Обзор программируемого логического контроллера ОВЕН ПЛК

метки: Контроллер, Промышленный, Рисунок, Прибор, Возможность, Система, Зависимость, Индикатор

Необходимость использования контроллеров назрела в начале1960-х. Когда промышленность начала предъявлять высокие требования к эффективному использованию производственных мощностей, а существующие решения на основе релейно-контактных схем не могли обеспечить гибкое и эффективное управление технологическими процессами, так как изменение технологических циклов требовало замены большого числа элементов управления и контроля. Создание промышленных контроллеров позволило объединить сотни реле, таймеров, счетчиков в единый и компактный модуль. Возможность перепрограммирования позволила предприятиям быстро перенастраивать производство в соответствии с требованиями рынка. Требования к управлению на расстоянии начали появляться приблизительно в 1973. С момента, когда Программируемые Логические Контроллеры (ПЛК) получили возможность управлять другими ПЛК и могли находиться далеко от оборудования, которым они управляли — вопрос о необходимости перехода на повсеместное использование контроллеров стал очевидным.

1. Проектно-пояснительная часть

1.1 Обзор программируемого логического контроллера ОВЕН ПЛК 154

Программируемый логический контроллер — устройство, которое было изобретено для замены релейно-контактных схем. ПЛК опрашивает входы (выключатели, датчики и т.д.) и в зависимости от их состояния, включает-выключает выходы (исполнительные механизмы).

Используя специальное технологическое программное обеспечение, пользователь имеет возможность программировать ПЛК или вносить изменения в уже существующую программу. логический контроллер оператор обеспечение

Программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК 150 предназначен для создания систем автоматизированного управления технологическим оборудованием в различных областях промышленности, жилищно-коммунального и сельского хозяйства. Логика работы ПЛК 154 определяется потребителем в процессе программирования контроллера. Программирование осуществляется с помощью системы программирования CoDeSys.

На рисунке 1.1.1 изображен один из таких приборов. Его функциональные возможности соответствуют тем требованиям, которые нужны для решения поставленной задачи.

Рисунок 1.1.1 — Внешний вид ПЛК 154

Основные характеристики контроллера:

• Встроенные интерфейсы Ethernet 10/100 Мbps, RS-485, RS-232;
• Контроллеры поддерживают протоколы ОВЕН, Modbus RTU, Modbus ASCII, DCON, Modbus TCP, GateWay.

Возможна поддержка нестандартных протоколов;

Программируемые логические контроллеры: типы и функции

... в современных системах автоматизации. Программируемые логические контроллеры используются главным образом при автоматизации промышленных и производственных процессов. ПЛК различных ... централизованно или по методу распределенной периферии. Для программирования ПЛК контроллеров был разработан ряд стандартизированных языков, описанных в ... других производителей. Контроллеры ОВЕН (ПЛК ОВЕН) Компания ОВЕН

• Устройство промышленного контроллера предусматривает два режима функционирования дискретных входов (10 кГц): режим импульсного счетчика или триггера;
• Количество входов и выходов программируемых логических контроллеров можно увеличить с помощью подключения внешних модулей ввода/вывода;
• Контроллер оснащен встроенными часами реального времени и встроенным аккумуляторным источником резервного питания;

Программируемый логический контроллер имеет 4 дискретных входа,

4 аналоговых входа (универсальных), 4 дискретных выхода (э/м реле),

4 аналоговых выхода (4…20 мА, 0…10 В или универсальных

4…20 мА / 0…10 В).

На рисунке 1.1.2 приведена схема подключения ПЛК к датчикам и исполнительным механизмам.

Рисунок 1.1.2 — Схема подключения ПЛК 154

1.2 Восьмиканальный модуль управления ОВЕН МВУ8

Прибор ПЛК 154 имеет 4 дискретных и 4 аналоговых выхода для исполнительных механизмов и индикаторов. Необходимое их число можно получить, если дополнительно подключить к контроллеру модуль расширения МВУ8 с 8-ю аналоговыми выходами. Этот модуль нужно согласовать с контроллером программным путем.

Прибор МВУ8 предназначен для преобразования цифровых сигналов, передаваемых по сети RS-485, в аналоговые или дискретные сигналы управления исполнительными механизмами.

МВУ8 может осуществлять управление ВЭ в двух режимах:

• непосредственное управление по сети RS-485;
• интеллектуальное управление исполнительными механизмами (ИМ).

МВУ8 может управлять ИМ (от 1 до 8) следующих типов:

2-х позиционными (холодильниками, вентиляторами и т.п.);

• ИМ с аналоговым управлением;
• устройствами сигнализации или защиты оборудования.

МВУ8 работает в сети RS-485 по стандартным протоколам ОВЕН, ModBus-RTU, ModBus-ASCII, DCON.

МВУ8 не является мастером сети, поэтому сеть RS-485 должна содержать мастер сети (например, SCADA-систему, ОРС-драйвер, контроллер или регулятор).

В качестве мастера сети могут использоваться контроллеры ОВЕН ПЛК и т.п.

Внешний вид устройства приведен на рисунке 1.1.2.

Рисунок 1.1.2 — Внешний вид модуля МВУ8

1.3 Панель оператора графическая ОВЕН ИП320

Панель ИП320 представляет собой человеко-машинный интерфейс, предназначенный для отображения и редактирования значений параметров ПЛК и других приборов.

Логика работы панели ИП320 определяется потребителем в процессе

конфигурирования панели.

Панель ИП320 предназначена для выполнения следующих функций:

• отображение русских и латинских символов;
• запись и чтение значений регистров ПЛК и/или других приборов;
• отображение графических пиктограмм (индикаторы, графики, линейки и т. д.);
• защита с помощью пароля от несанкционированного изменения значений параметров и перехода на другой экран;
• отображение «списка тревог» (нештатных ситуаций) в режиме реального времени;
• работа в режиме «Мастера сети» (Master) или «Подчиненного» (Slave-устройства).

Внешний вид панели приведен на рисунке 1.3.1.

Рисунок 1.3.1 — Внешний вид панели ИП320

«Проектирование локальной вычислительной сети МДОБУ детский ...

... поскольку основывается на комплексной обработке данных. актуальность темы Объектом для монтажа сети выбрано дошкольное учреждение МДОБУ детский сад «Семицветик» с.Булгаково. Предметом исследования, Целью выпускной квалификационной работы Для достижения ...

В панели оператора ИП320 установлены модули двух интерфейсов: RS-485 и RS-232. Сетевой обмен данными с ИП320 осуществляется по протоколу Modbus RTU. Поддержка распространенного протокола Modbus позволяет ИП320 работать в одной сети с контроллерами и модулями как фирмы ОВЕН, так и других производителей.

1.3.1 Конфигуратор панели оператора, Конфигурирование панели оператора осуществляется на ПК с помощью

Конфигуратор предназначен для создания, редактирования и сохранения пользовательских экранов, которые будут отображаться на дисплее прибора. Каждый экран содержит набор базовых элементов для задания функций панели. Программа позволяет вводить буквы и символы (русские или английские), динамический текст, различные графические изображения, задавать параметры для чтения и редактирования, индикаторы состояния процесса, графики, линейки, элементы переключения экранов и т.п. Совокупность экранов образует проект, который можно загрузить в панель или сохранить в виде файла на жестком диске компьютера.

Рисунок 1.3.2 — Экранная форма конфигуратора панели оператора

1.4 Среда разработки 3

CoDeSys (сокращение от слов Controller Development System) — это инструмент программирования промышленных компьютеров и контроллеров, опирающийся на международный стандарт МЭК 61131-3.

Используемые

Ядро системы написано на языке C. Существует несколько модификаций оптимизированных для различных микропроцессоров (включая PC-совместимые).

Для привязки к конкретному ПЛК требуется адаптация, касающаяся низкоуровневых ресурсов — распределение памяти, интерфейс связи и драйверы ввода-вывода.

Рисунок 1.4.1 — Интерфейс программы CoDeSys 3.2

1.4.1 Редакторы CoDeSys

CoDeSys предоставляет встроенные специализированные редакторы для всех пяти языков МЭК 61131-3 и дополнительный CFC редактор:

Список Инструкций (IL);, Функциональные блоковые диаграммы (FBD);, Релейно-контактные схемы (LD);, Структурированный текст (ST);, Последовательные функциональные схемы (SFC):

мониторинг времени исполнения шагов;

• автоматический анализатор причин ошибок;
• набор управляющих флагов: сброс, разрешение мониторинга, фиксация переходов и т.д.

Непрерывные функциональные диаграммы (CFC):

автоматическая расстановка и соединение;

• макро опция для структурирования больших диаграмм.

Два специальных редактора управляют прикладной средой исполнения:, Конфигуратор задач задает:

циклические задачи и задачи, исполняемые по событиям;

• параметры сторожевого таймера;
• настройку событий.

Конфигуратор ввода-вывода обеспечивает:

Profibus конфигурирование на основе GSD файлов;

• CANopen конфигурирование на основе EDS файлов;
• ASI конфигурирование;
• специфическое конфигурирование модульных I/O систем;
• привязку входов и выходов подключенных устройств к именам переменных;
• конфигурирование протоколов передачи данных.

1.4.2 Структурирующие графические редакторы

Редакторы FBD, LD и SFC автоматически размещают свои графические элементы и соединения в соответствии со структурой диаграммы. Это ускоряет ввод, гарантирует логически согласованное отображение и практически избавляет от ручного ввода.

Разработка человеко-машинного интерфейса в GraphWorX

... NeXTSTEP, В графическом человеко-машинном интерфейсе все элементы пользовательского интерфейса, как и сами данные в окнах, отображаются в графическом ... собой или завершение выполнения одной программы, или завершения работы всей системы. В режиме командной строки такой ошибки ... вид мигающего прямоугольника или чёрточки, обозначающей место ввода. В таком режиме можно взаимодействовать лишь с одной ...

1.4.3 Автоматическое объявление

В соответствии с требованиями МЭК 61131-3 переменные проекта должны быть объявлены явным образом. Для этого окна редакторов имеют отдельный раздел объявлений, представленный в виде текста или таблицы. CoDeSys помогает пользователю при создании объявлений. Переменные и их свойства задаются в диалоговом окне, которое открывается автоматически при вводе нового идентификатора.

1.4.4 Автоматическое форматирование и синтаксическое цветовое выделение

По желанию пользователя текст кода и объявлений автоматически форматируется и выделяется цветом. Это облегчает восприятие и положительно влияет на качество и эффективность работы.

1.4.5 Ассистент ввода

Ассистент ввода удобно использовать, когда необходимо ввести имя переменной, ключевое слово, название подпрограммы из библиотеки или из текущего проекта. Для подпрограмм автоматически формируется и список параметров. Ассистент ввода сводит к минимуму ручной труд и связанные с этим ошибки, пользователь просто выбирает нужные элементы из структурированного отсортированного списка.

1.4.6 Комфортабельное сравнение проектов

Не столько при написании программ, сколько при вводе в эксплуатацию и перенастройке машин, возникает необходимость сравнения текущего проекта с другими. В процессе сравнения CoDeSys выделяет отличия в разделенных окнах так, что они становятся легко заметными.

1.4.7 Компилятор

Встроенный компилятор CoDeSys создает быстрый машинный код непосредственно из МЭК приложения. Помимо логических переменных, компилятор поддерживает: целые и битовые переменные, длительность, время дня и дату, вычисления в формате с плавающей запятой, строки, массивы, структуры и перечисления.

Сверх требований стандарта МЭК реализованы:

• битовый доступ;
• типизированные указатели;
• концепции объектно-ориентированного программирования.

1.4.8 Визуализация, Визуализация предназначена для

В Online режиме представление элементов на экране изменяется в зависимости от значений переменных.

Простой пример:

1.5 Обзор используемых интерфейсов связи

1.5.1 Основные принципы обмена по сети, Сеть имеет единственное ведущее устройство, инициирующее процесс обмена (

Если часть полного адреса узла совпадает с базовым адресом прибора, то:

• переданное значение параметра заменяет старое значение в приборе;
• переданное значение используется в качестве команды управления прибором, узлом прибора или процессом в приборе.

Если отфильтрованное сообщение содержит запрос, но базовая часть адреса в сообщении не совпадает с базовым адресом принявшего его прибора, то данное сообщение отвергается. Иначе, при совпадении базовой части и наличии запроса, в ответ, в сеть, посылается сообщение, содержащее тот же идентификатор и требуемую информацию в поле данных, но без бита удаленного запроса.

Поскольку по собственной инициативе ни один из slave-узлов не может послать запрос, то сообщение со значением собственного параметра может посылаться slave-узлом только в ответ на запросе от master-узла.

При посылке сообщения допускается прерывание потока посылаемых байт на время, не превышающее 50 мс.

Промышленные локальные сети, Ethernet tcp/ip (IP)

... В промышленных сетях для передачи данных применяют: кабели волоконно-оптические линии беспроводную связь (радиомодемы и Wi-Fi). Промышленные сети могут взаимодействовать с обычными компьютерными сетями, в частности ... АСУП, базирующиеся на стандартах, используют в коммуникационных инфраструктурах сети Ethernet и протоколы TCP/IP. В информационных комплексах предприятий широко применяются Internet- ...

После посылки сообщения посылающая сторона должна освободить линию передачи и перейти в режим приема не более чем через 1.1 мс после посылки последнего байта.

1.5.2 Интерфейс RS-485

RS -485 — стандарт передачи данных по двухпроводному полудуплексному многоточечному последовательному каналу связи.

По этому интерфейсу контроллер может управлять другими приборами, подключенными в эту сеть. В данном случае такими приборами являются панель оператора (ИП-320) и модуль расширения количества выходов (Овен МВУ8).

Сеть, построенная на интерфейсе RS-485, представляет собой приемопередатчики, соединенные при помощи витой пары — двух скрученных проводов. В основе интерфейса RS-485 лежит принцип дифференциальной (балансной) передачи данных. Суть его заключается в передаче одного сигнала по двум проводам. Причем по одному проводу (условно A) идет оригинальный сигнал, а по другому (условно B) — его инверсная копия. Другими словами, если на одном проводе «1», то на другом «0» и наоборот. Таким образом, между двумя проводами витой пары всегда есть разность потенциалов: при «1» она положительна, при «0» — отрицательна. Интерфейс позволяет подключать 32 приёмопередатчика при многоточечной конфигурации сети (на одном сегменте, максимальная длина линии в пределах одного сегмента сети: 1200 метров).

1.5.3 Интерфейс RS-232

RS -232 — интерфейс передачи информации между двумя устройствами на расстоянии до 15 м. Информация передается по проводам с уровнями сигналов, отличающимися от стандартных 5В, для обеспечения большей устойчивости к помехам. Асинхронная передача данных осуществляется с установленной скоростью при синхронизации уровнем сигнала стартового импульса.

Этот интерфейс используется для связи ПЛК с ПК. Он еще называется отладочным (debug).

Через него можно загрузить пользовательскую программу на контроллер.

По структуре это обычный асинхронный последовательный протокол, то есть передающая сторона по очереди выдает в линию 0 и 1, а принимающая отслеживает их и запоминает. Данные передаются пакетами по одному байту (8 бит).

Вначале передаётся стартовый бит, противоположной полярности состоянию незанятой линии, после чего передаётся непосредственно кадр полезной информации, от 5 до 8-ми бит.

Увидев стартовый бит, приемник выжидает интервал T1 и считывает первый бит, потом через интервалы T2 считывает остальные информационные биты. Последний бит — стоповый бит (состояние незанятой линии), говорящий о том, что передача завершена. Возможно 1, 1.5, 2 стоповых бита.

В конце байта, перед стоп битом, может передаваться бит четности (parity bit) CRC (для контроля качества передачи).

Он позволяет выявить ошибку в нечетное число бит (используется, так как наиболее вероятна ошибка в 1 бит).

1.5.4 Интерфейс Ethernet

Ethernet — пакетная технология компьютерных сетей, преимущественно локальных.

Через этот интерфейс контроллер соединяется с персональным компьютером для обмена информацией о текущем значении переменных. Компьютер может находиться как в локальной сети, так и в глобальной (например, интернет).

Датчики давления (2)

... V. Преобразователи предназначены для работы при барометрическом давлении от 84,0 до ... ЭКМ, манометрические термометры, интеллектуальные датчики, позиционеры, сапфиры и др. ... давлений нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи. ... данные. Наименование преобразователя, модель, верхние пределы измерений, предельно допускаемое рабочее избыточное давление ...

В зависимости от скорости передачи данных и передающей среды существует несколько вариантов технологии. Независимо от способа передачи стек сетевого протокола и программы работают одинаково практически во всех вариантах.

В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.

Причинами перехода на витую пару были:

• возможность работы в дуплексном режиме;
• низкая стоимость кабеля «витой пары»;
• более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле;
• возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE);
• отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети.

1.6 Протоколы передачи данных

1.6.1 Протокол Modbus

Modbus — коммуникационный протокол, основанный на архитектуре «клиент-сервер». Широко применяется в промышленности для организации связи между электронными устройствами. Может использовать для передачи данных последовательные линии связи RS-485, RS-232, а также сети TCP/IP.

Этот протокол используется в приложении для связи с панелью оператора ИП-320. Для правильной работы приборов необходимо правильно настроить параметры соединения. Параметрами являются скорость соединения (стандартно 115200), контроль четности (стандартно отсутствует), формат данных (7 или 8 бит), количество стоп-бит (1 или 2 бита).

Также нужно указать, какое из устройств будет мастером сети.

Modbus относится к протоколам прикладного уровня. Контроллеры на шине Modbus взаимодействуют, используя клиент-серверную модель, основанную на транзакциях, состоящих из запроса и ответа.

Обычно в сети есть только один клиент, так называемое, «главное» (англ. master) устройство, и несколько серверов — «подчиненных» (slaves) устройств. Главное устройство инициирует транзакции (передаёт запросы).

Подчиненные устройства передают запрашиваемые главным устройством данные, или производят запрашиваемые действия. Главное устройство может адресоваться индивидуально к подчиненному или инициировать передачу широковещательного сообщения для всех подчиненных устройств. Подчиненное устройство формирует сообщение и возвращает его в ответ на запрос, адресованный именно ему. При получении широковещательного запроса, ответное сообщение не формируется.

Существуют три основных реализации протокола Modbus, две для передачи данных по последовательным линиям связи, как медным (RS-232), (RS-485), так и оптическим и радио: Modbus RTU и Modbus ASCII.

Для передачи данных по сетям Ethernet поверх TCP/IP используется реализация протокола Modbus TCP.

1.6.2 Протокол TCP

Transmission Control Protocol (TCP) (протокол управления передачей) — один из основных сетевых протоколов Интернет, предназначенный для управления передачей данных в сетях и подсетях TCP/IP. Выполняет функции протокола транспортного уровня.

Этот протокол служит для связи персонального компьютера и контроллера.

TCP — это транспортный механизм, предоставляющий поток данных, с предварительной установкой соединения, за счёт этого дающий уверенность в достоверности получаемых данных, осуществляет повторный запрос данных в случае потери данных и устраняет дублирование при получении двух копий одного пакета.

Протокол TCP обеспечивает надежный, защищенный от ошибок, полудуплексный канал связи.

Все эти возможности TCP осуществляются путем разбиения потока данных на пакеты, которые достаточно малы. Эти пакеты называются сегментами. При нумерации и отправке пакетов применяется принцип «Подтверждения приема и повторной передачи». Получатель посылает явное или неявное подтверждение каждого принятого пакета. Отправитель ожидает некоторое время и, если не получает подтверждения, осуществляет повторную ее отправку.

TCP часто обозначают «TCP/IP». Когда осуществляется передача от компьютера к компьютеру через Internet, TCP работает на верхнем уровне между двумя конечными системами, например, интернет-браузер и интернет-сервер. Также TCP осуществляет надежную передачу потока байт от одной программы на некотором компьютере в другую программу на другом компьютере. Программы для электронной почты и обмена файлами используют TCP. TCP контролирует длину сообщения, скорость обмена сообщениями, сетевой трафик. Этот протокол поддерживается контроллером. С помощью него можно организовать взаимодействие нескольких ПЛК.

1.6.3 Протокол Owen

Одна из особенностей протокола Owen — это передача оперативных параметров. Все параметры прибора принципиально можно разбить на две группы: оперативные и конфигурационные.

Оперативные параметры — это параметры, отражающие текущее состояние системы управления. Это измеренные значения, вычисленные данные, команды и другая информация, которая оперативно меняется в процессе работы.

Конфигурационные

Передаваемая в 16 байтах поля данных информация содержит различные типы данных. Это позволяет использовать в сети информацию и от достаточно простых приборов, которые оперируют лишь ограниченным количеством типов данных. Устройства приемники данных должны уметь преобразовывать данные принимаемых типов в требуемый внутренний формат в случае их несовпадения. Информация о типе данных источника вводится в приемник на этапе конфигурирования, одновременно с информацией об идентификаторе принимаемого параметра.

Базовые типы, поддерживаемые протоколом:

• Формат числа с плавающей точкой;
• Знаковое число с односторонней десятичной точкой в двоичном виде;
• Знаковое число с односторонней десятичной точкой в двоично-десятичном виде;
• Часовой формат данных в двоичном виде;
• Нетипизированные целые числа в двоичном виде;
• Нетипизированные целые числа в двоично-десятичном виде;

  2.

Проектно-расчетная часть

2.1 Алгоритм испытаний крышек МЭБН на герметичность, Оператор устанавливает 2 крышки модуля в гнезда стенда., Закрывает дверцу, срабатывает дискретный датчик закрытия двери и начинается процесс испытаний.

Происходит инициализация таймеров, флагов, зажигается индикатор «начало испытаний» (НС) (дискретный выход).

Происходит диагностика стенда: анализируется показания аналогового датчика измерения давления в пневмосистеме (ДПС) стенда ( датчик имеет выходной токовый сигнал: 4-20 мА, который линейно соответствует давлению 0-60 кПа ).

Если: Рзад.-Доп1 < ДПС < Рзад.+Доп1, где Рзад. — заданное значение давления в пневмосистеме стенда (ориентировочно 43 кПА), Доп1- допуск на поддержание давления (ориентировочно 3 кПА) выполняется это условие то загорается индикатор о готовности стенда и продолжается процесс испытаний. В противном случае (условие не выполняется) загорается индикатор «!», сбрасывается индикатор НС и процесс испытаний завершается.

Анализируются дискретные датчики наличия деталей на 1 и 2 рабочих местах ( ДНД1 и ДНД2): если состояние ДНД1 или ДНД2 «истина» то включается дискретный выход управляющий пневморасспредилителем пневмоцилиндра поджатия крышек соответственно для 1 и 2 рабочего места (ДВПК1 и ДВПК2).

Включается таймер начало поджатия крышек (ТПК) и устанавливается ( если нужно соответствующий флаг).

Анализируется состояние таймера ТПК: если ТПК > = ВПК, где ВПК- время пожатия крышек (ориентировочно ВПК=3сек) то » то включается дискретный выход управляющий пневморасспредилителем пневмоцилиндров герметизации штуцеров соответственно для 1 и 2 рабочего места (ДВГШ1 и ДВГШ2) и включается временная задержка на герметизацию штуцеров (ТГШ), ориентировочно ТГШ=2сек.

Спустя время ТГШ включается дискретный выход управляющий пневмоклапанами подачи воздуха в камеры крышек соответственно для 1 и 2 рабочего места (ДВК1 и ДВК2) и включаются: таймер заполнения камеры (ТЗК) и таймер контроля давления (ТКД).

Спустя время: ТЗК >= ТЗКдоп, где ТЗКдоп — допустимое время заполнения (ориентировочно ТЗКдоп=3сек) сбрасываются выходы ДВК1 и ДВК2 (закрываются пневмоклапаны).

Анализируются показания датчиков измерения давления в 1 и 2 камере (ДД1 и ДД2).

Характеристики датчиков аналогичны ДПС. Фиксируется максимальное значение измеренного давления по каждому из датчиков ДД1 и ДД2 (ДД1мах и ДД2мах) . Через время: ТКД >=ТКДзад, где ТКДзад — заданное время контроля вычисляется величина падения давления в каждой из контролируемых крышек:

ПД1= ДД1мах-ДД1 и ПД2=ДД2мах-ДД2.

Если: ПД1 <= ПДдоп, где ПДдоп — допустимая величина падения давления (ориентировочно ПДдоп = 3 кПа), то включается индикатор «годен» для 1 рабочего места. В противном случае зажигается индикатор «брак» для 1 рабочего места. Аналогичная процедура имеет место для 2 рабочего места.

Если выставлены признаки годности то включается с задержкой времени на выключение (Тмар) пневморасспредилитель пневмоцилиндра маркировки крышек соответственно для 1 и 2 рабочего места (ДВМ1 и ДВМ2), Тмар — время маркировки изделий (ориентировочно Тмар = 2сек).

После окончания маркировки (сброс выходов ДВМ1 и ДВМ2) зажигается индикатор «конец испытаний» и происходит сброс дискретных выходов ДВГШ1 и ДВГШ2, через задержку времени (ТЗВ = 0.5сек) происходит сброс дискретных выходов ДВПК1 и ДВПК2 и зажигается индикатор «конец испытаний» и происходит сброс всех таймеров и флагов.

На панель оператора выводятся переменные: ДПС, ДД1, ДД2, ПД1, ПД2 и признаки «начала испытаний», «испытаний» и «окончания испытаний».

2.2 Пользовательские типы данных

В приложении был введен новый тип данных TWorkState. Он относится к перечисляемым типам. В переменной данного типа хранится текущее состояние работы программы.

Ниже приведено описание типа на синтаксисе языка ST:

TYPE

(* Текущее состояние стенда *)

(* Инициализация переменных *)

(* Диагностика стенда *)

(* Поджатие крышек *)

(* Герметизация штуцеров *)

(* Анализ показаний датчиков *)

(* Маркировка крышек *)

(* Завершение испытаний *)

(* Завершение испытаний с ошибкой *)

;

END_TYPE

Основные этапы работы программы это:

• Инициализация переменных и, также значений входов и выходов приборов;
• Диагностика стенда. Проверка датчиков подключенных к входам приборов, на допустимость значений их показаний;
• Поджатие крышек;
• Герметизация штуцеров;
• Анализ показаний датчиков. Самый сложный и продолжительный этап работы;
• Маркировка крышек, прошедших испытание. Этот этап может быть пропущен;
• Завершение испытаний;
• Завершение испытаний с ошибкой.

2.3 Глобальные переменные

VAR_GLOBAL

g_WorkState : TWorkState := wsInit;

• g_GermPipe : TGermPipe;
• g_Diag : TDiag;
• g_Error : TError;
• g_CoversOn : TCoversOn;
• g_Measuring : TMeasuring;
• g_Marking : TMarking;
• g_Finalize : TFinalize;
• g_Indicator : TIndicator;

(* Индикатор начала испытаний *)

g_Started : BOOL := FALSE;

(* 3 дискретных входа, 3 аналоговых входа, 15 дискретных выходов,

9 входов панели оператора, 7 таймеров *)

(* Аналоговые Входы *)

(* ——————————————————————————— *)

(* Датчик давления в пневмосистеме *)

(* Датчик давления в камере 1 (ДД1) *)

(* Датчик давления в камере 2 (ДД2) *)

END_VAR

VAR_GLOBAL CONSTANT

(* Настройки таймеров *)

(* ——————————————————————————— *)

(* Задержка на герметизацию штуцеров (ТГШ) ~ 2 сек *)

TIMER_GERM_PIPE : TIME := TIME#2s;

(* Задержка на поджатие крышек (ТПК) 🙂 ~ 2 сек *)

TIMER_COVERS_ON : TIME := TIME#2s;

(* Задержка заполнения камеры (ТЗК) ~ 3 сек *)

TIMER_FILL_CELL : TIME := TIME#3s;

(* Задержка для контроля давления (ТКД) ~ ? сек *)

TIMER_CTRL_PRESSURE : TIME := TIME#10s;

(* Время маркировки изделий (ТМР) ~ ? сек *)

TIMER_MARKERS : TIME := TIME#2s;

• (* Задержка времени (ТЗВ) ~ 0.5 сек *)

TIMER_FINALIZE : TIME := TIME#0.5s;

(* Задержка времени для индикатора работы *)

TIMER_INDICATOR : TIME := TIME#0.2s;

(* Параметры *)

(* ——————————————————————————— *)

(* Заданное значение давление в пневмосистеме (~43 кПа) *)

PRESSURE_DEF : REAL := 43;

(* Допуск на поддержание давления (~3 кПа) *)

PRESSURE_DELTA : REAL := 3;

(* Допустимая величина падения давления ПДдоп (~3 кПа) *)

PRESSURE_FALL_NORM : REAL := 3;

END_VAR

VAR_GLOBAL RETAIN

(* Переменные, хранящие значения в постоянной памяти *)

(* Количество годных деталей *)

(* Количество бракованных деталей *)

END_VAR

2.4 Входы и выходы приборов

Основным действием приложения является периодический опрос входов устройств и, в зависимости от их состояния, соответствующее изменение значений на выходах приборов. К каждому входу и выходу привязана отдельная переменная, значением которой удобно оперировать внутри программы.

Дискретными входами или выходами называют те, которые имеют всего два состояния — либо включено, либо выключено. Переменные таких входов и выходов имеют тип bool.

Аналоговые входы и выходы имеют более широкий диапазон значений. Это позволяет подключать к аналоговым входам различные датчики (в данном случае это датчики давления и напряжения).

Переменные имеют тип real.

Аналоговые выходы в данном случае служат заменой дискретным выходам в связи с нехваткой последних.

На рисунке 2.4.1 показаны дискретные входы К ним подключены кнопки и оптические датчики наличия деталей на посадочных гнездах.

Рисунок 2.4.1 — Дискретные входы

На рисунке 2.4.2 отображены 4 дискретных выхода. К ним подключены различные исполнительные механизмы, такие как пневмоцилиндры, компрессоры.

Рисунок 2.4.2 — Дискретные выходы

На рисунке 2.4.4 показаны аналоговые выходы. Их особенностью является то, что они используются вместо дискретных выходов, и они расположены не на самом контроллере, а на модуле расширения МВУ8. Модуль обменивается данными с контроллером по протоколу Owen. Также контроллер должен являться мастером сети, т.е. инициировать передачу данных.

Четыре выхода соединено с лампочными индикаторами, которые показывают результаты испытания изделий.

Два выхода управляют клапанами подачи воздуха на крышки топливного насоса. Последние два выхода управляют маркерами, отмечающими годные детали.

Рисунок 2.4.4 — Аналоговые выходы на модуле расширения МВУ8

На рисунке 2.4.3 показаны 4 аналоговых входа. К ним подключены три датчика давления — по одному на каждую крышку и датчик давления во всей системе. Четвертый датчик получает значения напряжения на входе исполнительных механизмов.

Напряжение на аналоговых входах не должно быть выше 10 вольт, иначе это приведет к неисправности контроллера

Рисунок 2.4.3 — Аналоговые входы

На рисунке 2.4.4 показаны переменные, значения которых отображаются и изменяются с помощью панели оператора. Панель соединяется с контроллером по протоколу ModBus. Причем контроллер должен быть ведомым устройством. Т.е. панель оператора должна инициировать передачу данных.

На панели отображаются текущие показания с датчиков давления, количество годных и бракованных изделий. Также с ее помощью можно включать или выключать режим маркировки исправных деталей.

Рисунок 2.4.4 — Переменные панели оператора

2.5 Классы

g_GermPipe : TGermPipe;

• g_Diag : TDiag;
• g_Error : TError;
• g_CoversOn : TCoversOn;
• g_Measuring : TMeasuring;
• g_Marking : TMarking;
• g_Finalize : TFinalize;
• g_Indicator : TIndicator;

3. Экономическая часть

3.1 Анализ структуры затрат на создание проекта

В ходе разработки проекта возникает необходимость установить себестоимость результата. Технико-экономическое обоснование производится для того, чтобы доказать экономическую целесообразность данной разработки, эффективность ее применения. Работа по созданию проекта состоит из следующих этапов: анализа и исследования предметной области и программного обеспечения; разработка технического задания; установка и настройка программного обеспечения; настройка сетевого обмена данными между приборами.

Структура затрат данного проекта включает расходы связанные с выполнением работ на прединвестиционном, инвестиционном, эксплуатационном этапах и приведена ниже.

Затраты прединвестиционного этапа (З _пэ ) складываются из расходов по зарплате исполнителей на:

• поиск и разработка возможных альтернативных решений поставленной задачи и выбор основного;
• выбор и обоснование основного решения по созданию приложения.

Затраты инвестиционного этапа (З _иэ ) складываются из расходов на реализацию идеи по разработке и внедрению системы, а именно из:

расходов по зарплате исполнителей (инженер-программист) исполняющих работы по: проектированию алгоритма работы программы, созданию программного обеспечения, тестированию работы системы.

Затраты эксплуатационного этапа (З _ээ ) складываются из расходов по зарплате исполнителей по поддержке нормального функционирования программного обеспечения: «для тестирования топливных насосов».

3.2 Расчет затрат на создание системы

3.2.1 Расчет расходов по заработной плате исполнителей

Расходы по зарплате исполнителей

, (1)

где З _осн — основная заработная плата работников,

k , k — коэффициенты, учитывающие дополнительную заработную плату и отчисления в социальные фонды.

Значения k , k можно принимать в размере:

k = 0,08 ч 0,01;

k = 0,26.

Основная заработная плата работников определяется в зависимости от трудоемкости этапов разработки, квалификации исполнителей и уровня их оплаты.

, (2)

где m — количество этапов разработки;

n — количество разработчиков, принимающих участие в разработке;

З _ij — часовая зарплата работника i-ой категории на j-ом этапе разработки;

• затраты времени в часах i-го разработчика на j-ом этапе.

З = 52080 рублей.

З = 52080 *(1 + 0,08)*(1 + 0,26) = 70870,464 рублей.

3.2 Расчет экономической эффективности проекта

После внедрения разработанного проекта сократились трудозатраты на

проверку крышек топливных насосов, появилась возможность просмотра накопленной статистики по работе стенда.

До внедрения проекта требовалось большое количество времени (от 3 часов до 7 дней) и число работников (от двух до 6 человек) задействованных в проверке крышек топливных насосов.

После внедрения разработанного проекта сократилось время до 3-х минут и необходимое число сотрудников стало равным 1. Это объясняется тем, что программа позволила автоматизировать многие из тех действий, которые раньше выполнялись вручную.

Таким образом, затраты до внедрения проекта в среднем составляли 3Ч15000=45000 рублей в месяц или 540000 рублей в год. После внедрения — 15000 рублей в месяц или 180000 рублей в год. Тогда можно подсчитать экономию по оплате труда сотрудников : 45000-15000=30000 рублей в месяц или 360000 рублей в год.

В таблице 3 приведены затраты на расчет калькуляций до и после осуществления модернизации.

Таблица 3 Оценка затрат на оплату труда сотрудникам до и после внедрения проекта

Статья затрат	До модернизации, руб	После модернизации, руб	Экономия, руб
	месяц	год	месяц	год	месяц	год
Заработная плата работников экономического отдела	45000	540000	15000	180000	30000	360000

Т _ок = К_ПО / Э_{ст .} (3)

где К _ПО . -затраты этапов разработки ПО;

Т _ок = (59304) / 360000 = ~ 0,16 года или ~ 2 месяца.

4 . Вопросы охраны труда

4.1 Вопросы охраны труда при разработке программного обеспечения

Современное общество характеризуется высоким уровнем использования технических средств, предназначенных для удовлетворения жизненных потребностей человека. Современные технические средства становятся все более энергонасыщенными и автоматизированными. Однако по-прежнему ключевым элементом на производстве остается человек, призванный обслуживать, управлять, контролировать технические системы и технологические процессы.

Это имеет прямое отношение и к специалистам, связанным с проектированием, разработкой, эксплуатацией, сопровождением и модернизацией программного обеспечения.

Работа пользователей (программистов, операторов, технических работников) при решении производственных задач сопровождается активизацией внимания и других психологических функций; подвергается воздействию вредных и опасных факторов производственной среды, таких как электромагнитное поле, статическая электроэнергия, шум, вибрация, недостаточное освещение и нервно-эмоциональное напряжение.

Особенности характера и режима роботы, значительное умственное напряжение приводят к изменению функционального состояния центральной нервной системы, нервно — мышечного аппарата рук при работе с клавиатурой. Нерациональные конструкция и размещение элементов рабочего места вызывают необходимость поддержки неудовлетворительной рабочей позы. Длительный дискомфорт приводит к увеличению напряжения мышц и обуславливает развитие общей усталости и снижение работоспособности.

Характерной особенностью труда за компьютером является необходимость выполнения точных зрительных работ на светящемся экране в условиях перепада яркостей в поле зрения, наличии мельканий, неустойчивости и нечеткости изображения. Объекты зрительной работы находятся на разном расстоянии от глаз пользователя (от 30 до 70 см) и приходится часто переводить взгляд в направлениях экран-клавиатура-документация. Частая переадаптация глаза к различным яркостям и расстояниям является одним из главных негативных факторов при работе с дисплеями. Неблагоприятным фактором световой среды является несоответствие нормативным значениям уровней освещенности рабочих поверхностей стола, экрана, клавиатуры. Нередко на экранах наблюдается зеркальное отражение источников света и окружающих предметов. Все выше изложенное затрудняет работу и приводит к нарушениям основных функций зрительной системы.

Для предотвращения неблагоприятного воздействия на человека вредных факторов, сопровождающих работу с видео дисплейными терминалами и персональными электронно-вычислительными машинами, разработан ряд санитарно-гигиенические требований.

4 .2 Рабочее место пользователя ПК

Организация рабочего места для пользователя предполагает соблюдение определенных эргономических и технических требований, обеспечивающих максимальную комфортность условий работы за компьютером, способствующих сохранению работоспособности и хорошего самочувствия в течение дня.

Конструкция рабочего стола обеспечивает оптимальное размещение на рабочей поверхности используемого оборудования с учетом его количества и конструктивных особенностей характера работы.

Идеальное рабочее место пользователя ПК требует соответствия ряду условий:

• правильные поза сидения и угол наклона туловища;
• возможность переводить взгляд на дальний предмет;
• правильное положение рук на клавиатуре;
• оптимальное расстояние от глаз до экрана монитора и оптимальный наклон линии взора;
• достаточная освещенность рабочих документов и отсутствие бликов на поверхности экрана.

Регулируемый стол для компьютера позволяет изменять высоту положения клавиатуры и иметь следующие характеристики:

• высота рабочей поверхности стола в зависимости от роста пользователя в пределах 68-80см;

пространство для ног должно иметь:

• высоту не менее 60 см;
• ширину не менее 50 см;
• глубину на уровне колен не менее 45 см;
• глубину на уровне вытянутых ног не менее 65 см. необходимо предусмотреть наличие выдвижных горизонтальных панелей для клавиатуры и манипулятора «мышь» на уровне 5-10 см ниже поверхности стола.

Стул (кресло) является устойчивой конструкцией. Его размеры, форма, наклон сиденья и спинки позволяют сидеть, выпрямившись, поддерживая тяжесть верхней части туловища не напряжением мышц спины, а путем опоры на спинку. Лучшей является квадратная форма сиденья со сторонами равными 400мм, и с выемкой, соответствующей форме бедра.

Тип рабочего стула (кресла) выбирается в зависимости от характера и продолжительности работы с ПЭВМ с учетом роста пользователя.

Сиденье имеет некоторый наклон назад (на 5-6 градусов), обеспечивающий устойчивость позы, высота сиденья кресла от поля 400-450мм. Спинка кресла имеет вогнутую форму.

Рекомендуемая ширина спинки 300мм. Угол наклона спинки выбирается в зависимости от назначения кресла. При длительной работе диспетчера (более 6 часов), имеется возможность менять угол наклона спинки стула, но не более чем на 45 градусов.

Поверхность сиденья, спинки и других элементов стула (кресла) -полумягкая, с нескользким, неэлектризующимся и воздухопроницаемым покрытием, обеспечивающим легкую очистку от загрязнений.

Устройства документирования, ввода-вывода информации располагаются справа от диспетчера в зоне максимальной досягаемости. Шумящие устройства выносятся за пределы рабочей зоны.

Для исключения засветки экрана монитора прямыми световыми потоками светильники общего освещения располагают сбоку от рабочего места, параллельно линии зрения секретаря и стене с окнами.

Также размещение светильников позволяет производить их последовательное включение в зависимости от величины естественной освещенности и исключает раздражение глаз чередующимися полосами света и тени, возникающее при поперечном расположении светильников.

Рабочее место снабжается подставкой для ног, имеющей ширину не менее 300 мм, глубину не менее 400 мм, регулировку по высоте в пределах до 150 мм и по углу наклона опорной поверхности подставки до 20°. Подставка имеет рифленую поверхность и по переднему краю бортик высотой 10 мм.

Экран видеомонитора располагается от глаз пользователя на оптимальном расстоянии 600-700 мм, но не ближе 500 мм с учетом размеров алфавитно-цифровых знаков и символов. Для мониторов без маркировки Low Radiation или Ecology Energy используется защитный фильтр.

По высоте экран устанавливается на столе или подставке так, так, чтобы угол между нормалью к центру экрана и горизонтальной линией взора составлял 20 градусов.

Зрительный комфорт в основном определяется следующими факторами:

• размерами знаков;
• расстояние между знаками по горизонтали: 0,25 высоты знака;
• расстояние между строками: 0,5-1,0 высоты знака;
• количеством знаков в строке: 4-80;
• максимально допустимым количеством строк для цветного изображения: не более 25.

Угол наблюдения экрана, а также других средств отображения в горизонтальной плоскости (угол разворота монитора относительно оператора) в общем случае не превышает 60 градусов.

Клавиатура размещается на столе или подставке так, чтобы высота по отношению к полу составляла 650-720мм. При размещении клавиатуры на стандартном столе высотой 750мм используется кресло с регулируемой высотой сиденья и подставку под ноги. Она размещается прямо перед оператором или левее, если предполагается работа с документами и ведение записей.

Документ ввода данных располагаются на расстоянии 450-500мм от глаз, преимущественно слева, при этом угол между экраном монитора и документом в горизонтальной плоскости не превышает 30-40 градусов.

Манипулятор типа «мышь» устанавливают в оптимальной зоне, т.е. в части пространства рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми предплечьями при движении в локтевых суставах с опорой в точке локтя и с относительно неподвижным плечом. Эта зона составляет не более 300-400мм от точки опоры локтя оператора.

Схемы размещения рабочих мест с ПЭВМ учитывают расстояния между рабочими столами с видеомониторами (в направлении тыла поверхности одного видеомонитора и экрана другого), которое составляет не менее 2,0 м, а расстояние между боковыми поверхностями мониторов не менее 1,2 м.

4.3 Электромагнитные излучения на рабочем месте

Основным источником электромагнитных излучений на рабочем месте является монитор компьютера, а точнее его высокочастотный трансформатор строчной развертки. Он расположен в задней части дисплейного элемента и поэтому распространение излучения направлено назад от монитора. Электропроводка, люминесцентные лампы и другие электроприборы являются источниками электромагнитных излучений. Напряженность электромагнитного поля на расстоянии 50 см. по электрической составляющей в диапазоне частот 5Гц-2кГц поддерживается на уровне не более 25 В/м, в диапазоне частот 2-400 кГц — 2,5 В/м. Плотность магнитного потока в диапазоне частот 5Гц-2кГц составляет 250 нТл, в диапазоне частот 2-400 кГц — 25 нТл. Поверхностный электростатический потенциал имеет уровень не более 500 В.

Для достижения безопасных условий труда используются мониторы с небольшим уровнем излучения, жидкокристаллические или плазменные дисплеи в соответствии с сертификацией и госстандартом. Санитарно-гигиенический надзор и контроль за электромагнитными (ЭМИ) и другими видами излучения осуществляется как на стадии выпуска ПК, так и в процессе их эксплуатации. При установке на рабочем месте ПК подключается к электропитанию с соблюдением всех норм и надежно заземлен. Для обеспечения предельно-допустимых уровней электромагнитных излучений осуществляется рациональное размещение рабочих мест, оснащенных ПЭВМ (ПК).

Их месторасположение от стены помещения составляет не менее 1 метра, что контролируется аттестацией рабочего места.

Принтеры и другое оборудование запрещается размещать сзади монитора, а также по бокам от него. Экран дисплея располагается на расстоянии 600-700 мм от оператора (не менее 500 мм) с применением защитного фильтра, который имеет надежное заземление.

В качестве защиты от превышения предельно-допустимых уровней напряженности статических электрических полей, создаваемых видеотерминалами на рабочих местах пользователей ЭВМ, применяется защитное заземление оборудования. Для устранения воздействия на сотрудников электростатического разряда используются нейтрализаторы и увлажнители. Для внутренней отделки интерьера помещения используются антистатические средства и материалы, а работникам не рекомендуется ношение одежды из синтетической ткани.

Ежедневно проводят организационно-технические мероприятия по очистке фильтра и экрана от пыли, проводят влажную уборку всего помещения.

4 .4 Пожарная безопасность

Помещения с ЭВМ по взрыво-пожароопасности относятся к категории В — пожароопасные с наличием твердых горючих материалов, поэтому их возведение осуществляется по 1 или 2 степени огнестойкости. Источником возникновения пожара могут быть проводники и детали, находящиеся под напряжением. Высокая концентрация токопроводящих элементов создает опасность их нагрева с нарушением изоляции, часто изготовленной из горючих материалов, и воспламенения в результате короткого замыкания. Под действием электрических искр изоляция проводов может загореться. При ремонтных работах применяют электроаппаратуру, паяльники и сварочные агрегаты. Появляются дополнительные источники зажигания, что создает повышенную опасность возникновения пожара. Поэтому при таких работах строго соблюдаются правила пожарной безопасности.

Для предотвращения возникновения пожара используют негорючие изоляционные материалы и различные средства оповещения огня. Курение в помещениях строго запрещено. В компьютерных классах имеются углекислотные огнетушители ОУ-5. Углекислый газ обладает диэлектрическими свойствами и обеспечивает сохранность электрооборудования при пожаротушении.

Оператор оборудования обладает навыками применения средств борьбы с огнем. В случае возникновения пожара обесточивают помещение, оповестить пожарную охрану и руководство, принять меры по тушению огня. Не дожидаясь прибытия пожарного подразделения, приступают к ликвидации пожара имеющимися в наличии средствами тушения пожара. Если очаг пожара находится под напряжением, применяются углекислотные огнетушители. В любом случае оборудование отключают от электропитания.