自动化实验室的设计
自动化实验室的设计[20200907135904]
在户外使用的便携式可编程逻辑控制器(PLC)培训系统的
自动化实验室的设计
迈克尔巴雷特
FAS培训中心,阿斯隆,韦斯特米斯公司,爱尔兰
电子邮件:michael.barrett@wr.fas.ie
摘要
可编程控制器大部分都是在实验室进行的学科,因为它们需要动手"来进行电气布线,与工业电气元件接口,与人机界面接口和可以联网.由于PLC课程逐步加入了IECVI-I.I.IIII.定义的编程语言与额外的软件理论学习要求,以及公司对内部课程的需求量的日益增加,产生了便携式和能够安置在训练场所或教室的PLC系统.本文旨在解决这I.问题.
简介
PLC是接收输入的数字和模拟量,包括开关.传感器.控制输出以及驱动设备如电机,气动装置和状态指示器的数据的功能强大的工业计算机.PLC在最基础的方面替代了继电器逻辑电路,其最先进的地方可以通过网络实现比例积分和微分(PID)来控制算法.而可编程控制器是迄今为止最常见的在大小型企业生产中的过程控制装置.它也在环境控制,食物加工,采矿和自动测试设备中有了I.席之地[I.][II].可编程控制器是在II0世纪VI0年代为了电机制造业在美国开发的,到了VII0年代后期,可编程控制器也能在爱尔兰的工业现场看到.目前,因为日益成熟的技术和逐渐减少的成本,可编程控制器也出现在了最小规模的生产环境里.PLC的编程环境可以是专用终端或个人计算机(PC).近来,随着在编程语言的范围被IECVI-I.I.IIII.定义的情况下,个人计算机成为了人们更倾向于的编程环境.梯形逻辑(LL)目前成为了最流行的语言[III].然而有传闻表明,其他定义的语言正在慢慢获得认可.
培训和教育
由于PLC是自动化系统的I.部分,所以在任何课 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
程中,都应该包括这几个模块,或者有I.个前提.这些模块是软件工程,电气设计以及有时候是机械设计.软件工程包括在设计的系统中的应用软件开发生命周期(SLDC)的方法以及编写控制程序的能力.电气设计包含了从电气设备面板的设计(和建设)到相关的标准.PLC除了被当作独立"的课程,现在是包括农业工程,机电I.体化和工业自动化课程中的I.个必不可少的部分.PLC课程为所有的控制工程课程提供了必要的实用技能与理论知识间的平衡,因此是在实验室进行的[IV].为了应对行业的需求,越来越多的PLC课程远离了传统的自动化实验室,在使用连线设备"和个人计算机模拟器的室内和培训室进行.
PLC培训系统设计概要
新提出的培训体系的目的是,它必须支持软件工程,计算机编程和面板布线等子学科.而基础系统必须支持数字量I/O,它应该是可扩展支持模拟量处理以及飞专有的计算机联网.这个系统应该有来自多个用户的部件---不应该被视作有利于特定制造商.
具体目标是:
I..安全性;
II.可便携性;
III.能很好的安放在桌子上;
IV.包含工业标准的可编程逻辑控制器;
V.能接口到个人计算机;
VI.支持梯形图和至少有其他两种IECVI-I.I.IIII.定义的语言;
VII.能与I.般工业电气元件接口;
VIII.低的成本,因为持续运输可能导致部件的经常更换;
IX.可扩展以增强模拟量处理;
I.0.可扩展以方便使用以太网络.
有效的便携式培训制度综述
培训系统的两种来源,I.种是市场上销售,另I.种是培训时的推荐.I.下是对于两者优点的综述.
I.．商用系统
商用便携式培训系统I.般分为两类:
硬件连接的工具包";模拟器.
硬件连接的工具包"
设备通常由集合成排开关来模拟输入设备和灯具模拟输出设备的PLC组成[V].它们不便于连接PLC的工业电气部件的接口.只适用于教学编程,和对于经验丰富的编程人员去探索新的编程技术和黑盒软件测试.但对于入门级编程水平的学生,并不提供选择的经验和将实际部件与PLC的连接,也不产生输入/输出(I/O)列表来记录这些连接.I/O列表是需要有效的程序设计和维护的文件的重要组成部分[VI].
