4. MATERIA NAUCZANIA Uk ady regulacji i sterowania Materia nauczania

Transkrypt

1 4. MATERIA NAUCZANIA 4.1. Ukady regulacji i sterowania Materia nauczania Ukady regulacji i sterowania realizuj zadania zwizane z uruchomieniem, oddziaywaniem, kontrol i zakoczeniem pracy urzdze automatyki. Regulacja. Ukady regulacji. Regulacja polega na celowym oddziaywaniu na wielko regulowan mierzon na bieco, aby bya podobna do wielkoci zadanej. W procesie regulacji wystpuj trzy podstawowe sygnay: wielko zadana, odchyka regulacji i wielko regulowana. Rozróniamy regulacj rczn i automatyczn. Regulacja automatyczna moe by: staowartociowa utrzymuje dan wartoci wielkoci regulowanej, nadna zapewnia nadanie wielkoci regulowanej za zmianami wartoci zadanej. Proces regulacji odbywa si w ukadzie zamknitym, z ujemnym sprzeniem zwrotnym od wielkoci regulowanej. Ukad regulacji skada si z regulatora i obiektu regulacji. Rys.1. Schemat blokowy ukadu regulacji [9, s. 208] Ze wzgldu na sposób przetwarzania sygnaów rozróniamy ukady regulacji: cigej, przy przetwarzaniu analogowym sygnaów, dwustanowej (binarnej), przy przetwarzaniu binarnym sygnaów, cyfrowej, przy przetwarzaniu cyfrowym sygnaów. Regulacja ciga. Wielko sterujca obiektem w ukadach regulacji cigej moe przyjmowa dowolne wartoci z dopuszczalnego obszaru zmiennoci. Regulatory cige najczciej budowane s ze elektronicznych wzmacniaczy operacyjnych. Regulacja nieliniowa. W ukadach regulacji nieliniowej warto wielkoci podawanej do obiektu moe przyjmowa tylko dwie lub kilka wybranych wartoci. Najczciej spotykane metody regulacji nieliniowej to regulacja dwustanowa i trójstanowa. Regulatory dwustanowe charakteryzuj si dwoma jednoznacznie okrelonymi stanami sygnau wejciowego. Typowym przykadem ich zastosowania s ukady regulacji temperatury, cinienia czy poziomu napenienia zbiorników. Parametrem charakterystycznym regulatorów dwustanowych jest histereza przeczania okrelajca rónic wartoci stanów sygnau wyjciowego. Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 8

2 Regulatory trójstanowe sygnau wejciowego. charakteryzuj si trzema jednoznacznie okrelonymi stanami Sterowanie. Ukady sterowania. Sterowanie to proces celowego oddziaywania na sygnaów sterujcych na przyrzdy, urzdzenia technologiczne lub maszyny robocze. Sterowanie odbywa si w ukadzie otwartym. Sygnay sterujce dziaaj na obiekt bez biecych pomiarów i korekcji procesu. Ukad sterowania skada si z obiektu sterowania i urzdzenia sterujcego. Obiekt sterowania to cz ukadu, na któr oddziauj sygnay sterownicze. Rys. 2. Schemat blokowy ukadu sterowania Urzdzenie sterujce to cz ukadu, która przez czon wykonawczy oddziauje na obiekt sterowania. Urzdzenie sterujce skada si z: urzdzenia wejcia, s to rónego rodzaju czujniki, czniki przyciski elektryczne, czonu realizujcego funkcje logiczne przetwarzajcego sygnay wejciowe wedug zadanego programu, wypracowujc sygnay sterujce, urzdzenia wyjcia s to czony wykonawcze oddziaujce bezporednio na obiekt sterowania np. przekaniki, styczniki, tyrystory, zawory hydrauliczne i pneumatyczne. Ze wzgldu na posta sygnau rozrónia si sterowanie: analogowe, gdy stosowane s sygnay cige, binarne, gdy stosowane s sygnay dwuwartociowe, cyfrowe, gdy stosowane s sygnay w postaci cyfrowej. Ze wzgldu na sposób przetwarzania i wykorzystania sygnaów rozrónia si sterowanie: kombinacyjne sygna sterujcy powstaje z powizania kilku sygnaów, sekwencyjne kolejne czynnoci sterujce wykonywane s krok po kroku. Ze wzgldu sposób realizacji i zapisu programu sygnau rozrónia si sterowanie: staoprogramowe w ukadach stykowo-przekanikowych, programowalne w ukadach ze sterownikami mikroprocesorowymi. Ze wzgldu na rodzaj sygnau rozrónia si sterowanie: mechaniczne, elektryczne, pneumatyczne, hydrauliczne Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do wykonania wicze 1. Na czym polega proces regulacji? 2. Jakie znasz rodzaje regulacji? 3. W jakim ukadzie moe odbywa si proces regulacji? 4. Z jakich elementów skada si ukad regulacji? 5. Jakie sygnay mog wystpowa w ukadach regulacji? 6. Czym charakteryzuje si regulacja ciga? 7. Czym charakteryzuje si regulacja nieliniowa? 8. Na czym polega proces sterowania? 9. Jakie znasz rodzaje sterowania? 10. Z jakich elementów skada si ukad sterowania? 11. Z jakich bloków skada si urzdzenie sterujce? Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 9

3 wiczenia wiczenie 1 Wybierz, korzystajc z katalogu, czujniki, które mona zastosowa w ukadzie sterowania bram garaow. Sterowanie odbywa si za porednictwem pilota: brama moe otworzy si do poowy lub na ca wysoko. Sposób wykonania wiczenia Aby wykonawiczenie powiniene: 1) przeanalizowa opisan sytuacj, 2) dobra rodzaje czujników, 3) zaproponowa ilo i miejsce instalacji czujników, 4) uzasadni przyjte rozwizanie 5) zaprezentowa wyniki swojej pracy. Wyposaenie stanowiska pracy: katalogi elementów automatyki, zeszyt literatura uzupeniajca zgodna z punktem 6. wiczenie 2 Podaj dwa przykady ukadów regulacji stosowanych w znanych Ci urzdzeniach elektrycznych i elektronicznych. Okrel, jaki rodzaj regulacji automatycznej zosta wykorzystany. Sposób wykonania wiczenia Aby wykonawiczenie powiniene: 1) przeanalizowa tre zadania, 2) zapozna si z przygotowan dokumentacj techniczn wybranych urzdze elektronicznych, 3) narysowa blokowe schematy pogldowe ukadów regulacji zastosowanych w analizowanych urzdzeniach, 4) wyodrbni elementy ukadów regulacji, 5) okreli j rodzaj regulacji, 6) uzasadni sformuowane wnioski, 7) zaprezentowa wyniki swojej pracy. Wyposaenie stanowiska pracy: dokumentacja techniczna wybranych urzdze elektronicznych, zeszyt, literatura uzupeniajca zgodna z punktem 6. Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 10

4 4.1.4 Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) narysowa schemat blokowy ukadu regulacji? 2) poda przykady zastosowania regulacji automatycznej? 3) okreli rodzaj regulacji wykorzystywanej w urzdzeniu? 4) opisa dziaanie regulatora cigego? 5) opisa dziaanie regulatora dwustanowego? 6) opisa dziaanie regulatora trójstanowego? 7) okreli, który element ukadu regulacji jest regulatorem, a który obiektem? 8) narysowa schemat blokowy ukadu sterowania? 9) okreli rodzaj sterowania wykorzystywany w urzdzeniu? 10) okreli czony skadowe urzdzenia sterujcego? Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 11

