Riadiaci systém SIMATIC S7-300

SIMATIC S7-300 je priemyselný riadiaci systém, ktorý v súčasnosti predstavuje úplne integrovanú automatizáciu. Pod týmto pojmom sa rozumie zjednotenie výrobnej a procesnej automatizácie, pričom prvky hardvéru a softvéru sú integrované na troch zjednocujúcich princípoch:

• Jednotná spáva dát - nedochádza k chybám spôsobeným prenosom.
• Projektovanie a programovanie - v jednom operátorskom prostredí a jednotnými nástrojmi sa projektujú, programujú a konfigurujú všetky prvky a systémy jedného riešenia.
• Komunikácia - programovanie sietí sa dá jednoducho určiť a meniť kedykoľvek a kdekoľvek.

Riadiaci systém S7-300 je programovaný pomocou programu STEP 7, ktorý zahrňuje funkcie pre všetky fázy projektovania automatizácie, od počiatočnej realizácie, cez testovanie až po servis.

Riadiaci systém pozostáva zo štyroch hlavných častí, ktoré spolu tvoria kompaktný celok.

• Priemyselný Rack PC 830 patrí do strednej triedy priemyselných PC, postavených na báze technológie od Intelu, vhodný pre používanie v priemyselnom prostredí.
• Pracovná stanica SIMATIC S7-300 je univerzálny PLC schopný pôsobiť v širokom spektre aplikácií automatizačného inžinierstva. Pracovná stanica obsahuje:
  • napájací modul PS 307 5A,
  • centrálnu procesorovú jednotku CPU 315 – 2 DP,
  • modul rozhrania IM 360,
  • vstupno – výstupné I/O moduly.
• Prepojenie PC a pracovnej stanice SIMATIC je realizované pomocou MPI (Multi Point Interface) kábla.
• STEP7 a WinCC je programátorský a vizualizačný softvér, ktorý slúži na programovanie PLC, sprístupňuje dáta užívateľovi a je komfortnou alternatívou monitoringu a riadenia reálnych procesov.

Komunikácia medzi jednotlivými zložkami riadiaceho systému.

Hlavné kroky, ktoré sú potrebné na vytvoreniue kompaktného riadiaceho systému, sú:

• Vytvorenie projektu v programe STEP7, v ktorom sú uložené všetky programy a dáta potrebné na riadenie.
• Konfigurácia siete, ktorá umožňuje prepojenie PC s pracovnou stanicou SIMATIC, pomocou zvoleného rozhrania. V projekte, ktorý riadi laboratórnu rektifikačnú kolónu je zvolené prepojenie pomocou MPI rozhrania.
• Konfigurácia I/O modulov umožňuje prepojenie medzi pracovnou stanicou a reálnym procesom.
• Konfigurácia premenných umožňuje definovať a modifikovať jednotlivé premenné, ktoré sú potrebné k správnemu chodu riadiaceho programu.
• Napísanie riadiaceho programu. Programovací jazyk STEP7 umožňuje riadiaci program napísať pomocou klasických príkazov, programovaním funkčných blokov alebo kombináciou obidvoch typov. Vytvorený program po nakopírovani do RAM pamäte CPU možno kedykoľvek diagnostikovať a logicky testovať aj bez chodu reálneho procesu.
• Vytvorenie vizualizačného prostredia umožňuje užívateľovi definovať si vlastné vizualizačné prostredie pre daný proces pomocou programu WinCC, ktorého súčasťou je grafický editor. WinCC umožňuje rozmiestnenie jednotlivých ovládacích prvkov, vstupno – výstupných polí a monitorovacích okien na obrazovke užívateľa tak, aby mal neustály prehľad o priehu procesu a rýchlymi zásahmi ho mohol aktívne ovplyvňovať.
• Prepojenie riadiaceho programu a vizualizačného prostredia. Vizualizačné prostredie a riadiaci program je potrebné prepojiť prostredníctvom tagov.

STEP 7

V programe Step 7 je možné si vybrať medzi nasledujúcimi programovacími jazykmi:

• STL (Statment list), umožňuje programovať pomocou príkazov
• LAD (Lader logic), umožňuje programovať pomocou schematického zapojenia
• FBD (Function block diagram), umožňuje programovať pomocou blokovej schémy.

Programovacie jazyky sú rovnocenné a je možné ich zamieňať počas programovania.

Štruktúru užívateľského programu udáva organizačný blok (OB1), ktorý reprezentuje hlavný program pracujúci v cyklickom režime. OB1 pozostáva zo samostatne programovateľných funkčných blokov (FB). FB obsahuje pamäť, ktorá umožňuje ukladanie vnútorných premenných do týchto blokov pomocou deklaračnej tabuľky. Pre najčastejšie používané rutiny sa používajú funkcie - FC bloky. Na uloženie užívateľských dát sa využívajú dátové bloky (DB), ktoré sa môžu, ale nemusia, asociovať s príslušným FB blokom. Program Step 7 ďalej využíva systémové funkčné bloky SFB a systémové funkcie SFC. Tieto sú priamo integrované v S7 procesore (CPU) a umožňujú vstup do niektorých dôležitých systémových funkcií.

Ak majú byť naprogramované FB, FC, resp. DB skutočne využívané počas riadenia reálneho procesu, je nevyhnutné aby boli volané prostredníctvom príslušného organizačného bloku (OB).

Vizualizácia vo WinCC

Po vytvorení programu v Step 7 je nutné vytvoriť vizualizačné okno pre komunikáciu užívateľa s riadiacim programom. Vizualizáciou sa vytvorí operátorský panel, ktorý na jednej strane zjednoduší prácu užívateľa a na strane druhej má význam aj z hľadiska bezpečnosti technologického procesu.

Riadiaci systém Simatic S7 300 bol použitý na riadenie rektifikačnej kolóny a vo vizualizačnom prostredí WinCC boli vytvorené dve okná – operátorská obrazovka riadenia a trendové okno. Medzi nimi je možné sa prepínať pomocou tlačidiel Trendy, resp. Riadenie, ktoré sú zadefinované na príslušných obrazovkách.

Operátorská obrazovka riadenia

Obrazovka trendov