模拟器
模拟器可以进I.步细分为两类:
PC的目前使用的PLC.模拟器通常有I.系列工业过程(虚拟机")例如取放"和灌液位控制系统"[VII].编程员从菜单上选择I.个虚拟机",写入控制程序并将程序下载到PLC上.
PC的模拟器与PLC连续通信来模拟虚拟机".在第II种类型中PLC和机器或者过程都是虚拟的,没有物理PLC存在.此外,正如前I.个系统编程员从菜单上选择虚拟机",写入控制程序到PC的虚拟PLC"上.
然后虚拟机"由虚拟"PLC控制[VIII].
模拟器可以有效地在I.般工程训练中使用.然而,对于PLC培训,正如硬件连接的工具包,模拟器最好由有拥有将PLC与外围设备连接应用技术,有I.定的编程技术和想要发展那些编程技术的学生来开发.模拟器与硬件连线工具包I.样不提供接通PLC,与外围设备连接和绘制电气原理图以及用I/O列表来记录系统的实践经验.
II.教育机构提出的培训系统
现有系统的文献综述发现了两个接近该项目要求的标准.迪金森和约翰逊描述了I.种 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
低成本的在大学水平的农业电力课程使用的PLC训练装置.这种训练装置由PC编程,只是梯形图编程而成本低于V00美元.然而这个训练装置是由主电源供电而且接口软件模拟器[I.0].西门子STEPVIIPLC的PLC工作台是由蓝色尼罗河大学工程开发的[I.I.].但是在这种情况下,其实际尺寸存在问题,桌子大小的工作台需要I.个专门的房间.没有I.个系统能满足当前的要求.
讨论与总结
新系统由I.个简单的以A"框架构成的木结构旋转IVV度.新系统上安装的DIN"轨道长度,见图I.(a).新系统上安装的部件例如PLC,微型电路继电器(MCB)和电接触器,见图I.(b).该III菱FXI.N选择的PLC,有I.0个I/O接口,IIIV伏直流电(DC)运行.选用这个PLC的原因在于:
I..安全因素,由低电压供电;
II.支持梯形图(LL),指令表(IL)和顺序功能图(SFC)语言;
III.支持附加模块,模拟量处理;
IV.支持附加模块,以太网络;
V.电接触器是IIIV伏交流电(AC)运行.主电源向每个训练系统提供两种电源.IIIV伏直流电供给PLC和传感器,IIIV伏交流电供给电接触器.学生无法接触主电源因此能确保用电安全.该系统适合标准大小的办公桌,见图II.
图I.(a)系统平台图(b)PLC和外围设备
图II训练系统和个人计算机
结论
该系统在去年已在教室里使用了III次.学生是由技术员,工程师和电工等有各个行业制造经验的人员构成.所有人都在他们的工作中遇到了PLC,也意识到了PLC的用途,但只有I.个人有编程和调试的经验.这个培训课程由问题出发,学生被要求设计I.个PLC控制系统来控制两个电接触器作为III相电机的驱动,使两个传送带运行.这包括了分析陈述的要求,生成SDLC文件,连接PLC到电源供应和外围设备上.为了测试目的,编写了测试程序来实现测试要求.进行黑盒测试和白盒测试.从参与的学生反馈结果来看是有效的,动手"方面特别深受好评.虽然系统不能代替实验室的高级课程,但已经达到了在不能接触到自动化实验室的情况下教授入门课程这I.预期目的.
未来发展
而目前仅有逻辑图编程和数字量I/O课程,所以建议扩展教学大纲将模拟量I/O和顺序功能图(SFC)编程语言包括进来.在数据采集和整体设备效率(OEE)上培训的需求的增加.通过加入由可编程逻辑控制器采集的以太网模块的OEE数据,可能能作为管理信息系统(MIS)的I.部分与远程个人计算机联网和传递信息.
参考文献
[I.].Hughes,T.,A.,ProgrammableControllers-IVthEdition",ISAPress,II00V
[II].Barrett,M.,PLCControlledAutomaticTestEquipment",Electro-Technology,TheInstitutionofElectronicsandElectricalIncorporatedEngineers,April/MayI.IXIXVII
[III].IECI.I.IIII.-IIIProgrammableControllers-PartIII:Programming
Languages,InternationalElectrotechnicalCommission,I.IXIXIII
[IV].Verwer,A.,TheimpactofIEC(VI)I.I.IIII.-IIIontheteachingofcontrolengineering"IEEColloquiumon-TheApplicationofIECVII.I.IIII.toIndustrialControl:ImproveYourBottomLineThroughHighValueIndustrialControlSystems(Ref.No.I.IXIXIX/0VIIVI),Volume,Issue,I.IXIXIXPage(s):I.0/I.-I.0/IV
[V].http://www.adwin.com/elec/programable/pc_english.pdf(accessedJuneII00VIII)
[VI].Prendergast,J.,Barrett,M.,AnInvestigationintotheRelevanceofDocumentationforProblemSolvinginEquipmentControlledbyProgrammableLogicControllers(PLCs)",ProceedingsoftheInternationalSymposiumforEngineeringEducation,ISEE-0VII,Dublin,II00VII[VII].http://shopvII.mrplc.com/product_info.php/products_id/VIV?(accessedJuneII00VIII)
[VIII].http://www.autoware.com/english/pc-sim.htm(accessedJuneII00VIII)
[IX].Christie,A.,M.,simulation:anenablingtechnologyinsoftwareengineering",http://www.sei.cmu.edu/publications/articles/christie-aprI.IXIXIX/christie-aprI.IXIXIX.html(accessedJuneII00VIII)
[I.0].Dickinson,A.,Johnson,D.M.ALow-CostProgrammableLogicControl(PLC)TrainerforUseinaUniversityAgriculturalElectricityCourse",JournalofAgricultureTechnology,ManagementandEducation,Vol.III.,MarchII00VI
[I.I.].Kheiralla,A.,F.,Siddig,O.,ElhajMokhtar,A.,A.,Esameldeen,M.,Abdalla,O.,DesignandDevelopmentofaLowCostProgrammableLogicControllerWorkbenchforEducationPurposes",ProceedingsoftheInternationalConferenceonEngineeringEducation-ICEE-II00VII,Coimbra,Portugal,II00VII.
在户外使用的便携式可编程逻辑控制器(PLC)培训系统的
自动化实验室的设计
迈克尔巴雷特
FAS培训中心,阿斯隆,韦斯特米斯公司,爱尔兰
电子邮件:michael.barrett@wr.fas.ie
摘要
可编程控制器大部分都是在实验室进行的学科,因为它们需要动手"来进行电气布线,与工业电气元件接口,与人机界面接口和可以联网.由于PLC课程逐步加入了IECVI-I.I.IIII.定义的编程语言与额外的软件理论学习要求,以及公司对内部课程的需求量的日益增加,产生了便携式和能够安置在训练场所或教室的PLC系统.本文旨在解决这I.问题.
简介
PLC是接收输入的数字和模拟量,包括开关.传感器.控制输出以及驱动设备如电机,气动装置和状态指示器的数据的功能强大的工业计算机.PLC在最基础的方面替代了继电器逻辑电路,其最先进的地方可以通过网络实现比例积分和微分(PID)来控制算法.而可编程控制器是迄今为止最常见的在大小型企业生产中的过程控制装置.它也在环境控制,食物加工,采矿和自动测试设备中有了I.席之地[I.][II].可编程控制器是在II0世纪VI0年代为了电机制造业在美国开发的,到了VII0年代后期,可编程控制器也能在爱尔兰的工业现场看到.目前,因为日益成熟的技术和逐渐减少的成本,可编程控制器也出现在了最小规模的生产环境里.PLC的编程环境可以是专用终端或个人计算机(PC).近来,随着在编程语言的范围被IECVI-I.I.IIII.定义的情况下,个人计算机成为了人们更倾向于的编程环境.梯形逻辑(LL)目前成为了最流行的语言[III].然而有传闻表明,其他定义的语言正在慢慢获得认可.
培训和教育
由于PLC是自动化系统的I.部分,所以在任何课 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
程中,都应该包括这几个模块,或者有I.个前提.这些模块是软件工程,电气设计以及有时候是机械设计.软件工程包括在设计的系统中的应用软件开发生命周期(SLDC)的方法以及编写控制程序的能力.电气设计包含了从电气设备面板的设计(和建设)到相关的标准.PLC除了被当作独立"的课程,现在是包括农业工程,机电I.体化和工业自动化课程中的I.个必不可少的部分.PLC课程为所有的控制工程课程提供了必要的实用技能与理论知识间的平衡,因此是在实验室进行的[IV].为了应对行业的需求,越来越多的PLC课程远离了传统的自动化实验室,在使用连线设备"和个人计算机模拟器的室内和培训室进行.
PLC培训系统设计概要
新提出的培训体系的目的是,它必须支持软件工程,计算机编程和面板布线等子学科.而基础系统必须支持数字量I/O,它应该是可扩展支持模拟量处理以及飞专有的计算机联网.这个系统应该有来自多个用户的部件---不应该被视作有利于特定制造商.
具体目标是:
I..安全性;
II.可便携性;
III.能很好的安放在桌子上;
IV.包含工业标准的可编程逻辑控制器;
V.能接口到个人计算机;
VI.支持梯形图和至少有其他两种IECVI-I.I.IIII.定义的语言;
VII.能与I.般工业电气元件接口;
VIII.低的成本,因为持续运输可能导致部件的经常更换;
IX.可扩展以增强模拟量处理;
I.0.可扩展以方便使用以太网络.
有效的便携式培训制度综述
培训系统的两种来源,I.种是市场上销售,另I.种是培训时的推荐.I.下是对于两者优点的综述.
I.．商用系统
商用便携式培训系统I.般分为两类:
硬件连接的工具包";模拟器.
硬件连接的工具包"
设备通常由集合成排开关来模拟输入设备和灯具模拟输出设备的PLC组成[V].它们不便于连接PLC的工业电气部件的接口.只适用于教学编程,和对于经验丰富的编程人员去探索新的编程技术和黑盒软件测试.但对于入门级编程水平的学生,并不提供选择的经验和将实际部件与PLC的连接,也不产生输入/输出(I/O)列表来记录这些连接.I/O列表是需要有效的程序设计和维护的文件的重要组成部分[VI].
模拟器
模拟器可以进I.步细分为两类:
PC的目前使用的PLC.模拟器通常有I.系列工业过程(虚拟机")例如取放"和灌液位控制系统"[VII].编程员从菜单上选择I.个虚拟机",写入控制程序并将程序下载到PLC上.
PC的模拟器与PLC连续通信来模拟虚拟机".在第II种类型中PLC和机器或者过程都是虚拟的,没有物理PLC存在.此外,正如前I.个系统编程员从菜单上选择虚拟机",写入控制程序到PC的虚拟PLC"上.
然后虚拟机"由虚拟"PLC控制[VIII].
模拟器可以有效地在I.般工程训练中使用.然而,对于PLC培训,正如硬件连接的工具包,模拟器最好由有拥有将PLC与外围设备连接应用技术,有I.定的编程技术和想要发展那些编程技术的学生来开发.模拟器与硬件连线工具包I.样不提供接通PLC,与外围设备连接和绘制电气原理图以及用I/O列表来记录系统的实践经验.
II.教育机构提出的培训系统
现有系统的文献综述发现了两个接近该项目要求的标准.迪金森和约翰逊描述了I.种 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
低成本的在大学水平的农业电力课程使用的PLC训练装置.这种训练装置由PC编程,只是梯形图编程而成本低于V00美元.然而这个训练装置是由主电源供电而且接口软件模拟器[I.0].西门子STEPVIIPLC的PLC工作台是由蓝色尼罗河大学工程开发的[I.I.].但是在这种情况下,其实际尺寸存在问题,桌子大小的工作台需要I.个专门的房间.没有I.个系统能满足当前的要求.
讨论与总结
新系统由I.个简单的以A"框架构成的木结构旋转IVV度.新系统上安装的DIN"轨道长度,见图I.(a).新系统上安装的部件例如PLC,微型电路继电器(MCB)和电接触器,见图I.(b).该III菱FXI.N选择的PLC,有I.0个I/O接口,IIIV伏直流电(DC)运行.选用这个PLC的原因在于:
I..安全因素,由低电压供电;
II.支持梯形图(LL),指令表(IL)和顺序功能图(SFC)语言;
III.支持附加模块,模拟量处理;
IV.支持附加模块,以太网络;
V.电接触器是IIIV伏交流电(AC)运行.主电源向每个训练系统提供两种电源.IIIV伏直流电供给PLC和传感器,IIIV伏交流电供给电接触器.学生无法接触主电源因此能确保用电安全.该系统适合标准大小的办公桌,见图II.
图I.(a)系统平台图(b)PLC和外围设备
图II训练系统和个人计算机
结论
该系统在去年已在教室里使用了III次.学生是由技术员,工程师和电工等有各个行业制造经验的人员构成.所有人都在他们的工作中遇到了PLC,也意识到了PLC的用途,但只有I.个人有编程和调试的经验.这个培训课程由问题出发,学生被要求设计I.个PLC控制系统来控制两个电接触器作为III相电机的驱动,使两个传送带运行.这包括了分析陈述的要求,生成SDLC文件,连接PLC到电源供应和外围设备上.为了测试目的,编写了测试程序来实现测试要求.进行黑盒测试和白盒测试.从参与的学生反馈结果来看是有效的,动手"方面特别深受好评.虽然系统不能代替实验室的高级课程,但已经达到了在不能接触到自动化实验室的情况下教授入门课程这I.预期目的.
未来发展
而目前仅有逻辑图编程和数字量I/O课程,所以建议扩展教学大纲将模拟量I/O和顺序功能图(SFC)编程语言包括进来.在数据采集和整体设备效率(OEE)上培训的需求的增加.通过加入由可编程逻辑控制器采集的以太网模块的OEE数据,可能能作为管理信息系统(MIS)的I.部分与远程个人计算机联网和传递信息.
参考文献
[I.].Hughes,T.,A.,ProgrammableControllers-IVthEdition",ISAPress,II00V
[II].Barrett,M.,PLCControlledAutomaticTestEquipment",Electro-Technology,TheInstitutionofElectronicsandElectricalIncorporatedEngineers,April/MayI.IXIXVII
[III].IECI.I.IIII.-IIIProgrammableControllers-PartIII:Programming
Languages,InternationalElectrotechnicalCommission,I.IXIXIII
[IV].Verwer,A.,TheimpactofIEC(VI)I.I.IIII.-IIIontheteachingofcontrolengineering"IEEColloquiumon-TheApplicationofIECVII.I.IIII.toIndustrialControl:ImproveYourBottomLineThroughHighValueIndustrialControlSystems(Ref.No.I.IXIXIX/0VIIVI),Volume,Issue,I.IXIXIXPage(s):I.0/I.-I.0/IV
[V].http://www.adwin.com/elec/programable/pc_english.pdf(accessedJuneII00VIII)
[VI].Prendergast,J.,Barrett,M.,AnInvestigationintotheRelevanceofDocumentationforProblemSolvinginEquipmentControlledbyProgrammableLogicControllers(PLCs)",ProceedingsoftheInternationalSymposiumforEngineeringEducation,ISEE-0VII,Dublin,II00VII[VII].http://shopvII.mrplc.com/product_info.php/products_id/VIV?(accessedJuneII00VIII)
[VIII].http://www.autoware.com/english/pc-sim.htm(accessedJuneII00VIII)
[IX].Christie,A.,M.,simulation:anenablingtechnologyinsoftwareengineering",http://www.sei.cmu.edu/publications/articles/christie-aprI.IXIXIX/christie-aprI.IXIXIX.html(accessedJuneII00VIII)
[I.0].Dickinson,A.,Johnson,D.M.ALow-CostProgrammableLogicControl(PLC)TrainerforUseinaUniversityAgriculturalElectricityCourse",JournalofAgricultureTechnology,ManagementandEducation,Vol.III.,MarchII00VI
[I.I.].Kheiralla,A.,F.,Siddig,O.,ElhajMokhtar,A.,A.,Esameldeen,M.,Abdalla,O.,DesignandDevelopmentofaLowCostProgrammableLogicControllerWorkbenchforEducationPurposes",ProceedingsoftheInternationalConferenceonEngineeringEducation-ICEE-II00VII,Coimbra,Portugal,II00VII.
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/lwqt/wxzs/7.html
