A U T O M A T Y K A
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
są najmniejszymi z ca-
łej rodziny sterowni-
Rys. 26.
k�w programowalnych
SIMATIC S7. Jednost-
ka centralna CPU oraz wejścia i wyjścia nak dysponuje on kilkoma dodatkami:
są zintegrowanymi elementami PLC. Dwaanalogowe wejściasterowane po-
Wejścia monitorują dwustanowe urzą- tencjometrami - rys. 27. CPU 212 po-
dzenia obiektowe, takie jak przełączniki siada jedno wejście tego typu.
i czujniki. Wyjścia natomiast sterują Gniazdo dla wymiennych kart pami�-
urządzeniami takimi jak silniki i pom- ci uływanych dla szybkiego zgrywa-
py (rys. 26). Złącze 9-stykowe przezna- nia i wgrywania programu.
czone jest do podłączenia programatora. Zegar/kalendarz czasu rzeczywistego.
Trzy szybkie liczniki.
Modele S7-200 Dwa wyjścia impulsowe.
Om�wione zostaną dwa typy ste- MołliwośĘ oblicze� zmiennoprzecin-
W trzeciej cz�ści artykułu
rownik�w S7-200: S7-212 i S7-214. S7- kowych (r�wnieł pierwiastek kwadra-
212 posiada 8 wejśĘ i 6 wyjśĘ, a S7-214 towy).
przedstawimy podstawowe
ma 14 wejśĘ i 10 wyjśĘ zintegrowanych Opcjonalnie podtrzymanie bateryjne
informacje o sterownikach
z CPU. Dost�pne są trzy rodzaje zasi- na 200 dni.
lania dla kałdego sterownika.
serii S7-200, spos�b
Przełącznik trybu pracy
dołączania zewn�trznych
We wszystkich sterownikach S7-200
wyst�puje przełącznik wyboru trybu
urządze�
pracy (rys. 28). Kiedy przełącznik trybu
wsp�łpracujących
znajduje si� w prawym połołeniu
(RUN), to CPU znajduje si� w trybie
oraz podstawy
pracy i wykonuje program. Natomiast
programowania kiedy przełącznik trybu znajduje si�
w lewym połołeniu(STOP),to działanie
sterownik�w.
CPU jest wstrzymane. Kiedy przełącz-
niktrybuznajdujesi� w środkowym po-
łołeniu (TERM), to tryb pracy mołna
wybraĘ z przyłączonego programatora.
Moduły rozszerzające
Sterowniki S7-200 są rozbudowy-
walne. Moduły rozszerzające zawierają
dodatkowe wejścia i wyjścia. Są one
podłączane do jednostki bazowej po-
Rys. 27
S7-214
Sterownik S7-214 ma
wi�ksze gabaryty i dodatko-
we wyposałenie rozszerza-
jące jego mołliwości fun-
kcjonalne w por�wnaniu do
S7-212. Wi�kszośĘz podsta-
wowych parametr�w S7-214
Rys. 28.
jesttakajak dla S7-212,jed-
przez złącza magistrali. Dla zainstalo-
Opis modelu Zasilanie Typ wejść Typ wyjść wania modułu rozszerzającego osłona
portu magistrali musi byĘ usuni�ta (rys.
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 29).
CPU 212 AC/AC/AC 120/230 VAC 8 wejść AC 8 wyjść AC
Aby podłączyĘ moduł rozszerzający
CPU 214 DC/DC/DC 24 VDC 14 wejść DC 10 wyjść DC
do PLC S7-200, naleły połączyĘ złącze
CPU 214 C/DC/STYK 120/230 VAC 14 wejść DC 10 wyjść STYK
magistrali rozszerzającej jednostki bazo-
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
Rys. 29
Rys. 33.
Podłączenie zasilania Wygodną metodą sprawdzenia pro-
S7-200 mołe byĘ podłączony zar�- gramujest wykorzystaniezatrzaskowych
wno do napi�cia zasilania 24 VDC jak przełącznik�w testowych. Przełączniki
i 120/230 VAC, zalełnie od typu CPU. te są włączone pomi�dzy dodatnim bie-
Jednostki CPU typu 212 lub 214 DC/ gunem zasilania 24 VDC a odpowiedni-
DC/DC naleły podłączaĘ dozewn�trzne- mi wejściami (rys. 34). Skrajny lewy
go zasilacza 24 VDC (rys. 33). Zaciski przełącznik jest połączony z pierwszym
Rys. 30.
do podłączenia zasilania umieszczone wejściem (0.0). Kiedy przełącznik ten
są po prawej stronie g�rnej listwy za- jest zamkni�ty, to napi�cie 24 VDC do-
wej i modułu rozszerzającego. Sterow- ciskowej. CPU 212 oraz 214 AC/DC/ łączone jest do wejścia. Odpowiada to
nik S7-212 mołe byĘ rozbudowany do Relay lub AC/AC/AC zasilane są z sieci stanowi logicznemu jeden. Kiedy prze-
78 wejśĘ/wyjśĘ dwustanowych (14 we/ 120 lub 230 VAC. łącznik jest otwarty, dołączone jest do
wy jest zintegrowanych z CPU). Wyma- wejścia napi�cie 0 VDC. Odpowiada to
ga to dw�ch moduł�w rozszerzających Adresowanie wejśĘ/wyjśĘ logicznemu zeru.
(rys. 30). Sterownik S7-214 mołe byĘ Wejścia i wyjścia S7-200 opisane są
rozszerzony do 120 wejśĘ/wyjśĘ dwu- na listwie zaciskowej oraz przy wska�- Symulator wejściowy
stanowych (maksymalnie po 32 we/wy nikach ich stanu. Te alfanumeryczne Dla modeli S7-212 i S7-214 jest do-
kałdy). Wymaga to sześciu moduł�w symbole identyfikują adresy wejśĘ/ st�pny symulator wejściowy. Dla S7-
rozszerzających (rys. 31). wyjśĘ, do kt�rych podłączone są urzą- 212 osiem przełącznik�w podłączonych
dzenia. Zewn�trzne adresy uływane są jest do zacisk�w zasilania 24 VDC. Dla
Wska�niki stanu przez CPU do określenia, kt�re wejścia S7-214jest dost�pnychczternaście prze-
Wska�niki stanu CPU odzwiercied- są w stanie wysokim i kt�re wyjścia po- łącznik�w podłączonych takłe do zacis-
lają biełący tryb pracy CPU (rys. 32). winny byĘ załączone lub wyłączone. k�w zasilania 24 VDC.
Jeśli na przykład przełączniktrybuznaj- Symbolem I są oznaczone wejścia
duje si� w prawym połołeniu (RUN), to cyfrowe, a Q wyjścia cyfrowe. Pierwszy Wyjścia
numer wskazuje Urządzenia wyjściowe, takie jak
bajt, drugi numer przeka�niki, są podłączane do listwy
wskazuje bit zaciskowej znajdującej si� pod g�rną
w tym bajcie. Na osłoną PLC (rys. 35). Podczas testowa-
przykład adres nia programu nie jest konieczne pod-
I0.0 to wejście łączanie urządze� wyjściowych. Wska�-
przypisane do bi- niki stanu (diody LED) sygnalizują ak-
tu 0 w bajcie tywny stan wyjśĘ cyfrowych.
Rys. 31.
0 w przestrzeni
wejśĘ sterownika. Podłączanie urządze�
zapalony jest zielony wska�nik RUN. I0.0 = bajt 0, bit 0 zewn�trznych
Kiedy zaś przełącznik trybu znajduje I0.1 = bajt 0, bit 1 Terminal tekstowy TD200
si� w połołeniu STOP, świeci si� ł�łty I1.0 = bajt 1, bit 0 Port programatora w S7-200 mołe
wska�nik STOP. I1.1 = bajt 1, bit 1 byĘ wykorzystany do komunikacjiz r�ł-
Wska�niki stan�w wejśĘ/wyjśĘ zo- W tab. 2 opisano przeznaczenie norodnymi urządzeniamizewn�trznymi.
brazowują stan załączenia lub wyłącze- wejśĘ i wyjśĘ. Jednym z takich urządze� jest terminal
nia odpowiednich wejśĘ i wyjśĘ. Kiedy tekstowy TD200 (rys. 36). Moduł TD200
wejście znajduje si� w stanie wysokim Wejścia wyświetla komunikaty odczytywane ze
(1) lub wyjście jest załączone (1), to Urządzenia wejściowe, takie jak prze- sterownika S7-200, umołliwiając obser-
zapalony zostaje odpowiedni wska�nik łączniki, przyciski orazinne czujniki dwu- wacj� zmiennych programowych. Za-
LED. stanowe, podłączane są do listwy zacisko- pewnia ponadto mołliwośĘ wymusze-
wej znajdującej si� pod dolną osłoną PLC. nia stan�w wewn�trznych oraz pozwala
Rys. 32. Rys. 34.
Elektronika Praktyczna 3/2000
38
A U T O M A T Y K A
Programowanie PLC
Do tworzenia program�w roboczych
sterownik�w PLC S7-200 jest stosowane
oprogramowanie STEP 7-Micro/DOSlub
STEP 7-Micro/WIN. Program ułytkowy
składa si� z pewnej liczby instrukcji
ułołonych w odpowiednim porządku
logicznym odzwierciedlającym opis pra-
cy sterowanego urządzenia. Instrukcje
podzielone są na trzy grupy: instrukcje
standardowe, specjalne i instrukcje
szybkie.
Rys. 38.
Instrukcje standardowe sterownika. W tym trybie zmiany pro-
Instrukcje standardowe znajdują si� gramu ładowane są do PLC. Dodatkowo,
w wi�kszości program�w. Instrukcje stany element�w wejściowych/wyjścio-
Rys. 35.
standardowe opisują: liczniki wych mogą byĘ monitorowane. Procesor
czasu, liczniki zdarze�, połą- (CPU) mołe byĘ uruchamiany, zatrzy-
czenia logiczne, p�tle progra- mywany lub kasowany.
mowe, inkrementacje, negacje,
przesuni�cia oraz instrukcje Micro/WIN
blokowe. STEP 7 jest dost�pny w wersji dla
Microsoft Windows. Ekran edycji sche-
Instrukcje specjalne matu drabinkowego w STEP 7-Micro/
Instrukcje specjalne uływa- WIN wygląda jak na rys. 39. �ądana
ne są do obsługi danych. In- funkcja zostaje podświetlona, a podw�j-
strukcjespecjalnezawierająroz- ne klikni�cie na schemacie drabinko-
Rys. 36.
kazy przesuni�cia, grupowania wym powoduje jej umieszczenie w wy-
w tablicach, szukania, konwer- branym miejscu
na ustawienia czasu i daty. Terminal sji, iteracji oraz instrukcje czasu rzeczy-
TD200 mołe byĘ podłączony do ze- wistego. Symbole
wn�trznego zasilacza, mołe takłe byĘ Aby zrozumieĘ wykonywanie in-
zasilany z S7-200. Instrukcje szybkie strukcji PLC, konieczne jest poznanie
Instrukcje szybkie umołliwiają ob- specyficznego j�zyka - drabinkowego.
Tryb wolnego portu sług� zdarze� w trybie przerwa�, nie- J�zyk logiki drabinkowej PLC składa si�
Port programatora S7-200 posiada zalełnie od skanowania PLC. Są to in- z powszechnie uływanegozestawusym-
mołliwośĘ transmisji w trybie nazywa- strukcje obsługiszybkichlicznik�wzda- boli, kt�re reprezentują elementy kon-
nym trybem swobodnego portu. Tryb rze�, przerwa� obiektowych, aktualiza- troli oraz instrukcje.
swobodnego portu umołliwia podłącze- cji stanu wyjśĘ i instrukcje transmisji.
nie si� do rozmaitych inteligentnych J�zyk STEP 7-Micro zawiera wi�cej
urządze�, takich jak np. czytniki kodu nił 130 instrukcji. Om�wimy kilka
paskowego. z najcz�ściej uływanych, niezb�dnych
do podstawowego zrozumienia pracy
Drukarka PLC.
Tryb swobodnego portu mołe byĘ
takłe wykorzystany do podłączenia dru- Tryby pracy
karki dowolnego producenta. Program narz�dziowy STEP 7-Micro
mołe działaĘ w trybie Off-line (bez po-
Komunikacja łączenia ze sterownikiem) lub On-line
Mołliwe jest ułycie jednego progra- (z bezpośrednią komunikacją ze sterow-
matora do programowania wielu ste- nikiem). Programowanie w trybie Off-
rownik�w S7-200 przyłączonych do te- line umołliwia edycj� schematu drabin-
go samego kabla komunikacyjnego (rys. kowego i przedstawienie zada� sterow-
Rys. 39.
37). Całkowita liczba jednostek, kt�re niczych (rys. 38). W tym trybie pracy
mogą byĘ połączone bez ułycia dodat- sterownik PLC nie jest podłączony do
kowego układu przeka�nika (repeater) programatora. Praca w trybie On-line Styki
wynosi 31. wymaga podłączenia programatora do Jednym z najtrudniejszych aspek-
t�w programowania PLC dla po-
czątkujących ułytkownik�w jest
związek pomi�dzy wynikiem
operacji logicznej (bitem stanu),
odwzorowującym rezultat dzia-
łania rozkazu, a funkcjami pro-
gramowymi, kt�re wykorzystują
Rys. 40.
ten bit. Dwie z najcz�ściej uły-
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 są liczniki czasu, licz-
niki zdarze� i operacje matema-
tyczne.
Zestawy instrukcji
Poniłszy listing przedstawia
kilka instrukcji z najcz�ściej wy-
Rys. 46
korzystywanych w schemacie dra-
binkowym. Lista instrukcji jest innym (wejście 3) lub (O w liście instrukcji)
Rys. 43. sposobem przedstawienia programu ste- wejście I0.3 (wejście 4) lub oba są w
rownika. Niekt�rzy programiści preferu- stanie 1, to wyjście Q0.1 (wyjście 2)
wanych funkcji programowych to styk ją schemat drabinkowy, inni list� in- b�dzie r�wnieł w stanie 1.
normalnie otwarty (NO) oraz styk nor- strukcji. Innym sposobem przedstawienia
malnie zamkni�ty (NC). M�wiąc obra- Znaczenie przedstawionych niłejin- funkcji OR jest schemat logiczny Boo-
zowo, prąd przepływa przez styki, gdy strukcji b�dzie om�wione w dalszej le'a (rys. 46). Symbol graficzny bramki
są one zamkni�te. Stykowi normalnie cz�ści artykułu. OR r�łni si� nieznacznie od symbolu
otwartemu(NO)jest przyporządkowana AND. Symbol bramki OR ma wejścia po
wartośĘ prawda (bit stanu = 1), gdy LD ładuj wartośĘ bitu; lewej stronie. W naszym przykładzie
kontrolowane wejście lub wyjście jest A, O AND (i), OR (lub); mamy dwa wejścia. Wyjście jest ryso-
w stanie 1. Stykowi normalnie za- = przypisanie wartości bitu; wane po prawejstronie. Działanie bram-
mkni�temu (NC) jest przypo- S, R ustaw, kasuj wartośĘ bitu; ki mołna zrozumieĘ po prześledzeniu
rządkowana wartośĘ logiczna prawda MEND koniec gł�wnego programu; tabelistan�w. Abystan wyjścia byłr�w-
(bit stanu = 1), gdy stan kontrolowa- NOP instrukcja nie powodująca ny logicznej 1, na dowolnym wejściu
nego wejścia lub wyjścia r�wna si� działania (no operation). musi byĘ logiczna 1.
0 (rys. 40).
Operacja AND Koniec programu
Kałdy obw�d w schemacie drabin- Instrukcja ko�ca gł�wnego progra-
kowym reprezentuje operacj� logiczną. mu (MEND) musi byĘ umieszczona jako
W przykładzie programu z rys. 43 po- ostatnia w programie (rys. 47). CPU wy-
kazano operacj� iloczynu logicznego korzystuje t� instrukcj� aby rozpoznaĘ,
AND. Klawisze funkcyjne ułyte zostały łe programsi� ko�czy.Instrukcja MEND
do wybrania symboli dw�ch styk�w wprowadzana jest do oddzielnego ob-
i jednej cewki wyjściowej. Stan wyj- wodu. CPU sprawdza program po kolei,
Rys. 44.
ścia Q0.0 obwodu 1 odpowiada iloczy- rozpoczynając od obwodu 1. Kiedy
nowi logicznemu stan�w wejśĘ I0.0 osiągnie on instrukcj� MEND, CPU wy-
i I0.1. Lista instrukcji nowej operacji kona diagnostyk� i uaktywni odpowied-
Cewki logicznej zawsze rozpoczyna si� in- nie wyjścia, a nast�pnie powt�rzy ska-
Symbol cewki przeka�nika (rys. 41) strukcjąładowania(LD). W przykładzie nowanie programu.
odwzorowuje na schemacie wyjście wejście I0.0 (pierwsze wejście) i I0.1 AC
dwustanowe. Adres tego wyjścia odpo- (wejście drugie) - A w liście instrukcji
wiada oznaczeniu fizycznego zacisku. - muszą mieĘ wartośĘ prawda, aby wyj- Artykuł opracowany na podstawie
Warunkiem załączenia cewki (ustawie- ście Q0.0 (pierwsze wyjście) miało podr�cznika �Podstawy sterownik�w
nia wyjścia w stan 1) jest stan 1 bitu wartośĘ prawda. programowalnych PLC� firmy Siemens.
odzwierciedlającego rezultat zadania lo-
gicznego realizowanego przez obw�d Tab. 2.
sterujący cewk�. Stan tego bitu (jako
I 0.0 1. wej. I 1.0 9. wej. Q 0.0 1. wyj. Q 1.0 9. wyj.
stan wyjścia) mołe byĘ takłe wykorzys-
I 0.1 2. wej. I 1.1 10. wej. Q 0.1 2. wyj. Q 1.1 10. wyj.
tany w innych obwodach sterowni-
I 0.2 3. wej. I 1.2 11. wej. Q 0.2 3. wyj.
czych.
I 0.3 4. wej. I 1.3 12. wej. Q 0.3 4. wyj.
I 0.4 5. wej. I 1.4 13. wej. Q 0.4 5. wyj.
Bloki
I 0.5 6. wej. I 1.5 14. wej. Q 0.5 6. wyj.
Bloki reprezentują r�łne instruk-
cje lub funkcje, kt�re są wykonywa- I 0.6 7. wej. Q 0.6 7. wyj.
ne, gdy są spełnione warunki logicz-
I 0.7 8. wej. Q 0.7 8. wyj.
ne ich realizacji (bit stanu = 1). Ty-
Innym sposobem przedstawienia
funkcji AND jest schemat logiczny Boo-
le'a (rys. 44). W logice Boole'a symbol
bramki AND ma wejścia po lewej stro-
nie. W naszym przykładzie mamy dwa
wejścia. Wyjściejestzaznaczone po pra-
wej stronie. Działanie bramki mołna
zrozumieĘ po prześledzeniu jej tabeli
stan�w. Aby stan wyjścia był r�wny
logicznej 1, oba wejścia muszą byĘ w
stanie logicznym 1.
Operacja OR
W przykładzie z rys. 45 program zo-
stał rozszerzony o drugi obw�d, aby
przedstawiĘ zastosowanie operacji OR.
Rys. 45. Rys. 47.
Łatwo zauwałyĘ, łe jeśli wejście I0.2
Elektronika Praktyczna 3/2000
40