Анализ методов диагностирования системы управления

Многие модули программируемого контроллера S7-300 обеспечивают поддержку широкого спектра функций, существенно упрощающих эксплуатацию системы управления. Эти функции позволяют выполнять мониторинг сбора сигналов (диагностику), а также мониторинг сигналов аппаратных прерываний. Диагностика используется для определения работоспособностей модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов. Для передачи диагностической информации применяются маскируемые и не маскируемые сообщения:

а) маскируемые диагностические сообщения могут пересылаться только в том случае, если это разрешено соответствующими параметрами настройки;

б) не маскируемые диагностические сообщения пересылаются независимо от соответствующих параметров настройки.

Если диагностическое сообщение готово к передаче (например, сообщение об отсутствии напряжения питания датчика), то модуль генерирует диагностическое прерывания (для маскируемых сообщений только в случае определения параметров разрешения передачи). Центральный процессор прерывает выполнение программы пользователя или задач с более низким приоритетом и вызывает соответствующий организационных блок. В зависимости от типа модуля диагностические сообщения могут носить различный характер.

Аппаратные прерывания позволяют существенно снизить время реакции контроллера на появление в тех или иных событий. В зависимости от варианта настройки модулей ввода дискретных сигналов для каждой группы входов модуль способен формировать запросы на прерывание по нарастающему, спадающему или по обоим фронтам входных сигналов. Центральный процессор прерывает выполнение программы пользователя или задач с более низкими уровнями приоритетов и вызывает соответствующий организационных блок. Сигнальный модуль способен временно хранить один запрос прерывания на канал. Параметры настройки модулей ввода аналоговых сигналов определяют верхний и нижний предел измеряемой величины. Модуль сравнивает текущий результат аналого-цифрового преобразования с допустимыми пределами измерений. В случае выхода за допустимые пределы формируется запрос на прерывание. Центральный процессор прерывает выполнение программы пользователя или задач с более низкими уровнями приоритетов и вызывает соответствующий организационных блок. Если измеряемая величина выхода за допустимые пределы, выполнение операций сравнений прекращается.

Центральный процессор обладает возможностью необслуживаемого сохранения данных: при перебоях в питании в микрокарту памяти автоматически записываются состояния флагов, таймеров, счетчиков и содержимое блоков данных.     Возможна реализация циклических прерываний, прерываний по дате и времени, по задержке, прерываний от процесса, диагностических прерываний. В своем составе имеет диагностический буфер, который сохраняет 100 последних сообщений об отказах и прерываниях. Содержимое буфера используется для анализа причин, вызвавших остановку центрального процессора. Все диагностические сообщения могут снабжаться отметками даты и времени.

Во всех сигнальных модулях за индикацию группового отказа отвечает красный светодиод SF. Модули ввода дискретных сигналов обладают возможностью настраиваемых диагностических, а также аппаратных прерываний. Имеется возможность считывания диагностических сообщений. Модули ввода аналоговых сигналов обладают настраиваемыми диагностическими прерываниями. Поддерживаются программируемые диагностические функции, возможно осуществление мониторинга граничных значений величин, но настройка производится для двух каналов. Модули вывода аналоговых сигналов также поддерживают программируемые диагностические функции и настройку диагностических прерываний.

Блок питания реагирует автоматическим рестартом на следующие нестандартные условия:

а) перегрузка цепи;

б) короткое замыкание, перегрузка или понижение напряжения на первичной обмотке.

Зеленый светодиод отвечает за индикацию наличия выходного напряжения.

Заключение

Разработка системы управления промышленным объектом на базе микропроцессорного контроллера достаточно трудоемкий процесс и включает в себя множество стадий.

Так как любой технологический процесс представляет собой совокупность определенных операций, то перед началом проектирования системы автоматизации для требуемого технологического процесса мы разбили его на составляющие операции. После того, как все операции были определены, мы изучили оборудование, которое будет участвовать в технологическом процессе. Первой стадией проектирования системы автоматизации являлось определение назначения и характеристик системы управления технологическим процессом, а также изучение требований, предъявляемых к системе управления в процессе её разработки и функционирования.

После проработки начальной стадии проектирования мы приступили к разработке структуры системы управления, а именно была разработана упрощенная структура (рисунок 1), а затем, на её основе, полная структурная схема системы управления (рисунок 2). В связи с относительно низкой степенью сложности решаемых задач было принято решение об использовании контроллера S7-300. Затем из общего количества входных и выходных сигналов мы определили, какие из сигналов являются аналоговыми, а какими дискретными для последующего выбора количества и типа сигнальных модулей. Типы и количество модулей выбирались исходя из количества и типа сигналов, а также требований к диагностическим способностям модулей. Далее, мы рассчитали процентное использование каждого из модулей. После определения необходимого количества, а также типов модулей была рассчитана общая потребляемая мощность, исходя из которой выбирался блок питания. Заключительным этапом конструкторской части было конфигурирование системы с помощью программы Simatic STEP 7.

Внутреннее пространство шкафа, а также его тип выбирался исходя из мощности потерь, которая в среднем составила 10% от потребляемой мощности. После проведения расчетов был выбран шкаф с собственной конвекцией.

В завершении разработки системы управления промышленным объектом на базе микропроцессорного контроллера был проведен анализ методов диагностирования системы управления.