.

2.2.1. Podrozdział 3 poziomu


Sterowaniem nazywa się ogólnie celowe oddziaływanie na przebieg procesu, pracę urządzeń przemysłowych lub ich części.

Wykorzystanie sterowania elektrycznego pozwala oddziaływać bezpośrednio na główny obwód zasilający lub pośrednio, na pomocnicze obwody elektryczne, realizujące określone funkcje inicjujące, logiczne, itp.


2.2.2. Podrozdział 3 poziomu


Sterowaniem nazywa się ogólnie celowe oddziaływanie na przebieg procesu, pracę urządzeń przemysłowych lub ich części.

Wykorzystanie sterowania elektrycznego pozwala oddziaływać bezpośrednio na główny obwód zasilający lub pośrednio, na pomocnicze obwody elektryczne, realizujące określone funkcje inicjujące, logiczne, itp.


3. Rozdział 3

3.1. Rozdział trzy jeden


Historia sterowników programowalnych sięga roku 1968 [4]. Wtedy to grupa inżynierów z firmy General Motors rozpoczęła prace projektowe nad nową generacją sterowników przyjmując, że mają one być łatwo programowalne i przeprogramowywane stosownie do zmieniających się warunków, łatwo utrzymywane w ruchu produkcyjnym, z większą niezawodnością w porównaniu do przekaźników, z kosztami porównywalnymi ze stosowanymi panelami i szafami przekaźnikowymi.

W 1976 roku wprowadzono sterowniki wyposażone w kasety sterowania zdalnego, które umożliwiły monitorowanie i uaktualnianie dużej liczby punktów wejść/wyjść za pomocą połączeń komunikacyjnych przy odległościach nawet do kilkuset metrów od jednostki centralnej.

W 1977 roku firma Allen-Bradley Corporation jako pierwsza zastosowała w sterownikach mikroprocesor 8080 z wykorzystaniem dodatkowego koprocesora dla operacji bitowych. Z początkiem lat osiemdziesiątych wprowadzono w sterownikach moduły I/O, które wyposażone we własne procesory realizowały bardziej złożone funkcje obliczeniowe.

Rynek sterowników gwałtownie wzrósł po roku 1983, gdy kilku japońskich producentów wprowadziło małe sterowniki o sporych możliwościach funkcjonalnych a przy tym znacznie tańszych od konkurencji.

W latach 80 sterowniki PLC zaczęły zastępować z powodzeniem przekaźnikowe układy logiczne, regulatory analogowe, a nawet minikomputery.

3.2. Rozdział trzy dwa


Sterowaniem nazywa się ogólnie celowe oddziaływanie na przebieg procesu, pracę urządzeń przemysłowych lub ich części.

Wykorzystanie sterowania elektrycznego pozwala oddziaływać bezpośrednio na główny obwód zasilający lub pośrednio, na pomocnicze obwody elektryczne, realizujące określone funkcje inicjujące, logiczne, itp.



Procesy sterowania elektrycznego przebiegają najczęściej w układzie otwartym (rys. 3.1), w którym wyróżniamy urządzenie sterujące oraz obiekt sterowania [5].

Rys. 3.1. Ogólny schemat blokowy układu sterowania bez pętli sprzężenia zwrotnego

W układach sterowania automatycznego – programowego, sygnał zadający jest ustalony według przygotowanego programu (algorytmu), opartego na np. przekaźnikach programowych lub kodzie programu, przy sterowaniu stałowartościowym – parametr technologiczny utrzymywany jest w granicach dopuszczalnego uchybu, a przy nadążnym wartość sygnału wyjściowego przebiega analogicznie jak wartość sygnału wejściowego.

4. Podsumowanie


Sterowanie czy kontrola procesów przemysłowych może odbywać się w sposób konwencjonalny – za pomocą układów stycznikowo-przekaźnikowych lub układów progra­mowalnych logicznie np. sterowników PLC. Układy z PLC charakteryzują się łatwością rozbudowy, szybkim i tanim powielaniem aplikacji programowej miedzy sterownikami PLC. Możliwa jest symulacja działania i łatwa diagnostyka błędów w układzie. PLC współpracują z wyświetlaczami graficznymi, pracują w sieci przemysłowej (Profibus, Ethernet) oraz w układach sterowania nadrzędnego (SCADA). Jeden sterownik poprzez zmianę programu sterującego może sterować, nadzorować różne układy technologiczne.

Użyty sterownik CPM1 firmy OMRON to szybki kompaktowy sterownik o 12 wejściach dyskretnych i 8 wyjściach przekaźnikowych z możliwością rozszerzenia systemu o 20 kolejnych sygnałów we/wy. Oprócz 2048 słów pamięci, filtru wejściowego, czterech wejść przerwaniowych i samodiagnozowania, CPM1 ma możliwość pracy sygnałów wyjściowych na 4 niezależnych potencjałach. Posiada też szybki licznik inkrementarny, 2 nastawniki analogowe oraz pomocnicze wyjście napięciowe 24V DC. Może być programowany za pomocą trzech języków programowania: funkcyjnego, listy rozkazów oraz drabinkowego. Konwerter transmisji pozwala na połączenie z komputerem PC, panelem operatorskim czy siecią Host Link. CPM1 używany jest głównie do sterowania niewielkimi urządzeniami i mniej skomplikowanymi procesami technologicznymi, transmisją danych oraz lokalnym zbieraniem danych.

