ЛЕКЦИЯ 7 УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ МОДУЛИ LOGO Вопросы

ЛЕКЦИЯ № 7 УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ МОДУЛИ LOGO! Вопросы: 1. Назначение и основные характеристики элементов LOGO! 2. Логические функции элементов LOGO! 3. Временные и специальные функции элементов LOGO!

1. Назначение и основные характеристики элементов LOGO! Микропроцессорные устройства дискретного управления LOGO! предназначены для замены релейно-контактной аппаратуры в существующих схемах автоматики и построения вновь разрабатываемых схем. Эти элементы выпускаются ООО Сименс с 1996 г. , в настоящее время выпускаются элементы 5 и 6 серий. Все устройства старших серий полностью заменяют устройства 3 и 4 серий, одновременно они унифицированы по конструктивным размерам, маркировке входных и выходных выводов, реализуемым функциям, нагрузочной способности и другим показателям. Вместе с тем устройства старших серий включают новые дополнительные модули, имеют более высокую частоту коммутации, расширенные функциональные возможности и т. д.

Выпускаемые фирмой Сименс описания, техническая документация, руководство пользователя рассчитаны на пользователя, имеющего специальное образование или начальную подготовку по этим вопросам. Основное назначение логических модулей LOGO! это построение дискретных устройств автоматики. Алгоритм их функционирования задается программой, составленной из набора встроенных функций. Для программирования элементов LOGO! разработано специальное программное обеспечение LOGO! Soft Comfort. Стоимостные показатели элементов LOGO! позволяют рекомендовать их применение в случае замены этими устройствами комбинаций электромагнитных реле, состоящих из 2 х реле времени и 3… 4 х промежуточных реле. Элементы LOGO! подразделяются: по функциональному назначению – логические модули LOGO!; модули расширения; коммуникационные модули; блоки питания; модули LOGO!Contact; текстовый дисплей LOGO! TD; дополнительные принадлежности;

по напряжению питания – класс 1, это напряжение постоянного тока 12 В, напряжение постоянного или переменного тока 24 В; класс 2, это напряжение постоянного и переменного тока 115… 240 В; логические модули LOGO! – с дисплеем и клавиатурой Basic, без дисплея Pure. Логические модули LOGO!Basic и LOGO!Pure. Эти модули предназначены для реализации основных логических функций и специальных функций. Библиотека LOGO! Soft Comfort содержит базовый набор логических функций, позволяющий использовать в программе модуля все основные логические операции – всего 8 функций. В ней так же содержится набор функций специального назначения, к которым относятся триггеры, таймеры, счетчики, компараторы, часы и календари, элементы задержки включения и отключения, генераторы, функции работы с аналоговыми величинами и т. д. – всего 29 функций. Общий объем программы ограничен 130 функциями.

Без применения модулей расширения логический модуль имеет 8 дискретных входов и 4 дискретных выхода. Напряжение сигналов входных цепей соответствует напряжению питания модуля. Различные модели модулей имеют транзисторные или релейноконтактные выходы. Транзисторные выходы предназначены для коммутации токов до 0, 3 А в цепях напряжения постоянного тока 24 В и оснащены электронной защитой от короткого замыкания. Релейно-контактные выходы предназначены для коммутации токов до 10 А для активной нагрузки или до 3 А для индуктивной нагрузки при напряжении, соответствующим напряжению питания модуля. В модулях с напряжением питания только для постоянного тока 12 В и 24 В 4 из 8 входов имеют универсальное назначение, они могут использоваться для подключения как дискретных, так и аналоговых входных сигналов (для аналоговых сигналов входное напряжение составляет 0… 10 В). Остальные 4 входа этих модулей используются для подключения только дискретных сигналов, имеющих частоту следования до 5 к. Гц.

Маркировка модулей содержит в своем составе логотип LOGO!, за которым следуют буквенно-цифровые обозначения, характеризующие конструктивные особенности каждой модели: - 12/24, 230 – напряжение питания модуля; - R – релейные выходы; - С – часы реального времени, календарь; - о – модель LOGO!Pure, без дисплея и клавиатуры. Варианты исполнения логических модулей LOGO!Basic и LOGO!Pure приведены в таблице 1. Обозначение Напряжение питания, В = 12/24 = 24 Входы Выходы Свойства 8* 8* 4 релейных, 10 А 4 транзисторных, 0, 3 А/24 В Без часов LOGO! 24 RC ~/= 24 8 4 релейных, 10 А LOGO! 230 RC ~/= 115… 240 8 4 релейных, 10 А = 12/24 8* 4 релейных, 10 А Без дисплея и клавиатуры = 24 8* 4 транзисторных, 0, 3 А/24 В Без дисплея, клавиатуры и часов ~/= 24 8 4 релейных, 10 А Без дисплея и клавиатуры ~/= 115… 240 8 4 релейных, 10 А Без дисплея и клавиатуры LOGO! 12/24 RC LOGO! 24 LOGO! 12/24 RCo LOGO! 230 RCo Примечание: * - из них альтернативно можно использовать 2 аналоговых входа (0. . . 10 V) и 2 быстрых входа.

Программирование логических модулей может выполняться тремя способами: - с клавиатуры модуля LOGO! Basic; - установкой запрограммированного модуля памяти; - с компьютера, оснащенного пакетом программ LOGO! Soft. Comfort. Выпускаются два типа корпусов элементов LOGO!, модули серии LOGO! и модули серии SIPLUS LOGO!, последние предназначены для эксплуатации в более тяжелых условиях окружающей среды. Их параметры приведены в таблице 2. Серия модуля Диапазон температур: горизонтальная установка вертикальная установка Относительная влажность LOGO! SIPLUS LOGO! 0 … +55 °C -25 … +70 °C или -40 … +70 °C 0 … +55 °C 10 … 95%, без конденсата -25 … +50 °C или -40 … +50 °C 5 … 95%, временное появление конденсата

Логические модули LOGO! выпускаются в пластиковых корпусах размерами 72 х90 х55 мм и со степенью защиты IP 20. Они содержат: - клеммы для подключения питания электроники модуля; - клеммы для подключения входных цепей; - клеммы для подключения цепей нагрузки; - интерфейс для установки модуля памяти или подключения соединительного кабеля PC-LOGO!; - клавиатуру (только в модулях LOGO! Basic); - дисплей (только в модулях LOGO! Basic); - интерфейс внутренней шины для подключения модулей расширения. Все модули LOGO! монтируются на 35 мм профильную шину DIN или на плоскую поверхность. Объединение всех модулей в единое устройство осуществляется через внутреннюю шину. В процессе эксплуатации на экран дисплея выводятся простейшие оперативные сообщения (кириллица не поддерживается), которые можно использовать для модификации параметров настройки.

Модули расширения. Эти модули предназначены для увеличения количества входных и выходных сигналов логических модулей LOGO!. К каждому логическому модулю LOGO! может подключаться до 8 модулей расширения, сто обеспечивает до 24 входных дискретных сигналов и до 8 выходных дискретных сигналов или до 16 входных дискретных сигналов и до 2 выходных аналоговых сигналов. Внутренняя шина модулей LOGO! DM не имеет устройств гальванического разделения цепей. Поэтому напряжение питания и род тока модуля расширения должны совпадать с аналогичными параметрами модуля, к которому он подключается. Для исключения ошибок при монтаже все модули LOGO! DM оснащены кодировочными пазами и штифтами. Маркировка модулей LOGO! DM 8/DM 16 аналогична маркировке логических модулей LOGO!. их релейно-контактные выходы предназначены для коммутации активной нагрузки с током до 5 А.

Аналоговые модули LOGO! имеются для напряжения 24 В постоянного тока и (отчасти) 12 В постоянного тока с двумя аналоговыми входами, или двумя входами РТ 100, или двумя аналоговыми выходами. Эти модули предназначены для работы с входными сигналами 0… 10 В, 0… 20 м. А, 4… 20 м. А. Цифровые и аналоговые модули состоят из двух или четырех субблоков. Каждый из них имеет два интерфейса расширения для подключения дополнительных модулей. Варианты подключения модулей расширения приведены в таблице 3. Существуют ограничения на состав используемых модулей расширения. Для исключения ошибок при монтаже все модули семейства оснащены кодировочными пазами, а модули расширения - кодировочными штифтами. Выполнить подключение к внутренней шине можно лишь в том случае, если кодировочные штифты модуля расширения вошли в кодировочные пазы предшествующего модуля.

Таблица 4. 3 – Модули расширения. Обозначение Входы Выходы LOGO! DM 8 12/24 R Напряжение питания, В = 12/24 4 цифровых 4 релейных (5 A) LOGO! DM 8 24 = 24 4 цифровых LOGO! DM 8 24 R ~/= 24 4 цифровых 4 транзисторных 24 V/ 0. 3 A 4 релейных (5 A) LOGO! DM 8 230 R ~/= 115. . . 240 4 цифровых 4 релейных (5 A) LOGO! DM 16 24 = 24 8 цифровых LOGO! DM 16 24 R = 24 8 цифровых 8 транзисторных 24 V/ 0. 3 A 8 релейных (5 A) LOGO! DM 16 230 R ~/= 115. . . 240 8 цифровых 8 релейных (5 A) LOGO! AM 2 = 12/24 нет LOGO! AM 2 PT 100 = 12/24 LOGO! AM 2 AQ = 24 2 аналоговых: 0. . . 10 В или 0. . . 20 м. А 2 PТ 100 от -50 °C до +200 °C нет 2 аналоговых 0. . . 10 В постоянного тока

