Автоматизация и программирование на базе контроллера ПЛК-150 и частотного преобразователя ПЧВ2 для поддержания микроклимата в помещении

Большой курс по программированию контроллеров: Практический курс по ПЛК Овен и разработке АСУ ТП в Codesys

В статье рассматривается методика настройки совместной работы программируемого логического контроллера ПЛК 150 и векторного частотного преобразователя ПЧВ2 для создания системы автоматического управления технологическим процессом, а также осуществление контроля и управления через сеть Интернет с использованием ноутбука, планшета или смартфона. Статья содержит пояснительные рисунки и чертежи.

Ключевые слова: контроллер, автоматизация, программа, частотный преобразователь, микроклимат.

В настоящее время к автоматическим системам управления и контроля за технологическим процессом предъявляются большие требования, а использование проводных средств порой не удовлетворяет потребностям заказчика, в связи с этим возникает проблема настройки и отладки оборудования для контроля и управления через беспроводные соединения. Для выполнения таких задач автоматизации производства, как правило, используют специализированные блоки, но такой же результат удалось получить, используя многофункциональные блоки.

Современная система управления и контроля технологического процесса позволяет значительно снизить потери при хранении сельскохозяйственной продукции и минимизировать влияние человеческого фактора. Для поддержания оптимальных параметров микроклимата необходимо следить за температурой и влажностью, причем эти показатели не должны отклоняться от заданных значений вне зависимости от внешних погодных условий.

Для демонстрациии отработки программы было использовано 2 блока и датчик температуры, собранные в соответствии со схемой, изображенной на рисунке 1.

Рисунок 1 — Принципиальная электрическая схема управления параметрами микроклимата

Основным блоком на принципиальной электрической схеме является контроллер ПЛК 150–ЕУ1, он формирует задачи в соответствии с поступающей информацией от датчика температуры ТЕ4 и передает по информационному каналу RS485 на вторичный блок — частотный преобразователь ПЧВ2-ЕУ2, предназначенный для управления скоростью вращения двигателя приточного вентилятора М1, для наиболее оптимального использования электрической энергии.

Весь процесс контроля и управления системой поддержания параметров микроклимата осуществляется по сети Интернет, при помощи ноутбука, планшета с любым программным обеспечением либо смартфона на базе OCAndroid или Windows. Программирование контроллера осуществлялось профессиональной системой программирования CoDeSys v.2.3.9.1. Изучение программы происходило самостоятельно с помощью электронных учебников и пособий [1-4]. Программное обеспечение и обновление для оборудования находится на сайте заводапроизводителя и предоставляется пользователю совершенно бесплатно [2]. Программа работы контроллера написана на языке программирования ST (структурированный текст). StructuredText представляет собой текстовый язык программирования высокого уровня.

На рисунке 2 представлен пример программы, участок, отвечающий за работу частотного преобразователя. Здесь формируется задача, что когда температура в хранилище незначительно выше или ниже установленного диапазона, приточный вентилятор будет вращаться со скоростью, равной половине своего номинала. При большом отклонении вентилятор работает с номинальной скоростью. Если же температура находится в пределах установленного диапазона, то вентилятор выключен.

Рисунок 2 — Элемент программы

Для настройки связи ПЛК с ПЧВ в контроллере необходимо задать модуль обмена данными по протоколу ModBus. Далее необходимо провести ряд индивидуальных настроек, а также добавить необходимые регистры передачи данных с ПЛК на ПЧВ (командное слово и слово задания частоты по RS485). Для каждого регистра необходимо настроить параметры адресации и функции опроса.

Необходимо учесть тот факт, что задание по интерфейсу работает в диапазоне регистра, то есть от 0 до 65 535, при этом интервал от 0 до значения частоты вращения, установленной в параметре 3-03 частотного преобразователя, определяется диапазоном от 0 до 16384. Для определения параметров связи на частотном преобразователе используется группа параметров 8 (рис. 3). Здесь необходимо установить в качестве места управления цифровое управление и командное слово, в качестве источника командного слова — порт последовательной связи RS-485 и в качестве используемого протокола — протокол ModBus. На рисунке 3 курсивом выделены настройки, выставленные в частотном преобразователе ПЧВ2.

Рисунок 3 — Настройки связи ПЧВ

Авторами разработана и продемонстрирована система для поддержания микроклимата в помещении. Таким образом, данная система управления и контроля может быть реализована при управлении многими технологическими процессами в сельском хозяйстве.

ЛИТЕРАТУРА

1. Технологии хранения картофеля [Текст] / К.А. Пшеченков [и др.] — М. : Картофелевод, 2007. — 192 с. : ил.

2. Оборудование для автоматизации OWEN [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.owen.ru — Загл. с экрана. — Яз. рус.

3. Петров, И.В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного проектирования [Текст] / И.В. Петров ; под общ. ред. В.П. Дьяконова. — М. : СОЛОН-Пресс, 2004. — 256 с.

4. Минаев, И.Г. Программируемые логические контроллеры: практическое руководство для начинающего инженера [Текст] / И.Г. Минаев, В.В. Самойленко. — М. : АГРУС, 2009. — 100 с.

Авторы: М.А. СПИРИЧЕВ, Н.В. ДЕМИДОВ, А.А. ВАСИЛЬКОВ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Костромская государственная сельскохозяйственная академия», п. Караваево, Костромская область Email: spirichevm@mail.ru, vap906@gmail.com, aa_vasilkov@mail.ru