Politechnika Białostocka

Transkrypt

1 Politechnika Białostocka Wydział Elektryczny Katedra Automatyki i Elektroniki Instrukcja do zajęć laboratoryjnych Temat ćwiczenia: Programowanie i testy sterownika OPLC UNITRONICS Vision 260/290 - sterowanie procesem sekwencyjno-ciągłym (aplikacja Ladder) Numer ćwiczenia: 4 Laboratorium z przedmiotu: Sterowniki i Regulatory 2 Kod: T S 1 C Opracował: dr inż. Wojciech Trzasko mgr inż. Zbigniew Żyznowski Białystok 2015

2 1. Wprowadzenie Sterowniki Vision OPLC należą do grupy sterowników programowalnych zintegrowanych z panelem operatorskim. Zwarta budowa oraz kompatybilność z różnymi typami modułów rozszerzeń (cyfrowych, analogowych, rezystancyjnych PT100) firmy Unitronics pozwala na budowę dużych systemów rozproszonych. Vision zawiera panel operatorski wraz z klawiaturą zintegrowaną jednej zwartej obudowie. Vision 290 posiada panel graficzny dotykowy. Na panelu wyświetlane są instrukcje dla operatora, alarmy, rzeczywisty czas oraz zmienne systemowe jako tekst i obrazy graficzne. Użytkownik może użyć programowalnych przycisków panelu operatorskiego do wejścia i modyfikacji danych sterownika jak również zachodzącego procesu. Oczywiście istnieje możliwość zablokowania hasłem programu oraz danych systemowych przed niepowołanymi zmianami, które mogą spowodować nieuprawnione osoby. Rys. 1. Vision260 wraz z modułami wej/wyj. Vision współpracuje z dwoma typami modułów I/O. Moduły I/O dostępne są w różnych modelach. Moduł Snap I/O jest umieszczony bezpośrednio z tyłu sterownika Vision, tworząc samodzielną jednostkę PLC z lokalną konfiguracją I/O. Moduł rozszerzeń I/O może być również łatwo zintegrowany ze sterownikiem, aby zwiększyć liczbę dostępnych zmiennych wejściowych i wyjściowych. Przesyłanie programu do sterownika Przesyłanie programu do sterownika odbywa się za pośrednictwem kabla komunikacyjnego. Kable komunikacyjny nie może być dłuższy niż 3m. Podłączenie sterownika do komputera PC Sterownik należy podłączyć do komputera za pomocą kabla komunikacyjnego tak jak pokazano na rysunku

3 Rys. 2. Połączenie komputera ze sterownikiem. Do sterowników, dostępnych podczas zajęć, podłączone są moduły wejść/wyjść (I/O) SNAP V E2B. Moduły te posiadają (Uwaga: w nawiasach podano kolor, jakim są oznaczone wyjścia na stanowisku laboratoryjnym rys. 3): 16 izolowanych, cyfrowych wejść (kolor zółty) 10 izolowanych wyjść (kolor niebieski) 4 izolowane pnp/npn wyjścia (kolor czerwony) 2 analogowe wejścia (kolor niebieski) 2 analogowe wyjścia (kolor żółty) Wszystkie wyjścia i wejścia wyprowadzone są na obudowę stanowiska, w której znajduje się sterownik OPLC. Sterowniki Vision wymagają zasilania zewnętrznego napięciem stałym 12 lub 24 V. Dopuszczalna wartość napięcia zasilającego wynosi od 10,2 28,8 V, z wahaniem mniejszym niż 10%. 4-3

4 Rys. 3. Sterownik z wyprowadzonymi połączeniami wej/wyj. Adresowanie Operandów Adresowanie operandów (argumentów) jest fizycznym miejscem w pamięci sterownika gdzie przechowywane są dane, np.: MB15 15 jest adresem operandu MB MI28 28 jest adresem operandu MI T37 37 jest adresem operandu Timera Operandy są formą przechowywania i działania na danych w programie drabinkowym Ladder. Poniżej w tabeli 2.1 przedstawione są najważniejsze typy operandów, ich liczba dostępna w sterowniku oraz zakres adresów, do których możemy je przypisać. W tabeli 2.2 natomiast zebrane są operandy systemowe (System Operands). Operandy systemowe są bezpośrednio połączone z pewnymi funkcjami i wartościami w systemie operacyjnym (OS 1 ) sterownika. 1 OS Operating System system operacyjny 4-4