5 4.2. Sterowniki programowalne PLC Materia nauczania Budowa sterownika PLC Sterowniki programowalne PLC mog by wykonane w postaci kompaktowej lub moduowej, która pozwala na modernizacj z rozszerzenia moliwoci urzdzenia. Sterownik PLC zbudowany jest z: ukadu zasilania napiciowego (zasilacza), moduu sygnaów wejciowych, jednostki centralnej z mikroprocesorem (CPU), bloku pamici, moduu sygnaów wyjciowych. Ukad zasilania napiciowego to zazwyczaj zasilacz napicia staego +24V. Rys. 3. Schemat blokowy sterownika PLC [9, s. 168] Blok pamici zawiera nastpujce obszary poczone wewntrzn magistral sterownika: pami danych typu RAM lub EPROM, przechowuje dane i instrukcje programu uytkownika, moe by rozszerzana za pomoc dodatkowych kart lub moduów, pami robocza szybka pami typu RAM, w trakcie przetwarzania programu przez uytkownika kopiowane s do niej dane, pami systemowa zawiera zmienne, na których wykonywane s operacje programu. Modu sygnaów wejciowych zawiera ukady elektroniczne zamieniajce sygnay pochodzce z urzdze zewntrznych na sygnay logiczne akceptowane przez sterownik. Ukady stosowane w tym module to: dzielniki napicia, filtry RC tumice zakócenia, diody chronice, ukady prostownicze, transoptory izolujce obwody wejciowe i magistral sterownika. Sterowniki zawieraj zazwyczaj moduy 8, 16, lub 32 wej binarnych, które s multipleksowane. Ich stan sygnalizowany jest diod LED. Modu sygnaów wejciowych zawieraj zazwyczaj moduy 8, 16, lub 32 wyj binarnych trzech rodzajów: wyjcia przekanikowe zapewniajce cakowit separacj galwaniczn wewntrznych ukadów sterownika i obwodów wejciowych, wyjcia z triakami stosowane dla zasilania odbiorników prdu przemiennego, wyjcia tranzystorowe stosowane dla zasilania odbiorników napicia staego. Wspópraca sterowników w sieciach przemysowych. Dla obsugi skomplikowanych procesów przemysowych zazwyczaj nie wystarczy jeden sterownik. Poszczególne jednostki produkcyjne s wówczas sterowane poprzez sterowniki lokalne, podrzdne (Slave), poczone przy pomocy sieci np. PROFIBUS-DP ze sterownikiem nadrzdnym (Master), który zarzdza caym systemem. Do magistrali moe Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 12

6 by podczonych wiele innych urzdze jak np. stacje i panele operatorskie, inne sieci np. pozwalajce na wspóprac z urzdzeniami pomiarowymi i wykonawczymi. Rys. 4. Schemat blokowy sieci sterowników. [9, s. 166] Sterownik PLC moe te by zintegrowany z innym ukadem sterowania cyfrowego. Czsto integruje si tylko wybrane moduy sterownika z systemem operacyjnym ukadu sterowania cyfrowego. Rys. 5. Schemat blokowy ukadu zintegrowanego sterownika. [9, s. 167] Rodzaje sygnaów Sterowniki s urzdzeniami cyfrowymi, zatem przetwarzaj sygnay cyfrowe. Najczciej sygnaowi cyfrowemu 1 odpowiada stae napicie +24V (dopuszczalny jest zakres zmian od 16V do 36V), natomiast sygnaowi 0 odpowiada napicie 0V. W ukadach sterowania wystpuj rónego rodzaju czujniki wytwarzajce sygnay analogowe, które nios okrelone informacje. Równie sygnay wyjciowe sterowników musz w okrelonych sytuacjach sterowa elementami i urzdzeniami analogowymi. Sterowniki wyposaone s w wejcia i wyjcia analogowe o zakresie zmian napicia zazwyczaj od 0V do 10V. Wejciowe sygnay analogowe s w sterowniku przed obróbk przez program przetwarzane na sygnay cyfrowe. Podobnie cyfrowe sygnay bdce wynikiem przetwarzania programowego mog by zamienione w kocowej fazie cyklu na wyjciowe sygnay analogowe. Dokadne informacje na temat typów i poziomów sygnaów wejciowych i wyjciowych sterownika znajduj si w jego dokumentacji technicznej. Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 13

7 Zasada dziaania sterownika PLC Sterownik PLC pracuje sekwencyjnie. Program sporzdzony za pomoc programatora (zazwyczaj to komputer PC) jest zapamitany w pamici sterownika. Na pocztku kadego programu sprawdzane s stany operandów (np. wej, wyj) i zapamitywane w rejestrze porednim. Nastpnie wykonywane s rozkazy zawarte w programie kolejno jeden po drugim (operandy wizane s ze sob zgodnie z zapisanymi w programie funkcjami). Wyniki operacji zapisywane s w akumulatorze i mog by dalej przetwarzane. Po opracowaniu wszystkich rozkazów programu kocowe wyniki operacji przesyane s do rejestru wyjciowego i dalej przyporzdkowane do odpowiednich wyj sterownika, które oddziauj poprzez czony wykonawcze na obiekt sterowania. Sterownik pracuje cyklicznie co oznacza, e proces opracowania programu jest cigle powtarzany. Czas przetwarzania jednego programu nazywany jest czasem cyklu i zaley od szybkoci dziaania CPU, dugoci programu i operacji, jakie s w nim zawarte. Rys. 6. Schemat blokowy przetwarzania programu uytkownika Oprogramowanie narzdziowe Programowanie sterownika odbywa si poprzez programator, jakim zazwyczaj jest komputer PC. Zainstalowane na nim jest oprogramowanie narzdziowe odpowiednie dla danego typu sterownika. Posiada ono szereg funkcji umoliwiajcych tworzenie i edycj programów dla sterownika oraz dokumentacji, komunikacj ze sterownikiem, diagnostyk trybu jego pracy, wymuszanie stanów wyjciowych. Niektóre wersje oprogramowania narzdziowego umoliwiaj symulacje dziaania sterownika, co pozwala na testowanie tworzonych programów. Komunikacja programatora z komputerem odbywa si poprzez interfejs szeregowy RS 232C Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do wykonania wicze. 1. Z jakich moduów skada si sterownik PLC? 2. Jakiego rodzaju ukady elektroniczne skadaj si na modu wejciowy? 3. Jakie s stosowane rodzaje wyj sterownika PLC? 4. Z jakich bloków skada si pami sterownika? Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 14