Wykonane stanowisko dydaktyczne z użyciem sterownika CPM1 firmy OMRON oraz opracowane programy sterujące pozwalają na realizację sterowania układem rozruchu, pracą dwukierunkową silnika indukcyjnego oraz układem sterowania trzema transporterami prezentowanymi podczas zajęć laboratoryjnych na Katedrze Elektrotechniki Ogólnej Politechniki Lubelskiej. Układ sterowania pracą dwukierunkową został zmodyfikowany w stosunku do pierwowzoru konwencjonalnego sterowania. Zaprogramowany sterownik samoczynnie steruje na przemian obrotami silnika w różnych kierunkach, z różnymi czasami pracy w każdym kierunku i chwilową przerwą na zmianę kierunku obrotów – symulując automatyczny cykl pracy silnika np. w urządzeniu przemysłowym.

Z racji sterowania elementami wykonawczymi zasilanymi napięciem 230V AC, zaciski sygnałów wyjściowych sterownika zostały zasilone jednym wspólnym napięciem przemiennym. CPM1 posiada możliwość pracy sygnałów wyjściowych (ośmiu) na czterech niezależnych potencjałach napięcia stałego. Uproszczenie zasilania jednym napięciem i to przemiennym 230V AC sygnałów wyjściowych, po części wynikającym z założeń tej pracy, pozbawiło pełnej otwartości i konfigurowalności układy wyjściowe. Dołączona instrukcja pozwala na zapoznanie się z podstawami obsługi, funkcjonowania i programowania sterownika CPM1.

Stanowisko dydaktyczne dzięki swojej otwartości pozwala na realizację w przyszłości innych układów sterowania opartych na sterowniku CPM1 firmy OMRON. Rozszerzenie może mieć charakter rozbudowy o dodatkowe czujniki i przetworniki, których celem będzie generowanie rzeczywistych wejściowych sygnałów sterownika (np. czujniki temperatury, ruchu, natężenia światła). Z drugiej strony płyta czołowa stanowiska jest na tyle pojemna, że możliwe jest zainstalowanie elementów wykonawczych w postaci styczników. Dzięki temu możliwe będzie obserwowanie działania rzeczywistego układu sterowania bez korzystania z urządzeń zewnętrznych. Aktualnie istnieje możliwość praktycznego (styczniki załączające silniki) sprawdzenia działania zaprogramowanego sterownika poprzez skojarzenie go ze stanowiskiem laboratoryjnym wykorzystywanym dotychczas. Kolejnym krokiem w kierunku rozbudowy może być montaż na wykonanym stanowisku kolejnego sterownika (innego typu). W takiej konfiguracji wykorzystywane byłyby wspólnie przez oba sterowniki obwody sterowania i wyjściowy, a studenci mieliby możliwość bezpośredniego porównania funkcjonalności dwóch urządzeń różnych producentów w zakresie programowania i działania.

Włączenie do procesu edukacji studenta szkoły wyższej wiedzy z zakresu technik sterowania z użyciem sterowników PLC uczy podstaw programowania, konfigurowania oraz tworzenia schematów elektrycznych z ich zastosowaniem. Umiejętności te mogą pozwolić zrozumieć i kontrolować procesy z użyciem sterowników PLC w przemyśle. Wstępnie założony cel tej pracy został osiągnięty.


5. Bibliografia


  1. ABC Programowania – OMRON 2008r.

  2. Brock S., Muszyński R., Urbański K., Zawirski K.: Sterowniki Programowalne. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2004.

  3. Golański K.: Najmniejsze sterowniki programowalne Nano i Mikro. Elektroinstalator 3/2005.

  4. Hajda J., Kasprzyk J., Legierski T., Wyrwał J.,: Programowanie sterowników PLC. Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice 1999.

  5. Łukasik Z., Seta Z.: Programowalne sterowniki PLC w systemach sterowania przemysłowego. Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom 2004.

  6. Pietrzyk W. (red): Laboratorium z elektrotechniki. Wydawnictwa Uczelniane Politechniki Lubelskiej, Lublin 1998.

  7. Strona internetowa: www.eldar.biz.pl/vision230.html 12.03.2008.

  8. Strona internetowa: www.impol-1.com.pl/publikacje.html 18.07.2008.

  9. Systemy i komponenty automatyki przemysłowej - Omron 2001/2007.

  10. Zbysiński P.: Sterowniki SYSMAC firmy Omron. Elektronika Praktyczna 10-11/2006.



6. Spis rysunków


Rys. 2.1. Ogólny schemat blokowy układu sterowania bez pętli sprzężenia zwrotnego 7

Rys. 2.2. Podział układów sterowania 8



7. Spis tabel


Tab. 2.1. Zestawienie danych technicznych o wybranych typach sterowników 12

Tab. 2.2. Przyporządkowanie sygnałów we/wy 27



Oświadczenia



Oświadczenie promotora pracy
Oświadczam, że praca została przygotowana pod moim kierownictwem naukowym i stwierdzam, że spełnia ona warunki przedstawienia jej w postępowaniu o nadanie stopnia naukowego magistra.

.......................................................... ..........................................................

Data Podpis promotora


Oświadczenie Autora pracy
Świadom odpowiedzialności prawnej oświadczam, że niniejsza praca została napisana przeze mnie samodzielnie i nie zawiera treści uzyskanych w sposób niezgodny z obowiązującymi przepisami. Oświadczam również, że przedstawiona praca nie była wcześniej przedmiotem procedur związanych z uzyskaniem stopnia zawodowego/naukowego w wyższej uczelni. Jednocześnie wyrażam zgodę na wykorzystanie wyników z przeprowadzonych przez mnie badań i zamieszczanie fragmentów pracy w publikacjach naukowych wykonywanych przez pracowników Katedry Inżynierii Komputerowej i Elektrycznej. Niniejsza wersja pracy jest identyczna z treścią elektroniczną załączoną na nośniku CD.

.......................................................... ..........................................................



Data Podpis autora pracy

Karta pracy



Streszczenie



Streszczenie
Summary


Załączniki







©operacji.org 2017
wyślij wiadomość

    Strona główna