Обоснование разработки стенда для отладки и тестирования модулей ПЛК

Обоснование разработки стенда для отладки и тестирования модулей ПЛК

ОТЧЕТ

О научно-исследовательской работе

 

Руководитель:

 

________________ ______ Когтева Л.В. _______

   (подпись)                                        (фамилия и.о.)

 

Студент

 

________________ ______ Гаврин_А.М.______

    (подпись)                                       (фамилия и.о.)

 

                                                   ________ 16-Рв _________

                                                                   (шифр группы)

 

Работа защищена  _______________________

                                                                    (дата)

 

с оценкой               _______________________

 

Нижний Новгород

2019

Изм. Лист № документа   Подпись Дата Разраб. Гаврин Проверил  Когтева   Н.контр. Утвердил

Литера Лист Листов                 2       22

ВКР-НГТУ-11.03.01-(16Рв)-3-19ПЗ

Стенд для отладки модулей ПЛК Пояснительная записка

C одержание

Введение.. 6

Цель работы.. 6

1. Описание модулей ввода-вывода.. 8

1.1 Модуль цифрового ввода. 11

1.2 Модуль аналогового ввода. 12

1.3 Модуль цифрового вывода. 13

2. Разработка схемы стенда.. 14

2.1 Разработка структурной схемы стенда. 14

2.2 Разработка схемы нагрузки дискретных выходов. 16

2.3 Разработка схемы формирования тестового сигнала для модулей аналогового ввода. 18

2.3.1 Методика проверки и отладки модуля аналогового ввода. 18

2.3.2 Выбор компонентов для модуля аналогового ввода. 19

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 22

            

 

 

 

Введение

В 21 веке проблема автоматизации производства очень актуальна, для этих целей был разработан программируемый логический контроллер.

Универсальный программируемый логический контроллер (ПЛК) предназначен для применения в системах телемеханики и управления технологическими процессами, третьего класса защищённости АСУТП (согласно приказу ФСТЭК РФ №31 от 14.03.2014г.).

ПЛК включает в себя:

процессорный модуль (МП) под управлением операционной системы реального времени, оснащенный необходимым базовым программным обеспечением, обеспечивающим выполнение прикладной программы управления технологическим процессом, самодиагностику и диагностирующее работоспособность комплекса в целом;

модули ввода-вывода (МВВ) обеспечивают сбор информации о параметрах протекания технологического процесса и выдачу сигналов управления технологическим процессом в соответствии с программой управления технологическим процессом выполняемой МП.

Модульная конструкция дает возможность изменять любой из компонентов программируемого логического контроллера под свои нужды.

Так как в ПЛК может применяться большое количество модулей ввода-вывода, появляется задача по их регулировке. Для этих целей должен быть разработан стенд для отладки модулей ПЛК. 

Таким образом, можно записать несколько критериев, которым должен удовлетворять стенд:

 

- Портативность устройства;

- Возможность модификации;

- Длительный срок службы устройства;

- Относительная дешевизна устройства;

 

Цель работы

Целью данной работы является разработка программно-аппаратного комплекса для регулировки и отладки модулей ввода вывода. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

 

- Анализ известных методов решения данной задачи;

- Разработка метода регулировки модулей ПЛК;

- Разработка электрической принципиальной схемы анализирующего модуля;

- Разработка блока нагрузок;

- Разработка испытательного макета.

 

Модуль цифрового ввода

Модуль цифрового ввода предназначен для получения цифровых данных посредством 36 цифровых входов, для последующей передачи на процессорный модуль через шину CAN или ETHERNET. Также в устройстве реализована аппаратная возможность выбора логического стандарта для групп сигналов 0..+24, 0..+12.

Значения стандартных рабочих диапазонов, согласно ГОСТ Р 51841-2001, приведены в таблице 2.

 

Таблица 2 – Диапазоны токов и напряжений для дискретного сигнала

Напряжение	Граница значения	Логический "0"		Переходное состояние		Логическая "1"
		U0, В	I0, мА	Uп, В	Iп, мА	U1, В	I1, мА
DC 0..12В	Макс	2,5	30	7,5	30	15	30
	Мин	-3	Не регл.	2,5	0,5	7,5	2
DC 0.. 24В	Макс	5	30	15	30	30	30
	Мин	-3	Не регл.	5	0,5	15	2

 

 

Модуль аналогового ввода

Модуль аналогового ввода предназначен для получения данных с 16 аналоговых входов 0-20мА, 4-20мА с напряжениями 0-10В, 1-5В,–10..+10В с последующей дискретизацией и передачей по шине СAN или ETHERNET.

Значения номинальных полных сопротивлений аналоговых входов согласно, ГОСТ Р 51841-2001, приведены в таблице 3.

Таблица 3– Полные сопротивления аналоговых входов

Диапазон сигнала	Входной импеданс
Напряжение -10.. +10 В, 0.. +10 В	не менее 10 кОм
Напряжение 0.. +5В	не менее 5 кОм
Ток 0.. 20 мА, ток 4.. 20 mA	не более 300 Ом

 

В модуле аналогового ввода имеются:

- Аналоговые входы гальванически изолированы от источника питания и внешних интерфейсов.

- Предусмотрена процедура калибровки, хранение калибровочных коэффициентов и автоматический пересчёт входных значений с учётом калибровочных коэффициентов.

- Разрядность АЦП обеспечивает отклонения измеренных значений не более чем на 0,5% от истинного значения при нормальных условиях работы.

- Каждый вход имеет аналоговые фильтры низкой частоты, полоса пропускания которых составляет 5 кГц;

- Токовые входы модуля сохраняют работоспособность после долговременного воздействия тока силой до 40 мА.

 

Модуль цифрового вывода

Модуль цифрового вывода предназначен для формирования группы сигналов логических стандартов для цифровых выходов: 0..+24, 0..+12.

В модуле реализовано 36 цифровых выходов с номинальным током 0.4А, согласно ГОСТ Р 51841-2001, для номинального напряжения 24В.

Модуль связан с процессорным модулем через шину CAN или ETHERNET.

 

Разработка схемы стенда

СпИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

     1)Конструкторско-технологические параметры печатных плат: Учеб.пособие для вузов. Под ред. А.В. Уварова; Радио и связь, 1997. 44 с.

 

     2)Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования / Под ред. Р.Г. Варламова. - М.: Сов.радио, 1980. 14 с.

 

     3)Парфенов Е.М. и др. Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры: Учебное пособие для вузов/ Е.М. Парфенов, Э.Н. Камышная, В.П. Усачев. -М.: Радио и связь, 1989. 16 с.

 

     4)Топильский В.Б. Микроэлектронные измерительные преобразователи: учебное пособие 2015.    22 с.

   

     5)Аксенов А.И., Нефедов А.В. Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. Конденсаторы. Резисторы: Справочник. – М.: Радио и связь, 2014. 17 с.

 

     6)Радиотехнические цепи и сигналы: учеб. пособие для вузов /

Д.В.Васильев, М.Р. Витоль, Ю.Н. Горшенков [и др.]; под ред. К.А. Самойлов.

М.: Радио и связь, 1982. 33 с.

         

         

 

Обоснование разработки стенда для отладки и тестирования модулей ПЛК

ОТЧЕТ