Модули LOGO! AM 2/ AM 2 PT 100/ AM 2 AQ позволяют увеличивать количество аналоговых входов и выходов, обслуживаемых одним логическим модулем LOGO!. Модули LOGO! AM 2/ AM 2 PT 100 оснащены 2 аналоговыми входами, модуль LOGO! AM 2 AQ – двумя аналоговыми выходами. Общее количество подключаемых аналоговых модулей ограничивается максимальной конфигурацией логического модуля: 8 аналоговых входов и 2 аналоговых выхода. Модуль LOGO! AM 2 предназначен для измерения сигналов напряжения 0… 10 В или силы тока 0… 20 м. А, модуль LOGO! AM 2 PT 100 – для измерения температуры с помощью датчиков PТ 100 с диапазоном измерения от – 500 С до +2000 С. С помощью модуля LOGO! AM 2 AQ могут формироваться выходные аналоговые сигналы 0… 10 В. Внутренняя шина аналоговых модулей LOGO! имеет устройства гальванического разделения цепей. Поэтому они могут подключаться к модулям с любым напряжением питания и родом тока.

Коммуникационные модули. Коммуникационный модуль LOGO! CM поддерживает 4 виртуальных дискретных входа и 4 виртуальных дискретных выхода и выполняет функции ведомого устройства ASInterface. Он способен передавать информацию о состоянии 4 дискретных входов LOGO! ведущему устройству ASInterface, а также принимать от него 4 управляющих дискретных сигнала. Ведущее устройство ASInterface опрашивает виртуальные входы модуля LOGO! CM и передает управляющие воздействия на виртуальные выходы. Применение модулей LOGO! CM позволяет организовать согласованное функционирование нескольких модулей LOGO!, использовать входные сигналы одних модулей LOGO! для управления выходами другого модуля, использовать в работе модуля LOGO! сигналы, формируемые датчиками ASInterface и т. д. При этом логические модули LOGO! могут быть разнесены на расстояние до 300 м, а функции согласования их работы выполняет ведущее устройство ASInterface.

Блоки питания. Стабилизированные блоки питания LOGO! Power предназначены для питания логических модулей LOGO!, их входных и выходных цепей, а также любых других нагрузок. Они обеспечивают стабильность выходного напряжения, защиту нагрузки от коротких замыканий, могут использоваться как в промышленных, так и в офисных условиях. В зависимости от типа блока питания выходное напряжение может составлять 12 или 24 В постоянного тока. Во всех блоках питания существует возможность регулировки уровня выходного напряжения. Для увеличения нагрузочной способности допускается параллельное включение двух блоков питания, выходные напряжения которых отличаются друг от друга не более чем на 0. 2%. На их корпусах расположены: - паз для установки на 35 мм профильную шину DIN; - пружинный фиксатор корпуса на 35 мм профильной шине DIN; - 35 мм профильная шина DIN; - регулятор уровня выходного напряжения блока питания. Основные параметры блоков питания приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Блоки питания. Параметры Входной ток LOGO! Power 12 В / 1. 9 A LOGO! Power 12 В / 4. 5 A LOGO! Power 24 В / 1. 3 A LOGO! Power 24 В / 2. 5 A 0, 53. . . 0, 3 A 1, 13. . . 0, 61 A 0, 70. . . 0, 35 A 1, 22. . . 0, 66 A Выходное напряжение 12 В 24 В Общий допуск +/-3 % Остаточные пульсации Выходной ток < 200/300 м. В Ограничение максимального тока Коэффициент полезного действия 1, 9 А 4, 5 А 1, 3 А 2, 5 A 5, 9 A 2, 0 A 3, 4 A 80 % 85 % 82 % 87 %

Все блоки питания допускают параллельное включение для увеличения мощности. Модули LOGO!Contact предназначены для бесшумной коммутации трехфазных цепей переменного тока напряжением до 400 В с активной нагрузкой до 20 А или трехфазных асинхронных электродвигателей мощностью до 4 к. Вт. Модули выпускаются двух модификаций, отличающихся напряжением питания обмотки управления: для постоянного тока это 24 В, для переменного тока – 230 В. Их обмотки управления подключаются к соответствующим выводам модулей LOGO! или DM 8 / DM 16. Текстовый дисплей LOGO! TD. Текстовый дисплей входит только в 6 серию элементов LOGO!. Он подключается непосредственно при помощи кабеля к базовому логическому модулю. Панель имеет четырех строчный дисплей, способный отображать до 24 символов в каждой строке, 6 стандартных клавиш и 4 параметрируемые клавиши. Информация на дисплее представляется либо в виде символов, либо в виде гистограмм. Доступно программирование 50 сообщений. Служит для расширения настроек логических модулей без применения персонального компьютера, имеет напряжение питания 24 В постоянного тока.

2. Логические функции элементов LOGO! В логических модулях LOGO! используется набор функций, встроенных в их операционную систему. Все функции сгруппированы в две библиотеки – GF и SF. Библиотека GF содержит базовый набор функций, позволяющий использовать в программе модуля все основные логические операции. Библиотека SF содержит набор функций специального назначения, к которым относятся триггеры, таймеры, счетчики, компараторы, часы и календари, элементы задержки включения и отключения, генераторы, функции работы с аналоговыми величинами и т. д. Элементы LOGO! имеют следующие логические функции: AND – конъюнкция, И, содержит 4 входных сигнала; NAND – функция Вебба, НЕ-И, содержит 4 входных сигнала; OR – дизъюнкция, ИЛИ, содержит 4 входных сигнала; NOR – штрих Шеффера, НЕ-ИЛИ, содержит 4 входных сигнала; XOR – исключающее ИЛИ, содержит 2 входных сигнала; NOT – инверсия, НЕ, содержит 1 входной сигнал.

Условные обозначения логических функций, используемые в программе LOGO! Soft Comfort, приведены на рисунке 1. Особенности реализации логических функций на элементах LOGO!: - любой из входных сигналов может быть инвертирован, для этого достаточно навести на него курсор и один раз нажать левой клавишей манипулятора «мышки» ; - для функций AND и NAND на незадействованные входы автоматически подается сигнал « 1» - для функций OR, NOR и XOR на незадействованные входы автоматически подается сигнал « 0» ; - для функции AND по фронту выходной сигнал принимает значение 1 только тогда, когда на всех входах имеется значение 1 и хотя бы один вход имел в предыдущем состоянии значение 0 (рисунок 2); - для функции NAND по фронту выходной сигнал принимает значение 1 только тогда, когда хотя бы один вход имеется значение 0, а все входы имели в предыдущем состоянии значение 1 (рисунок 3).

Рисунок 1 – условные обозначения логических функций.

Рисунок 2 – Временная диаграмма функции AND с анализом фронта.

Рисунок 3 – Временная диаграмма функции NAND с анализом фронта.

3. Временные и специальные функции элементов LOGO! Элементы LOGO! имеют 29 временных и специальных функций, содержащихся в библиотеке GF программы LOGO! Soft Comfort. Подробное описание этих функций приведено в руководстве по элементам LOGO!. В данном разделе представлены основные характеристики элементов, используемых для построения дискретных систем управления, как правило, исключены описания функций цифровых и вычислительных элементов. В таблице 5 даны описания таймеров и счетчиков, Rem – означает наличие у данной функции параметризируемой сохраняемости. Допустимые значения величины времени для функций, реализующих задержку включения, задержку отключения, задержку включения-отключения, задержку включения с запоминанием, генераторов и др. временных элементов, приведены в таблице 6.

Таблица 4. 6 – Временные и специальные функции элементов LOGO!

Таблица 6 – Диапазоны времени задержки.

В виду особенностей элементной базы элементов LOGO! нельзя устанавливать время, меньшее 0, 02 секунды. Максимальное отклонение для установленного времени составляет 0, 02%. Асинхронный генератор импульсов имеет возможность независимой регулировки длительности импульса - TH и длительности паузы - TL. Его временная диаграмма работы приведена на рисунке 4. Вход En асинхронного генератора используется для его включения-отключения. Вход Inv служит для инвертирования выходного сигнала при работе генератора. Если сохраняемость не активизирована, то выход Q и уставки времени при исчезновении питания сбрасываются. Самоблокирующееся реле это простая двоичная ячейка памяти. Выход Q устанавливается в 1 сигналом на входе S. Вход R сбрасывает выход Q в 0. Выход Q включается сигналом на входе S и остается включенным до тех пор, пока не будет установлен вход R. Если на входах S и R одновременно присутствуют сигналы, равные 1, то выходной сигнал Q равен 0. Временная диаграмма работы этого элемента приведена на рисунке 5.

Рисунок 4 – Временная диаграмма асинхронного генератора. Рисунок 5 – Временная диаграмма самоблокирующего реле.