LABORATORIUM PRZEMYSŁOWYCH SYSTEMÓW STEROWANIA

AKADEMIA GÓRNICZO- HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE LABORATORIUM PRZEMYSŁOWYCH SYSTEMÓW STEROWANIA Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki Katedra Automatyzacji Procesów Przedmiot: Przemysłowe Systemy Sterowania (PSS) Laboratorium 04: Zapoznanie się ze sterownikami PLC firmy Omron Kraków

Cel ćwiczeń laboratoryjnych 1. Zapoznanie z architekturą sterowników PLC oraz sposobem adresowania jego wejść i wyjść. 2. Poznanie mapy pamięci sterownika PLC. 3. Realizacja programowa funkcjonalności przerzutników z priorytetem na SET i RESET z zastosowaniem instrukcji SET/RSET/KEEP. Zapoznanie z cyklem pracy sterownika. Po ukończeniu zajęć student powinien potrafić: 1. Samodzielnie znaleźć adresy urządzeń wejściowych i wyjściowych sterownika PLC dla każdego stanowiska laboratoryjnego. 2. Potrafić opisać najważniejsze obszary pamięci sterownika przemysłowego. 3. Zrealizować programowo funkcjonalność przerzutnika z priorytetem na SET i RESET z zastosowaniem instrukcji.

Ćwiczenie 1 Temat: Zapoznaj się z architekturą sterowników przemysłowych PLC firmy Omron. Kaseta pamięci Pod pokrywką złącze USB Pod pokrywką jedno wejście analogowe do podłączenia np. potencjometru (do 3 m) oraz pokrętło z regulacją 0 255 w A642 7-segmentowy dwucyfrowy wyświetlacz Zaciski bloku analogowego CIO 0.00 0.11 CIO 1.00 0.11 Kaseta pamięci Zaciski bloku wejść CIO 100.0 100.7 CIO 101.0 101.7 Wskaźniki stanu pracy sterownika Zaciski bloku wyjść (cztery wyjścia impulsowe po100 khz dla dwóch osi) Szeregowa komunikacja RS 232C (opcja) Szeregowa komunikacja RS 422A/485 (opcja) Złącza kasetowe i tasmowe do podłączenia modułów rozszerzeń m.in. komunikacyjnych Podział sterowników ze względu na budowę: Sterownik kompaktowy Sterownik modułowy CPU Zaciski wejściowe Zaciski wyjściowe Zasilacz gdy zasilanie z sieci 220 [V] CPU Moduł wejść cyfrowych Moduł wyjść cyfrowych Moduł wejść analogowych Moduł wyjść analogowych Moduł specjalizowany CPU 4 wejścia cyfrowe Sterownik rozproszony 2 wejścia cyfrowe i 2 wyjścia cyfrowe 2 wejścia analogowe 4 wyjścia cyfrowe Często firmowy kabel do budowy sieci 100 m 20 m 200 m Podział sterowników ze względu na ilość punktów (suma liczby wejść i wyjść sterownika): Typ sterownika Liczba punktów Typ architektury Punkty analogowe małe (mikro i do przeważnie często mini, kompaktowe) kilkudziesięciu (do 64 ) kompaktowy średnie do kilkuset modułowe tak (do 512) duże Powyżej modułowe tak

Ćwiczenie 2 Temat: Adresowanie wejść i wyjść fizycznych sterownika. W sterownikach firmy Omron wyróżnia się w adresie 3 elementy: prefiks określający obszar pamięci (obszar wej/wyj CIO nie wymaga prefiksu), adres słowa i adres bitu w słowie. Kropką oddzielamy adres słowa od bitu np.: 5.04 bit 4 słowa 5 w obszarze wej/wyj CIO; (zapis 5.4 również jest poprawny) H12.3 bit 3 słowa 12 w obszarze H (z podtrzymaniem) Architektura sterowników PLC jest zgodna z architekturą stosowanego CPU i najczęściej jest 16-bitowa. W związku z tym zapis adresu 5.17 jest niepoprawny, ponieważ w sterowniku Omron adresuje się bity w zakresie 0 15, czyli dla słowa 5 możemy zapisać adresy 5.00 5.15. Numer słowa jest związany z architekturą sterownika. W przypadku jednostek kompaktowych adresy wejść zaczynają się od słowa 0, co oznacza, że jeżeli sterownik ma np. 20 wejść cyfrowych to zajmują one słowa 0 i 1. Analogicznie adresy wyjść cyfrowych numeruje się od słowa 100. Najczęściej na obudowie sterownika można znaleźć adresy słów np. 0CH oznacza 0 Channel, czyli 0 słowo/rejestr. W sterowniku modułowym adresy liczone są od lewej strony zaczynając od słowa 0: Zasilacz CPU 16 8 16 32 64 16 16 8 8 32 wejść wejść wejść wejścia wejścia wyjść wyjść wyjść wyjść wyjścia Adresy modułów wejściowych 15 8 7 0 000 001 002 003 004 005 006 007 008 Adresy modułów wyjściowych 15 8 7 0 014 013 012 011 010 009 Przykład przyporządkowania adresów do modułów wejść i wyjść

W dalszej kolejności zapoznaj się ze swoim stanowiskiem i znajdź adresy przycisków i lampek sygnalizacyjnych. Ćwiczenie 3 Temat: Utwórz nowy projekt i zapoznaj się z mapą pamięci sterownika. W celu utworzenia nowego projektu należy uruchomić aplikację Cx-Programmer, który służy do programowania sterowników PLC firmy Omron. Okno projektu ALT+1 Paski narzędzi Identyfikator zmiennej pod kursorem Linia menu Okno edytora schematu LD (tutaj w trybie OnLine) Adres Kursor Komentarz do zmiennej Okno listy adresów ALT+4 Pasek statusu Tryb pracy sterownika PLC (tylko w trybie OnLine) Okno obserwacji zmiennych ALT+3 Okno wyjściowe ALT+2 Czas trwania cyklu Główne elementy aplikacji CX-Programmer Utworzenie nowego projektu rozpoczyna się od wybrania opcji File New, która jest również dostępna jako przycisk na pasku zadań. Pojawiające się okno dialogowe pozwala na nadanie nazwy projektowi, wybraniu właściwego typu sterownika PLC oraz ustawienia parametrów komunikacji PC PLC. W tym przypadku wybieramy z listy typ sterownika (widoczny na obudowie). Typ CPU dostępny jest w zakładce General. Sposób komunikacji pomiędzy PLC a PC to najczęściej Sysmac Way albo Ethernet.

Wpisz własną nazwę urządzenia Wybór typu jednostki CPU Miejsce na komentarz do projektu Parametry transmisji Konfiguracja nowego projektu w programie CX-Programmer Po utworzeniu nowego projektu, oprócz obszaru w którym tworzymy program, pojawi się drzewo projektu, pozwalające na konfigurację zarówno programu jak i samego sterownika.

Nazwa projektu (można ją zmienić prawy przycisk myszy propertis) Nazwa urządzenia (wpisana przy tworzeniu projektu) Tablica symboli globalnych Ustawianie parametrów sterownika Dziennik błędów (dostępny tylko w trybie OnLine) Pamięć sterownika (możliwość obserwacji i edycji) Nazwa programu użytkownika Tablica symboli lokalnych Sekcja zawierająca program użytkownika Sekcja zawierająca instrukcję END niezbędną na końcu każdego programu Elementy składowe utworzonego projektu W strukturze projektu wyróżniamy: Symbols w drzewie NewPLC1 zawiera zestaw symboli (zmiennych globalnych) widocznych we wszystkich programach dla danego sterownika. Standardowo są tam umieszczone identyfikatory predefiniowane dla danego typu urządzenia, np. P_On, P_1s itd. Kontener ten jest bardzo istotny dla sterowników, w których możemy umieścić kilka programów (np. seria CS). W tablicy tej możemy umieścić również symbole zdefiniowane przez użytkownika; Settings kontener zawiera parametry sterownika takie, jak: tryb pracy po włączeniu zasilania, czasy opóźnienia załączenia wejścia, parametry czasu cyklu i inne. Error log pojemnik zawierający wpisy o błędach. Jest to wyjście dla instrukcji FAL, FALS i MSG z możliwością kasowania błędów krytycznych. Kontener pojawi się w drzewie projektu tylko przy pracy w trybie OnLine; Memory tutaj znajduje się narzędzie dostępu do wszystkich obszarów pamięci sterownika. Pamięć możemy obserwować (monitorować) na bieżąco w trybie OnLine oraz zmieniać zawartość wybranych komórek. Jest to niezwykle ważne narzędzie z punktu widzenia uruchamiania programu. NewProgram1 zakładka zawierająca sekcje z programem aplikacyjnym użytkownika. Jej nazwa powinna zostać zmieniona na adekwatną do rozwiązywanego problemu. Sekcje zawarte w tym kontenerze tworzą program użytkownika wykonywany od sekcji położonej najwyżej do najniższej. Nazwy sekcji powinny być związane z fragmentami procesu technologicznego obsługiwanego przez sterownik. Nie należy jednak mylić sekcji z podprogramem. W dużym przybliżeniu można powiedzieć, że program podzielony na sekcje odpowiada zapisowi na wielu kartkach, a bez podziału odpowiada zapisowi na jednym papirusowym zwoju; Symbols tablica symboli lokalnych. Korzystanie z tej tablicy nie jest obligatoryjne, ale należy do dobrej maniery programowania. Tablica ta zawiera symbole definiowane przez użytkownika na potrzeby pisanego programu. Znajdują się w niej przypisania adresów fizycznych do identyfikatorów symbolicznych. Zdecydowanie łatwiej poruszać się po programie używając identyfikatorów, np. start, stop, pompa1, alarm niż adresów typu 0.0, 0.7, 10.5 itd, a to właśnie umożliwiają tablice symboli;

Przykładowy fragment tablicy symboli lokalnych Section1 jest automatycznie generowaną, w chwili tworzenia projektu sekcją, w której zapisujemy program. Nazwa sekcji powinna być zmieniona na odpowiadającą rozwiązywanemu problemowi. Podział na sekcje bardzo ułatwia tworzenie i uruchamianie rozbudowanych programów; END sekcja dodawana jest automatycznie i umieszczana jest w niej tylko jedna instrukcja END wymagana na końcu programu dla sterowników firmy Omron. Mapa pamięci sterownika to pamięć typu RAM, która została podzielona na kilka odrębnych części odpowiedzialne za przechowywanie specyficznych danych dla konkretnych zastosowań np. odmierzanie czasu w obszarze czasomierzy T. Dane w pamięci sterownika przechowują dane liczbowe w postaci szesnastobitowych słów, które można zapisać i odczytać. Podgląd mapy pamięci pozwala otwarcie kontenera Memory opisanego powyżej. Najważniejsze obszary pamięci sterownika Omron: Obszar CIO pamięci adresów I/O (w starszych konstrukcjach IR). Jest to obszar którego bity mapują (odwzorowują) stan fizycznych wejść i wyjść, np. naciśnięcie przycisku NO powoduje zmianę stanu z 0 na 1 odpowiedniego bitu z tego obszaru. Obszar W bitów roboczych (ang. Work Area, W000 511) służący do przechowywania wartości zmiennych roboczych Obszar H bitów z podtrzymaniem (ang. Holding Area, H000 511); bity te zachowują swój stan także po wyłączeniu napięcia zasilającego sterownik i mogą być używane jako znaczniki statyczne tzn. trwale zachowujące swoją wartość, Obszar A znaczników i bitów sterujących (ang. Auxiliary Area, A000 959); są tu przechowywane informacje dotyczące m.in. urządzeń peryferyjnych, dane dotyczące maksymalnego i bieżącego czasu cyklu sterownika, informacje na temat błędów, które pojawiły się podczas pracy sterownika itd.

Obszar T pamięci zegarów (układów czasowych, ang. Timer Area, T0000 4095) i C liczników (ang. Counter Area, C0000 4095) Obszar D pamięci danych (ang. DM Area, D00000 D32767); wykorzystywany do przechowywania danych i działań na nich. Dane te są zapisywane i odczytywane tylko w formie słów. W wydzielonych obszarach znajdują się tu również informacje dotyczące parametrów modułów specjalnych. Ćwiczenie 4 Temat: Napisz program z funkcjonalnością przerzutnika z priorytetem na SET. W tworzeniu programu używamy w języku drabinkowym symboli poznanych już wcześniej: Zmiennym nadajemy nazwy np. start do których możemy się odwołać, natomiast komentarz służy tylko do opisu zmiennej. Po napisaniu programu łączymy się ze sterownikiem za pomocą komendy Work Online. UWAGA: w nazwach zmiennych ma znaczenie WIELKOŚĆ liter

Połączenie pomiędzy sterownikiem a PC powoduje wyszarzenie okna edycji programu. Następnie należy wgrać program do sterownika, używając przycisku Transfer to PLC i OK. Ostatnim etapem przed uruchomieniem programu jest upewnienie się, że program jest wykonywany przez sterownik, tzn. jest w trybie pracy RUN. Dopiero teraz można sprawdzić działanie programu- naciskając przycisk fizyczny start. Włączenie opcji Toggle PLC Monitoring pozwala na podgląd przejścia sygnału (kolor zielony).

UWAGA: Pamiętaj, żeby wgrać program do sterownika, a następnie ustawić go w tryb pracy RUN!!! Pusty symbol wyjściowy oznacza brak wykonania wszystkich etapów uruchomienia programu. Tryby pracy sterownika PLC: Trybem wykorzystywanym podczas pisania programu jest tryb Program/Stop. Tylko podczas tego trybu możliwe są zmiany w programie lub nastawach programu inicjującego pracę (settings), wyjścia sterownika pozostają w stanie wyłączonym (OFF). Tryb Monitor służy do monitorowania przebiegu realizacji programu sterowania, jest tu możliwość wprowadzania zmian na bieżąco (ang. on line) odnośnie stanów sygnałów wejściowych i wyjściowych, sygnałów znaczników, parametrów instrukcji, zegarów i liczników. Tryb ten wykorzystywany jest do modyfikowania i sprawdzania programu. Programy wyposażone są w możliwość podglądnięcia przebiegów określonych sygnałów w czasie. Tryb pracy Run jest wykorzystywany w trakcie normalnej pracy. Nie ma tu możliwości wprowadzania jakichkolwiek zmian.

Bardzo ważnym aspektem w programowaniu jest umieszczanie komentarzy. Bez nich program napisany dzisiaj w ciągu miesiąca staje się nieczytelny i niezrozumiały nawet dla samego tworzącego program!!! Komentarz do projektu Komentarz do sekcji Komentarz do instrukcji Opis instrukcji Opisy zmiennych (symboli) Identyfikator (nazwa) zmiennej (symbolu) Elementy komentarzy Kolor czerwony w oknie edycji programu oznacza błędy np.: Zmiana koloru belki na czerwony informuje o błędzie składni Niedopuszczalne umieszczenie dwóch wierszy w jednej linii programu (Rung) Ćwiczenie 5 Temat: Napisz program z funkcjonalnością przerzutnika z priorytetem na SET i RESET stosując funkcje SET i RSET.

Instrukcje możemy wpisywać wpisując jest parametry w oknie Edit Instruction np.: SET Add1 lub otwierając okno Details i tam uzupełniając parametry. Tworzenie kodu programu w CX-Programmer W jaki sposób można zmienić priorytet przerzutnika?

Ćwiczenie 6 Temat: Napisz program z funkcjonalnością przerzutnika z priorytetem na RESET. stosując funkcję KEEP. W jaki sposób można zmienić priorytet utworzonego przerzutnika? Ćwiczenie 7 Temat: Zasymuluj działanie programu z przerzutnikiem w aplikacji Cx-Simulator. UWAGA: symulacja dotyczy tylko sterowników z nową listą instrukcji