Sterowniki programowalne PLC. Podstawy cz.2.pdf

A U T O M A T Y K A

Sterowniki programowalne PLC

Podstawy, część 2

Czujniki

Czujnik jest elementem,

ktÛry przekszta³ca parametr

charakteryzuj¹cy zjawisko fi-

zyczne na sygna³ elektryczny

akceptowany przez PLC. Czuj-

niki do³¹czane s¹ do wejúÊ

PLC. Przyciski to jeden z†przy-

k³adÛw takich czujnikÛw. Syg-

na³ elektryczny wysy³any

z†przycisku do wejúcia PLC

wskazuje stan (otwarty/za-

mkniÍty) stykÛw przycisku

( rys. 13 ).

Rys. 15.

sowane do pomiaru pr¹du (najczÍúciej

spotykane zakresy to 0..20mA oraz

4..20mA) lub napiÍcia (np. 0..10V).

W†przyk³adzie prezentuj¹cym wykorzys-

tanie takiego wejúcia ( rys. 17 ), czujnik

poziomu monitoruje poziom p³ynu

w†zbiorniku. Zaleønie od wynikÛw po-

miarÛw wykonanych przez czujnik po-

ziomu, wartoúÊ sygna³u dostarczanego

do PLC moøe zwiÍkszaÊ siÍ lub zmniej-

szaÊ, tak jak poziom cieczy w zbiorniku.

W†drugiej czÍúci artyku³u

przybliøymy nazewnictwo

stosowane przez

uøytkownikÛw sterownikÛw

PLC, dziÍki czemu ³atwiej

wspÛlnie przebrniemy przez

kolejne czÍúci kursu.

Element wykonawczy

Elementy wykonawcze umoøliwiaj¹

zainicjowanie sygna³em elektrycznym wy-

chodz¹cym z†PLC dzia³anie jakiegoú urz¹-

dzenia. Elementy wykonawcze systemu

sterowania s¹ pod³¹czane do wyjúÊ PLC.

Stycznik silnika jest jednym z†przyk³a-

dÛw elementu wykonawczego, ktÛry mo-

øe byÊ pod³¹czony do wyjúcia PLC ( rys.

14 ). Zaleønie od wyjúciowego sygna³u

PLC, stycznik silnika bÍdzie zarÛwno uru-

chamiaÊ, jak i†zatrzymywaÊ silnik.

Wyjúcia dyskretne

Wyjúcie dyskretne jest wyjúciem,

ktÛre moøe byÊ w³¹czone (ON) lub wy-

³¹czone (OFF). Cewki przekaünikÛw

oraz lampki to przyk³adowe urz¹dzenia

wykonawcze pod³¹czane do wyjúÊ dys-

kretnych. Wyjúcia dyskretne mog¹ byÊ

rÛwnieø nazywane wyjúciami cyfrowy-

mi. W†przyk³adzie z† rys. 18 lampka kon-

trolna moøe byÊ za³¹czana lub wy³¹cza-

na sygna³em z wyjúcia PLC, do ktÛrego

jest pod³¹czona.

Wejúcia dyskretne

Wejúcie dyskretne, okreúlane takøe

mianem ìwejúcia cyfrowegoî, moøe zna-

jdowaÊ siÍ w†jednym z†dwÛch stanÛw:

za³¹czone (ON) lub wy³¹czone (OFF).

Przyciski, prze³¹czniki dwustanowe,

wy³¹czniki kraÒcowe oraz czujniki zbli-

øeniowe to przyk³ady czujnikÛw dys-

kretnych, ktÛre s¹ pod³¹czane do dys-

kretnych (cyfrowych) wejúÊ sterowni-

kÛw ( rys. 15 ). W†stanie za³¹czenia (ON)

dyskretne wejúcie odpowiada logicznej

jedynce lub stanowi wysokiemu. W†sta-

nie wy³¹czenia (OFF) dyskretne wejúcie

odpowiada logicznemu zeru lub stano-

wi niskiemu.

Przycisk normalnie otwarty (NO) zo-

sta³ uøyty w†przyk³adzie z† rys. 16 . Jeden

styk przycisku jest pod³¹czony do pier-

wszego wejúcia PLC. Drugi styk przy-

cisku jest pod³¹czony do wewnÍtrznego

zasilacza 24VDC. Wiele sterownikÛw

wymaga oddzielnego zasilacza dla za-

silania wejúÊ. W†stanie otwartym na wej-

úciu PLC nie wystÍpuje napiÍcie. Jest

to stan wy³¹czenia (OFF). Kiedy przy-

cisk zostaje wciúniÍty, napiÍcie 24VDC

zostaje do³¹czone do wejúcia PLC. Jest

to stan za³¹czenia (ON).

Przycisk

(czujnik)

Wyjúcia analogowe

Wyjúcie analogowe jest wyjúciem, na

ktÛrym jest generowany sygna³ ci¹g³y

w†czasie. Na wyjúciu moøe byÊ wytwa-

rzany np. sygna³ napiÍciowy z†zakresu

0..10VDC, ktÛry steruje wskaünikiem

analogowym (wychy³owym). Przyk³a-

dowo, do wyjúÊ analogowych s¹

do³¹czane wskaüniki prÍdkoúci, ciÍøaru

i†temperatury. Sygna³ wyjúciowy moøe

byÊ rÛwnieø uøywany przy bardziej z³o-

PLC

Wejœcie 1

Rys. 13.

Wy³¹czenie

Logiczne 0

PLC

Wejœcie 1

24 VDC

PLC

Wyjœcie 1

Silnik

Wejúcia analogowe

Wejúcie analogowe to wejúcie, do

ktÛrego pod³¹cza siÍ sygna³ ci¹g³y. Ty-

powe wejúcia analogowe rÛøni¹ siÍ

w³aúciwoúciami, np. mog¹ byÊ przysto-

Za³¹czenie

Logiczna 1

PLC

Wejœcie 1

24 VDC

Rys. 14.

Rys. 16.

Elektronika Praktyczna 2/2000

A U T O M A T Y K A

Przetwornik

poziom->sygna³ analogowy

21 ). Element wyjúciowy lub instrukcja

reprezentuje efekt dzia³ania obwodu ste-

ruj¹cego. Prawa, pionowa linia, ktÛra

przedstawia powrotn¹ liniÍ zasilania na

schemacie sprzÍtowym sterowania jest

zazwyczaj pomijana na tego typu sche-

matach. Schemat drabinkowy naleøy

czytaÊ od lewej strony do prawej i†od

gÛry do do³u. Szczeble nazywane s¹

czasami obwodami lub sieciami. SieÊ

moøe posiadaÊ kilka elementÛw steru-

j¹cych, ale tylko jeden sygna³ wyjúcio-

wy.

I0,0

I0,1 Q0,0

( )

Sieæ dzia³añ 1

(Obwód 1)

I0,4

Q0,1

( )

PLC

Wejœcie

Sieæ dzia³añ 2

(Obwód 2)

I0,5

Element wyjœciowy

lub instrukcja

Przewód

zasilaj¹cy

Rys. 21.

Rys. 17.

ADDR INSTRUKCJA

OBWÓD 1

Kontrolka

0 LD I0.0

2 A I0.1

4 = Q0.0

PLC

Wyjœcia

Lista instrukcji (STL)

Instrukcja jest dla PLC rozkazem do

natychmiastowej realizacji. Lista in-

strukcji (STL) okreúla sposÛb dzia³ania

sterownika. PorÛwnanie listy instrukcji,

pokazanej na rys. 22 , z†logik¹ drabin-

kow¹, pokazan¹ na rys. 21, wskazuje na

podobn¹ strukturÍ obydwu opisÛw.

Dzia³anie, jakie ma byÊ wykonane, jest

pokazane po lewej stronie. Operand (ad-

res), ktÛry poddany ma byÊ dzia³aniu

instrukcji (rozkazu), jest przedstawiony

po prawej stronie.

OBWÓD 2

6 NOP K0

Rys. 18.

Rys. 22.

