Контроллер Siemens SIMATIC S7-1500

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1. Описание датчика и исполнительного механизма 4
1.1 Ультразвуковой уровнемер Endress+Hauser Prosonic M FMU40 5
1.2 Линейный электропривод PSL для регулирующих клапанов 6
Глава 2. Описание контроллера Siemens S7-1500 8
2.1 Общая информация 8
2.2 Описание типов ЦПУ 11
2.3 Описание модуля ввода аналоговых сигналов SM 531 20
2.4 Описание модуля вывода дискретных сигналов SM 522 23
Глава 3. Языки программирования 26
3.1 Языки программирования 26
Глава 4. Схемы подключения 32
4.1 Описание работы электрической схемы 34
4.2 Функциональная схема 35
4.3 Алгоритм работы 37
Заключение 38
Список использованной литературы 39

2.1 Общая информация

Универсальный модульный программируемый контроллер для автоматизации циклических процессов во всех секторах промышленного производства. Высокая производительность, модульная конструкция, широкие коммуникационные возможности, гибкое использование систем локального и распределенного ввода-вывода, множество функций, поддерживаемых на уровне операционной системы центральных процессоров, высокая стойкость к электромагнитным и механическим воздействиям, работа с естественным охлаждением, удобство эксплуатации позволяют получать рентабельные решения для построения систем промышленной автоматизации различного назначения.
...

2.2 Описание типов ЦПУ

Программируемые контроллеры S7-1500 выпускаются в двух исполнениях:
1) SIMATIC S7-1500 для эксплуатации в стандартных промышленных условиях:
- монтаж в шкафы управления внутренней установки;
- отсутствие конденсата;
- диапазон рабочих температур от 0 до+60 °С.
2) SIPLUS extreme S7-1500 для эксплуатации в тяжелых промышленных условиях:
- монтаж в шкафы управления внутренней или наружной установки;
- возможность появления конденсата и льда на печатных платах и электронных компонентах;
- наличие в воздухе химически, биологически и механически активных веществ;
- диапазон рабочих температур от -25 до +70°C или от -40 до +70°C.
Модули одних и тех же типов исполнений SIMATIC и SIPLUS extreme имеют одинаковое функциональное назначение, одинаковый набор электрических и временных параметров, одинаковые схемы подключения внешних цепей, одинаковые установочные размеры и способы монтажа и отличаются только допустимыми условиями эксплуатации.
...

2.3 Описание модуля ввода аналоговых сигналов SM 531

В составе программируемых контроллеров S7-1500 и станций ET 200MP могут использоваться модули ввода аналоговых сигналов SM 531 следующих типов:
- AI 4x U/I/RTD/TC ST 4-канальный модуль ввода унифицированных сигналов силы тока и напряжения, а также измерения температуры с помощью термопар или термометров сопротивления, разрешение 16 бит, точность измерения ±0.3 %, одна потенциально связанная группа входов, синфазное напряжение 10 В, настраиваемый набор диагностических и аппаратных прерываний, установка до четырех пороговых значений для мониторинга значений параметра, калибровка во время работы. Ширина корпуса 25 мм.
- AI 8x U/I/RTD/TC ST 8-канальный модуль ввода унифицированных сигналов силы тока и напряжения, а также измерения температуры с помощью термопар или термометров сопротивления, разрешение 16 бит, точность измерения ±0.
...

2.4 Описание модуля вывода дискретных сигналов SM 522

Источник: Руководство, система автоматизации S7-1500. Данные модулей [7]
Рисунок 2.5 - Модуль вывода дискретных сигналов SM 522

Модули SM 522 предназначены для преобразования внутренних логических сигналов контроллера в его выходные дискретные сигналы.
Краткая характеристика модулей:
- Наличие 8-, 16- и 32-канальных модулей классов BA, ST и HF.
- Наличие модификаций для формирования выходных дискретных сигналов с различным родом тока, уровнем напряжения и нагрузочной способностью каналов.
- Адаптация системы ввода-вывода контроллера к требованиям решаемых задач.
- Использование в программируемых контроллерах S7-1500 и станциях ET 200MP.
- Программная настройка параметров.
- Поддержка функций обновления встроенного программного обеспечения.
- Управление работой контакторов реле, сигнальных ламп и т.д.
...

Глава 3. Языки программирования

3.1 Языки программирования

Язык релейных или лестничных диаграмм LD (от англ. Ladder Diagram) представляет собой простой в обращении, графический язык разработки. В его основе лежат релейно-контактные схемы, поэтому элементами логики здесь выступают: обмотки реле, контакты реле, горизонтальные и вертикальные перемычки.
Пары контактов реле или кнопки — вот основные логические переменные языка LD, при этом состояние переменных — это есть ни что иное, как состояние контактов: разомкнутое или замкнутое.
Сама же программа на данном графическом языке представляется аналогом релейной схемы, в которую может входить множество различных функциональных блоков. В общем и целом, синтаксис языка LD позволяет очень просто строить логические схемы для релейной техники.
Достоинства и недостатки языка LD:
Главное достоинство языка — безусловно простота. Программа представляется как электрический поток, любой специалист по электротехнике это поймет.
...

4.2 Функциональная схема

Модули имеют дифференциальные входы, к которым могут подключаться любые источники аналоговых сигналов напряжения и источники токовых сигналов в диапазоне 0-20В и 4-20 мА. Сигналы с входа модуля подаются на вход АЦП через аналоговый коммутатор (мультиплексор) и преобразуются в цифровой 24разрядный код. АЦП имеет встроенный цифровой фильтр и усилитель с цифроуправляемым коэффициентом усиления. Это позволяет программно изменять полосу пропускания модуля и диапазон входных напряжений.
Источник: Программируемые контроллеры S7-1500 [6]
Рисунок 4.4 – Функциональная схема контроллера

Цифровой сигнал с выхода АЦП поступает в микроконтроллер. Изолированная часть модуля, содержащая АЦП, питается через преобразователь постоянного напряжения, чем обеспечивается полная гальваническая изоляция входов от блока питания и интерфейсной части.
...

Заключение
В данном курсовом проекте был рассмотрен контроллер SIEMENS S7-1500 поскольку он обладает следующими преимуществами: высокая скорость выполнение команд, отличным набором функций и быстродействием. В новых контроллерах S7-1500 значительно снижено время реакции на внешние события. Благодаря такому высокому уровню производительности контроллеры S7-1500 могут быть использованы для решения задач среднего и высокого уровня сложности.
Удобная конструкция программируемого контроллера S7-1500 и его модульность позволяют его максимально адаптировать к требованиям решаемой задачи. Контроллер имеет естественное охлаждение. В случае модернизации системы контроллер обеспечивает свободное наращивание функциональных возможностей. Повышенная степень защиты программы и данных обеспечивают разработчиков дополнительным уровнем безопасности.
Защита информации
- Парольная защита ноу-хау от несанкционированного чтения и модификации программных блоков.
...