A U T O M A T Y K A
Sterowniki programowalne PLC
Podstawy, część 2
Czujniki
Czujnik jest elementem,
ktÛry przeksztaÅ‚ca parametr
charakteryzujÄ…cy zjawisko fi-
zyczne na sygnał elektryczny
akceptowany przez PLC. Czuj-
niki dołączane są do wejśĘ
PLC. Przyciski to jeden z przy-
kÅ‚adÛw takich czujnikÛw. Syg-
nał elektryczny wysyłany
z przycisku do wejścia PLC
wskazuje stan (otwarty/za-
Rys. 15.
mkniÍty) stykÛw przycisku
(rys. 13).
sowane do pomiaru prÄ…du (najczÍÅ›ciej
Element wykonawczy spotykane zakresy to 0..20mA oraz
Elementy wykonawcze umoÅ‚liwiajÄ… 4..20mA) lub napiÍcia (np. 0..10V).
zainicjowaniesygnałemelektrycznym wy- W przykładzie prezentującym wykorzys-
chodzącymz PLC działaniejakiegoś urzą- tanie takiego wejścia (rys. 17), czujnik
dzenia. Elementy wykonawcze systemu poziomu monitoruje poziom płynu
W drugiej czÍÅ›ci artykuÅ‚u
sterowania sÄ… podÅ‚Ä…czane do wyjśĘ PLC. w zbiorniku. ZaleÅ‚nie od wynikÛw po-
przybliłymy nazewnictwo
Stycznik silnika jest jednym z przykÅ‚a- miarÛw wykonanych przez czujnik po-
dÛw elementu wykonawczego, ktÛry mo- ziomu, wartośĘ sygnaÅ‚u dostarczanego
stosowane przez
Å‚e byĘ podÅ‚Ä…czony do wyjÅ›cia PLC (rys. do PLC moÅ‚e zwiÍkszaĘ siÍ lub zmniej-
uÅ‚ytkownikÛw sterownikÛw 14). ZaleÅ‚nie od wyjÅ›ciowego sygnaÅ‚u szaĘ,takjak poziomcieczy wzbiorniku.
PLC,styczniksilnikabÍdziezarÛwno uru-
PLC, dziÍki czemu Å‚atwiej
chamiaĘ, jak i zatrzymywaĘ silnik. Wyjścia dyskretne
Wyjście dyskretne jest wyjściem,
wspÛlnie przebrniemy przez
WejÅ›cia dyskretne ktÛre moÅ‚e byĘ wÅ‚Ä…czone (ON) lub wy-
kolejne czÍÅ›ci kursu.
WejÅ›cie dyskretne, okreÅ›lane takÅ‚e Å‚Ä…czone (OFF). Cewki przekaünikÛw
mianemìwejÅ›ciacyfrowegoî, moÅ‚ezna- oraz lampki to przykÅ‚adowe urzÄ…dzenia
jdowaĘ siÍ w jednym z dwÛch stanÛw: wykonawcze podÅ‚Ä…czane do wyjśĘ dys-
załączone (ON) lub wyłączone (OFF). kretnych. Wyjścia dyskretne mogą byĘ
Przyciski, przeÅ‚Ä…czniki dwustanowe, rÛwnieÅ‚ nazywane wyjÅ›ciami cyfrowy-
wyÅ‚Ä…czniki kraÒcowe oraz czujniki zbli- mi. W przykÅ‚adziez rys. 18lampka kon-
Å‚eniowe to przykÅ‚ady czujnikÛw dys- trolna moÅ‚e byĘ zaÅ‚Ä…czana lub wyÅ‚Ä…cza-
kretnych, ktÛre sÄ… podÅ‚Ä…czane do dys- na sygnaÅ‚em z wyjÅ›cia PLC, do ktÛrego
kretnych (cyfrowych) wejśĘ sterowni- jest podłączona.
