Systemy Czasu Rzeczywistego (SCR)

Transkrypt

1 Systemy Czasu Rzeczywistego (SCR) Wykład 7: Sterowniki PLC SIEMENS S podstawowe informacje SKiTI2017 WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I AUTOMATYKI KATEDRA INŻYNIERII SYSTEMÓW STEROWANIA Kierunek: Automatyka i Robotyka Studia stacjonarne I stopnia: rok II, semestr IV dr inż. Tomasz Rutkowski 2017

2 Czym jest PLC? W normie IEC sterownik programowalny zdefiniowano jako: cyfrowy system elektroniczny do stosowania w środowisku przemysłowym, który posługuje się pamięcią programowalną do przechowywania zorientowanych na użytkownika instrukcji w celu sterowania przez cyfrowe lub analogowe wejścia i wyjścia szeroką gamą maszyn i procesów SCR

3 - podstawowe informacje - SCR 2017

4 - typy sterowników sterownik zasilany napięciem zmiennym AC ( VAC), wejścia zasilane napięciem stałym DC (24 VDC) wyjścia typu przekaźnikowego (5 30 VDC lub VAC) dwa wejścia analogowe (niesymetryczne) o zakresie od 0 do 10 V (rozdzielczość 10 bitów); płytkę sygnałową wyposażona w jedno wyjście analogowe typu napięcie/prąd o zakresie +/- 10 V (rozdzielczość 12 bitów), lub 0 20 ma (rozdzielczość 11 bitów) SCR

5 - cykl pracy SCR

6 - tryby pracy CPU W trybie STOP CPU nie wykonuje programu i użytkownik może wczytać projekt. W trybie STARTUP wykonywany jest jednokrotnie startowy OB (jeśli istnieje). W fazie startowej trybu RUN nie są obsługiwane przerwania. W trybie RUN regularnie jest powtarzany cykl programu. Mogą się pojawiać przerwania i są przetwarzane w dowolnym miejscu cyklu programu. SCR

7 - typy danych SCR 2017 Podstawowe typy danych, więcej w dokumentacji 7

8 - obszary pamięci SCR

9 [1] Możliwestany:0 Inactive,1 Pretuning,2 Finetuning,3 Automatic,4-Manual Siemens S obszary pamięci - adresowanie Różne obszary pamięci mają swoje unikalne adresy Bezwzględny adres składa się z: identyfikatora obszaru pamięci (takich jak I obszar wejść, Q, - obszar wyjść, M obszar pamięci bitowej ogólnego przeznaczenia). rozmiaru danych dostępowych ( B dla bajtów, W dla słów (Word), D dla podwójnych słów (DW)) adresu danych. SCR 2017 Typ Adres Opis Bool %I0.0 Obraz wejścia dyskretnego, bajt 0, bit 0 Bool %Q0.0 Obraz wyjścia dyskretnego, bajt 0, bit 0 Real %MD1 Obszar pamięci bitowej, podwójne słowo, adres 1 Int %MW5 Obszar pamięci bitowej, słowo, adres 5 DWord %MD7 Obszar pamięci bitowej, podwójne słowo, adres 7 Word %IW64 Obraz wejścia analogowego, słowo, adres 64 Word %IW66 Obraz wejścia analogowego, słowo, adres 66 Word %QW80 Obraz wyjścia analogowego, słowo, adres 80 9

10 [1] Możliwestany:0 Inactive,1 Pretuning,2 Finetuning,3 Automatic,4-Manual Siemens S obszary pamięci - adresowanie Lp. Typ zmiennej Liczba bitów Ilość zajmowanych rejestrów 1 Real DWord Word Int Bool 1 Jeden bit rejestru SCR

11 Koncepcja struktury programu użytkownika Siemens S programowanie OB bloki ogólnego przeznaczenia, definiujące strukturę programu FC, FB funkcje i bloki funkcji zawierające kod programu odpowiadający za wykonanie określonego zadania, bloki funkcji FB wykorzystują skojarzone bloki danych (BD) DB - bloki danych ich zadaniem jest przechowywanie danych, które mogą być wykorzystywane przez wszystkie bloki programu SCR

12 - programowanie Koncepcja struktury programu użytkownika (obsługa zdarzenia przerwania) SCR

13 - programowanie w SCL Koncepcja struktury programu użytkownika (np. 3 poziomowe zagnieżdżanie) DB - bloki danych przechowujące dane, które mogą być używane przez wszystkie bloki programu SCR

14 - programowanie w SCL SCL (ang. Structured Control Language) to język tekstowy podobny do Pascala SCL jest implementacją języka ST (ang. Structured Text) z normy IEC SCR

15 - programowanie w SCL SCR

16 - programowanie w SCL SCR

17 SCR 2017 Siemens S programowanie w SCL

18 - TIA PORTAL TIA Portal to środowisko projektowe systemów automatyki przemysłowej. W ramach jednolitego środowiska instalowane są różne narzędzia projektowe wymagane przez użytkownika takie jak oprogramowanie dla sterowników, paneli obsługi operatorskiej, czy napędów. Ułatwia tworzenie złożonych aplikacji, poprzez zarządzanie wspólną bazą danych projektowych, oraz projektowanie rozbudowanych sieci komunikacyjnych. Wbudowane narzędzia edycyjne przyspieszają tworzenie aplikacji przez programistę. Wyposażony w dwa widoki: Portalu (Portal view) i Projektu (Project view) SCR

19 - TIA PORTAL identyfikacja sterownika w lokalnej sieci SCR

20 - TIA PORTAL identyfikacja sterownika w lokalnej sieci Adresy MAC jednoznacznie identyfikują sterownik, można zmodyfikować adres IP dowolnego sterownika na liście SCR

21 - TIA PORTAL identyfikacja sterownika w lokalnej sieci Adresy MAC jednoznacznie identyfikują sterownik, można zmodyfikować adres IP dowolnego sterownika na liście Jeśli jest taka potrzeba dokonuje się modyfikacji adresu IP sterownika SCR

22 - TIA PORTAL otwarcie projektu 1 2 SCR

23 - TIA PORTAL otwarcie projektu Gdy trzeba można zmienić adres IP sterownika w projekcie SCR

24 - programowanie w SCL TIA PORTAL Dodawanie bloków programu przez użytkownika SCR

25 - programowanie w SCL TIA PORTAL Typy bloków OB do organizacji programu użytkownika SCR

26 - programowanie w SCL TIA PORTAL SCR

27 - programowanie w SCL TIA PORTAL SCR

28 - programowanie w SCL TIA PORTAL Definicja wejść, wyjść i zmiennych utworzonego bloku funkcyjnego SCR

29 - programowanie w SCL TIA PORTAL Programowanie w SCL wykorzystanie szablonów wbudowanych funkcji SCR

30 - programowanie w SCL TIA PORTAL Program przykładowego regulatora dwustanowego ze strefą nieczułości SCR

31 - programowanie w SCL TIA PORTAL Dodanie utworzonego bloku funkcyjnego do bloku Main (metoda przeciągnij i upuść, automatycznie powstaje w projekcie blok danych) SCR

32 - programowanie w SCL TIA PORTAL Zdefiniowanie i przypisanie zmiennych, wejść i wyjść do utworzonego bloku SCR

33 - programowanie w SCL TIA PORTAL Name Data type Adress Opis 1 Temp Int %IW64 Temperatura w pomieszczeniu 2 Grzej Bool %Q0.0 Dyskretny sygnał sterujący z regulatora 3 Grzej_Analog Int %QW80 Analogowy sygnał sterujący z regulatora SCR

34 - programowanie w SCL TIA PORTAL Blok programu z przypisanymi wejściami i wyjściami SCR

35 Kompilacja konfiguracji sprzętowej i paragramu użytkownika Siemens S TIA PORTAL lub SCR lub

36 Wgranie konfiguracji i programu użytkownika do sterownika i przejście w tryb RUN sterownika Siemens S TIA PORTAL SCR

37 Wgranie konfiguracji i programu użytkownika do sterownika i przejście w tryb RUN sterownika Siemens S TIA PORTAL SCR

38 Wgranie konfiguracji i programu użytkownika do sterownika i przejście w tryb RUN sterownika Siemens S TIA PORTAL SCR

39 Analogowe wejścia (AI) Siemens S specyfikacja analogowych wejść/wyjść SCR

40 Analogowe wejścia (AI) Siemens S specyfikacja analogowych wejść/wyjść SCR

41 - specyfikacja analogowych wejść/wyjść Napięciowa reprezentacja wejść analogowych (AI) SCR

42 - specyfikacja analogowych wejść/wyjść Napięciowa reprezentacja wejść analogowych (AI) SCR

43 Analogowe wyjścia (AQ) Siemens S specyfikacja analogowych wejść/wyjść SCR

44 - specyfikacja analogowych wejść/wyjść Napięciowa reprezentacja wyjść analogowych (AQ) SCR

45 - sterownik w laboratorium - HILS Podgląd wartości sygnału sterującego (woltomierz 2) wyrażonego w V (wyprowadzonego na pierwsze wyjście analogowe sterownika - adres %QW80) Podgląd wartości zadanej (woltomierz 1) z potencjometru, wyrażonej w V (doprowadzona na pierwsze wejście analogowe sterownika - adres %IW64) 1 2 Zadajnik wartości zadanej (potencjometr) SCR

46 - sterownik w laboratorium - HILS Analogowa (napięciowa) wartości zmiennej regulowanej (np. z Matlaba/Simulinka) doprowadzona na drugie wejście analogowe sterownika - adres %IW66) SCR

47 - sterownik w laboratorium - HILS Analogowa (napięciowa) wartości sygnału sterującego (podgląd na woltomierzu 2), wyprowadzona z pierwszego wyjścia analogowe sterownika - adres %QW80 (np. do Matlaba/Simulinka) SCR

48 - sterownik w laboratorium - HILS Pierwsze wyjście analogowe karty akwizycji danych PCI-1711 (Matlab/Simulink) - do połączenia za pomocą pary przewodów z wejściem analogowym sterownika (lewa strona obudowy) SCR

49 - sterownik w laboratorium - HILS Drugie wejście analogowe karty akwizycji danych PCI-1711 (Matlab/Simulink) - do połączenia za pomocą pary przewodów z wyjściem analogowym sterownika (prawa strona obudowy) SCR

50 - sterownik w laboratorium - HILS Wartość zadana z zadajnik wartości zadanej (potencjometr) x(t), 0V 10V Wejścia Analogowe (moduł CPU 1214C) Sterownik PLC S algorytm sterowania (np. dyskretny PID) Wyjście Analogowe (moduł SB 1232AQ) Sygnał analogowy: y m (t) 0V 10V Sygnał analogowy: u(t) 0V 10V Wyjścia Analogowe (karta PCI moduł PLCD-8710 ) Komputer PC + Matlab/Simulink Simulink Desktop Real-Time + Model obiektu Wejścia Analogowe (karta PCI moduł PLCD-8710 ) SCR

51 - sterownik w laboratorium - HILS Wartość zadana z zadajnik wartości zadanej (potencjometr w obudowie PLC) x(t) we a PLC S (CPU 1214C+SB 1232 AQ) + Regulator PID Obiekt e(t) we a wy p wy a u(t) we p y m (t) z(t) y(t) Matlab/Simulink z Simulink Desktop Real-Time (PC + PCI-1711) x(t) wielkość zadana; y(t) wielkość regulowana; y m (t) wielkość regulowana zmierzona; e(t) uchyb sterowania (uchyb regulacji): x(t)-y m (t); u(t) wielkość sterująca (wielkość wejściowa regulująca); z(t) wielkość zakłócająca (wielkość wejściowa zakłócająca); we a, wy a wejścia/wyjścia analogowe sterownika PLC S7-1200; we p, wy p wejścia/wyjścia analogowe karty PCI-1711 SCR

52 Bibliografia IEC Programmable Controllers - Programing Languages PN-IEC Sterowniki programowalne Postanowienia ogólne PN-EN Sterowniki programowalne Języki programowania SIEMENS S Easy book Kasprzyk J. Programowanie sterowników przemysłowych. WNT SCR

53 Dziękuję za uwagę!!! SCR