5 192 Laboratorium Sterowników i Regulatorów Typ Symbol Ilość Standard+V130 Ilość Enhanced Wartość Zakres adresów Standard Input I 544 Bit I0-I543 Zakres adresów Enhanced Output O 544 Bit O0-O543 Timer TT bit T0-T191 T0-T383 Counters C bit C0-C24 C0-C31 Memory MB0- MB0- MB Bit Bit MB4095 MB8191 Memory MI0- MI bit MI0-MI2047 Integer MI4094 Memory ML0- Long ML bit ML0-ML255 ML511 Integer Double Word (unsigned) Memory Floating Point Integer DW bit DW0-DW63 DW0- DW255 MF MF0-MF24 MF0-MF63 Constant # Dynamic Dynamic Value Tabela 2.1. Typy i symbole operandów Typ Symbol Ilość Wartość Zakres adresów System Bit SB 512 Bit SB0-SB511 System Integer SI bit SI0-SI511 System Long Integer SL bit SL0-SL63 System Double Word (unsigned) SDW bit Tabela 2.2. Typy i symbole operandów systemowych Jeśli natomiast sterownik jest połączony w sieci dostępne dla innych sterowników stają się operandy sieciowe (Network Operands) zawarte są w tabeli 2.3. Typ Symbol Ilość Wartość Zakres adresów Network System Bit NSB 8 Bit SB200-SB207 Network Input NI 17 Bit I0-I16 Network System Integer NSI 2 16-bit SI200-SI201 Tabela 2.3. Typy i symbole operandów sieciowych 4-5

6 2. Cel ćwiczenia Praktyczne opanowanie programowania sterownika Vision 260 firmy Unitronics polegające na samodzielnym tworzeniu aplikacji wybranych obiektów z wejściami i wyjściami cyfrowymi. Doskonalenie praktycznych umiejętności posługiwania się językami programowania PLC - język drabinkowy LD. 3. Metodyka badań. Stanowisko badawcze Ćwiczenie przeprowadzane jest w dwuosobowych grupach przy stanowisku OPLC. Podstawowe wyposażenie stanowiska laboratoryjnego OPLC: sterownik Vision 260 programator - komputer PC kabel połączeniowy RJ-11 oprogramowanie - VisiLogic obiekt sterowany - modele układów sterowania. Podczas zajęć laboratoryjnych będziemy się posługiwali programem VisiLogic. Jeżeli program włączamy pierwszy raz po zainstalowaniu wygodnie jest wejść w zakładkę View, następnie wybrać Language i wybrać język polski.. Kolejnym krokiem jest otwarcie nowego projektu wchodząc w zakładkę Projekt i wybierając Nowy. Ukaże się nam okno konfiguracja sterownika- Hardware Configuration. Kursorem myszki wybieramy zakładkę Vision a następnie V B20 tak jak pokazano na rys4. W miejsce wybór SNAP u wybieramy V E2B. Na rysunkach 5a oraz 5b pokazany jest sposób deklaracji wejść I wyjść analogowych. Rys.4. Konfiguracja sterownika krok pierwszy wybór sterownika OPLC. 4-6

7 Następnie wybieramy ikonę Snap I/O i wybieramy moduł V E2B. Wybór kończymy naciskając exit. Rys. 5a. Przyporządkowanie adresów do wejść analogowych. Rys. 5b. Przyporządkowanie adresów do wyjść analogowych. Po wyjściu z opcji wyboru sterownika OPLC pojawi się okno, w którym możemy zacząć tworzyć program, zgodny z algorytmem sterowania realizowanego procesu. W programie VisiLogic posługujemy się językiem LD, który poznaliśmy już na wcześniejszych zajęciach. Potrzebne nam elementy możemy uzyskać na dwa sposoby: wejść w zakładkę Drabinka i stamtąd wybrać to, co w tym momencie jest nam potrzebne, posłużyć się dostępnymi skrótami, takimi jak: styki, cewki pionowy pasek znajdujący się po lewej stronie szczebli programu (rys6); bardziej skomplikowane funkcje - nad oknem programowania, np.: F_Matematyczne, F_Logiczne itd. Należy pamiętać, żeby raz na jakiś czas zapisywać program. Najlepiej stworzyć własny folder: Np.: C:\Program Files\Unitronics\...\applications\lab i w nim zapisywać kolejne zmiany. Jeżeli chcemy sprawdzić, czy napisany program jest poprawny i zadziała w sterowniku najpierw trzeba go skompilować. Można to zrobić następująco: klikając na ikonę pokazaną na rys7, wchodząc w zakładkę Buduj i tam wybierając Kompilacja. Jeżeli kompilator nie wykaże nam żadnego błędu, możemy przesłać program do sterownika. Można do tego użyć skrótu przedstawionego na rys. 7, wejść w zakładkę Połączenie i wybrać Prześlij program. Uwaga: Przed wykonaniem tej czynności można dla pewności najpierw zgrać to co jest w danej chwili w sterowniku w następujący sposób: 4-7

8 wejść w zakładkę Połączenia i wybrać Zgraj program. Rys. 6. Skróty przydatne podczas programowania oraz proste przykłady użycia języka LD. Rys. 7. Skróty wykorzystywane do współpracy ze sterownikiem OPLC. Na rys. 8. jest pokazana zasada deklaracji we/wy oraz zmiennych pomocniczych. Po wybraniu elementu (w tym przypadku styk otwarty) pokazuje się okno, gdzie: Wybór argumentu w tym miejscu wybieramy, do jakiej zmiennej się odwołujemy, może to być np. I wejście, O wyjście itp., Numer argumentu numer we/wy lub innej zmiennej, do której się odwołujemy, Nazwa argumentu zwiększa przejrzystość programu Panel operatorski w tym miejscu jako argument wybieramy jeden z przycisków na panelu operatorskim sterownika OPLC. 4-8

9 Rys. 8. Wybór argumentu i adresu. W celu przetestowania działania programu krok po kroku należy wybrać ikonę Online Test. Rys. 9. Praca programu podczas uruchomionej funkcji Online Test. Na rysunku 9 widzimy program z uruchomionym trybem Online Test. Czerwony kolor oznacza gałęzie w stanie ON. Czarnym natomiast oznaczone są gałęzie w stanie OFF. Aby sprawdzić poszczególne elementy programu, wystarczy na nie kliknąć. Okno Online Test posiada cztery ikony: Start OPLC Stop OPLC Pojedynczy cykl Zdalny dostęp - jest to dostęp do panelu operatorskiego sterownika OPLC poprzez komputer. 4. Przebieg ćwiczenia: 1. Uruchomić stanowisko OPL wybrać dowolną płytkę ze zestawu modeli udostępnionych przez Prowadzącego, ustalić i zdefiniować wejścia i wyjścia pomiędzy OPLC i modelem układu, podłączyć zasilanie 24 VDC do sterownika i modelu, ustalić i sprawdzić komunikację pomiędzy PC i Vision260/

10 2. Przygotować program obsługi OPLC: nadać nazwy symboliczne dla wejść, wyjść i używanych zmiennych pamięciowych podzielić proces sterowania na sekwencję kolejnych etapów (kroków) - algorytm sterowania procesem należy przygotować w domu, w edytorze Ladder utworzyć aplikację na Vision 260/290 z SNAP V E2B używając języka listy drabinkowego. Należy zwrócić uwagę na: zabezpieczenie układów przed możliwością włączenia przeciwstawnych funkcji (niebezpieczeństwo zwarcia), priorytety sygnałów wejściowych, kolejność wykonywania operacji. 3. Przeprowadzić próby na obiekcie: Przeprowadzić wielokrotne próby sterowania obiektem, zaobserwować działanie wszystkich wejść i wyjść, w razie potrzeby dokonać poprawek w aplikacji. 4-10

11 Prezentacja i analiza wyników badań. Wynikiem pracy grupy laboratoryjnej jest działająca aplikacja na sterownik Vision260 przedstawiona prowadzącemu w czasie zajęć. Dokumentację dotyczącą aplikacji należy zapisać, jako *.vlp. Wnioski i uwagi, jakie nasunęły się podczas wykonywania prób na układzie należy zamieścić w sprawozdaniu. 4. Wymagania BHP Warunkiem przystąpienia do ćwiczenia jest zapoznanie się z instrukcją BHP stosowaną w Laboratorium i ogólnymi zasadami pracy przy stanowisku komputerowym. Instrukcje te powinny być podane studentom podczas pierwszych zajęć laboratoryjnych i są dostępne do wglądu w Laboratorium. W trakcie wykonywania ćwiczenia należy zachować szczególną ostrożność przy podłączeniu urządzeń do zasilania 230 VAC. Wszelkich połączeń pomiędzy elementami automatyki (w tym połączeń sieci Profinet) oraz zmian w konfiguracji stanowiska badawczego należy wykonywać przy odłączonym zasilaniu (np. odłączonym wyjściu 24 VDC zasilacza SITOP). 5. Sprawozdanie studenckie Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać: stronę tytułową zgodnie z obowiązującym wzorem; cel i zakres ćwiczenia; opis stanowiska badawczego; opis przebiegu ćwiczenia z wyszczególnieniem wykonywanych czynności; algorytm i listing (opcjonalnie) opracowanego programu; wnioski i uwagi. Na ocenę sprawozdania będą miały wpływ następujące elementy: ogólna estetyka - 10%; zgodność zawartości z instrukcją - 20%; program (algorytm i listing) - 40%; wnioski i uwagi - 30%. Sprawozdanie powinno być wykonane i oddane na zakończenie ćwiczenia, najpóźniej na zajęciach następnych. Sprawozdania oddane później będą oceniane niżej. 6. Literatura: 1. Legierski T.: Programowanie sterowników PLC, WPK J. Skalmierskiego, Gliwice Norma IEC 1131 Sterowniki programowalne 1- Postanowienia ogólne, PN-IEC , Wymagania i badania dotyczące sprzętu, PN-6IEC , Programming languages, IEC , Dokumentacja techniczna firmy Unitronics: 4. Żyżnowski Z.: Zastosowanie sterowników OPLC firmy UNITRONICS w laboratorium dydaktycznym. Praca dyplomowa magisterska, Wydział Elektryczny PB, Białystok

12 Opis dostępnych modeli (za zgodą prowadzącego można użyć uniwersalnego symulatora modeli) 1. Układ przełączający trójkąt-gwiazda Model silnika elektrycznego trójfazowego: układ zabezpieczający, rozruch gwiazda-trójkąt, sterowanie lewo-prawo. Położenie styków styczników wskazywane są przez diody LED (stycznik załączony (styki zwarte) - LED on), a sygnały sterujące podawane są jako potwierdzenia zwrotne. Wybór funkcji: lewo, prawo, stop - klawiszami na płytce modelu, a wytwarzane sygnały są kontrolowane programowo. Wejścia : K1- stycznik prawo K2- stycznik lewo K3- stycznik trójkąt Wyjścia: K4- stycznik gwiazda K1 24 -załączony stycznik prawo K2 24 -załączony stycznik lewo K3 24 -załączony stycznik trójkąt K4 24 -załączony stycznik gwiazda C.W- start prawo C.C.W - start lewo Stop - wyłączenie silnika Zadanie do wykonania: Program sterujący modelem silnika powinien zapewniać następujące funkcje: rozruch silnika gwiazda-trójkąt po załączeniu C.W lub C.C.W zmianę kierunku wirowania silnika (nawrót silnika : wyhamowanie poprzez wybieg - rozruch gwiazda - trójkąt ) wyłączenie silnika po uaktywnieniu stop (wyhamowanie przez wybieg, zabezpieczenie przed kolejnym załączeniem przed zakończeniem wybiegu). 4-12

13 2. Instalacja antywłamaniowa Model domowego systemu alarmowego: włącznik główny alarmu, dwa czujniki okienne, czujnik drzwi wejściowych, czujnik zabezpieczający podejście do budynku. System alarmowy włączany i wyłączny jest przez włącznik główny (wskazanie zieloną diodą LED). Alarm sygnalizowany jest optycznie (czerwona dioda LED) i akustycznie przy pomocy brzęczyka. Wejścia: V1 - sygnalizacja optyczna (czerwona LED) V2 - sygnalizacja akustyczna (brzęczyk) V3 - sygnalizacja załączenia (zielona LED) Wyjścia: Q1 - włącz/ wyłącz alarm Q2 - czujnik drzwi Q3 - czujnik okno1 Q4 - czujnik okno2 Q5 - czujnik zbliżeniowy. Zadanie do wykonania: uaktywnienie alarmu i uzbrojenie (włącznik główny - ON) czas zwłoki (stan uzbrojenia sygnalizuje pulsowanie zielonej diody) około 5s, od tej pory zielona dioda LED sygnalizuje działanie systemu, działają czujniki zabezpieczające dom, zabezpieczenie podejścia do budynku - uaktywnienie czujnika zbliżeniowego powinno spowodować migotanie sygnalizatora optycznego, zabezpieczenie drzwi i okien - uaktywnienie czujników (drzwi, okna1, okna2) powinno spowodować alarm optyczny i dźwiękowy, aż do wyłączenia systemu (alarm akustyczny 10s On/10s off). 4-13

14 3. Uliczna sygnalizacja świetlna. Model sygnalizacji ulicznej na skrzyżowaniu drogi głównej z podporządkowaną i przejściem dla pieszych: sygnalizatory jezdni głównej, sygnalizator jezdni bocznej z pętlą wykrywania pojazdów, przejście dla pieszych z przyciskami żądania zmiany świateł. Załączenie światła zielonego dla pieszych następuje na żądanie - włączniki S1, S2. Załączenie światła zielonego dla drogi podporządkowanej za pomocą pętli indukcyjnej - włącznik S3. Wejścia: Wyjścia: Q0-zielone (droga podporządkowana) Q1- żółte (droga podporządkowana) Q2 - czerwone (droga podporządkowana) Q3 - zielone (przejście dla pieszych) Q4 - czerwone (przejście dla pieszych) Q5-zielone (droga główna) Q6- żółte (droga główna) Q7 - czerwone (droga główna) S1 i S2 - żądanie zielonego światła S3 - pętla indukcyjna załączająca zielone światło dla drogi podporządkowanej. Zadanie do wykonania: utrzymanie zielonego światła dla drogi głównej, (co najmniej 20 s pomiędzy kolejnymi zmianami wywołanymi przez: na żądanie lub pętla indukcyjna ), obsługa przejścia dla pieszych - na żądanie (S1 lub S2 On); cykl zmiany świateł (10 s - pomarańczowe światło, 20 s - zielone światło dla pieszych, 10 s - pomarańczowe światło, czerwone światło), obsługa drogi bocznej - wykrywanie liczby pojazdów oczekujących i czasu oczekiwania pierwszego pojazdu (2 pojazdy lub 20s oczekiwania - powoduje zmianę świateł); cykl pracy (10 s - pomarańczowe światło, 20 s - zielone światło, 10 s - pomarańczowe światło, czerwone światło). 4-14

15 4. System wentylacji tunelu. Model tunelu drogowego: trzy wentylatory, cztery czujniki zanieczyszczenia powietrza w tunelu, sygnalizacja świetlna przed wjazdem do tunelu, czujnik natężenia ruchu w tunelu. Cztery czujniki zanieczyszczenia (I 1, I 2, I 3, I 4 ) kontrolują stan zanieczyszczenia powietrza w tunelu. Układ sterowania wentylacją, w zależności od zanieczyszczenia, może reagować załączając od 1 do 3 wentylatorów przewietrzających (M 1, M 2, M 3 - wskazanie czerwonymi diodami LED), a w sytuacji awaryjnej poprzez zamknięcie tunelu dla ruchu za pomocą sygnalizacji świetlnej ( 3 diody LED). Dodatkowo można regulować natężenie ruchu w tunelu poprzez pętlę indukcyjną (włącznik I 5 ). Wejścia: M 1 - wentylator 1 M 2 - wentylator 2 M 3 - wentylator 3 L 1 - zielone światło L 2 - pomarańczowe światło L 3 - czerwone światło Wyjścia: I 1 - czujnik 1 I 2 - czujnik 2 I 3 - czujnik 3 I 4 - czujnik 4. Zadanie do wykonania: kontrola zanieczyszczenia - przy zadziałaniu I 1 włącza się M 1, przy zadziałaniu I 2 włącza się M 2, przy zadziałaniu I 3 włącza się M 3, kontrola ruchu - przy zadziałaniu mniej niż czterech czujników zanieczyszczenia - załączone światło zielone; przy zadziałaniu trzeciego czujnika i przy natężeniu ruchu większym niż trzy pojazdy w tunelu - zmiana sygnalizacji świetlnej na czerwoną na czas 20s, stan awaryjny - zadziałanie czterech czujników - zmiana światła na czerwone do czasu zmiany stanu zanieczyszczenia w tunelu. 4-15