kÛw (rys. 15). W stanie zaÅ‚Ä…czenia (ON)
Przycisk
dyskretne wejście odpowiada logicznej Wyjścia analogowe
(czujnik)
jedynce lub stanowi wysokiemu. W sta- Wyjścieanalogowejest wyjściem, na
nie wyÅ‚Ä…czenia (OFF) dyskretne wejÅ›cie ktÛrym jest generowany sygnaÅ‚ ciÄ…gÅ‚y
PLC
WejS
cie 1
odpowiada logicznemu zeru lub stano- w czasie. Na wyjściu mołe byĘ wytwa-
wi niskiemu. rzany np. sygnaÅ‚ napiÍciowy z zakresu
Przycisk normalnie otwarty(NO)zo- 0..10VDC, ktÛry steruje wskaünikiem
Rys. 13.
stał ułyty w przykładziez rys. 16.Jeden analogowym (wychyłowym). Przykła-
styk przycisku jest podłączony do pier- dowo, do wyjśĘ analogowych są
wszego wejÅ›cia PLC. Drugi styk przy- doÅ‚Ä…czane wskaüniki prÍdkoÅ›ci, ciÍÅ‚aru
cisku jest podÅ‚Ä…czony do wewnÍtrznego i temperatury. SygnaÅ‚ wyjÅ›ciowy moÅ‚e
zasilacza 24VDC. Wiele sterownikÛw byĘ rÛwnieÅ‚ uÅ‚ywany przy bardziej zÅ‚o-
wymaga oddzielnego zasilacza dla za-
silania wejśĘ. W stanie otwartym na wej-
PLC
Å›ciu PLC nie wystÍpuje napiÍcie. Jest
WejS
cie 1
Wyłączenie
to stan wyłączenia (OFF). Kiedy przy-
Logiczne 0
0
cisk zostaje wciÅ›niÍty, napiÍcie 24VDC
24 VDC
zostaje dołączone do wejścia PLC. Jest
to stan załączenia (ON).
PLC
PLC
WejS
cie 1
Wejścia analogowe
WyjS
cie 1 Silnik
Załączenie
Wejście analogowe to wejście, do
Logiczna 1
1
ktÛrego podÅ‚Ä…cza siÍ sygnaÅ‚ ciÄ…gÅ‚y. Ty-
24 VDC
powe wejÅ›cia analogowe rÛÅ‚niÄ… siÍ
Rys. 14. Rys. 16.
właściwościami, np. mogą byĘ przysto-
Elektronika Praktyczna 2/2000
37
A U T O M A T Y K A
Przetwornik 21). Element wyjściowy lub instrukcja I0,0 I0,1 Q0,0
Sieć działań 1
poziom->sygnał analogowy
reprezentujeefekt działania obwoduste- ( )
(Obwód 1)
rujÄ…cego. Prawa, pionowa linia, ktÛra I0,4 Q0,1
PLC przedstawia powrotnÄ… liniÍ zasilania na ( )
Sieć działań 2
WejS
cie
Element wyjS
ciowy
schemacie sprzÍtowym sterowania jest I0,5
(Obwód 2)
lub instrukcja
zazwyczaj pomijana na tego typu sche-
matach. Schemat drabinkowy naleły Przewód
zasilajÄ…cy
czytaĘ od lewej strony do prawej i od
Rys. 21.
gÛry do doÅ‚u. Szczeble nazywane sÄ…
czasami obwodami lub sieciami. SieĘ
Rys. 17.
ADDR INSTRUKCJA
moÅ‚e posiadaĘ kilka elementÛw steru-
jących, ale tylko jeden sygnał wyjścio-
OBWÓD 1
Kontrolka
wy.
0 LD I0.0
2 A I0.1
PLC
Lista instrukcji (STL)
WyjS
cia
4 = Q0.0
Instrukcja jest dla PLC rozkazem do
natychmiastowej realizacji. Lista in- OBWÓD 2
strukcji (STL) okreÅ›la sposÛb dziaÅ‚ania
6 NOP K0
sterownika. PorÛwnanie listy instrukcji,
Rys. 18. Rys. 22.
pokazanej na rys. 22, z logikÄ… drabin-
Å‚onych zastosowaniach, takich jak np. kowÄ…, pokazanÄ… na rys. 21, wskazuje na Oprogramowanie
zamiana prÄ…du na ciÅ›nienie, ktÛre re- podobnÄ… strukturÍ obydwu opisÛw. Oprogramowaniejest wykorzystywa-
guluje pneumatycznym zaworem prze- Działanie, jakie ma byĘ wykonane, jest ne przez komputer lub PLC. Zawiera
pÅ‚ywu (rys. 19). pokazane polewejstronie. Operand(ad- ono instrukcje, ktÛre kierujÄ… dziaÅ‚aniem
res), ktÛry poddany ma byĘ dziaÅ‚aniu sprzÍtu.
