Sterowniki programowalne PLC

1. Sterowniki programowalne PLC w oparciu o sterowniki firmy Siemens: S5-95U i S7-314IFM

2. Wstęp Sterowniki z programowalną pamięcią stosowane są do kontroli i sterowania skomplikowanymi procesami technologicznymi. Sterowniki PLC posiadają procesor, wykonujący niezbędne operacje logiczne i arytmetyczne. SterownikiPLC mogą być obsługiwany przez komputera IBM PC lub komputera przemysłowego z magistralą (np. Magistrala VXI) wraz z programowaniem. Sterownik na podstawie wysłanych dany z programu analizuje stan wejść i ustala na wyjściach lub w pamięci odpowiednie wartości i stany.

3. Dane techniczne

4. Proces automatyki Wejścia binarne Wejścia analogowe Bloki specjalne Wyjścia analogowe Wyjścia binarne Moduły I/O Program Obraz wejść zmienne pomocnicze dane timer licznik Obraz wyjść Pamięć PROCESOR Struktura sterowników

5. Montaż sterowników 2 3 1 Sterowniki PLC są produkowane w postaci modułów montowanych na szynie montażowej w następującej kolejności: 1. Zasilacz. 2. Jednostka sterująca. 3. Moduły I/O (wejścia i wyjścia).

6. Cykl pracy sterownika START Identyfikacja Inicjalizacja Aktualizacja obrazu wejść Diagnostyka PROGRAM Aktualizacja wyjść pakietów

7. bit M 0.3 – bajt 0, bit 3 7 0 0 3 0 MB 3 – bajt 3 1 2 MW 5 – wyraz 5 2 wyraz bajt 3 4 5 5 Adresowanie pamięci W pamięci sterownika wyodrębniona jest pewna ilość miejsc do przechowywania chwilowych wyników operacji. W sterownikach PLC rozróżniamy 4 tryby adresowania: bitowo, bajtowo, wyrazowo oraz przy pomocy dwóch słów. Adresując słownie operujemy na 16-tu bitach i przy pomocy dwóch słów na 32-ch bitach.

8. Adresowanie modułów Adresowanie modułów przebiega podobnie jak adresowanie pamięci. W przypadku wejść i wyjść binarnych podajemy numer modułu i po kropce numer zacisku a w przypadku modułów analogowych tylko numer zacisku (adresowanie wyrazowe). Numer modułu zależy od jego umiejscowienia na szynie. Pierwszy moduł otrzymuje adres „0” a następne „1”, „2” itd. lub „4”, „8”, itd. w zależności od typu sterownika i modułów. 0 lub 0 ÷ 3 1 lub 4 ÷ 7 2 lub 8 ÷ 11 Np. aby odczytać czujnik podłączony do modułu nr „0” i zacisku „3” wpisujmy: I 0.3

9. Operandy Przed opisem numerycznym wejścia, wyjścia lub pamięci dodaje się symbol literowy identyfikujący dany adres. Ponieważ dopuszczalny jest zapis w języku angielskim i niemieckim poniżej przedstawiono zapis niektórych operandów.

10. Tryby sterowania: FB12 Kontrola: FB23 Wył. awaryjny: FB11 DB34 DB31 DB32 Wyświetlanie: FB13 DB33 DB71 UDT1 Struktura programu Program sterowników Simatic składa się z bloków o następującej przykładowej strukturze.: Blok główny: OB1 Kontrola produkcji: FC10 Częstotliwość migania: FC14 Napełnianie: FC20 Czyszczenie: FC21 Płukanie: FC22 Napełnianie: FC24

11. Języki programowania • Istnieją 3 podstawowe języki programowania sterowników PLC: • LAD – jest to język oparty na rysowaniu schematu zwanego drabinkowym, bardzo wygodny do układania programu mając dany układ przekaźnikowy mający działać automatycznie, • CSF (FBD) – stosowany do programowania sterownika, kiedy dysponujemy układem zbudowanym z bramek logicznych, • STL– będący językiem mnemonicznym, o strukturze podobnej do wewnętrznego języka mikroprocesorów (asemblera). • Biorąc pod uwagę funkcje jakie posiadają poszczególne języki, język STL oferuje największe możliwości, gdyż pozwala na użycie funkcji i instrukcji niedostępnych w dwóch pozostałych. Przekształcenie programu z LAD na CSF i odwrotnie jak również z LAD lub SCF na STL jest możliwe. Konwersja z STL na LAD lub CSF nie jest możliwa w każdym przypadku.

12. LAD CSF STL & I 1.0 I 1.0 I 1.2 A I 1.0 A I 1.2 I 1.2 M 1.0 M 1.0 >= ON M 1.0 O I 4.5 I 4.5 I 4.5 = M 1.6 M 1.6 = M 1.6 Struktura języków programowania - iloczyn logiczny (AND) - suma logiczna (OR) - wynik operacji

13. Moduł czasowy (timer) Działanie modułu czasowego odpowiada sposobowi działania przekaźnika czasowego z opóźnionym załączaniem lub wyłączaniem. Maksymalnie można zaprogramować 128 modułów czasowych oznaczonych instrukcją T0 do T127. W sterownikach Simatic możemy korzystać s 5-ciu różnie działających układów czasowych: SP – Pulse Timer: Daje na wyjściu sygnał o określonej długości tylko przy aktywnym sygnale START. SE – Extended Pulse Timer: Daje na wyjściu sygnał o określonej długości przy krótkiej aktywacji sygnału START. SD – On-Delay Timer: Ustawienie timera jako timer z opóźnionym załączaniem. SS – Retentiv On-Delay Timer: Uaktywnia się przez krótką aktywację sygnału START. Kasowanie jest możliwe tylko wejściem kasującym. SF – Off-Delay Timer: Ustawienie timera jako timer z opóźnionym wyłączaniem.

14. wejście t t0 t0 SP t t0 t0 SE t t0 SD t t0 t0 R R SS t t0 t0 SF t Wykresy czasowe

15. LAD STL A I 124.0 L S5T#2s SP T1 A I 125.7 R T1 L T1 T MW 10 LC T1 T MW 20 A T1 = Q124.0 T nr typ timera I 124.0 Q 124.0 S Q S5T#2s BI MW 10 TV I 125.7 R BCD MW 20 Wykorzystanie timera

16. LAD STL C nr A I 124.0 CU C1 A I 124.1 CD C1 A I 125.6 L C# 50 S C1 A I 125.7 R C1 L C1 T MW10 LC C1 T MW20 A C1 = Q124.0 typ licznika I 124.0 Q 124.0 CU Q I 124.1 CD I 125.6 S CV MW 10 C#50 PV CV_BCD MW 20 I 125.7 R Liczniki Licznik może zliczać sygnały zarówno w przód jak i do tyłu. Zakres liczenia zawiera się w przedziale od 0 do 999. Maksymalnie można zaprogramować 128 liczników.

17. Q 124.0 LAD STL CMP typ komparatora MW 10 IN1 L MW10 L MW20 ==I = Q124.0 IN2 MW 20 Komparatory Komparator służy do porównywania ze sobą dwóch wartości 16-bitowych lub 32-bitowych.

18. Przykład Programowanie i działanie sterownika PLC najlepiej zobrazować na przykładzie. Problem: Przy załączonym wejściu I 0.2 na wyjściu Q 2.5 ma być generowany sygnał taktujący o stałym i równym czasie trwania impulsu i pauzy. Rozwiązanie: Zadanie można rozwiązać programując dwie gałęzie: 1. Timer typu SD generujący w pamięci impuls co 1 sekundę w czasie gdy naciśnięty jest przycisk startujący (I 0.2). 2. Układ przełączający stan lampki (Q 2.5) w momencie wystąpienia impulsu.

19. 2 1 T 1 typ timera I 0.2 M 1.0 M 1.0 M 1.0 Q 2.5 Q 2.5 S Q S5T#1s BI M 1.0 Q 2.5 TV R BCD t 1s 1s 1s t t Rozwiązanie I 0.2 M 1.0 Q 2.5