Лабораторный практикум по разработке и отладке алгоритмов управления производством на основе оборудования фирмы «Festo».
Лабораторная работа №2. Знакомство с элементами станции реактора стенда «Festo» и их запуск.
Цель лабораторной работы
Целью данной лабораторной работы является:
· Изучение устройства и принципов работы реактора оборудования фирмы «Festo»;
· Запуск реактора в ручном режиме;
· Создание алгоритма управления стендом на основе SIMATIC Step7;
· Написание управляющей программы к стенду и осуществление загрузки программы в контроллер;
· Запуск стенда в автоматическом режиме.
Описание станции реактора оборудования фирмы «Festo»
В станции реактора происходит изменение температуры и перемешивание жидкости. Режимы работы мешалки и нагревателя задаются программой. Станция реактора состоит из управляемой системы с цифровыми и аналоговыми датчиками и исполнительных органов. Система регулирования температуры управляется с помощью ручного режима и контроллера, т.е. в автоматическом режиме. Процесс протекает по трем выбранным режимам и состоит из нагрева и перемешивания жидкости.
Рис. 1- Состав станции реактора.
· сенсорный экран (1);
· нагревательный элемент, импульса 0-10 В (2);
· датчик температуры (3);
· резервуар (4);
· измерительный преобразователь темп/напряжение (5);
· питание стенда (6);
· компаратор (7);
· охлаждающий насос (8)
Основные элементы станции:
1. Датчик температуры (PT100 термометр сопротивления) имеет выходной сигнал 0–10 V на специальном преобразователе. Сигнал от резистора датчика температуры превращается в стандартный сигнал напряжения (0 - 10 V) и таким образом, может быть распознан аналоговым входом PLC.
2. Центробежный насос — насос, в котором движение жидкости и необходимый напор создаются за счёт центробежной силы, возникающей при воздействии лопаток рабочего колеса на жидкость. Два центробежных насоса используются, чтобы поставлять жидкость. Охлаждающий насос транспортирует горячую жидкость из резервуара через внешнюю систему охлаждения, второй насос транспортирует жидкость к расположенной вниз по течению станции (рис.2).
Рис.2 – Центробежный насос
3.Нагревательный элемент нагревает жидкость в баке. Этот элемент включается и выключается через интервалы времени при помощи широтно-импульсной модуляции, которая использует транзисторы в ключевом режиме, то есть транзистор всё время или разомкнут (выключен), или замкнут (находится в состоянии насыщения).
4.Контроль уровня выполнен по такому же принципу, как и в станции смешивания.
5. Компаратор используется в качестве альтернативы аналоговой обработки сигналов датчиков, компаратор может быть использован для преобразования стандартного сигнала напряжение (0 – 10 V) в цифровой сигнал (0 или 1). Соединительная плата по своему составу и функционалу подобна соединительной плате станции смешивания.
Запуск стенда в ручном режиме
Для запуска стенда Festo в ручном режиме необходимо выполнить следующую последовательность действий:
1. Включить питание от сети (см. рис.3)
Рис. 3. Блок питания Рис. 4. MPI кабель
2. Для связи компьютера со стендом подключить одну часть MPI кабеля (см. рис. 4) к соединительной плате (см. рис. 5), а другую - к EasyPort USB, создающего возможность обмена с ПК входными и выходными сигналами. 
Рис. 5. Связь компьютера со стендом
3. Красный и синий провода, выходящие из EasyPort USB необходимо также подключить к стенду, как показано на рисунке 6 (см. рис. 6).
Рис. 6. Подключение EasyPort USB к стенду
4. Далее необходимо установить непосредственное соединение между компьютером и EasyPort USB, используя провод, показанный на рисунке 7 (см. рис. 7).
Рис.7. Непосредственное соединение компьютера с EasyPort USB
Установив соединение между компьютером и стендом, необходимо запустить программу FluidLab-PA for MPS-PA, позволяющую продемонстрировать работу стенда в ручном режиме. Ее иконка на рабочем столе имеет следующий вид: 
.
При запуске данной программы, появится окно управления (см. рис. 8), включающего в себя отдельные части стенда. Если подключение EasyPort USB к компьютеру было неверно, то в центре появившегося окна Вы увидите надпись «No connection to EasyPort». В данном случае Вам необходимо перепроверить все операции подключения с самого начала. Также можно попробовать отключить все провода и произвести подключение стенда заново. При устранении данной ошибки надпись «No connection to EasyPort» исчезнет и можно приступить к дальнейшей работе.
В данном разделе нас интересует подстанция реактора. Кликните на кнопку с названием «REACTOR», в результате чего появится окно, как на рисунке 9 (см. рис. 9).
Рис. 8. Окно управления подстанциями стенда «Festo»
Рис. 9. Станция реактор
Выберите вкладку 3.2.1 Control. Для запуска насоса (для перемешивания жидкости нижнего слоя в баке с верхним слоем) необходимо нажать на элемент 3М2 на мнемосхеме, мешалки – 3М4 (для перемешивания по кругу), нагревательного элемента – 3В1 (для нагрева). Также исполнительными органами можно управлять с помощью окна DIGITAL OUTPUTS, находящегося справа от мнемосхемы. Пример одновременной работы мешалки, насоса и нагревательного элемента показан на рисунке 10 (см. рис. 10). Процесс, отображенный на рисунке 10, Вы сможете увидеть и на подключенном стенде.
Рис. 10. Пример работы мешалки, нагревателя, насоса