Д1

Д2

Д3

Д4

Д5

Д6

Д7

Д8

CPU 224XP  (214-2BD23-0XB0)

2-сурет. Құрылымдық сұлба

2.     Қажетті құрал қондырғыларды таңдап дәлелдеу қондырғыларды техникалық байланысына сәйкесті талап арқылы орындалады. Қодырғылардың сенімділігі, құндылығы осы жұмыста есепке алынбайды, өйткені студент экономикалық есепті орындамайды. Таңдалған қондырғылардың техникалық сипаттамасы және практикалық қолдану амалдары сипатталынуы керек. Міндетті түрде мән бергіш және орындаушы құрылғылар таңдалу керек. Құрылғылардың аналогты шығыстарының (мән бергіштер үшін) және кірістерінің (орындаушы элементтер үшін) кернеу көзінің аймағы -10 және +10 вольт, тоқ аймағы 4 пен 20 миллиампер болғаны дұрыс. Қондырғыларды таңдағанда келесі ретті ұстаса дұрыс болады: кіріс элементтер, шығыс элементтері, еркін программаланатын контроллер (ЕПЛБ) және кернеу көзі (КК). Инженерлік кибернетика кафедрасында Siemens фирмасынның контроллерлері орнатылған, сондықтан келесі тапсырманы орындау ыңғайлы болу үшін осы фирманың ЕПЛБ - сы және КК - сы таңдалынуы дұрыс болады. Басқа элементтері осы фирмадан немесе басқа фирманың элементтері болуы мүмкін. ЕПЛБ-ны таңдау алдыңғы пунктіде анықталған кіріс және шығыс сигналдардың саны мен түрлері арқылы орындалады.

3.      Автоматтандырудың электрлік сұлбасын құрастыру Siemens фирмасының құжатты каталогы негізінде орындалады. Каталогтың құжаттарынан контроллердің фронталды байланыстар сұлбасын көшіріп, тапсырма бойынша таңдалған құрылғыларды ғана қосып, электрлік сұлбаны құрастыру қажет. Контроллердің фронталды байланыстар сұлбасы әртүрлі болады, солардың ішінен құрылымдық (2 сурет) сұлбасына негізделіп дискретті, аналогты сигналдарды қосу сұлбаларын алу керек.

Сурет 3 – Электрлік сұлбасы

1.2 Алгоритмді блок-схема түрінде құрастыру және Step7 STL тілінде программаны төменгі деңгейлі құрылғыларға жазу (тапсырма 2)

Тапсырманың орындалу реті

1.     Программаның блок - схемасын құрастыру.

2.     Символдық кестені құрастыру.

3.     Step7 тілінде программаны жазу.

4.     On-line режімінде программаның жұмыс қорытындысын әртүрлі оқиғалар үшін келтіру.

Методикалық нұсқаулар:

1.     Программаның блок - схемасын құрастыру  блок байланыстарын анықтап көрсетеді. Алгоритмде кіріс және шығыс сигналдардың саны алдын - ала құрылған құрама және электрлік сұлбаның сигналдарымен бірдей болу керек.

2.     Символдық кестені құрастыру. Символдық кестеде кіріс, шығыс және аралық айнымалылардың аты (символ), оның адресі, типі және түсініктемелері беріледі.

3.     Step7 тілінде программаны жазу. Программа алгоритмге негізделіп жазылады және түсініктемелер беріледі. Программа Инженерлік кибернетика кафедрасының контроллерінде жасалып, оған жүктеліп, орындалып, сақтау құрылғысына жазылу керек.

4.      On-line режімінде программаның жұмыс қорытындысын әртүрлі оқиғалар үшін келтіру. Программа автоматтандыру режімдерінің әр оқиғаларында орындалып, айнымалы кестеде тіркеліп, курстық жұмыстың отчетіне келтірілуі керек.

Мысалы: Орындалу реті:

Символ кестесі

Сурет 4 - Символдар кестесі

Программа листингі

Network1   

      A     "пуск"

      S     "сигнализация"

      FR    T      1             //таймер 1 қайта жіберуге дайындау

      FR    T      2             //таймер 2 қайта жіберуге дайындау

      FR    C      1            //санаушы 1 қайта жіберуге дайындау

      FR    C      2            //екінші санаушыға қайта жіберуге дайындау

      L     0

      S     C      1              // бірінші санаушыға мәнді 0 деп беру

      L     0

      S     C      2              //екінші санаушыға мәнді 0 деп беру

Network2  

      O     "дым1"

      O     "дым2"

      O     "дым3"

      CU    C      1            //бірінші санаушының мәнін бірге қосу

      CU    C      2            //екінші санаушының мәнін бірге қосу

Network3  

      L     C      2              // екінші санаушының мәнін аккумуляторға жазу

      L     2                       // 2 санды аккумуляторға жазу

      ==I                          //екі санды салыстырып, тең болғанда

      S     "сирена"          //сирена қосу

Network4  

      A     "сигнализация"

      A(   

      X     "дым1"

      X     "дым2"

      X     "дым3"            //түтін датчиктің бірі қосылса,

      )    

      L     S5T#5S

      SE    T      1             //таймерге 5 секунд жазамыз

      S     "свет"              //жарық сигнализацияны қосамыз

Network5 

      A     "сигнализация"

      A(   

      L     "тепл1"        //бірінші аналогты датчиктің мәнін аккумуляторға жазу

      L     W#16#5C90               //23696 мәнді  в 16-ретті код жазу

      >=I                          //салыстыру

      )    

      A(                  // және де

      L     "тепл2"            // екінші аналог датчиктің мәнін аккумуляторға жазу

      L     W#16#5C90               // 23696 мәнді  в 16-ретті код жазу

      >=I                          // салыстыру

      )    

      S     "пена"              //егер асса, пена қосу

      CU    C      1            //бірінші санаушының мәніне бірді қосу

Network6   

      X(   

      L     "тепл1"

      L     W#16#5C90

      >=I  

      )    

      X(   

      L     "тепл2"

      L     W#16#5C90

      >=I  

      )                              //жылу датчиктің бірі қосылса

      S     "сирена"          //дыбыс сиренаны қосу

Network7   

      A     "свет"              //жарық сигнализация қосылса,

      A     Т      1              //таймер 1  қосылып тұрса,

      X(   

      L     "тепл1"

      L     W#16#5C90

      >=I  

      )    

      X(   

      L     "тепл2"

      L     W#16#5C90

      >=I  

      )                              //жылу датчиктің бірі қосылып тұрса,

      S     "пена"              //пенаны бірден тарату

Network8   

      A     "дым1"

      A     "дым2"

      A     "дым3"            //3 түтін датчиктің бәрі қосылса,

      S     "пена"              //пена тарату

Network9   

      O     "свет"

      O     "сирена"

      O     "пена"             //егер сигнализация қосылса

      L     S5T#5S

      SE    T      2             //таймер2-ге 5 секунд мәнді жазу

Network10 

      A     T      2              //таймер2 қосылып тұрса

      A(   

      L     12345

      L     "код"

      ==I  

      )                              //код дұрыс терілсе

      R     "свет"              //сигнализацияны қосу

      R     "сирена"

      R     "пена"

      R     C      1              //санаушыны қайта жіберу

      R     C      2

Айнымалылар кестесі

3 түтін датчиктің бірінің қосылу оқиғасы

2 түтін датчиктің қосылу оқиғасы

3 бірдей түтін датчигі қосылу оқиғасы

1 жылу датчиктің қосылу оқиғасы

2 жылу датчиктің қосылу оқиғасы

 Егер 5 секунд арасында 5 символдан тұратын кодты пульттен енгізсе,  сигнализация өшіріледі

Түтін датчигі қосылғаннан кейін 5 секунд өткен соң бір жылу датчик қосылса, пена таратылады

1.3 SCADA жүйесінде диспетчер пунктінің бейнекадрларын құрастырып, толық басқарудың программасын орындау (тапсырма 3)

Тапсырманың орындалу реті:

1.     Диспетчер пунктінің терезелерін құрастыру.

2.     Step7 тілдің айнымалыларын диспетчер пунктінің айнымалыларымен (Tags) байланыстыру тізімін құрастыру.

3.     Диспетчер пунктін құрастыру.

4.     Диспетчер пунктінің программасын On-line режімінде бапқа келтіру.

Әдістемеге нұсқаулар:

Диспетчер пунктінің терезелерін құрастыру. Кем болғанда үш терезе құрастыру қажет: технологиялық сұлба терезесі, басқару және реттеу терезесі, айнымалыларды беру және көрсету терезесі. Технологиялық сұлба терезесінде жобаланып, жүйені визуалдаудың басты бөлшектері: датчиктердің көрсеткіштерін, дискретті сигналдарының белсенді күйін, апатты сигналдың сигнализациясын көрсетіп шығару қажет. Диспетчер пункт мысалы 4 суретте берілген. Үш терезе құрастырылған: Exit – Визуалдау режімінен шығу; GENERAL – басты терезе; Technologia - технологиялық процесстің терезесі.

4 сурет Диспетчер пункті                       IM1,IM2,IM3 технологиялық           

                                                                терезелерге өту басқару кнопкалар.

2.     Step7 тілдің айнымалыларын диспетчер пунктінің айнымалыларымен (Tags) байланыстыру тізімін құрастыру. Tags бөлімінде визуалдау және басқаруға айнымалылар тізімі жасалады. Айнымалылардың аты технологиялық міндетіне сәйкес беріледі. Мысалы, «ОС» ( обратной связи) – кері байланыс сигналы, «ДД» (датчик давления) қысым датчигі, «ИМ1» (исполнительный механизм) -  манипулятордың бірінші координатасының орындаушы механизмі.

Тэг кестенің мысалы келесі 5 суретте берілген.

5 сурет – Тэг ұйымдастыру

3.     Диспетчер пунктін құрастыру. Визуалдау терезесіндегі объектілеріне қимыл қасиетін беру үшін программа айнымалыларды объект айнымалыларымен байланыстыру керек. Осы процессті объектінің «Object properties» сипаттамасы арқылы орнату керек.

4.     Диспетчер пунктінің  программасын On-line режімінде бапқа келтіру.

Бұл бөлімде бір неше жанданған суреттер скринщот түрінде келтіру керек. Ол суреттер айнымалы кестеде берілген оқиғаларды қайталау керек. Мысал ретінде келесі суретте сорғы стансаны автоматты режімде мәндерді беру оқиғасы көрсетілген:

6 сурет – Сорғы стансасын автоматты басқару

2. Нұсқа түрлері

1 Нұсқа

Сұйықтық құйылатын бакта температура және деңгей датчиктері орнатылған. Бақылауыш көмегімен келесі алгоритмді орындау керек: «Пуск» батырмасы басылғанда толтыру бұрандасы іске қосылып, бакка су құйылады. Су деңгейі (D1) датчигіне 10 сек аралығында жетсе, 1-ші лампа жанады, толтыру бұрандасы өшіріледі, сорғы өшіріледі. Сұйық деңгейі мөлшерден асып кетсе, 2-ші деңгей датчигі (D2) қосылады, 2-ші лампа жанады, ағызу бұрандасы ашылып, су төгіледі. Керек деңгейден су деңгейі төмендеп кетсе, 3-ші деңгей датчигі қосылады, 3-ші лампа жанады, толтыру бұрандасы қосылып, бакка су толтырылады. Сұйықтық температурасы берілген температурадан суып кетсе, 4-ші датчик қосылып, 4-ші лампа жанады, толтыру және ағызу бұрандалары бірдей ашылады. «СТОП» батырмасы басылғанда, 2-ші деңгей датчик қосылып, 2-ші лампа іске қосылып, сұйықтық бактан ағып кетеді. Екі режімі бар: «Автоматты» және «ручной». «Автоматты» режімде айтылғандай құю клапаны ашылып – су толтырылады, ағызу клапаны ашылып – су ағызылады, толтыруды сорғы орындайды. Қол «ручной» режімін сорғыны, клапанды кез келген уақытта қосуға болады. Су екінші бакка ағады. Егер 2-ші бак толса, сорғы қосылғанға тиім салынады, «автоматты» режімде ешқандай алгоритм орындалмайды.