8 5. Co to znaczy, e sterownik pracuje sekwencyjnie? 6. Co to znaczy, e sterownik pracuje cyklicznie? 7. Do czego suy oprogramowanie narzdziowe? 8. W jaki sposób odbywa si komunikacja programatora i sterownika? wiczenia wiczenie 1 Okrel rodzaj wyj sterownika, oraz parametry sygnaów wyjciowych na podstawie dokumentacji technicznej. Jakimi urzdzeniami moe on sterowa? Sposób wykonania wiczenia Aby wykonawiczenie powiniene: 1) przeanalizowa tre zadania, 2) zapozna si z przygotowan dokumentacj techniczn sterownika, 3) wypisa dane techniczne, 4) wyjani do sterowania jakimi urzdzeniami moe suy ten typ sterownika. Wyposaenie stanowiska pracy: dokumentacja techniczna sterownika, zeszyt, literatura uzupeniajca zgodna z punktem 6. wiczenie2 Zbadaj tryb pracy sterownika na podstawie dokumentacji technicznej i oprogramowania narzdziowego. Wykorzystaj funkcje obsugujce (dodatkowe) dostpne w menu podstawowym. Sposób wykonania wiczenia Aby wykonawiczenie powiniene: 1) przeanalizowa tre zadania, 2) zapozna si z przygotowan dokumentacj techniczn sterownika, 3) uruchomi oprogramowanie narzdziowe sterownika, 4) uruchomi funkcje obsugujce z poziomu menu podstawowego, 5) zdiagnozowa tryb pracy sterownika. Wyposaenie stanowiska pracy: dokumentacja techniczna sterownika, programator sterownika (komputer osobisty PC) z zainstalowanym oprogramowaniem narzdziowym, sterownik PLC, literatura uzupeniajca zgodna z punktem 6. Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 15

9 Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) opisa budow sterownika PLC? 2) okreli wielko i rodzaj pamici sterownika, na podstawie dokumentacji technicznej? 3) okreli ilo i rodzaj wej sterownika, na podstawie dokumentacji technicznej? 4) okreli ilo i rodzaj wyj sterownika, na podstawie dokumentacji technicznej? 5) okreli poziomy sygnaów wejciowych sterownika, na podstawie dokumentacji technicznej? 6) okreli poziomy sygnaów wyjciowych sterownika, na podstawie dokumentacji technicznej? 7) zdiagnozowa trybu pracy sterownika, posugujc oprogramowaniem narzdziowym? 8) zdiagnozowa parametry sterownika, posugujc si oprogramowaniem narzdziowym? 9) opisa budow sieci sterownikowej? Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 16

10 4.3. Podstawy programowania sterowników PLC Materia nauczania Projektowanie systemów automatyki Podstaw do wykonania projektu zwizanego z automatyzacj jest dokadny opis procesu który powinien zawiera warunki konieczne do realizacji zadania. Wraz z opisem zadania podawany jest czsto schemat technologiczny. Zawiera on budow i zasad dziaania urzdzenia, informacje dotyczce procesu technologicznego oraz liczby i miejsca zainstalowania urzdze zabezpieczajcych. Realizacj projektu mona podzieli na 2 etapy: tworzenie struktury sprztowej ukadu sterowania i wybór struktury programu uytkownika. Pierwszy etap rozpoczyna si od ustalenia powiza sieciowych. W dalszej kolejnoci nastpuje wybór sprztu, jego kompletacja i na koniec konfiguracja. Wybór struktury programu uytkownika, to okrelenie, z jakich bloków programowych bdzie si on skada. Schemat rozwinity ukadu sterowania To schemat ideowy przedstawiajcy poczenie elementów wejciowych i wyjciowych stycznikowego ukadu sterowania. Stanowi czsto podstaw do realizacji projektu sterowania z wykorzystaniem sterownika PLC. Rys. 7. Przykadowy schemat rozwinity sterowania stycznikowego Schemat poczenia zacisków sterownika Schemat poczenia zacisków sterownika przedstawia sposób podczenia urzdze zewntrznych ze sterownikiem. Jest on niezbdny do ustalenia adresów zmiennych wejciowych i wyjciowych uywanych w programie. Symbole podczanych urzdze s znormalizowane, takie same, jak w schematach sterowania stycznikowego. Ukady sterowania ze sterownikiem PLC musz posiada: - obwody zasilania sterownika, - obwody zasilania napiciem staym wyj sterownika, - obwody zasilania urzdze podczonych do wyj sterownika. Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 17

11 Lista przyporzdkowujca Rys. 8. Przykadowy schemat pocze zacisków sterownika. Lista przyporzdkowujca zawiera symbole wszystkich zmiennych zwanych operandami (sygnaów wejciowych, wyjciowych, merkerów) uywanych w programie sterowania. Mog one by opatrzone komentarzami np. nazw urzdzenia, jakie podczono do wejcia sterownika. Umieszczone w licie przyporzdkowujcej symbole i komentarze pojawiaj si automatycznie po wywoaniu w programie zadeklarowanej zmiennej. Lista przyporzdkowujca jest bardzo przydatna przy tworzeniu dokumentacji technicznej ukadu sterowania, uatwia równie analiz programu w przypadku modyfikacji lub awarii. Umoliwia ona okrelenie: urzdze przyczonych do wej i wyj sterownika oraz funkcji wewntrznych sterownika uytych w programie i ich funkcji w procesie sterowania. wiersz operand symbol komentarz do operandu 0000 E 0.00 start S1 przycisk zaczjacy zwierny 0001 E 0.01 bezp S0 wycznik bezpieczestwa rozwierny 0002 M 0.00 czas T0 wyjcie moduu czasowego opónienia 0003 A 0.00 Lampka H1 wyjcie sygnalizacyjne Rys. 9. Przykad listy przyporzdkowujcej Budowa programu uytkownika Tworzenie programu rozpoczyna si od wybrania struktury, program jest podzielony na oddzielne bloki programowe. Program moe zawiera bloki organizacyjne, programowe, funkcyjne, sekwencyjne i bloki danych. Bloki organizacyjne (OB) s poczeniem pomidzy systemem operacyjnym a programem uytkownika, mog to by blok wywoywane: cyklicznie przez system operacyjny (np. blok z programem gównym), przez system operacyjny po wystpieniu okrelonych zdarze (np. przerwania), w programie uytkownika. Bloki programowe wykorzystywane s do strukturyzacji programu uytkownika. Bloki funkcjonalne s wywoywane z argumentami, pozwalaj na wykorzystanie caego zbioru dostpnych instrukcji procesora. Dziki temu mona programowa wielokrotnie powtarzajce si sekwencje z rónymi wartociami parametrów. Bloki sekwencyjne wykorzystuje si w programowaniu zada sekwencyjnych czyli takich które wystpuj w ustalonej kolejnoci jeden po drugim. Blok sekwencyjny skada si zada i warunków przejcia. Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 18

12 Bloki danych przechowuj stae i zmienne dane wykorzystywane w programie. Czsto korzysta si z adresowania symbolicznego zmiennych. Po zadeklarowaniu zmiennej jako zmiennej globalnej jej symboliczna nazwa jest znana we wszystkich blokach programu. Zmienna zadeklarowana w danym bloku jest zmienn lokaln znan tylko w tym bloku. W tworzeniu nowego programu moliwe jest wykorzystanie istniejcych programów ródowych i typowych bloków programowych napisanych w ramach innych projektów Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do wykonania wicze. 1. Co przedstawia schemat rozwinity sterowania stycznikowego? 2. Co przedstawia schemat poczenia zacisków sterownika? 3. Jakie obwody zasilania zawiera ukad ze sterownikiem PLC? 4. Jakie informacje zawiera lista przyporzdkowujca? 5. Jakie bloki moe zawiera program uytkownika? 6. Do jakich celów wykorzystuje si bloki programowe? 7. Jakie bloki umoliwiaj programowanie wielokrotnie powtarzajcych sekwencji? 8. W jaki sposób programuje si zadania sterowania sekwencyjnego? wiczenia wiczenie 1 Wykonaj poczenia pomidzy sterownikiem i urzdzeniami zewntrznymi na podstawie schematu pocze zacisków sterownika. Schemat pocze zacisków sterownika. Sposób wykonania wiczenia Aby wykonawiczenie powiniene: 1) zanalizowa tre zadania, 2) zapozna si z przygotowan dokumentacj techniczn sterownika, 3) wykona wskazane poczenia, 4) zaprezentowa wyniki swojej pracy. Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 19

