Systemy Czasu Rzeczywistego (SCR) Wykład 7: Sterowniki PLC SIEMENS S7-1200 - 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
Czym jest PLC? W normie IEC 61131-1 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 2017 2
- podstawowe informacje - SCR 2017
- typy sterowników sterownik zasilany napięciem zmiennym AC (85 264 VAC), wejścia zasilane napięciem stałym DC (24 VDC) wyjścia typu przekaźnikowego (5 30 VDC lub 5 250 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 2017 4
- cykl pracy SCR 2017 5
- 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 2017 6
- typy danych SCR 2017 Podstawowe typy danych, więcej w dokumentacji 7
- obszary pamięci SCR 2017 8
[1] Możliwestany:0 Inactive,1 Pretuning,2 Finetuning,3 Automatic,4-Manual Siemens S7-1200 - 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
[1] Możliwestany:0 Inactive,1 Pretuning,2 Finetuning,3 Automatic,4-Manual Siemens S7-1200 - obszary pamięci - adresowanie Lp. Typ zmiennej Liczba bitów Ilość zajmowanych rejestrów 1 Real 32 4 2 DWord 32 4 3 Word 16 2 4 Int 16 2 5 Bool 1 Jeden bit rejestru SCR 2017 10
Koncepcja struktury programu użytkownika Siemens S7-1200 - 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 2017 11
- programowanie Koncepcja struktury programu użytkownika (obsługa zdarzenia przerwania) SCR 2017 12
- 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 2017 13
- 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 61131-3 SCR 2017 14
- programowanie w SCL SCR 2017 15
- programowanie w SCL SCR 2017 16
SCR 2017 Siemens S7-1200 - programowanie w SCL
- 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 2017 18
- TIA PORTAL identyfikacja sterownika w lokalnej sieci SCR 2017 19
- TIA PORTAL identyfikacja sterownika w lokalnej sieci Adresy MAC jednoznacznie identyfikują sterownik, można zmodyfikować adres IP dowolnego sterownika na liście SCR 2017 20
- 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 2017 21
- TIA PORTAL otwarcie projektu 1 2 SCR 2017 3 22
- TIA PORTAL otwarcie projektu Gdy trzeba można zmienić adres IP sterownika w projekcie SCR 2017 23
- programowanie w SCL TIA PORTAL Dodawanie bloków programu przez użytkownika SCR 2017 24
- programowanie w SCL TIA PORTAL Typy bloków OB do organizacji programu użytkownika SCR 2017 25
- programowanie w SCL TIA PORTAL SCR 2017 26
- programowanie w SCL TIA PORTAL SCR 2017 27
- programowanie w SCL TIA PORTAL Definicja wejść, wyjść i zmiennych utworzonego bloku funkcyjnego SCR 2017 28
- programowanie w SCL TIA PORTAL Programowanie w SCL wykorzystanie szablonów wbudowanych funkcji SCR 2017 29
- programowanie w SCL TIA PORTAL Program przykładowego regulatora dwustanowego ze strefą nieczułości SCR 2017 30
- programowanie w SCL TIA PORTAL Dodanie utworzonego bloku funkcyjnego do bloku Main (metoda przeciągnij i upuść, automatycznie powstaje w projekcie blok danych) SCR 2017 31
- programowanie w SCL TIA PORTAL Zdefiniowanie i przypisanie zmiennych, wejść i wyjść do utworzonego bloku SCR 2017 32
- 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 2017 33
- programowanie w SCL TIA PORTAL Blok programu z przypisanymi wejściami i wyjściami SCR 2017 34
Kompilacja konfiguracji sprzętowej i paragramu użytkownika Siemens S7-1200 TIA PORTAL lub SCR 2017 35 lub
Wgranie konfiguracji i programu użytkownika do sterownika i przejście w tryb RUN sterownika Siemens S7-1200 TIA PORTAL SCR 2017 36
Wgranie konfiguracji i programu użytkownika do sterownika i przejście w tryb RUN sterownika Siemens S7-1200 TIA PORTAL SCR 2017 37
Wgranie konfiguracji i programu użytkownika do sterownika i przejście w tryb RUN sterownika Siemens S7-1200 TIA PORTAL SCR 2017 38
Analogowe wejścia (AI) Siemens S7-1200 - specyfikacja analogowych wejść/wyjść SCR 2017 39
Analogowe wejścia (AI) Siemens S7-1200 - specyfikacja analogowych wejść/wyjść SCR 2017 40
- specyfikacja analogowych wejść/wyjść Napięciowa reprezentacja wejść analogowych (AI) SCR 2017 41
- specyfikacja analogowych wejść/wyjść Napięciowa reprezentacja wejść analogowych (AI) SCR 2017 42
Analogowe wyjścia (AQ) Siemens S7-1200 - specyfikacja analogowych wejść/wyjść SCR 2017 43
- specyfikacja analogowych wejść/wyjść Napięciowa reprezentacja wyjść analogowych (AQ) SCR 2017 44
- 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 2017 45
- sterownik w laboratorium - HILS Analogowa (napięciowa) wartości zmiennej regulowanej (np. z Matlaba/Simulinka) doprowadzona na drugie wejście analogowe sterownika - adres %IW66) SCR 2017 46
- 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 2017 47
- 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 2017 48
- 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 2017 49
- sterownik w laboratorium - HILS Wartość zadana z zadajnik wartości zadanej (potencjometr) x(t), 0V 10V Wejścia Analogowe (moduł CPU 1214C) Sterownik PLC S7-1200 + 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-1711 + moduł PLCD-8710 ) Komputer PC + Matlab/Simulink Simulink Desktop Real-Time + Model obiektu Wejścia Analogowe (karta PCI-1711 + moduł PLCD-8710 ) SCR 2017 50
- sterownik w laboratorium - HILS Wartość zadana z zadajnik wartości zadanej (potencjometr w obudowie PLC) x(t) we a PLC S7-1200 (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 2017 51
Bibliografia IEC 61131-3 Programmable Controllers - Programing Languages PN-IEC 1131-1 Sterowniki programowalne Postanowienia ogólne PN-EN 61131-3 Sterowniki programowalne Języki programowania SIEMENS S7-1200 Easy book. 2012. Kasprzyk J. Programowanie sterowników przemysłowych. WNT 2006. www.plcopen.org SCR 2017 52
Dziękuję za uwagę!!! SCR 2017 53