ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8396| Title: | Лабораторний стенд для перевірки ефективності автоматизації виробничих ліній |
| Authors: | Базіло, Костянтин Вікторович Пилипенко, Тимофій Михайлович |
| Keywords: | лабораторний стенд;програмований логічний контролер;автоматизація виробничих процесів |
| Issue Date: | 6-Jun-2025 |
| Abstract: | У роботі розглянуто розробку та впровадження лабораторного стенду на базі ПЛК Schneider M241CE24T, інтегрованого з програмним забезпеченням для моделювання виробничих умов, навчання студентів і подальших досліджень у галузі автоматизації. The work considers the development and implementation of a laboratory stand based on the Schneider M241CE24T PLC, integrated with software for simulating industrial conditions, student training, and further research in the field of automation. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8396 |
| Appears in Collections: | 151 Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології (Робототехнічні системи та автоматизація) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| dpl Пилипенко Т.pdf Restricted Access | КРБ Пилипенко Т. | 2.46 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
Зміст стор. Вступ ............................................................................................................. 5 1 Обґрунтування необхідності проєктування на основі критичного аналізу існуючих аналогів лабораторного стенду на базі ПЛК .......................... 8 1.1. Обґрунтування необхідності використання ПЛК Schneider Electric для лабораторного стенду ....................................................................................... 8 1.2. Мови програмування ПЛКта особливості програмування .............. 12 1.3. ПЛК в порівнянні з мікроконтролерами ............................................ 15 1.4. Аналіз характеристик ПЛК Modicon M241CE24T входи та виходи та модульність .......................................................................................................... 17 2 Обґрунтування технічного завдання ...................................................... 22 2.1. Технічні вимоги до стенду ................................................................... 22 2.2. Програмні вимоги для навчання ......................................................... 24 3. Розробка структурної та принципової схеми лабораторного стенду для автоматизації виробничих ліній ...................................................................... 26 3.1. Розробка структурної схеми лабораторного стенду ......................... 26 3.2. Розробка схеми електричної принципової лабораторного стенду ...... 30 4. Установка та налаштування програмного забезпечення для ПЛК та HMI панелей ............................................................................................................. 42 4.1. Установка EasyBuilder Pro для програмування HMI панелей ......... 42 4.2. Установка SoMachine v4.3 для програмування ПЛК Schneider Electric Modicon M241CE24T ................................................................................. 45 5. Технологія створення нових проєкттів та налаштування автоматизованих систем на основі ПЛК та HMI панелі ...................................... 49 РС13.025.403.001 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Розроб. Пилипенко Т.М. Літ. Арк. Акрушів Лабораторний стенд для Перевір. Базило К.В. 3 перевірки ефективності Н. Контр. Тичков В.В. автоматизації виробничих ліні ЧДТУ Затверд. 5.1. Створення та підготовка проєктту для ПЛК Schneider Electric Modicon M241CE24T .............................................................................................. 49 5.2. Створення та підготовка проєктту для HMI панелі з використанням EasyBuilder Pro ......................................................................................................... 58 6 Спеціальний розділ .................................................................................. 63 6.1 Економічне обґрунтування .................................................................. 63 6.2 Охорона праці ....................................................................................... 65 Висновок ...................................................................................................... 78 Список використаної літератури .............................................................. Додаток А Відомість технічного проєктту .............................................. Додаток Б Перелік нормативної документації ........................................ Додаток В Специфікації і переліки елементів .......................................... Додаток Г Технічний процес монтажу електричного щита з ПЛК ........ Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 4 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Вступ Сучасний розвиток автоматизації промислових процесів є ключовим чинником для підвищення ефективності, безпеки та економічної стійкості підприємств у різних галузях. Впровадження автоматизованих технологій дозволяє значно знижувати витрати на виробництво, підвищувати точність виконання операцій і забезпечувати більшу надійність технологічних процесів. В умовах стрімкого розвитку промисловості та глобалізації економічних процесів, зростає необхідність у швидкій та ефективній інтеграції новітніх технологій, здатних відповідати вимогам сучасних ринків. Важливим елементом таких технологій є використання програмованих логічних контролерів (ПЛК), які стали незамінними інструментами для автоматизації виробництва і управління технологічними процесами на підприємствах різних сфер: від енергетики та машинобудування до хімічної і харчової промисловості. ПЛК мають значний потенціал для оптимізації складних виробничих процесів, дозволяючи інтегрувати в єдину систему різні компоненти, такі як датчики, виконавчі механізми та інші пристрої, що значно підвищує загальну ефективність і безпеку функціонування виробничих ліній. Ці контролери дозволяють не лише автоматизувати управління, але й інтегрувати комунікаційні протоколи для ефективної взаємодії між різними елементами системи, що особливо важливо в умовах швидко змінюваних виробничих умов. Одним із сучасних рішень у галузі автоматизації є ПЛК компанії Schneider Electric, зокрема модель M241CE24T. Цей контролер має високу функціональність, підтримує різні комунікаційні протоколи і дозволяє працювати в реальному часі, що робить його ідеальним інструментом для розв’язання складних завдань автоматизації. Враховуючи різноманітність технологічних процесів, що потребують ефективного управління, використання такого ПЛК дає змогу оптимізувати роботу підприємств, зменшуючи вплив людського фактору та підвищуючи точність і швидкість виконання операцій. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 5 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Важливість інтеграції ПЛК у виробничі процеси складно переоцінити. Вони дають змогу підвищити не тільки ефективність управління технологічними процесами, а й знижувати витрати, що, в свою чергу, сприяє покращенню конкурентоспроможності підприємств на ринку. Така автоматизація дозволяє істотно збільшити швидкість виробництва, підвищити якість кінцевої продукції і забезпечити стабільність роботи в умовах змінюваних технологічних параметрів і виробничих вимог. Окрім того, використання ПЛК дозволяє знижувати ризики виникнення аварійних ситуацій, що має важливе значення для безпеки як для виробництва, так і для працівників. Сучасний підхід до автоматизації передбачає не лише використання ПЛК для управління технологічними процесами, але й глибоке занурення в розробку та тестування програмного забезпечення для налаштування і моделювання таких процесів. Підготовка студентів до роботи з такими технологіями є важливою частиною сучасної освіти в галузі автоматизації. Тому, розробка лабораторного стенду на основі ПЛК Schneider M241CE24T є важливим кроком у формуванні професійних навичок у студентів, що допоможе їм зрозуміти основи роботи автоматизованих систем, освоїти програмування і налаштування ПЛК, а також набути практичних навичок, необхідних для ефективної роботи у сфері автоматизації. Метою цієї дипломної роботи є розробка та реалізація лабораторного стенду на базі ПЛК Schneider M241CE24T, який дасть змогу студентам досліджувати автоматизовані системи, проводити тестування програмного забезпечення та моделювати реальні технологічні процеси. Цей стенд дозволить створити навчальне середовище, в якому студенти зможуть не тільки вивчати основи програмування, налаштування та тестування автоматизованих систем, але й випробовувати алгоритми керування в реальних умовах експлуатації. У результаті цього, майбутні фахівці зможуть отримати цінні практичні навички, що стануть основою для їх подальшої професійної діяльності в галузі автоматизації. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 6 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Важливим аспектом цієї роботи є інтеграція лабораторного стенду з програмним забезпеченням, що дозволить моделювати реальні умови виробництва, проводити тестування алгоритмів і налаштування процесів. Крім того, використання такого стенду в навчальному процесі сприятиме розвитку в студентів практичних навичок у роботі з сучасними ПЛК, що є важливим для їх підготовки до реальних виробничих умов. Окрім того, цей лабораторний стенд стане основою для подальших науково- дослідницьких робіт, сприяючи розвитку нових підходів до автоматизації та вдосконалення технологій управління виробничими процесами. Завдяки використанню ПЛК Schneider M241CE24T та інтеграції з різними технологіями автоматизації, можна розвивати нові методи, які дозволяють ефективно адаптувати виробничі лінії до змінюваних умов і вимог, що є важливою частиною розвитку сучасної індустрії. Таким чином, розробка та впровадження лабораторного стенду на базі ПЛК Schneider M241CE24T не лише створить важливий інструмент для навчання, але й дозволить студентам глибше зануритися в процеси автоматизації, розвиваючи навички, необхідні для роботи в сучасних виробничих умовах. У майбутньому такий стенд може стати важливою платформою для подальших наукових досліджень і інновацій у галузі автоматизації. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 7 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1. Обґрунтування необхідності проєктування на основі критичного аналізу існуючих аналогів лабораторного стенду на базі ПЛК 1.1. Обґрунтування необхідності використання ПЛК Schneider Electric для лабораторного стенду Програмовані логічні контролери (ПЛК) займають центральне місце в сучасних автоматизованих системах. Вони забезпечують ефективне управління складними технологічними процесами в реальному часі, знижуючи вплив людського фактора і підвищуючи точність та надійність виконання операцій. Системи на базі ПЛК широко використовуються в промисловості для автоматизації виробничих ліній, енергетичних установок, хімічних та нафтових процесів, а також у транспортних і логістичних мережах. Вони мають здатність обробляти величезні обсяги даних, підтримувати різні типи інтерфейсів і протоколів, що дозволяє інтегрувати їх у більші автоматизовані системи. Програмовані логічні контролери Schneider Electric, зокрема модель Modicon M241CE24T, стали одним із найбільш популярних рішень у галузі промислової автоматизації завдяки своїй гнучкості, масштабованості і зручності використання в різноманітних умовах. Переваги використання ПЛК Schneider Electric M241CE24T для навчальних цілей ПЛК Schneider Electric M241CE24T має ряд характеристик, що роблять його ідеальним вибором для використання в навчальних лабораторіях: Однією з головних переваг цього ПЛК є його простота в налаштуванні та програмуванні. Використання програмного забезпечення EcoStruxure Machine Expert дозволяє студентам швидко освоїти основи програмування та налаштування ПЛК, що робить процес навчання зручним та ефективним. ПЛК підтримує використання стандартних мов програмування згідно з міжнародним стандартом IEC 61131-3, таких як Ladder Logic, Structured Text, Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 8 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Function Block Diagram, що дозволяє студентам навчатися програмуванню на різних рівнях складності. ПЛК має модульну конструкцію, що дозволяє підключати додаткові модулі вводу/виводу, а також комунікаційні модулі для створення комплексних автоматизованих систем. Це дає можливість поступово розширювати лабораторний стенд відповідно до навчальних вимог і технологічних завдань. Для лабораторного стенду можна використовувати різні модулі, що дозволяє студентам набувати досвіду роботи з реальними автоматизованими системами і інтегрувати їх в існуючу інфраструктуру. Модель Modicon M241CE24T поєднує в собі високу функціональність при доступній ціні. Це дозволяє навчальним закладам мати доступ до сучасних технологій автоматизації без необхідності значних витрат. Враховуючи бюджетні обмеження навчальних закладів, цей ПЛК є оптимальним варіантом для створення лабораторного стенду, що відповідає вимогам сучасного навчального процесу. ПЛК підтримує стандартні промислові протоколи, зокрема Ethernet та Modbus, що дозволяє легко інтегрувати його в більш складні автоматизовані системи. Це дозволяє студентам не лише навчитися працювати з окремим ПЛК, але й вивчати інтеграцію з іншими пристроями та системами, що є важливим етапом у підготовці фахівців для реального виробництва. Відповідність ПЛК Schneider Electric M241CE24T навчальним вимогам ПЛК Schneider Electric M241CE24T є ідеальним вибором для створення навчальних лабораторій завдяки своїм технічним характеристикам, які відповідають вимогам навчального процесу в галузі автоматизації: Кількість точок вводу/виводу: Модель підтримує до 512 точок вводу/виводу, що дозволяє реалізувати автоматизовані процеси середньої складності. Підтримка Ethernet і Modbus: Ці протоколи дозволяють легко підключити ПЛК до промислових мереж, що забезпечує зручне інтегрування з іншими автоматизованими системами. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 9 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Програмування через EcoStruxure Machine Expert: Це програмне забезпечення дозволяє легко створювати програми для різноманітних автоматизованих завдань, забезпечуючи високий рівень зручності для студентів. Порівняння ПЛК Schneider Electric M241CE24T з іншими виробниками Для підтвердження вибору ПЛК Schneider Electric для лабораторного стенду, проведемо порівняння з аналогічними моделями від інших виробників, таких як Siemens, Mitsubishi Electric та Allen-Bradley: Таблиця 1.1 – Порівняння ПЛК за основними характеристиками Siemens Schneider Mitsubishi Allen-Bradley Параметр S7-1200 M241CE24T FX3U CompactLogix Кількість точок 256 512 256 20000 вводу/виводу Швидкість обробки Висока Висока Висока Висока даних Підтримка Ethernet Так Так Так Так Підтримка Modbus Так Так Так Так Можливість Помірна Висока Помірна Висока розширення EcoStruxure Програмування TIA Portal GX Works2 Studio 5000 Machine Expert Модульність Так Так Так Так Інтерфейси для Profinet, Ethernet, Modbus, Modbus, Ethernet/IP, зв'язку Modbus RS-485 Ethernet ControlNet Надійність в умовах Висока Висока Висока Висока виробництва Ціна (середня) Висока Середня Середня Висока Чому саме Schneider M241CE24T: Кількість точок вводу/виводу: Schneider M241CE24T має більше точок вводу/виводу (512), що дає йому перевагу у порівнянні з Siemens S7-1200 і Mitsubishi FX3U, які мають лише 256 точок. Це робить M241CE24T більш підходящим для складніших лабораторних та виробничих установок. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 10 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Швидкість обробки даних: Усі контролери мають високу швидкість обробки даних, що є необхідною умовою для сучасних автоматизованих систем. Це означає, що всі ПЛК підходять для завдань, де критичним є час реакції. Можливість розширення: Schneider M241CE24T має високу можливість розширення, що дозволяє адаптувати систему до зростаючих вимог у майбутньому. Водночас Siemens S7-1200 і Mitsubishi FX3U мають помірний рівень розширення, що може обмежувати можливості в складніших проєкттах. Програмування: Schneider M241CE24T використовує EcoStruxure Machine Expert, що є зручним і інтуїтивно зрозумілим інструментом для програмування. Всі інші системи мають свої програмні засоби, але для навчальних цілей Schneider є більш підходящим через простоту в освоєнні та інтеграцію з різними модулями. Інтерфейси для зв'язку: Schneider M241CE24T підтримує Ethernet, Modbus і RS-485, що забезпечує гнучкість у з'єднанні з різними пристроями та мережами, тоді як інші контролери мають або обмежені протоколи, або дорожчі варіанти, які не є необхідними для навчальних цілей. Рисунок 1.1. Порівняння витрат на створення лабораторного стенду з різними ПЛК Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 11 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Ціна: Schneider M241CE24T є більш доступним варіантом, що робить його оптимальним вибором для навчальних лабораторій, де потрібно забезпечити високу функціональність при збереженні бюджету. 1.2. Мови програмування ПЛК та особливості програмування Програмування ПЛК є важливою частиною автоматизованих систем. Вибір мови програмування безпосередньо впливає на зручність і ефективність роботи з системами автоматизації. Для ПЛК Schneider Electric, зокрема для моделі Modicon M241CE24T, доступні кілька мов програмування, стандартизованих за міжнародним стандартом IEC 61131-3. Ladder Diagram (LD) є однією з найпопулярніших мов програмування для ПЛК. Вона використовує графічні елементи, що нагадують електричні схеми. Ця мова особливо зручна для інженерів-електриків завдяки інтуїтивно зрозумілому інтерфейсу, який дозволяє реалізовувати логічні операції за допомогою символів, схожих на контакти та котушки. Рисунок 1.2. Приклад Ladder Diagram (LD) Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 12 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Function Block Diagram (FBD) дозволяє програмісту створювати алгоритми управління шляхом з’єднання різних функціональних блоків. Це дозволяє працювати з більш складними процесами і виконувати логічні та арифметичні операції, що необхідні для автоматизації технологічних процесів. Рисунок 1.3. Приклад Function Block Diagram (FBD) Structured Text (ST) є високорівневою мовою програмування, що нагадує мови, такі як C або Pascal. Вона дозволяє розробляти складні алгоритми, використовуючи змінні, цикли, умови та функції. ST особливо корисна для вирішення складних математичних завдань і логічних перевірок. Рисунок 1.4. Приклад Structured Text, (ST) Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 13 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Instruction List (IL) — це низькорівнева мова програмування, яка дає змогу безпосередньо керувати апаратними ресурсами ПЛК, подібно до асемблера. Хоча ця мова менш популярна через свою складність, вона використовується для специфічних завдань, де потрібен прямий доступ до ресурсів ПЛК. Рисунок 1.5. Приклад Instruction List, (IL) Sequential Function Chart (SFC) використовується для розробки багатоступінчастих процесів, де кожен етап залежить від певних умов або подій. Це дозволяє ефективно керувати технологічними процесами, де є кілька етапів, що виконуються в залежності від заданих параметрів. Рисунок 1.6. Приклад Sequential Function Chart, (SFC) ПЛК Schneider Electric мають кілька переваг, серед яких гнучкість вибору мови, легкість освоєння та можливість інтеграції з іншими системами автоматизації. Підтримка стандартів, таких як Modbus і Ethernet, дозволяє ПЛК ефективно інтегруватися в складні промислові мережі, що робить їх ідеальними для лабораторних стендів і реальних автоматизованих рішень. Програмування ПЛК Schneider Electric є простим, оскільки надається можливість вибору найкращої мови для конкретного завдання, а також користувачі можуть швидко освоїти Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 14 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата систему, особливо за допомогою мови Ladder Logic для інженерів з електротехнічним досвідом. В порівнянні з іншими виробниками, такими як Siemens чи Mitsubishi, ПЛК Schneider Electric відрізняються простотою програмування і інтеграції. Інші виробники, хоча і пропонують більш потужні системи, можуть мати складніші мови програмування, що ускладнює їх освоєння, особливо для початківців. 1.3. ПЛК в порівнянні з мікроконтролерами Програмовані логічні контролери (ПЛК) та мікроконтролери (МК) є основними елементами в автоматизації промислових процесів, але вони мають суттєві відмінності в архітектурі, функціональності та застосуванні. ПЛК — це промислові контролери, спеціалізовані для автоматизації технологічних процесів. Вони розроблені для роботи в суворих промислових умовах, де необхідна висока надійність, стійкість до впливу зовнішніх факторів (температура, вологість, вібрація) та здатність обробляти великий обсяг сигналів від різних пристроїв, таких як датчики, реле, двигуни та інші виконавчі механізми. ПЛК мають модульну структуру, що дозволяє додавати нові модулі для розширення функціональності. Мікроконтролери, на відміну від ПЛК, є універсальними мікросхемами, що використовуються для створення вбудованих систем управління, які можуть бути частиною пристроїв для побутового використання, автомобілів, робототехніки та інших областей. Мікроконтролери складаються з мікропроцесора, пам'яті та периферійних пристроїв, що дає їм високу гнучкість у виконанні різноманітних завдань, проте вони менш адаптовані до умов промислових систем. Порівняння характеристик Робочі умови: ПЛК розроблені для роботи в екстремальних умовах, таких як високі або низькі температури, вологість, пил, вібрації. Вони мають сертифікацію для промислових стандартів і забезпечують високий рівень захисту. Мікроконтролери зазвичай використовуються в умовах, що не вимагають Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 15 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата підвищеної надійності, та можуть працювати у більш м'яких умовах, таких як побутова техніка або прості вбудовані пристрої. Модульність і розширюваність: ПЛК мають модульну конструкцію, що дозволяє додавати нові модулі вводу/виводу (цифрові, аналогові), а також модулі для спеціалізованих функцій, таких як комунікаційні інтерфейси або спеціалізовані обчислювальні блоки. Мікроконтролери мають обмежену кількість вбудованих пінів вводу/виводу, і для збільшення кількості портів та можливостей зазвичай необхідно використовувати додаткові периферійні компоненти або інтерфейси. Програмування ПЛК здійснюється за допомогою стандартних мов програмування, таких як Ladder Diagram, Structured Text, Function Block Diagram, що є частиною міжнародного стандарту IEC 61131-3. Це дозволяє швидко створювати програму для управління технологічними процесами без необхідності складного кодування. Програмування мікроконтролерів здійснюється за допомогою таких мов, як C, C++ або навіть асемблера. Це дозволяє реалізувати більш складні алгоритми, але програмування мікроконтролерів вимагає більш глибоких знань і умінь. Продуктивність і ресурси: ПЛК мають високий рівень продуктивності при обробці численних сигналів вводу/виводу, забезпечуючи високу швидкість реакції на зміни в системі. Вони мають значні ресурси пам'яті та обчислювальних потужностей для обробки даних у реальному часі. Мікроконтролери, як правило, мають обмежену пам'ять і ресурси обчислень, що обмежує їх здатність працювати з великими обсягами даних або реалізовувати складні алгоритми в реальному часі. Для складних завдань можуть знадобитися додаткові апаратні компоненти або системи. Коли використовувати ПЛК, а коли мікроконтролер ПЛК використовуються в промислових системах автоматизації, де потрібна висока надійність, точність і швидкість реакції. Вони підходять для задач, що потребують масштабування системи, інтеграції з різними типами обладнання і надійності в екстремальних умовах. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 16 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Мікроконтролери використовуються в системах, де немає високих вимог до надійності та точності, а також в невеликих або бюджетних проєкттах, де потрібна гнучкість в програмуванні та низька вартість компонентів. ПЛК і мікроконтролери — це два різних підходи до автоматизації, кожен з яких має свої переваги. ПЛК є оптимальними для промислових умов, де важлива надійність, висока продуктивність та масштабованість, тоді як мікроконтролери підходять для більш простих, бюджетних завдань, де потрібна гнучкість і низька вартість. 1.4. Аналіз характеристик ПЛК Modicon M241CE24T входи та виходи та модульність ПЛК Modicon M241CE24T від Schneider Electric є потужним інструментом для автоматизації технологічних процесів, завдяки своїм характеристикам входів та виходів, що дозволяють адаптувати систему під різноманітні завдання. ПЛК модульний, що дає змогу гнучко налаштовувати систему відповідно до специфікацій кожного проєктту. Цифрові входи та виходи: ПЛК Modicon M241CE24T підтримує до 24 цифрових входів і 16 цифрових виходів. Ці входи та виходи використовуються для зчитування простих бінарних сигналів (наприклад, від кнопок, кінцевих вимикачів) і керування виконавчими механізмами (наприклад, реле, двигуни, лампи). Цифрові входи зчитують сигнали від сенсорів або кнопок, що можуть бути активовані або деактивовані (0 або 1). Цифрові виходи використовуються для керування апаратним забезпеченням, яке вимикається або вмикається (наприклад, реле, пускачі). Аналогові входи та виходи: ПЛК підтримує два аналогових входи, що дозволяє вимірювати і обробляти змінні сигнали, такі як температура, тиск, швидкість або рівень. Модуль TM3AI2H Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 17 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата забезпечує роздільну здатність 16 біт, що дозволяє досягти високої точності вимірювань у діапазоні від 0 до 10 В або 4-20 мА. Аналогові входи використовуються для зчитування сигналів з датчиків, які вимірюють фізичні величини. Аналогові виходи використовуються для передачі змінних сигналів на виконавчі механізми, наприклад, для керування швидкістю обертання двигунів. Імпульсні входи: ПЛК Modicon M241CE24T підтримує імпульсні входи для зчитування сигналів від енкодерів або тахометрів, що важливо для вимірювання швидкості обертів або кількості обертів. Ці входи здатні працювати з високою частотою імпульсів до 100 кГц, що робить їх ідеальними для точного моніторингу обертів чи інших швидкісних параметрів. Модульність: Однією з головних переваг ПЛК Modicon M241CE24T є його модульність. Це означає, що систему можна розширювати та налаштовувати в залежності від конкретних потреб. Користувач може додавати додаткові модулі вводу/виводу, що дозволяє збільшити кількість точок вводу/виводу до 512. Модулі можуть бути підключені до основного контролера через промислові мережі або цифрові інтерфейси. Система Modicon M241CE24T від Schneider Electric є модульною, що дозволяє користувачам адаптувати контролер під конкретні вимоги завдяки різним типам модулів вводу/виводу. Модулі для цієї системи забезпечують високий рівень гнучкості і масштабованості, що є важливим для реалізації складних технологічних процесів. Ось детальний огляд основних модулів для контролера Modicon M241CE24T з серій TM2, TM3 і TM5. Модулі TM2 (Базова серія модулів) — це основна серія модулів, яка підтримує базові потреби автоматизації з мінімальними витратами. Ці модулі мають просту конструкцію і забезпечують базову функціональність для невеликих Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 18 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата проєкттів або лабораторних установок. Вони можуть використовуватися в системах з невеликою кількістю точок вводу/виводу та обмеженими вимогами до комунікації. Основні модулі TM2: − TM2DI8: Модуль цифрових входів (8 каналів), використовуються для зчитування сигналів від простих датчиків чи кнопок. − TM2DO8: Модуль цифрових виходів (8 каналів), використовуються для керування реле, світловими індикаторами, клапанами. − TM2AI2: Модуль аналогових входів (2 канали), дозволяє підключати датчики для вимірювання змінних величин, таких як температура або тиск. − TM2AO2: Модуль аналогових виходів (2 канали), використовується для управління виконавчими механізмами, що потребують змінного сигналу (наприклад, швидкість обертання двигуна). Модулі TM3 (Покращена серія модулів) розширюють можливості контролера за рахунок більшої кількості точок вводу/виводу, підтримки різноманітних типів сигналів і можливості підключення до більш складних систем автоматизації. Модулі цієї серії надають більшу гнучкість і дозволяють інтегрувати додаткові можливості, такі як серійні порти і комунікаційні інтерфейси. Основні модулі TM3: − TM3DI16: Модуль цифрових входів (16 каналів), використовуються для підключення до численних датчиків і простих сенсорів. − TM3DO16: Модуль цифрових виходів (16 каналів), призначений для управління великими обсягами виконавчих механізмів, таких як реле або клапани. − TM3AI4: Модуль аналогових входів (4 канали), дозволяє зчитувати більш точні дані з датчиків для складних процесів, таких як вимірювання температури чи тиску. − TM3AO2: Модуль аналогових виходів (2 канали), який забезпечує точний контроль за регулюванням змінних параметрів, наприклад, швидкість обертання двигунів. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 19 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Модулі TM5 (Професійна серія для складних завдань) є високопродуктивними модулями для Modicon M241CE24T, призначеними для застосувань з високими вимогами до точності, швидкодії та комунікаційної сумісності. Ці модулі підтримують всі стандартні типи сигналів, а також додаткові можливості для підключення до промислових мереж і управління складними процесами. Основні модулі TM5: − TM5DI16: Модуль цифрових входів (16 каналів), дозволяє підключати великий обсяг датчиків для моніторингу й контролю в реальному часі. − TM5DO16: Модуль цифрових виходів (16 каналів), для керування великою кількістю виконавчих механізмів. − TM5AI8: Модуль аналогових входів (8 каналів), підходить для точного вимірювання фізичних величин в складних технологічних процесах. − TM5AO4: Модуль аналогових виходів (4 канали), дозволяє точно управляти регулюванням параметрів, таких як швидкість або температура. − TM5CN: Модуль для комунікацій, який дозволяє здійснювати зв'язок з іншими системами за допомогою промислових протоколів, таких як Ethernet/IP, Modbus TCP. Порівняння модулів Modicon M241CE24T з іншими виробниками: Schneider Electric, Siemens та Mitsubishi Electric: У лінійці Siemens S7-1200 модулі також мають можливість розширення через додаткові модулі вводу/виводу (до 8 додаткових модулів для входів/виходів). Siemens пропонує модульність, але зазвичай його рішення більш "закриті" щодо модулів для специфічних задач, таких як високоточне вимірювання або спеціалізовані промислові протоколи. Для більш складних проєкттів необхідно звертатися до старших серій, таких як S7-1500, що може бути дорожче, ніж рішення від Schneider Electric. Mitsubishi Electric FX3U пропонує модулі, що також дозволяють розширення за рахунок додаткових модулів вводу/виводу, а також підтримує Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 20 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата комунікацію через Ethernet та інші промислові протоколи. Проте кількість підтримуваних модулів обмежена у порівнянні з Schneider Electric, особливо щодо більш складних завдань, таких як аналогові входи з високою роздільною здатністю або спеціалізовані функції управління. Підтримка комунікаційних протоколів: Schneider Electric Modicon M241CE24T підтримує декілька основних комунікаційних протоколів, таких як Modbus, Ethernet/IP, Modbus TCP/IP, CANopen, Profibus DP. Ця універсальність дозволяє інтегрувати ПЛК в різноманітні мережі автоматизації та легко підключати його до інших промислових систем. Протоколи Modbus і Ethernet/IP дають можливість побудувати розподілені системи автоматизації та обмінюватися даними між ПЛК і іншими пристроями. Siemens S7-1200 також підтримує Profinet, Modbus TCP/IP, Profibus, Ethernet/IP та інші протоколи. Проте, Siemens S7-1200 використовує свої власні протоколи для інтеграції в більш складні мережі, що може ускладнити інтеграцію з іншими виробниками або призвести до додаткових витрат на програмування і налаштування. Mitsubishi Electric FX3U підтримує Modbus RTU і Ethernet через свої MELSEC мережі. Однак він не підтримує настільки ж широкий вибір протоколів для взаємодії з іншими системами, як Schneider Electric або Siemens, що може створити обмеження при інтеграції в більш складні мережі або системи автоматизації. Порівнюючи Schneider Electric Modicon M241CE24T з іншими виробниками, можна зробити висновок, що ця модель є найкращим вибором для невеликих та середніх автоматизованих систем завдяки оптимальному поєднанню вартості, функціональності, простоти програмування та гнучкості. Siemens пропонує потужнішу, але дорожчу альтернативу, тоді як Mitsubishi Electric має доступніші ціни, але менш розвинену екосистему для інтеграції та масштабування. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 21 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 2. Обґрунтування технічного завдання 2.1. Технічні вимоги до стенду Лабораторний стенд для перевірки ефективності автоматизації виробничих ліній на базі програмованого логічного контролера (ПЛК) Schneider M241CE24T має відповідати ряду технічних вимог для забезпечення ефективного навчання та тестування автоматизованих систем. Стенд повинен дозволяти створення різноманітних сценаріїв автоматизації для тренувань студентів та тестування роботи ПЛК у реальних умовах. Вибір ПЛК: ПЛК Schneider M241CE24T був обраний завдяки своїй високій функціональності, доступності для студентів і можливості інтеграції з різноманітними датчиками та виконавчими механізмами. Цей ПЛК підтримує до 512 точок вводу/виводу, що дозволяє реалізувати складні автоматизовані системи, які необхідні для контролю за великим потоком даних, таких як температура, тиск або швидкість обертів. ПЛК забезпечує високу надійність і точність, а також підтримує інтеграцію з промисловими мережами завдяки комунікаційним протоколам Ethernet та Modbus. Це дозволяє ефективно підключати та взаємодіяти з іншими системами автоматизації, такими як SCADA або MES. Модульна конструкція та розширюваність системи: ПЛК Schneider M241CE24T має модульну конструкцію, що дозволяє легко розширювати систему, додаючи нові модулі вводу/виводу в залежності від потреб. Це дає змогу створювати універсальні лабораторні стенди, які можуть бути адаптовані під різні завдання навчання. Наприклад: Модулі для аналогових входів (наприклад, TM3AI2H) для підключення датчиків температури, тиску, рівня. Модулі для цифрових входів/виходів (наприклад, TM3DI16) для підключення кінцевих вимикачів або кнопок для запуску чи зупинки процесів. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 22 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Ця модульність дозволяє змінювати конфігурацію стенду залежно від навчальних завдань, наприклад, для тестування різних варіантів автоматизованих ліній. Підключення до датчиків і виконавчих механізмів: Стенд повинен мати можливість підключення різноманітних датчиків та виконавчих механізмів для тестування ефективності автоматизації: Датчики температури (наприклад, PT100 або термопари) для моніторингу температури в системах, таких як контроль температури на лінії виробництва. Датчики рівня (наприклад, ультразвукові чи ємнісні датчики) для контролю рівня рідин у резервуарах або бункерах. Мотори та приводи (наприклад, серводвигуни або крокові двигуни) для управління рухом на конвеєрних лініях. Завдяки підтримці як цифрових, так і аналогових датчиків, ПЛК дозволяє здійснювати комплексний контроль і управління різними типами технологічних процесів. Комунікаційні протоколи: ПЛК Schneider M241CE24T має підтримку стандартних промислових комунікаційних протоколів, таких як: Modbus RTU/TCP для взаємодії між пристроями, що широко використовується в промисловості для підключення ПЛК з різними датчиками та виконавчими механізмами. Ethernet/IP для інтеграції в промислові мережі, такі як Profinet або Ethernet/IP, що дозволяє з’єднувати ПЛК з більш складними системами автоматизації, такими як SCADA або MES. Це забезпечує гнучкість у інтеграції стенду з іншими системами автоматизації, створюючи реалістичні умови для навчання. Робота в реальному часі: ПЛК Schneider M241CE24T має здатність працювати в реальному часі, що є критичним для тестування ефективності автоматизації виробничих ліній. Він Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 23 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата обробляє сигнали від датчиків та управлінські команди без значних затримок. Це дозволяє миттєво реагувати на зміни в параметрах, таких як тиск або температура, та коригувати роботу виконавчих механізмів (наприклад, клапанів чи насосів). Робота в реальному часі забезпечує точність і надійність контролю на всіх етапах виробничого процесу, що критично важливо як для навчальних, так і для реальних умов автоматизації. 2.2 Програмні вимоги для навчання Для ефективної роботи лабораторного стенду та перевірки ефективності автоматизації виробничих ліній необхідно використовувати програмне забезпечення, яке забезпечує гнучкість і можливість інтеграції з різними типами пристроїв і датчиків. Вибір програмного забезпечення має забезпечити зручне управління та моніторинг всіх етапів автоматизації. Управління асинхронними двигунами за допомогою частотного перетворювача: Частотні перетворювачі, такі як Altivar 12, дозволяють регулювати швидкість обертання асинхронних двигунів. Вони використовуються для точного керування швидкістю конвеєрних ліній, насосних систем або вентиляторів. В лабораторному стенді частотний перетворювач використовується для налаштування швидкості обертання двигуна, що відповідає за переміщення деталей на лінії. Управління кроковими двигунами: Крокові двигуни використовуються для точного позиціонування механізмів, таких як робочі головки або зміщення деталей на виробничій лінії. Вони дають змогу досягати високої точності в позиціонуванні, що є критичним для таких завдань, як фрезерування чи свердління. Управління через HMI панель від Weintech: HMI панель (Human-Machine Interface) дозволяє оператору зручно налаштовувати і контролювати параметри системи автоматизації. Через HMI Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 24 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата панель можна змінювати швидкість конвеєра, температуру або налаштування датчиків, а також отримувати дані про стан системи та візуалізувати процеси. Інтеграція різних датчиків: Для точного управління автоматизованою системою необхідно використовувати різноманітні датчики: − Оптичні датчики для виявлення об'єктів. − Ультразвукові датчики для вимірювання рівня рідин. − Енкодери для визначення точного положення обертальних механізмів. − Тензодатчики для вимірювання ваги чи сили. Управління пневматичними системами: Пневматичні системи використовуються для виконання механічних операцій, таких як переміщення, підйом або притиск деталей. Управління такими системами в автоматизації здійснюється через пневматичні клапани та приводи, що підключаються до ПЛК. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 25 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 3. Розробка структурної та принципової схеми лабораторного стенду для автоматизації виробничих ліній 3.1. Структурна схема лабораторного стенду Структурна схема лабораторного стенду на базі ПЛК Schneider M241CE24T є основним елементом для візуалізації взаємодії основних компонентів автоматизованої системи, що контролює технологічні процеси на виробничих лініях. Вона демонструє потоки даних, що передаються між ПЛК, датчиками, виконавчими механізмами та іншими компонентами, такими як комунікаційні протоколи. 1. Основний компонент — ПЛК Schneider M241CE24T: Центральним елементом лабораторного стенду є ПЛК Schneider M241CE24T, який виконує роль головного керуючого модуля. Він відповідає за обробку даних, а також за управління усіма зовнішніми пристроями: датчиками та виконавчими механізмами. ПЛК має підтримку важливих промислових комунікаційних протоколів, таких як Modbus TCP та Ethernet/IP, що забезпечує йому можливість інтеграції в більш складні автоматизовані мережі. 2. Вхідні модулі (Input Modules): Вхідні модулі підключаються до ПЛК та зчитують дані від різних датчиків, що вимірюють фізичні величини, такі як температура, тиск, рівень або швидкість обертів. Наприклад, аналогові входи, що використовуються для підключення датчиків температури (наприклад, PT100) або датчиків тиску, можуть бути додані для контролю параметрів на виробничих лініях. 3. Вихідні модулі (Output Modules): Вихідні модулі забезпечують управління виконавчими механізмами, такими як мотори, клапани, реле, що виконують конкретні дії на основі команд, отриманих від ПЛК. Наприклад, модулі цифрових виходів використовуються для запуску або зупинки двигунів, а модулі для управління аналоговими виходами можуть коригувати швидкість обертання двигунів або змінювати параметри роботи насосів. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 26 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 4. Комунікаційні протоколи: Для інтеграції в промислові мережі, ПЛК Schneider M241CE24T використовує комунікаційні протоколи Modbus TCP та Ethernet/IP. Це дозволяє здійснювати обмін даними між різними компонентами системи автоматизації та підключати додаткові пристрої, такі як віддалені датчики, термопари, дисплеї тощо. Наприклад, через Modbus TCP можна підключити різні пристрої, такі як інтелектуальні датчики або віддалені пристрої моніторингу. 