Podstawowe procedury przy tworzeniu programu do sterownika: 1. Opracowanie algorytmu sterowania procesem, potwierdzonego przez technologa. 2. Oszacowanie wielkości obiektu, czyli liczby punktów (liczby wejść i wyjść). 3. Wybór sterownika i określenie jego konfiguracji (typu sterownika, typu i liczby modułów, ewentualnie typu sieci i rodzaju urządzeń peryferyjnych). 4. Sporządzenie tablic wszystkich urządzeń fizycznych (przyciski, czujniki, przetworniki pomiarowe, elementy wykonawcze, maszyny, komputery), które będą przyłączone do sterownika z przyporządkowanymi adresami fizycznymi, czyli przydzielonymi typami modułów i miejscami ich lokalizacji. Dobrze sporządzona tablica punktów powinna zawierać następujące pozycje: - adres logiczny punktu - adres przyporządkowany danemu punktowi musi być unikalny, - adres fizyczny - adres ten dotyczy konkretnego sterownika i modułu; - adres symboliczny - czyli skrót lub słowo umożliwiające łatwe zapamiętanie danego punktu; - oznaczenie na schemacie - przeważnie jest to oznaczenie stosowane w ogólnej dokumentacji, - opis punktu. 1
5. Ustawienie konfiguracji sterownika (mapa rozmieszczenia modułów) odbywa się w sposób automatyczny lub ręczny. 6. Sprawdzenie działania wszystkich torów wejściowych i wyjściowych. Zmiany stanów wejść obserwujemy w rejestrach w przyłączonym komputerze lub konsoli (nie na diodach sygnalizacyjnych modułów, gdyż procesor może tych zmian nic widzieć). 7. Napisanie programu z wykorzystaniem języków dostępnych w oprogramowaniu producenta. Napisany program określa, jakie bity są znacznikami (bitami roboczymi, flagami), jakie są numery zegarów i liczników oraz adresy skoków. Wydruk tych danych jest przydatny podczas uruchamiania. 8. Uruchomienie programu na symulatorze (opcja). 9. Uruchomienie programu w sterowniku: - przeprowadzenie testów na obiekcie lub z symulacją sygnałów obiektowych, - zapisanie programu do pamięci stałej, - wykonanie i wydrukowanie dokumentacji programu z komentarzami. 2
Proces technologiczny (etap procesu produkcyjnego/przemysłowego) podstawa współczesnych systemów wytwarzania; jest określony przez schemat funkcjonalny oraz opis słowny jego przebiegu. Do napisania programu na sterownik PLC potrzebny jest algorytm sterowania procesem. Do syntezy algorytmu procesu konieczne są: znajomość schematu funkcjonalnego procesu, jego opis słowny. Metody zapisu algorytmu procesu: - sieć GRAFCET - sieć SFC. 3
Sieci PN - umożliwiają graficzne modelowanie współbieżnych działań sekwencyjnych; miejsce w sieci odpowiada jednej składowej stanu; zmiana jednej składowej stanu wymusza zmianę całego stanu zdarzenia t- węzły (kreski) warunki p węzły (kółka) sterowanie symbolizują znaczniki (gwiazdki) do każdego z t-węzłów przychodzi i odchodzi dowolna liczba p-węzłów zdarzenie może zajść, gdy spełnione są wszystkie warunki wejściowe wykonanie zdarzenia powoduje przekazanie sterowania do wychodzących p- węzłów Rys. 6.1 Modele zdarzeń w sieci Petri ego 4
Metoda GRAFCET graf zorientowany podział na miejsca i tranzycje sieć jest zapisywana zgodnie z kolejnością operacji w procesie, według zasady zapisu etapów od góry do dołu, Miejsca - etapy elementarne nie podlegają dalszej dekompozycji, są oznaczone numerami, umieszcza się opis słowny Tranzycje - przejścia, które określają porządek wykonywania procesu, każda tranzycja jest związana z etapem poprzednim (odcinek wchodzący) i etapem następnym (odcinek wychodzący) Etap początkowy stan procesu w chwili rozpoczęcia jego realizacji, na poziomie sterowania stan po zainicjowaniu pracy sterownika 5
makroetapy: współbieżny do opisu równolegle realizowanych sekwencji etapów, do modelowania służą odpowiednie tranzycje sekwencyjny do opisu sekwencji etapów makroprocedury do modelowania makroetapów, IN określa stan procesu w momencie rozpoczęcia etapu, OUT zakończenia; Tranzycje a) rozpoczęcie realizacji procedury współbieżnej b) zakończenie realizacji procedury współbieżnej 6
Algorytm procesu określa kolejność realizacji poszczególnych etapów oraz warunki logiczne przechodzenia od jednego etapu procesu do następnego. W wyniku wyznaczenia tranzycji sieci Grafcet otrzymuje się graficzno-analityczny model matematyczny algorytmu procesu. Po zamodelowaniu tranzycji logicznym zależnościami przyczynowo-skutkowymi sieć Grafcet jest siecią logiczną podaje kolejność realizacji etapów i logiczne warunki ich realizacji. Prawidłowy, jednoznaczny zapis algorytmu procesu siecią Grafcet wymaga określonych zasad jej konstruowania. 7
Zasada 1. Każdemu etapowi procesu musi odpowiadać tylko jedno miejsce w sieci Grafcet oznaczone innym, niepowtarzającym się numerem. 8
Zasada 2. SiR_6 Adaptacja sterownika PLC do obiektu sterowania. Dwa dowolne miejsca w sieci (etapy procesu) musi rozdzielać tylko jedna tranzycja. 9
Zasada 3. SiR_6 Adaptacja sterownika PLC do obiektu sterowania. Przechodzenie od jednego miejsca w sieci Grafcet do następnego (od jednego etapu procesu do następnego) jest możliwe tylko i wyłącznie przez tranzycję. 10
Proces wykrawania otworów SiR_6 Adaptacja sterownika PLC do obiektu sterowania. Schemat funkcjonalny Opis słowny Na rysunku pokazano schemat funkcjonalny procesu wykrawania otworów w blasze, przedstawiający go w stanie wyjściowym (początkowym). Proces powinien przebiegać następująco: 1. ruch wykrojnika 1 w dół powoduje wykrawanie otworu w blasze 2 ustawionej na matrycy 3; 2. po wykonaniu otworu wykrojnik wraca do pozycji wyjściowej; 3. proces jest realizowany cyklicznie. 11
Podział procesu wykrawania otworów na etapy elementarne Algorytm procesu sieć Grafcet 12
Algorytm sterowania procesem określa kolejność realizacji instrukcji programu (warunki logiczne przechodzenia od jednej instrukcji do następnej) sterownika PLC sterującego realizacją procesu zgodnie z założonym algorytmem procesu. Otrzymuje się go w wyniku przyporządkowania zmiennych wyjściowych Y i układu sterowania etapom Z i procesu, których sygnały wyjściowe sterują realizacją poszczególnych etapów. W efekcie otrzymuje się analityczno-graficzny model algorytmu sterowania, który określa zależności miedzy sygnałami wejściowymi i wyjściowymi sterownika PLC. Aktywność etapu etap jest aktywny od chwili rozpoczęcia jego realizacji do chwili rozpoczęcia realizacji etapu następnego. 13
Podstawowe reguły określające zmiany stanu procesu, istotne na poziomie sterowania procesem. Reguła 1. Zmiana stanu procesu jest reprezentowana w sieci Grafcet przez zapalenie tranzycji. Tranzycja jest zapalona, gdy zostały spełnione następujące warunki: 1. Etap (etapy) poprzedzający tranzycję jest aktywny oraz zostało zakończone jego wykonywanie. 2. Warunek logiczny określający tranzycję (zależność przyczynowo-skutkowa) ma wartość równą 1. 14
Reguła 2. SiR_6 Adaptacja sterownika PLC do obiektu sterowania. Zapalenie tranzycji w sieci Grafcet powoduje, że: 1. W stan aktywny przechodzą wszystkie etapy związane z odcinkami zorientowanymi wychodzącymi z zapalonej tranzycji. 2. W stan nieaktywny przechodzą wszystkie etapy związane z odcinkami zorientowanymi wchodzącymi do zapalonej tranzycji. Reguła 3 Etap początkowy określa stan procesu w momencie rozpoczęcia jego realizacji, czyli stan układu sterowania po zakończeniu inicjacji jego pracy. 15
Schemat funkcjonalny procesu uwzględnienie elementów wykonawczych i czujników Algorytm procesu wyznaczone tranzycje Algorytm sterowania procesem Opcja: zawór ze sprężyną powrotną 16
Przykład 2 SiR_6 Adaptacja sterownika PLC do obiektu sterowania. Proces wiercenia przedmiotów Na rysunku przedstawiono schemat procesu wiercenia przedmiotów. Przebieg procesu jest następujący. 1. Części przeznaczone do wiercenia są podawane z magazynka 1 za pomocą wysuwu tłoczyska siłownika S1 na stanowisko robocze. 2. Następnie pneumohydrauliczny układ napędowy S2 powoduje opuszczenie wrzeciona wiertarki i wywiercenie pierwszego otworu, po czym następuje wycofanie wrzeciona. 3. Z kolei następuje przemieszczenie wierconej części za pomocą siłownika S3 do pozycji, w której zostanie wywiercony drugi otwór. 4. Wiercenie drugiego otworu następuje podczas opuszczenia wrzeciona wiertarki i następnie jego wycofania. 5. Po wywierceniu drugiego otworu tłoczyska siłowników S1 i S3 wracają do położenia wyjściowego. 6. Proces jest realizowany cyklicznie. 17
Schemat funkcjonalny procesu wiercenia otworów Algorytm procesu wiercenia 18
Algorytm sterowania procesem wiercenia części 19
Schemat funkcjonalny bramy typu szlaban SiR_6 Adaptacja sterownika PLC do obiektu sterowania. Stacja operatorska 20
Sformułowanie zadania sterującego Sterowanie bramą może odbywać się w 2 trybach pracy: automatycznie lub ręcznie. Do podnoszenia i zamykania szlabanu służy silnik zasilany przez styczniki K1 i K2. Krańcówki S13 i S14 sygnalizują zamknięcie lub otwarcie zapory. Brama jest zabezpieczona przed opuszczeniem (podniesieniem) w przypadku obecności czegokolwiek w strefie bramy (czujnik S7). Przyciski sterowania pracą bramy: - otwórz (S3) - zamknij (S4) - blokada (S5) unieruchomienie bramy (zapora w pozycji zamkniętej) Stan zapory sygnalizuje lampka kontrolna: - zapora opuszczona światło czerwone - ruch zapory mrugające światło czerwone w trybie 0.5s ON/0.5s OFF Opis działania układu praca automatyczna (S1 ON) krótkie naciśnięcie przycisku S3 powoduje otwarcie bramy (załączenie przekaźnika K2, aż do zadziałania krańcówki S14), naciśnięcie przycisku S4 powoduje zamkniecie bramy (załączenie przekaźnika K1, aż do zadziałania krańcówki S13). W każdej chwili akcja może być zatrzymana po uaktywnieniu czujnika S7. Brama może być zablokowana na stałe przy opuszczonej zaporze przycisk blokada praca ręczna (S2-ON) zapora podnosi się (przekaźnik K2 jest załączony, aż do zadziałania krańcówki S14), jeżeli na stałe jest wciśnięty przycisk S3, zaś opuszcza się (przekaźnik K1 jest załączony aż do zadziałania krańcówki S13, gdy na stałe jest wciśnięty przycisk S4. Pozostałe przyciski działają podobnie jak w trybie automat. 21
1 Brama zamknięta zablokowana Czer_stop 3,5 not Blok_zal Stop 2 Brama zamknięta Czer_stop 6 Przeszkoda Czer_stop (off/on) Otwórz 3 Otwieranie S_otw, Czer_stop (off/on) 3 not Stop i Otwórz 5 not Stop i Zamknij not Kon_otw 4 Brama otwarta Zamknij 5 Zamykanie S_zam, Czer_stop (off/on) 2 not Kon_zam 1 Blok_zal 22