CPU instrukcji (rozkazu), jest przedstawiony
(jednostka centralna) po prawej stronie. SprzÍt
Jednostka centralna sterownika PLC Sterownik programowalny, progra-
(CPU)tosystem mikroprocesorowy, ktÛ- Programowanie mator oraz kable poÅ‚Ä…czeniowe sÄ… przy-
ry zawiera pamiÍĘ systemowÄ… oraz po- Program skÅ‚ada siÍ z jednej lub kil- kÅ‚adami sprzÍtu (rys. 24).
dejmuje decyzje okreÅ›lajÄ…cesposÛb dzia- ku instrukcji, ktÛre realizujÄ… zadanie.
Å‚ania sterownika (rys. 20). CPU moni- Programowanie sterownikÛw polega na Oprogramowanie systemowe
toruje wejÅ›cia i podejmuje decyzje konstruowaniu zestawÛw prostych in- Oprogramowanie systemowe jest
w oparciu o instrukcje zapisane w pa- strukcji. W przykÅ‚adzie schematu dra- szczegÛlnym oprogramowaniem aplika-
miÍci programu. CPU odpowiada za re- binkowego z rys. 21 sygnaÅ‚y I0.0, I0.1 cyjnym lub uÅ‚ytkowym zapisanym
alizacjÍ wszystkich procesÛw sterowa- oraz Q0.0 reprezentowaÅ‚y operandy w pamiÍci typu EPROM i dostarczane
nia: przeÅ‚Ä…czania, zliczania, synchroni- pierwszych instrukcji. W przykÅ‚adzie wraz ze sprzÍtem. Oprogramowaniesys-
zacjÍ i porÛwnanie danych oraz opera- tym, jeÅ›li I0.0 i I0.1 sÄ… pobudzone, to temowe nadaje sterownikowi jego pod-
cje sekwencyjne. wyjście Q0.1 takłe zostanie pobudzo- stawową funkcjonalnośĘ.
ne. Sygnałami wejściowymi mogą byĘ
Logika drabinkowa stany przeÅ‚Ä…cznikÛw, przyciskÛw lub PodziaÅ‚ pamiÍci
Logika drabinkowa (LAD) to jÍzyk stykÛw. I0.4, I0.5 oraz Q0.1 reprezen- PamiÍĘ S7-200 podzielona jest na
uÅ‚ywany do programowania PLC. W lo- tujÄ… operandy kolejnych instrukcji. JeÅ›- trzy obszary: pamiÍĘ programu, pamiÍĘ
gice drabinkowej sÄ… wykorzystywane li jedno z wejśĘ I0.4 lub I0.5 jest po- danych oraz pamiÍĘ znacznikÛw.
komponenty w postaci schematu linio- budzone, to wyjÅ›cie Q0.1 takÅ‚e zosta- PamiÍĘ programu przechowuje logikÍ
wego do opisania sterowania. nie pobudzone. CaÅ‚y zestaw instrukcji drabinkowÄ… (LAD) lub listÍ instrukcji
jest przechowywany w pamiÍci jednos- programowych (STL). Ten obszar pa-
Schemat drabinkowy tki centralnej PLC i nazywany progra- miÍci steruje sposobem wykorzysty-
Lewa, pionowa linia schematu dra- mem. wania danych i stanÛw wejśĘ/wyjśĘ.
binkowego reprezentuje zasilanie urzÄ…- Instrukcje zapisywane sÄ… przy wyko-
dzenia lub obwodÛw sterowania (rys. PÍtla programowa rzystaniu programatorÛw, takich jak
Program zawarty w PLC wykonywa- np. dla PC, a nastÍpnie Å‚adowane do
ny jest w pÍtli jako powtarzajÄ…cy siÍ pamiÍci programu sterownika progra-
Miernik
proces nazywany skanowaniem (rys. mowalnego.