5. Зворотний зв'язок (Feedback Loop): Система забезпечує зворотний зв'язок через датчики, що дозволяють контролювати правильність виконання операцій, таких як зміна температури, рівня тиску або швидкості обертів. Після виконання команд, система отримує зворотний зв'язок від датчиків, що забезпечує коригування параметрів в реальному часі. Цей механізм є важливим для стабільності та точності технологічних процесів. 6. Управління технологічними процесами (Process Control): ПЛК збирає дані з датчиків та зворотний зв'язок, використовуючи їх для коригування роботи системи. Це дає змогу підтримувати необхідні параметри технологічних процесів на оптимальному рівні, таких як температура, тиск, швидкість обертів тощо. Це забезпечує ефективне управління та стабільність автоматизованих процесів на виробничій лінії. 7. Виконання команд (Execute Commands): Після обробки всіх даних та отримання зворотного зв'язку від датчиків, ПЛК формує команди для управління виконавчими механізмами, такими як мотори чи клапани. Ці команди передаються через вихідні модулі для виконання конкретних дій на виробничій лінії. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 27 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рисунок 3.1. Структурна схема лабораторного стенду На структурній схемі представлені основні компоненти лабораторного стенду: ПЛК Schneider M241CE24T, вхідні та вихідні модулі, датчики, виконавчі механізми та комунікаційні протоколи. Зображено потоки даних і керування між елементами системи, а також зворотний зв'язок, який коригує процеси в реальному часі. Структурна схема є критично важливою для навчальних цілей, оскільки вона дозволяє студентам зрозуміти, як функціонують основні компоненти автоматизованої системи. За допомогою цієї схеми можна наочно показати, як працюють різні елементи ПЛК, як зібрані дані передаються до контролера, як здійснюється управління виконавчими механізмами та як проводиться зворотний зв'язок між системою і датчиками. Після представлення структурної схеми лабораторного стенду можна додати наступну інформацію, яка пояснює важливість кожного з компонентів, функціональні зв'язки між ними та роль кожного елемента в контексті автоматизації виробничих ліній: Додаткові відомості по функціонуванню лабораторного стенду: 8. Підключення до зовнішніх пристроїв і систем: Лабораторний стенд, побудований на основі ПЛК Schneider M241CE24T, дає можливість підключати різноманітні зовнішні пристрої для реалізації повноцінної автоматизації Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 28 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата технологічного процесу. Це включає підключення до системи SCADA, яка здійснює моніторинг і управління в реальному часі, або до MES-системи (Manufacturing Execution System) для збору та аналізу даних з виробничої лінії. Така інтеграція дозволяє створювати реалістичні умови для тестування та навчання, де студенти зможуть взаємодіяти з більш складними автоматизованими системами. 9. Управління через HMI (Human-Machine Interface): Використання HMI- панелі є важливою складовою елементою в процесі управління та моніторингу стенду. Вона дозволяє оператору швидко отримувати інформацію про стан системи, змінювати параметри роботи в реальному часі (наприклад, змінювати швидкість конвеєра або налаштування температури), а також виконувати налаштування та візуалізувати всі важливі процеси. Це важливий аспект для підготовки студентів до роботи в умовах реальних виробничих процесів, де потрібна оперативність і точність при прийнятті рішень. 10. Технологічні процеси на стенді: Лабораторний стенд дозволяє студентам тестувати різні технологічні процеси, що імітують реальні виробничі лінії. Це можуть бути: − Процеси термічної обробки з контрольованою температурою (з використанням датчиків температури та відповідних алгоритмів управління). − Процеси обробки матеріалів (наприклад, фрезерування або свердління), де потрібен високий рівень точності управління рухом (за допомогою крокових двигунів або серводвигунів). − Управління рівнем рідин або газів у резервуарах з використанням датчиків рівня (ультразвукові датчики, ємнісні датчики). − Кожен з цих процесів можна протестувати за допомогою ПЛК Schneider M241CE24T, що дозволяє розробити сценарії реальних виробничих ситуацій для навчання студентів. 11. Аналіз та оптимізація виробничих ліній: Використовуючи структурну схему та можливості лабораторного стенду, студенти можуть не лише вивчати Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 29 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата принципи роботи автоматизованих систем, але й виконувати аналіз ефективності та оптимізацію виробничих ліній. Це включає: − Оцінку часу реакції системи на зміни у вхідних параметрах. − Перевірку стабільності роботи виконавчих механізмів. − Пошук шляхів для покращення продуктивності за допомогою налаштування алгоритмів управління. ``` Такий підхід дозволяє студентам розвивати критичне мислення та здатність до розв'язання реальних інженерних завдань. ``` 12. Реальні умови тестування: Завдяки використанню ПЛК Schneider M241CE24T та різних датчиків і виконавчих механізмів, лабораторний стенд дозволяє створити реалістичні умови тестування для студентів. Вони можуть досліджувати і тестувати алгоритми автоматизації в умовах, що максимально наближені до реального виробничого процесу. Це важливо для підготовки фахівців до реальних завдань у промисловості. Перспективи розвитку лабораторного стенду: 1. Розширення можливостей стенду: У майбутньому лабораторний стенд можна розширити за допомогою додаткових модулів вводу/виводу, а також нових типів датчиків та виконавчих механізмів. Це дозволить створити ще більш комплексні системи автоматизації та тестувати їх в реальних умовах. 2. Інтеграція з сучасними технологіями: Для підвищення ефективності стенду можна інтегрувати його з сучасними IoT (Internet of Things) технологіями для забезпечення віддаленого моніторингу та управління. Це дозволить студентам працювати з новітніми технологіями в автоматизації, що є важливою частиною їх професійної підготовки. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 30 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 3.2. Розробка схеми електричної принципової лабораторного стенду На даному етапі ми розглянемо електричні схеми, що лежать в основі роботи стенда. Важливою частиною проєктту є розуміння того, як підключені всі елементи системи — від джерела живлення до пристроїв вводу/виводу, контролера та HMI панелі. Рисунок 3.2.1: На схемі зображено вхід живлення для автоматизації системи. Живлення подається через 220 В/50 Гц, що є стандартною напругою для промислових електричних мереж. Основними компонентами схеми є: 1. Автоматичний вимикач QF1 (модель EZ9F34216), який забезпечує захист від короткого замикання та перевантаження. Це дозволяє автоматично вимкнути живлення в разі виникнення аварійної ситуації, запобігаючи пошкодженню обладнання. Номінальний струм автоматичного вимикача — це максимальний струм, при якому вимикач не спрацьовує, але він автоматично відключає ланцюг у разі перевищення цього значення, запобігаючи перегріву та пошкодженню проводки чи компонентів. 2. Захист заземлення (PE): Підключення заземлення забезпечує безпеку всіх підключених електричних пристроїв, що запобігає ризикам електричних ударів у разі замикання на корпус або інші металеві частини. 3. Розподіл живлення на лінію (L1) та нейтраль (N): Це базові елементи підключення, через які енергія передається до подальших компонентів схеми, зокрема до блоку живлення. Після автоматичного вимикача, електрична енергія подається на блок живлення MENWELL 24 В 75 Вт. - Тип: Блок живлення, що призначений для перетворення вхідної змінної напруги в постійну напругу 24 В. - Вхідна напруга: 100-240 В AC — це дозволяє підключати блок живлення до стандартних промислових мереж з різними значеннями вхідної напруги. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 31 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата - Вихідна напруга: 24 В DC — це стандартне значення для багатьох пристроїв автоматизації, таких як ПЛК, сенсори, індикатори та інші компоненти системи. - Потужність: 75 Вт — максимальна потужність, яку може забезпечити блок живлення для живлення підключених пристроїв. - Номінальний струм: 3.1 А — струм, який може забезпечити блок живлення для стабільної роботи підключених пристроїв. - Кількість полюсів: 1 (одна фаза) — блок живлення працює в однофазному режимі, що характерно для промислових електричних систем. - Захист від короткого замикання: Так — блок живлення оснащений вбудованим захистом, який відключає пристрій у разі короткого замикання, що забезпечує додаткову безпеку для всієї системи. - Клас захисту: IP20 — блок живлення має захист від попадання великих об'єктів, але не від води. - Ефективність: ≥ 85% — висока ефективність блоку живлення, що означає мінімальні втрати енергії у вигляді тепла. - Температурний діапазон роботи: від -10°C до +60°C — блок живлення може працювати в широкому діапазоні температур, що дозволяє його використовувати в різних умовах експлуатації. Підключення до блока живлення: - Після того, як електрична енергія потрапляє на блок живлення, вона перетворюється у 24 В DC. - Це живлення передається далі на всі пристрої, які потребують постійної напруги 24 В, такі як аналогові датчики, вихідні пристрої ПЛК, HMI панелі, а також інші елементи, що керуються через ПЛК. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 32 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рисунок 3.2.1 Лист перший електросхеми принципової Рисунок 3.2.2: Цей лист демонструє підключення вхідних сигналів до програмованого логічного контролера (ПЛК) TM241C24T. Тут видно підключення датчиків (включаючи індуктивні датчики), а також кнопок для управління операціями. Пояснення складових схеми: - Індикативні датчики для визначення фази A та B інкодувальних датчиків (фази обертів). Ці датчики надсилають сигнали до входів ПЛК для реєстрації обертів або руху в автоматизованій системі. - Датчики типу индуктивний сенсор відстежують зміщення або обертання механізмів, передаючи сигнали на входи ПЛК, що дозволяє автоматизувати процеси управління на основі цих параметрів. Кнопка "Старт" та "Емердженсі Стоп": - Кнопка "Start" (SB1) — відповідає за запуск операцій в системі. Вона дозволяє почати виконання автоматизованих процесів при її натисканні. - Кнопка "Emergency Stop" (SB2) — це кнопка екстреного зупинення. Вона використовується для негайного припинення всіх процесів в разі виникнення Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 33 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата аварійної ситуації. Важливо, що кнопка "Emergency Stop" має нормально замкнуті контакти, що означає, що її підключення впливає на логіку системи лише коли вона натискається, вимикаючи процеси. Рисунок 3.2.2 Лист другий електросхеми принципової Рисунок 3.2.3: Цей лист емонструє підключення керуючих сигналів, світлової індикації та живлення для роботи з ПЛК TM241C24T. Ось детальний опис складових: 1. Підключення живлення: - +24V (подача живлення для модулів) — це позитивна лінія живлення, яка надається для живлення 24 ВDC для підключених пристроїв і модулів. - OV (негативна лінія живлення) — це загальний заземлений контакт, через який проходить повернення струму. - VO+ і VO- — це вихідні контакти, через які ПЛК передає вихідний струм до підключених виконавчих механізмів або пристроїв для їх живлення. 2. Керуючі сигнали: - Step pulse (Q0) — це вихід, який посилає імпульси для управління кроковим двигуном або іншим подібним пристроєм. Цей сигнал використовується для визначення руху в автоматизованій системі. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 34 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата - Step direction (Q1) — цей вихід визначає напрямок обертання або руху пристроїв. Наприклад, для крокових двигунів це може бути напрямок вгору/вниз або за годинниковою стрілкою/проти. - Step enable (Q2) — активує або деактивує можливість управління кроковим двигуном, забезпечуючи йому можливість виконувати роботу. 3. Світлова індикація: - Green Lamp (Q3) — це вихід для управління зеленим індикатором. Зазвичай використовується для візуального сигналу про те, що система знаходиться в робочому стані і готова до виконання завдань. 4. Контролюючі виходи для управління двигуном: - AsMotor Forward (Q4) — цей вихід управляє напрямком руху двигуна, задаючи йому рух у напрямку вперед. - AsMotor Reverse (Q5) — аналогічний до попереднього, але для управління рухом двигуна в зворотному напрямку. - AsMotor (Res. input) (Q6) — резервний вхід для управління мотором. Це може бути використано для альтернативного чи додаткового управління двигуном або для подачі додаткових команд. 5. Виходи для зовнішнього контролю: - Output to remote control (Q7) — цей вихід служить для підключення до віддаленого контролера або системи управління, дозволяючи здійснювати дистанційне керування або моніторинг. - Output 1 (Q8) і Output 2 (Q9) — ці виходи можуть бути використані для додаткових керуючих сигналів, таких як включення зовнішніх пристроїв або індикація стану системи. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 35 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рисунок 3.2.3 Лист третій електросхеми принципової Рисунок 3.2.4: На цьому листі показано підключення БПТ-3 (перетворювач сигналу з тензодатчиків) до розширювального модуля TM3AI2H, який додає можливість роботи з аналоговими сигналами. Зокрема, цей модуль призначений для прийому сигналів від тензодатчиків, які можуть вимірювати фізичні величини, такі як сила або вагу, та перетворювати їх в електричні сигнали. Опис підключення: 1. Тензодатчики: Сигнали з тензодатчиків передаються на входи +Uc, -Uc, +10V, -10V, +0C, -0C. - Uc — це стандартний сигнал від тензодатчиків, який використовується для визначення сили чи ваги. - +10V, -10V — напруга живлення для тензодатчиків, що забезпечує коректну роботу. - +0C, -0C — додаткові сигнали, які можуть бути використані для вимірювань у специфічних умовах. 2. Перетворення сигналу: Модуль БПТ-3 перетворює сигнали від тензодатчиків в стандартні аналогові виходи (0-10V). Цей перетворений сигнал передається на вхід ПЛК для подальшої обробки. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 36 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 3. Перемінний резистор: У схемі є перемінний резистор номіналом 5kΩ та 12kΩ, які забезпечують точне налаштування напруги для оптимальної роботи аналогових входів. Резистори обмежують напругу до 10В, необхідну для коректної роботи модуля. 4. Живлення: Для роботи схеми надається 24V DC живлення для підключення до модуля та інших компонентів системи. Модуль TM3AI2H додає до системи два аналогових входи для підключення датчиків або інших пристроїв, що генерують аналогові сигнали, наприклад, тензодатчиків. Розрядність його АЦП становить 12 біт, що забезпечує високу точність вимірювань. Вхідні сигнали можуть бути в межах 0-10V, що робить його ідеальним для інтеграції з тензодатчиками, термопарами, і іншими високоточними вимірювальними пристроями. Рисунок 3.2.4 Лист четвертий електросхеми принципової Рисунок 3.2.5: Підключення частотного перетворювача та драйвера для крокового двигуна. 1. Частотний перетворювач ATV12: Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 37 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата - Модель: ATV12H018M2TQ - Тип: Частотний перетворювач для змінних двигунів - Потужність: 0.18 кВт - Напруга: 200-240 В, однофазний вхід Основні елементи підключення: - Живлення: Перетворювач підключений до мережі змінного струму (220 В) через автоматичний вимикач QF1, який забезпечує захист від короткого замикання. Вхідні сигнали: - As.Motor (Forward) – сигнал для запуску двигуна в напрямку вперед. - As.Motor (Backward) – сигнал для зміни напрямку обертання двигуна назад. - As.Motor (Reset Alarm) – сигнал для скидання аварійного стану та відновлення роботи після зупинки. Частотний перетворювач регулює швидкість обертання 3-фазного двигуна, а також забезпечує контроль напрямку його руху відповідно до отриманих вхідних сигналів. 2. Підключення 3-фазного двигуна: - Мотор: Підключено до виходу частотного перетворювача для забезпечення руху з змінною швидкістю. - Двигун: Використовує 3 фази для отримання достатньої потужності, що дозволяє регулювати швидкість обертання залежно від необхідності. 3. Драйвер для крокового двигуна (CWD860H): - Тип: Драйвер для крокового двигуна - Сигнали підключення: - ENA+ та ENA-: Активують/деактивують драйвер, дозволяючи або забороняючи рух крокового двигуна. - PUL+ та PUL-: Інтервали імпульсів для крокового двигуна, які визначають кількість кроків на оберт. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 38 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата - DIR+ та DIR-: Напрямок руху для крокового двигуна, зворотний або прямий оберт. Драйвер керує кроковим двигуном, передаючи сигнали для кроків і напрямку руху, що дозволяє точно контролювати позицію двигуна. 4. Підключення крокового двигуна: - Кроковий двигун підключений до драйвера через сигнали A+, A-, B+, B-, що визначають напрямок обертання та кроки двигуна для точного позиціонування. Рисунок 3.2.5 Лист п'ятий електросхеми принципової Рисунок 3.2.6: На листі представлено підключення HMI панелі Weintek MT8071iP до ПЛК TM241C24T. Ось основні моменти: - HMI панель отримує живлення від джерела 24V DC через підключення до +24V і 0V (масу). - Це забезпечує необхідне живлення для роботи панелі. 2. Зв'язок між HMI панеллю та ПЛК через RS485: Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 39 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата - З'єднання між HMI панеллю і ПЛК здійснюється за допомогою RS485 через два контакти COM2 (RS485 4W). Це дозволяє передавати дані на великі відстані з мінімальними втратами. Це підключення дозволяє забезпечити стабільний зв'язок між HMI панеллю та ПЛК через протокол RS485 для передачі даних, що є стандартним у промислових системах автоматизації. Рисунок 4.6.6 Лист шостий електросхеми принципової Рисунок 3.2.7: Лист демонструє розпіновку кабелю для комунікації між HMI панеллю, ПЛК та виконавчим обладнанням, таким як крокові та асинхронні двигуни, а також різноманітні датчики, включаючи тензодатчики і кнопки. Ось деталі розпіновки: 1. Кабель та роз'єм для комунікації: - Кабель має 16 проводів, що підключають різні пристрої до ПЛК та HMI панелі. - Роз'єм дозволяє підключити сигнали для управління різними видами двигунів, датчиками і кнопками. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 40 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 2. Розпіновка для вхідних сигналів: - Вхідні сигнали до ПЛК включають інтерфейси для крокових двигунів, асинхронних двигунів, а також тензодатчиків. Рисунок 3.2.7 Лист сьомий електросхеми принципової Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 41 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 4. Установка та налаштування програмного забезпечення для ПЛК та HMI панелей 4.1. Установка EasyBuilder Pro для програмування HMI панелей EasyBuilder Pro — це програмне забезпечення, розроблене компанією Weintek для створення проєкттів для HMI панелей. Воно надає інтуїтивно зрозумілий інтерфейс для створення графічних інтерфейсів, які використовуються для моніторингу та управління автоматизованими процесами. Підготовка до встановлення Перед тим як розпочати установку EasyBuilder Pro, переконайтеся, що ваша система відповідає вимогам програмного забезпечення: − Операційна система: Windows 7, 8, 10 (32/64 біт). − Необхідно наявність адміністративних прав на комп'ютері для встановлення програмного забезпечення. − Потрібно мати стабільне з'єднання з Інтернетом для завантаження та активації програми. Процес установки 1. Завантажте інсталяційний файл EasyBuilder Pro з офіційного сайту Weintek. Перейдіть на офіційну сторінку компанії «Weintek» для завантаження програмного забезпечення «EasyBuilder Pro» останньої версії: https://www.weintek.com/globalw/Software/EasyBuilderPro.aspx Завантаження здійснюється через прямі посилання або через портал підтримки. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 42 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рисунок 4.1.1 Офіційна сторінка компанії «Weintek» з посиланням для завантаження програмного забезпечення 2. Запустіть інсталяційний файл та дотримуйтесь інструкцій на екрані. Після завантаження інсталяційного файлу знайдіть його в папці Завантаження (або там, де ви вказали місце збереження) і запустіть. У вікні інсталяції натисніть Next для продовження. Рисунок 4.1.2 Вікно інсталяції програми EasyBuilder Pro Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 43 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 3. Під час інсталяції виберіть шлях для збереження файлів програми та визначте необхідні компоненти, які повинні бути встановлені (зазвичай за замовчуванням). Рисунок 4.1.2 Вікно інсталяції програми EasyBuilder Pro 4. Після завершення установки перезавантажте комп’ютер, якщо це потрібно. Рисунок 4.1.3 Вікно інсталяції програми EasyBuilder Pro Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 44 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 5. Запустіть EasyBuilder Pro та введіть ліцензійний ключ для активації програми (якщо це потрібно). 4.2. Установка SoMachine v4.3 для програмування ПЛК Schneider Electric Програмне забезпечення SoMachine v4.3 є основним інструментом для програмування, налаштування та тестування ПЛК Schneider Electric, зокрема моделі Modicon M241CE24T. Воно дозволяє створювати автоматизовані системи, інтегрувати різноманітні компоненти та управляти процесами на виробничих лініях. Цей пункт детально описує процес установки та активації SoMachine v4.3, що є важливою частиною розробки та налаштування лабораторного стенду. Підготовка до інсталяції Перед тим як почати установку SoMachine v4.3, потрібно перевірити наявність необхідних умов для коректної роботи програми: − Операційна система: Windows 7, 8, 10 (64-bit). − Мінімальні системні вимоги: 2 ГБ оперативної пам'яті, 5 ГБ вільного місця на диску, процесор Intel Core i5 або аналогічний. − Доступ до Інтернету: необхідний для активації програмного забезпечення через онлайн-систему. Завантаження програми Для завантаження SoMachine v4.3 необхідно відвідати офіційний сайт Schneider Electric. Посилання для завантаження: https://www.se.com/ua/uk/product/SOMMACCZZEPBZZ/somachine-motion- software-floating-license/?range=2226-ecostruxure-machine-expert&parent- subcategory-id=271724465&filter=business-1- На сайті потрібно зареєструватися або увійти у свій обліковий запис, щоб отримати доступ до завантаження програмного забезпечення. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 45 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рисунок 4.2.1 Вікно для завантаження програмного забезпечення SoMachine v4.3 з офіційного сайту Schneider Electric. Інсталяція SoMachine v4.3 Після завантаження інсталяційного файлу SoMachine v4.3, потрібно виконати наступні кроки: 1. Запустіть файл setup.exe. 2. Виберіть мову інтерфейсу для програми та натисніть "OK". 3. У вікні інсталятора натисніть "Install" для початку установки. Малюнок 4.2.2: Вікно інсталятора SoMachine v4.3, яке з'являється після запуску інсталяційного файлу. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 46 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 4. У процесі установки програма запитає про вибір компонентів для інсталяції. Рекомендується вибрати стандартні параметри для максимальної сумісності з ПЛК Schneider Electric. 5. Після вибору компонентів натискайте "Next" і "Install". Малюнок 4.2.3: Екран вибору компонентів для інсталяції SoMachine v4.3. 6. Після завершення процесу інсталяції натискаємо "Finish", і програма буде готова до використання. Активація SoMachine v4.3 Після завершення установки SoMachine v4.3 необхідно активувати програмне забезпечення. Програма надається з обмеженою версією для 21 дня. Щоб продовжити використовувати програму після закінчення цього періоду, потрібно пройти процедуру активації. 1. Запустіть SoMachine v4.3 через меню Пуск. 2. На екрані появиться вікно активації. Виберіть "Activate" для введення ліцензійного ключа. 3. Введіть ключ активації, який ви отримали після реєстрації програмного забезпечення. Якщо ви активуєте програму через Інтернет, система автоматично з'єднається з сервером для перевірки ліцензії. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 47 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Малюнок 4.2.4: Вікно для введення ключа активації програмного забезпечення. 4. Після успішної активації програмне забезпечення буде готове до використання для програмування ПЛК. Інсталяція SoMachine v4.3 для програмування ПЛК Schneider Electric забезпечує користувачеві потужний інструмент для налаштування та оптимізації автоматизованих систем. Завдяки простоті інтерфейсу та широким можливостям інтеграції з різними типами обладнання, це програмне забезпечення є ідеальним вибором для навчальних закладів та промислових застосувань. Воно дозволяє ефективно реалізовувати алгоритми управління, знижуючи часові витрати на розробку та тестування, а також покращує точність налаштувань ПЛК для складних технологічних процесів. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 48 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 5. Технологія створення нових проєкттів та налаштування автоматизованих систем на основі ПЛК та HMI панелі 5.1. Створення та підготовка проєктту для ПЛК Schneider Electric Modicon M241CE24T Процес створення нового проєктту для ПЛК Schneider Electric Modicon M241CE24T за допомогою SoMachine v4.3 включає кілька етапів, кожен з яких є важливим для налаштування і оптимізації роботи ПЛК. Підготовка програмного середовища Для цього відкриваємо SoMachine V4.3 і на головному екрані вибираємо New Project далі Empty Project. Відкриється діалогове вікно, в якому необхідно задати кілька основних параметрів проєктту. Рисунок 5.1.1 Створення нового порожнього проєктту в SoMachine Central V4.3. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 49 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата У діалоговому вікні потрібно вказати ім'я проєктту та його розташування на комп'ютері. Наприклад, проєктт може називатися “Stend_v01”, а його місце збереження може бути в папці Documents\SoMachine\Projects. Після введення імені проєктту та його місця збереження натискаємо Create Project, щоб створити проєктт. Далі визначаємо тип ПЛК (Modicon M241CE24T) та його основні параметри, такі як кількість точок вводу/виводу, типи підключених модулів (цифрові, аналогові), а також конфігурацію мережі. Для цього в SoMachine V4.3 відкриваємо вікно конфігурації та побудови логіки, де можна налаштувати основні параметри системи та описувати логіку роботи алгоритмів роботи машини: Рисунок 5.1.2 Інтерфейс SoMachine Central V4.3 на етапі конфігурації проєктту. Перед нами відкривається інтерфейс конфігурації, що дозволяє зручно налаштувати систему. На першому етапі необхідно додати контролер, обравши Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 50 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата відповідну модель із списку доступних пристроїв. Далі, відповідно до вимог проєктту, додаємо додатковий модуль, що забезпечить потрібні функціональні можливості для реалізації завдань автоматизації. Це дає змогу створити оптимальну конфігурацію для подальшої роботи системи автоматизації. Рисунок 5.1.3 Інтерфейс програми SoMachine Logic Builder V4.3 для налаштування проєктту, де відображається дерево пристроїв і доступні моделі логічних контролерів. Модель ПЛК: Вибираємо модель Schneider Electric TM241CE24T з доступного списку. Це ПЛК, який буде використовуватися для автоматизації процесів на стенді. У списку доступних моделей потрібно знайти TM241CE24T і вибрати її. Тип входів/виходів: У ПЛК TM241CE24T є 14 цифрових входів (DI) та 10 цифрових виходів (DO). Аналогові входи та виходи: Якщо проєктт передбачає використання аналогових сигналів, потрібно додати аналогові входи та виходи. ПЛК TM241CE24T підтримує розширення через додаткові модулі (наприклад, Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 51 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата TM3AI2H для аналогових входів), тому в налаштуваннях проєктту можна додати ці модулі для розширення функціональності. Рисунок 5.1.4 Вибір моделі ПЛК у списку доступних моделей у програмі SoMachine Logic Builder Налаштування комунікацій Після створення проєктту, наступним кроком є налаштування комунікацій між ПЛК та іншими компонентами системи (датчики, виконавчі механізми, HMI панель). Для цього у програмі SoMachine використовуються стандартні комунікаційні протоколи, зокрема Modbus RTU/TCP та Ethernet/IP. − Ethernet — налаштування підключення до мережі через Ethernet, що дозволяє здійснювати обмін даними з іншими пристроями, такими як сервери SCADA чи MES системи. − Modbus RTU/TCP — використовується для зв’язку з різними датчиками та виконавчими механізмами, що підтримують цей протокол. Modbus RTU (Remote Terminal Unit) та Modbus TCP — це стандартизовані протоколи, що дозволяють здійснювати передачу даних між різними пристроями в промислових системах. Modbus RTU зазвичай використовується для серійних Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 52 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата підключень через RS485, тоді як Modbus TCP застосовується для Ethernet-з'єднань, що дозволяє інтегрувати пристрої через мережу Ethernet. Протокол Modbus RTU є більш оптимальним для тих випадків, коли потрібно з'єднати пристрої на великих відстанях з використанням серійних ліній (наприклад, RS485), а Modbus TCP підходить для більш швидкого і широкого з'єднання через мережу Ethernet. Ethernet/IP використовується для підключення через локальну мережу, що дозволяє обмінюватися даними між ПЛК і іншими пристроями в межах підприємства. Рисунок 5.1.5 Перелік комунікаційних протоколів у SoMachine Logic Builder, включаючи Modbus, Modbus Slave, Modbus IOScanner та Modbus Manager. Вибір між цими протоколами залежить від вимог до швидкості передачі, відстані та типу мережі. Ethernet забезпечує високу швидкість передачі даних і Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 53 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата зручність у налаштуванні, тому він ідеально підходить для великих і складних систем. Modbus RTU, в свою чергу, є більш стабільним для зв'язку через серійні лінії і часто застосовується для підключення з HMI панелями, де немає потреби в передачі великих обсягів даних. Налаштування параметрів серійної лінії (Serial_Line_1): − Baud rate (Швидкість передачі даних) — параметр, який визначає швидкість передачі даних у біт/с. Встановлення 115200 біт/с — це оптимальна швидкість для середніх відстаней і забезпечує достатньо швидке з'єднання для більшості автоматизованих процесів. − Parity (Парність) — параметр для перевірки коректності переданих даних. Вибір Even (парність) забезпечує більш високу надійність передачі, оскільки додатковий біт використовується для перевірки цілісності даних. − Data bits (Кількість біт даних) — це кількість біт, що використовуються для представлення одного символу. Стандартні значення — 8 біт, оскільки це оптимальний баланс між швидкістю та коректністю передачі. − Stop bits (Стопові біти) — визначають, де закінчується один символ і починається інший. Зазвичай використовується 1 стоповий біт, оскільки це є стандартним і достатнім для більшості промислових мереж. Рисунок 5.1.6 Налаштування серійного порту Serial Line 1 Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 54 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Параметри Baud rate, Parity, Data bits та Stop bits визначають швидкість і надійність зв'язку. Для стабільної роботи в реальних умовах автоматизації важливо підібрати ці параметри таким чином, щоб забезпечити баланс між швидкістю передачі і коректністю даних. Висока швидкість передачі (115200 біт/с) забезпечує ефективний обмін даними, тоді як використання парності і 8 біт даних забезпечує коректність передачі. 4. Конфігурація Modbus у режимі RTU для HMI панелі та ПЛК: У системі налаштовується Transmission Mode (Режим передачі) на RTU. Режим RTU є найбільш ефективним для систем, де потрібна швидка і точна передача даних у реальному часі. Вибір цього режиму забезпечує мінімальну затримку в передачі даних між пристроями. Addressing (Адресація): У налаштуваннях ПЛК вибирається режим Slave, а адресу встановлюють у межах 1..247 (у нашому випадку — 1). Це необхідно для ідентифікації ПЛК в мережі Modbus, де кожен пристрій має унікальну адресу. Time between frames (Час між кадрами): Параметр 10 мс задає затримку між кожним кадром даних. Це налаштування допомагає забезпечити стабільний обмін даними без перевантаження мережі. Рисунок 5.1.7 Налаштування RTU для передачі даних, встановлено адресу 1 Режим RTU є найбільш ефективним для промислових мереж, оскільки він підтримує низьку затримку і мінімальний розмір кадру, що забезпечує високу Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 55 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата швидкість передачі. Налаштування адреси дає можливість точно ідентифікувати пристрій в мережі, а час між кадрами визначає стабільність зв'язку між пристроями. 5. Налаштування Serial Line 2 для підключення до виконавчих пристроїв. Налаштовуємо Modbus IOScanner, щоб ПЛК міг взаємодіяти з іншими пристроями, використовуючи протокол Modbus. Рисунок 5.1.8 Конфігуруємо Modbus IOScanner для Serial Line 2 Рисунок 5.1.9 Налаштування серійного порту Serial Line 2 Встановлюємо максимальну швидкість передачі яку підтримують пристрої (38400 біт/с). В нашому випадку ПЧ (перетворювач частотний), щоб забезпечити ефективний обмін даними. 6. Конфігурація Modbus у режимі RTU для виконавчих пристроїв. Transmission Mode (Режим передачі): встановлюється на RTU. Режим RTU (Remote Terminal Unit) є стандартом для серійних з'єднань Modbus, де дані передаються в компактних пакетах, що забезпечує високу швидкість та ефективність. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 56 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Response Timeout (Тайм-аут відповіді): встановлюється на 1000 мс. Це час, протягом якого контролер чекає на відповідь від пристрою. Вибір цього параметра допомагає уникнути затримок у передачі даних. Time between Frames (Час між кадрами): встановлюється на 10 мс, що дозволяє визначити інтервал між передачею різних пакетів даних. Це важливо для запобігання перевантаженню системи. Рисунок 5.1.10 Налаштування Modbus IOScanner для режиму RTU Режим RTU дозволяє забезпечити мінімальну затримку і високу точність при передачі даних у промислових системах. Параметри Timeout і Time between Frames забезпечують оптимальне балансування між швидкістю передачі і стабільністю зв'язку, що критично для управління виконавчими пристроями, такими як частотний перетворювач. 7. Збереження налаштувань: Після налаштування всіх параметрів ПЛК, таких як модель, типи входів/виходів та комунікаційні протоколи, потрібно зберегти проєктт. Для цього натискаємо Save або Save As для збереження проєктту в обраній директорії. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 57 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рисунок 5.1.11 Збереження проєктту в SoMachine Logic Builder. На цьому етапі було створено новий проєктт в SoMachine V4.3, налаштовано основні параметри, зокрема обрана модель ПЛК TM241CE24T та визначені типи входів/виходів. Також було налаштовано комунікаційні протоколи, зокрема Modbus RTU для забезпечення зв'язку між ПЛК і HMI панеллю. Параметри серійної лінії, включаючи швидкість передачі, парність та інші налаштування, були вибрані для забезпечення стабільної роботи системи. 5.2. Створення та підготовка проєктту для HMI панелі з використанням EasyBuilder Pro EasyBuilder Pro є програмним забезпеченням для програмування HMI панелей, яке дозволяє створювати інтуїтивно зрозумілі інтерфейси для операторів. Створення проєктту для HMI панелі складається з наступних етапів: Створення проєктту для HMI: Після встановлення EasyBuilder Pro, потрібно створити новий проєктт, вибравши відповідну модель HMI панелі (наприклад, Weintek MT8071iP) і підключення до ПЛК через Ethernet або RS485. Для початку створюємо новий проєктт у програмному забезпеченні для програмування HMI панелей. Після відкриття програми вибираємо модель HMI- панелі, яка буде використовуватися в проєктті. У нашому випадку, це модель Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 58 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата MT8071iP, MT8071iP2 або MT8072iP, що забезпечує підтримку необхідних функцій для управління процесами. Рисунок 5.2.1 Створення нового проєктту для HMI-панелі, вибір моделі. Налаштування параметрів проєктту: Після створення нового проєктту в програмі EasyBuilder Pro, відкривається інтерфейс налаштування, де ми можемо додавати необхідні пристрої для роботи. Для налаштування підключення до ПЛК, вибираємо опцію додавання нового пристрою. Після того як обрана модель панелі, потрібно додати контролер, з яким панель буде взаємодіяти. Вибираємо відповідний тип пристрою, який буде використовуватися для автоматизації процесу, наприклад, контролер Schneider Electric з підключенням через Modbus RTU. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 59 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рисунок 5.2.2 Інтерфейс налаштування проєктту в EasyBuilder Pro, де обирається пристрій для підключення. Після того як обрана модель панелі, потрібно додати контролер, з яким панель буде взаємодіяти. Вибираємо відповідний тип пристрою, який буде використовуватися для автоматизації процесу, наприклад, контролер Schneider Electric з підключенням через Modbus RTU. Налаштування комунікацій: EasyBuilder Pro підтримує різноманітні протоколи, зокрема Modbus RTU та Modbus TCP, що дозволяє налаштувати комунікацію між HMI панеллю та ПЛК. Важливим етапом є налаштування адреси ПЛК та підключення відповідних точок вводу/виводу. Налаштування зв'язку: Вибираємо тип інтерфейсу для підключення між HMI-панеллю та контролером. У нашому випадку використовуємо RS-485 2W/4W для серійного зв'язку, що забезпечує надійний двосторонній обмін даними через Modbus. Також задаємо параметри для з'єднання: Baud rate (115200 біт/с), парність (Even), Data bits (8) та Stop bits (1). Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 60 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рисунок 5.2.3 Додавання контролера до проєктту. Налаштування зв'язку: Вибираємо тип інтерфейсу для підключення між HMI-панеллю та контролером. У нашому випадку використовуємо RS-485 2W/4W для серійного зв'язку, що забезпечує надійний двосторонній обмін даними через Modbus. Також задаємо параметри для з'єднання: Baud rate (115200 біт/с), парність (Even), Data bits (8) та Stop bits (1). Цей етап налаштування дозволяє правильно підключити та налаштувати всі необхідні пристрої, забезпечуючи коректну роботу панелі з контролером. Після налаштування проєктту можна переходити до розробки інтерфейсу та програмування функціоналу. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 61 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рисунок 5.2.4 Налаштування параметрів зв'язку між панеллю і контролером через Modbus RTU. Створення нових проєкттів для ПЛК та HMI панелі є важливим етапом у розробці автоматизованих систем. Використання програмного забезпечення SoMachine v4.3 та EasyBuilder Pro дозволяє швидко та ефективно налаштувати ПЛК та HMI панель для інтеграції в автоматизовану систему управління. Після налаштування комунікацій та розробки інтерфейсу, система забезпечує стабільну роботу виробничих процесів з можливістю моніторингу та керування ними в реальному часі. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 62 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 6. Спеціальний розділ 6.1 Економічне обґрунтування Економічне обґрунтування є необхідним етапом у створенні лабораторного стенду для перевірки ефективності автоматизації виробничих ліній на базі програмованого логічного контролера (ПЛК). Важливість цього етапу полягає в тому, щоб оцінити загальну доцільність та вигідність інвестицій у проєктт, враховуючи витрати на розробку, експлуатацію, а також потенційні вигоди для навчального процесу та науково-дослідницької діяльності. У даному пункті буде представлено аналіз економічної доцільності створення лабораторного стенду, а також розглянуто витрати на основні компоненти та їх окупність. 1. Витрати на розробку і компоненти стенду Основними витратами на створення лабораторного стенду є закупівля обладнання, що включає: ПЛК Schneider M241CE24T, який забезпечує контроль за всіма параметрами процесу. Вартість цього компонента є основною статтею витрат, але завдяки високій функціональності та можливості інтеграції з різноманітними пристроями він виправдовує свою вартість в процесі навчання та тестування автоматизованих систем. Модулі вводу/виводу для ПЛК. До складу стенду входять модулі для аналогових і цифрових входів/виходів (наприклад, модулі TM3DI16, TM3AI4), що дозволяють підключати різноманітні датчики і виконавчі механізми. Це дає змогу реалізувати широкий спектр функцій для досліджень та практичних занять. Комунікаційні пристрої. Для інтеграції стенду в промислові мережі необхідно закупити відповідні комунікаційні пристрої, які підтримують стандартні протоколи Ethernet/IP та Modbus. Вартість цих пристроїв також входить до загальних витрат на розробку. 2. Поточні витрати на експлуатацію та обслуговування Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 63 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Експлуатація лабораторного стенду передбачає мінімальні витрати на обслуговування. ПЛК Schneider M241CE24T та додаткові модулі мають високий рівень надійності і довговічності, що знижує потребу в частому обслуговуванні або заміні обладнання. Однак для забезпечення безперебійної роботи системи необхідно періодично оновлювати програмне забезпечення, проводити калібрування датчиків і здійснювати технічне обслуговування з'єднань і комунікаційних інтерфейсів. Витрати на ці процедури будуть залежати від частоти їх виконання, але вони є мінімальними в порівнянні з витратами на закупівлю нового обладнання. 3. Окупність і ефективність інвестицій Для оцінки окупності інвестицій в розробку лабораторного стенду важливо врахувати вигоди, які він принесе у процесі навчання та наукових досліджень: Підвищення якості навчання. Лабораторний стенд дозволяє студентам отримати практичні навички роботи з реальними промисловими системами автоматизації, що підвищує ефективність навчального процесу. Ці навички є важливими для майбутніх інженерів автоматизації, що знижує витрати на додаткове навчання і підготовку випускників до реальних виробничих умов. Покращення підготовки фахівців. Стенд дає змогу студентам освоїти методи програмування та налаштування ПЛК, що є критичним для їх подальшої кар'єри в галузі автоматизації. Завдяки реалістичним умовам тестування та моделювання, студенти можуть набути досвіду, що відповідає вимогам сучасних виробничих підприємств. Вигоди для науково-дослідницької діяльності. Розробка лабораторного стенду на базі ПЛК Schneider M241CE24T сприяє розвитку нових методів та підходів до автоматизації, що є важливим для подальших наукових досліджень. Універсальність стенду дозволяє використовувати його для тестування нових алгоритмів управління, що може призвести до створення більш ефективних технологій автоматизації. 4. Висновки щодо економічної доцільності Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 64 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Загалом, розробка лабораторного стенду є економічно обґрунтованою, оскільки вона забезпечує високу якість підготовки фахівців і сприяє розвитку наукових досліджень у галузі автоматизації. Інвестиції в закупівлю ПЛК та інших компонентів стенду є виправданими, оскільки вони забезпечують широкі можливості для навчання, тестування та вдосконалення автоматизованих систем, що робить цей проєктт вигідним у довгостроковій перспективі. 6.2 Охорона праці В даному розділі розглядаються та аналізуються умови праці співробітників в приміщенні експериментального відділу, в якому проводиться розробка лабораторного стенду. Цей відділ розташовується на другому поверсі триповерхової цегляної будівлі. Основна робота з розробки відповідних проєкттів полягає в проведенні розрахунків з використанням спеціальних прикладних програм, обробці інформації, моделювання різноманітних процесів, розробці функціональних та принципових електричних схем. Устаткування відділу складається з трьох ПК, двох друкувальних пристроїв. Кабінет відділу має наступні розміри: довжина 6 м, ширина 3,5 м, висота 3 м. Приміщення розраховане на трьох одночасно працюючих чоловік. Площа, яка припадає на одного працівника – 7 м2, об’єм – 21 м3, що відповідає вимогам ДБН В.2.2.28-2010 з розрахунку на одного працівника. Робота працівників відділу відноситься до категорії 1-а легких, тому що виконується сидячи, не потребує систематичної фізичної напруги або підняття і перенесення ваги. Енерговитрати при виконанні такої роботи складають приблизно 150 ккал/год, це еквівалентно 172 Дж/сек. Мікроклімат у відділі визначається: температурою повітря, відносною вологістю, швидкістю руху повітря і інтенсивністю теплового випромінювання від нагрітих поверхонь. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 65 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Фактичні значення основних параметрів мікроклімату в приміщенні відділу наступні: 1. температура повітря: в холодний період року – 19-20 °С; в теплий період року – 28-30°С; 2. вологість повітря: в холодний період року – 50-52 %; в теплий період року – 45-47 %; 3. швидкість руху повітря: в холодний період року – 0,05-0,1 м/с; в теплий період року – 0,1-0,2 м/с. Нормативні параметри мікроклімату в приміщенні відділу: 1. температура повітря: в холодний період року – 22-24°С; в теплий період року – 22-28°С; 2. вологість повітря: 40-60 %; 3. швидкість руху повітря: не більше 0,1м/с. Вище наведені фактичні значення задовольняють ДСН 3.3.6.042-99, за виключенням температури в холодний та теплий період року. Необхідно встановити систему кондиціонування і підігріву повітря, тому що в теплий період року температура повітря становить 28-30 °С, а в холодний 19-20 °С. Кабінет відділу відноситься до класу приміщень без підвищеної безпеки ураження електричним струмом, тому що відповідає таким вимогам: − відносна вологість повітря 50-60%; − кабінет має неструмопровідні дерев'яні поли (паркет); − немає утворень пилу, що проводить струм; − неможливість одночасного дотику з однієї сторони до металевих конструкцій будинку, що мають з'єднання з землею, і з іншої сторони до корпусів електроустаткування. Вся електрична підводка до столів, де розташовані ПК, захищена від механічних ушкоджень. Для захисту від статичної електрики застосована система захисного заземлення відповідно до ДСТУ Б В.2.5-82:2016. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 66 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Наявність шкідливих речовин у повітрі робочої зони регламентує ДСТУ-Н Б А.3.2-1:2007. Оскільки при роботі з ПК не відбувається утворення і виділення в повітря загально-токсичних, подразнюючих, канцерогенних і інших шкідливих речовин, концентрація яких перевищувала б установлені норми і правила, тому повітря робочої зони відповідає вимогам ДСТУ-Н Б А.3.2-1:2007 і вимогам до ГДК шкідливих речовин і пилу. При роботі ПК характерні підвищені теплоутворення, що підтверджує необхідність системи кондиціонування повітря. При роботі з ПК характеристика зорової праці відповідає високій точності, тобто найменший розмір об'єкта розрізнення понад 0,3 мм до 0,5 мм, що відповідає 3 розряду зорової праці, підрозряд в; контраст розрізнення об'єкта з фоном - великий, фон світлий. Приміщення відділу має бічне природне освітлення через три світлових отвори у зовнішній стіні (вікон). Розміри вікна: ширина 1,5 м; висота 2,2 м. Нормований коефіцієнт природного освітлення для ІІІ розряду зорової праці для території України дорівнює 1,5 %. Площа світлових отворів забезпечує необхідний КПО, фактичне значення якого становить 25-30 %, що є достатнім рівнем, обумовленим ДБН В.2.5-28-2018. Для темного часу доби передбачене штучне освітлення. Приміщення обладнане чотирма світильниками, кожний з яких має по дві люмінесцентні лампи денного світла ЛБ, потужністю 60 Вт кожна. Фактичне значення штучного загального освітлення складає 360 лк, а нормативне значення – 300 лк. Отже, рівень штучного освітлення відповідає ДБН В.2.5-28-2018. Джерела вібрації в даній лабораторії відсутні, тому рівень вібрації відповідає вимогам ДСН 3.3.6.039-99. Приміщення розташоване в південній частині будинку, на стінах яких поклеєні шпалери блідо-рожевого кольору із коефіцієнтом відбиття 40-60%, шпалери мають матову структуру. Робоче місце обладнане відповідно до вимог ДСТУ 8604:2015. У даному кабінеті робочі місця розташовані таким чином, щоб у поле зору не потрапляли вікна й освітлювальні прилади. Екран монітору розміщені Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 67 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата під кутом 90-105о до вікна, у поле зору не потрапляють поверхні з дзеркальним відбиттям. Співвідношення яскравості екрана з найближчими поверхнями не перевищує 5:1, покриття столу матове з коефіцієнтом відбиття 0,3-0,4. Монітор розміщений так, щоб відстань від очей користувача до екрана складала не менше 700 мм, кут зору 30о. Руки користувача розташовуються на робочому столі в горизонтальному положенні, передбачена опора для спини. Приміщення відділу відноситься до категорії В - пожежонебезпечних приміщень, тому що є наявність горючих речовин: дерев'яні столи і стільці, дерев'яна підлога, віконна рама; приміщення сухе з відносною вологістю 50-60% (ДСТУ Б В.1.1-38:2016). Згідно умов експлуатації відповідно до ДБН В.2.5-56-2014 приміщення обладнане системою пожежної сигналізації в складі автоматичних теплових сповіщувачів, який формує сигнал про пожежу при виявлені чинника, що супроводжує пожежу – температури. На даний момент система застаріла і не працює, тому потребує суттєвої модернізації. Додатково для гасіння пожежі в приміщенні передбачений ручний вуглекислотний вогнегасник типу ВВК-3,5, призначений для гасіння твердих і рідких горючих речовин, а також електроустановок, який знаходиться на видному місці при виході з кабінету з лівої сторони (Правила експлуатації вогнегасників). При виникненні пожежі люди евакуюються з приміщення шляхом виходу в коридор другого поверху, що веде на сходову клітку, яка має вихід назовні через вестибюль, відповідно ДБН В.1.1.7-2016. За результатами аналізу умов праці робітника відділу, можна зробити висновок, що всі параметри приміщення відділу відповідають вимогам НПАОП, ДСТУ, ДСН та ДБН для даного типу роботи. Відхиленням від встановлених вимог є відсутність системи кондиціонування і підігріву повітря та застаріла система пожежної сигналізації. Виходячи з цього рекомендується у відділу модернізувати систему пожежної сигналізації. Основна задача встановлення охоронно-пожежної сигналізації – це захист будівлі від небажаного проникнення та виникнення загорання. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 68 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Встановлення охоронно-пожежної сигналізації необхідне для здачі будівлі в експлуатацію. При встановленні даних систем діє багато обмежень, зумовлених певними нормативними актами: наприклад, обмеження на моделі встановлюваних датчиків та обладнання. Також регламентується кількість встановлюваних датчиків та місця їх розташування у приміщенні. Інформація зі всіх розташованих датчиків надходить в єдиний диспетчерський пульт. Якщо спрацює один з них, на екрані диспетчера з’явиться детальний план приміщення з наданням точного місця датчика, що спрацював, а також його тип. Якщо місце спрацювання було встановлене під охорону, то автоматично пройде сигнал на пульт позавідомчої охорони. Залежно від того, який датчик спрацював, пожежний чи охоронний, вже співробітники позавідомчої охорони приймають рішення про виклик пожежної охорони або оперативної групи охорони. Охоронні та пожежні датчики мають кілька станів – «тривога», «охорона», «обрив лінії», «не під охороною». Для чіткої реалізації таких станів необхідно використовувати сучасне спеціалізоване обладнання – контролери охоронно- пожежної сигналізації. Їх інтеграція з системою автоматизації дозволить вести постійний контроль з диспетчерського пульта будівлі, а також своєчасно отримувати дані про нештатні ситуації, і в деякій мірі, приймати рішення для їх ліквідації. Наприклад, у випадку спрацювання пожежної сигналізації, система автоматизації виключить вентиляцію, щоб потоком повітря не сприяти загоранню, відключить подачу електрики у вказану зону, автоматично включить систему оповіщення та сигналізації, проаналізувавши ситуацію, через систему оповіщення, повідомить про шляхи евакуації персоналу та включить автономну систему пожежогасіння. Якщо пожежа виникла, то її розвиток є нерівномірним. Спочатку інтенсивність горіння невелика, але потім вона зростає і наступає лавиноподібний процес. Тому, чим раніше виявлена пожежа, тим менше збитки від неї. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 69 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Протипожежний захист будинків, споруд, людей, які в них перебувають зокрема досягається застосуванням установок автоматичної пожежної сигналізації. Відповідно до ДБН В.2.5-56-2014 під «установкою пожежної сигналізації» розуміється сукупність технічних засобів, установлених на об'єкті, що захищається, для виявлення пожежі, оброблення, подавання в заданому вигляді повідомлення про пожежу на цьому об'єкті, спеціальної інформації та (чи) подавання команд на включення автоматичних установок пожежогасіння та технічних обладнань. При визначенні об'єктів, які підлягають обладнанню установками автоматичної пожежної сигналізації необхідно керуватися в першу чергу Переліком однотипних за призначенням об'єктів, які підлягають обладнанню автоматичними установками пожежогасіння та пожежної сигналізації. Цей перелік узагальнює вимоги щодо оснащення пожежною автоматикою будівель, споруд та приміщень, які найбільш поширені в різних галузях господарства незалежно від виду їх діяльності та форм власності. Крім зазначеного переліку слід також керуватися вимогами відповідних будівельних норм, галузевими (відомчими) переліками та іншими нормативами документами з цього питання, затвердженими в установленому порядку після узгодження з Державним департаментом пожежної безпеки України. Система пожежної сигналізації складається з пожежних сповіщувачів (пристроїв для формування сигналу про пожежу), які включені у сигнальну лінію (шлейф), приймально-контрольного приладу, ліній зв'язку. Пожежні сповіщувачі перетворюють прояви пожежі (тепло, світло полум'я, дим) в електричний сигнал, який по лініях зв'язку надходить до контрольно- приймального приладу. Контрольно-приймальний прилад здійснює приймання інформації від пожежних сповіщувачів, виробляє сигнал про виникнення пожежі чи несправності, передає цей сигнал та видає команди на інші пристрої (наприклад, включає автоматичні установки пожежогасіння чи димовидалення). В залежності від проявів процесу горіння сповіщувачі можуть бути: Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 70 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата − теплові, які реагують на певне значення температури та (чи) швидкість її наростання; − димові, які реагують на аерозольні продукти горіння; − світлові, які реагують на електромагнітне випромінювання полум'я. Серед багатого різноманіття сучасних сповіщувачів пропонується використати сучасний пожежний сповіщувач ИПД-3.1. Принцип роботи сповіщувача ИПД-3.1 заснований на порівнянні електричного сигналу, пропорційного оптичної щільності навколишнього середовища, із граничним значенням, сформованим схемою сповіщувача. З появою диму в оптичній камері імпульси інфрачервоного випромінювання, відбиваючись від димових часток, попадають на фотоприймач, посилений сигнал якого рівняється із граничним рівнем, і, якщо перевищення над порогом повторюється п'ять разів підряд, схема реєструє стан «Пожежа». При цьому схема виробляє сигнал, що надходить на вихідний ключ, що зменшує вихідний опір сповіщувача, що є сигналом спрацьовування для приймально-контрольного приладу. Призначені для виявлення в закритих приміщеннях різних будинків і споруджень загорянь, що супроводжуються появою диму й передачі сигналу «Пожежа» приймально-контрольним приладам. Сповіщувачі розраховані на безперервну цілодобову роботу разом із приладами приймально-контрольними (ППК) типу «Веселка», серії «Сигнал», «ВЭРС», «Граніт», «Лігард» і ін. Рисунок 6.1 - ИПД-3.1М сповіщувач пожежний димовий оптико- електронний Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 71 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Технічні характеристики: − чутливість (дБ) – 0,05...0,2; − діапазон напруги живлення (В) – 10...30; − струм у черговому режимі (мА) – 0,045; − струм у режимі «Тривога» (мА) – 6...36; − спосіб підключення – 2-х провідне; − стан контактів – немає; − діапазон робочих температур (град.) – -30...+55; − габарити (мм) – 100х48. Вибір пожежних сповіщувачів здійснюється в залежності від характерних приміщень, виробництв, технологічних процесів відповідно ДБН В.2.5-56-2014, який наведено нижче. В даний час розвивається тенденція заміни теплових сповіщувачів на димові з метою зниження інерційності їх спрацювання. Наведена таблиця не визначає галузь використання автоматичних пожежних сповіщувачів, яка встановлюється відповідними будівельними нормами, нормами технологічного проєкттування і відомчими переліками. Таблиця 6.1 - Пожежна автоматика будинків і споруд Перелік характерних приміщень, виробництв, Автоматичний технологічних процесів пожежний сповіщувач 1. Виробничі будівлі 1.1 З виробництвом і зберіганням: - виробів з деревини, синтетичних смол, синтетичних Тепловий або волокон, полімерних матеріалів, текстильних, димовий трикотажних, текстильно-галантерейних, швейних, взуттєвих, шкіряних, тютюнових, хутрових, целюлозно- паперових виробів, синтетичного каучуку, горючих рентгенівських, кіно- і фотоплівок, бавовни; Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 72 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Продовження таблиці 6.1 - лаків, фарб, розчинників, ЛЗР, ГР, мастильних матеріалів, Тепловий або хімічних реактивів, спиртогорілчаної продукції; світловий - лужних металів, металевих порошків, каучуку Світловий природного; - борошна, комбікормів і інших продуктів та матеріалів з Тепловий виділенням пилу. 1.2 З виробництвом: - паперу, картону, шпалер, тваринницької та птахівницької Тепловий або продукції. світловий 1.3 Із зберіганням: - негорючих матеріалів у горючій упаковці, твердих Тепловий або горючих матеріалів. димовий 2. Спеціальні споруди - приміщення (споруди) для прокладання кабелів, Тепловий або приміщення для трансформаторів, розподільних пристроїв димовий та щитові; - приміщення електронно-обчислювальної техніки, Димовий електронних регуляторів, керуючих машин, АТС, радіоапаратних; - приміщення для обладнання і трубопроводів по Тепловий або перекачуванню горючих рідин і мастил, для випробування світловий двигунів внутрішнього згоряння і паливної апаратури, наповнення балонів з горючими газами; - приміщення підприємств з обслуговування автомобілів. Тепловий або димовий 3. Адміністративні, побутові і громадські будівлі та споруди Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 73 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Продовження таблиці 6.1 - зали для глядачів, репетиційні, лекційні, читальні і Димовий конференц-зали, артистичні, кулуарні, костюмерні, реставраційні майстерні, кіносвітлопроєктційні, апаратні, фойє, холи, коридори, гардеробні, книгосховища, архіви, фотолабораторії, простори за підвісними стелями, приміщення з персональними комп'ютерами; - склади декорацій, бутафорії і реквізитів, Тепловий або адміністративно-господарські приміщення, машино- димовий лічільні станції, пульти керування, передпокої житлових приміщень; - лікарняні палати, приміщення підприємств торгівлі, Тепловий громадського харчування і побутового обслуговування, службові кімнати, житлові приміщення готелів і гуртожитків; - приміщення музеїв і виставок та підпільні простори Димовий або приміщень з персональними комп'ютерами. світловий Примітка 1. Вказаний першим вид сповіщувача є пріоритетним. Примітка 2. Використання інших видів сповіщувачів або необхідність встановлення в одному приміщенні автоматичних пожежних сповіщувачів, що реагують на різні фактори пожежі на початку горіння визначається техніко- економічним обґрунтуванням. При виборі димових сповіщувачів не рекомендується використовувати радіоізотопні сповіщувачі в приміщеннях з довготривалим перебуванням людей (лікарні, санаторії та інші оздоровчі заклади), жилих приміщеннях готелів і гуртожитків. Забороняється встановлення радіоізотопних сповіщувачів в житлових будинках і дитячих закладах. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 74 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Сигнали від приймально-контрольних приладів установок пожежогасіння та пожежної сигналізації виводять, за наявності технічної можливості, на пульти централізованого спостереження пожежної охорони. В якості охоронно-пожежного пульту контролю й керування в приміщенні конструкторського відділу пропонується використати сучасний пульт С-2000. Рисунок 6.2 - Пульт контролю й керування охоронно-пожежний С-2000 Технічні характеристики: − кількість підключених пристроїв - до 127; − кількість шлейфів сигналізації, які можуть бути об'єднані в розділи - до 512; − кількість паролів - до 511; − кількість керованих в автоматичному режимі релейних виходів - до 255; − обсяг буфера подій - 1023 повідомлень; − довжина лінії інтерфейсу RS-485 - до 4000 м; − довжина лінії інтерфейсу RS-232 для зв'язку із принтером - до 20 м; − напруга живлення - від 10,2 до 28,4 В; − типовий струм споживання в черговому режимі становить: − при напрузі живлення 12 В - 50 мА; − при напрузі живлення 24 В - 25 мА; − клавіатура - 16 клавіш із підсвічуванням; − індикатор - ЖК із підсвічуванням, 16 символів; Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 75 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата − робочий діапазон температур - від +1 до +40 °С; − габаритні розміри - 146 х 105 х 35 мм. Основні функції ПКП С-2000: − контроль до 127 приладів, підключених до пульта по інтерфейсі RS-485; − відображення на ЖКИ, зберігання в енергонезалежному буфері всіх подій, що відбуваються в системі, і печатка їхньому принтері з послідовним інтерфейсом RS-232; − сигналізація тривог на убудованому звуковому сигналізаторі; − керування узяттям/зняттям і контроль стану шлейфів сигналізації з пульта; − програмування конфігураційних параметрів приладів, печатка конфігурації на принтері, настроювання адрес приладів і адресних пристроїв; − обмеження доступу до функцій керування й програмування за допомогою паролів. − Функції доступні після конфігурування: − об'єднання шлейфів у розділи; − відображення текстових назв розділів і імен користувачів у протоколі подій. Довжина рядків - до 16 символів; − керування узяттям/зняттям і контроль стану розділів з пульта й клавіатур С2000-С, пультів С2000-КС і приладів С2000-4; − розмежування повноважень керування на основі системи паролів. − завдання прав керування узяттям/зняттям розділів як користувачам, так і кожному із пристроїв керування (клавіатурам С2000-С, пультам С2000-КС і приладам С2000-4); − автоматичне керування релейними виходами блоків С2000-СП1 відповідно до стану розділів. Можливість керування виходами приладів С2000-4, Сигнал-20П і Сигнал-20 серія 02. Можливість керування релейними виходами із затримкою; − керування індикацією станів розділів на блоках індикації С2000-БИ; Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 76 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата − передача подій, що відбуваються в системі, клавіатурам С2000-С для індикації й інформаторам С2000-ИТ для передачі по абонентській телефонній лінії; − до пульта можна підключити персональний комп'ютер із програмним забезпеченням АРМ С2000 для ведення протоколу подій і відображення станів розділів і шлейфів сигналізації на комп'ютері; − пульт у режимі програмування може виконувати функцію перетворювача інтерфейсів RS-232 - RS-485, що дозволяє конфігурувати пульт і підключені до нього прилади з персонального комп'ютера без використання додаткових перетворювачів інтерфейсів; − пульт має спеціальний режим роботи, що дозволяє резервувати АРМ «Оріон», автоматично перехоплюючи керування приладами при відключенні персонального комп'ютера; − можливість підключення декількох підсистем охоронно-пожежної сигналізації на базі пультів С2000 до персонального комп'ютера з АРМ «Оріон». Така система має всі переваги АРМ «Оріон» і працює при вимиканні персонального комп'ютера; − конфігурування здійснюється програмою PPROG.EXE. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 77 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Висновок Розробка лабораторного стенду на базі ПЛК Schneider M241CE24T для перевірки ефективності автоматизації виробничих ліній є важливим і необхідним кроком у підвищенні якості професійної підготовки майбутніх фахівців у галузі автоматизації. Стенд не тільки є основою для практичних занять з програмування ПЛК та налаштування автоматизованих систем, але й створює умови для глибокого занурення студентів у реальні технологічні процеси, які активно використовуються в промисловості. Завдяки підтримці різноманітних комунікаційних протоколів, таких як Modbus, Ethernet/IP, та можливості інтеграції з іншими системами автоматизації, цей стенд дозволяє моделям технологічних процесів і створює реалістичні умови для навчання. Студенти можуть безпосередньо працювати з реальними компонентами автоматизованих систем, отримуючи практичні навички, які є необхідними для подальшої професійної діяльності. Актуальність і необхідність такого навчального стенду зумовлена постійно зростаючими вимогами до рівня підготовки кадрів для автоматизованих виробництв. В умовах сучасної промисловості, де автоматизація є невід'ємною частиною розвитку і вдосконалення виробничих процесів, фахівці повинні мати не лише теоретичні знання, а й практичні навички роботи з ПЛК, датчиками, виконавчими механізмами та сучасними програмними інструментами. Лабораторний стенд, побудований на основі ПЛК Schneider M241CE24T, забезпечує студентам можливість отримати ці навички та навчає їх методам інтеграції компонентів автоматизованих систем, що є важливим для розвитку інженерної компетентності. Процес розробки лабораторного стенду включав детальне дослідження всіх аспектів функціонування ПЛК Schneider M241CE24T, включаючи його можливості щодо обробки великих обсягів даних, підключення різноманітних датчиків і виконавчих механізмів, а також можливість налаштування комунікаційних протоколів. Важливим елементом було також забезпечення можливості інтеграції Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 78 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЛК з іншими пристроями та системами автоматизації, що дає змогу створити більш широкі можливості для навчання, тестування і моделювання різних варіантів виробничих процесів. Цей аспект є критичним для розвитку практичних навичок, оскільки дозволяє студентам не тільки працювати з окремими компонентами системи, але й навчитися інтегрувати їх в єдину автоматизовану систему. Економічне обґрунтування проєктту також підтверджує доцільність і вигідність впровадження такого стенду в навчальні програми. Залучення сучасних технологій автоматизації дозволяє значно підвищити рівень підготовки студентів, що є важливим аспектом для підвищення конкурентоспроможності випускників на ринку праці. Крім того, стенд дозволяє створювати умови для виконання науково- дослідницьких робіт, що дозволяє студентам працювати над реальними інженерними завданнями, вирішувати проблеми, що виникають в автоматизованих системах, та удосконалювати існуючі технології. Використання лабораторного стенду у навчанні є важливим етапом у підготовці фахівців для сучасної індустрії автоматизації. ПЛК Schneider M241CE24T, завдяки своїй гнучкості, високій продуктивності та простоті налаштування, є оптимальним вибором для створення такого навчального середовища. Стенд дозволяє не лише навчати студентів програмуванню, але й здійснювати налаштування та тестування автоматизованих систем, що є необхідними елементами для практичної підготовки у цій галузі. Отже, розробка лабораторного стенду є важливим внеском у розвиток інженерної освіти в галузі автоматизації. Впровадження таких стендів в навчальні програми сприяє підвищенню якості підготовки майбутніх фахівців, а також забезпечує основу для подальших інноваційних розробок у галузі автоматизації. У майбутньому такі лабораторії можуть стати основою для нових підходів до навчання і розвитку технологій автоматизації виробничих процесів. Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 79 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Список використаної літератури Арк. РС13.025.403.001 ПЗ 80 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата