09 Programowanie sterownika PLC.pdf

(218 KB) Pobierz
WYDZIAŁ MECHANICZNY ENERGETYKI I LOTNICTWA
POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ
Zakład Teorii Maszyn i Robotów
Laboratorium Podstaw Automatyki i Sterowania IV
Instrukcja do ćwiczenie nr
9
Programowanie sterownika PLC
Wstęp
Wiele nowoczesnych linii produkcyjnych wykorzystuje do sterowania proste
programowalne urządzenia lokalne, działające autonomicznie, połączone ze sterownią lub
z
nadzorującym proces systemem komputerowym. Przykładem takich urządzeń
są
programowalne sterowniki logiczne (PLC).
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z programowalnymi sterownikami logicznymi.
W ramach
ćwiczenia studenci zapoznają się z konstrukcją
sterowników, ich zastosowaniami
oraz z podstawami programowania sterowników logicznych.
Wprowadzenie teoretyczne
Podstawowe zagadnienia z algebry Boole'a
Algebrą Boole'a nazywany jest następujący zbiór:
<B,
+, *, , o, i>
gdzie:
B
–
zbiór wartości
+, *
– operacje 2-argumentowe
na elementach należących do
B
– operacja 1-argumentowa na elementach
należących do
B
o, i
–
wyróżnione elementy zbioru
B
Dla każdego
a, b, c
należącego do
B
spełnione są następujące zależności:
(1)
a
+
b
∈
B a
⋅
b
∈
B
(2)
a
+
b
=
b
+
a a
⋅
b
=
b
⋅
a
(3)
a
(
b
+
c
)
=
ab
+
ac a
+
bc
=
(
a
+
b
)(
a
+
c
)
( 4)
a
+
o
=
a a
⋅
i
=
a
∀ ∃∈
B
a
∈
B a
(5)
a
+
a
=
i
a
⋅
a
=
o
W praktyce wyróżnione wartości
i, o
zastępowane są wartościami
0
i
1.
Podstawowe
zależności to tzw. prawa de Morgana:
(1)
a
+
b
=
a
⋅
b
(2)
a
⋅
b
=
a
+
b
Charakterystyka ogólna programowalnych sterowników logicznych
Sterownik PLC, czyli programowalny sterownik logiczny, charakteryzuje się
następującymi cechami związanymi z rozwinięciem nazwy:
•
sterownik
-
urządzenie służące do sterowania, czyli celowego
wpływania na odbywający się proces technologiczny;
•
logiczny
-
wewnątrz urządzenia odbywa się przetwarzanie binarne,
generowane sygnały wyjściowe są binarne, a sygnały wejściowe, prócz binarnych, w
szczególnych przypadkach mogą być analogowe, jednak ich
przetwarzanie (np.
progowanie) odbywa się binarnie;
•
programowalny
-
istnieje możliwość szybkiej zmiany programu
sterowania.
Sterowniki PLC są produkowane przez szereg czołowych producentów systemów
sterowania,
m.in.: Siemens, Moeller, Mitsubishi, Omron i inne. Założeniem konstruktorów
sterowników było udostępnienie użytkownikom urządzenia, które zastąpiłoby skomplikowane
Zakład Teorii Maszyn i Robotów
Laboratorium Podstaw Automatyki i Sterowania
2
układy automatyki, zrealizowane za pomocą urządzeń przekaźnikowych. W realizacji okazało
się, że sterowniki oferują znacznie większe możliwości, dlatego obecnie są powszechnie
stosowane w mniej i bardziej skomplikowanych układach automatyki.
Sterownik powinien prawidłowo funkcjonować bez jakichkolwiek dodatkowych
elementów i w warunkach
przemysłowych. Ponadto programowanie sterownika powinno
odbywać się w sposób łatwy dla użytkownika, za pomocą komputera klasy PC z możliwością
symulacji pracy sterownika. Czas trwania przestoju związanego ze zmianą oprogramowania
powinien być jak najkrótszy, a ponadto sterownik nie może gubić programu po wyłączeniu
zasilania. Możliwości sterownika powinny być co najmniej takie, jakie mają układy
przekaźnikowe.
Dlatego programowalne sterowniki logiczne są wyposażone w zasilacz zamontowany
na urządzeniu i są wykonywane w standardowych obudowach dostosowanych do
zamocowania za pomocą szyny DIN. Producenci gwarantują poprawna pracę sterowników w
warunkach przemysłowych, czyli w określonych parametrach dotyczących temperatury,
wilgotności, zanieczyszczenia powietrza gazami, zapylenia, odporności na zakłócenia
elektromagnetyczne oraz wibracje, charakterystycznych dla typowych warunków
przemysłowych.
Wewnątrz sterownika znajduje się miniaturowy komputer z zestawem urządzeń
wejścia i wyjścia oraz z oprogramowaniem pozwalającym na wykonywanie przesłanego z
zewnątrz lub przygotowanego na miejscu programu sterującego. Całość
charakteryzuje
się
możliwością pracy bezprzerwowej i bardzo wysoką niezawodnością, także w trudnych
warunkach przemysłowych.
Program sterujący pozwala na przetwarzanie danych dochodzących poprzez wejścia.
Mogą to być dane o charakterze binarnym (0-1)
lub analogowe (zwykle 0-10V).
Wejścia
sterownika mają pewne ograniczenia odnośnie częstotliwości (rzędu 10Hz), lecz często
stosuje się w sterownikach specjalnie wydzielone wejścia pozwalające na przetwarzanie
sygnałów o wyższych częstotliwościach (nawet do 100kHz). Wyjścia ze sterowników są
zwykle wyjściami o charakterze binarnym, zależnie od zastosowań stosuje się wyjścia
tranzystorowe, tyrystorowe lub
przekaźnikowe. Liczba wejść i wyjść jest uzależniona od
modelu sterownika. Do konkretnych zastosowań zamawia się sterowniki o odpowiedniej
liczbie wejść i wyjść, ta liczba przekłada się na cenę sterowników.
Zależnie od modelu sterowniki mogą być opcjonalnie wyposażone w wyświetlacz
LCD (za pomocą którego można wyświetlać komunikaty, zmieniać datę i godzinę, zmieniać
parametry programu, a nawet modyfikować program sterownika), zegar czasu rzeczywistego.
W fazie programowania można zwykle zadeklarować, które funkcje powinny pamiętać stan
mimo zaniku zasilania. Stan ten jest zapisany w tzw. pamięci remanentnej. Niektóre
parametry można zmieniać podczas pracy sterownika z panelu kontrolnego. Programista
decyduje, które parametry mogą być zmieniane, a w razie potrzeby dostęp do nich jest
zabezpieczany hasłem.
Bardziej zaawansowane sterowniki mają możliwość podawania na wyjścia sygnałów
modulowanych PWM do sterowania silnikami, są przystosowane do pracy w sieciach
komputerowych, do współpracy z panelami operatorskimi, a nawet są wyposażane w łącza do
transmisji bezprzewodowej z innymi sterownikami lub komputerami sterującymi. W
komputerowych systemach sterowania sterowniki logiczne w charakterze sterowników
lokalnych wchodzą w skład najniższej warstwy systemu sterowania,
odpowiedzialnej za
bezpośrednią współpracę z urządzeniami sterowanymi.
Przetwarzanie danych odbywa się w pętli nieskończonej, tzn. program sterujący
wykonuje się cyklicznie, a długość cyklu jest zależna od wielkości
tego programu.
Charakterystyka Siemens Logo!
W ramach zajęć wykorzystywane będą
sterowniki logiczne LOGO! firmy Siemens.
Dostępny model to 0BA2L-24RCL. Charakteryzuje się on następującymi
cechami:
Zakład Teorii Maszyn i Robotów
Laboratorium Podstaw Automatyki i Sterowania
3
Cecha
Napięcie zasilania
Tolerancja napięcia
zasilania
Ochrona przed odwrotną
polaryzacją
Liczba wejść cyfrowych
Liczba wejść analogowych
Liczba wejść szybkich
liczników
Izolacja
galwaniczna wejść
Liczba wyjść cyfrowych
Charakter wyjść
Obciążalność wyjść
Własności 0BA2L-24RCL
24V DC
+/- 15%
TAK
12
0
0
NIE
8
przekaźnikowe
10A
Własności spotykane w innych
modelach PLC
(jeśli są istotnie różne)
12V DC, 24V AC, 230V AC/DC
6, 8, 16, ...
2, 4
2
4, 6, 12, 16, ...
tranzystorowe
0,3A
20A (dodatkowe moduły mocy)
Częstotliwość przełączania 2Hz (zależnie od charakteru
do 10Hz
obciążenia)
Zegar czasu rzeczywistego TAK
Wyświetlacz
TAK
Zabezpieczenie przed
5ms
do 50ms
zanikiem napięcia
Podtrzymanie pracy zegara 80 godzin
Sterownik posiada pewną wielkość pamięci, dlatego wielkość programów jest
ograniczona. Oprogramowanie do przygotowywania i symulacji pracy sterowników
uniemożliwia przekroczenie dopuszczalnej wielkości programów sterujących.
Sposoby przygotowania programu
Programowania sterowników dokonuje się za pomocą firmowego programu LogSoft
Comfort. Można wybrać sposób przygotowywania
programu: jako schemat blokowy lub tzw.
schemat drabinkowy. Przetwarzanie może się odbywać przy użyciu takich elementów, jak:
bramki, przerzutniki , przekaźniki z opóźnieniami, liczniki, generatory, timery itp. Niektóre
bardziej zaawansowane sterowniki udostępniają
programowanie w języku zbliżonym do
asemblera, co w znaczący sposób zwiększa możliwości urządzeń.
Sterownik można również programować z panelu za pomocą wyświetlacza LCD, taki
sposób programowania jest jednak niezwykle uciążliwy. Funkcje podstawowe
i funkcje
specjalne sterownika LOGO! zostaną omówione w dalszej części.
Przebieg ćwiczenia
Podstawowe zasady programowania
Program LogoSoft pozwala na przygotowanie programu dla sterowników PLC typu
LOGO! firmy Siemens oraz na zasymulowanie ich działania
z tym programem. W
laboratorium dostępne są wersje Demo oprogramowania, które są darmowe i można je pobrać
przez Internet ze stron firmy Siemens. W wersji Demo zablokowana jest możliwość
wysyłania programu i odczytu do i ze sterownika. Prowadzący zajęcia
ma na swoim
komputerze zainstalowaną wersję pełną (płatną), dzięki czemu programowanie sterowników
możliwe jest tylko za pośrednictwem komputera osoby prowadzącej zajęcia. Po uruchomieniu
programu i określeniu sposobu przygotowywania programu (schemat blokowy) można
rozpocząć programowanie.
Zakład Teorii Maszyn i Robotów
Laboratorium Podstaw Automatyki i Sterowania
4
Najpierw należy wybrać typ sterownika
-
w przypadku zajęć laboratoryjnych ma to
być sterownik 0BA2.L. Jeżeli w programie ustawiony jest inny, to wyboru należy dokonać
przez menu:
Narzędzia
-> Wybierz typ LOGO!
Następnie
można przejść do programowania. Jako pierwsze ćwiczenie należy
wykonać połączenie kilku wejść z wyjściami.
Wybór wejść odbywa się przez wybranie zbioru narzędzi
Styki [Co]
(pasek narzędzi z
lewej strony okna aplikacji).
Bloki wejść oznaczane są symbolami
I1
do
I12.
Analogicznie bloki wyjść są
oznaczane symbolami
Q1
do
Q8.
W zbiorze styków można również znaleźć wartości stałe:
lo
-
wartość niska (logiczne 0) i
hi
-
wartość wysoka (logiczna 1). Do dyspozycji jest też 8
znaczników jednobitowych (M1 do
M8),
które spełniają rolę jednobitowych komórek
pamięci. Umieszczanie bloków na schemacie wykonuje się intuicyjnie myszką.
Połączenia pomiędzy blokami można wykonywać metodą przeciągania myszką za
pomocą narzędzia
Podłącz.
Usuwanie połączeń lub bloków można zrealizować poprzez ich
zaznaczenie i następnie wciśnięcie
klawisza Del.
Klikając prawym klawiszem myszy na bloki wejść i wyjść można wejść w okienko
zmian parametrów bloków, w tym przypadku
zmienić ich numery oraz dodać komentarz, co
jest przydatne w celu dobrego udokumentowania projektu. W parametrach bloków
wejść
można także zmienić charakter wyłączników symulujących wejścia: bistabilne (każde
kliknięcie zmienia stan), monostabilne normalnie włączone lub wyłączone, fala prostokątna
o
określonej częstotliwości.
Zakład Teorii Maszyn i Robotów
Laboratorium Podstaw Automatyki i Sterowania
5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin