Uniwersytet zielonogórski wydział elektrotechniki, informatyki I telekomunikacji instytut inżynierii elektrycznej praca dyplomowa inżynierska współpraca sterowników plc z czujnikami pomiarowymi



Pobieranie 322.35 Kb.
Strona2/6
Data28.04.2016
Rozmiar322.35 Kb.
1   2   3   4   5   6



Cewka (coil) przekazuje stan połączeń z lewej strony na prawą bez zmian, powodując jednocześnie zapamiętanie stanu połączenia po swej lewej stronie przez przypisaną jej zmienną logiczną

Symbole cewek


Cewki zwykłe

1



Cewka
Stan połączenia z lewej strony cewki jest przenoszony na prawą stronę i zapamiętywany w skojarzonej zmiennej logicznej

2



Cewka negująca
Stan połączenia z lewej strony cewki jest przenoszony na prawą stronę a jego odwrotność jest zapamiętywana w skojarzonej zmiennej logicznej

Cewki z zapamiętaniem stanu

3



Cewka ustawiająca
Skojarzona zmienna przyjmuje wartości 1 jeżeli połączenie z lewej strony jest w stanie ON i nie zmieni się aż do chwili wyzerowania przez cewkę kasującą

4



Cewka kasująca
Skojarzona zmienna przyjmuje wartości 0 jeżeli połączenie z lewej strony jest w stanie ON i nie zmieni się aż do chwili ustawienia przez cewkę ustawiającą

Cewki impulsowe

5



Cewka reagująca na zbocze narastające
Skojarzona zmienna logiczna przyjmuje wartość 1 na czas jednego wykonania, jeśli połączenie z lewej strony zmieniło stan z ON na OFF.

6



Cewka reagująca na zbocze opadające
Skojarzona zmienna logiczna przyjmuje wartość 1 na czas jednego wykonania, jeśli połączenie z lewej strony zmieniło stan z OFF na ON.




  • ISaGRAPH jako narzędzie programowania programowalnych sterowników logicznych PLC.

ISaGRAPH jest programem umożliwiającym w sposób bardzo wygodny

programowanie sterowników logicznych. Program, dzięki wbudowanym

edytorom daje możliwość wpisania algorytmu działania sterownika w wielu

językach (zarówno tekstowych jak i graficznych):


  • Język listy instrukcji IL (Instruction List), będący odpowiednikiem

języka typu assembler

  • Język strukturalny ST (Structured Text), który jest odpowiednikiem

języka algorytmicznego wysokiego poziomu

  • Język schematów drabinkowych LD (Ladder Diagram), podobny do

stykowych obwodów przekaźnikowych

  • Język schematów blokowych FBD (Function Block Diagram), będący

odpowiednikiem schematów przepływu sygnału dla obwodów logicznych

przedstawionych w formie połączonych bramek logicznych oraz bloków

funkcyjnych takich jak w języku LD.
Umożliwia także tworzenie struktury wewnętrznej programu w postaci grafu sekwencji SFC (Sequential Function Chart), który pozwala na opisywanie zadań sterowania sekwencyjnego za pomocą grafów zawierających etapy (kroki) i warunki przejścia (tranzycji) między tymi etapami.
Program ISaGRAPH posiada także podprogramy weryfikujące składnię i poprawność wpisanych algorytmów. Efekt działania sterownika można przesymulować dzięki wbudowanemu symulatorowi, który daje możliwość wymuszania na wirtualne wejścia określonych wartości oraz obserwacji odpowiedzi układu. Wektory testowe, możemy zapisać w postaci skryptu (testbench), który można wielokrotnie uruchamiać. Program posiada także wiele udogodnień graficznych. Na przykład efekty symulacji możemy oglądać w postaci graficznej animacji.
Zweryfikowany i przesymulowany algorytm sterowania można przesłać za pomocą odpowiedniego interfejsu (komunikacja programatora z CPU sterownika odbywa się z użyciem łącza szeregowego).



  • Zastosowania programowanych układów sterowania.




  • głównie w zastosowaniach przemysłowych




  • automatyzacja pojedynczych maszyn (np. wtryskarek), jak i kompletnych

procesów produkcyjnych (zrobotyzowane linie montażowe, procesy ciągłe

itp. w przemyśle chemicznym, itp.).

- automatyzacja obiektów technologicznych.

- sterowanie oświetleniem, roletami, żaluzjami, systemami grzewczymi i

klimatyzacyjnymi oraz szeregiem innych urządzeń w gospodarstwie

domowym.


  • tworzenie zdecentralizowanych struktur sterowania dla małych obiektów

typu przepompownie, oczyszczalnie ścieków

  • realizacja skomplikowanych funkcji sterowania oraz do automatyzacji

dużych obiektów technologicznych.

- wykrywanie ognia i gazu w przemyśle petrochemicznym, górnictwie, itp.),

3. Sterowniki PLC firmy GE FANUC serii 90-30

Sterowniki programowalne GE Fanuc są produktem amerykańsko-japońskiej firmy GE Fanuc Automation. Firma ta powstała w roku 1987 jako joint-venture amerykańskiego koncernu General Electric i japońskiej firmy Fanuc Ltd. Firma GE Fanuc jest wiodącym producentem systemów numerycznego sterowania obrabiarek (CNC), sterowników programowalnych (PLC) oraz robotów i laserów przemysłowych. GE Fanuc przykłada duże znacznie do kwestii jakości produkowanych urządzeń. Wynikiem tego, było otrzymanie certyfikatu jakości ISO9001 oraz prestiżowej nagrody dla najlepszej elektronicznej fabryki w USA. Firma GE Fanuc posiada duży potencjał badawczo - rozwojowy, którego owocem jest między innymi seria sterowników programowalnych PLC 90. Sterowniki te są zgodne pod względem konfiguracji, programowania i komunikacji, odznaczają się wysoką jakością, elastycznością, nowoczesną i funkcjonalną konstrukcją. Zastosowania sterowników serii 90 są bardzo szerokie, od prostych układów sterowania do złożonych, wyrafinowanych systemów - włącznie z możliwością pracy w warunkach niebezpiecznych. Do sterowników rodziny 90 opracowano szereg urządzeń uzupełniających takich jak panele operatorskie czy system rozproszonych wejść i wyjść. W Polsce produkty firmy GE Fanuc dostarczają dwie firmy: ASTOR i ABMicro. Dzięki wymienionym zaletom sterowników serii 90, a także konkurencyjnej ceny tych urządzeń, w naszym kraju są one sprzedawane w dużych ilościach. Systemy automatyki zbudowane w oparciu o sterowniki serii 90 GE Fanuc znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach gospodarki, a firmy dostarczające sterowniki posiadają długie listy referencyjne.





  • Sterowniki serii 90-30

Sterowniki programowalne serii 90-30 są średniej wielkości sterownikami o bardzo szerokim zakresie zastosowań. Sterowniki te mogą sterować pojedynczymi urządzeniami albo kontrolować i sterować całym procesem produkcyjnym. Sterowniki 90-30 są przedstawiane jako najszybsze urządzenia w swojej klasie. Dodatkowym atutem serii 90-30 jest wyposażenie tej serii w dużą ilość specjalizowanych modułów pozwalających na sterowanie nawet nietypowymi urządzeniami.   Sterowniki serii 90-30 posiadają budowę modularną. Podstawą sterownika jest kaseta posiadająca w zależności od typu 5 lub 10 gniazd. W gniazdach umieszcza się moduły wejść, wyjść a także inne - specjalizowane. System może zawierać do siedmiu dodatkowych kaset które mogą znajdować się w oddaleniu od kasety głównej zawierającej jednostkę centralną ponad 200 metrów. Budowa sterownika 90-30 jest jego wielką zaletą. Wykorzystanie maksymalnej ilości ośmiu kaset z 10 gniazdami umożliwia wykorzystanie w systemie 80 modułów, co umożliwia istnienie w systemie ponad 1000 punktów wejścia/wyjścia. Dodatkowo możliwość oddalenia kaset umożliwia swobodne rozmieszczenie punktów na całym automatyzowanym obiekcie bez potrzeby używania specjalizowanych sieci komunikacyjnych. Oczywiście systemy oparte na sterownikach 90-30 nie muszą być tak rozbudowane. Ich wielkość zależy od projektanta systemu. Dla kontrastu przykładem może być sterownik z 1 kasetą z 5 gniazdami. Jak zostało już wspomniane sterowniki 90-30 posiadają duży wybór modułów typowych - takich jak moduły wejścia i wyjścia (zarówno dyskretne jak i analogowe) - a także specjalizowanych np. moduły sterowania silnikami krokowymi, moduły pozycjonujące stosowane w serwonapędach a także moduły licznika impulsów wysokiej częstotliwości. Bogaty wybór modułów umożliwia dobór koniecznych urządzeń i stworzyć jednorodny system sterowania. Sterowniki 90-30 mogą być konfigurowane i programowane za pomocą oprogramowania LogicMaster90, Cimplicity Control, a także za pomocą pakietu VersaPro. Programowanie sterowników 90-30 staje się wyjątkowo elastyczne dzięki możliwości przesyłania programu sterującego i konfiguracji w trybie on-line przez RS232, sieć Ethernet, sieć telefoniczną lub radiomodem. Seria sterowników może współpracować z innymi urządzeniami za pomocą wbudowanych portów RS232/RS485, specjalizowanych modułów komunikacyjnych wykorzystując wiele powszechnie stosowanych protokółów komunikacyjnych. Sterowniki posiadają także duże możliwości diagnostyczne. Procedury diagnostyczne umieszczają w tablicach błędów działania informacje o błędach działania sterownika i w oddzielnej tablicy błędy działania modułów dodatkowych. Umożliwia to szybką lokalizację usterki czy to w module dodatkowym, czy w samym sterowniku.

Do podstawowych elementów systemu 90-30 zaliczają się:



  • jednostki centralne

  • kasety podstawowe

  • kasety rozszerzające dla kaset podstawowych

  • kasety rozszerzające do montowania w oddaleniu od kaset podstawowych

  • moduły wejść / wyjść

  • moduły specjalne  

  • zasilacze




    • Jednostki centralne

Jednostki centralne można podzielić na: standardowo montowane na kasecie podstawowej i występujące jako oddzielne moduły do uzupełnienia kasety podstawowej. Kasety, które nie posiadają zamontowanych jednostek centralnych - mają specjalne gniazdo w którym można zamontować wyłącznie jednostkę centralną. Jednostki centralne różnią się nie tylko tym, że są lub nie są standardowo montowane na kasecie podstawowej. Inne różnice to: rodzaj procesora, szybkość, liczba punktów wejść, rozmiar pamięci o organizacji rejestrowej, maksymalny obszar pamięci dla programu użytkownika, ilość funkcji wewnętrznych i inne.



Zestawienie parametrów jednostek centralnych sterowników 90-30

Jednostki 16-bitowe (Low End)




Model 311 (jednostka wbudowana w kasetę 5-gniazdową)

­ procesor 80188, 8 MHz, ­ możliwość obsługi 160 wejść/wyjść, ­ 512 rejestrów z danymi, ­ program sterujący do 6 kB, ­ szybkość wykonywania programu sterującego (tylko styki): 18 ms/kB.

Modele 313 i 323 (jednostki wbudowane w kasety odpowiednio 5 i 10 gniazdowe)

­ procesor 80188, 10 MHz, ­ możliwość obsługi 160/320 wejść/wyjść, ­ 1024 rejestrów z danymi, ­ program sterujący do 12 kB, ­ szybkość wykonywania programu sterującego (tylko styki): 0,6 ms/kB.

Model 331 (jednostka centralna jako osobny moduł)

­ procesor 80188, 8 MHz, ­ możliwość obsługi 1024 wejść/wyjść, ­ 2048 rejestrów z danymi, ­ program sterujący do 16 kB, ­ szybkość wykonywania programu sterującego (tylko styki): 0,4 ms/kB, ­ możliwość rozszerzenia systemu do 5 kaset (49 gniazd).

Jednostki 32-bitowe (High End)




Model 350 (jednostka centralna jako osobny moduł)

­ procesor 80386EX, 25 MHz, ­ możliwość obsługi 4096 wejść/wyjść, ­ 9999 rejestrów z danymi, ­ program sterujący do 32 kB, ­ szybkość wykonywania programu sterującego (zawierającego tylko styki): 0,22 ms/kB, ­ możliwość rozszerzenia systemu do 8 kaset (79 gniazd), ­ blokada dostępu do pamięci Flash, ­ możliwość wykonywania operacji zmiennoprzecinkowych.

Model 352 (jednostki centralne jako osobne moduły)

­ konfigurowalny obszar rejestrów z danymi - max. 32640, ­ konfigurowalny obszar we/wy analogowych - max. po 32640, ­ pamięc 240 kB, ­ wbudowany koprocesor arytmetyczny (sprzętowa realizacja operacji zmiennoprzecinkowych), ­ 2 porty komunikacyjne RS232 i RS485, ­ pozostałe parametry jak w CPU350.

Model 360 (jednostka centralna jako osobny moduł)

­ konfigurowalny obszar rejestrów z danymi - max. 32640, ­ konfigurowalny obszar we/wy analogowych - max. po 32640, ­ pamięć 240 kB, ­ pozostałe parametry jak w CPU350.

Model 363 (jednostka centralna jako osobny moduł)

­ wbudowane porty komunikacyjne RS232 i RS485 (obsługuje protokoły SNP/SNP-X, MODBUS RTU Slave, Custom ASCII), ­ pozostałe parametry jak w CPU360.

Model 364 (jednostka centralna jako osobny moduł)

­ wbudowany port komunikacyjny do sieci Ethernet TCP/IP (interfejsy AAUI lub UTP), ­ pozostałe parametry jak w CPU360.



  • Kasety

Kasety podstawowe są to płyty z przewidzianym miejscem na zamontowanie zasilacza i z gniazdami do instalowania modułów. Kasety podstawowe różnią się od siebie ilością gniazd a także obecnością lub nie jednostki centralnej na kasecie.
Zestawienie kaset podstawowych sterowników serii 90-30


IC693CPU311

5 gniazd, zawiera standardowo montowaną jednostkę centralną CPU311

IC693CPU313

5 gniazd, zawiera standardowo montowaną jednostkę centralną CPU313

IC693CPU323

10 gniazd, zawiera standardowo montowaną jednostkę centralną CPU313

IC693CHS397

dla CPU331, CPU341, CPU351, 5 gniazd, nie zawiera jednostki centralnej

IC693CHS391

­dla CPU331, CPU341, CPU351, 10 gniazd, nie zawiera jednostki centralnej

Kasety rozszerzające dla kaset podstawowych


Kasety rozszerzające dla jednostek centralnych CPU331, CPU341 oraz CPU 351 posiadają 5 lub 10 gniazd do podłączenia modułów oraz gniazdo do podłączenia zasilacza. Kasety te są podobne do kaset podstawowych - jedyną różnicą jest przełącznik DIP, za pomocą którego ustawia się numer przypisany danej kasecie. Do każdego z gniazd można podłączać moduły wejść / wyjść oraz większość modułów dodatkowych. Maksymalna odległość od kasety podstawowej do najbardziej odległej kasety rozszerzającej wynosi 15 metrów. Długość kabla łączącego wszystkie kasety systemu nie może przekraczać 15 metrów, a wszystkie kasety systemu muszą być podłączone do wspólnego przyłącza uziemienia. Po prawej stronie każdej kasety rozszerzającej znajduje się 25 wtykowe gniazdo złącza typu D (oznaczone EXPANSION) dla podłączenia kolejnej kasety rozszerzającej (kaseta podstawowa również zawiera takie gniazdo).
Przykłady typów kaset rozszerzających

IC693CHS392

kaseta rozszerzająca 5 gniazd

IC693CHS393

kaseta rozszerzająca 10 gniazd

Kasety rozszerzające do montowania w oddaleniu od kaset podstawowych

Kasety rozszerzające do montowania w oddaleniu od kaset podstawowych dla jednostek centralnych CPU331, CPU341 oraz CPU 351 posiadają 5 lub 10 gniazd do podłączania modułów oraz gniazdo do podłączania zasilacza. Kasety te zewnętrznie podobne są do kaset rozszerzających (posiadają przełącznik DIP) - jedyną różnicą jest możliwość oddalenia ich od kasety podstawowej na odległość 213 metrów za pomocą zalecanego przez producenta kabla. W jednym systemie mogą znajdować się zarówno kasety rozszerzające, jak i kasety montowane w oddaleniu od kasety podstawowej.


  • Moduły wejść / wyjść

Moduły wejść i wyjść systemu 90-30 posiadają zwartą budowę i są instalowane bezpośrednio w odpowiednim gnieździe kasety sterownika (może to być dowolne gniazdo oprócz gniazda jednostki centralnej). Moduły wejścia / wyjścia systemu 90-30 można podzielić na 5 głównych grup: Moduły wejść dyskretnych - przekształcają one napięcie wejściowe (stałe lub przemienne) na sygnał logiczny wykorzystywany przez sterownik. Obwody wejściowe są odizolowane od obwodów logicznych za pomocą optoizolatora. Moduły takie są dostępne w wersjach 8-,16- lub 32-punktowej. Moduły wyjść dyskretnych - przekształcają one sygnał wyjściowy otrzymany ze sterownika na napięcie o określonej wartości, zasilające urządzenia sterowane przez system 90-30. Każdy punkt wyjściowy jest odizolowany półprzewodnikowo. Moduły taki dostępne są w wersjach 5-, 6-, 8-, 12-, 16- lub 32- punktowej.         Moduły wejść analogowych - zapewniają one konwersję analogowego sygnału napięciowego lub prądowego na odpowiadającą my liczbę 12-bitową. Moduły takie dostępne są w wersjach prądowych (4- i 16-kanałowych) oraz jednej napięciowej (4- kanałowej).         Moduły wyjść analogowych - zapewniają one konwersję 12-bitowej liczby na odpowiadający jej analogowy sygnał napięciowy lub prądowy. Moduły takie dostępne są w dwóch wersjach napięciowej i prądowej; każda z nich jest dwukanałowa. Kombinowane moduły wejść i wyjść - są to moduły zawierające po osiem wejść i osiem wyjść dyskretnych.




  • Moduły specjalne

Moduły dyskretnych i analogowych wejść/wyjść umożliwiają wykorzystanie sterownika do standardowych zastosowań. Jednak istnieją zagadnienia, dla których standardowe wyposażenie sterownika nie jest wyposażeniem wystarczającym. Z myślą o zadaniach niestandardowych powstała seria modułów specjalnych. Przykłady modułów specjalnych:

­ - Moduł licznika impulsów o wysokiej częstotliwości

­ - Moduł pozycjonujący dla jednej lub dwóch osi

­ - Moduły programowalnego koprocesora

­ - Moduł wejść / wyjść dla sygnałów szybkozmiennych.

Dużą częścią modułów specjalnych są moduły przeznaczone do komunikacji z innymi urządzeniami i systemami. Moduły komunikacyjne umożliwiają włączenie systemu automatyki z wykorzystaniem sterownika GE Fanuc do systemów zbudowanych z innych urządzeń, a także tworzenie sieci sterowników GE Fanuc. Przykłady specjalizowanych modułów komunikacyjnych:

­ Moduł komunikacyjny RTU MODBUS

­ Moduł komunikacyjny GENIUS PLUS

­ Moduł komunikacyjny GENIUS BUS CONTROLLER

­ Moduł komunikacyjny CMM dla złącz szeregowych RS-232/485

­ Moduł komunikacyjny TCP/IP ETHERNET

­ Karta do komputera PC - interfejs magistrali GENIUS




  • Program LogicMaster90

LogicMaster90 to oprogramowanie narzędziowe służące do programowania i konfiguracji sterowników serii 90-Micro, 90-20, 90-30 (bez jednostek centralnych CPU350 i 36x). Oprogramowanie to może być uruchomione na komputerze kompatybilnym z IBM PC - już od IBM PC/XT począwszy. Inne wymagania potrzebne do uruchomienia programu LogicMaster to około 2 MB wolego miejsca na twardym dysku, 556kB standardowej pamięci RAM i system operacyjny DOS 3.1 lub późniejszy. Wymagania są więc bardzo skromne i powinien je zaspokoić każdy współczesny komputer. Po zainstalowaniu i uruchomieniu oprogramowania LogicMaster, komputer przyjmuje funkcję programatora. Umożliwia on programowanie i konfigurację sterownika, ale także komunikację ze sterownikiem, kontrolę pracy sterownika i diagnostykę systemu. Za pomocą opisywanego oprogramowania można więc sterownik skonfigurować, napisać program sterujący dla sterownika i przesłać program sterujący z komputera-programatora do sterownika. Następnie korzystając z możliwości LogicMaster'a można uruchomić wykonanie programu sterującego w sterowniku, monitorować wykonanie programu sterującego i zachowanie sterownika a także stan zmiennych, odczytać tablice błędów, zmodyfikować program sterujący. Oprogramowanie LogicMaster 90 umożliwia także sporządzenie pełnej dokumentacji systemu. Z tego krótkiego opisu wynika, że LogicMaster zapewnia kompleksową obsługę sterowników GE Fanuc.

LogicMaster umożliwia programowanie sterowników za pomocą języka drabinowego. Dostępne są także programy nakładkowe na program LogicMaster które umożliwiają programowanie w języku SFC tzn. w postaci grafów przepływu. Program LogicMaster był przez długi czas jedynym sposobem na programowanie sterowników za pomocą komputera. Przez ten okres został poprawiany i w końcu firma GE Fanuc doprowadziła do tego, że był on programem niezawodnym i dopracowanym do najdrobniejszego szczegółu.


  • Program VersaPro

VersaPro jest aplikacją przeznaczoną do pracy w środowiskach Windows 95/98/NT. Program ten posiada kilka różnic w stosunku do przeznaczonego do pracy w tych samych systemach pakietu Cimplicity Control. VersaPro jest w zamyśle firmy GE Fanuc następcą programu LogicMaster. Aby cel firmy GE Fanuc został osiągnięty program VersaPro musi posiadać wszystkie cechy użytkowe i niezawodność programu LogicMaster. Ponadto musi udostępniać nowe rozwiązania, które ułatwią i przyspieszą obsługę sterowników.

Zupełnie nową cechą oprogramowania VersaPro jest możliwość wprowadzania programu sterującego w postaci listy instrukcji - program zapisany jest w pliku tekstowym zawierającym mnemoniczne kody instrukcji. Program sterujący dla sterowników rodziny 90 może mieć charakter blokowy tzn. oprócz bloku głównego mogą w nim występować inne bloki zwane procedurami. Każdy blok programu może być zapisany albo w postaci drabinowej albo w postaci listy instrukcji. Dodatkowo program VersaPro zapewnia pełną, obustronną konwersję typów.

Konfiguracja w programie VersaPro wykonywana jest przez osobną aplikację nazwaną HWC, która cechuje się łatwością użytkowania, oraz kontrolą poprawności wprowadzonego zestawu. Program dba o to aby użytkownik nie wprowadził konfiguracji, która nie może być zrealizowana np. dołączenie koprocesora komunikacyjnego do procesora, który nie może takiego koprocesora obsługiwać. Po wykryciu jakichkolwiek niezgodności użytkownik jest informowany o nich i istnieje możliwość powrócenia do konfiguracji poprawnej.

Znanym udogodnieniem z programu Cimplicity Control jest możliwość tworzenia programu przy pomocy zmiennych logicznych. Oprogramowanie VersaPro udostępnia użytkownikowi tablicę zmiennych programu, która pozwala w łatwy i efektywny sposób na zarządzanie zmiennymi, opisywanie ich i kontrolę wykorzystania w programie. Obsługa tablicy zmiennych programu jest zbliżona do pracy z arkuszem kalkulacyjnym. Istnieje także możliwość wysłania tablicy zmiennych do arkusza kalkulacyjnego np. MS Excel. Wysoko oceniany jest interfejs użytkownika programu VersaPro. Interfejs ten jest odbierany przez użytkowników jako bardzo przejrzysty, dodatkowo istnieje możliwość dostosowania go do indywidualnych upodobań. Tak jak w przypadku programu Cimplicity Control w pakiecie VersaPro istnieje rozbudowany system pomocy, który służy użytkownikowi radą i podpowiedzią w przypadku wątpliwości lub niewiedzy.

VersaPro pracuje bardzo szybko, nawet na wolniejszych komputerach. Ma stosunkowo niewielkie wymagania sprzętowe: Procesor Intel486, 66 MHz, 16 MB RAM, Windows 95/98/NT,14 MB wolnego miejsca na dysku twardym.




  • Cykl pracy sterownika

Część logiczna programu sterującego dla sterowników MICRO, 90-20 i 90-30 wykonywana jest w sposób powtarzalny do momentu zatrzymania za pośrednictwem instrukcji z komputera-programatora lub z programatora ręcznego. Ciąg operacji koniecznych do jednorazowego wykonania programu sterującego nazywany jest cyklem pracy sterownika. Oprócz wykonania części logicznej programu sterującego, cykl pracy sterownika zawiera fazy gromadzenia danych z urządzeń wejściowych, wysyłania danych do urządzeń wyjściowych, przeprowadzania wewnętrznej inicjacji sterownika, obsługi programatora oraz komunikacji z innymi urządzeniami.

Istnieją cztery możliwe tryby pracy sterownika: (tryb pracy ustawiany jest na początku każdego cyklu):

­ - tryb ze standardowym cyklem pracy

­ - tryb zatrzymania sterownika z nieaktywnymi wejściami i wyjściami (STOP/NO IO)

­ - tryb zatrzymania sterownika z odczytywaniem wejść i ustawianiem wyjść (STOP/IOSCAN)

­ - tryb ze stałym czasem trwania cyklu pracy sterownika..


  • Standardowy cykl pracy

Standardowy cykl pracy to tryb pracy sterownika we wszystkich warunkach. Jednostka centralna pracuje, wykonując program sterujący, uaktualniając stan wejść i wyjść, realizując komunikację itd. Czynności te powtarzają się cyklicznie. Standardowy cykl pracy składa się z siedmiu faz. Wszystkie fazy z wyjątkiem obsługi komputera-programatora wykonywane są podczas każdego cyklu. Komunikacja z programatorem ma miejsce jedynie w przypadku wykrycia błędu lub jeśli programator zgłasza żądanie komunikacji.

Opis faz standardowego cyklu pracy sterownika:


  • inicjacja cyklu sterownika - polega na wykonaniu wszystkich operacji koniecznych do rozpoczęcia cyklu (uaktualnianie wartości zmiennych systemowych np. zmiennych przypisanych generatorom sygnału prostokątnego itd.)

  • obsługa wejść - odczytywanie stanu wejść sterownika bezpośrednio przed wykonaniem części logicznej programu sterującego (odczytywanie wejść wszystkich modułów i zapisanie ich wartości w pamięci adresowanej przez zmienne %I -wejścia dyskretne, oraz %AI -wejścia analogowe)

  • wykonanie części logicznej programu sterującego - rozpoczyna się natychmiast po zakończeniu odczytywania wejść, program sterujący wykonywany jest zawsze w kolejności instrukcji, począwszy od pierwszej instrukcji pierwszego szczebla programu, aż do instrukcji END kończącej program

  • obsługa wyjść - przypisanie stanu zmiennych wyjściowych fizycznym wyjściom sterownika, ma to miejsce bezpośrednio po wykonaniu części logicznej programu sterującego (stan wyjść zostaje uaktualniony na podstawie wartości zmiennych %Q - wyjścia dyskretne oraz %AQ - wyjścia analogowe)

  • komunikacja z programatorem - wykonywana, gdy do sterownika podłączony jest programator lub w układzie jest moduł wymagający konfiguracji; sterownik umożliwia podłączenie za pomocą łącza szeregowego programatora ręcznego lub komputera -programatora wyposażonego w oprogramowanie LogicMaster 90 i komunikację przy pomocy protokołu SNP

  • komunikacja systemowa - realizowane są żądania komunikacji z modułami urządzeń dodatkowych, np. z modułem programowalnego koprocesora; żądania komunikacji są obsługiwane w kolejności napływania.

  • obliczanie sumy kontrolnej programu sterującego (faza diagnostyczna) - wykonywana przy końcu każdego cyklu pracy sterownika; obliczenie tej sumy dla całego programu może trwać zbyt długo, użytkownik może wiec wyszczególnić liczbę słów (od 0 do 32) na podstawie której ma zostać obliczona suma kontrolna.




    • Tryb pracy sterownika przy zatrzymanym sterowniku.

Gdy sterownik znajduje się w trybie STOP, program sterujący nie jest wykonywany. Użytkownik może dokonać wyboru, czy wejścia i wyjścia sterownika mają być odpowiednio odczytywane i ustawiane, czy nie. W przypadku wybrania trybu z odczytywaniem wejść i ustawianiem wyjść mówimy o trybie (STOP/IOSCAN) w przypadku wyboru nie odczytywania stanu wejść i nie ustawiania stanu wyjść sterownik pracuje w trybie (STOP/NO IO). W obydwu przypadkach ma miejsce komunikacja sterownika z programatorem i specjalizowanymi modułami urządzeń dodatkowych. Dodatkowo w trybie STOP kontynuowana jest rekonfiguracja modułów oraz ich kontrola w celu wykrycia ewentualnych błędów w działaniu. W celu zwiększenia skuteczności system operacyjny w trybie STOP przeznacza większą ilość czasu na komunikację. Jeśli sterownik znajduje się w trybie zatrzymania i jest skonfigurowany tak, aby nie przeprowadzać odczytywania wejść i wyjść w tym trybie (STOP/NO IO) to faza obsługi wejść oraz faza obsługi wyjść zostaje pominięta.

Tryb ze stałym czasem trwania cyklu pracy sterownika. W standardowym trybie pracy każdy cykl jest wykonywany tak szybko, jak to możliwe, co powoduje, że czasy trwania poszczególnych cykli mogą się różnić. Trybem alternatywnym jest tryb ze stałym czasem trwania cyklu pracy sterownika, który może być ustalony w przedziale od 5 do 200 ms. Jednym z powodów dla zastosowania omawianego trybu pracy może być zapewnienie uaktualniania stanu wyjść sterownika w stałych odstępach czasu. Innym może być wprowadzenie pewnego odstępu czasowego pomiędzy fazą obsługi wyjść sterownika a fazą obsługi wejść w następnym cyklu, co umożliwia ustalenie się stanu wejść po otrzymaniu danych wyjściowych z programu. Jeśli czas przeznaczony na jeden cykl upłynie przed zakończeniem wykonywania cyklu, cały cykl, włącznie z fazami komunikacji z programatorem i innymi urządzeniami, zostaje dokończony. Jednakże na początku następnego cyklu zostanie zarejestrowany błąd przekroczenia czasu trwania cyklu.


  • Określanie czasu trwania pełnego czasu trwania cyklu pracy sterownika.

W trybie pracy sterownika ze stałym czasem trwania cyklu czas trwania cyklu jest z góry określony. W pozostałych trybach czas ten nie jest znany - cykl jest wykonywany tak szybko jak to możliwe. Jednak w razie potrzeby określenia czasu trwania cyklu można tego dokonać sumując czasy wykonywania poszczególnych faz cyklu. Czas trwania faz inicjacji i diagnostyki jest stały. Czas trwania fazy wprowadzenia danych wejściowych i fazy wyprowadzenia danych wyjściowych zależy od ilości od modułów wejść oraz modułów wyjść, a także od rodzajów tych modułów (ilości punktów). Czas trwania fazy wykonania programu sterującego zależy od długości programu i typów instrukcji stosowanych w programie. Długość trwania fazy obsługi programatora zależy czy jest to komputer-programator czy programator ręczny. Czasy trwania poszczególnych faz cyklu oraz czasy odczytywania wejść i ustawiania wyjść a także czasy wykonywania szczebli programu sterującego można znaleźć w dokumentacji sterowników GE Fanuc.



4. Sterowniki PLC firmy SIEMENS serii SIMATIC S7

Sterowniki programowalne serii S7-200 są najmniejszymi z całej rodziny sterowników programowalnych SIMATIC S7. Jednostka centralna CPU oraz wejścia i wyjścia są zintegrowanymi częściami PLC. Wejścia monitorują dwustanowe urządzenia obiektowe takie jak przełączniki i czujniki. Wyjścia natomiast sterują urządzeniami takimi jak silniki i pompy. Złącze 9-cio pinowe przeznaczone jest do podłączenia programatora. Sterowniki te stanowią optymalne urządzenia do kontroli zadań indywidualnych i sieciowych w konfiguracjach zdecentralizowanych. Popularność jednostek centralnych tej serii związane jest ze znaczną uniwersalnością rozwiązań, zaś istota ich atrakcyjności polega na bezpośrednim dostępie do wszystkich funkcji bez dodatkowych nakładów. Łatwość posługiwania się oprogramowaniem narzędziowym STEP 7/Micro-Win sprawia, że masowość aplikacji sterowników tej serii stawia je w gronie najbardziej popularnych sterowników dostępnych na rynku.

Większość typów sterowników serii S7-200 wyposażonych jest w zegar czasu rzeczywistego umożliwiający synchronizację działania sterownika z kalendarzem. Wszystkie dostępne na rynku jednostki centralne mogą nadzorować procesy zarówno dyskretne, jak i ciągłe, przy czym posiadają możliwość dostrojenia nastaw przy pomocy potencjometrów analogowych.. Są to jednoobrotowe potencjometry, których nastawę realizuje się przy pomocy wkrętaka. Kąt położenia elementu obrotowego potencjometru odzwierciedlany jest w sterowniku w postaci ośmiobitowego parametru. Może on być wykorzystywany w procesie sterowania.

Większość sygnałów kierowanych z obiektu do sterownika to przebiegi wolnozmienne. Istnieją jednak procesy wymagające zliczania sygnałów o dużej częstotliwości, np. podczas odczytu impulsów z przetwornika położenia czy podczas zliczania szybko poruszających się detali. Sterowniki serii S7-200 wyposażone są w szybkie liczniki[4] zdarzeń umożliwiające współpracę z enkoderami inkrementalnymi lub z szybkimi czujnikami obiektowymi. Posiadają także zabezpieczenie hasłem przed dostępem do programu sterownika osób nieupoważnionych. Nie wymagają stosowania baterii do podtrzymywania parametrów wewnętrznych. W tym celu zastosowano kondensatory zapewniające przechowywanie danych nawet przez 50 – 190 godzin po zaniku napięcia. Oczywiście program sterujący jest przechowywany w pamięci EEPROM. Do archiwizowania programu bądź jego powielania opracowano dodatkową pamięć zewnętrzną o niewielkich wymiarach. Kopiowanie programu realizowane jest przez sterownik samoczynnie. Wystarczy włożyć do gniazda moduł pamięci EEPROM i włączyć zasilanie sterownika. Po krótkiej chwili moduł ten można wyjąć, gdyż program został trwale zapamiętany w wewnętrznej pamięci sterownika.

Programy dla sterowników SIMATIC S7-200 mogą być przygotowywane w formie drabinkowej lub jako lista instrukcji. Do napisania programu działania urządzenia można użyć programatora typu Laptop ( PG 720, PG 740 ) lub dowolnego komputera klasy PC, używając do tego programu STEP 7/Micro-Win. Program ten pozwala także na pełną diagnostykę stanu sterownika i urządzenia sterowanego, tworzenie dokumentacji, modyfikację oprogramowania i wymuszanie stanów wyjściowych zarówno w trybie pracy RUN jak i STOP. Port komunikacyjny sterownika zbudowany jest w oparciu o standard RS 485. Standard RS 485 jest powszechnie używany w systemach przemysłowych narażonych na zakłócenia. Do podłączenia z komputerem wymagany jest przetwornik RS 232 / RS 485. Do organizacji transmisji i nadzoru nad jej poprawnością używany jest protokół PPI. Protokół ten umożliwia parametryzowanie programów sterowniczych oraz ich wizualizację za pomocą standardowych pulpitów, paneli operatorskich bądź komputerów sterowania nadrzędnego. Dla indywidualnych potrzeb użytkowników możliwa jest realizacja transmisji bez wykorzystania protokołu standardowego. Port komunikacyjny sterownika może pracować także w swobodnym trybie transmisji znaków ASCII.

Komunikacja przez złącze transmisyjne jest jednym z podstawowych sposobów dostarczania informacji do i ze sterownika. Tym sposobem jednostkę centralną można połączyć z innymi sterownikami wspólnego systemu kontroli ( w trybie Master – Slave ), czytnikami informacji kodowych ( kody kreskowe, pastylkowe nośniki informacji ), układami napędowymi silników a także modemowymi łączami dla odległych transmisji danych i zdalnej diagnostyki. Sterowniki S7-200 z uwagi na rozbudowane możliwości komunikacyjne często znajdują zastosowanie w rozproszonych systemach sterowania, gdzie stanowią samodzielne układy kontroli niewielkich segmentów w ramach rozbudowanego systemu. Jest to zgodne z tendencją rozpraszania mocy obliczeniowych i możliwością decyzyjnych na coraz niższe poziomy przy jednoczesnej koordynacji współdziałania sterowników przez jednostki nadrzędne. Związane jest to także ze zwiększającymi się potrzebami przemysłu na szersze powiązania układów sterowania maszyn z zakładowymi systemami planowania i zarządzania.




Rys. 1 Ogólny widok sterownika serii S7-200

Tabela 2

Opis Modelu

Zasilanie

Typ Wejść

Typ Wyjść

CPU 212 DC/DC/DC

24 V DC

8 wejść DC

8 wyjść DC

CPU 212 AC/DC/STYK

120/230 V AC

8 wejść DC

8 wyjść STYK

CPU 212 AC/AC/AC

120/230 V AC

8 wejść AC

8 wyjść AC

CPU 214 DC/DC/DC

24 V DC

14 wejść DC

10 wyjść DC

CPU 214 AC/DC/STYK

120/230 V AC

14 wejść DC

10 wyjść STYK

CPU 214 AC/AC/AC

120/230 V AC

14 wejść AC

10 wyjść AC



Podstawowe parametry jednostek centralnych

Tabela 3

                                                         SIMATIC S7-200 (Dane techniczne )

1

2

3

Typ procesora

CPU 212

CPU 214

Rozmiary: (WxHxD) w mm

              160x80x62

                     197x80x62

Pamięć programu:

1Kbajt/ typ 521 instrukcji

4Kbajty/ 2 K instrukcji

Pamięć danych:

512 słów

2048 słów

Moduł pamięci zewnętrznej

-

Moduł EEPROM

Sposób podtrzymania danych

Wolno rozładowujący się kondensator

wolno rozładowujący się kondensator, moduł baterii

Czas podtrzymania danych

Typ. 50 godzin

typ 190 godz. Dla kondensatora, 10 lat dla modułu baterii

Czas przetwarzania programu

1.2 s dla operacji bitowych

0.8 s dla operacji bitowych

Wejścia i wyjścia binarne wbudowane:

8 wejść/ 6 wyjść

14 wejść/10 wyjść

Maksymalna ilość wejść i wyjść binarnych

64 wejść/ 64 wyjść

64 wejść/ 64 wyjść

Maks. ilość wejść i wyjść analogowych

16 wejść/ 16 wyjść

16 wejść/ 16 wyjść

Maksymalna konfiguracja

2 moduły rozszerzające

7 modułów rozszerzających

Liczba znaczników:

128

256

Liczba liczników:

64

128

Liczba tajmerów:

64

128

Lista instrukcji

Logika bitowa i słowna, zliczanie, opóźnienia czasowe, skoki do podprogramów, funkcje konwersji kodów, funkcje diagnostyczne, komunikacyjne, przesyłanie danych, przesuw informacji, wykrywanie zboczy, pętla FOR/NEXT, bezpośredni dostęp do we/wy, funkcje zliczania szybkiego.

Przerwania czasowe:

Tak (2-255 ms)

Tak (2-255 ms)

Przerwania sprzętowe:

1

4

Przerwania komunikacyjne:

Tak

Tak

Arytmetyka stałoprzecinkowa

Dodawanie, odejmowanie, mnożenie

Dodawanie, odejmowanie, mnożenie

Interfejs komunikacyjny

RS 485 do komunikacji PPI lub swobodnie programowalnej

RS 485 do komunikacji PPI lub swobodnie programowalnej

Szybkie liczniki:

1 programowalny

1 programowalny, 2 sprzętowe

Wyjścia impulsowe

Nie

2 wyjścia F max do 4KHz

Praca w sieci

AS-I

AS-I

Zabezpieczenie hasłem

Tak, 3-poziomowe

Tak,3-poziomowe

Analogowe potencjometry do ustawiania parametrów

1 o rozdzielczości  1/200

2 o rozdzielczości 1/200

Wbudowany zasilacz do czujników

24VDC/180 mA

24 VDC/280 mA

Zegar czasu rzeczywistego

Nie

Tak

Oprogramowanie narzędziowe

STEP 7 Micro/DOS lub STEP 7 Micro/WIN przy użyciu programatorów PG720, PG740, PG760 lub komputerów PC (AT)


Tabela 4

SIMATIC S7-200 (Dane techniczne )

1

2

3

Typ procesora

CPU 215

CPU 216

Rozmiary: (WxHxD) w mm

218x80x62

218x80x62

Pamięć programu:

8Kbajt/ 4 K instrukcji

8Kbajt/ 4 K instrukcji

Pamięć danych:

2.5 K słów

2.5 K słów

Moduł pamięci zewnętrznej

Moduł EEPROM

Moduł EEPROM

Sposób podtrzymania danych

Wolno rozładowujący się kondensator, moduł baterii

wolno rozładowujący się kondensator, moduł baterii

Czas podtrzymania danych

Typ 190 godz. dla kondensatora, 10 lat dla modułu baterii

typ 190 godz. Dla kondensatora, 10 lat dla modułu baterii

Czas przetwarzania programu

0.8 s dla operacji bitowych

0.8 s dla operacji bitowych

Wejścia i wyjścia binarne wbudowane:

14 wejść/10 wyjść

24 wejść/16 wyjść

Maksymalna ilość wejść i wyjść binarnych

64 wejść/ 64 wyjść

64 wejść/ 64 wyjść

Maks. ilość wejść i wyjść analogowych

16 wejść/ 16 wyjść

16 wejść/ 16 wyjść

Maksymalna konfiguracja

7 modułów rozszerzających

7 modułów rozszerzających

Liczba znaczników:

256

256

Liczba liczników:

128

128

Liczba tajmerów:

128

128

Lista instrukcji

Logika bitowa i słowna, zliczanie, opóźnienia czasowe, skoki do podprogramów, funkcje konwersji kodów, funkcje diagnostyczne, komunikacyjne, przesyłanie danych, przesuw informacji, wykrywanie zboczy, pętla FOR/NEXT, bezpośredni dostęp do we/wy, funkcje zliczania szybkiego.

Przerwania czasowe:

Tak (2-255 ms)

Tak (2-255 ms)

Przerwania sprzętowe:

4

4

Przerwania komunikacyjne:

Tak

Tak

Arytmetyka stałoprzecinkowa

Dodawanie, odejmowanie, mnożenie

Dodawanie, odejmowanie, mnożenie

Interfejs komunikacyjny

RS 485 do komunikacji PPI lub swobodnie programowalnej

RS 485 do komunikacji PPI lub swobodnie programowalnej

Szybkie liczniki:

1 programowalny, 2 sprzętowe

1 programowalny, 2 sprzętowe

Wyjścia impulsowe

2 wyjścia F max do 4KHz

2 wyjścia F max do 4KHz

Praca w sieci

AS-I, PROFIBUS-DP

AS-I

Zabezpieczenie hasłem

Tak, 3-poziomowe

Tak, 3-poziomowe

Analogowe potencjometry do ustawiania parametrów

2 o rozdzielczości 1/200

2 o rozdzielczości 1/200

Wbudowany zasilacz do czujników

24 VDC/400 mA

24 VDC/400 mA

Zegar czasu rzeczywistego

Tak

Tak

Oprogramowanie narzędziowe

STEP 7 Micro/DOS lub STEP 7 Micro/WIN przy użyciu programatorów PG720, PG740, PG760 lub komputerów PC (AT)

Tabela 5


SIMATIC S7-200 (Dane techniczne )

1

2

3

Typ procesora

CPU 221

CPU 224

Rozmiary: (WxHxD) w mm

90x80x62

120,6x80x62

Pamięć programu:

2048 instrukcji

4096 instrukcji

Pamięć danych:

1024 słów

2560 słów

Moduł pamięci zewnętrznej

Moduł EEPROM

Moduł EEPROM

Sposób podtrzymania danych

Kondensator

kondensator,

Czas podtrzymania danych

Typ. 50 godzin

typ 190 godz.

Czas przetwarzania programu

0.37 s dla operacji bitowych

0.37 s dla operacji bitowych

Wejścia i wyjścia binarne wbudowane:

6 wejść/ 4 wyjść

14 wejść/10 wyjść

Maksymalna ilość wejść i wyjść binarnych

10

128

Maks. ilość wejść i wyjść analogowych

Brak

16 wejść/ 16 wyjść

Maksymalna konfiguracja

Brak modułów rozszerzających

7 modułów rozszerzających

Liczba znaczników:

256

256

Liczba liczników:

256

256

Liczba tajmerów:

256

256

Lista instrukcji

Logika bitowa i słownaa, zliczanie, opóźnienia czasowe, skoki do podprogramów, funkcje konwersji kodów, funkcje diagnostyczne, komunikacyjne, przesyłanie danych, przesuw informacji, wykrywanie zboczy, pętla FOR/NEXT, bezpośredni dostęp do we/wy, funkcje zliczania szybkiego.

Przerwania czasowe:

Tak (1-255 ms)

Tak (1-255 ms)

Przerwania sprzętowe:

4

4

Przerwania komunikacyjne:

Tak

Tak

Arytmetyka stałoprzecinkowa

Dodawanie, odejmowanie, mnożenie

Dodawanie, odejmowanie, mnożenie

Interfejs komunikacyjny

RS 485 do komunikacji PPI lub swobodnie programowalnej

RS 485 do komunikacji PPI lub swobodnie programowalnej

Szybkie liczniki:

4

6

Wyjścia impulsowe

2

2

Praca w sieci

AS-I

AS-I

Zabezpieczenie hasłem

Tak, 3-poziomowe

Tak,3-poziomowe

Analogowe potencjometry do ustawiania parametrów

1

2

Wbudowany zasilacz do czujników

24VDC

24 VDC

Zegar czasu rzeczywistego

Tak

Tak

Oprogramowanie narzędziowe

STEP 7 Micro/DOS lub STEP 7 Micro/WIN przy użyciu programatorów PG720, PG740, PG760 lub komputerów PC (AT)

Stopień ochrony

IP 20

IP 20
1   2   3   4   5   6


©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna