POLITECHNIKA ÅšL
SKA
WYDZIAA
ELEKTRYCZNY
KATEDRA MECHATRONIKI
Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego
Przedmiot:
Automatyzacja Procesów Technologicznych
Symbol ćwiczenia:
APT1
Programowanie przemysłowego
Tytuł ćwiczenia:
sterownika PLC w języku schematów
drabinkowych LD
SPIS TREÅšCI
Spis rysunków 2
1. Cele ćwiczenia 3
2. Podstawowe wiadomości 3
3. Laboratoryjne stanowisko badawcze 5
3.1. Obiekt badany 5
3.2. UrzÄ…dzenia dodatkowe 6
3.3. Oprogramowanie 7
4. Program ćwiczenia - wykaz zadań do realizacji 8
5. Przykład realizacji zadania 8
5.1. Sterowanie siłownikiem pneumatycznym 8
6. Raport 12
7. Pytania 12
Literatura 12
AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH  instrukcja do
ćwiczenia laboratoryjnego
SPIS RYSUNKÓW
1. Schemat drabinkowy stykowo-przekaz
nikowego układu sterowania 3
2. Symbole styków statycznych zwiernego (normalnie otwartego) i 4
rozwiernego (normalnie zamkniętego) stosowane w języku LD
3. Symbole styków impulsowych zwiernych wrażliwego na zbocze opadające 4
i wrażliwego na zbocze narastające stosowane w języku LD
4. Symbole cewek zwykłej oraz cewek zatrzaskiwanych ustawiającej (ang. 4
set) i kasującej (ang. reset) w języku LD
5. Przykładowy program (jeden obwód) zapisany w języku LD 5
6. Kompaktowy sterownik Simatic z serii S7-300 firmy Siemens 5
7. Interfejs EasyPort D16 6
8. Symulator wejść/wyjść cyfrowych 6
9. Układ połączeń stanowiska laboratoryjnego 7
10. Ekran wyboru modułów oprogramowania EasyVeep 2.18 7
11. Ekran konfiguracji sprzętowej oprogramowania Step 7 Lite 8
12. Konfiguracja sprzętowa oprogramowania EasyVeep 9
13. Wybór wirtualnego procesu  zakładka Modules 9
14. Przypisanie wejść i wyjść cyfrowych w wybranym procesie 10
15. SporzÄ…dzenie tabeli symboli sterownika PLC 10
16. SporzÄ…dzenie tabeli symboli sterownika PLC 11
17. Implementacja algorytmu w postaci programu w języku drabinkowym 11
18. Weryfikacja poprawności działania algorytmu realizowanego przez 12
sterownik PLC
2
Programowanie przemysłowego sterownika PLC w języku schematów drabinkowych LD
AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH  instrukcja do
ćwiczenia laboratoryjnego
1. CELE ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z następującymi zagadnieniami:
żð Realizacja algorytmów sterowania w oparciu o jÄ™zyk drabinkowy.
2. PODSTAWOWE WIADOMOÅšCI
Język schematów drabinkowych LD (ang. Ladder Diagram) jest jednym z języków
programowania sterowników PLC ustanowionych w normie IEC 61131-3. Jest to język
należący do grupy języków graficznych, umożliwiający tworzenie programów z
wykorzystaniem standardowych symboli graficznych. Symbole te umieszcza siÄ™ w obwodach
w sposób podobny do szczebli w schematach drabinkowych dla przekaz
nikowych układów
sterowania (rys. 1).
Rys. 1. Schemat drabinkowy stykowo-przekaz
nikowego układu sterowania.
Program w języku LD jest zorganizowany w obwodach, będących zbiorami wzajemnie
połączonych elementów graficznych. Obwody są ograniczone z lewej i prawej strony przez
szyny prądowe, nie będące częściami obwodu. W języku LD wykonywanie programu polega
na  przepływie prądu , podobnie jak w schemacie drabinkowym dla systemu przekaz
ników
elektromechanicznych. Przepływ ten odbywa się od lewej strony do prawej przy spełnieniu
pewnych reguł [1]. Elementy obwodów mogą być łączone pionowo i poziomo. Elementy
łączące mogą się znajdować w stanie 1 lub 0. Połączenia poziome w obwodach,
reprezentowane poprzez linie poziome, przekazujÄ… stan elementu znajdujÄ…cego siÄ™
bezpośrednio po stronie lewej do elementu po stronie prawej. Połączenia pionowe z kolei,
reprezentowane przez linie pionowe należy interpretować z kolei jako sumę logiczną stanów
połączeń poziomych znajdujących się po lewej stronie połączenia pionowego. Stan połączenia
3
Programowanie przemysłowego sterownika PLC w języku schematów drabinkowych LD
AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH  instrukcja do
ćwiczenia laboratoryjnego
pionowego jest przekazywany jest przekazywany do wszystkich połączeń poziomych
znajdujÄ…cych siÄ™ po prawej stronie.
Podstawowymi elementami obwodów w języku LD są styki i cewki. Styk jest elementem
przekazującym do połączenia poziomego po prawej stronie styku stan będący wynikiem
mnożenia dwuwartościowego AND stanu połączenia po lewej stronie styku oraz wartości
przypisanej stykowi zmiennej dwuwartościowej, która może reprezentować wejście, wyjście
lub pamięć. Styk nie zmienia stanu zmiennej skojarzonej z nim. Symbole graficzne styków
statycznych (wrażliwe na wartość zmiennej dwuwartościowej address) przedstawiono na
rys. 2, a styków impulsowych (wrażliwe na zbocze zmiennej dwuwartościowej address)
stosowanych w języku LD są przedstawione na rys. 3.
Rys. 2. Symbole styków statycznych zwiernego (normalnie otwartego) i rozwiernego (normalnie
zamkniętego) stosowane w języku LD.
Rys. 3. Symbole styków impulsowych zwiernych wrażliwego na zbocze opadające i wrażliwego na
zbocze narastające stosowane w języku LD.
Cewka przekazuje stan połączeń z lewej strony na prawą bez zmian, powodując jednocześnie,
że przypisana jej zmienna dwuwartościowa przyjmuje wartość odpowiednią do tego stanu
połączeń i do zasady działania określonego typu cewki (zwykła, zatrzaskiwana).
Cewki mogą występować jako zwykłe, które zapamiętują aktualny stan połączeń, bądz

zatrzaskiwane, które wykorzystuje się do realizacji elementów pamiętających w postaci
przerzutnika SR lub RS. Symbole graficzne takich cewek w języku LD przedstawiono
na rys. 4.
Rys. 4. Symbole cewek zwykłej oraz cewek zatrzaskiwanych ustawiającej (ang. set) i kasującej (ang.
reset) w języku LD.
Na rys. 5 przedstawiono przykładowy program napisany w języku LD z wykorzystaniem
wyżej omówionych symboli.
4
Programowanie przemysłowego sterownika PLC w języku schematów drabinkowych LD
AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH  instrukcja do
ćwiczenia laboratoryjnego
Rys. 5. Przykładowy program (jeden obwód) zapisany w języku LD.
W powyższym przykładzie stan sygnału Q4.0 będzie wysoki, wówczas gdy spełniony będzie
co najmniej jeden z dwóch warunków:
·ð sygnaÅ‚y I0.0 i I0.1 jednoczeÅ›nie przyjmujÄ… wartość 1
·ð sygnaÅ‚ I0.2 przyjmuje wartość 0
Powyżej opisane instrukcje i ich symbole graficzne są podstawowymi elementami języka
schematów drabinkowych, obejmującymi instrukcje logiki bitowej. Praktyczne
implementacje tego języka zawierają dodatkowo zbiór innych, bardziej rozbudowanych
instrukcji obejmujÄ…cych m.in. instrukcje czasowe, licznikowe, operacje arytmetyczne na
liczbach stałoprzecinkowych i zmiennoprzecinkowych, instrukcje sterujące przebiegiem
programu i wiele innych. Szczegóły można znalez
ć w dokumentacji technicznej danego
konkretnego sterownika.
3. LABORATORYJNE STANOWISKO BADAWCZE
3.1. Obiekt badany
żð Kompaktowy sterownik programowalny PLC  Simatic CPU 313C 2DP (rys. 6).
Rys. 6. Kompaktowy sterownik Simatic z serii S7-300 firmy Siemens.
5
Programowanie przemysłowego sterownika PLC w języku schematów drabinkowych LD
AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH  instrukcja do
ćwiczenia laboratoryjnego
3.2. UrzÄ…dzenia dodatkowe
żð Komputer PC.
żð Interfejs EasyPort D16 (rys. 7).
Rys. 7. Interfejs EasyPort D16.
Interfejs EasyPort służy do połączenia rzeczywistego sterownika PLC z wirtualnym
procesem realizowanym programowo (z wykorzystaniem oprogramowania EasyVeep) w
komputerze. Komunikacja z komputerem odbywa siÄ™ poprzez interfejs szeregowy RS-
232C. Natomiast komunikacja ze sterownikiem może odbywać się poprzez dwa przyłącza
dające dostęp do 16 wejść i 16 wyjść cyfrowych. Opcjonalnie do interfejsu poprzez
wejścia/wyjścia cyfrowe można podłączyć symulator wejść/wyjść.
żð Symulator wejść/wyjść cyfrowych IO SIM (rys. 8).
Rys. 8. Symulator wejść/wyjść cyfrowych.
Symulator wejść/wyjść po dołączeniu do jednego z portów wejść/wyjść cyfrowych
interfejsu EasyPort może być wykorzystywany do testowania działania wybranego
procesu wirtualnego.
Układ połączeń poszczególnych urządzeń tworzących stanowisko laboratoryjne jest
przedstawiony na rys. 9.
6
Programowanie przemysłowego sterownika PLC w języku schematów drabinkowych LD
AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH  instrukcja do
ćwiczenia laboratoryjnego
Rys. 9. Układ połączeń stanowiska laboratoryjnego.
3.3. Oprogramowanie
żð EasyVeep 2.18 (rys. 10).
Rys. 10. Ekran wyboru modułów oprogramowania EasyVeep 2.18.
żð Step 7 Lite (rys. 11).
7
Programowanie przemysłowego sterownika PLC w języku schematów drabinkowych LD
AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH  instrukcja do
ćwiczenia laboratoryjnego
Rys. 11. Ekran konfiguracji sprzętowej oprogramowania Step 7 Lite.
4. PROGRAM ĆWICZENIA  WYKAZ ZADAC
DO REALIZACJI
żð Zapoznanie siÄ™ z komponentami stanowiska laboratoryjnego.
żð Konfiguracja sprzÄ™towa sterownika PLC.
żð Wybór procesu, dla którego realizowane bÄ™dzie sterowanie.
żð Opracowanie algorytmu oraz jego implementacja w postaci jÄ™zyka drabinkowego w
sterowniku PLC.
żð Przetestowanie poprawnoÅ›ci dziaÅ‚ania programu.
5. PRZYKA
AD REALIZACJI ZADANIA
5.1. Sterowanie siłownikiem pneumatycznym
Poniżej przedstawiono implementację algorytmu prostego sterowania pneumatycznym
siłownikiem dwustronnego działania. Wciśnięcie przycisku monostabilnego ma spowodować
wysunięcie się tłoczyska siłownika z położenia spoczynkowego do położenia określonego
czujnikiem krańcowym, po czym tłoczysko wraca do położenia spoczynkowego.
W pierwszej kolejności należy uruchomić oprogramowanie Step7 Lite i wykonać
konfigurację sprzętową dostępnego sterownika (rys. 11).
8
Programowanie przemysłowego sterownika PLC w języku schematów drabinkowych LD
AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH  instrukcja do
ćwiczenia laboratoryjnego
W następnej kolejności należy uruchomić oprogramowanie EasyVeep i dokonać konfiguracji
sprzętowej w zakładce Settings (rys. 12).
Rys. 12. Konfiguracja sprzętowa oprogramowania EasyVeep.
W kolejnym kroku należy przejść do zakładki Modules i wybrać wirtualny proces, którym ma
sterować sterownik PLC (rys. 13).
Rys. 13. Wybór wirtualnego procesu  zakładka Modules.
W zakładce Modules można znalez
ć dokładny opis wybranego procesu wirtualnego. Ponadto
podana jest informacja ile wejść i wyjść cyfrowych jest wykorzystywanych oraz jakie
urządzenia są do nich przyłączone. Przypisanie wejść i wyjść cyfrowych do konkretnych
urządzeń jest również przedstawione w zakładce Conn (rys. 14).
9
Programowanie przemysłowego sterownika PLC w języku schematów drabinkowych LD
AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH  instrukcja do
ćwiczenia laboratoryjnego
Rys. 14. Przypisanie wejść i wyjść cyfrowych w wybranym procesie.
W tym momencie można przystąpić do sporządzenia tabeli symboli dla sterownika PLC w
środowisku Step 7 Lite (rys. 15). Tabela ta ułatwia programowanie sterownika poprzez
zastąpienie adresów rzeczywistych wejść i wyjść adresami symbolicznymi.
Rys. 15. SporzÄ…dzenie tabeli symboli sterownika PLC.
W celu zasymulowania wybranego procesu należy przejść do zakładki Display w
oprogramowaniu EasyVeep (rys. 16). Stany wyjść cyfrowych można zmieniać za pomocą
10
Programowanie przemysłowego sterownika PLC w języku schematów drabinkowych LD
AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH  instrukcja do
ćwiczenia laboratoryjnego
myszy klikając na przyciski A0-A15, a stany wejść i wyjść można obserwować na
wirtualnych lampkach. Ponadto można obserwować animację zachowania procesu.
Rys. 16. SporzÄ…dzenie tabeli symboli sterownika PLC.
Mając dokładne rozeznanie jak powinien działać wybrany układ należy opracować algorytm
sterowania i zaimplementować go w języku drabinkowym w oprogramowaniu
Step7 Lite (rys. 17).
Rys. 17. Implementacja algorytmu w postaci programu w języku drabinkowym.
11
Programowanie przemysłowego sterownika PLC w języku schematów drabinkowych LD
AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH  instrukcja do
ćwiczenia laboratoryjnego
Aby zweryfikować poprawność napisanego programu należy go załadować do sterownika,
przełączyć sterownik w tryb RUN, a następnie przełączyć program EasyVeep na zakładkę
Emulate (rys. 18). Następnie należy kliknąć myszką wirtualny przycisk znajdujący się w
dolnej części ekranu i obserwować poprawność działania układu poprzez obserwację animacji
oraz stanów wejść i wyjść sterownika PLC.
Rys. 18. Weryfikacja poprawności działania algorytmu realizowanego przez sterownik PLC.
6. RAPORT
Raport z przeprowadzonego ćwiczenia laboratoryjnego powinien zawierać:
żð Opis wybranego procesu wirtualnego
żð Przebieg ćwiczenia (główne czynnoÅ›ci).
żð Listing (zrzut ekranowy) napisanego programu sterownika PLC wraz z dokÅ‚adnymi
komentarzami.
żð Podsumowanie i wnioski.
7. PYTANIA
1. Jaka jest geneza języka schematów drabinkowych LD ?
2. Jakie są podstawowe elementy obwodów w języku LD ?
LITERATURA
1. Kasprzyk J.: Programowanie sterowników przemysłowych. Wydawnictwa Naukowo-
Techniczne, Warszawa 2006.
12
Programowanie przemysłowego sterownika PLC w języku schematów drabinkowych LD
AUTOMATYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH  instrukcja do
ćwiczenia laboratoryjnego
2. Simatic S7. Programowalny sterownik S7-1200. Podręcznik systemu. www.siemens.com.
3. Simatic. TIA Portal STEP 7 Basic V10.5. Getting Started. www.siemens.com
4. Simatic. Function Block Diagram (FBD) for S7-300 and S7-400 Programming. Reference
Manual. www.siemens.com
5. Programowanie przemysłowego sterownika PLC w języku funkcjonalnych schematów
blokowych FBD. Automatyzacja Procesów Technologicznych - instrukcja do ćwiczenia
laboratoryjnego, Katedra Mechatroniki, 2011
Opracowanie: Damian Krawczyk
Gliwice 2011
13
Programowanie przemysłowego sterownika PLC w języku schematów drabinkowych LD