Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Scada система. Часть II Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

- © Ю.Э. Реймген, 2014

УДК 621.37/39:658.011.56

Ю.Э. Реймген

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ. SCADA СИСТЕМА. ЧАСТЬ II*

Описано, что такое SCADA система, применение ее и работа на базе устройств фирмы SIEMENS, описаны структура и состав SIMATIC S7-300 фирмы SIEMENS. Структура и состав систем управления, разработан алгоритм определенной системы управления по принципам программирования на STEP7 - языке программирования промышленных контроллеров SIMATIC S7 фирмы SIEMENS, описана программируемая среда STEP7, показано как работает этот алгоритм и показана стендовая отладка системы управления.

Ключевые слова: АСУ ТП (автоматизированные системы управления технологическими процессами), SCADA (диспетчерское управление и сбор данных), человеко-машинный интерфейс (ЧМИ), контроллер-регулятор, управляющее устройство, программируемый логический контроллер (ПЛК), центральный процессор (ЦП) или центральное процессорное устройство (ЦПУ).

5. Задача

Составить программу контролирования давления объекта на программе STEP 7 , выявить в графическом виде в программной среде WINCC и проверить на логическом контроллере S7-300.

Условие: дано 3 насоса. В нормальном режиме работают 2 насоса. Если давление уменьшается до 5 кг, то высвечивается сигнализация

«Внимание! Низкое давление!!!», если давление уменьшается до 3 кг, то высвечивается сигнализация «Включить насос!» и если давление понизилось до 1 кг, то контроллер сам включает резервный 3-ий насос. Шкала давления от 0 до 10 кг.

5.1. Решение. Описание работы в STEP7

В первую очередь запускаем программу STEP 7 [6] с рабочего стола.

Рис. 3

' Часть I - ГИАБ № 8, 2014, с. 386-393.

laa) is «ли Рис. 4

Создаем новый проект File-New.

В пустой графе Name пишем имя нового проекта и нажимаем ОК (рис. 3).

Открываем Hardware и заполняем рейку список аппаратной части. (рис. 4).

После создания списка аппаратной части открываем наш проект под названием Proba1207^SIMATIC^300 CPU313C-2DP^S7 Program( 1)^ Sour-ces^Blocks^OBl (рис. 5).

Выбираем язык программирования LAD (рис. 6).

Q ДОМ ПС Магичег ■ probalZOT

Ft E<3t Insert Viwt ОНДОД Wt>icm Nifc

.IDI >1

^¡Bira gi

^prelut 2D7 {Component Win*) — №j&1PrO| ,1Г(1га|^Ь<120

jaml

- qi - и " ■¿i" 1

- (CPU n# JU ■■■■ -

"4 . ¿Ma

p-FCIOS

asnuH&ajR

На рабочем окне собираем программу контролирования давления объекта. В данном случае наша программа состоит из шкалы, разомкнутых ключей (10.0 ,10.1), трех компараторов (вида СМР<=Н и трех выходов (<34.1, <34.2, <34.3). 2 компаратора (по задачи это 2 насоса) работают одновременно в нормальном режиме,

3-ий включается при определенной заданной величине (рис. 7). Каждый элемент программы см. рис. 8.

Заливаем программу в контроллер. Нажимаем кнопку Download rffr Переходим в режим Runtime и проверяем наш проект (рис. 9). В нормальном режиме работают первые 2 насоса.

оч u ir^i САЗ а

oiainai ai iWfi ■ I (-MfS чМ ! .IE5 к, |-i-|-|

t 1

1

"О-

|

£ j) f i)t7T

f i(SUK . Л W, " ■iJ'-^-F f am**.

|ЗЛ№>

ft**»»

f пн*| , jjawgwwar , i| ^■пД'Ра» {■> .j ft»

ijw" шТи- iii -

r -i 2 H - ^¿в 1Ш

Рис. 9

Итак, мы выполнили первое задание, то есть составили программу контролирования давления объекта на программе STEP 7.

Покажем работу каждого элемента программы по отдельности:

1. При уменьшении давления до 5 кг, высвечивается сигнализация «Давление понизилось» (рис. 10).

2. При уменьшении давления до 3 кг, высвечивается сигнализация «Включить насос» (рис. 11).

3. При уменьшении давления до

1 кг котроллер сам включает резервный 3-ий насос (рис. 12).

Теперь нам надо выявить программу в графическом виде на программной среде WINCC [5].

5.2. Решение. Описание работы на программной среде WINCC

Запускаем SIMATIC WinCC Explorer с рабочего стола. Создаем новый проект File-New. В окне (Create a New project) создание нового проекта выбираем (single-user project) проект одного пользования и нажимаем ОК.

Рис. 12

1Ч'WkftCCbcfiturcr • E>i'.protie 1207 prubc 1207ЖР[ Лей** )

Fie W» loot hfct.

'ОЙ i ► г V

f miijau

itinpAf lianinagfrnerit ■1 Л1 Ww^tijs

\ !CtttKS>FW>tO«HUnt

(ММгк/KwW

MMaMPO

'M.-*- ii

сеотвю

I«ofnis[ti)

SWFK 5ЛР1С

tcw

tlWahlflggrq

Бтциедгч

@ Btf<n Dmfw iaW5f.pt

Нт |rm imtOaw

^JCwteNfrjxjriAji ВмуТч 7/ад|1Щ:11РМ

3VW.MW» flhaylm HZ тдошмкям

Ьпщ Tjg Ш

FMnJwnl rwrie BEE 7$4 «» 7Д1РМ1 шарм

^iwscrt! ВлгуТц we JtUtmH sazupw

РпггуТч ш

Рис. 14

Рис. 15

В пустой графе Project Name пишем имя нового проекта и нажимаем ОК. Создаем связь между проектом созданным в программе STEP 7 и проектом созданным в программе WinCC. SIMATIC S7 PROTOCOL SUITED PROFIBUS—New Driver Conection (рис. 13).