øonych zastosowaniach, takich jak np.

zamiana pr¹du na ciúnienie, ktÛre re-

guluje pneumatycznym zaworem prze-

p³ywu ( rys. 19 ).

Oprogramowanie

Oprogramowanie jest wykorzystywa-

ne przez komputer lub PLC. Zawiera

ono instrukcje, ktÛre kieruj¹ dzia³aniem

sprzÍtu.

CPU

(jednostka centralna)

Jednostka centralna sterownika PLC

(CPU) to system mikroprocesorowy, ktÛ-

ry zawiera pamiÍÊ systemow¹ oraz po-

dejmuje decyzje okreúlaj¹ce sposÛb dzia-

³ania sterownika ( rys. 20 ). CPU moni-

toruje wejúcia i†podejmuje decyzje

w†oparciu o†instrukcje zapisane w†pa-

miÍci programu. CPU odpowiada za re-

alizacjÍ wszystkich procesÛw sterowa-

nia: prze³¹czania, zliczania, synchroni-

zacjÍ i†porÛwnanie danych oraz opera-

cje sekwencyjne.

SprzÍt

Sterownik programowalny, progra-

mator oraz kable po³¹czeniowe s¹ przy-

k³adami sprzÍtu ( rys. 24 ).

Programowanie

Program sk³ada siÍ z†jednej lub kil-

ku instrukcji, ktÛre realizuj¹ zadanie.

Programowanie sterownikÛw polega na

konstruowaniu zestawÛw prostych in-

strukcji. W†przyk³adzie schematu dra-

binkowego z†rys. 21 sygna³y I0.0, I0.1

oraz Q0.0 reprezentowa³y operandy

pierwszych instrukcji. W†przyk³adzie

tym, jeúli I0.0 i†I0.1 s¹ pobudzone, to

wyjúcie Q0.1 takøe zostanie pobudzo-

ne. Sygna³ami wejúciowymi mog¹ byÊ

stany prze³¹cznikÛw, przyciskÛw lub

stykÛw. I0.4, I0.5 oraz Q0.1 reprezen-

tuj¹ operandy kolejnych instrukcji. Jeú-

li jedno z†wejúÊ I0.4 lub I0.5 jest po-

budzone, to wyjúcie Q0.1 takøe zosta-

nie pobudzone. Ca³y zestaw instrukcji

jest przechowywany w†pamiÍci jednos-

tki centralnej PLC i†nazywany progra-

mem.

Oprogramowanie systemowe

Oprogramowanie systemowe jest

szczegÛlnym oprogramowaniem aplika-

cyjnym lub uøytkowym zapisanym

w†pamiÍci typu EPROM i†dostarczane

wraz ze sprzÍtem. Oprogramowanie sys-

temowe nadaje sterownikowi jego pod-

stawow¹ funkcjonalnoúÊ.

Logika drabinkowa

Logika drabinkowa (LAD) to jÍzyk

uøywany do programowania PLC. W lo-

gice drabinkowej s¹ wykorzystywane

komponenty w†postaci schematu linio-

wego do opisania sterowania.

Podzia³ pamiÍci

PamiÍÊ S7-200 podzielona jest na

trzy obszary: pamiÍÊ programu, pamiÍÊ

danych oraz pamiÍÊ znacznikÛw.

PamiÍÊ programu przechowuje logikÍ

drabinkow¹ (LAD) lub listÍ instrukcji

programowych (STL). Ten obszar pa-

miÍci steruje sposobem wykorzysty-

wania danych i†stanÛw wejúÊ/wyjúÊ.

Instrukcje zapisywane s¹ przy wyko-

rzystaniu programatorÛw, takich jak

np. dla PC, a†nastÍpnie ³adowane do

pamiÍci programu sterownika progra-

mowalnego.

Schemat drabinkowy

Lewa, pionowa linia schematu dra-

binkowego reprezentuje zasilanie urz¹-

dzenia lub obwodÛw sterowania ( rys.

PÍtla programowa

Program zawarty w†PLC wykonywa-

ny jest w†pÍtli jako powtarzaj¹cy siÍ

proces nazywany skanowaniem ( rys.