13 Wyposaenie stanowiska pracy: dokumentacja techniczna sterownika, sterownik PLC, schemat pocze zacisków sterownika, 2 przyciski zwierne, 2 przyciski rozwierne, 2 lampki sygnalizacyjne, katalogi elementów automatyki. wiczenie 2 W celu zaczenia silnika naley wcisn jednoczenie dwa przyciski zwierne S1 i S2. Ukad wyposaony jest w wycznik bezpieczestwa S0 rozwierny. Prac silnika sygnalizuje lampka sygnalizacyjna H1. Do sterowania ukadu naley wykorzysta sterownik PLC. Narysuj schemat pocze zacisków sterownika dla opisanego ukadu i sporzd list przyporzdkowujc. Sposób wykonania wiczenia Aby wykonawiczenie powiniene: 1) przeanalizowa tre zadania, 2) zapozna si z przygotowan dokumentacj techniczn sterownika, 3) narysowa schemat pocze zacisków sterownika dla opisanego ukadu, 4) uruchomi oprogramowanie uytkowe sterownika, 5) sporzdzi list przyporzdkowujc, 6) zaprezentowa wyniki swojej. Wyposaenie stanowiska pracy: dokumentacja techniczna sterownika, sterownik PLC, programator sterownika wraz z oprogramowaniem narzdziowym, katalogi elementów automatyki, zeszyt, literatura uzupeniajca zgodna z punktem Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) opisa dziaanie ukadu na podstawie schematu rozwinitego sterowania? 2) wykona schemat poczenia zacisków sterownika na podstawie schematu technologicznego? 3) wykona poczenia midzy sterownikiem a zewntrznymi elementami na podstawie schematu poczenia zacisków sterownika? 4) wykona schemat poczenia zacisków sterownika na podstawie opisu dziaania ukadu? 5) sporzdzi list przyporzdkowujc dla danego ukadu sterowania? 6) okreli, z jakich bloków skada si program sterowniczy? Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 20

14 4.4. Jzyki programowania sterowników PLC Materia nauczania Rodzaje jzyków programowania sterowników PLC Oprogramowanie narzdziowe umoliwia tworzenie programów dla sterownika w jzykach tekstowych i jzykach graficznych odpowiednich dla kadego typu sterownika. Jzyki tekstowe moemy podzieli na: - jzyki list instrukcji, - jzyki strukturalne. Jzyki graficzne to: - schematy drabinkowe, - schematów blokowych. Najczciej wykorzystywane s listy instrukcji, schematy drabinkowe i blokowe. Schemat stykowy KOP Programowanie schematów drabinkowych jest bardzo podobne do tworzenia schematów stykowo-przekanikowych ukadów sterowania elektrycznego. Czsto schemat rozwinity sterowania stycznikowego przetwarzany jest na schemat stykowy KOP. Mona równie dokona konwersji, za pomoc odpowiednich funkcji oprogramowania uytkowego sterownika, programu napisanego w jzyku instrukcji na schemat stykowy KOP. W tab. 1 przedstawiono symbole uywane schemacie stykowym KOP. Tabela 1 Podstawowe symbole uywane schemacie stykowym KOP. symbol schematu stykowego sygna --][-- niezanegowany wejciowy --]/[-- zanegowany wejciowy --( )-- niezanegowany wyjciowy Schemat stykowy KOP przedstawia poziomo poszczególne gazie prdowe ukadu zawierajce odpowiednio poczone ze sob symbole obrazujce sygnay. Poczenie symboli odwzorowuj ich powizanie w funkcji logicznej. Na pocztku kadej nowej gazi (lewa strona) jest podana informacja ile sygnaów wejciowych i wyjciowych sterownika zostao powizanych ze sob funkcjami logicznymi. Symbole posiadaj adresy sygnaów (wejciowych, wyjciowych, merkerów). Jzyki schematów blokowych E 0.00 A ] [ ( ) Rys. 10. Przykadowy fragment schematu stykowego. Jzyki schematów blokowych posiadaj symbole podobne do symboli uywanych w technice cyfrowej. Przedstawiaj one wzajemne powizania sygnaów za pomoc funkcji logicznych. Schematy blokowe (zwane te funkcyjnymi lub logicznymi) umoliwiaj szybk analiz dziaania skomplikowanych ukadów sterowania. Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 21

15 Rys. 11. Przykadowy schemat funkcyjny. Jzyki list instrukcji Najbardziej uniwersalne s jzyki list instrukcji. Kady jzyk posiada zbiór instrukcji (rozkazów). Program napisany w jzyku list instrukcji jest zapisem symbolicznym, stanowicym cig kolejno uoonych jedna pod drug instrukcji. Jest to zapis zwarty operujce na skrótach literowych symbolizujcych np.: wejcia lub wyjcia sterownika, operacje logiczne, bloki funkcyjne. Wszystkie instrukcje (rozkazy) programu s tumaczone przez kompilator na kod maszynowy zrozumiay dla sterownika. Instrukcja (rozkaz) zazwyczaj skada si z operatora i operandu argumentu, niektóre rozkazy posiadaj jedynie operator. Kada instrukcja posiada swój adres w programie uytkownika. Operator okrela dziaanie jakie ma by wykonane. Argument to staa lub zmienna poddana temu dziaaniu. Argument skada si z symbolu i parametru. Symbol okrela typ zmiennej parametr podaje jej adres. Operandami mog by: zmienne wejciowe, zmienne wyjciowe, merkery, czyli zmienne wewntrzne informujce o stanie przetwarzania, zmienne licznikowe przetwarzane przez bloki funkcyjne realizujce liczenie, zmienne czasowe przetwarzane przez bloki funkcyjne realizujce odmierzanie czasu. Rys. 12. Struktura rozkazu. Rozkazy sterownika moemy podzieli na bitowe i organizacyjne. Rozkazy bitowe dziaaj na operandach, to np. rozkazy : adowania operandu, funkcji logicznej, przypisania, zapisania przerzutnika RS, zerowania przerzutnika RS itp. Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 22

16 Rozkazy organizacyjne odnosz si do struktury programu i s to np. rozkazy: koca programu, skoku warunkowego, skoku bezwarunkowego, koca podprogramu, komentarza itp. Program napisany w jzyku list instrukcji jest zapisem symbolicznym, stanowicym cig kolejno uoonych, jedna pod drug instrukcji. Jest to zapis zwarty operujce na skrótach literowych symbolizujcych np.: wejcia lub wyjcia sterownika, operacje logiczne, bloki funkcyjne. Kady program koczy si odpowiednim dla danego jzyka rozkazem koca programu Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do wykonania wicze. 1. Jakie znasz rodzaje jzyków programowania sterowników PLC? 2. Jak dzielimy jzyki tekstowe? 3. Jak dzielimy jzyki graficzne? 4. Czym charakteryzuje si schemat stykowy KOP? 5. Jaki informacje zawiera schemat blokowy? 6. Jaka jest struktura rozkazu jzyka list instrukcji? 7. Jak mona podzieli rozkazy jzyka list instrukcji? 8. Jaki rozkaz koczy kady program napisany w jzyku tekstowym? wiczenia wiczenie 1 Wypisz, z przygotowanego programu, po dwa przykady rozkazów bitowych i organizacyjnych. W rozkazach bitowych okrel rodzaj operandu oraz jego adres. Sposób wykonania wiczenia Aby wykonawiczenie powiniene: 1) zapozna si z list rozkazów sterownika, 2) zanalizowa przygotowany przez nauczyciela program dla sterownika, 3) wypisa dwa przykady rozkazów organizacyjnych, 4) wypisa dwa przykady rozkazów bitowych, 5) okreli rodzaj i adres operandu w podanych przykadach rozkazów organizacyjnych, 6) zaprezentowa wyniki pracy. Wyposaenie stanowiska pracy: dokumentacja techniczna sterownika wraz z list rozkazów, wydruk programu dla sterownika napisanego w jzyku list instrukcji, zeszyt, literatura uzupeniajca zgodna z punktem 6. Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 23

17 wiczenie 2 Wykonaj konwersj programu napisanego w jzyku list instrukcji na schemat stykowy KOP. Znajd trzy fragmenty w jednej i drugiej postaci programu, w których uyto tych samych operandów. Sposób wykonania wiczenia Aby wykonawiczenie powiniene: 1) uruchomi oprogramowanie uytkowe sterownika, 2) dokona konwersji przygotowanego przez nauczyciela programu napisanego w jzyku list instrukcji na schemat stykowy KOP, za pomoc odpowiednich funkcji oprogramowania uytkowego, 3) wydrukowa program w postaci schematu stykowego KOP, 4) porówna przygotowany przez nauczyciela program oraz schemat stykowy KOP, 5) zaznaczy na obu wydrukach trzy fragmenty, w których uyto tych samych operandów, 6) zaprezentowa wyniki pracy. Wyposaenie stanowiska pracy: dokumentacja techniczna sterownika wraz z lista rozkazów, programator sterownika wraz oprogramowaniem narzdziowym, drukarka, program dla sterownika napisany w jzyku list instrukcji w postaci ródowej, wydruk programu dla sterownika napisanego w jzyku list instrukcji, literatura uzupeniajca zgodna z punktem 6. wiczenie 3 Wykonaj konwersj schematu funkcjonalnego na program napisany w jzyku list instrukcji. Znajd w obu postaciach programu funkcje przypisania. Sposób wykonania wiczenia Aby wykonawiczenie powiniene: 1) uruchomi oprogramowaniem uytkowe sterownika, 2) uruchomi funkcje obsugujce 3) dokona konwersji przygotowanego przez nauczyciela schematu funkcjonalnego na program w postaci listy instrukcji, 4) wydrukowa program w postaci listy instrukcji, 5) przeanalizowa i porówna wydruki schematu funkcyjnego programu i listy instrukcji, 6) znale i zaznaczy na obu wydrukach te fragmenty, które zawieraj funkcje przypisania, 7) zaprezentowa wyniki pracy. Wyposaenie stanowiska pracy: dokumentacja techniczna sterownika wraz z lista rozkazów, programator sterownika wraz oprogramowanie narzdziowym, drukarka, program dla sterownika w postaci schematu funkcjonalnego, wydruk programu dla sterownika w postaci schematu funkcjonalnego, literatura uzupeniajca zgodna z punktem 6. Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 24

18 Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) rozpozna program dla sterownika napisany w jzyku list instrukcji? 2) rozpozna program dla sterownika w postaci schematu stykowego KOP? 3) rozpozna program dla sterownika w postaci schematu funkcjonalnego? 4) rozróni w rozkazie jzyka list instrukcji operand i operacj? 5) rozróni w rozkazie jzyka list instrukcji adres operandu? 6) zidentyfikowa w rozkazie jzyka list instrukcji rodzaj operandu? 7) wykona konwersj programu napisanego w jzyku list instrukcji na schemat stykowy KOP? 8) wykona konwersj schematu stykowego KOP na program napisanego w jzyku list instrukcji? Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 25

19 4.5. Podstawowe funkcje w programach sterowniczych Materia nauczania Operatory funkcji posiadaj znormalizowane oznaczenia niemieckie i angielskie oraz matematyczne, natomiast producenci sterowników stosuj wasne oznaczenia odpowiednie dla jzyka instrukcji danego sterownika. Kady operator funkcji posiada równie wasny symbol graficzny stosowany w schematach funkcyjnych. Funkcja aduj (load) Funkcja aduj (load) moe by wykorzystywana w programie wielokrotnie. Wprowadza ona do pamici roboczej sterownika zmienn. Operacja aduj zawsze poprzedza funkcje logiczne, matematyczne oraz bloki funkcyjne. Tabela 2. Oznaczenia operacji aduj znormalizowane oznaczenia operacji aduj niemieckie angielskie matematyczne L L! przykady oznacze operacji aduj stosowane przez rónych producentów U O LD! Funkcja = przypisania (przyporzdkowania, przekazania) Funkcja = przypisania (przyporzdkowania, przekazania) moe by wykorzystywana w programie wielokrotnie. Koczy (zamyka) ona okrelone fragmenty programu np. zawierajcy funkcj logiczn, której wynik zostaje przypisany operandowi np. wyjciu sterownika. Funkcja przypisania posiada jedno powszechnie stosowane oznaczenie =. Na schemacie funkcjonalny reprezentowana jest przez symbol graficzny przedstawiony na rys. 13. Rys. 13. Symbol graficzny funkcji przypisania [9, s. 170] Przerzutnik SR i RS Przerzutniki SR i RS su do zapamitania krótko trwajcego sygnau. W przerzutniku RS pierwsza w kolejnoci pojawia si instrukcja zawierajca operator S, która ustawia argument lub merker na warto 1. Po niej w programie wystpuj inne instrukcje dziaajce na tym operandzie. Nastpnie druga pojawia si instrukcja z operatorem R, ustawiajca dany operator na warto 0. Przerzutnik RS zwany jest te przerzutnikiem z dominujcym wejciem zerujcym (wejciem R). W przypadku przerzutnika SR pierwsza w kolejnoci pojawia si instrukcja zawierajca operator R, która ustawia argument lub merker na warto 0. Po niej w programie wystpuj inne instrukcje dziaajce na tym operatorze. Nastpnie druga pojawia si instrukcja Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 26

20 z operatorem S ustawiajca dany operator na warto 1. Przerzutnik SR zwany jest te przerzutnikiem z dominujcym wejciem ustawiajcym (wejciem S). Rozkazy z operatorami S i R s przedstawiane w schematach stykowych KOP oraz funkcyjnych za pomoc odpowiednich symboli graficznych. ( S )( R ) a) b) Rys. 14. Symbole graficzne rozkazu a) ustawienia S, b) zerowania R, uywane w schematach stykowych KOP [9, s. 170] a) b) Rys 15. Symbole graficzne rozkazu a) ustawienia S, b) zerowania R, uywane w schematach funkcjonalnych [9, s. 170] Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do wykonania wicze. 1. Jakie znasz podstawowe funkcje wykorzystywane w programach sterowniczych? 2. Jak dziaa funkcja adowania? 3. Jak dziaa funkcja przypisania? 4. W jakim celu wykorzystuje si przerzutnik SR (RS)? 5. Jak dziaa rozkaz ustawiania? 6. Jak dziaa rozkaz zerowania? 7. Na jakich zmiennych operuj funkcje logiczne? wiczenia wiczenie 1 Napisz program sterowniczy, w wyniku którego, lampka sygnalizacyjna wieci si przy wcinitym zwiernym przycisku sterowniczym S1. Po zwolnieniu przycisku ganie. Sposób wykonania wiczenia Aby wykonawiczenie powiniene: 1) przeanalizowa opisan sytuacj, 2) narysowa schemat poczenia wej i wyj sterownika, 3) narysowa schemat funkcyjny programu, 4) sporzdzi list przyporzdkowujc, 5) napisa program realizujcy opisane sterowanie, Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 27

21 6) podczy zewntrzne elementy wykonawcze do sterownika, 7) uruchomi i sprawdzi poprawno dziaania napisanego programu, 8) zaprezentowa wyniki swojej pracy Wyposaenie stanowiska pracy: sterownik, elementy zewntrzne (przyciski, lampki sygnalizacyjne), programator wraz z oprogramowaniem narzdziowym, dokumentacja techniczna sterownika, literatura uzupeniajca zgodna z punktem 6. wiczenie 2 Napisz program sterowniczy, w wyniku którego, lampka sygnalizacyjna zawieci si po wciniciu zwiernego przycisku sterowniczego S1 i wieci nadal po jego zwolnieniu. Wcinicie przycisku S2 powoduje zgaszenie lampki. Sposób wykonania wiczenia Aby wykonawiczenie powiniene: 1) przeanalizowa opisan sytuacj, 2) narysowa schemat poczenia wej i wyj sterownika, 3) narysowa schemat funkcyjny programu, 4) sporzdzi list przyporzdkowujc, 5) napisa program realizujcy opisane sterowanie, 6) podczy zewntrzne elementy wykonawcze do sterownika, 7) uruchomi i sprawdzi poprawno dziaania napisanego programu, 8) zaprezentowa wyniki swojej pracy. Wyposaenie stanowiska pracy: sterownik, elementy zewntrzne (przyciski, lampki sygnalizacyjne), programator wraz z oprogramowaniem narzdziowym, dokumentacja techniczna sterownika, literatura uzupeniajca zgodna z punktem Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) okreli, kiedy uywa si w programie sterowniczym funkcji adowania? 2) okreli, kiedy uywa si w programie sterowniczym funkcji przypisania? 3) okreli, kiedy stosuje si przerzutnik z dominujcym wejciem ustawiajcym? 4) okreli, kiedy stosuje si przerzutnik z dominujcym wejciem zerujcym? 5) rozpozna na schemacie stykowym KOP symbol graficzny okrelajcy wejcie ustawiajce przerzutnika RS? 6) rozpozna na schemacie stykowym KOP symbol graficzny okrelajcy wejcie zerujce przerzutnika RS? 7) rozpozna na schemacie funkcyjnym symbol graficzny przerzutnika RS? Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 28

22 4.6. Podstawowe funkcje logiczne Materia nauczania Programowanie kadej funkcji logicznej rozpoczyna si rozkazem adowania, natomiast koczy rozkazem przypisania. Sygna wyjciowy moe by zaprogramowany tylko jeden raz Operand bdcy wynikiem funkcji logicznej moe sterowa dowoln iloci wyj sterownika. Operatory funkcji logicznych posiadaj znormalizowane oznaczenia niemieckie i angielskie oraz matematyczne, natomiast producenci sterowników stosuj wasne oznaczenia odpowiednie dla jzyka instrukcji danego sterownika. Kady operator funkcji logicznej posiada równie wasny symbol graficzny stosowany w schematach funkcyjnych. Iloczyn logiczny I (koniunkcja) Wyjcie iloczynu logicznego przyjmuje warto 1 jeeli wszystkie operandy jakie wie miay warto 1. Tabela 3. Oznaczenia iloczynu logicznego znormalizowane oznaczenia iloczynu logicznego I niemieckie angielskie matematyczne U A & przykady oznacze iloczynu logicznego I stosowane w listach instrukcji przez rónych producentów UND AND & U Na schemacie stykowym KOP iloczyn logiczny przedstawiany jako poczenie szeregowe operandów. E0.00 E0.01 A0.00 ] [ ] [ ( ) Rys. 16. Przykad realizacji funkcji iloczynu logicznego w schemacie stykowym KOP Iloczyn logiczny posiada swój symbol graficzny uywany w schematach funkcyjnych. Operator iloczynu logicznego moe mie wicej ni dwa wejcia. Rys. 17. Symbol graficzny iloczynu logicznego uywany w schematach funkcyjnych [9, s. 170] Suma logiczna LUB Wyjcie sumy logicznej LUB przyjmuje warto 1, jeeli przynajmniej jeden z operandów jakie wie ma warto 1. Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 29

23 Tabela 4. Oznaczenia sumy logicznej znormalizowane oznaczenia sumy logicznej LUB niemieckie angielskie matematyczne O O / przykady oznacze iloczynu logicznego I stosowane w listach instrukcji przez rónych producentów OR ODER / O Na schemacie stykowym KOP suma logiczna przedstawiana jest jako poczenie równolege operandów. Rys. 18. Przykad realizacji funkcji sumy logicznej w schemacie stykowym KOP Suma logiczna posiada swój symbol graficzny uywany w schematach funkcyjnych. Operator sumy logicznej moe mie wicej ni dwa wejcia. Rys. 19. Symbol graficzny sumy logicznej uywany w schematach funkcyjnych [9, s. 170] Negacja NIE Negacja jest funkcj jednoelementow zmieniajc warto binarna operandu na przeciwn. Jeeli operand mia warto 1 logicznej to po negacji bdzie mia warto 0 logicznego. Natomiast jeeli operand mia warto 0 logicznego to po negacji bdzie mia warto 1 logicznej. Negacji mog by poddane wszystkie operandy bitowe. W schemacie stykowym KOP zanegowane operandy posiadaj swoje symbole graficzne. a) b) Rys. 20. Symbole graficzne uywane w schemacie KOP a) zanegowane wejcie, b) zanegowane wyjcie. W schemacie funkcyjnym zanegowane operandy posiadaj swoje symbole graficzne. a) b) Rys. 21. Symbole graficzne uywane na schemacie funkcjonalnym a) zanegowane wejcie, b) zanegowane wyjcie [9, s. 170] Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 30

24 Negacja jest równieczona sum logiczna i iloczynem logicznym. Zanegowany iloczyn logiczny Zanegowany iloczyn logiczny przyjmuje warto 0, jeeli wszystkie operandy jakie wie miay warto 1. Rys. 22. Symbol graficzny zanegowanego iloczynu logicznego uywany w schematach funkcyjnych [9, s. 170] Zanegowana suma logiczna Zanegowana suma logiczna przyjmuje warto 0, jeeli przynajmniej jeden z operandów operandy jakie wie ma warto 1. Rys. 2. Symbol graficzny sumy logicznej uywany w schematach funkcyjnych [9, s. 170] W schematach stykowych KOP stosuje si negacje operandów tworzcych funkcje logiczne. Tabela 5. Oznaczenia negacji znormalizowane oznaczenia negacji niemieckie angielskie matematyczne N N przykady oznacze negacji stosowane w listach instrukcji przez rónych producentów NOT N E dopisane przed I dopisane rozkazem do rozkazu Merkery W przypadku skomplikowanych struktur logicznych stosuje si merkery, czyli komórki pamici przechowujce wyniki porednich funkcji logicznych. Merker programowany jest jak wyjcie sterownika, lecz nie moe on oddziaywa bezporednio na urzdzenie podczone do sterownika. Oddziauje on natomiast na kocowy wynik operacji logicznych, czyli porednio równie na urzdzenia podczone do wyjcia sterownika. Istniej dwa rodzaje merkerów: nieremanentne i remanentne. Merkery nieremanentne trac zapisan informacj przy zaniku napicia zasilajcego sterownik. Natomiast merkery remanentne nie trac informacji przy zaniku napicia zasilajcego sterownik. Remanentno merkera moe by ustawiana za pomoc specjalnych funkcji oprogramowania uytkowego sterownika. Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 31

25 Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do wykonania wicze. 1. Kiedy iloczyn logiczny przyjmuje warto 1? 2. Kiedy zanegowany iloczyn logiczny przyjmuje warto 0? 3. Kiedy suma logiczna przyjmuje warto 1? 4. Kiedy zanegowana suma logiczna przyjmuje warto 0? 5. Ile argumentów moe mie funkcja negacji? 6. Kiedy wynik negacji jest równy 1? 7. Jak wyglda symbol graficzny zanegowanego sygnau wyjciowego uywany na schematach stykowych KOP? 8. Jakie jest przeznaczenie merkerów? 9. Co oznacza remanentno merkera? wiczenia wiczenie 1 Napisz program sterowniczy wykorzystujcy funkcje logiczne, w wyniku którego, lampka sygnalizacyjna wieci si przy wciniciu przycisków sterowniczych zwiernych S1 i S2. Po zwolnieniu jednego lub obu przycisków wieci nadal. Sposób wykonania wiczenia Aby wykonawiczenie powiniene: 1) przeanalizowa opisan sytuacj, 2) narysowa schemat poczenia wej i wyj sterownika, 3) narysowa schemat funkcyjny programu, 4) sporzdzi list przyporzdkowujc, 5) napisa program realizujcy opisane sterowanie, 6) podczy zewntrzne elementy wykonawcze do sterownika, 7) uruchomi i sprawdzi poprawno dziaania napisanego programu, 8) zaprezentowa wyniki swojej pracy. Wyposaenie stanowiska pracy: sterownik, elementy zewntrzne (przyciski, lampki sygnalizacyjne), programator wraz z oprogramowaniem narzdziowym, dokumentacja techniczna sterownika, literatura uzupeniajca zgodna z punktem 6. wiczenie 2 Napisz program sterowniczy wykorzystujcy funkcje logiczne, w wyniku którego, lampka sygnalizacyjna moe by zawiecana po wciniciu zwiernego przycisku sterowniczego S3 lub S4 i wieci nadal po ich zwolnieniu. Wcinicie przycisku S5 powoduje zgaszenie lampki. Sposób wykonania wiczenia Aby wykonawiczenie powiniene: 1) przeanalizowa opisan sytuacj, Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 32

26 2) narysowa schemat poczenia wej i wyj sterownika, 3) narysowa schemat funkcyjny programu, 4) sporzdzi list przyporzdkowujc, 5) napisa program realizujcy opisane sterowanie, 6) podczy zewntrzne elementy wykonawcze do sterownika, 7) uruchomi i sprawdzi poprawno dziaania napisanego programu, 8) zaprezentowa wyniki swojej pracy. Wyposaenie stanowiska pracy: sterownik elementy zewntrzne (przyciski, lampki sygnalizacyjne), programator wraz z oprogramowaniem narzdziowym, dokumentacja techniczna sterownika, literatura uzupeniajca zgodna z punktem 6. wiczenie 3 Napisz program realizujcy przedstawiony na rysunku schemat rozwinity sterowania stycznikowego. Symbole S1, S2, S3 oznaczaj przyciski zwierne, S0 i S4 przyciski rozwierne, K stycznik, H lampk sygnalizacyjn. Schemat rozwinity sterowania stycznikowego Aby wykonawiczenie powiniene: 1) przeanalizowa opisan sytuacj, 2) narysowa schemat poczenia wej i wyj sterownika, 3) narysowa schemat funkcyjny programu, 4) sporzdzi list przyporzdkowujc, 5) napisa program realizujcy opisane sterowanie, 6) podczy zewntrzne elementy wykonawcze do sterownika, 7) uruchomi i sprawdzi poprawno dziaania napisanego programu, 8) zaprezentowa wyniki swojej pracy Wyposaenie stanowiska pracy: sterownik, elementy zewntrzne (przyciski, lampki sygnalizacyjne), programator wraz z oprogramowaniem narzdziowym, dokumentacja techniczna sterownika, literatura uzupeniajca zgodna z punktem 6. Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 33

27 Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) okreli, kiedy uywa si w programie sterowniczym funkcji iloczynu logicznego? 2) okreli, kiedy uywa si w programie sterowniczym funkcji sumy logicznej? 3) stworzy fragment schematu stykowego KOP zawierajcy sum logiczn? 4) stworzy fragment schematu stykowego KOP zawierajcy iloczyn logiczny? 5) rozpozna na schemacie stykowym KOP symbol graficzny okrelajcy zanegowany operand? 6) okreli, kiedy zanegowana suma logiczna przyjmuje warto 0? 7) okreli, kiedy zanegowany iloczyn logiczny przyjmuje warto 0? 8) okreli, kiedy stosuje si merkery? 9) rozpozna na schemacie funkcyjnym poszczególne symbole funkcji logicznej? Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 34

28 4.7. Podstawowe moduy sterowników PLC Materia nauczania Producenci sterowników posuguj si rónymi oznaczeniami graficznymi moduów uywanymi w schematach funkcyjnych i stykowych. Oznaczenia moduów programowych sterownika uywane w listach instrukcji zale równie od producenta. Modu czasowy Moduy czasowe w sterownikach PLC su do realizacji dziaa czasowych np. odmierzania czasu opónienia, wytwarzania impulsu o okrelonym czasie trwania, wytwarzania cigu impulsów. Po wywoaniu w programie moduu czasowego pojawia si odpowiednia maska umoliwiajca zaprogramowanie jego wej i wyjcia. Modu czasowy uruchamiany jest poprzez operand startu, który moe by sygnaem wejciowym sterownika lub wynikiem realizacji funkcji logicznej. Warto odmierzanego czasu T v ustawiana jest programowo. Inicjalizacja czasomierza powoduje uruchomienie licznika zliczajcego w ty impulsy wewntrznego sygnau taktujcego, sterujcego prac mikroprocesora sterownika PLC. Gdy stan licznika osignie warto zero, modu czasowy sygnalizuje to na wyjciu. Opisany sposób odmierzania czasu jest bardzo dokadny ze wzgldu na wykorzystanie sygnau sterujcego prac mikroprocesora. W zalenoci od typu sterownika czasomierze posiadaj dodatkowe funkcje np. umoliwiajce odczytanie aktualnej wartoci odliczanego czasu zapisanej w odpowiednio zaadresowanych komórkach pamici, zatrzymanie odliczania czasu przy okrelonej wartoci jakiego operandu. a) b) Rys.24. a) Przykadowy symbol moduu czasowego uywany w schemacie funkcyjnym. b) Przebiegi czasowe obrazujce dziaanie moduu czasowego [11, s. 62] Rys.25. Przykad uycia moduu czasowego w schemacie funkcyjnym [11, s. 62] Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 35

29 E0.00 T0 ] [ ( ) K 3 Rys. 26. Przykad uycia moduu czasowego w schemacie stykowym KOP Ilo moduów czasowych, jakimi dysponuje sterownik jest zalena od jego typu i producenta. Licznik Licznik umoliwia okrelanie iloci poprzez zliczanie impulsów. ródem zliczanych impulsów mog by zewntrzne czujniki sygnalizujce pojawienie si obiektu w polu ich oddziaywania. Po wywoaniu w programie licznika pojawia si odpowiednia maska umoliwiajca jego zaprogramowanie. Liczniki posiadaj nastpujce wejcia: zliczajce na które podawane s poprzez odpowiedni operand bitowy zliczane impulsy (stan operandu moe si równie zmienia po wykonaniu okrelonej funkcji logicznej), ustawiajce stan pocztkowy licznika S jeli operand na tym wejciu zmieni stan z 0 na 1 do 1icznika zostanie wprowadzona jego warto pocztkowa, zerujce R podanie na niego operandu o wartoci 1 powoduje wyzerowanie stanu licznika. Stan pocztkowy licznika ustawiany jest programowo. Liczniki mog posiada nastpujce wyjcia: umoliwiajce odczytanie aktualnego stanu licznika który jest zapisywany w odpowiednio zaadresowanych komórkach pamici, statusu licznika na którym utrzymuje si warto 1 jeli aktualny stan licznika jest róny od zera, informujce, e stan licznika osign warto zero. Licznik moe liczy w gór jest to licznik dodajcy, którego warto zwiksza si o jeden po zmianie z 0 na 1 wartoci operandu podanego na wejcie zliczajce, w dó jest to licznik odejmujcy, którego warto zmniejsza si o jeden po zmianie z 0 na 1 wartoci operandu podanego na wejcie zliczajce. Sterowniki zalenie od typu posiadaj rón ilo liczników mogcych pracowa niezalenie. Modu impulsowy Modu impulsowy przetwarza sygna cigy na pojedynczy impuls. Posiada on jedno wejcie na które podawany jest sygna o wartoci 1 logicznej. Zbocze narastajce tego sygnau inicjuje pojawienie si na wyjciu moduu impulsowego impulsu trwajcego jeden cykl programowy sterownika. wywoaniu w programie moduu impulsowego pojawia si odpowiednia maska umoliwiajca zaprogramowanie jego wejcia i wyjcia. Rys. 27. Przebiegi czasowe sygnaów na wejciu i wyjciu moduu impulsowego Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 36

30 Modu impulsowy moe by wykorzystywany w sterowaniu wszelkiego rodzaju automatów. Sterownik moe posiada dowoln ilo moduów impulsowych pracujcych niezalenie Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do wykonania wicze. 1. Jakie znasz moduy programowe uywane w sterownikach PLC? 2. Jak dziaa modu czasowy? 3. Jakie na zastosowanie licznik? 4. Jakie wejcia posiada licznik? 5. Jak dziaa modu impulsowy? wiczenia wiczenie 1 Napisz program sterujcy zaczaniem owietlenia z najniszego poziomu budynku. Owietlenie na czterech dolnych poziomach klatki schodowej zostaje zaczone po naciniciu cznika przyciskowego zwiernego S1, po 2 minutach zaczone zostaje owietlenie na nastpnych czterech poziomach. Owietlenie caej klatki schodowej ganie po kolejnych 3 minutach lub moe by wyczone za pomoc przycisku rozwiernego S2. Jako elementy symulujce owietlenie na poszczególnych czterech poziomach wykorzystaj dwie lampki sygnalizacyjne. Sposób wykonania wiczenia Aby wykonawiczenie powiniene: 1) przeanalizowa opisan sytuacj, 2) narysowa schemat poczenia wej i wyj sterownika, 3) narysowa schemat funkcyjny programu, 4) sporzdzi list przyporzdkowujc, 5) napisa program realizujcy opisane sterowanie, 6) podczy zewntrzne elementy wykonawcze do sterownika, 7) uruchomi i sprawdzi poprawno dziaania napisanego programu, 8) zaprezentowa wyniki swojej pracy. Wyposaenie stanowiska pracy: sterownik, elementy zewntrzne (przyciski, lampki sygnalizacyjne), programator wraz z oprogramowaniem narzdziowym, dokumentacja techniczna sterownika, literatura uzupeniajca zgodna z punktem 6. wiczenie 2 Napisz program kontrolujcy ilo elementów w pojemniku. Elementy z tamocigu dostarczane s do pojemnika przez wejcie w jego górnej czci zaopatrzone w czujnik optyczny. Po naciniciu przez pracownika przycisku zwiernego S1 otwierane jest wyjcie umieszczone w dolnej czci pojemnika przez, które wydostaje si na zewntrz jeden element. W pojemniki mieci si 50 elementów. Jeli pojemnik jest cakowicie wypeniony Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 37

31 powinna zawieci si lampka czerwona. Wolne miejsca w pojemniku sygnalizuje lampka zielona. Urzdzenie zaczane jest przyciskiem zwiernym S0. Sposób wykonania wiczenia Aby wykonawiczenie powiniene: 1) przeanalizowa opisan sytuacj, 2) narysowa schemat poczenia wej i wyj sterownika, 3) narysowa schemat funkcyjny programu, 4) sporzdzi list przyporzdkowujc, 5) napisa program realizujcy opisane sterowanie, 6) podczy zewntrzne elementy wykonawcze do sterownika, 7) uruchomi i sprawdzi poprawno dziaania napisanego programu, 8) zaprezentowa wyniki swojej pracy Wyposaenie stanowiska pracy: sterownik, elementy zewntrzne (przyciski, lampki sygnalizacyjne), programator wraz z oprogramowaniem narzdziowym, dokumentacja techniczna sterownika, literatura uzupeniajca zgodna z punktem Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) okreli, w jaki sposób naley zaprogramowa modu czasowy sterownika tak by odlicza okrelony czas? 2) okreli, w jaki sposób naley zaprogramowa licznik sterownika tak by liczy do przodu? 3) okreli, w jaki sposób naley zaprogramowa licznik sterownika tak by liczy w ty? 4) wyjani, jak napisa program sterowniczy w wyniku, którego generowany bdzie impuls o czasie trwania jednego cyklu programowego? Projekt wspófinansowany ze rodków Europejskiego Funduszu Spoecznego 38