Каждому элементу создаем теги. SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE — PROFIBUS — New Conec-tion_1—> New Tag (рис. 14).

Открываем графический дизайнер (1Г Graphics Designer) и рисуем наш объект. К каждому элементу связываем созданные наши теги (рис. 15).

Сохраняем У и переходим в режим Run Time ► , так мы можем увидеть результат работы и проверить проект: работа в нормальном режиме (рис. 16), работа при умень-

Рис. 17

шении давления до 5 кг (рис. 17), работа при уменьшении давления до 3 кг (рис. 18, работа при уменьшении давления до 1 кг (рис. 19).

Заключение

Концепция SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных) предопределена всем ходом развития систем управления и результатами научно-технического прогресса. Применение SCADA-технологий позволяет достичь высокого уровня автоматизации в решении задач разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации.

Дружественность человеко-машинного интерфейса (HMI/MMI), предоставляемого SCADA - системами, полнота и наглядность представляемой на экране информации, доступность «рычагов» управления, удобство пользования подсказками и справочной системой и т.д. - повышает эффективность взаимодействия диспетчера с системой и сводит к нулю его критические ошибки при управлении.

Следует отметить, что концепция SCADA, основу которой составляет автоматизированная разработка систем управления, позволяет решить еще ряд задач, долгое время считавшихся неразрешимыми: сократить сроки разработки проектов по автоматизации и прямые финансовые затраты на их разработку.

В настоящее время БСАЭА является основным и наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами (процессами).

Рис. 18

Ы90

Рис. 19

1. Википедия, [электронный источник]. http://ru.wikipedia.org/

2. Ганс Бергер. Автоматизация с помощью программ STEP7 LAD и FBD. - Siemens AG, 2001, 605 с.

3. Контактный план для S7-300 и S7-400 программирования (справочное руководство). - Siemens AG, 2004, 220 с.

4. Методический материал по STEP7 (pdf). [электронный источник]. http://kurs.znate.ru/ docs/index-159863.html.

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ_

Реймген Юлия Эдуардовна - студентка, МГИ НИТУ «МИСиС», e-mail: ud@msmu.ru.

_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

5. SCADA система WinCC (учебное пособие) [электронный источник]. http:// zet-info.ucoz.ru/load/uchebnaja_literatura/ obuchajushhij_uchebnyj_kurs_po_scada_ sisteme_simatic_wincc_v7_0/6-1-0-260.

6. Simatic. Работа со STEP7 первые шаги. [электронный источник]. http://nashaucheba. ru/v18293/siemens_simatic/step_7_v_5.3

7. STEP7 - язык программирования промышленных контроллеров (учебное пособие Новокузнецк, 2009. - 45 с.). ЕШЗ

UDC 621.37/39:658.011.56

AUTOMATED CONTROL SYSTEMS OF TECHNOLOGICAL PROCESSES. SCADA SYSTEM. PART I

Rejmgen Yu.E., Student,

Moscow Mining Institute, National University of Science and Technology «MISiS», e-mail: ud@msmu.ru.

In this lecture describes what SCADA system, its application and operation of devices based on the company SIEMENS, describes the structure and composition of the SIMATIC S7-300 from SIEMENS. The structure and composition of the control systems, developed an algorithm for a particular management system based on principles of programming in STEP7 - programming language for industrial controllers SIMATIC S7 company SIEMENS, described Wednesday programmable STEP7, shows how this algorithm and shows the bench debug control system.

Key words: automated control systems of technological processes, Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA), Human Machine Interface (HMI), Controller, Programmable Logic Controller (PLC), Central Processing Unit (CPU).

REFERENCES

1. Wikipedia, available at: http://ru.wikipedia.org/

2. Gans Berger. Avtomatizacija s pomoshh'ju programm STEP7 LAD i FBD (Automating with STEP7 LAD and FBD), Siemens AG, 2001, 605 p.

3. Kontaktnyj plan dlja S7-300 i S7-400 programmirovanija (spravochnoe rukovodstvo) (Statement list for S7-300 and S7-400 programming (reference manual)), Siemens AG, 2004, 220 p.

4. Metodicheskij material po STEP7 (pdf) (Guidelines on STEP7 (pdf)), available at: http://kurs.znate.ru/ docs/index-159863.html.

5. SCADA sistema WinCC (uchebnoe posobie) (WinCC SCADA system (tutorial), available at: http:// zet-info.ucoz.ru/load/uchebnaja_literatura/obuchajushhij_uchebnyj_kurs_po_scada_sisteme_simatic_ wincc_v7_0/6-1-0-260.

6. Simatic. Rabota so STEP7 pervye shagi (Simatic. Programming with STEP7. The beginnings), available at: http: //nashaucheba.ru/v18293/siemens_simatic/step_7_v_5.3

7. STEP7 - jazyk programmirovanija promyshlennyh kontrollerov (uchebnoe posobie) (SSTEP7 - the programming language for industrial control systems (tutorial)).