Мастер-класс программируемые контроллеры

33

Областное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Курский электромеханический техникум»

(ОБПОУ «КЭМТ»)

СОЗДАНИЕ ПРОЕКТА

УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ

С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ ONI PLR STUDIO

Методическая разработка мастер-класса

по учебной дисциплине ОП.17 Микропроцессорная техника

в системах управления

в рамках проекта

Разработчик: Лапочкин Иван Леонидович,

преподаватель первой квалификационной категории

2022

Областное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Курский электромеханический техникум»

(ОБПОУ «КЭМТ»)

СОЗДАНИЕ ПРОЕКТА

УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ

С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ ONI PLR STUDIO

Методическая разработка мастер-класса

по учебной дисциплине ОП.17 Микропроцессорная техника

в системах управления

Разработчики: Лапочкин Иван Леонидович,

преподаватель первой квалификационной категории

2022

СОДЕРЖАНИЕ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Методическая разработка мастер-класса по учебной дисциплине ОП.17 Микропроцессорная техника в системах управления на тему «Создание проекта управления электроустановки с помощью программы ONI PLR Studio» предназначена для диссеминации опыта по заявленной теме. Данная разработка может быть использована преподавателями в организации образовательной деятельности студентов специальности 13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям) в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом среднего профессионального образования по указанному направлению подготовки.

В данной методической разработке представлен опыт для повышения уровня педагогического мастерства позволяющий стимулировать и мотивировать обучающегося в процессе учебной деятельности, совершенствовать профессиональную деятельность в процессе обучения, развивать новые формы ведения и построения уроков. Такие качества современного специалиста, как умение действовать и принимать решения, нести за них ответственность, гибко адаптироваться к изменяющимся условиям социально-экономической среды, умение анализировать возникающие проблемы и искать пути их рационального решения, используя современные технологии, формирующиеся в ОБПОУ «КЭМТ» в контексте реализации компетентностного, системно-деятельностного, личностно ориентированного и практико-ориентированного подходов к обучению, ставших основополагающими подходами в новой философии профессионального образования. Преподавателю важно уметь эффективно представлять свой опыт, транслировать его как можно большему количеству коллег и учащихся, профессионально развиваясь самому.

ДЕЯТЕЛЬНОСТНАЯ КАРТА МАСТЕР-КЛАССА

Тема: Создание проекта управления электроустановки с помощью программы ONI PLR Studio.

Целевая аудитория: педагогические работники Курского электромеханического техникума

Форма проведения: интегрированное занятие с комментированным показом приёмов и методов выполнения программирования логического реле ONI.

Цель: познакомить участников мастер-класса с программированием логического ONI и возможностью его применения на смежных дисциплинах.

Задачи:

– познакомить целевую аудиторию с назначением и функциями логического реле ONI;

– демонстрация автором мастер-класса с передачей своего опыта путем прямого и комментированного показа последовательности действий;

– повышение уровня профессиональной компетенции педагогических работников ОБПОУ «КЭМТ».

Место проведения: учебный кабинет № 47 «Информационные технологии в профессиональной деятельности и автоматизация технологических процессов»

Ресурсное обеспечение:

1. технические:

• мультимедийный проектор и экран,

• персональный компьютер, по числу участников мастер-класса;

• стенд-тренажер «Программирование логического реле ONI», по числу участников мастер-класса;

• USB-кабель, по числу участников мастер-класса

2. информационно-коммуникационные:

• электронная презентация;

3. педагогический инструментарий:

• знания и умение.

Организационные формы мастер-класса: фронтальная, индивидуальная.

Фронтальная форма обучения предполагает работу преподавателя сразу со всеми участниками в едином темпе и с общими задачами.

Индивидуальная форма обучения подразумевает взаимодействие преподавателя с одним участником мастер-класса.

Методы презентации педагогического опыта: демонстрация для каждого участника практической работы с элементами последовательности операций.

Методы организации интерактивного взаимодействия: диалог, демонстрация работы логического реле на стенде-тренажера ««Программирование логического реле ONI»».

Планируемые результаты:

– повышение уровня профессиональной компетентности участников мастер-класса по заявленной теме;

– приобретение участниками мастер-класса знаний и умений работы с логическим реле ONI.

­­

Образовательные ресурсы:

Основная литература

1. Сажнев, А. М. Микропроцессорные системы: цифровые устройства и микропроцессоры: учебное пособие для среднего профессионального образования / А. М. Сажнев. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : Издательство Юрайт, 2020. – 139 с. Покровский Б.С. Основы слесарного дела: Учебник для нач. проф. образования. – М.: ОИЦ «Академия», 2019. – 272 с.

2. Троценко В. В., Федоров В. К., Забудский А. И., Комендантов В. В. Системы управления технологическими процессами и информационные технологии : учебное пособие для среднего профессионального образования. – 2-е изд., испр. и доп. – Москва : Издательство Юрайт, 2022. – 136 с. 

Дополнительная литература

1. Программируемые логические реле ONI PLR-S. Системное руководство. Издание: A.0.4 – 205 с.

Интернет ресурсы:

1. Каталог решения ONI для малой автоматизации [Электронный ресурс] URL: https://oni-system.com/produktsiya/include/katalog-produktsii/interactive-plr/#p=4

Основные термины и понятия: автоматизация, электронное управление, логическое реле

СЦЕНАРНЫЙ ПЛАН МАСТЕР-КЛАССА

1. Подготовительно-организационный этап (8 мин)

Приветствие участников мастер-класса.

Вступительное слово автора мастер-класса.

Знакомство с темой мастер-класса.

«Погружение» в содержание мастер-класса.

Современному специалисту в области электроэнергетики необходимо иметь прочные знания и умения в области автоматизации и создания автоматизированных систем. Ведь автоматизация производственных процессов позволяет осуществлять весь цикл работ без непосредственного участия в нем человека, лишь под его контролем. В связи с этим на производстве применяются новые виды электроники и новых совершенных технических средств

Сегодня мы познакомимся с компонентом этого модуля – логическим реле, а также создадим проект автоматизированной электроустановки на стендах для программирования, которые мы создал совместно со студентами для демонстрационного экзамена.

Рисунок 1. Внешний вид логического реле ONI

Логическое реле - это разновидность программируемых контроллеров, для которых программа создается на языке релейной логики или при помощи компьютера FBD. Предназначаются в качестве средств автоматизации локальных контуров, отдельных агрегатов и для бытового применения.

Забудьте про отдельные компоненты системы управления, такие как реле времени, счетчики, промежуточные реле, индикаторы, и т. д., логическое реле заменит их все. Оно станет незаменимым помощником для тех, кто желает построить оптимальную автоматизированную систему управления, не тратя на это излишних ресурсов.

Рисунок 2. Стенд с логическим реле для проверки написания программы.

Сам стенд, с которым мы с вами сегодня будем работать, состоит из устройства защиты, блока питания, самого реле, по четыре штуки переключателей, кнопок и сигнальных ламп. У логического реле ONI имеется элементы ввода и выводы данных. В качестве вводных сигналов на стенде используются кнопки и переключатели, а в качестве вывода используются сигнальные лампы.

Рисунок 3. Электрическая схема стенда «Программирования»

Условно говоря, на контроллер подается один или несколько электрических сигналов, реле их обрабатывает и на выходе формируется условия работы электрических элементов.

Давайте познакомимся со средой программирования ONI PLR Studio, для написания программы и реализации сегодняшних задач.

Рисунок 4. Интерфейс программы ONI PLR Studio.

Основными элементами окна являются: рабочее поле, библиотека блоков, инструменты работы с функциональными блоками, команды загрузить/выгрузить программу в логическое реле, установление связи между компьютером и логическим реле, а также стандартный набор команд, характерные для большинства современного по (файл, правка, вид, справка и т.д.)

2. Основная часть мастер-класса(20 мин)

Давайте создадим автоматизированную систему, используемую на производстве, а именно напишем программу насосной установки для откачки воды из резервуара.

В процессе работы я буду комментировать действия, связанные с написанием программы.

Итак, насосная станция состоит:

Резервуара с датчиками верхнего и нижнего уровня, вода в который поступает естественным образом;

Три двигателя (насоса) работающих на откачку;

Кнопки: "Пуск", "Стоп", " Экстренная откачка"

Сигнальная лампа, сигнализирует о режиме работы системы (лампа выключена – режим «Штатный», лампа включена – режим «Турбо», лампа мигает с частотой 1 сек – «Экстренная откачка»).

Управление режимами работы насосной станции осуществляется путём использования кнопок и датчиков верхнего и нижнего уровня. Запуск системы начинается нажатия на кнопку «Пуск», остановка системы осуществляется кнопкой «Стоп».

Система может работать в трех режимах: «Штатный», «Турбо», «Экстренная откачка».

Мы сегодня с вами выполним одно условие работы нашей системы – это ее работу в режиме «Штатный». Если же вы хотите более автоматизированную систему, работающую в нескольких режимах, то заранее приглашаю вас на следующие мастер-классы.

Режим «Штатный»:

Датчики «Верхнего» и «Нижнего» уровня не подают сигнал системе. В этом режиме двигатели работают поочередно с интервалом 10 сек. следующей цикличной последовательности: 1-ый двигатель, 2-ой двигатель, 3-ий двигатель, 1-ый двигатель, 2-ой … и т.д.

Далее автор мастер-класса комментирует действия по созданию автоматизированной системы насосной установки в режиме «Штатный», Участники выполняют работу за компьютерами, загружают программу в стенд для проверки и проверяют работоспособность системы.

Для начала выставим вводы и вывод нашей установки. В библиотеке блоков выбираем блок «Цифровой вход» и устанавливаем в левой части рабочего поля по количеству нашего стенда. Всего их восемь 4 кнопки и 4 переключателя. Далее выберем блок «Цифровой выход» и также выставим по числу выводов нашего стенда (4 лампы) в правой части рабочего поля.

Рисунок 7. Установка вводов и выводов на рабочем поле.

Согласно электрической схеме первые 4 элемента функционального блока «Цифровой вход» являются переключателями, другие 4 элемента ввода – кнопки. Поэтому для вторых элементов (блоки 5-8) в свойствах блока (двойной клик на функциональном блоке, или через контекстное меню правой кнопки), во вкладке симулятор выберем режим работы, как «НО контакт» (по умолчанию стоит «Переключатель»).

Рисунок 8. Выбор режима работы «Цифрового входа» и указания его названия.

Здесь же на вкладе «Комментарии» для удобства можем задать название блоков. Цифровой блок 5 назовем «Пуск», а блок 6 – «Стоп»

Для функциональных блоков «Цифровой вывод», для удобства зададим названия «Двигатель 1», «Двигатель 2», «Двигатель 3», «Сигнальная лампа».

Рисунок 9. Установка Вводов/выводов

В качестве возможности выбор режимов работы двигателей используем функциональный блок «ИЛИ» (вкладка логические функции). Установим их слева от блоков «Цифровой выход» и соединим их с помощью инструмента «Соединение».

Рисунок 10. Установка блоков «ИЛИ» и их связь.

Для возможности работы двигателей поочередно с интервалом 10 секунд используем блоки «Генератор импульсов» (Вкладка «Специальные функции/временные»), каждый из которых будет отвечать за работу каждого двигателя. Установим связь между блоками «Генератор импульсов» и блоками «ИЛИ»

Рисунок 11. Установка блоков «Генератор импульсов» и их связь.

Т.к двигатели должны включать не одновременно а попеременно с интервалом 10 секунд, то используем временные задержки для включения 2-го и 3-его двигателя. Для этого используем блоки «Задержка включения» для 2-го и 3-го двигателя. И также установим связь.

Рисунок 12. Установка блоков «Задержка включения» и их связь.

Функциональный блок «RS-триггер», для возможности работы кнопок пуск и стоп без удержания их физически. Т.е на блок «RS-триггер» подается сигнал на верхнюю ножку, он его запоминает и сохраняет, пока не будет второй сигнал на ножку, которая предназначена для сброса (нижняя). К верхней ножке подключаем кнопку «Пуск», а к нижней – кнопку «Стоп».

Рисунок 13. Установка блока «RS-триггер» и его связь.

Далее установим связь между блоками «RS-триггер», генераторам импульса, который включает 1 двигатель, а также с 2-мя блоками «Задержки включения».

Рисунок 14. Связь блока «RS-триггера» с блоками генератор импульсов, и блоков «Задержки включения».

Установим временные характеристики для блоков «Генератор импульсов» и блоков «Задержка включения». Т.к каждый двигатель работает 10 секунд, а всего их 3 штуки, то общий цикл работы будет составлять 30 секунд. Тогда каждый двигатель будет работать 10 секунд, а отдыхать 20 секунд. Установим эти значения (в свойствах) во всех «Генераторах импульса».

Рисунок 15. Установка временных характеристик для «Генераторов импульса»

Установим задержку двигателей 2 и 3 через блоки «Задержки включения», тогда второй двигатель включится через 10 секунд, после запуска системы, а третий двигатель включится через 20 секунд, после запуска системы. Установим эти значения в блоках «Задержка включения».

Рисунок 16. Установка временных характеристик для «Задержка включения»

Режим работы насосной станции в режиме «Штатный» завершен, давайте проверим работоспособность системы на нашем стенде.

1. Включаем стенд через аппарат защиты.

2. Подключаем USB-кабель к логическому реле

3. Выбираем команду Инструменты - Подключение к PLR

Рисунок 17. Подключение к PLR/

1. Выполняем поиск устройства по USB. После нахождения устройства, выбираем команду подключить

Рисунок 18. Поиск устройства

1. Выбираем команду «выгрузить из устройства программу»

Рисунок 19. Команды выгрузить программу из устройства

1. Возвращаемся на свою вкладку программы и выбираем команду загрузить.

Рисунок 20. Команды загрузить программу в устройство.

Теперь тестируем нашу установку на алгоритм работы

3. Подведение итогов и рефлексия(7 мин)

Участники мастер-класса делятся своими впечатлениями по теоретической и практической части мастер-класса.

Автор мастер-класса предлагает вопросы для обсуждения.

1. Была ли актуальной для вас информация в ходе мастер-класса?

2. Хотели ли вы и дальше посещать мастер-класс по программированию электроустановок?

3. Какое практическое применение полученного опыта в ходе представленного мастер-класса и своих знаний, можете использовать в вашей образовательной деятельности?

Участники мастер-класса дают оценку и делятся впечатлениями.

Спасибо большое участникам мастер-класса за оценку. До новых встреч!