plik


ÿþPOLITECHNIKA WROCAAWSKA WYDZIAA ELEKTRYCZNY INSTYTUT MASZYN, NAPDÓW I POMIARÓW ELEKTRYCZNYCH AUTOMATYKA I ROBOTYKA Laboratorium:  Automatyzacja procesów przemysBowych wiczenie 4 Sterowanie procesem transportu elementów i ich identyfikacji Prowadzcy: mgr in|. ZdzisBaw {arczyDski mgr in|. Krzysztof Jaszczak WrocBaw 2004 1 Spis tre[ci 1. Cel i zakres zadania& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 3 2. Wprowadzenie& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 3 3. Budowa i zasada dziaBania sieci AS-interface& & & & & & & & & & & & & & & & & 4 3.1. Wprowadzenie& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & . 4 3.2. Historia powstania sieci. AS-interface kontra okablowanie konwencjonalne& & & 6 3.3. Podstawowe elementy sieci AS-interface& & & & & & & & & & & & & & & & ... 9 3.3.1. AS-interface master& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & .. 10 3.3.2. Zasilacz AS-I& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 11 3.3.3. Slave y AS-I oraz AS-interface Slave Chip (ASIC)& & & & & & & & & & 13 3.3.4. Przewód AS-I& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ... 16 3.3.5. PrzedBu|acze (extenders) i wzmacniacze (repeaters)& & & & & & & & & ... 18 3.4. Komunikacja& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ... 19 4. Koncepcja stanowiska laboratoryjnego& & & & & & & & & & & & & & & & & & & .. 21 4.1. Opis stanowiska& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ... 21 4.2. Przeno[nik ta[mowy Montech& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 22 5. Sterownik S7-200 z jednostk centraln CPU 224& & & & & & & & & & & & & & & 25 6. Charakterystyka mastera AS-interface CP 243-2& & & & & & & & & & & & & & & .. 27 6.1. Budowa i dane techniczne& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & .. 27 6.2. Budowa CP 243-2 oraz znaczenie danych w jego moduBach& & & & & & & & & . 31 7. Budowa i programowanie sterowników LOGO!............................................................... 35 8. Indukcyjne czujniki zbli|eniowe  opis oraz zastosowanie na stanowisku& & & & & & & ... 44 9. Panel operatorski TP070& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 47 Literatura& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & .. 48 2 1. Cel i zakres wiczenia Celem wiczenia jest uruchomienie stanowiska laboratoryjnego z modelem ta[mocigu, sterowanym przez sterownik PLC z wykorzystaniem sieci komunikacyjnej AS-i. Zakres wiczenia obejmuje: Zadanie Temat 1 Zasady programowania sterowników PLC typu Siematic S7-300 i S7-200. 2 Sterowanie ta[mocigiem firmy Montech z wykorzystaniem sterownika LOGO! 3 Zapoznanie si z komunikacj AS-Interface: - konfiguracja moduBu komunikacyjnego CP243-2, - konfiguracja moduBu AS-I wej[ cyfrowych, - komunikacja pomidzy sterownikami LOGO! i S7-200 i czujnikami. 4 Opracowanie programu sterowania w celu okre[lenia prdko[ci, wielko[ci i kierunku transportowanego elementu 5 Wizualizacja procesu sterowania z wykorzystaniem panelu TP070. 2. Wprowadzenie Podczas automatyzacji dowolnego procesu technologicznego, niezbdne jest u|ycie czujników i elementów wykonawczych. Czy jest to prosty ta[mocig, na którym sprawdza si pozycj paczek, czy te| skomplikowany proces laserowego cicia stali, czujniki s podstawowym elementem automatyki. Czujniki i elementy wykonawcze przez dBugi czas Bczone byBy z nadrzdnymi kontrolerami w sposób, który byB kosztowny i nieefektywny: ka|dy element podBczony byB do kontrolera przy pomocy osobnego przewodu, przez co ogólna ilo[ przewodów w caBym systemie automatyki byBa bardzo du|a. Dodatkowo niezbdne byBo stosowanie wielu szaf rozdzielczych. Obecnie nowoczesne zakBady przemysBowe staj si coraz bardziej zautomatyzowane, co pociga za sob zwikszenie ilo[ci urzdzeD o funkcjach wej[cie/wyj[cie stosowanych przy automatyzacji danego procesu. Ponadto nowoczesne czujniki i aktuatory umo|liwiaj uzyskanie wicej ni| jednej prostej jednobitowej informacji, co powoduje konieczno[ u|ycia wikszej ilo[ci przewodów i zacisków. Prowadzi to nieuchronnie do wzrostu kosztów ponoszonych na planowanie, instalacj i utrzymanie systemu. Odpowiedzi na ów wzrost kosztów staBa si technologia magistralna, która - przez dBugi czas obecna na poziomie sterowania  wkroczyBa w [wiat czujników i elementów wykonawczych w poBowie lat dziewidziesitych dziki wprowadzeniu AS-interface  sieci zaprojektowanej specjalnie dla potrzeb najni|szego poziomu ka|dego systemu automatyki. 3 AS-interface (w skrócie AS-i) Bczy czujniki dwustanowe i elementy wykonawcze, poprzez sie zbiorcz, z poziomem sterowania PLC lub PC  bdc tym samym systemem bardzo prostym i elastycznym, korzystnym cenowo oraz szybkim i pewnym w dziaBaniu, a w dodatku odpornym na zakBócenia, co zapewnia wysokie bezpieczeDstwo pracy w warunkach przemysBowych. Wszystkie elementy sieci AS-i poBczone s dwu|yBowym przewodem, który przekazuje dane i zasilanie podBczonym elementom (stacjom slave). AS-interface koDczy w ten sposób er kBopotliwych i kosztownych instalacji. 3. Budowa i zasada dziaBania sieci AS-interface 3.1 Wprowadzenie do zagadnienia Struktura kompleksowego systemu automatyki bywa czasem trudna do odczytania nawet dla ekspertów: znajduje si w niej wiele urzdzeD zazwyczaj poBczonych w ró|ne sieci przy u|yciu ró|nych protokoBów transmisji. Zwyczajem, staBo si, wic dzielenie poziomów automatyki wedle pewnej okre[lonej hierarchii. Poziomy te ró|ni si wielko[ci i rodzajem przesyBanych danych, prdko[ci transmisji, stopniem ochrony i wieloma jeszcze innymi aspektami. Aby pomóc dokBadnie zrozumie zadania sieci AS-interface oraz jej miejsce w hierarchii systemów automatyki nale|y krótko obja[ni podstawowe wBasno[ci poszczególnych poziomów automatyki. Rys.3.1 Struktura systemu automatyki 4 Na najwy|szym poziomie  tak zwanym poziomie nadzoru komputery zarzdzajce poBczone s w sie, bdz te| jeden komputer zwany hostem zarzdza caBo[ci produkcji u|ywajc innych komputerów jako slave ów. Rozmiary przesyBanych pakietów danych mierzy si w megabajtach, a transmisja nie musi by prowadzona w czasie rzeczywistym. Medium transmisyjnym mo|e by na przykBad sie Ethernet. Drugi poziom zwany jest poziomem sterowania. To wBa[nie tu pracuj sterowniki programowalne. Standardem komunikacji staBa si sie Profibus, której prdko[ transmisji, sigajca 12Mbit/s w wersji DP jest idealna dla tego poziomu. Za pomoc tej|e sieci sterowniki komunikuj si z poziomem procesu, który jest najni|szym poziomem automatyki. Nie oznacza to jednak, |e najmniej wa|nym. Na najni|szym poziomie sprzgnite sieci s elementy, które dostarczaj bdz wymagaj sygnaBów binarnych. Objto[ przesyBanych pakietów danych jest bardzo maBa, ale transmisja odbywa si z bardzo du| prdko[ci. Na tym poziomie wszystkim elementom systemu transmisji, stawia si bardzo wysokie wymagania. Midzy innymi wymaga si: - niewra|liwo[ci na zakBócenia elektromagnetyczne - krótkich czasów reakcji i cyklu - wysokiego stopnia ochrony (IP), aby urzdzenia sieci mogBy by instalowane w niedalekiej odlegBo[ci, bdz te| bezpo[rednio na pracujcych maszynach - maBych nakBadów(czas, siBa robocza) na instalacj i programowanie, nawet w przypadku konieczno[ci modyfikowania lub poszerzania ju| istniejcej sieci Sie AS-interface jest odpowiedzi na powy|sze wymagania. Definiuje si j jako  system otwartej magistrali na najni|szym poziomie sterowania, który realizuje sieciowe poBczenie elementów automatyki z wy|szym poziomem sterowania 1 1. yródBo: http://www.moeller.pl 5 3.2 Historia powstania sieci. AS-interface kontra okablowanie konwencjonalne W konwencjonalnej technice Bczeniowej stosowanej zreszt wci| do dzi[, dokonuje si okablowania równolegBego elementów: ka|dy styk elementu automatyki musi by poBczony z kontrolerem przez wielo|yBowy przewód, system zacisków, wtyków. W rezultacie ma si do czynienia z bardzo du| ilo[ci przewodów, nierzadko niebywale dBugich. Ponadto taki sposób okablowania wymaga stosowania wielu dodatkowych urzdzeD takich jak na przykBad karty wej[/wyj[. M1 M2 M3 C1 C2 C3 C4 Rys.3.2 Konwencjonalne okablowanie systemu automatyki Zwikszajce si z tego powodu koszty oraz wynikajcy z tego spadek konkurencyjno[ci firm spowodowaB, |e zaczto szuka nowych rozwizaD w kwestii okablowania systemów. DoszBo do powstania sterowanych zdalnie moduBów wej[/wyj[. Standardowo moduBy takie wyposa|one byBy w przynajmniej osiem, a zazwyczaj szesna[cie kanaBów I/O. DoprowadziBo to do powstawania  zdalnych wysp automatyki , co z kolei spowodowaBo znaczn redukcj okablowania na linii sterownik-moduBy. Jednak, aby w peBni wykorzysta owe  wyspy i uczyni je efektywnymi nale|aBo jeszcze poBczy je z czujnikami i elementami wykonawczymi, które zwykle ulokowane byBy 6 w pewnej odlegBo[ci od zdalnych moduBów I/O. Niestety powodowaBo to ponownie zwikszenie nakBadów na okablowanie. Systemy o takiej strukturze byBy taDsze ni| te z okablowaniem równolegBym, ale nie wykorzystywaBy wszystkich mo|liwo[ci oszczdzania kosztów. W roku 1990 wychodzc naprzeciw oczekiwaniom rynku jedena[cie firm wytwarzajcych czujniki i elementy wykonawcze automatyki uformowaBo konsorcjum, którego celem staBo si opracowanie ustandaryzowanego, taniego systemu magistralnego, który speBniaBby wymagania stawiane systemowi przesyBania danych na najni|szym poziomie automatyki. System, który zostaB nazwany Actuator-Sensor Interface (AS-interface, AS-I) wprowadzony zostaB na rynek w roku 1994. Dwa lata pózniej konsorcjum twórców sieci AS-I przeksztaBciBo si w organizacj nazwan AS International Association, której zadaniem do dzi[ jest midzynarodowa normalizacja, certyfikacja i rozwój komponentów i systemów AS-I. Master Rys.3.3 Okablowanie systemu automatyki przy u|yciu sieci AS-interface Sie AS-I zaprojektowana zostaBa w taki sposób, aby Bczy wspomniane wcze[niej  wyspy , czyli moduBy I/O z czujnikami i elementami wykonawczymi przy pomocy zaledwie jednego przewodu. Dziki zastosowaniu AS-I zamiast konwencjonalnej instalacji mo|na uzyska redukcj kosztów, nawet do 30%. Jak wida na rysunku 3.4, gBówne czynniki zmniejszajce ów koszt 7 s zwizane z kosztami ponoszonymi na przewody. Zarówno ich kupnem jak i pózniejszym utrzymaniem. Rys.3.4. Porównanie kosztów instalacji i utrzymania systemów automatyki  systemu konwencjonalnego oraz sieci AS-interface Realne porównanie kosztów nie powinno jednak dotyczy jedynie nakBadów  policzalnych . Wiele dodatkowych korzy[ci (takich jak na przykBad oszczdno[ czasu), jakie mo|e zapewni sie AS-interface podczas projektowania struktury systemu automatyki, jest zazwyczaj pomijane, bdz traktowane marginalnie. Sie AS-interface okre[lana jest jako bardzo  elastyczna . Elastyczno[ ta objawia si, kiedy niezbdna jest modyfikacja, bdz poszerzenie istniejcej struktury systemu automatyki. W praktyce ka|dy taki system musi by prdzej czy pózniej modyfikowany czy to z powodu poszerzania zakresu produkcji, czy te| zwikszania konkurencyjno[ci poprzez wprowadzanie nowocze[niejszych rozwizaD. W przypadku okablowania konwencjonalnego zachodzi wtedy konieczno[ kBadzenia nowych przewodów i wymiany terminali, w których na przykBad zaczyna brakowa wej[/wyj[. W wielu jednak przypadkach wymiana taka nie jest mo|liwa z powodu fizycznego braku miejsca. Dochodz do tego problemy zwizane z przestojem w produkcji, w zwizku z czym oczywistym jest, |e celem ka|dego wytwórcy jest mo|liwie najszybsza modyfikacja systemu, aby ów przestój byB mo|liwie najkrótszy i straty z nim zwizane jak najmniejsze. W tym momencie ujawniaj si zalety sieci AS-interface. Tylko jeden przewód musi zosta wymieniony, albo nawet tylko przeBo|ony, co gwarantuje 8 zmniejszenie nakBadów oraz skrócenie czasu po[wiconego na modyfikacj systemu. Technologia ASI prowadzi tak|e do uzyskiwania korzy[ci podczas testowania i wdra|ania systemu oraz w sferze diagnostyki. Konkludujc mo|na stwierdzi, |e u|ycie sieci AS-interface zamiast standardowego systemu prowadzi do znacznej oszczdno[ci kosztów dla przedsibiorstwa, które si na to zdecyduje. 3.3 Podstawowe elementy sieci AS-interface Sie AS-I jest systemem moduBowym. W jej skBad wchodz: - AS-I Master - Zasilacz AS-I - Slave y AS-I - Wzmacniacze(Repeaters) - PrzedBu|acze(Extenders) Rys.3.5.PrzykBadowa architektura sieci AS-interface 9 3.3.1 AS-interface master Sie AS-I jest systemem z pojedyncz jednostk centraln zwan Masterem. AS-I master jest mózgiem caBej sieci. Organizuje przesyB danych na caBej dBugo[ci przewodu AS-I, oraz zapewnia poBczenie z sieci wy|szego poziomu (np. Profibus), lub bezpo[rednio z nadrzdnym kontrolerem (np. PLC). Wszystkie funkcje logiczne przetwarzane s w sekcji cyfrowej urzdzenia. Sekcja analogowa sBu|y do wysyBania i odbioru modulowanego sygnaBu. Rys.3.6. CP 243-2 AS-interface Master W przeciwieDstwie do innych zBo|onych systemów, sie AS-interface jest samo konfigurowalna tzn. u|ytkownik nie jest zmuszony do parametryzacji urzdzeD, takiej jak na przykBad okre[lanie praw dostpu, typów ramek czy te| szybko[ci transmisji. Wszystkie te czynno[ci i funkcje wykonywane s przez mastera automatycznie. Oprócz tego urzdzenie to monitoruje sie pod wzgldem diagnostyki, wykrywa i sygnalizuje bBdy. Oprogramowanie sieci przekazuje wszystkie dane sterujce dla elementów wykonawczych bezpo[rednio z PLC do mastera. Zbdne jest u|ycie konwencjonalnych kart wyj[ dla PLC Podobnie dane wej[ciowe od czujników s przesyBane przez mastera bezpo[rednio do programu u|ytkownika w PLC. U|ycie kart wej[ jest zatem tak|e niepotrzebne. Dziki temu caBy system AS-I z punktu widzenia sterownika programowalnego zachowuje si jak jeden przewód, po którym wysyBane s i odbierane informacje od dowolnego urzdzenia koDcowego. Jak wspomniano wcze[niej, dane z sieci AS-I mog by przesBane bezpo[rednio do nadrzdnego kontrolera, bdz te| do sieci wy|szego poziomu. 10 Jednostka centralna w wersji  gateway posiada zintegrowany master AS-I. W tym przypadku dane z sieci AS-interface przekazywane s do sieci wy|szego poziomu (np. Profibus). Sie AS-I dziaBa wic wówczas jako jedno z ramion magistrali sieci nadrzdnej. Z punktu widzenia sieci wy|szego rzdu jednostka (master) AS-I w wersji  gateway jest jedn ze stacji okre[lon wBasnym adresem w systemie. 3.3.2 Zasilacz AS-I Zasilacz AS-I wBczany jest bezpo[rednio do dwu|yBowego przewodu AS-I. Dostarcza on niezbdnej energii wszystkim stacjom w sieci, w tym tak|e jednostce centralnej. W ka|dym segmencie sieci AS-I musi by zainstalowany jeden zasilacz. Zgodnie ze specyfikacj, zasilacz AS-I dostarcza sieci napicia staBego o warto[ci 29.5-31.6 V co odpowiada midzynarodowej normie dotyczcej napi niskich (IEC 64, DIN VDE 0100-410, DIN VDE 0106-101) Napicie znamionowe zazwyczaj wynosi 30V, przy prdzie znamionowym 2.4A. Zasilaczom AS-I stawiane s bardzo wysokie wymagania dotyczce stabilno[ci napicia. O ile w przypadku, gdy w sieci znajduj si jedynie czujniki, nie ma to wikszego znaczenia, poniewa| mog one pracowa nawet, gdy napicie zasilania spadnie do 10V, to w sieci, w której zasilacz AS-I zasila tak|e elementy wykonawcze bardzo wa|ne jest |eby utrzyma napicie na poziomie nie ni|szym ni| 20V. Je[li napicie bdzie ni|sze, a ma to miejsce zazwyczaj w przypadku elementu wykonawczego umieszczonego bardzo daleko od zródBa zasilania, przy sieci pracujcej na du|ym obci|eniu  taki aktor nie bdzie funkcjonowaB prawidBowo. Z tego wBa[nie powodu wszystkie elementy sieci, które wymagaj wikszego poboru prdu s zasilane z zewntrznych zródeB napicia przy u|yciu osobnego przewodu. W zastosowaniu znajduj si dwuzadaniowe zasilacze AS-I z dwoma wyj[ciami napiciowymi  jednym zródBem 30V dla urzdzeD, które pobieraj maBe prdy i drugim konwencjonalnym zródBem napicia 24V dla zasilania urzdzeD o wikszym poborze mocy. Do przesyBu napicia 24V u|ywa si wtedy zazwyczaj profilowanego czarnego przewodu AS-I (w odró|nieniu od przewodu |óBtego). 11 Rys.3.7. Zasilacz AS-I Konstrukcja wewntrzna urzdzenia skBada si z dwóch funkcjonalnych cz[ci: konwencjonalnego obwodu zasilania oraz obwodu odprzgajcego (data decoupling unit). W sieci AS-I transmisja danych oraz energii prowadzona jest równocze[nie dwu|yBowym przewodem. Z tego powodu zasilacz AS-I zapewnia nie tylko zasilanie sieci, ale równie| odsprzga sygnaB danych od napicia. SygnaB danych modulowany jest jako zmiany prdu w przewodzie AS-I i skBada si z dodatnich oraz ujemnych impulsów. Jest kodowany przez nadajniki przy u|yciu metody Manchester (Spadek poziomu sygnaBu koduje zera, a wzrost  jedynki. Zarówno spadki, jak i wzrosty poziomów sygnaBu przypadaj na [rodkowe cz[ci przedziaBu czasu przeznaczanego na przesBanie jednego bitu3). Metoda ta zapewnia Batwe odró|nianie sygnaBów danych od fluktuacji napicia spowodowanych na przykBad obci|eniem. Warto[ prdu transmisji waha si midzy 55 i 68 mA, std impulsy danych maj amplitud +/- 2V, a wic caBkowita zmiana poziomu napicia spowodowana przez sygnaB danych zamyka si w granicy czterech Voltów. Zmiany napicia o wolnej czstotliwo[ci, spowodowane na przykBad obci|eniem sieci s wygBadzane przez zasilacz i dziki temu nie s zauwa|ane przez obwody odsprzgajce pozostaBych urzdzeD w sieci Obwód u|ywany do odsprzgania danych skBada si z dwóch cewek, ka|dej z równolegle wBczonym rezystorem. Cewki zamieniaj impulsy prdowe generowane przez nadajnik AS-I w impulsy napicia poprzez ró|niczkowanie. Impulsy te odbierane i dekodowane (przywracana jest struktura bitowa) przez wszystkie odbiorniki w sieci. 3 yródBo:  SBownik Encyklopedyczny - Informatyka Wydawnictwa Europa. Autor - ZdzisBaw PBoski. ISBN 83-87977-16-0. Rok wydania 1999 12 L AS-I + R C Uin GND C R AS-I - L R=39&! ; L=50µH Rys.3.8. Obwód odsprzgania danych w zasilaczu AS-I Z powodu elastyczno[ci sieci, rezystor zakoDczeniowy (terminator) zazwyczaj u|ywany w systemach magistralnych, w sieci AS-I nie znajduje zastosowania. Jego funkcj speBniaj wspomniane rezystory poBczone równolegle z cewkami. Dziki nim impulsy odbijaj si na koDcu przewodu, ale nie wracaj do sieci w postaci zakBóceD 3.3.3 Slave y AS-I oraz AS-interface Slave Chip (ASIC) Rozró|nia si dwie metody monta|u (dwa rodzaje) slave ów w sieci AS-I: - moduBy AS-I (pasywne i aktywne) - Slave y do wBczania bezpo[rednio w sie. Zarówno pasywne jak i aktywne moduBy AS-I skBadaj si z dwóch cz[ci: tak zwanych  moduBu u|ytkowego oraz  sprzgBa . ModuB u|ytkowy stanowi górn (przedni) cz[ caBo[ci i jest przytwierdzany do sprzgBa przy u|yciu [rub. Przewód AS-I, który znajduje si w sprzgle zostaje w ten sposób podBczony do moduBu. Urzdzenia takie jak czujniki, przyBczane s do moduBu u|ytkowego przy u|yciu standardowych zBcz M12 ModuBy AS-I posiadaj stopieD ochrony IP 67 i mo|liwe jest sytuowanie ich w miejscach gdzie panuj trudne warunki pracy, na przykBad blisko pracujcych maszyn i urzdzeD. 13 Rys.3.9. a) sprzgBo (dolna cz[ moduBu); b) przewód AS-I w interfejsie elektro- mechanicznym sprzgBa; c) kompletne urzdzenie po przytwierdzeniu moduBu u|ytkowego (górnej cz[ci moduBu) Pasywne moduBy AS-I u|ywane s jako rozgaBzniki sieci, oraz jako skrzynki rozdzielcze dla czujników ze zintegrowanym chipem AS-I. ModuBy pasywne nie posiadaj |adnych obwodów elektronicznych ani chip u AS-I. ModuBy aktywne zawieraj chip AS-I. Dziki temu mo|liwe jest przyBczenie do nich standardowych urzdzeD, takich jak czujniki, nie posiadajcych wBasnego AS-I chip a. Budowane s one w trzech konfiguracjach: 4we, 4wy lub 2we/2wy. Drugim rodzajem slave ów s czujniki i elementy wykonawcze ze zintegrowanym chipem AS-I.. Reprezentuj one now generacj produktów inteligentnej automatyki. Wygldem zewntrznym niczym nie ró|ni si od czujników konwencjonalnych. PodBczane s bezpo[rednio do przewodu AS-I za pomoc specjalnych zBcz, lub te| przez  zazwyczaj u|ywane  zBcza M12. Nie zachodzi tu konieczno[ u|ycia moduBów (pasywnych). System AS-I pozwala na podBczenie do 31 slave ów do ka|dego segmentu sieci (62 w nowej specyfikacji 2.1). Ka|dy z nich mo|e posiada do czterech wej[ i do czterech wyj[ (w specyfikacji 2.1  do czterech wej[ i do trzech wyj[), co daje w sumie mo|liwo[ stworzenia systemu posiadajcego 124 wej[ i wyj[ (w specyfikacji 2.1 248 wej[ i 186 wyj[) Slave om przydzielane s adresy od 1 do 31. Adres zerowy zarezerwowany jest dla urzdzenia, które zostaBo wBa[nie podBczone do sieci, ale nie ma jeszcze przyporzdkowanego adresu. To pozwala masterowi wykrywa nowo podBczone urzdzenie i wBcza je automatycznie do listy aktywnych slave ów. 14 Ka|dy slave identyfikowany jest przy pomocy trzech parametrów: a) adresu: Ka|dy slave posiada wBasny adres, który musi by unikalny w obrbie danego segmentu sieci. b) kodu WE/WY Kod WE/WY okre[la czy porty danych s wej[ciami, wyj[ciami czy te| s dwukierunkowe c) numeru identyfikacyjnego(ID), oraz rozszerzonych kodów ID1, ID2 Kody ID u|ywane s do rozró|nienia slave ów o tym samym kodzie we/wy Kody WE/WY oraz ID zapisywane s przez wytwórc w pamici EEPROM chip u AS-I. Ich kombinacja okre[la typ i profil slave a. Adres natomiast przypisywany jest przez u|ytkownika. Chip ASIC stanowi interfejs midzy magistral i wszystkimi elementami slave. Ka|dy slave (moduB, czujnik, aktor) potrzebuje tylko jednego chip u ASIC, aby móc zosta podBczony do sieci. Chip ASIC wytwarzany w technologii CMOS, skBada si z dwóch sekcji  analogowej i cyfrowej. Nie jest to jednak procesor, ani mikrokontroler, std te| nie wymaga |adnego oprogramowania, co bardzo upraszcza monta|. ASIC charakteryzuje si du| szybko[ci przetwarzania, niskim kosztem oraz maB wielko[ci. Przewód AS-I Obwód ochronny dla Nadajnik/odbiornik nadajnika/odbiornika Sekcja zasilania Kontroler Interfejs 24V 5V 0V Reset EEPROM 4 bity 4 bity danych parametrów Rys.3.10. Schemat blokowy AS-interface Slave Chip u 15 Podstawowe funkcje i elementy ASIC to: - fizyczny interfejs do sieci - dostarczenie odpowiedniego napicia do samego chip u oraz do czujników i aktorów - cztery konfigurowalne porty danych, u|ywane do cyklicznej wymiany informacji z masterem - cztery wyj[cia parametryzacji, które u|ywane s do transferu parametrów od mastera do slave ów - trwaBa pami (EEPROM), w której zapisany jest adres slave a, kod we/wy oraz kod identyfikacyjny danego czujnika lub aktora Sekcja nadajnika/odbiornika sBu|y do przesyBania danych na linii chip-przewód AS-I. Sekcja zasilania wyodrbnia napicie funkcjonalne dla czujników i aktorów i dostarcza je do nich poprzez interfejs. Dodatkowe piciowoltowe wyj[cie tej sekcji u|ywane jest do zasilania pamici EEPROM. Kontroler wykrywa wywoBania mastera i generuje odpowiedzi. Wymiana danych midzy masterem i slave em jest caBy czas monitorowana, dziki czemu w przypadku bBdów w komunikacji mo|liwe jest ustawienie wyj[ /aktorów/ w stan  bezpieczny (np. zamkn zawór). ASIC posiada równie| zaimplementowane dodatkowe obwody, które sprawiaj, |e niewBa[ciwe dziaBanie slave a nie spowoduje przerwania pracy sieci. Zapewniaj one: - ochron podczas zaniku napicia - ochron przed przeci|eniem termicznym - ochron przed przeci|eniem prdowym - obwód blokujcy nadajnik w przypadku, gdy w wyniku usterki slave dezorganizuje prac sieci poprzez wysyBanie sygnaBu nie bdc wywoBanym przez mastera. 3.3.4 Przewód AS-I {óBty pBaski, dwu|yBowy przewód staB si znakiem firmowym AS-interface. Za jego pomoc odbywa si jednoczesna transmisja danych i zasilanie czujników, a czasem tak|e elementów wykonawczych. To, co gBównie odró|nia AS-interface od innych sieci komunikacyjnych jest technologia monta|u przewodów, tzw. technologia przebijania izolacji. Kontakt midzy urzdzeniem i 16 przewodem ASI zapewnia EMI- interfejs elektro-mechaniczny. Zarówno mechaniczne jak i elektryczne poBczenie odbywa si w kilku krokach: Nale|y umie[ci przewód w interfejsie EMI (zazwyczaj specjalnej szynie w dolnej poBowie moduBu. W zale|no[ci od rodzaju moduBu wystarczy wcisn, bdz przykrci odpowiednie zaciski dolnej i górnej cz[ci moduBu Bczc go w caBo[. Specjalne konektory przebij izolacj przewodu i zetkn si bezpo[rednio z |yB tworzc poBczenie elektryczne. Rys.3.11 Przekrój przewodu AS-I Taki typ poBczenia ma nastpujce zalety: - specjalny profil przewodu uniemo|liwia wBczenie go z niewBa[ciw polaryzacj - szybki i prosty monta|, nie ma bowiem konieczno[ci cicia przewodu do dBugo[ci i usuwania izolacji - przewód po podBczeniu w taki sposób posiada stopieD ochrony IP 67 (jest wodoodporny), co pozwala na montowanie moduBów slave bezpo[rednio w miejscu pracy maszyn. ModuBy mog by odBczane od przewodu i przenoszone w inne miejsce tak czsto jak jest to konieczne. Kiedy przewód jest odBczany, konektory s wycigane, a wBa[ciwo[ci samo leczenia przewodu powoduj, |e dziury zamykaj si automatycznie, zapewniajc ponownie peBn izolacj. Zamiennie z |óBtym przewodem AS-I u|ywany mo|e by ka|dy dwu|yBowy przewód o [rednicy |yBy 1,5 mm2. Nie istnieje tu konieczno[ ekranowania przewodu. Przej[cia elektryczne midzy przewodem AS-I i innym rodzajem przewodu (np. standardowym okrgBym) dokonuje si poprzez specjalne moduBy (standardowo przej[cia AS- I  jeden konektor M12 lub AS-I  cztery konektory M12.) Topologia sieci AS-I jest dowolna i zale|y tylko od inwencji twórcy i potrzeb procesu technologicznego. Zazwyczaj ma ksztaBt gwiazdy, linii bdz drzewa. Logicznie nie ró|ni si ona od konwencjonalnego okablowania równolegBego. Jedyny warunkiem, jaki musi speBnia sie: jej caBkowita dBugo[ nie mo|e przekracza stu metrów(wyjtek: u|ycie przedBu|aczy lub wzmacniaczy opisanych w punkcie 3.3.5) 17 Rys.3.12.PrzykBadowe topologie sieci AS-I: a) linia; b) drzewo; c) pier[cieD 3.3.5 PrzedBu|acze (extenders) i wzmacniacze (repeaters) Jak wspomniano powy|ej maksymalna dBugo[ sieci AS-I mo|e wynosi sto metrów. Dziki zastosowaniu urzdzeD zwanych przedBu|aczem (extender) oraz wzmacniaczem (repeater) mo|liwe jest przedBu|enie sieci nawet do trzystu metrów. a) Wzmacniacze W przypadku u|ycia wzmacniaczy, w sieci mo|na u|y maksymalnie dwóch takich urzdzeD. Uzyskuje si wówczas mo|liwo[ stworzenia trzysegmentowej sieci. Dopuszczalna dBugo[ przewodu w ka|dym z segmentów wynosi sto metrów. Ka|dy segment musi posiada swój wBasny zasilacz AS-I. Slave y AS-I mog znajdowa si w ka|dym z segmentów. Dodatkowo wzmacniacz izoluje elektrycznie dwa segmenty, które Bczy, co jest korzystne z punktu widzenia mo|liwo[ci wystpienia zwarcia w którym[ z segmentów. b) PrzedBu|acze U|ywane s w sieciach, w których master znajduje si daleko od wBa[ciwej instalacji. 18 Ró|ni si od wzmacniaczy tym, |e w przypadku ich zastosowania do przewodu AS-I biegncego midzy masterem a przedBu|aczem nie mo|na podBczy |adnego urzdzenia(slave a, zasilacza). Oprócz sieci z dwoma wzmacniaczami lub dwoma przedBu|aczami istnieje mo|liwo[ stworzenia sieci z wykorzystaniem obu tych urzdzeD. PrzykBad pokazany jest na rys.2.12. Rys.3.13. PrzykBadowa struktura rozszerzonej sieci AS-I 3.4. Komunikacja Jak wspomniano w punkcie 3.3.3 do typowej sieci ASI mo|na wBczy maksymalnie 31 moduBów slave, a w nowych specyfikacjach sieci nawet do 62. Wszystkie moduBy obsBugiwane s przez mastera wedBug [ci[le okre[lonych reguB. Komunikacja odbywa si w cyklach: Najpierw master wysyBa |dania do moduBów o kolejnych adresach. WywoBany moduB odpowiada natychmiastowo. Po osigniciu ostatniego adresu proces interrogacji zaczyna si od pocztku. Czas caBego cyklu przepytywania peBnej sieci (z 31 moduBami) wynosi okoBo 5ms. W przypadku mniejszej ilo[ci slave ów czas ten ulega skróceniu. Dla sieci z 31 slave ami kompletny cykl skBada si z: - 31 telegramów wysBanych do slave ów - jednego telegramu sBu|cego wykrywaniu nowych slave ów - telegramu adresujcego, lub telegramu konfigurujcego 19 Rys.3.14. ReguBa komunikacji Master-Slave w sieci AS-I Je[li informacja otrzymywana przez mastera od danego slave a jest bBdna (np. slave nie odpowiada) przez trzy kolejne cykle zostaje on uznany przez mastera za uszkodzony i wyBczony z listy aktywnych slave ów. Stanowi to du|e uBatwienie dla operatora sieci, który dostaje dokBadn informacj o umiejscowieniu bBdu, co pozwala na szybkie jego usunicie. Tabela 3.1. Struktura telegramu w sieci AS-interface WywoBanie (Master Call) Liczba bitów Czas trwania Bit startu(dla synchronizacji) 1[ST] 6µs Bit kontroli 1[SB] 6µs Adres Slave a 5[A4...A0] 30µs Informacja wBa[ciwa 5[D4...D0] 30µs Bit parzysto[ci 1[PB] 6µs Bit stopu(dla synchronizacji) 1[EB] 6µs Pauza 3[MP] 18µs Acznie 17 102µs Odpowiedz Liczba bitów Czas trwania Bit startu(dla synchronizacji) 1[ST] 6µs Informacja wBa[ciwa 4[D3...D0] 24µs Bit parzysto[ci 1[PB] 6µs Bit stopu(dla synchronizacji) 1[EB] 6µs Pauza 1[SP] 6µs Acznie 8 48µs Informacja wBa[ciwa w telegramie zwanym wywoBaniem jak wida w tabeli 3.1 skBada si z piciu bitów. Cztery z nich(D0-D3) u|ywane s do transferu danych do/od danego slave a. Bit D4 wraz z bitem kontrolnym SB u|ywany jest jako znacznik okre[lajcy rodzaj wywoBania.(SB jest jedynk tylko w przypadku wywoBania instrukcji) 20 Master mo|e wysyBa cztery ró|ne rodzaje wywoBaD: - wymiana danych (Data call) - slave otrzymuje oraz wysyBa cztery bity danych. S one u|ywane do przesyBu ró|nego rodzaju informacji w zale|no[ci od typu slave a(czujnik/aktor). Gdy slave jest wywoBywany, otrzymuje bity danych, odpowiadajce rozkazom dla podBczonych aktorów. W odpowiedzi wysyBa bity danych, które przekazuj masterowi informacje z czujników. - parametryzacja (Parameter call)  tego typu wywoBania u|ywane s zazwyczaj do zmiany funkcji slave a (zmiany konfiguracji). Standardowe dane dotyczce konfiguracji wszystkich slave ów zapisane s w pamici trwaBej mastera. Aadowane s do przyBczonych slave ów podczas ka|dego startu systemu. - Adresowanie (Adressing call)  to wywoBanie u|ywane jest do przyporzdkowania adresu nowo podBczonemu slave owi. Adres zawarty jest w informacji wBa[ciwej w bitach D0-D4 (por. tabela 2.1) - WywoBania komend (Command Calls)  wywoBania sBu|ce do obsBugi sieci AS- interface z poziomu programu u|ytkownika. 4. Koncepcja stanowiska laboratoryjnego 4.1 Opis stanowiska Proces technologiczny, jaki jest symulowany na stanowisku laboratoryjnym bdcym przedmiotem niniejszego wiczenia, przedstawia prac ta[mocigu przenoszcego metalowe sztaby o ró|nej dBugo[ci do miejsca docelowego. Zadaniem programu sterujcego modelem jest pobieranie danych z czujników znajdujcych si przy ta[mocigu i na ich podstawie obliczanie prdko[ci ta[my oraz dBugo[ci sztab. Opracowano stanowisko laboratoryjne z modelem ta[mocigu sterowanym przez sterownik PLC z wykorzystaniem sieci komunikacyjnej AS-interface, które realizuje wspomniany wy|ej proces technologiczny. Elementy sterujce wykorzystane przy tworzeniu struktury komunikacyjnej stanowiska (rys.4.1) to: - komputer PC (1), - sterownik programowalny S7-200 (2), - moduB Simatic CP 243-2 (master AS-I) (3), - panel operatorski TP070 (4), 21 - moduB logiczny LOGO! (5), Opisane s one szczegóBowo w kolejnych rozdziaBach Oprócz elementów sterujcych na stanowisku zostaBy wykorzystane równie| inne urzdzenia: - ta[mocig Montech KTB (6), - szesnastowej[ciowy moduB slave sieci AS-i (7), - czujniki indukcyjne (8), - zasilacz AS-interface (9). 6 8 4 9 7 5 1 2 3 Rys.4.1. Koncepcja stanowiska laboratoryjnego 4.2. Przeno[nik ta[mowy Montech Przeno[nik ta[mowy, zwany dalej ta[mocigiem jest jednym z obiektów sterowania w strukturze sterowania systemem. Jest to model KTB (rys. 4.2) wyprodukowany przez szwajcarsk firm Montech. Rys. 4.2. Przeno[nik ta[mowy KTB 22 Przeno[nik zasilany jest prdem staBym. Znamionowe napicie pracy wynosi od 20 do 28 Voltów. Posiada on dwa zaciski do zasilania (przewody brzowy i niebieski), oraz dwa zaciski do sterowania (5-24V, przewody biaBy i czarny). Na panelu czoBowym przeno[nika (rys. 4.3) znajduj si przyciski sterownicze, oraz wy[wietlacz. Przyciski, jak na rysunku 3, maj nastpujce funkcje: - przyciski 1 i 2  zmniejszanie i zwikszanie prdko[ci ta[my - przyciski 3 i 5  uruchamianie ta[my w dwie strony - przycisk 4  zatrzymanie ta[my. 6a m/min. m/min. 6b m/min. 6c m/min. 1 2 3 4 5 6 Rys. 4.3. Panel czoBowy ta[mocigu KTB Wy[wietlacz pracuje w trzech trybach w zale|no[ci od aktualnego stanu pracy przeno[nika: - w trakcie ruchu ta[my wy[wietla prdko[ (6a) - gdy ta[ma jest nieruchoma wy[wietla tryb pracy ta[mocigu oraz zaprogramowany kierunek ruchu (6b) - w trakcie programowania na wy[wietlaczu pokazywana jest aktualna pozycja [cie|ki programowej (6c). Tryby pracy przeno[nika: a) tryb autonomiczny (A)  ta[mocig pracuje niezale|nie, mo|e by sterowany jedynie z poziomu wBasnego panelu. b) tryb zewntrzny (E)  przeno[nik pracuje jako cz[ systemu. Mo|e by wyBczany i zaBczany poprzez odcinanie i doprowadzanie napicia zasilajcego. Kierunek ruchu definiuje si w parametrach przeno[nika. W ka|dej chwili mo|e on zosta zatrzymany 23 poprzez u|ycie przycisku (4) na panelu oraz wystartowany ponownie przy u|yciu przycisków (3) lub (5). c) tryb kontrolowany (S)  dwa wej[cia cyfrowe przeno[nika podBczane s na wyj[cia sterownika PLC. Kiedy pojawi si na nich napicie (5-24V) ta[ma ruszy w odpowiednim kierunku. Ta[mocig mo|e zosta w ka|dej chwili zatrzymany poprzez u|ycie przycisku (4) na panelu oraz wystartowany ponownie przy u|yciu przycisków (3) lub (5), pod warunkiem |e sygnaB ze sterownika w midzyczasie nie zostaB odcity. Przeno[nik KTB posiada wbudowan opcje programowania. Dziki niej mo|liwe jest ustawienie poszczególnych parametrów pracy ta[mocigu. Do trybu programowania przechodzi si poprzez przyci[nicie i przytrzymanie przez trzy sekundy jednocze[nie przycisków (1) i (2) na panelu urzdzenia. PeBna [cie|ka programowania przeno[nika pokazana jest na rysunku 4.4. 3 3 sekundy sekundy 30 sekund Rys. 4.4. Zcie|ka programowa przeno[nika KTB Opis parametrów u|ywanych podczas programowania ta[mocigu: - SPE (Speed)  jest to parametr, który pozwala na zablokowanie (Loc) mo|liwo[ci zmiany prdko[ci ta[mocigu podczas pracy przez nieautoryzowane osoby. - dIr (direction)  pozwala ustawi kierunek ruchu ta[my podczas autonomicznego trybu pracy. 24 - rAn (ramp)  okre[la przedziaB czasu w jakim ta[mocig po wBczeniu ma doj[ do peBnej prdko[ci. Warto[ parametru podana jest w sekundach. (0.5  5s). - nod (mode)  pozwala przeBczy tryb pracy przeno[nika. - GEA (gear)  okre[la przekBadni (bieg) na jakiej pracuje przeno[nik - dlA (diameter)  w przypadku u|ycia innych ni| standardowe rolek, pozwala na wpisanie ich [rednicy co powoduje prawidBowe wy[wietlanie prdko[ci na wy[wietlaczu. - dIs (display)  wBcza/wyBcza diod LED wy[wietlacza. - brA (brake)  parametr, za pomoc którego wBczany/wyBczany jest hamulec przeno[nika. WBczenie hamulca powoduje szybsze zatrzymywanie si ta[my po wyBczeniu. Wyj[cie z trybu programowania nastpuje automatycznie po upBywie 30 sekund od ostatniej akcji operatora, bdz te| poprzez przyci[nicie i przytrzymanie przez trzy sekundy przycisku (4). 5. Sterownik S7-200 z jednostk centraln CPU 224 Podczas wykonywania stanowiska laboratoryjnego opisanego w niniejszej pracy u|yto jednostki centralnej o numerze CPU 224. Dane techniczne sterownika opartego na CPU 224 znajduj si w tabeli 5.1. Tabela 5.1 Dane techniczne CPU 224 Cecha Wyja[nienie/Warto[ Konstrukcja Wymiary 120.5 x 80 x 62 Waga okoBo 0.4 kg. StopieD ochrony IP 20 Warunki zewntrzne: Dop. temperatura pracy Od 0°C do 55°C Max. Wilgotno[ wzgldna powietrza 95% przy +25°C Zintegrowane wej[cia/wyj[cia binarne 14 wej[ / 10 wyj[ Zintegrowane potencjometry analogowe 2 o[miobitowe Maksymalna ilo[ moduBów rozszerzeD 7 Binarne wej[cia/wyj[cia/maksymalna ilo[ kanaBów wej[ i wyj[ przy maksymalnej 94/82/168 ilo[ci moduBów rozszerzeD Analogowe wej[cia/wyj[cia/maksymalna ilo[ kanaBów wej[ i wyj[ przy 28/14/35 maksymalnej ilo[ci moduBów rozszerzeD Pami programu 8 Kb (4096 sBów) Pami danych 5 Kb (2560 sBów) Czas przetwarzania informacji bitowej 0,37 µs 25 Zabezpieczenie dynamiczne 190 godz. danych za pomoc kondensatora Szybkie liczniki 6x30 kHz jednofazowe 4x20 kHz dwufazowe Mo|liwo[ wykonywania operacji Tak zmienno-przecinkowych Zintegrowany zasilacz DC 24V Maksymalnie 280 mA Zegar czasu rzeczywistego Wbudowany Interfejs komunikacyjny 1 RS-485 ObsBugiwane protokoBy a) PPI/MPI slave (187.5 kbit/s) b) Freeport (swobodnie programowalny protokóB ASCII, 38.4 kbit/s) Inne mo|liwo[ci komunikacyjne Poprzez moduBy rozszerzeD: Profibus-DP slave AS i master PByta czoBowa sterownika (przedstawiona na rysunku 5.1) jest wa|nym elementem informujcym o stanie procesu. Wyposa|ona jest ona w znaczniki diodowe wskazujce aktualny tryb pracy jednostki CPU oraz aktualny stan wej[/wyj[. Za tak zwanymi  drzwiami dostpu sterownika znajduje si trójpoBo|eniowy przeBcznik trybu pracy STOP/TERM/RUN. Ustawienie przeBcznika w pozycj RUN lub STOP powoduje to, i| po wyBczeniu i ponownym zaBczeniu zasilania sterownik nie zmienia trybu pracy. Ponadto tryb pracy STOP jest automatycznie wybierany po ponownym zasileniu sterownika, gdy przeBcznik byB w pozycji TERM. Wyboru trybu pracy mo|na te| dokona za pomoc programatora, gdy przeBcznik znajduje si w poBo|eniu TERM, gdy| tylko wtedy wystpuje proces komunikacji midzy PLC, a programatorem. Rys.5.1. PByta czoBowa sterownika S7-200 z jednostk centraln CPU 224 26 6. Charakterystyka mastera AS-interface CP 243-2 6.1. Budowa i dane techniczne Jak wspomniano w punkcie 3.3.1 master AS-interface jest urzdzeniem sprawujcym nadzór i kontrol nad wszystkimi urzdzeniami w sieci AS-I. Przy tworzeniu stanowiska laboratoryjnego zwizanego z niniejsz prac u|yto modelu mastera CP 243-2. Model ten budowany jest jako jeden z doBczalnych moduBów rozszerzeD sterownika S7-200. Z punktu widzenia tego sterownika master AS-I reprezentuje dwa moduBy (moduB cyfrowy 8we/8wy oraz moduB analogowy 8we/8wy). Dane techniczne modelu zestawiono w tabeli 6.1. Tabela 6.1 Dane techniczne CP 243-2 Cecha Wyja[nienie/warto[ci 5ms przy zaBo|eniu, |e w sieci pracuje 31 slave ów Czas cyklu sieci 10ms przy zaBo|eniu, |e w sieci pracuje 62 slave y Poprzez przycisk konfiguracji lub poprzez Sposób konfiguracji u|ycie komend konfiguracyjnych Poprzez terminal PodBczenie do przewodu AS-i Dopuszczalne obci|enie  3A Jeden moduB cyfrowy 8we/8wy Zakres adresów Jeden moduB analogowy 8we/8wy Zasilanie 5V DC Pobór prdu max. 220mA Pobór prdu z sieci AS-i max. 100mA Pobór mocy 3.7W Warunki zewntrzne: Dop. temperatura pracy Od 0°C do 45°C Dop. temperatura podczas transportu OD -40°C do +70°C Max. Wilgotno[ wzgldna powietrza 95% przy +25°C Konstrukcja StopieD ochrony IP 20 Wymiary 71 x 80 x 62 Waga okoBo 250g 27 Rys.6.2 Panel czoBowy mastera AS-interface CP 243-2 Panel zewntrzny mastera przedstawiony jest na rysunku 6.2 Zawiera on dwa przyciski funkcyjne: a) Przycisk wy[wietlacza (Display Button)  przy pomocy tego przycisku zmieniany jest rodzaj informacji wy[wietlanej na panelu. Rozró|niane s trzy tryby wy[wietlania: podstawowy, PROFIBUS i tryb pokazywania slave ów. W tym ostatnim trybie slave y w sieci AS-I wy[wietlane s w grupach po pi. Przej[cie do nastpnej grupy odbywa si tak|e poprzez u|ycie przycisku wy[wietlacza. Powrót do trybu podstawowego odbywa si poprzez wielokrotne naci[nicie przycisku wy[wietlacza (przejrzenie wszystkich grup slave ów), bdz te| automatycznie  w przypadku gdy operator zostawiB mastera w trybie wy[wietlania slave ów na dBu|ej ni| osiem minut  nastpuje powrót samoczynny Przycisk konfiguracji (Set Button)  sBu|y do zmiany trybu pracy CP 243-2 Wyró|nia si dwa tryby pracy mastera: 28 - tryb konfiguracyjny  u|ywany jest podczas instalowania i uruchamiania sieci. W tym trybie master wymienia informacje z ka|dym urzdzeniem slave znajdujcym si w sieci . Nowo doBczane slave y s wykrywane , aktywowane i wBczane w cykl wymiany danych. Kiedy instalacja sieci jest zakoDczona CP 243-2 mo|e zosta przy u|yciu przycisku konfiguracji przeBczony w tryb ochronny. W tym momencie wszystkie slave y zostaj ostatecznie skonfigurowane a ich parametry zachowane na staBe w pamici mastera. - tryb ochronny  w tym trybie master wymienia dane tylko i wyBcznie ze skonfigurowanymi slave ami to znaczy takimi, których parametry zgadzaj si z parametrami zachowanymi w pamici mastera. Na panelu znajduj si tak|e dwa rzdy diod. Górny rzd, w którym znajduj si diody oznaczone CM, AUP, CER, APF, PWR i SF reprezentuje wy[wietlacz statusu, aktywny w podstawowym trybie wy[wietlania. Znaczenie diod podane jest w tabeli 6.2. Tabela 6.2 Interpretacja znaczenia diod wy[wietlacza statusu Dioda(kolor) Status Znaczenie CM(|óBty) Tryb Dioda ta pokazuje aktualny tryb pracy mastera konfiguracyjny lub Je[li [wieci: aktywny tryb konfiguracyjny ochronny Je[li nie [wieci: aktywny tryb ochronny AUP(zielony) Autoprogramowanie W trybie ochronnym mastera dioda ta oznacza, |e mo|liwe jest automatyczne zaprogramowanie adresu slave a (funkcja u|ywana podczas wymiany zdefektowanego slave a) CER(|óBty) BBd konfiguracji Dioda sygnalizujca czy konfiguracja slave ów w sieci odpowiada konfiguracji zapisanej w pamici CP 243-2. Zwieci si je[li konfiguracje te nie zgadzaj si. Typowe sytuacje: - skonfigurowany slave nie istnieje fizycznie w sieci (np. zostaB uszkodzony) - w sieci istnieje nie skonfigurowany slave - dany slave ma inne parametry (konfiguracja I/O, kody ID) ni| jest to zapisane w pamici mastera APF(czerwony) Brak zasilania AS-i Dioda sygnalizujca, |e brak jest napicia z zasilacza AS-i lub te| napicie to jest zbyt niskie PWR(zielony) Zasilanie CP 243-2 Dioda ta [wieci si gdy master jest zasilany napiciem 5V DC ze sterownika S7-200 SF(czerwony) BBd systemu Dioda sygnalizuje w nastpujcych sytuacjach: CP 243 wykryB problem wewntrzny (np. uszkodzenie pamici EEPROM lub te| nie mo|e dokona zmiany trybu po naci[niciu przycisku konfiguracji. 29 Dolny rzd diod reprezentuje tak zwany wy[wietlacz slave ów, który jest aktywny w trybie pokazywania slave ów. Je[li CP 243-2 pracuje w trybie konfiguracyjnym wszystkie wykryte slave y AS-i s pokazywane. Je[li master znajduje si w trybie ochronnym wszystkie aktywne slave y s wy[wietlane w normalny sposób, natomiast obecno[ slave ów uszkodzonych, bdz nie skonfigurowanych sygnalizowana jest miganiem odpowiadajcych im diod. Generalnie slave y wy[wietlane s w grupach po pi. Trzy diody wy[wietlacza grup pokazuj (w kodzie binarnym) która grupa piciu slave ów jest aktualnie wy[wietlana, pi diod wy[wietlacza slave ów wskazuje za[ na obecno[ urzdzeD o konkretnym adresie. Dodatkowo w przypadku wy[wietlania slave ów z grupy B pokazywane jest to przy pomocy diody sygnalizacji slave ów typu B, która znajduje si w górnej cz[ci panelu Rys 6.3. PrzykBad wy[wietlania slave ów Aby zrozumie sposób dziaBania wy[wietlacza slave ów na rysunku 6.3 przedstawiono hipotetyczn sytuacj w której na wy[wietlaczu grupowym [wiec diody druga i trzecia, a na wy[wietlaczu slave ów diody trzecia i pita. Wy[wietlacz grupowy wskazuje zatem, |e aktualnie wy[wietlany jest stan grupy szóstej (0*20+1*21+1*22=6) czyli slave ów o adresach 25-29. Diody wy[wietlacza slave ów jednoznacznie wskazuj na aktywne slave y, którymi w tym przypadku s te o adresach 27 i 29. 30 6.2. Budowa CP 243-2 oraz znaczenie danych w jego moduBach Jak wspomniano powy|ej CP 243-2 z punktu widzenia sterownika S7-200 stanowi dwa moduBy rozszerzeD: analogowy i cyfrowy. ModuB cyfrowy zajmuje osiem bitów wej[ciowych oraz osiem bitów wyj[ciowych w cyfrowej strefie adresowej sterownika S7-200, natomiast moduB analogowy szesna[cie bajtów wej[ciowych oraz szesna[cie bajtów wyj[ciowych w analogowej strefie adresowej. S7-200 CP 243-2 ModuB cyfrowy (8we/8wy cyfrowych) Program Status/Informacje o bBdach u|ytkownika Kontrola Wybór bufora ModuB analogowy(8we/8wy analogowych) Dane z slave ów AS-i Informacje diagnostyczne (lista Delta) Komendy wywoBaD AS-i i odpowiedzi na wywoBania komend Rys 6.4. Zadania w komunikacji sterownika S7-200 i mastera AS-i Adresy wej[ i wyj[ zarówno w analogowej jak i cyfrowej strefie adresowej zale| dwóch czynników a) od typu u|ytego sterownika S7-200 b) od numeru gniazda S7-200 w którym pracuje master AS-i W niniejszej pracy u|yty zostaB sterownik S7-200 z jednostk centraln CPU 224, a master AS-i CP 243-2 wBczony jest w gniazdo oznaczone cyfr 1. Adresy wej[ i wyj[ w takiej konfiguracji pokazane s w tabeli 6.3. 31 Tabela 6.3. Adresy wej[ i wyj[ CP 243-2 w strefie adresowania sterownika S7-200 CP 243-2 8we. cyfr. 8wy. cyfr. 8we. analog. 8wy. analog. I2.0 Q2.0 AIW0 AQW0 I2.1 Q2.1 AIW2 AQW2 I2.2 Q2.2 AIW4 AQW4 I2.3 Q2.3 AIW6 AQW6 I2.4 Q2.4 AIW8 AQW8 I2.5 Q2.5 AIW10 AQW10 I2.6 Q2.6 AIW12 AQW12 I2.7 Q2.7 AIW14 AQW14 ModuB cyfrowy mastera CP 243-2 skBada si z czterech rejestrów - rejestru identyfikacji - rejestru bBdów - rejestru wej[ciowego (osiem wej[ cyfrowych stanowicych bajt statusu) - rejestru wyj[ciowego (osiem wyj[ cyfrowych stanowicych bajt kontroli) a) Rejestr identyfikacji przekazuje do sterownika informacj na temat typu moduBu oraz rodzaju i ilo[ci wej[/wyj[. b) Rejestr bBdów w przypadku mastera CP 243-2 zawiera same zera, ze wzgldu na to, |e urzdzenie to zgBasza bBdy przy u|yciu rejestru bBdów w module analogowym. c) Rejestr wej[ciowy stanowi bajt statusu CP 243-2. Struktura i opis bitów bajtu statusu znajduje si w tabeli 6.4. Tabela 6.4. Struktura bajtu statusu w module cyfrowym CP 243-2 Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 0 ASI_RESP 0 0 0 0 CP_READY ASI_MODE Bit Warto[ Znaczenie 0 Master pracuje w trybie ochronnym ASI_MODE 1 Master pracuje w trybie konfiguracyjnym CP 243-2 nie jest jeszcze gotów do pracy ( sytuacja 0 CP_READY bezpo[rednio po wBczeniu zasilania) 1 CP 243-2 jest gotowy do pracy ASI_RESP 0/1 Bit odpowiedzi dla wywoBaD komend d) Rejestr wyj[ciowy zwany tak|e bajtem kontroli. Przy pomocy tego rejestru u|ytkownik (program u|ytkownika) kontroluje przepByw danych midzy programem w S7-200 i masterem AS-I. Struktura i opis bajtu kontroli pokazane s w tabeli 5.5 32 Tabela 6.5 Struktura bajtu kontroli w module cyfrowym CP 243-2 Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 PLC_RUN ASI_COM BS5 BS4 BS3 BS2 BS1 BS0 Bit Warto[ Znaczenie 0..63 Bity wyboru bufora sBu|ce do zmiany aktywnego BS0..BS5 dziesitnie bufora w module analogowym ASI_COM 0/1 Bit roboczy dla wywoBaD komend 0 Informacja dla mastera, |e S7-200 jest w trybie STOP PLC_RUN 1 Informacja dla mastera, |e S7-200 jest w trybie RUN Znaczenie bitu PLC_RUN wymaga dalszych wyja[nieD. Podczas gdy sterownik S7-200 pracuje w trybie RUN, CP 243-2 wysyBa zawarto[ wyj[ciowego bufora zerowego do wszystkich slave ów w sieci. Przechodzc z trybu RUN w tryb STOP sterownik nie resetuje bitów danych w analogowej strefie adresowej poprzez któr odbywa si transmisja danych . Z tego wzgldu CP 243-2 musi zosta  poinformowany przez sterownik o przej[ciu w tryb STOP. Informacj t jest wBa[nie reset bitu PLC_RUN w bajcie kontroli w module cyfrowym CP 243-2. Reakcj na t informacj jest wysBanie przez CP 243-2  0 do wszystkich binarnych slave ów. ModuB analogowy mastera CP 243-2 podobnie jak moduB cyfrowy skBada si z czterech obszarów: - rejestru identyfikacji - rejestru bBdów - strefy wej[ analogowych - strefy wyj[ analogowych a) Rejestr identyfikacji peBni identyczn rol jak jego odpowiednik w module cyfrowym to znaczy przekazuje do sterownika informacj na temat typu moduBu oraz rodzaju i ilo[ci wej[/wyj[. b) Rejestr bBdów- przy jego pomocy CP 243-2 sygnalizuje podstawowe bBdy. Struktura i opis bitów rejestru bBdów znajduje si w tabeli 6.6 33 Tabela 6.6. Struktura rejestru bBdów w module analogowym CP 243-2 Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 0 0 0 0 0 APF 0 CER Bit Warto[ Znaczenie 0 Oznacza prawidBow konfiguracj sieci CER 1 Oznacza bBd konfiguracji sieci 0 Napicie AS-i prawidBowe APF 1 Zbyt niskie napicie AS-i lub jego caBkowity brak c) Strefy wej[ i wyj[  U|ywajc mechanizmu wyboru bufora, osiem wej[ oraz osiem wyj[ analogowych mo|e by przeBczane do 64 ró|nych stref wej[ oraz stref wyj[ analogowych (buforów). Ka|dy z buforów ma dBugo[ o[miu sBów, czyli szesnastu bajtów. PrzeBczanie midzy buforami dokonywane jest poprzez sterowanie bitami BS0-BS5 w bajcie kontroli moduBu cyfrowego CP 243-2. Bufory wej[ciowe speBniaj nastpujce funkcje: - Bufor 0: Wej[ciowe dane binarne slave ów AS-i o adresach 1-31 lub 1A-31A(przy u|yciu rozszerzonego trybu adresowania). Struktura danych wej[ciowych pokazana jest w tabeli 3 zaBcznika A. - Bufor 1: Poprzez ten bufor obsBugiwana s funkcje diagnostyczne sieci, tak zwana lista Delta, która wskazuje dewiacje istniejcych slave ów od ich konfiguracji zapisanej w pamici CP 243-2 (ustawiony odpowiedni bit mo|e oznacza brak/uszkodzenie danego slave a, slave a, który nie jest skonfigurowany lub takiego, który jest skonfigurowany nieprawidBowo.. Posta listy Delta pokazana jest w tabeli 2 zaBcznika A. - Bufory 2-15: W tych buforach znajduje si odpoweidz na wywoBanie komendy. Ilo[ u|ytych buforów zale|y od rodzaju komendy (stopnia jej skomplikowania) - Bufory 16-30 oraz 48-63  tworz stref zarezerwowan dla przyszBych rozbudów systemu i nie mog by aktualnie u|ywane - Bufor 31: Wej[ciowe dane binarne slave ów AS-i o adresach 1B-31B. Struktura danych wej[ciowych pokazana jest w tabeli 4 zaBcznika A - Bufor 32-47: Umo|liwiaj dostp do analogowych danych wej[ciowych slave ów AS-i o profilu 7.3 lub 7.4 Bufory wyj[ciowe speBniaj nastpujce funkcje: - Bufor 0: Wyj[ciowe dane binarne slave ów AS-i o adresach 1-31 lub 34 1A-31A(przy u|yciu rozszerzonego trybu adresowania). Struktura danych wej[ciowych pokazana jest w tabeli 3 zaBcznika A. - Bufor 1: Bufor zarezerwowany dla przyszBej rozbudowy systemu - Bufory 2-15: Poprzez te bufory dokonuje si wysyBania wywoBaD komend do mastera AS-i - Bufory 16-30 oraz 48-63  tworz stref zarezerwowan dla przyszBych rozbudów systemu i nie mog by aktualnie u|ywane - Bufor 31: Wyj[ciowe dane binarne slave ów AS-i o adresach 1B-31B. Struktura danych wej[ciowych pokazana jest w tabeli 4 zaBcznika A - Bufor 32-47: Umo|liwiaj dostp do analogowych danych wej[ciowych slave ów AS-i o profilu 7.3 lub 7.4 7. Budowa i programowanie sterowników LOGO! LOGO! jest uniwersalnym moduBem logicznym produkcji firmy Siemens. Umo|liwia on rozwizanie wikszo[ci technicznych problemów zwizanych z obsBug urzdzeD domowych, instalacji elektrycznych (np. o[wietlenie klatki schodowej, o[wietlenie zewntrzne, markizy, zasBony itp.), mo|e tak|e zastpi pokojowe przeBczniki o[wietlenia oraz sterowniki urzdzeD mechanicznych i narzdzi (np. systemy sterowania bram, wentylacji, pompy wody deszczowej itp.). LOGO! znajduje równie| zastosowanie w wyspecjalizowanych systemach sterowania szklarniami, do obróbki sygnaBów w ukBadach sterowania oraz, jak zostanie to pokazane w niniejszej pracy poprzez poBczenie z sieci AS-i do celów rozproszonej obsBugi procesów przemysBowych. LOGO! zawiera: - sterownik programowalny - elementy obsBugi i wy[wietlacz (istniej tak|e tanie typy LOGO! pozbawione wy[wietlacza) - zasilacz - zBcze do moduBu pamici EEPROM i kabla PC - gotowe do zastosowania podstawowe funkcje sterownicze - zegar sterujcy czasu rzeczywistego - znaczniki binarne - wej[cia i wyj[cia (zale|nie od typu) LOGO! dostpny jest w dwóch klasach napiciowych: 35 a) klasa 1, zasilane napiciem <24V (12 V DC, 24V DC, 24V AC), b) klasa 2, zasilane napiciem >24V (115 - 240 V DC/AC), w wersjach: a) z wy[wietlaczem: 8 wej[, 4 wyj[cia b) bez wy[wietlacza: 8wej[, 4 wyj[cia c) wersja sieciowa: 12 wej[, 8 wyj[, dodatkowe zBcze magistrali AS-i. d) starsze modele: - 6 wej[, 4 wyj[cia - wersja "dBuga" : 12 wej[c, 8 wyj[ Ka|da wersja skBada si z czterech typów jednostek centralnych. S one wyposa|one w interfejs umo|liwiajcy doBczenie nastpujcych typów moduBów rozszerzeD: a) moduB cyfrowy LOGO! w wersjach 12V DC, 24V DC oraz 115-240V AC/DC z czterema wej[ciami i czterema wyj[ciami b) moduB analogowy LOGO! w wersji 24V DC - z dwoma wej[ciami analogowymi c) moduB komunikacyjny LOGO!, np. moduB funkcjonalny AS-interface ModuBy rozszerzeD s wyposa|one w dwa interfejsy sBu|ce do przyBczania kolejnych moduBów rozszerzeD. Wersja LOGO!, która zostaBa u|yta przy opracowywaniu stanowiska laboratoryjnego stanowicego jeden z celów niniejszej pracy dyplomowej jest to wersja sieciowa oznaczona LOGO! 24RCLB11. Jej zdjcie oraz opis elementów znajduj si na rysunku 7.1, a dane techniczne w tabeli 7.1. Rys.7.1 PByta czoBowa LOGO! 24RCLB11 36 Tabela 7.1. Dane techniczne LOGO! 24RCLB11 Cecha Wyja[nenie/Warto[ci Zasilanie Warto[ znamionowa 24 V DC napicia wej[ciowego Dopuszczalny zakres 20,4 V do 28,8 V DC napicia wej[ciowego Pobór prdu z 24V DC 15 do 120mA Odporno[ na zanik typowo 5ms zasilania Straty mocy przy 24V DC 0,3 do 2,9 W Buforowanie zegara typowo 80h DokBadno[ zegara czasu max ±s/dzieD rzeczywistego Izolacja elektryczna Nie Zabezpieczenie przed Tak odwrotn polaryzacj Wej[cia cyfrowe Ilo[ 12 Izolacja elektryczna Nie Napicie wej[ciowe sygnaB  0 <5V DC sygnaB  1 >12V DC Czas opóznienia 50ms Wyj[cia cyfrowe Ilo[ 8 Typ Przekaznikowe Izolacja elektryczna Tak Interfejs AS-i Profil AS-i 7.F Kod WE/WY 7 hex. Kod ID F hex. Ilo[ wirtualnych wej[ 4 cyfrowych Ilo[ wirtualnych wyj[ 4 cyfrowych Zasilanie Zasilacz AS-i Pobór prdu 30mA Izolacja elektryczna Tak Zabezpieczenie przed Tak odwrotn polaryzacj LOGO! mo|e by podBczane do sieci AS-i jako  slave bezpo[rednio do pBaskiego przewodu AS-i poprzez standardowe zBcze. Konfiguracja sterownika na magistrali (przydzielenie adresu) mo|e zosta przeprowadzona automatycznie przez mastera, bdz te| rcznie poprzez programator lub interfejs komend. W przypadku konfiguracji automatycznej 37 (szczególnie w sytuacji gdy podBczane jest wicej ni| jedno urzdzenie w jednym czasie) konieczne jest uprzednie ustawienie LOGO! w stan nieaktywny, poniewa| gdy master AS-i przydziela adresy, w danej chwili na magistrali AS-i tylko jedno urzdzenie aktywne mo|e mie ustawiony adres zerowy. Wszystkie inne urzdzenia slave z adresem zerowym musz by nieaktywne, tj. nieznane na magistrali. W celu przeBczania LOGO! midzy trybem aktywnym i pasywnym wbudowane zostaBo specjalne menu do menu programowania (ASi_BUS). W celu skonfigurowania urzdzenia w sieci AS-i nale|y przeBczy LOGO! w tryb pasywny, a nastpnie w chwili gdy nie bdzie w sieci |adnego innego urzdzenia o adresie zerowym przeBczy je w tryb aktywny. Nastpi wtedy automatyczne przydzielenie adresu przez mastera. Z menu ASi_ BUS wyj[ mo|na jedynie gdy LOGO! przeBczone jest w tryb aktywny. Po zaadresowaniu LOGO! widziany jest przez sie jako slave o czterech adresowanych dwukierunkowo portach danych co w praktyce oznacza, |e umo|liwia: - odczyt i przetwarzanie czterech wirtualnych wej[ poprzez magistral AS-i - sterowanie czterema wirtualnymi wyj[ciami adresowanymi przez mastera sieci AS-i Programowanie LOGO! mo|e odbywa si co prawda poprzez komputer, jednak to co odró|nia go od innych sterowników to mo|liwo[ programowania go bezpo[rednio przy pomocy wbudowanego interfejsu. ZostaB on zaprojektowany w taki sposób aby przy pomocy zaledwie sze[ciu przycisków mo|na byBo zaimplementowa w program nawet najbardziej skomplikowane funkcje. Przez programowanie rozumie si odwzorowanie logiki poBczeD ukBadu sterowania w pamici LOGO!. Program LOGO! jest w rzeczywisto[ci schematem ideowym przedstawionym w inny sposób. Graficzna interpretacja odwzorowania ukBadu dostosowana jest do wBa[ciwo[ci panelu wy[wietlacza LOGO!. Wy[wietlacz mo|e pracowa w trzech trybach: a) trybie programowania  w tym trybie dostpne s menu gBówne, menu programowania i programu oraz menu PC/Card (kompletny przegld menu LOGO! pokazany jest na rysunku 6.2). Wej[cie do tego trybu mo|liwe jest poprzez jednoczesne przyci[nicie przycisków , oraz  OK .Konieczno[ u|ycia takiej kombinacji powodowana jest trosk o zabezpieczenie sterownika przed przypadkow zmian programu przez nieuprawnione osoby. W trybie programowania mo|liwe jest tworzenie, edycja oraz kasowanie programu, przesyBanie programu z i do komputera, oraz z i do karty pamici. Tu tak|e znajduje si podmenu ASi_Bus 38 b) trybie RUN  do trybu tego wchodzi si poprzez wystartowanie programu, W trybie tym LOGO! wykonuje program. Czyta stany na wej[ciach, u|ywa programu , w którym okre[lono algorytmy dla stanów wyj[, a tak|e zgodnie z programem zaBcza/wyBcza przekazniki na wej[ciach i wyj[ciach. Wy[wietlacz w trybie RUN pokazuje aktualny stan wej[ i wyj[ (tak|e wirtualnych wej[ i wyj[ AS-i), oznaczajc ciemniejszym kolorem te, które aktualnie s aktywne (w stanie  1 ). c) tryb parametryzacji  mo|e zosta wywoBany podczas gdy LOGO! pracuje w trybie RUN poprzez jednoczesne naci[nicie przycisków  ESC i  OK . W trybie parametryzacji mo|na ustawi warto[ci parametrów bez konieczno[ci przechodzenia do trybu programowania i modyfikacji samego programu. Parametry jakie mo|na ustawi to czasy opóznieD dla funkcji czasowych, czasy przeBczania dla zegarów sterujcych, warto[ci graniczne dla liczników zdarzeD, przedziaB monitorowania dla licznika czasu pracy i poziomy przeBczania dla detektorów poziomu. Poza tym w menu parametryzacji znajduje si polecenie  Set Clock za pomoc którego mo|liwe jest ustawienie zegara czasu rzeczywistego. 39 Tryb programowania Q 1 GBówne menu OK Program Edit Prg PC/Card Clear Prg ESC Start Set Clock Menu programowania OK OK ESC PC LOGO ”! LOGO Card ”! OK ESC Card LOGO ”! Menu PC/Card I : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tu 10:50 Tryb Q: 1 2 3 4 5 6 7 8 RUN OK ESC ASi_Bus Ia : 1 2 3 4 Qa : 1 2 3 4 Bus : On Tryb parametryzacji Menu parametryzacji Set Clock Set Param Rys. 7.2. Przegld menu LOGO! Programowanie LOGO! polega na Bczeniu zacisków z blokami. Poprzez termin  zacisk rozumie si wszystkie poBczenia i stany u|ywane w LOGO! Wej[cia i wyj[cia mog mie stan  0 lub  1 (oznaczane równie| jako  lo i  hi ). Blok w LOGO! jest funkcj, która przetwarza informacj wej[ciow na informacj wyj[ciow wykonujc zaprogramowan w bloku funkcj logiczn. Operacje te maj ró|ny stopieD skomplikowania poczwszy od prostych operacji typu AND, a koDczc na funkcjach typu detektor czstotliwo[ci. 40 Rysunek 7.3 pokazuje typowy obraz wy[wietlacza LOGO! w trakcie wprowadzania programu. Jak wida, w danej chwili na ekranie widoczny jest tylko jeden blok. Aby uBatwi orientacj w poBczeniach midzy blokami, ka|demu z nich zostaje nadany automatycznie unikalny numer. Obraz wy[wietlacza Numer bloku przydzielony przez LOGO B04 1 e" Na to wej[cie podBczony jest nastpny blok B05 Wej[cie I2 Wyj[cie To wej[cie Q3 jest odBczone x Blok Rys.7.3. Wy[wietlacz LOGO! podczas tworzenia programu Zasady tworzenia programów w LOGO! a) poBczenia wstawia si zawsze w kolejno[ci od wyj[cia do wej[cia b) jedno wyj[cie mo|na poBczy z wieloma wej[ciami, ale nie mo|na poBczy wikszej ilo[ci wyj[ z jednym wej[ciem c) nie mo|na wewntrzn [cie|k w programie poBczy |adnego wyj[cia z poprzedzajcym wej[ciem. Do takich poBczeD nale|y u|y znacznika lub wyj[cia Podczas wprowadzania programu kursor na wy[wietlaczu przyjmuje dwie ró|ne formy: a) kursor z podkre[leniem  mo|na wtedy przy pomocy przycisków kierunkowych porusza si po programie. Wci[nicie przycisku  OK podczas gdy kursor znajduje si nad wybranym zaciskiem lub blokiem spowoduje jego wybranie. b) kursor w postaci staBego bloku  oznacza, |e wybrany zostaB zacisk lub blok i przy pomocy przycisków kierunkowych mo|na dokona zmiany danego zacisku lub bloku. W trybie programowania LOGO! oferuje szereg elementów, które zostaBy podzielone na listy a) “!Co  lista zacisków dla wej[, wyj[, poziomów oraz znak braku zacisku  x 41 - wej[cia  oznaczane jako  I odpowiadaj numerom zacisków wej[ciowych LOGO!. W wersji 24RCLB11 s to oznaczenia wej[ przekaznikowych I1-I12 oraz oznaczenia wej[ magistrali AS0i Ia1-Ia4. - wyj[cia  oznaczane jako  Q odpowiadaj numerom zacisków wyj[ciowych LOGO!. W wersji 24RCLB11 s to oznaczenia wyj[ Q1-Q8 oraz wyj[ sieci AS-i Qa1-Qa4 - znaczniki  oznaczane jako  M s nierzeczywistymi wyj[ciami, których powstajca warto[ zale|y od ich wej[. Do dyspozycji programisty s cztery znaczniki M1-M4 - wskazniki  oznaczenia poziomów napicia  hi i  lo - otwarte zaciski  u|ywane gdy zacisk bloku powinien zosta nie podBczony. Oznaczane s liter  x b) “!GF  lista funkcji podstawowych c) “!SF - lista funkcji specjalnych d) “!BN - lista bloków ju| skonfigurowanych, które mog by ponownie u|yte jako wej[cia. W normalnych sytuacjach podczas wybierania elementów wy[wietlane s wszystkie dostpne zaciski, bloki i funkcje jakie dana wersja LOGO! posiada. Je[li wszystkie elementy nie s wy[wietlane oznacza to jedn z kilku sytuacji bBdnych:] - brak jest dostpnej pamici lub te| program ma ju| maksymaln ilo[ trzydziestu bloków - blok specjalny zu|yBby wicej pamici ni| jest dostpne w module - wynikowa ilo[ kolejno poBczonych bloków przekroczyBaby 7 Program poBczeD w LOGO! podlega ograniczeniom ze wzgldu na: a) liczb poBczonych szeregowo bloków b) obszar dostpnej pamici ad. a) Maksymalna gBboko[ zagnie|d|enia w programie mo|e wynosi maksymalnie 9 bloków w jednej [cie|ce programowej. W skBad [cie|ki programowej zawsze wchodz bloki terminala czyli wej[cia oraz wyj[cia co sprawia, |e maksymalna mo|liwe ilo[ bloków funkcyjnych poBczonych szeregowo w jednej [cie|ce programowej wynosi 7. 42 Realizacja dBu|szych [cie|ek mo|liwa jest poprzez zastosowanie znaczników. Nale|y u|y bloku znacznika na koDcu [cie|ki, a nastpnie ten sam blok ustawi jako wej[cie dla kolejnej [cie|ki. ad. b) Ka|dy blok programu zajmuje okre[lony obszar w pamici sterownika LOGO! Obszary pamici mo|na podzieli na cztery zakresy. - Par: obszar, w którym LOGO! zapisuje parametry. - RAM: obszar, w którym LOGO! przechowuje aktualne warto[ci, np. stan licznika. - Timer: obszar u|ywany do obsBugi funkcji czasu - REM: obszar, w którym przechowywane s aktualne warto[ci podczas zatrzymania. W tabeli 7.2 podane s maksymalne zasoby do wykorzystania podczas programowania, a w tabeli 7.3 zapotrzebowanie na nie poszczególnych funkcji specjalnych. Na podstawie tych tabel programista mo|e dokBadnie okre[li, ile miejsca zajmuje dany program i ile miejsca w pamici pozostaje wolnego. Tabela 7.2. Maksymalna ilo[ zasobów w poszczególnych obszarach pamici Bloki Par RAM Timer REM Znaczniki 56 48 27 16 15 4 Tabela 7.3. Przegld zapotrzebowania pamici funkcji specjalnych Blok funkcyjny Par RAM Timer REM Opóznione zaBczenie 1 1 1 0 Opóznione wyBczenie 2 1 1 0 Przekaznik impulsowy 0 0 lub 1 0 0 lub 1 Zegar sterujcy 6 2 0 0 Przekaznik zatrzaskowy 0 0 lub 1 0 0 lub 1 Generator taktu 1 1 1 0 Podtrzymanie opóznienia zaBczenia 2 1 1 0 Licznik czasu pracy 2 0 0 4 Przekaznik samokasujcy 1 1 1 0 Licznik dwukierunkowy 2 0 lub 2 0 0 lub 2 Detektor czstotliwo[ci 3 1 1 0 yródBo impulsów asynchronicznych 3 1 1 0 Zegar sterujcy sterowany dat 2 0 0 0 43 8. Indukcyjne czujniki zbli|eniowe  opis oraz zastosowanie na stanowisku Czujniki indukcyjne to takie elementy automatyki przemysBowej, które w sposób bezdotykowy wykrywaj obecno[ obiektów metalowych. Od ponad 35 lat stosowane s jako niezawodne wyBczniki kraDcowe, zliczaj lub pozycjonuj elementy na podajnikach i ta[mach produkcyjnych, kontroluj prdko[ obrotow wirujcych cz[ci maszyn, s  nerwami bardzo skomplikowanych ukBadów sterowania i regulacji ze sterownikami przemysBowymi, praktycznie we wszystkich gaBziach przemysBu. Mimo podeszBego wieku ich pozycja na rynku wydaje si by niezagro|ona. Co wicej  w ostatnich latach obserwuje si szybki postp w tej dziedzinie. Czujniki indukcyjne speBniaj swoj rol tam, gdzie zastosowanie przeBczajcych elementów stykowych sprawia du|o problemów podczas eksploatacji lub te| ze wzgldu na konieczno[ przeBczania z du| czstotliwo[ci po prostu niemo|liwe. W ich konstrukcji brak jest praktycznie elementów ruchomych i styków co powoduje, |e s elementami praktycznie bezobsBugowymi. Ponadto mog pracowa w trudnych warunkach [rodowiskowych  przy du|ym zapyleniu, wibracjach, wilgotno[ci oraz w szerokim zakresie temperatur. Rys.8.1. Czujnik indukcyjny  zasada dziaBania Zasada dziaBania typowego czujnika indukcyjnego pokazana jest na rysunku 8.1. Cz[ aktywna czujnika skBadajca si z ferrytowego rdzenia oraz cewki generuje w otoczeniu czoBa czujnika zmienne pole elektromagnetyczne o du|ej czstotliwo[ci. Gdy w strefie dziaBania tego pola pojawi si obiekt metalowy to wytwarzaj si w nim prdy wirowe co powoduje  obci|enie ukBadu oscylatora, pogorszenie dobroci i w efekcie spadek amplitudy oscylacji. Zmiany tej amplitudy [ledzone s przez komparator i przy pewnej warto[ci granicznej charakterystycznej dla typu czujnika na wyj[ciu komparatora nastpuje skokowa zmiana napicia. SygnaB z komparatora wzmacniany jest przez 44 wzmacniacz do poziomu umo|liwiajcego wykorzystanie wyj[cia z czujnika jako bezpo[redniego sygnaBu sterujcego dla podBczonych elementów wykonawczych. Wspomniana warto[ graniczna amplitudy oscylacji zale|y od wielko[ci tak zwanej strefy dziaBania czujnika, która jest najwa|niejszym z opisujcych czujnik parametrów. Wielko[ tej strefy zazwyczaj determinuje gabaryty czujnika, oraz sposób zamontowania go na maszynie czy urzdzeniu. W katalogach producentów oraz na tabliczkach znamionowych oznaczana jest zazwyczaj jako Sn. W praktyce strefa dziaBania czujnika zale|y tak|e od warunków zewntrznych oraz od rodzaju metalu w elementach badanych. (ka|dy metal ma okre[lony wspóBczynnik korygujcy przez który nale|y przemno|y nominaln stref dziaBania, aby otrzyma realn stref zadziaBania. Np. dla stali St37 wspóBczynnik ten wynosi  1 , dla aluminium  0.4 , dla chromu  0.9 itd.). Czujniki indukcyjne budowane s zazwyczaj w dwóch podstawowych ksztaBtach: a) jako metalowe tuleje gwintowane - z cz[ci aktywn wbudowan równo w tulej (obudowa typu A0) - z cz[ci aktywn wysunit z tulei (obudowa typu A1) b) w obudowach prostopadBo[ciennych z tworzywa sztucznego Czujniki mog by zasilane prdem staBym lub przemiennym. Na wyj[ciu czujników zasilanych prdem staBym znajduje si tranzystor PNP lub NPN (patrz rys 8.2). Ka|de z tych dwóch typów wyj[ zwizane jest z funkcj wyj[ciow (NO  normalnie otwarty, NC  normalnie zwarty). Rys.8.2. Sposoby poBczeD indukcyjnych czujników zbli|eniowych Na stanowisku laboratoryjnym, którego stworzenie jest cz[ci niniejszej pracy u|yte zostaBy dwa indukcyjne czujniki zbli|eniowe w obudowach pierwszego rodzaju, tzn. w metalowych tulejach. Ich wymiary pokazane s na rysunku 8.3. 45 Rys.8.3. Szkice indukcyjnych czujników zbli|eniowych u|ytych podczas realizacji pracy. Czujnik przedstawiony na rysunku 8.3a nazywany dalej standardowym jest czujnikiem indukcyjnym zasilanym prdem staBym w obudowie typu A1, o wyj[ciu typu PNP produkcji polskiej firmy Impol-1. Czujnik standardowy operuje jedynie dwoma stanami: na wyj[ciu podaje  0 w stanie spoczynku, oraz  1 gdy w jego strefie dziaBania znajdzie si metalowy przedmiot. Natomiast drugi z czujników (rys. 8.3b) jest czujnikiem w obudowie typu A0 z wbudowanym chipem AS-i, co oznacza, |e przyBczany jest bezpo[rednio do magistrali AS-interface. WysyBa on do sieci standardow czterobitow informacj AS-i. Opis znaczenia poszczególnych bitów pokazany jest na rysunku 7.4. Wykryty przedmiot Sn I AS-i 0% 10% 80% 100% 115% 1 1 1 0 0 0 D0 SygnaB wyj[ciowy 0 1 0 0 1 0 Bezpieczna strefa D1 dziaBania 0 1 1 1 1 0 D2 Sygnalizacja bBdu D3  nie u|ywany Rys.8.4. Zasada dziaBania czujnika BERO 46 9. Panel operatorski TP070 Mikropanel operatorski TP070 (czoBo panelu przedstawione jest na rysunku 9.1) jest urzdzeniem zaprojektowanym specjalnie do wspóBpracy ze sterownikiem S7-200. Posiadajc stopieD ochrony IP65 od czoBa, wysoki poziom kompatybilno[ci elektromagnetycznej i doskonal odporno[ na wibracje, interfejs operatorski TP070 jest wybitnie przystosowany do stosowania na poziomie maszyn w trudnych warunkach przemysBowych. Dziki swojej kompaktowej budowie i niewielkiej gBboko[ci mo|e by instalowany wszdzie, nawet gdy przestrzeD robocza jest mocno ograniczona. Rys.9.1. CzoBo panelu operatorskiego TP070 Jako panel dedykowany dla S7-200, TP070 przeznaczony jest do tworzenia wizualizacji prostych procesów technologicznych. Wyposa|ony jest w ekran dotykowy poprzez, który u|ytkownik mo|e komunikowa si ze sterownikiem, a co za tym idzie sterowa procesem z poziomu panelu. TP070 jest jednym z najprostszych tego typu urzdzeD w bogatej ofercie firmy Siemens i jego mo|liwo[ci s znacznie ograniczone. Obraz mo|e by wy[wietlany tylko w czterech odcieniach szaro[ci (lub koloru niebieskiego), nie ma mo|liwo[ci wprowadzania do obrazu elementów ruchomych  jedyn mo|liwo[ci wprowadzenia grafiki jest u|ycie nieruchomych bitmap. Panel posiada wBasn 128 kilobajtow pami. Programowanie TP070 odbywa si przy u|yciu programu TPDesigner , który jest integraln cz[ci pakietu programowego sterownika STEP 7-Micro/WIN. Komunikacja ze sterownikiem odbywa si poprzez interfejs szeregowy z maksymaln prdko[ci 19.2 kbit/s. 47 Literatura [1] All about AS-interface. An overview for new and experienced users. Siemens AG 2001 [2] Volberg J., AS-interface, Klockner Moeller, Bonn 1996. [3] Podrcznik LOGO! wydanie 4, Siemens Warszawa 2000. [4] Actuator Sensor Interface. Technical Overview, AS-i Trade Organization 1998 [5] Industrial Communications for Automation and Drives, Siemens AG 2002 [6] PBoski Z., SBownik Encyklopedyczny - Informatyka , Rok wydania 1999. [7] Co ka|dy elektronik o czujnikach indukcyjnych wiedzie powinien, Elektronika Praktyczna nr 12/1999 oraz 01/2000 [8] Sterowniki programowalne PLC, Elektronika praktyczna nr 1-6/2000 [9] Kleintransportbander Betriebsanleitung, Montech Ausgabe 506381. [10] Instrukcja obsBugi CP 243-2 [11] Interfejsy operatorskie HMI, Siemens AG 2002 [12] http://www.moeller.pl [13] http://www.siemens.com [14] http://www.as-interface.net [15] http://www.as-interface.com 48

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Laboratorium Zadanie 2
Laboratorium Zadanie 1
Ćwiczenia laboratoryjne zadania
III etap zadanie laboratoryjne rozwiazanie
Zadanie laboratoryjne
Zadania laboratoryjne 3 ver 3
Zadania laboratoryjne dzienne
SPOSÓB OCENIANIA ZADANIA LABORATORYJNEGO
Zadania laboratoryjne dzienne(1)
Zadania laboratoryjne ver 3
Zadania laboratoryjne 3 ver[1] 1
Zadania Laboratoryjne MC
Analiza Matematyczna 2 Zadania
ZARZÄ„DZANIE FINANSAMI cwiczenia zadania rozwiazaneE

więcej podobnych podstron