Sterowniki programowalne PLC. Podstawy cz.3.pdf
(
625 KB
)
Pobierz
32030871 UNPDF
A U T O M A T Y K A
Sterowniki programowalne PLC
Podstawy, część 3
Sterownik PLC
Simatic S7-200
Sterowniki progra-
mowalne serii S7-200
s¹ najmniejszymi z†ca-
³ej rodziny sterowni-
kÛw programowalnych
SIMATIC S7. Jednost-
ka centralna CPU oraz wejúcia i†wyjúcia
s¹ zintegrowanymi elementami PLC.
Wejúcia monitoruj¹ dwustanowe urz¹-
dzenia obiektowe, takie jak prze³¹czniki
i†czujniki. Wyjúcia natomiast steruj¹
urz¹dzeniami takimi jak silniki i†pom-
py (
rys. 26
). Z³¹cze 9-stykowe przezna-
czone jest do pod³¹czenia programatora.
Rys. 26.
nak dysponuje on kilkoma dodatkami:
Dwa analogowe wejúcia sterowane po-
tencjometrami -
rys. 27
. CPU 212 po-
siada jedno wejúcie tego typu.
Gniazdo dla wymiennych kart pamiÍ-
ci uøywanych dla szybkiego zgrywa-
nia i†wgrywania programu.
Zegar/kalendarz czasu rzeczywistego.
Trzy szybkie liczniki.
Modele S7-200
OmÛwione zostan¹ dwa typy ste-
rownikÛw S7-200: S7-212 i†S7-214. S7-
212 posiada 8†wejúÊ i†6†wyjúÊ, a†S7-214
ma 14 wejúÊ i†10 wyjúÊ zintegrowanych
z†CPU. DostÍpne s¹ trzy rodzaje zasi-
lania dla kaødego sterownika.
Dwa wyjúcia impulsowe.
W†trzeciej czÍúci artyku³u
przedstawimy podstawowe
informacje o sterownikach
serii S7-200, sposÛb
do³¹czania zewnÍtrznych
urz¹dzeÒ
wspÛ³pracuj¹cych
oraz podstawy
programowania
sterownikÛw.
MoøliwoúÊ obliczeÒ zmiennoprzecin-
kowych (rÛwnieø pierwiastek kwadra-
towy).
Opcjonalnie podtrzymanie bateryjne
na 200 dni.
Prze³¹cznik trybu pracy
We wszystkich sterownikach S7-200
wystÍpuje prze³¹cznik wyboru trybu
pracy (
rys. 28
). Kiedy prze³¹cznik trybu
znajduje siÍ w†prawym po³oøeniu
(RUN), to CPU znajduje siÍ w†trybie
pracy i†wykonuje program. Natomiast
kiedy prze³¹cznik trybu znajduje siÍ
w†lewym po³oøeniu (STOP), to dzia³anie
CPU jest wstrzymane. Kiedy prze³¹cz-
nik trybu znajduje siÍ w†úrodkowym po-
³oøeniu (TERM), to tryb pracy moøna
wybraÊ z†przy³¹czonego programatora.
Modu³y rozszerzaj¹ce
Sterowniki S7-200 s¹ rozbudowy-
walne. Modu³y rozszerzaj¹ce zawieraj¹
dodatkowe wejúcia i†wyjúcia. S¹ one
pod³¹czane do jednostki bazowej po-
Rys. 27
S7-214
Sterownik S7-214 ma
wiÍksze gabaryty i†dodatko-
we wyposaøenie rozszerza-
j¹ce jego moøliwoúci fun-
kcjonalne w†porÛwnaniu do
S7-212. WiÍkszoúÊ z†podsta-
wowych parametrÛw S7-214
jest taka jak dla S7-212, jed-
Rys. 28.
Opis modelu
Zasilanie
Typ wejść
Typ wyjść
przez z³¹cza magistrali. Dla zainstalo-
wania modu³u rozszerzaj¹cego os³ona
portu magistrali musi byÊ usuniÍta (
rys.
29
).
Aby pod³¹czyÊ modu³ rozszerzaj¹cy
do PLC S7-200, naleøy po³¹czyÊ z³¹cze
magistrali rozszerzaj¹cej jednostki bazo-
CPU 212 DC/DC/DC
24 VDC
8 wejść DC
8 wyjść DC
CPU 212 C/DC/STYK
120/230 VAC
8 wejść DC
8 wyjść STYK
CPU 212 AC/AC/AC
120/230 VAC
8 wejść AC
8 wyjść AC
CPU 214 DC/DC/DC
24 VDC
14 wejść DC
10 wyjść DC
CPU 214 C/DC/STYK
120/230 VAC
14 wejść DC
10 wyjść STYK
CPU 214 AC/AC/AC
120/230 VAC
14 wejść AC
10 wyjść AC
Elektronika Praktyczna 3/2000
37
A U T O M A T Y K A
A U T O M A T Y K A
Rys. 29
Rys. 33.
Rys. 30.
Pod³¹czenie zasilania
S7-200 moøe byÊ pod³¹czony zarÛ-
wno do napiÍcia zasilania 24 VDC jak
i 120/230 VAC, zaleønie od typu CPU.
Jednostki CPU typu 212 lub 214 DC/
DC/DC naleøy pod³¹czaÊ do zewnÍtrzne-
go zasilacza 24 VDC (
rys. 33
). Zaciski
do pod³¹czenia zasilania umieszczone
s¹ po prawej stronie gÛrnej listwy za-
ciskowej. CPU 212 oraz 214 AC/DC/
Relay lub AC/AC/AC zasilane s¹ z†sieci
120 lub 230 VAC.
Wygodn¹ metod¹ sprawdzenia pro-
gramu jest wykorzystanie zatrzaskowych
prze³¹cznikÛw testowych. Prze³¹czniki
te s¹ w³¹czone pomiÍdzy dodatnim bie-
gunem zasilania 24 VDC a†odpowiedni-
mi wejúciami (
rys. 34
). Skrajny lewy
prze³¹cznik jest po³¹czony z†pierwszym
wejúciem (0.0). Kiedy prze³¹cznik ten
jest zamkniÍty, to napiÍcie 24 VDC do-
³¹czone jest do wejúcia. Odpowiada to
stanowi logicznemu jeden. Kiedy prze-
³¹cznik jest otwarty, do³¹czone jest do
wejúcia napiÍcie 0†VDC. Odpowiada to
logicznemu zeru.
wej i†modu³u rozszerzaj¹cego. Sterow-
nik S7-212 moøe byÊ rozbudowany do
78 wejúÊ/wyjúÊ dwustanowych (14 we/
wy jest zintegrowanych z†CPU). Wyma-
ga to dwÛch modu³Ûw rozszerzaj¹cych
(
rys. 30
). Sterownik S7-214 moøe byÊ
rozszerzony do 120 wejúÊ/wyjúÊ dwu-
stanowych (maksymalnie po 32 we/wy
kaødy). Wymaga to szeúciu modu³Ûw
rozszerzaj¹cych (
rys. 31
).
Adresowanie wejúÊ/wyjúÊ
Wejúcia i†wyjúcia S7-200 opisane s¹
na listwie zaciskowej oraz przy wskaü-
nikach ich stanu. Te alfanumeryczne
symbole identyfikuj¹ adresy wejúÊ/
wyjúÊ, do ktÛrych pod³¹czone s¹ urz¹-
dzenia. ZewnÍtrzne adresy uøywane s¹
przez CPU do okreúlenia, ktÛre wejúcia
s¹ w†stanie wysokim i†ktÛre wyjúcia po-
winny byÊ za³¹czone lub wy³¹czone.
Symbolem
I
s¹ oznaczone wejúcia
cyfrowe, a†
Q
wyjúcia cyfrowe. Pierwszy
numer wskazuje
bajt, drugi numer
wskazuje bit
w†tym bajcie. Na
przyk³ad adres
I0.0 to wejúcie
przypisane do bi-
tu 0†w†bajcie
0†w†przestrzeni
wejúÊ sterownika.
I0.0 = bajt 0, bit 0
I0.1 = bajt 0, bit 1
I1.0 = bajt 1, bit 0
I1.1 = bajt 1, bit 1
W†
tab. 2
opisano przeznaczenie
wejúÊ i†wyjúÊ.
Symulator wejúciowy
Dla modeli S7-212 i†S7-214 jest do-
stÍpny symulator wejúciowy. Dla S7-
212 osiem prze³¹cznikÛw pod³¹czonych
jest do zaciskÛw zasilania 24†VDC. Dla
S7-214 jest dostÍpnych czternaúcie prze-
³¹cznikÛw pod³¹czonych takøe do zacis-
kÛw zasilania 24 VDC.
Wskaüniki stanu
Wskaüniki stanu CPU odzwiercied-
laj¹ bieø¹cy tryb pracy CPU (
rys. 32
).
Jeúli na przyk³ad prze³¹cznik trybu znaj-
duje siÍ w†prawym po³oøeniu (RUN), to
Wyjúcia
Urz¹dzenia wyjúciowe, takie jak
przekaüniki, s¹ pod³¹czane do listwy
zaciskowej znajduj¹cej siÍ pod gÛrn¹
os³on¹ PLC (
rys. 35
). Podczas testowa-
nia programu nie jest konieczne pod-
³¹czanie urz¹dzeÒ wyjúciowych. Wskaü-
niki stanu (diody LED) sygnalizuj¹ ak-
tywny stan wyjúÊ cyfrowych.
Rys. 31.
zapalony jest zielony wskaünik RUN.
Kiedy zaú prze³¹cznik trybu znajduje
siÍ w†po³oøeniu STOP, úwieci siÍ øÛ³ty
wskaünik STOP.
Wskaüniki stanÛw wejúÊ/wyjúÊ zo-
brazowuj¹ stan za³¹czenia lub wy³¹cze-
nia odpowiednich wejúÊ i†wyjúÊ. Kiedy
wejúcie znajduje siÍ w†stanie wysokim
(1) lub wyjúcie jest za³¹czone (1), to
zapalony zostaje odpowiedni wskaünik
LED.
Pod³¹czanie urz¹dzeÒ
zewnÍtrznych
Terminal tekstowy TD200
Port programatora w†S7-200 moøe
byÊ wykorzystany do komunikacji z†rÛø-
norodnymi urz¹dzeniami zewnÍtrznymi.
Jednym z†takich urz¹dzeÒ jest terminal
tekstowy TD200 (
rys. 36
). Modu³ TD200
wyúwietla komunikaty odczytywane ze
sterownika S7-200, umoøliwiaj¹c obser-
wacjÍ zmiennych programowych. Za-
pewnia ponadto moøliwoúÊ wymusze-
nia stanÛw wewnÍtrznych oraz pozwala
Wejúcia
Urz¹dzenia wejúciowe, takie jak prze-
³¹czniki, przyciski oraz inne czujniki dwu-
stanowe, pod³¹czane s¹ do listwy zacisko-
wej znajduj¹cej siÍ pod doln¹ os³on¹ PLC.
Rys. 32.
Rys. 34.
38
Elektronika Praktyczna 3/2000
A U T O M A T Y K A
Programowanie PLC
Do tworzenia programÛw roboczych
sterownikÛw PLC S7-200 jest stosowane
oprogramowanie STEP 7-Micro/DOS lub
STEP 7-Micro/WIN. Program uøytkowy
sk³ada siÍ z†pewnej liczby instrukcji
u³oøonych w†odpowiednim porz¹dku
logicznym odzwierciedlaj¹cym opis pra-
cy sterowanego urz¹dzenia. Instrukcje
podzielone s¹ na trzy grupy: instrukcje
standardowe, specjalne i†instrukcje
szybkie.
Rys. 38.
Rys. 35.
Instrukcje standardowe
Instrukcje standardowe znajduj¹ siÍ
w†wiÍkszoúci programÛw. Instrukcje
standardowe opisuj¹: liczniki
czasu, liczniki zdarzeÒ, po³¹-
czenia logiczne, pÍtle progra-
mowe, inkrementacje, negacje,
przesuniÍcia oraz instrukcje
blokowe.
sterownika. W†tym trybie zmiany pro-
gramu ³adowane s¹ do PLC. Dodatkowo,
stany elementÛw wejúciowych/wyjúcio-
wych mog¹ byÊ monitorowane. Procesor
(CPU) moøe byÊ uruchamiany, zatrzy-
mywany lub kasowany.
Micro/WIN
STEP 7†jest dostÍpny w†wersji dla
Microsoft Windows. Ekran edycji sche-
matu drabinkowego w†STEP 7-Micro/
WIN wygl¹da jak na
rys. 39
. عdana
funkcja zostaje podúwietlona, a†podwÛj-
ne klikniÍcie na schemacie drabinko-
wym powoduje jej umieszczenie w†wy-
branym miejscu
Rys. 36.
Instrukcje specjalne
Instrukcje specjalne uøywa-
ne s¹ do obs³ugi danych. In-
strukcje specjalne zawieraj¹ roz-
kazy przesuniÍcia, grupowania
w†tablicach, szukania, konwer-
sji, iteracji oraz instrukcje czasu rzeczy-
wistego.
na ustawienia czasu i†daty. Terminal
TD200 moøe byÊ pod³¹czony do ze-
wnÍtrznego zasilacza, moøe takøe byÊ
zasilany z†S7-200.
Symbole
Aby zrozumieÊ wykonywanie in-
strukcji PLC, konieczne jest poznanie
specyficznego jÍzyka - drabinkowego.
JÍzyk logiki drabinkowej PLC sk³ada siÍ
z†powszechnie uøywanego zestawu sym-
boli, ktÛre reprezentuj¹ elementy kon-
troli oraz instrukcje.
Instrukcje szybkie
Instrukcje szybkie umoøliwiaj¹ ob-
s³ugÍ zdarzeÒ w†trybie przerwaÒ, nie-
zaleønie od skanowania PLC. S¹ to in-
strukcje obs³ugi szybkich licznikÛw zda-
rzeÒ, przerwaÒ obiektowych, aktualiza-
cji stanu wyjúÊ i†instrukcje transmisji.
JÍzyk STEP 7-Micro zawiera wiÍcej
niø 130 instrukcji. OmÛwimy kilka
z†najczÍúciej uøywanych, niezbÍdnych
do podstawowego zrozumienia pracy
PLC.
Tryb wolnego portu
Port programatora S7-200 posiada
moøliwoúÊ transmisji w†trybie nazywa-
nym trybem swobodnego portu. Tryb
swobodnego portu umoøliwia pod³¹cze-
nie siÍ do rozmaitych inteligentnych
urz¹dzeÒ, takich jak np. czytniki kodu
paskowego.
Drukarka
Tryb swobodnego portu moøe byÊ
takøe wykorzystany do pod³¹czenia dru-
karki dowolnego producenta.
Tryby pracy
Program narzÍdziowy STEP 7-Micro
moøe dzia³aÊ w†trybie Off-line (bez po-
³¹czenia ze sterownikiem) lub On-line
(z bezpoúredni¹ komunikacj¹ ze sterow-
nikiem). Programowanie w†trybie Off-
line umoøliwia edycjÍ schematu drabin-
kowego i†przedstawienie zadaÒ sterow-
niczych (
rys. 38
). W†tym trybie pracy
sterownik PLC nie jest pod³¹czony do
programatora. Praca w†trybie On-line
wymaga pod³¹czenia programatora do
Komunikacja
Moøliwe jest uøycie jednego progra-
matora do programowania wielu ste-
rownikÛw S7-200 przy³¹czonych do te-
go samego kabla komunikacyjnego (
rys.
37
). Ca³kowita liczba jednostek, ktÛre
mog¹ byÊ po³¹czone bez uøycia dodat-
kowego uk³adu przekaünika (repeater)
wynosi 31.
Rys. 39.
Styki
Jednym z†najtrudniejszych aspek-
tÛw programowania PLC dla po-
cz¹tkuj¹cych uøytkownikÛw jest
zwi¹zek pomiÍdzy wynikiem
operacji logicznej (bitem stanu),
odwzorowuj¹cym rezultat dzia-
³ania rozkazu, a†funkcjami pro-
gramowymi, ktÛre wykorzystuj¹
ten bit. Dwie z†najczÍúciej uøy-
Rys. 40.
Rys. 37.
Rys. 41.
Rys. 42.
Elektronika Praktyczna 3/2000
39
A U T O M A T Y K A
powymi funkcjami oznaczanymi
jako bloki s¹ liczniki czasu, licz-
niki zdarzeÒ i†operacje matema-
tyczne.
Zestawy instrukcji
Poniøszy listing przedstawia
kilka instrukcji z†najczÍúciej wy-
korzystywanych w†schemacie dra-
binkowym. Lista instrukcji jest innym
sposobem przedstawienia programu ste-
rownika. NiektÛrzy programiúci preferu-
j¹ schemat drabinkowy, inni listÍ in-
strukcji.
Znaczenie przedstawionych niøej in-
strukcji bÍdzie omÛwione w†dalszej
czÍúci artyku³u.
Rys. 46
Rys. 43.
(wejúcie 3) lub (O w†liúcie instrukcji)
wejúcie I0.3 (wejúcie 4) lub oba s¹ w
stanie 1, to wyjúcie Q0.1 (wyjúcie 2)
bÍdzie rÛwnieø w stanie 1.
Innym sposobem przedstawienia
funkcji OR jest schemat logiczny Boo-
le'a (
rys. 46
). Symbol graficzny bramki
OR rÛøni siÍ nieznacznie od symbolu
AND. Symbol bramki OR ma wejúcia po
lewej stronie. W†naszym przyk³adzie
mamy dwa wejúcia. Wyjúcie jest ryso-
wane po prawej stronie. Dzia³anie bram-
ki moøna zrozumieÊ po przeúledzeniu
tabeli stanÛw. Aby stan wyjúcia by³ rÛw-
ny logicznej 1, na dowolnym wejúciu
musi byÊ logiczna 1.
wanych funkcji programowych to styk
normalnie otwarty (NO) oraz styk nor-
malnie zamkniÍty (NC). MÛwi¹c obra-
zowo, pr¹d przep³ywa przez styki, gdy
s¹ one zamkniÍte. Stykowi normalnie
otwartemu (NO) jest przyporz¹dkowana
wartoúÊ
prawda
(bit stanu = 1), gdy
kontrolowane wejúcie lub wyjúcie jest
w stanie 1. Stykowi normalnie za-
mkniÍtemu (NC) jest przypo-
rz¹dkowana wartoúÊ logiczna
prawda
(bit stanu = 1), gdy stan kontrolowa-
nego wejúcia lub wyjúcia rÛwna siÍ
0†(
rys. 40
).
LD ³aduj wartoúÊ bitu;
A, O AND (i), OR (lub);
= przypisanie wartoúci bitu;
S, R ustaw, kasuj wartoúÊ bitu;
MEND koniec g³Ûwnego programu;
NOP instrukcja nie powoduj¹ca
dzia³ania (no operation).
Rys. 44.
Operacja AND
Kaødy obwÛd w†schemacie drabin-
kowym reprezentuje operacjÍ logiczn¹.
W przyk³adzie programu z†
rys. 43
po-
kazano operacjÍ iloczynu logicznego
AND. Klawisze funkcyjne uøyte zosta³y
do wybrania symboli dwÛch stykÛw
i†jednej cewki wyjúciowej. Stan wyj-
úcia Q0.0 obwodu 1†odpowiada iloczy-
nowi logicznemu stanÛw wejúÊ I0.0
i†I0.1. Lista instrukcji nowej operacji
logicznej zawsze rozpoczyna siÍ in-
strukcj¹ ³adowania (LD). W†przyk³adzie
wejúcie I0.0 (pierwsze wejúcie) i†I0.1
(wejúcie drugie) - A w†liúcie instrukcji
- musz¹ mieÊ wartoúÊ prawda, aby wyj-
úcie Q0.0 (pierwsze wyjúcie) mia³o
wartoúÊ prawda.