23). Skanowanie PLC rozpoczyna siÍ PamiÍĘ danych wykorzystywana jest
Przetwornik prÄ…d - ciS
nienie
PLC w momencie odczytania przez CPU sta- jako obszar roboczy oraz zawiera ob-
WyjS
cia
nÛw wejśĘ. Program aplikacji wykonuje szary dla obliczeÒ, chwilowego prze-
I Zasilanie
P
siÍ wykorzystujÄ…c stany wejśĘ. Po za- chowywania wynikÛw poÅ›rednich
Zawór przepływu
koÒczeniu programu CPU wykonuje we- i staÅ‚ych. PamiÍĘ danych zawiera ob-
sterowany powietrzem
wnÍtrznÄ… diagnostykÍ oraz zadania ko- szary dla obsÅ‚ugi licznikÛw czasu,
Rys. 19.
munikacyjne. Obieg pÍtli programowej licznikÛw zdarzeÒ oraz wejśĘ i wyjśĘ
koÒczy siÍ uaktual- analogowych. DostÍp do przestrzeni
10,0 10,1 Q0,0 nieniem stanÛw danych jest moÅ‚liwy z poziomu pro-
( ) wyjśĘ, a nastÍpnie gramu sterujÄ…cego.
rozpoczyna siÍ od
10,4 Q0,1
poczÄ…tku. Czas cyklu
SF I 0,0 I 1,0 Q 0,0 Q 1,0 ( )
CPU214 Odczyt Wykonanie
RUN I 0,1 I 1,1 Q 0,1 Q 1,1
STOP I 0,2 I 1,2 Q 0,2 Q 1,2
zaleły od rozmiaru wejS
ć programu
I 0,3 I 1,3 Q 0,3 10,5
I 0,4 I 1,4 Q 0,4
I 0,5 I 1,5 Q 0,5 programu, liczby
Cykl
I 0,6 Q 0,6
I 0,7 Q 0,7
S7-200
wejśĘ/wyjśĘ oraz od
PLC
liczby niezbÍdnych
procesÛw komunika- Diagnostyka
Uaktualnienie
Komunikacja
wyjS
ć
cji.
Rys. 20. Rys. 23.
Elektronika Praktyczna 2/2000
38
1
0
0
1
0
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
0
0
1
1
0
A U T O M A T Y K A
Micro/WIN dla sys-
SF I 0,0 I 1,0 Q 0,0 Q 1,0
CPU214
RUN I 0,1 I 1,1 Q 0,1 Q 1,1 temu operacyjnego
STOP I 0,2 I 1,2 Q 0,2 Q 1,2
I 0,3 I 1,3 Q 0,3
I 0,4 I 1,4 Q 0,4
I 0,5 I 1,5 Q 0,5 Windows. Programa-
I 0,6 Q 0,6
I 0,7 Q 0,7
S7-200
tory PG720 i PG740
posiadajÄ… fabrycznie
zainstalowane op-
rogramowanie STEP
7 Micro. Programator
PG702 uływa Bo-
olíowskiego zestawu
instrukcji. Jeśli wy-
korzystywany jest
komputer osobistyto
Rys. 24.
oprogramowanie
PamiÍĘ znacznikÛw przechowuje sta- STEP 7-Micro instalowane jest podobnie
ny poÅ›rednie obwodÛw sterowni- jak kaÅ‚de inne oprogramowanie.
czych.
Kable połączeniowe PPI
Wymagania podstawowe Kable połączeniowe wymagane są
Aby stworzyĘ lub zmieniĘ program dlatransmisji danychz programatora do
interfejsowy konieczne jest posiadanie PLC. Komunikacja mołe mieĘ miejsce
nastÍpujÄ…cego wyposaÅ‚enia (rys. 25): tylko wtedy gdy dwa urzÄ…dzenia ìmÛ-
- Sterownik programowalny - PLC. wiÄ…î tym samym jÍzykiem lub uÅ‚ywajÄ…
- Urządzenie programujące. tegosamego protokołu. Komunikacja po-
- Oprogramowanie narzÍdziowe. miÍdzy programatorem firmy Siemens
- Kabel połączeniowy. a sterownikiem S7-200 nazywana jest
protokołem PPI (punkt-do-punktu). Do
PLC podÅ‚Ä…czenia programatorÛw PG720,
S7-200 jest nazwą własną jednego ze PG740 lub PG702 wymagane są odpo-
sterownikÛw programowalnychfirmy Sie- wiednie kable. ZakoÒczone 9-stykowym
mens. PrzykÅ‚ady ĘwiczeÒ w trakcie tego zÅ‚Ä…czem typu D-Sub. Jest to szeregowe
kursu bazują na sterowniku S7-200 z po- połączenie kompatybilne ze złączem
wodu jego nieskomplikowanej obsÅ‚ugi. MPI programatorÛw i stanowi ono zara-
zem standardowe złącze dla połączenia
Programator innych elementÛw sterowniczych.
Program tworzony jest w programa- Kiedy uływany jest komputer oso-
torze (PG) a nastÍpnie przesyÅ‚any do bisty jako programator konieczny jest
sterownika PLC. Program dla S7-200 specjalny kabel PC/PPI. Kabelten umoł-
moÅ‚e byĘ tworzony przy zastosowaniu liwia komunikacjÍ pomiÍdzy szerego-
rÍcznego programatora PG702 lub pro- wym interfejsem PLC a szeregowym in-
gramatorÛw uniwersalnych typu PG720 terfejsem RS-232 komputera osobistego.
lub PG740 firmy Siemens z zainstalo- Przełączniki DIP na kablu PC/PPI są
wanym oprogramowaniem STEP 7 Mic- uływane do wybrania odpowiedniej
ro/Dos lub Micro/WIN. szybkoÅ›ci (prÍdkoÅ›ci transmisji) z jakÄ…
Komputer osobisty (PC) z zainstalo- sÄ… przekazywane informacje pomiÍdzy
wanym oprogramowaniem STEP 7 Mic- PLC a komputerem.
ro/Dos lub Micro/WIN mołe byĘ takłe AC
wykorzystany jako programator sterow-
nikÛw serii SIMATIC S7-200. ArtykuÅ‚ opracowany na podstawie
PG 702jest niewielkimrÍcznym pro- podrÍcznika ìPodstawy sterownikÛw
gramatorem, przeznaczonym wyÅ‚Ä…cznie programowalnych PLCî firmy Siemens.
do wspÛÅ‚pracy ze sterownikami SIMA-
TIC S7-200. UrzÄ…dzenie to wyko-
Oprogramowanie
rzystuje Boolíowski zestaw instruk-
narzędziowe
cji wbudowany w S7-200. Funkcja
STEP 7 - Micro/DOS
UrzÄ…dzenie
Boole'owska jest funkcjÄ… logicznÄ…,
Micro/WIN
programujÄ…ce
Micro/DOS
w ktÛrej sÄ… moÅ‚liwie dwie wartoÅ›ci, Step 7-Micro/DOS Programming Package
Version: 1,1
Setup Instructions: Disk 1 of 2
1. Insert disk 1 in drive A or B:
2. At DOS prompt type A : INSTALL or B: INSTALL
3. Fellow Instruction prompts, insert
ON (załączona) lub OFF (wyłączo-
na). Programator PG 702 jest przy-
datny dla dokonywania modyfikacji
lub wyszukiwania usterek.
Kabel połączeniowy
Oprogramowanie PC/PPI
Oprogramowanie narzÍdziowe
słuły do realizacji programowego
opisu zasady działania sterowanego
PLC S7-200
urzÄ…dzenia. Oprogramowanie narzÍ-
dziowe dlasterownikÛw S7-200 nosi
nazwÍ STEP7-Micro. Jest ono do-
stÍpne w wersji STEP 7 Micro/Dos
dla systemu operacyjnego DOS, na-
zywanego, a takłe w wersji STEP 7
Rys. 25.
Elektronika Praktyczna 2/2000
39