23 ). Skanowanie PLC rozpoczyna siÍ

w†momencie odczytania przez CPU sta-

nÛw wejúÊ. Program aplikacji wykonuje

siÍ wykorzystuj¹c stany wejúÊ. Po za-

koÒczeniu programu CPU wykonuje we-

wnÍtrzn¹ diagnostykÍ oraz zadania ko-

munikacyjne. Obieg pÍtli programowej

koÒczy siÍ uaktual-

nieniem stanÛw

wyjúÊ, a nastÍpnie

rozpoczyna siÍ od

pocz¹tku. Czas cyklu

zaleøy od rozmiaru

programu, liczby

wejúÊ/wyjúÊ oraz od

liczby niezbÍdnych

procesÛw komunika-

cji.

Miernik

PamiÍÊ danych wykorzystywana jest

jako obszar roboczy oraz zawiera ob-

szary dla obliczeÒ, chwilowego prze-

chowywania wynikÛw poúrednich

i†sta³ych. PamiÍÊ danych zawiera ob-

szary dla obs³ugi licznikÛw czasu,

licznikÛw zdarzeÒ oraz wejúÊ i†wyjúÊ

analogowych. DostÍp do przestrzeni

danych jest moøliwy z†poziomu pro-

gramu steruj¹cego.

PLC

Wyjœcia

I P

Przetwornik pr¹d - ciœnienie

Zasilanie

Zawór przep³ywu

sterowany powietrzem

Rys. 19.

10,0

10,1 Q0,0

( )

001

10,4

Q0,1

( )

RUN

STOP

I 0,0

I 0,1

I 0,2

I 0,3

I 0,4

I 0,5

I 0,6

I 0,7

I 1,0

I 1,1

I 1,2

I 1,3

I 1,4

I 1,5

Q 0,0

Q 0,1

Q 0,2

Q 0,3

Q 0,4

Q 0,5

Q 0,6

Q 0,7

Q 1,0

Q 1,1

Q 1,2

CPU214

Odczyt

wejœæ

Wykonanie

programu

10,5

Cykl

PLC

S7-200

Uaktualnienie

wyjœæ

Diagnostyka

Komunikacja

Rys. 20.

Rys. 23.

Elektronika Praktyczna 2/2000

A U T O M A T Y K A

RUN

STOP

I 0,0

I 0,1

I 0,2

I 0,3

I 0,4

I 0,5

I 0,6

I 0,7

I 1,0

I 1,1

I 1,2

I 1,3

I 1,4

I 1,5

Q 0,0

Q 0,1

Q 0,2

Q 0,3

Q 0,4

Q 0,5

Q 0,6

Q 0,7

Q 1,0

Q 1,1

Q 1,2

CPU214

Micro/WIN dla sys-

temu operacyjnego

Windows. Programa-

tory PG720 i†PG740

posiadaj¹ fabrycznie

zainstalowane op-

rogramowanie STEP

7†Micro. Programator

PG702 uøywa Bo-

olíowskiego zestawu

instrukcji. Jeúli wy-

korzystywany jest

komputer osobisty to

oprogramowanie

STEP 7-Micro instalowane jest podobnie

jak kaøde inne oprogramowanie.

S7-200

Rys. 24.

PamiÍÊ znacznikÛw przechowuje sta-

ny poúrednie obwodÛw sterowni-

czych.

Kable po³¹czeniowe PPI

Kable po³¹czeniowe wymagane s¹

dla transmisji danych z†programatora do

PLC. Komunikacja moøe mieÊ miejsce

tylko wtedy gdy dwa urz¹dzenia ìmÛ-

wi¹î tym samym jÍzykiem lub uøywaj¹

tego samego protoko³u. Komunikacja po-

miÍdzy programatorem firmy Siemens

a†sterownikiem S7-200 nazywana jest

protoko³em PPI (punkt-do-punktu). Do

pod³¹czenia programatorÛw PG720,

PG740 lub PG702 wymagane s¹ odpo-

wiednie kable. ZakoÒczone 9-stykowym

z³¹czem typu D-Sub. Jest to szeregowe

po³¹czenie kompatybilne ze z³¹czem

MPI programatorÛw i†stanowi ono zara-

zem standardowe z³¹cze dla po³¹czenia

innych elementÛw sterowniczych.

Kiedy uøywany jest komputer oso-

bisty jako programator konieczny jest

specjalny kabel PC/PPI. Kabel ten umoø-

liwia komunikacjÍ pomiÍdzy szerego-

wym interfejsem PLC a†szeregowym in-

terfejsem RS-232 komputera osobistego.

Prze³¹czniki DIP na kablu PC/PPI s¹

uøywane do wybrania odpowiedniej

szybkoúci (prÍdkoúci transmisji) z†jak¹

s¹ przekazywane informacje pomiÍdzy

PLC a†komputerem.

Wymagania podstawowe

Aby stworzyÊ lub zmieniÊ program

interfejsowy konieczne jest posiadanie

nastÍpuj¹cego wyposaøenia ( rys. 25 ):

- Sterownik programowalny - PLC.

- Urz¹dzenie programuj¹ce.

- Oprogramowanie narzÍdziowe.

- Kabel po³¹czeniowy.

PLC

S7-200 jest nazw¹ w³asn¹ jednego ze

sterownikÛw programowalnych firmy Sie-

mens. Przyk³ady ÊwiczeÒ w†trakcie tego

kursu bazuj¹ na sterowniku S7-200 z†po-

wodu jego nieskomplikowanej obs³ugi.

Programator

Program tworzony jest w†programa-

torze (PG) a†nastÍpnie przesy³any do

sterownika PLC. Program dla S7-200

moøe byÊ tworzony przy zastosowaniu

rÍcznego programatora PG702 lub pro-

gramatorÛw uniwersalnych typu PG720

lub PG740 firmy Siemens z†zainstalo-

wanym oprogramowaniem STEP 7†Mic-

ro/Dos lub Micro/WIN.

Komputer osobisty (PC) z†zainstalo-

wanym oprogramowaniem STEP 7†Mic-

ro/Dos lub Micro/WIN moøe byÊ takøe

wykorzystany jako programator sterow-

nikÛw serii SIMATIC S7-200.

PG 702 jest niewielkim rÍcznym pro-

gramatorem, przeznaczonym wy³¹cznie

do wspÛ³pracy ze sterownikami SIMA-

TIC S7-200. Urz¹dzenie to wyko-

rzystuje Boolíowski zestaw instruk-

cji wbudowany w†S7-200. Funkcja

Boole'owska jest funkcj¹ logiczn¹,

w†ktÛrej s¹ moøliwie dwie wartoúci,

ON (za³¹czona) lub OFF (wy³¹czo-

na). Programator PG 702 jest przy-

datny dla dokonywania modyfikacji

lub wyszukiwania usterek.

Artyku³ opracowany na podstawie

podrÍcznika ìPodstawy sterownikÛw

programowalnych PLCî firmy Siemens.

Oprogramowanie

narzêdziowe

STEP 7 - Micro/DOS

Micro/WIN

Urz¹dzenie

programuj¹ce

Disk 1 of 2

Micro/DOS

Step 7-Micro/DOS Programming Package

Version: 1,1

Setup Instructions:

1. Insert disk 1 in drive A or B:

2. At DOS prompt type A: INSTALL or B: INSTALL

3. Fellow Instruction prompts, insert

Oprogramowanie

Oprogramowanie narzÍdziowe

s³uøy do realizacji programowego

opisu zasady dzia³ania sterowanego

urz¹dzenia. Oprogramowanie narzÍ-

dziowe dla sterownikÛw S7-200 nosi

nazwÍ STEP7-Micro. Jest ono do-

stÍpne w†wersji STEP 7 Micro/Dos

dla systemu operacyjnego DOS, na-

zywanego, a†takøe w†wersji STEP 7

Kabel po³¹czeniowy

PC/PPI

PLC S7-200

Rys. 25.

Elektronika Praktyczna 2/2000

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: