Politechnika Białostocka

Transkrypt

1 Politechnika Białostocka Wydział Elektryczny Katedra Automatyki i Elektroniki Instrukcja do zajęć laboratoryjnych: 5-7 Narzędzia inżynierskie: TIA Portal dla sterowników SIMATIC serii S7 Laboratorium z przedmiotu: Zastosowanie Sterowników Przemysłowych Kod: E Z 2 D Opracował: dr inż. Wojciech Trzasko Białystok 2017

2 1. Wprowadzenie [5, 6] Sterowniki SIMATIC S7 (np. S7-1200, S7-300, S7-1500) charakteryzują się dużą elastycznością i mocą obliczeniową potrzebną do sterowania wieloma różnymi urządzeniami w systemach automatyki. Jednostka centralna CPU 1214C DC/DC/DC (6ES AE30-0XB0) sterownika typu S zawiera mikroprocesor, wbudowany zasilacz, obwody wejściowe i wyjściowe, zintegrowany PROFINET oraz szybkie wejścia/wyjścia do sterowania ruchem. Sterownik wyposażono także w wejścia analogowe. Rys.1. Widok CPU 1214C DC/DC/DC [6]: 1 - Złącze zasilające, 2 - Gniazdo karty pamięci pod górną klapką, 3 - Rozpinane złącza na przewody (pod klapkami), 4 - Sygnalizacyjne diody LED dla zintegrowanych WE/WY oraz diody LED statusu operacyjnego CPU (lewa strona), 5 - Złącze PROFINET (w dolnej części CPU) Wyprowadzone na płytę czołową stanowiska zintegrowane wejścia i wyjścia są oznaczone: - wejścia cyfrowe DI: a.0 do a.7 oraz b.0 do b.5, - wejścia analogowe AI: AI0 i M0 oraz AI1 i M1, - wyjścia cyfrowe DQ: a.0 do a.7 oraz b.0 i b.1, - wyjście analogowe AQ: AQ0 i M0. CPU dzieli pamięć na następujące obszary służące do przechowywania programu użytkownika, danych i konfiguracji: pamięć ładowania (nieulotna) - przechowywane są program użytkownika, dane i konfiguracja; pamięć robocza (ulotna) - służy do przechowywania pewnych ograniczonych elementów projektu użytkownika podczas wykonywania programu. Zawartość tej pamięci jest tracona przy odłączaniu zasilania i CPU odtwarza ją po ponownym włączeniu zasilania; pamięć trwała (nieulotna) - przechowującą ograniczoną liczbę wartości z pamięci roboczej. Pamięć trwała jest stosowana do przechowywania wartości z wybranych miejsc pamięci użytkownika na wypadek utraty zasilania. 1-2

3 Rys. 2. Przyłącza kabli obiektowych (wejść i wyjść) oraz zasilania [6] Sterownik dysponuje kilkoma sposobami przechowywania danych podczas wykonywania programu użytkownika: pamięć globalna: specjalizowane obszary wejścia (I), wyjścia (Q), pamięci bitowej (M), bloki danych (DB): wykorzystywane w programie użytkownika do przechowywania danych, pamięć chwilowa (L): jest wykorzystywana podczas wykonywania programu. A B C D E F Identyfikator obszaru pamięci: pamięć programu Adres bajtu: bajt 3 Kropka rozdzielająca adres bajtu od numeru bitu Położenie bitu w bajcie (bit 4 z 8) Bajty obszaru pamięci Bity wybranego bajtu Rys. 4. Tryb dostępu do pamięci adresowanie bezwzględne [6] 1-3

4 1.1. Tworzenie projektu na sterownik S w STEP7 Basic v13 TIA Portal dostarcza narzędzi do zarządzania i konfigurowania wszystkich urządzeń w systemie automatyki, takich jak sterowniki PLC i urządzenia HMI. Elementem składowym TIA Portal jest: - STEP 7 Basic v13 - oferujący obsługę języków programowania (LAD, FBD, SCL), - WinCC Basic v13 - narzędzie do podłączania i konfigurowania urządzeń HMI. TIA Portal umożliwia dwa sposoby prezentacji projektu: - zorientowaną na strukturę projektu (widok Projektu Project view) - zorientowaną na zadania (widok Portalu Portal view). Etap 1. Utworzenie nowego projektu: - uruchamiamy program TIA Portal Portal view, - wybieramy zakładkę Start, następnie Create new Project, - wpisujemy nazwę projektu oraz wybieramy ścieżkę dostępu (katalog roboczy grupy ćwiczeniowej), - zatwierdzamy Create. Rys. 5. Tworzenie nowego projektu w programie TIA Portal Etap 2. Dodanie PLC do projektu (metodą niezdefiniowany PLC) - z menu Devices & networks wybieramy Add new device, - z katalogu PLC urządzeń SIMATIC S > CPU > wybieramy: unspecified CPU 1200, - wpisujemy własną nazwę PLC lub zostawiamy domyślną PLC_1 - zatwierdzamy przyciskiem Add. Rys. 6. Dodanie nowego sterownika S

5 Etap 3. Konfiguracja sprzętowa (metodą autodetekcji PLC) - podłączamy PLC do komputera za pomocą kabla ethernetowego, - włączamy zasilanie CPU z zasilacza 24 VDC, - w oknie Project>PLC_1 wybieramy opcję detect, - w oknie Hardware detection for PLC_1 w tabeli Accessible devices in target subnet mamy dostępne urządzenia w obrębie sieci PC/PG (w celu odświeżenia wybieramy Refresh ), - wybieramy sterownik uprzednio podłączony przez kabel Ethernet z komputerem PC, - sprawdzamy, czy wybraliśmy prawidłowy sprzęt - poprzez użycie przycisku Flash LED możemy wywołać mruganie diod na sterowniku, - zatwierdzamy przyciskiem Detect. Program wymaga stałego adresu IP programatora, zatem może pojawić się okno z odpowiednią opcją wybieramy Yes Rys. 7. Przypisanie stałego adresu IP dla programatora Rys. 8. Obszar edycji - aktualna konfiguracja sterownika S wczytana i zapisana w projekcie 1-5

6 Etap 4. Ustawienie właściwości PLC - w oknie roboczym Device view w dolnym oknie inspektora wybieramy zakładkę Properties umożliwiającą podgląd i zmianę właściwości sterownika: sieć Profinet ustawienie adresu IP CPU - wybieramy zakładkę General>PROFINET-interface>Ethernet addresses, - ustawiamy adres IP i opcjonalnie adres IP routera (na polecenie prowadzącego), wejścia i wyjścia cyfrowe DI14/DQ10 - wybieramy zakładkę Digital inputs>input filters - ustawiamy czas opóźnienia dla fizycznych sygnałów w zakresie od 0.2 ms do 12.8 ms, - wybieramy I/O addresses - ustawiamy adresy zintegrowanych wejść i wyjść sterownika domyślnie dla a=0, b=1, wejścia analogowe AI2 - wybieramy zakładkę Anlog inputs >Smoothing wygładzanie sygnału - domyślnie jest ustawiona średnia wartość sygnału z 4 cykli, - wybieramy zakładkę I/O addresses domyślnie jest ustawione: AI0 IW64, AI1 IW66, wyjście analogowe AQ1 signal bard - wybieramy zakładkę Analog outputs>chanel 0 wybieramy typ sygnału: napięciowe +/- 10V lub prądowe 0-20 ma, - wybieramy I/0 addresses domyślnie jest ustawione AQ0 QW80, bajt systemowy i zegarowy - wybieramy zakładkę System and clock memory, - zaznaczamy Enable to use of system memory byte domyślny adres MB1, - zaznaczamy Enable to use of clock memory byte domyślny adres MB10, Etap 5. Kompilacja i wysłanie konfiguracji sprzętowej do sterownika - wybieramy PLC w oknie Device view zaznaczony ramką na niebiesko, - klikamy ikonę z górnego paska Download to device, - w oknie Load preview widzimy efekt kompilacji naciskamy Load, - zaznaczamy Start all przejście PLC w tryb RUN po załadowaniu, - zatwierdzamy Finish Tworzenie programu roboczego STEP 7 umożliwia korzystanie z następujących języków programowania: - LAD (IEC : LD) reprezentacja logiki jest oparta na schematach obwodów, - FBD reprezentacja logiki jest oparta na graficznych symbolach. Podczas tworzenia bloku kodu zostaje wybrany język programowania, który będzie używany przez ten blok. Program użytkownika może korzystać z kodu stworzonego w dowolnym lub we wszystkich językach programowania. W oparciu o wymagania aplikacji użytkownik podczas tworzenia swojego programu może wybrać dla niego strukturę: - liniową - program liniowy wykonuje wszystkie instrukcje zadania automatyzacji po kolei jedną po drugiej, 1-6

