Выбор конфигурации контроллера

Основным принципом построения программируемого контроллера S7−400H является принцип горячего резервирования с поддержкой безударного автоматического переключение на резервный базовый блок в случае отказа ведущего базового блока. В соответствии с этим принципом при отсутствии отказов оба базовых блока находятся в активном состоянии и синхронно выполняют одну и ту же программу. В случае возникновения отказа все функции управления принимает на себя исправный базовый блок контроллера.

Основные компоненты Simatic S7−400Н:

модули блоков питания (PS) — 120/230 В переменного тока, 24 В постоянного тока;

модули центральных процессоров (CPU). Некоторые из них имеют встроенный интерфейс. В стойке центрального контроллера можно разместить несколько модулей CPU;

модули ввода/вывода (сигнальные модули SM);

коммуникационные процессоры (CP) для организации различных вариантов связи;

интерфейсные модули (IM) для соединения CPU со стойками расширения;

функциональные модули (FM) для специализированных задач управления.

Все центральные функции управления резервируются.

Система ввода-вывода может иметь стандартную (одностороннюю) или переключаемую конфигурацию, обеспечивающую повышенную надежность функционирования системы автоматизации.

Центральный процессор CPU 414−4H предназначен для использования в системах автоматизации SIMATIC S7−400H.

CPU 414−4H характеризуется следующими показателями:

бысокопроизводительный процессор: время выполнения двоичных операций не превышает 0.06 мкс;

быстродействующее RAM для выполнения секций программы пользователя объемом 1.4 Мбайт (по 700 Кбайт для программ и данных);

гибкое расширение: до 65 536 дискретных или до 4096 аналоговых входов-выходов.

Модули ввода дискретных сигналов предназначены для подключения к контроллеру необходимого набора датчиков дискретного действия. Модули выполняют преобразование входных дискретных сигналов контроллера в его внутренние логические сигналы, используемые центральным процессором в процессе выполнения программы. Поскольку на УГОН 64 сигналов дискретного входа, то необходимо 3 модуля 6ES7 421−1BL01 (учтен 15-процентный резерв).

Модули вывода дискретных сигналов формируют выходные дискретные сигналы для управления исполнительными устройствами. Модули способны управлять задвижками, магнитными пускателями, сигнальными лампами и т. д. Модули обеспечивают преобразование внутренних логических сигналов контроллера в его выходные дискретные сигналы с требуемыми электрическими и временными параметрами Поскольку на УГОН 12 сигналов дискретного выхода, то необходим 1 модуль 6ES7 422−1BL00.

Модули ввода аналоговых сигналов выполняют аналого-цифровое преобразование входных аналоговых сигналов контроллера и формируют цифровые значения мгновенных значений аналоговых величин.

К модулям могут подключаться датчики с унифицированными сигналами напряжения и силы тока, термопары, датчики сопротивления и термометры сопротивления. Для обработки всех аналоговых входных сигналов необходимо три модуля 6ES7 431−00HH00.

Необходимо выбрать интеллектуальный модуль счета для решения простых счетных задач. Модуль разгружает центральный процессор от:

обработки сигналов двух инкрементальных датчиков позиционирования, подключенных к его счетным входам;

обработки дискретных сигналов (фотоэлектронных барьеров и т. д.), поступающих на его дискретные входы;

выполнения функций сравнения и формирование сигналов управления, выводимых через встроенные дискретные выходы;

Обеспечивается поддержка следующих опций и функций:

2-канальный реверсивный 32-разрядный счетчик;

частота следования импульсов до 500 кГц (для датчиков с RS422);

числовой диапазон от 0 до 32 бит или ±31 бит;

однократное или периодическое выполнение циклов счета.

работа с 24- или 5 В (RS 422) инкрементальными датчиками;

аппаратное (через дискретные входы) или программное управление работой счетчика;

сравнение содержимого счетчика с двумя заданными величинами;

формирование прерываний при прохождении через ноль, переполнении или выхода за граничные значения (выбирается);

формирование выходных дискретных сигналов =24 В по результату операции сравнения: задаваемая длительность импульса по запуску от компаратора или потенциальный сигнал управляемый сигналами компаратора.

Блоки питания для систем автоматизации SIMATIC S7−400 характеризуются входным напряжением постоянного или переменного тока, выходное напряжение 5 В и 24 В. Выходной ток 4 A, 10 A или 20 A. Стабилизированные блоки питания формируют выходные напряжения 5 В и 24 В, необходимые для работы систем автоматизации SIMATIC S7−400. Питание к модулям подается через внутреннюю шину контроллера.

В зависимости от типа блока питания его входное напряжение может составлять ~85 … 264 В или 19.2 … 300 В. Характеристика выбранного блока питания 6ES7 405−0RA01 представлена в таблице Е.5 приложения Е.

Монтажные стойки являются конструктивной основой контроллеров SIMATIC S7−400 и выполняют следующие функции:

обеспечивают возможность установки всех модулей контроллера;

обеспечивают питание всех модулей;

объединяют отдельные модули в единую систему через систему встроенных шин.

Все стойки допускают настенный монтаж и могут устанавливаться в шкафы управления. Поскольку необходимо разместить на стойке 14 модулей ввода-вывода, процессор, блок питания, интерфейсный модуль, модуль счета, то выберем универсальную монтажную стойку UR1. Она используется для размещения модулей базовых блоков и стоек расширения. Позволяет размещать до 20 модулей.

Рисунок 3.3 Стойка расширения Для соединения двух центральных процессоров программируемого контроллера S7−400H/FH необходим интерфейсный модуль. Интерфейсный модуль 6ES7 960−1AA04 характеризуется следующими параметрами: потребляемая мощность 1.1 мВт, масса около 65 г, потребляемый ток от ЦПУ 210 мA.

Исходя из вышеизложенного, конфигурация контроллера выглядит следующим образом:

монтажная стойка UR1;

интерфейсный модуль 6ES7 960−1AA04;

блок питания 6ES7 405−0RA01;

2-канальный интеллектуальный модуль скоростного счета;

центральный процессор CPU 414−4H;

• 3 модуля дискретного ввода 6ES7 421−1BL01;
• 1 модуль дискретного выхода 6ES7 422−1BL00;
• 3 модуля аналогового входа 6ES7 431−0HH00.

Расчет потребляемой мощности контроллера

Расчет потребляемой мощности контроллера необходим для правильного выбора блока питания. Мощность рассчитывается по формуле.

(3.1).

где Рпотрi — потребляемая мощность каждого модуля контроллера.

Учитывая, что центральный процессор CPU 414−4H — 4,5 Вт;

модуль дискретного ввода 6ES7 421−1BL01 — 6 Вт;

модуль дискретного выхода 6ES7 422−1BL00 — 4 Вт;

модуль аналогового входа 6ES7 431−0HH00 — 2 Вт;

2-канальный интеллектуальный модуль скоростного счета — 1 Вт.

(Вт).

Таким образом блок питания необходимо выбрать из расчета потребляемой мощности 33,5 Вт.