CC BY
1УДК 681.5.017
А.А. Забелин, А.О. Рогожников
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: zabelinaleksandr.kam@gmail.com
ПРОЕКТ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО УЧЕБНОГО ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА
НА ОСНОВЕ ПЛК-63
Разработка учебно-лабораторного стенда на основе программируемого логического контроллера «ОВЕН ПЛК-63» позволит студентам, обучающимся по специальности «Эксплуатации судового электрооборудования и средств автоматики», ознакомиться с принципами построения автоматизированных систем. Стенд также позволит проводить лабораторные работы по программированию алгоритмов взаимодействия контроллера с исполнительными механизмами и исследовать различные сценарии работы. Для кафедры «Энергетические установки и электрооборудование судов» данный стенд позволит в дальнейшем расширить учебную программу подготовки специалистов, повысив их уровень компетенций в электротехнической области.
Ключевые слова: ПЛК, автоматизация, эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики, разработка стенда, учебный лабораторный стенд.
А.А. Zabelin, A.O. Rogozhnikov
Kamchatka State Technical University Petropavlovsk-Kamchatsky, 683002 e-mail: zabelinaleksandr.kam@gmail.com
PROJECT OF DEVELOPED TRAINING LABORATORY STAND BASED ON PLC-63
The development of a training laboratory stand based on the programmable logic controller "OVEN PLC-63" will allow students of speciality "Operation of ship electrical equipment and automation facilities" to become familiar with the principles of automated systems construction. The stand will also allow to do laboratory works on programming algorithms for interaction between controller and actuators and to study various operating scenarios. For the "Power plants and electrical equipment of ships" chair this stand will expand the curriculum for training specialists, increasing their level of competence in the electrical field in future.
Key words: PLC, automatization, operation of ship electrical equipment and automation equipment, stand development, training laboratory stand.
На отечественном рынке электротехнических устройств, электрооборудования для организации технологических процессов компания «ОВЕН» занимает одно из лидирующих мест. Благодаря расширенным линейкам устройств, компания предлагает разработчикам решить большинство задач, возникающих при проектировании систем автоматизации, начиная с малых (локальных) и заканчивая большими (комплексными).
Имеющееся на кафедре «Энергетические установки и электрооборудование судов» оборудование в виде программируемого контроллера было любезно предоставлено мореходным факультетом как объект научно-исследовательской работы и дипломного проекта.
При проектировании стенда решено использовать «настольное» исполнение, так как используемое оборудование не является крупногабаритным. На рис. 1 изображена структурная схема содержания проектируемого макета стенда.
В основе стенда, как и было оговорено ранее, используется программируемый логический контроллер ПЛК-63-РРРРИИ-М, предоставленный университетом. В качестве исполнительных механизмов используются три однотипных магнитных пускателя с катушкой, каждая рассчитана на 220 В переменного тока, которые представляют из себя «Блоки исполнения» (БИ 1-3).
Рис 1. Структурная схема макета стенда
Индикационные лампы, расположенные под пускателями, будут симулировать работу запущенного агрегата при замыкании силовых контактов. Стенд получает питание от бытовой сети и коммутирован через двухполюсный автоматический выключатель. Устройства измерения (датчики) в количестве не более трех устройств также подключаются к стенду.
В зависимости от проводимого опыта или исследования датчики составляют так называемые блоки датчиков [1]. Для знакомства с основами построения автоматических систем решено выбрать следующие типы датчиков: поплавковый датчик уровня, оптический и терморезистивный. Предполагаемое количество датчиков составит от двух до трех штук каждого типа. Состав блоков датчиков (БД 1-3) может быть сгруппирован по усмотрению лаборанта при проведении опыта и в зависимости от задания. К примеру, к БД могут быть подключены два датчика уровня и один датчик температуры.
Ввиду того, что исполнение стенда имеет настольное размещение, определено рабочее место оператора с указанием областей (рис. 2).
Рис. 2. Рабочее место оператора стенда
На рабочем месте указаны две области. Первая служит для организации программирования и подключения периферийных устройств. Вторая область используется для непосредственного проведения опытов, при использовании датчиков на объекты измерения.
В нашем представлении использование подобной структуры рабочего места позволит более удобно компоновать оборудование, использующееся в работах. Оператор стенда, начиная работу, в первую очередь ознакомляется с материалами задания. Затем идет этап подготовки оборудования в области «1», на котором оператор производит подключение устройств и программирует контроллер в среде разработки Со0е8у8. На втором этапе, в области «2», оператор подготавливает среду и (или) оборудование как объект измерения. Объектами измерения чаще всего будут служить сосуды, наполненные жидкостью. Длина проводов, соединяющих датчики с программируемым контроллером, позволит свободно расставлять оборудование в зоне «2».
Далее для ознакомления предлагается принципиальная схема взаимодействия контроллера с блоками исполнения (рис. 3).
Рис. 3. Принципиальная схема подключения лабораторного стенда
Как и было сказано ранее, стенд использует основное питание от бытовой сети 220 В при частоте 50 Гц. Двухполюсный автоматический выключатель ОБ1 обеспечит защиту электрооборудования от токов короткого замыкания. Силовая цепь и цепь управления также подключены к основной сети питания стенда. Используемый в стенде ПЛК-63 имеет в составе дискретных выходов четыре программируемых электромагнитных реле, из которых будут использоваться три (001, 002, 003). Исходя из представленных характеристик, находящиеся в руководстве
по эксплуатации [2] электромагнитное реле контроллера способно коммутировать цепи, рассчитанные до 4 А при напряжении 220 В переменного тока, что вполне достаточно для коммутирования цепи управления контактора.
В представленной схеме указано, что питание катушек КМ1.1 - 3.1 контакторов находится в разрыве через электромагнитные реле DО1-3 контроллера. При исполнении заложенной программы контроллер замыкает собственные катушки электромагнитных реле, тем самым коммутируя цепь управления и воздействуя на катушки контакторов, вследствие чего силовые контакты замыкаются, обеспечивая питанием лампы индикации. Лампы индикации в конечном счете указывают нам на результат исполнения заложенных инструкций.
Полученные навыки и понимание сути физических процессов при эксплуатации позволит будущим специалистам, выпускникам высшего, среднего и начального профессионального образования, а также слушателям курсов повышения квалификации электротехнического персонала грамотнее и безопаснее эксплуатировать судовую электростанцию [3-5].
В данной научной статье не рассматривается спецификация используемых периферийных устройств, таких как магнитные пускатели, используемые провода для подключения, датчики, лампы индикации и т. п., ввиду того, что используемое оборудование в ходе создания прототипа стенда может быть изменено или модернизировано. Более подробно о способе подключения оборудования и самих устройств, программировании контроллера и предлагаемых методических указаниях по организации лабораторных работ имеет смысл ознакомить в следующих статьях.
Литература
1. Забелин А.А. Перспектива использования учебных лабораторных стендов на основе программируемого логического контроллера «ОВЕН» // Молодежь. Наука. Инновации. - 2023. -Т.1.- С. 357-362.
2. «ПЛК-63» Контроллер программируемый логический. Руководство по эксплуатации. [Электронный ресурс]. - URL: https://owen.ru/manuals (дата обращения: 12.10.2023).
3. Белов О.А., Зайцев С.А. К вопросу оценки безопасности морских судов камчатского флота // Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое: Материалы X Нац. (всерос.) науч.-практ. конф. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2019. -С.80-83.
4. Белов О.А. Оценка безопасности эксплуатации судовых энергетических установок // Вестник Камчатского государственного технического университета. - 2017. -№ 42. - С. 6-10.
5. Белов О.А. Аналитический обзор факторов эффективной эксплуатации морского транспорта // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Междунар. науч.-техн. конф.: В 2-х ч. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2019. - Ч. 1. -С. 5-9.