7 - modułową - program modułowy wywołuje określone bloki kodu do wykonania specyficznych zadań. CPU obsługuje następujące typy bloków kodu, które umożliwiają stworzenie wydajnej struktury programu użytkownika: - Bloki organizacyjne (OB) - definiujące strukturę programu. Domyślny blok cykliczny OB1, - Funkcje (FC) i bloki funkcji (FB) - zawierające kod programu odpowiadający za wykonanie określonego zadania lub kombinacje parametrów, - Bloki danych (DB) - przechowujące dane, które mogą być używane przez wszystkie bloki programu. Edycja programu liniowego: Etap 1. Utworzenie tablicy zmiennych - wybieramy PLC tags>add new tag table lub używamy tablicy domyślnej, - dodajemy nowe zmienne i wpisujemy adresy absolutne, - monitorowanie wartości zmiennych ikona Monitor all, - deklarowanie obszaru pamięci podtrzymywanej ikona Retain, - w oknie inspektora są widoczne właściwości zmiennej podświetlonej kursorem. Etap 2. Edytor bloku programu - wybieramy zakładkę Program blocks>main(ob1). - w oknie inspektora Properties>General wybieramy język LAD, - w pasku narzędzi edytora bloku programu wybieramy tryb prezentacji zmiennych: symboliczne, absolutne, symboliczne i absolutne, - tworzymy kod programu poprzez umieszczenie (przeciągnięcie) odpowiednich instrukcji pokazanych w górnym pasku okna lub w lewym oknie Instructions na szczebel aktualnego obwodu Rys. 9.Okno edytora bloku programu Main (OB1) 1-7

8 Etap 3. Kompilacja i wysłanie programu do sterownika - klikamy ikonę z górnego paska Compile, - klikamy ikonę z górnego paska Download to device, - w oknie Load preview widzimy efekt kompilacji naciskamy Load, - zaznaczamy Start all przejście PLC w tryb RUN po załadowaniu, - zatwierdzamy Finish. 2. Cel ćwiczenia. Zapoznanie się ze strukturą środowiska inżynierskiego TIA Portal v13. Poznanie konstrukcji i funkcjonowania sterownika SIMATIC S7-1200: parametryzacja konfiguracji sprzętowej, adresowanie wejść i wyjść sterownika, poprawne interpretowanie informacji zwrotnych ze sterownika, praca online i diagnostyka sterownika. 3. Metodyka badań. Stanowisko badawcze Ćwiczenie przeprowadzane jest w dwuosobowych grupach przy stanowisku PLC. Podstawowe wyposażenie stanowiska laboratoryjnego PLC: sterownik - SIMATIC S7 1214, programator - komputer PC, ethernetowy kabel połączeniowy, oprogramowanie TIA Portal Step7 Basic v13, zasilacz SITOP SMART 24V DC/10A, obiekt sterowany - PLC Symulator lub zestaw modeli. Rys. 10. Stanowisko badawcze 1-8

9 Przebieg ćwiczenia: Zajęcia laboratoryjne są prowadzone metodą PBL - kształcenie na bazie problemu (ang. Problem Based Learning). 4. Wymagania BHP Warunkiem przystąpienia do ćwiczenia jest zapoznanie się z instrukcją stanowiskową 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 oraz na stronie Katedry Automatyki i Elektroniki. W trakcie wykonywania ćwiczenia należy postępować zgodnie z: - instrukcją stanowiskowa BHP, - dokumentacją techniczną urządzeń wchodzących w skład stanowiska badawczego, podaną w punkcie 5 Literatury. 5. Literatura: 1. Kamiński K.: Podstawy sterowania z PLC, GRYF Kręglewska U., Ławryńczuk M., Marusak P.: Control laboratory exercises, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa Kwaśniewski J.: Sterowniki PLC w praktyce inżynierskiej, Wydawnictwo BTC, Legionowo Norma IEC Sterowniki programowalne. 5. Dokumentacja techniczna firmy Siemens: - Siemens S Easy book 04/2012, - SIMATIC S7 Programowalny sterownik S7-1200: Podręcznik systemu, v 04/2009, - S oraz STEP7 Basic V10.5 Ćwiczenia,