2 Нұсқа

Екі режімде сорғылармен басқарылады: автоматты, қол. «Автоматты » режімде Б1 бактан Б2 бакка су сорғы арқылы айдалады. КЛ1 клапан су жолын ашып/жабады. Б1 бакта үш деңгей датчиктері орналасқан. Б2 бакта бір Д4 датчик бар. Егер деңгейлі Д1=1, Д2=0, Д3=0 болса, насос 5 секундтқа қосылады, КЛ1 клапан ашылады. Егер деңгейлі Д1=1, Д2=1, Д3=0 болса, насос 10 секундтқа қосылып КЛ1 ашылады. Егер деңгейлі Д1=1, Д2=1, Д3=1 болса, насос 20 секундтқа қосылып КЛ1 ашылады. Сорғы айырылғаннан кейін қайта қосылу 3 секундтан кейін ғана мүмкін болады. Егер Д4 қосылса, немесе Д1=0 болса, «авария» сигналы қосылып, насостың қосылуына тиым салады. Авария сигналы қол режімінде де болса, кол режімінде сорғыны қосып / айыруға болады.

3 Нұсқа

         «Буу және құю конвейер» берілген. Конвейерде автоматты «Авт» және қол «Руч» режімдері бар. Автоматты  режімде ыдыс бар болса «Д1» іске қосылса, толтыру клапаны ашылады. Егер деңгей датчигі «Д2» қосылса, клапан жабылады. Егер ыдыс саны 6-ға жетсе, олар орындаушы механизммен келесі буу конвейеріне итеріледі. Онда ыдыстар буылып, келесі және дайын өнім саны дисплейге шығарылады. «Руч» режімінде 1-ші және 2-ші орындаушы механизмдерді жеке-жеке қолдануға болады.

4 Нұсқа

Бес лампа арқылы жарық беруді реттеу алгоритмін құру керек. Кіре берістегі екі датчиктен сигнал түскен соң, 5 секундтан кейін бірінші лампаны қосу керек. Бірінші лампа қосылғаннан кейін 5 секунд өткен соң басқа екі датчиктен сигнал берілгенде екінші лампаны қосу керек. Бөлме ортасынан «пуск» батырмасы басылғанда үшінші лампаны қосу керек, және де «өшіру» сигналы түспейінше үш лампа да 10 секундка қосылып тұру керек. 10 секунд өткен соң бесінші датчиктен «өшіру» сигналы беріледі, осы кезде үш лампа өшеді. Егер алтыншы датчиктен қосымша екі сигнал түссе, төртінші лампа 1 минутқа қосылып тұрсын. Егер жетінші датчиктен қосымша екі сигнал түссе, бесінші лампа 1 минут шамасында қосылып тұрсын. Шамдардың жанып/ өшу саны санауыш арқылы саналып тұрады. Қосылу саны 10-нан асса немесе тең болса дыбыс генераторы қосылады. Дыбыс генераторын «өшіру» кнопкасының көмегі арқылы қолмен өшіруге болады.

5 Нұсқа

Қысқа толқынды пеш жұмысы қарастырылады. Бұл құрал “Start” кнопкасы арқылы іске қосылып, “Stop” кнопкасымен жұмысы тоқтатылады. Бұл құрал жалпылай 2 функцияны атқарады: «Жібіту»  және «Жылыту». Бұл екі функцияға сәйкес 2 кнопка орнатылған. «Жібіту» кнопкасын басқан кезде, қысқа толқынды пеш керекті температураны өзі автоматты түрде енгізіп, салынған тағамды жібітеді. Ал «Жылыту» функциясы күрделірек болып келеді. Бұл функцияның атқару реті мынадай: «Жылыту» кнопкасын басу; 3 таңдау кнопкасы бар: «для рыбы», «жаркое», «для мясо». Сол 3 кнопканың қажеттісін таңдайды. «Жылыту» температурасын таңдайды. Ол үшін температура шкалалары көрсетілген қосымша бұрамалы кнопка көрсетілген. Ол 4 шкаладан тұрады. Жылыту уақытын таңдайды (таймердің көмегі арқылы) 4 түрлі таңдау уақыты бар: 15 сек, 1 мин, 2 мин, 4 мин. Осы уақыттың бірін таңдағаннан кейін сол уақыт шамасына сәйкес мерзім өткеннен кейін қысқа толқынды пеш өшеді.

6 Нұсқа

Бу шығару котел бар. Суды сорғы арқылы береміз. Барабанды қыздыруға тас көмір беріледі. Парды, барабанның ішіндегі суды қыздырып шығарамыз. Судың қысымы Д1; Будың қысымы Д2; Судың температурасы Д3; Будың температурасы Д4; Судың деңгейі Д5,Д7; От температурасы Д6 өлшенеді. Екі режім болуы мүмкін Авт/Қол. «Авт» режімінде: от беріледі (ОМ1), от қыздырылады (ОМ2), Д6=Т1 температураға жеткенде су беріледі (ОМ3) және сорғы қосылады (ОМ4). Әр датчиктің күйі сигнализация ретінде шығарылады. Д5 су деңгейі қосылса сорғы айырылады, клапан жабылады (ОМ3=0). Д7 су деңгейі қосылса сорғы іске қосылады, клапан ашылады. Будың, судың, оттың -сы өсіп кетсе авария жанады (Үш лампа). «Қол» режімінде тек қана сорғы қосылып-айырылады және клапан жабылып-ашылады.

7 Нұсқа

Терминалда үш түрлі тауар бар. 1-тауар-9 теңге, 2-тауар-  8 теңге, 3-тауар-7 теңге. Әр тауардың өзінің нөмірлері бар, ол нөмірлер «1»,  «2»,  «3» деген кнопкалары арқылы таңдалады. Ол кнопкаларды баспас бұрын қажетті тиынды салады. Қабылданған тиынның номиналы 7-сегментті индикаторға шығарылады. Содан кейін қажетті нөмірді басады. Тауарды түсіру 3с- кейін орындалады. Тауар түсірілгеннен кейін қайта жабылады. Егер тиын қажетті сомадан асып кетсе, тиынның қайтарылуы тиіс. 3 есік датчигі (1,2,3-тауарларға сәйкес), 3 тауар түрін таңдау кнопкалары (1,2,3), сдача беру -3 кнопка, D4 – тиын қабылдау және тиын қайтару датчигі, ОМ1, ОМ2,ОМ3 – тауарды түсіру механизмдері, ОМ5 – есікті ашу механизмі, 7 – сегментті индикатор қосылған.

8 Нұсқа

         Үйдің қауіпсіздігін сақтау үшін есік және терезеде сигнализация орнатылған. Сигнализацияда 13 батырма бар, оның P4-Pd дейін сандар, өшіресін «ESC» батырмасы және іске қосатын «Старт» батырмасы бар тағы бір кодты енгізетін «ENTER» батырмасы бар. Сигнализация «Старт» батырмасы арқылы іске қосылады. Ал сигнализацияны істен шығару үшін кодты теріп «ENTER» батырмасын басу керек. Сигнализация кодты қате терген жағдайда «ESC» батырмасымен кодты тазалауға болады. Сигнализация кодын 3 рет қате теріп, «ENTER» батырмасымен енгізсе ашылмайды, дабыл сигналы қосылады. Егер терезе сындырылса, дабыл сигналы қосылады. Дабыл сигналды тек 30 секунд өткеннен соң өшіруге болады. 

9 Нұсқа

Нұсқа бойынша 6 пәтерлік тұрғын үйдегі домофон жүйесін автоматтандыру қажет. Мұнда, кірісте есіктің сыртқы бетінде 14 пәтерлік перне тақта, есікке адамның жақындауын анықтайтын датчик, жарық сезгіш датчик және есіктің ішкі бетінде орналасқан кнопка. Сонымен қатар есіктің ашылғанын және жабылғанын фиксация жасйтын датчиктер бар. Ал жүйенің шығысында: есікті блокқа түсіретін және есікті жабатын механизмдер, есіктің тікелей өзіне бекітілген. Әр – бір пәтерде жекеленген дыбыс сиреналары орналасқан. Осы элементтердің көмегімен келесідегідей амалдарды іске асыру керек: егер түнгі мерзім болып, есік алдына адамның жақындағаны анықталынса, онда есік алдындағы лампа жанады. Егер есіктің ішкі бетіндегі перне басылса есік ашылады, 30 секундтан соң кедергі болмаса (кедергі болу/болмауы D2 датчигі арқылы анықталады) есік жабылады, тағы 30 секундтан соң есік блокировкаға түседі. Перне тақтада F1 кнопкасы және алдын ала тағайындалған 4 цифрлық код тура басылса, онда есік Ү1 механизмі арқылы блоктан шығарылып, Ү2 механизмі арқылы есік ашылады. Егер кодты теру кезінде қателік кетсе онда, ESC кнопкасын басу арқылы, кодты қайта теруге мүмкіндік алуға болады. Егер есік ашылып тұрғаннан соң 30 секунд ішінде есіктің алдына адам келмесе, есік жабылады (D2 датчигі арқылы сезілмейді), содан соң келесі 30 секунд өткенде есік блокировкаға түседі. Егер адам, қажетті кодты білмесе, F2 кнопкасы және пәтер нөмірін перне тақтадан басып ENTER кнопкасын басса, қажетті пәтерге (Sirl….Sir6) қоңырау шала алады. 

10 Нұсқа

3 қабатты үйде лифт берілген. Перне тақтада батырманың 1...3-ға дейінгі қабаттар саны және бұл перне тақта лифті ішінде. Ал үйдің әр бір қабатында бір батырмадан бар олар лифтіні шақырады. Егер лифтінің салмағы 400 кг-нан асса, ол қауіпсіздік лампасы жанып орнынан қозғалмауы керек. Лифтінің есіктері адам мінгеннен кейін батырманы басқаннан соң 7 секунттан кейін есік жабылуы керек. Лифтіге адам мінбесе, лифті 7 секунттан кейін автоматты түрде есігін жабу керек (өз орнында қалуы керек). Әрбір қабатты сипаттайтын лампалар сол қабатқа келгенде жануы керек. Егер есікке кез келген кедергі түссе, есік жабылмай қайта ашылады, содан кейін 5 секундтан кейін қайта жабылады.

3. Курстық жұмысты қорғаудың сұрақтары:

3.1  Таймер типін өзгертсе технологиялық процесстің орындалуы қалай өзгереді?

3.2  Технологиялық процесстің логикалық тізімін қалай орындау керек?

3.3  Белгілі программа үзілісін қалай өзгертуге болады және ол өзгертуді қалай орындайды?

3.4  Орталық процессорды және кіріс/шығыс модульдерді таңдауды дәлелдеу.

3.5  Кіріс және шығыс элементтерді қосу ретін дәлелдеу.

3.6  Жобаның глобалды және локалды мәліметтерін айту.

3.7  Жобада қолданатын мәліметтер типін дәлелдеу.

3.8  Программада санаушыларды баптауды түсіндіру.

3.9  Белгілі программа үзілісін бір неше берілген мәліметтер өзгерсе өзгерту.

3.10  Жоба және диспетчер пункті айнымалалар қалайша байланысқан?

Әдебиет тізімі 

1.     Петров И.В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного проектирования / Под ред. Проф. В.П. Дьяконова.-М.:СОЛОН-Пресс, 2004. – 256 с.:ил. – (Серия «Библиотека инженера»).

2.     А.А.Копесбаева Микропроцессорные средства и программно-технические комплексы. Методические указания к лабораторным работам (для студентов специальности 36.03 Автоматизация технологических процессов и слушателей ФПК). – АИЭС. – Алматы 2001 год.

3.     А.А.Копесбаева, А.Б.Файзулина, А.А.Рябцев. Микропроцессорные средства и программнотехнические комплексы. Методические указания к выполнению лабораторных и семестровых работ (для студентов специальности 36.03 Автоматизация технологических процессов) – Часть 2. – АИЭС. – Алматы 2001 год.

4.   Сайты:www.autoprocess.ru;www.industrialauto.ru;Wladimir.Dezjuk@siemens.com;www.abb.

de\controlsystems;www.schneider-electric.ru

5.      Manual_rus. –CD-ROM фирмы Siemens/ Департамент «Автоматизации и Приводов»., – г. Алматы, пр. Достык, 117/6.

6.     Э.Парр. Программируемые контроллеры: руководство для инженера. – М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. – 516 с.:ил

7.     Микропроцессорные средства в системах управления./ Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения специальности 050702. – Автоматизация и управление. Копесбаева А.А., Ибрашева А.Т.  – Алматы. – АИЭС. – 2008. - 46 с.

8.      А.А.Копесбаева Микропроцессорные комплексы в системах управления. Конспект лекций для студентов всех форм обучения специальностей 050702. – Автоматизация и управление. – Алматы .:АИЭС, 2009. – 47 с.