Koniec programu
Instrukcja koÒca g³Ûwnego progra-
mu (MEND) musi byÊ umieszczona jako
ostatnia w†programie (
rys. 47
). CPU wy-
korzystuje tÍ instrukcjÍ aby rozpoznaÊ,
øe program siÍ koÒczy. Instrukcja MEND
wprowadzana jest do oddzielnego ob-
wodu. CPU sprawdza program po kolei,
rozpoczynaj¹c od obwodu 1. Kiedy
osi¹gnie on instrukcjÍ MEND, CPU wy-
kona diagnostykÍ i†uaktywni odpowied-
nie wyjúcia, a nastÍpnie powtÛrzy ska-
nowanie programu.
AC
Cewki
Symbol cewki przekaünika (
rys. 41
)
odwzorowuje na schemacie wyjúcie
dwustanowe. Adres tego wyjúcia odpo-
wiada oznaczeniu fizycznego zacisku.
Warunkiem za³¹czenia cewki (ustawie-
nia wyjúcia w†stan 1) jest stan 1 bitu
odzwierciedlaj¹cego rezultat zadania lo-
gicznego realizowanego przez obwÛd
steruj¹cy cewkÍ. Stan tego bitu (jako
stan wyjúcia) moøe byÊ takøe wykorzys-
tany w†innych obwodach sterowni-
czych.
Artyku³ opracowany na podstawie
podrÍcznika ìPodstawy sterownikÛw
programowalnych PLCî firmy Siemens.
Tab. 2.
I 0.0 1. wej.
I 1.0 9. wej.
Q 0.0 1. wyj.
Q 1.0 9. wyj.
I 0.1 2. wej.
I 1.1 10. wej.
Q 0.1 2. wyj.
Q 1.1 10. wyj.
I 0.2 3. wej.
I 1.2 11. wej.
Q 0.2 3. wyj.
I 0.3 4. wej.
I 1.3 12. wej.
Q 0.3 4. wyj.
Bloki
Bloki reprezentuj¹ rÛøne instruk-
cje lub funkcje, ktÛre s¹ wykonywa-
ne, gdy s¹ spe³nione warunki logicz-
ne ich realizacji (bit stanu = 1). Ty-
I 0.4 5. wej.
I 1.4 13. wej.
Q 0.4 5. wyj.
I 0.5 6. wej.
I 1.5 14. wej.
Q 0.5 6. wyj.
I 0.6 7. wej.
Q 0.6 7. wyj.
I 0.78. wej.
Q 0.78. wyj.
Innym sposobem przedstawienia
funkcji AND jest schemat logiczny Boo-
le'a (
rys. 44
). W†logice Boole'a symbol
bramki AND ma wejúcia po lewej stro-
nie. W†naszym przyk³adzie mamy dwa
wejúcia. Wyjúcie jest zaznaczone po pra-
wej stronie. Dzia³anie bramki moøna
zrozumieÊ po przeúledzeniu jej tabeli
stanÛw. Aby stan wyjúcia by³ rÛwny
logicznej 1, oba wejúcia musz¹ byÊ w
stanie logicznym 1.
Rys. 45.
Operacja OR
W†przyk³adzie z†
rys. 45
program zo-
sta³ rozszerzony o†drugi obwÛd, aby
przedstawiÊ zastosowanie operacji OR.
£atwo zauwaøyÊ, øe jeúli wejúcie I0.2
Rys. 47.
40
Elektronika Praktyczna 3/2000
Plik z chomika:
maron3
Inne pliki z tego folderu:
Sterowniki PLC - Konfiguracja, diagnostyka i programowanie na przykładzie sterowników firmy Siemens.pdf
(5677 KB)
Sterowniki programowalne PLC. Podstawy cz.6.pdf
(186 KB)
Sterowniki programowalne PLC. Podstawy cz.5.pdf
(142 KB)
Sterowniki programowalne PLC. Podstawy cz.4.pdf
(268 KB)
Sterowniki programowalne PLC. Podstawy cz.3.pdf
(625 KB)
Inne foldery tego chomika:
-- Instrumental Hits
^ Szkoła średnia
_ Elektryczność
_ Encyklopedie Słowniki
_ Fizyka
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin