К техническим характеристикам бесконтактных путевых выключателей относятся точностные (метрологические) характеристики, быстродействие, электрические характеристики, габаритные и установочные размеры и масса, номинальные и допустимые условия работы, показатели надежности, стоимость и пр.
Одна из основных характеристик бесконтактных путевых выключателей, непосредственно влияющая на его конструкцию и ряд других технических характеристик, определяется геометрическим расположением управляющего элемента относительно чувствительной поверхности во время работы. Для плоскостных бесконтактных путевых выключателей в качестве основной характеристики принимается рабочий зазор — расстояние между чувствительной поверхностью выключателя и управляющим элементом, при котором происходит работа выключателя. Основная характеристика торцевого выключателя — максимальное расстояние воздействия, т. е. максимальное расстояние между чувствительной поверхностью выключателя и управляющим элементом, при котором возможно изменение его коммутационного состояния. Основной характеристикой щелевогои кольцевого выключателей является ширина щели и внутренний диаметр кольца этих выключателей соответственно.
К точностным характеристикам бесконтактных путевых выключателей относятся основная погрешность, дополнительные погрешности от изменения окружающей температуры и изменения напряжения питания, а также максимальная суммарная погрешность. К точностным характеристикам бесконтактных путевых выключателей относятся также дифференциал хода т. е. разность между координатой точки срабатывания бесконтактного путевого выключателя и координатой точки его отключения при перемещении управляющего элемента в обратном направлении.
Быстродействие (время срабатывания) бесконтактного путевого выключателя — это время между моментом установления координаты срабатывания и моментом достижения установившегося значения напряжения на выходе бесконтактного путевого выключателя. Зная величину быстродействия бесконтактного путевого выключателя, можно определить динамические погрешности работы бесконтактных путевых выключателей при изменении скорости перемещения управляющего элемента.
Электрические характеристики бесконтактных путевых выключателей включают в себя требуемые параметры источника питания (питающей сети) и нагрузочные характеристики. К параметрам питающей сети относятся: род тока (постоянный, переменный), напряжение питания и его допустимые отклонения, уровень пульсаций, потребляемая бесконтактных путевым выключателем мощность или потребляемый ток, частота сети (для переменного тока). Нагрузочные характеристики бесконтактных путевых выключателей — это вид нагрузки (реле, микросхема или др.). выходное напряжение, мощность или ток, потребляемый нагрузкой.
Реле
В настоящее время получили распространение следующие типы реле:
• Электромеханические (электромагнитные) реле, в которых электрическими контактами управляет электромагнит с толкателем;
• Герконовые реле, в которых магнитное поле катушки управления непосредственно управляет контактами, выполненными из ферромагнитного сплава;
• Соленоидные реле, в которых вся механическая конструкция выполнена в виде соленоида с подвижным сердечником - это, как правило, очень мощные реле или контакторы;
• Реле с вращающимся ротором, напоминающие по конструкции шаговые электродвигатели (эти реле используются там, где требуется работа при исключительно сильных вибрациях).
Практический интерес для инженеров представляют в основном электромеханические и герконовые реле, остальные достаточно экзотичны. Мощные соленоидные реле принадлежат в основном к классу контакторов, то есть особо мощных реле с мостовым контактом, разрывающим цепь управления одновременно в двух точках. Герконовые реле применяют для коммутации очень слабых сигналов, например, в измерительной технике, но и там они активно вытесняются электромагнитными реле.
К самым экзотическим, но все еще применяющимся в современной технике реле можно отнести такие устройства, как:
• тепловые реле, в которых элементом задержки включения или выключения является биметаллическая пластина;
• шаговые реле. где якорь электромагнита толкает шестерню с храповиком, позволяя создавать переключатель на несколько положений;
• резонансные реле. где встроенный в реле «камертон» включает контакты вать при подаче на катушку сигнала переменного тока определенной частоты (такие реле были основой телемеханики в 30-х и 40-х годах
Программное обеспечение
OPC (OLE for Process Control) — семейство программных технологий, предоставляющих единый интерфейс для управления объектами автоматизации и технологическими процессами. Многие из OPC протоколов базируются на Windows-технологиях: OLE, ActiveX, COM/DCOM. Такие OPC протоколы, как OPC XML DA и OPC UA являются платформо-независимыми.
Создание и поддержку спецификаций OPC координирует международная некоммерческая организация OPC Foundation, созданная в 1994 году ведущими производителями средств промышленной автоматизации.
OPC — набор спецификаций стандартов. Каждый стандарт описывает набор функций определенного назначения. Текущие стандарты:
OPC DA (Data Access) — основной и наиболее востребованный стандарт. Описывает набор функций обмена данными в реальном времени с ПЛК, РСУ, ЧМИ, ЧПУ и другими устройствами.
OPC AE (Alarms & Events) — предоставляет функции уведомления по требованию о различных событиях: аварийные ситуации, действия оператора, информационные сообщения и другие.
OPC Batch — предоставляет функции шагового и рецептурного управления технологическим процессом (в соответствии с стандартом S88.01)
OPC DX (Data eXchange) — предоставляет функции организации обмена данными между OPC-серверами через сеть Ethernet. Основное назначение — создание шлюзов для обмена данными между устройствами и программами разных производителей.
OPC HDA (Historical Data Access) — в то время как OPC Data Access предоставляет доступ к данным изменяющимся в реальном времени, OPC Historical Data Access предоставляет доступ к уже сохраненным данным.
OPC Security — определяет функции организации прав доступа клиентов к данным системы управления через OPC-сервер.
OPC XML-DA (XML-Data Access) — предоставляет гибкий, управляемый правилами формат обмена данными через SOAP и HTTP.
OPC UA (Unified Architecture) — последняя по времени выпуска спецификация, которая основана не на технологии Microsoft COM, что предоставляет кросс-платформенную совместимость.
Стандарт OPC разрабатывался с целью сократить затраты на создание и сопровождение приложений промышленной автоматизации. В начале 1990 года у разработчиков промышленного ПО возникла потребность в универсальном инструменте обмена данными с устройствами разных производителей или по разным протоколам обмена данными.
Суть OPC проста — предоставить разработчикам промышленных программ универсальный фиксированный интерфейс (то есть набор функций) обмена данными с любыми устройствами. В то же время разработчики устройств предоставляют программу, реализующую этот интерфейс (набор функций).
Чаще всего для создания приложений с поддержкой OPC используют языки программирования Delphi, C++, C# или Visual Basic.
Если имеется оборудование, например плата АЦП, управляемая через драйвер на компьютере с Windows или другой ОС, поддерживающей COM/DCOM, то это самый главный кандидат на реализацию OPC-сервера непосредственно поверх драйвера. Замена устройства не потребует изменения остальных приложений: OPC-сервер изменяется, но сам OPC-интерфейс поверх него остается прежним. При наличии устройства, управляемого через какой-нибудь сетевой протокол, вполне возможна реализация OPC-сервера, получающего данные по этому протоколу. Единственная особенность — следует предусмотреть механизмы восстановления связи в случае сбоев.
Несколько более сложной будет схема при работе управляющих приложений на компьютере, не поддерживающем COM/DCOM. В этом случае применим двухкомпонентный OPC-сервер. На стороне ОС, не поддерживающей COM, устанавливается сетевой модуль, который, с одной стороны, связан с приложением(ями), а с другой — через сеть с OPC-сервером. Заметим, что сетевой модуль может быть стандартным, как, например, ISaNet в системе ISaGRAF. В этом случае необходимо разработать только OPC-сервер. Иногда сетевой модуль создаётся специально для OPC-сервера. Возможна даже реализация, при которой этот модуль не ориентирован на конкретное приложение, а предоставляет некоторый API-интерфейс для любых приложений, желающих обслуживаться с помощью OPC. Так действует OPC-сервер для операционной системы OS-9.
Ещё одна разновидность OPC-сервера — шлюз к сети полевой шины, такой, как Profibus или LonWorks. Реализация этой схемы очень похожа на предыдущие случаи. Скорее всего, на компьютере с ОС Windows будет установлен адаптер fieldbus-сети, а OPC-сервер будет взаимодействовать с этой сетью через драйвер адаптера. В Internet можно найти немало таких примеров. Идея подобной схемы достаточно очевидна. Сеть полевой шины работает в жестком реальном времени, а OPC предоставляет менее требовательный шлюз к этой сети из приложений более высокого уровня.
Можно назвать много других мест применения OPC: для работы с базами данных в качестве вспомогательных или промежуточных OPC-серверов и т. д. Технология DCOM не очень пригодна для глобальных сетей. Поэтому для привлечения к OPC-технологии Internet-технологий возможен такой путь: расширение Web-сервера является OPC-клиентом, собирающим данные от OPC-серверов. А на стороне клиентов запускается динамическая html- или xml-страница, получающая данные от этого Web-сервера. Ее можно сделать даже OPC-сервером для других приложений.
Полезность применения OPC с точки зрения интеграции достаточно прозрачна и вытекает из самой сути OPC. Это стандарт на интерфейс обмена данными с оборудованием. Первое преимущество — если вы заменяете какой-нибудь компонент, то нет нужды корректировать другое ПО, так как даже при замене драйвера поверх него работает OPC. Второе — если вы хотите добавить в систему новые программы, нет необходимости предусматривать в них драйверы устройств, кроме OPC-клиента, разумеется.
Ход работы
1. Для начала работы изучаем структуру стенда «Буферная станция».
2. Запускаем программу COSIMIR PLC.
3. Открываем модель стенда «Буферная станция». Выбераем файл BufferStation.MOD. в рабочей области программы появятся три окна: входных сигналов - окно Inputs, выходных сигналов - окно Outputs и окно 3D модели стенда.
4. Выбираем режим работы с виртуальной моделью стенда - режим ручного управления, путем наведения курсора мыши, и нажатием на иконку Manual Operation.
5. Настраиваем интерфейс программы. Выбираем набор окон. В основном меню COSIMIR PLC выберите: Window → Workspaces → Manual Operation→ Manual Operation and I/O’s.
6. Запускаем STEP7 (Пуск → SIMATIC → SIMATIC Manager).
7. Включаем имитатор S7 PLCSIM, нажимаем кнопку Simulation On/Off
на панели инструментов или выбераем команду меню Options → Simulate Modules. Этими действиями открывается окно S7 PLCSIM с видимым объектом CPU.
8. Сконфигурируем проект STEP7:
· в проект добавляем контроллер CPU 313C.
· Установливаем начальный байт адресации входов/выходов равным 0.
· Загружаем полученную конфигурацию в контроллер.
· Добавляем другие «видимые объекты», а именно входы контроллера (0 и 1) и выходы (0 и 1);
· Используем кнопку или команду меню Insert → Input Variable (F2) для
добавления входов и кнопку или команду меню Insert → Output Variable (F3) для добавления выходов.
9. Для связи модели станции в COSIMIR PLC с имитатором контроллера переключаем COSIMIR для работы с внешним контроллером: кнопка (Switch external PLC < – > internal PLC) на панели инструментов или команда меню Modelling → Switch external PLC < – > internal PLC…в появившемся окне дважды щелкаем левой кнопкой мыши. В строчке PLC | S7 PLC Simulator – текст в окне изменится на PLC | OPC Server.
10. Запускаем эмуляции работы стенда: Simulation → Start(F5);
11. В окне имитатора S7-PLCSIM переводим CPU в режим RUN или RUN-P.
Вывод
При выполнении данной работы прошло изучениеинтерфейса ПО Cosimir PLC, изучение устройства и принцип действия стенда «Буферная станция». Связали модель станции в COSIMIR PLC с имитатором контроллера. Запустили эмуляцию.