СЕМИНАР 7 КОНТРОЛЛЕР SIMATIC S 7 -200

СЕМИНАР 7 КОНТРОЛЛЕР SIMATIC S 7 -200

В соответствии со схемой лабораторного стенда при исследовании алгоритмов дискретного управления должна использоваться нумерация входных и выходных выводов контроллера CPU 224 ХР согласно данным табл. 1. Обозначение Нумерация входных/выходных сигналов S 1 I 0. 0 S 2 I 0. 1 I 0. 3 S 4 I 1. 0 S 5 I 1. 1 SQ 1 I 0. 3 I 0. 4 SQ 2 I 0. 5 I 0. 6 K 1 Q 0. 0 K 2 Q 0. 2 H 2 Q 0. 4 H 3 Q 0. 5

С помощью переключателя режимов работы (рис. 1) можно вручную установить его режим работы: - если переключатель режимов работы установлен в положение TERM, то программное обеспечение (STEP 7 -Micro/WIN) может управлять режимами работы контроллера; - если переключатель режимов работы установить в положение STOP, обработка программы прекращается; - если переключатель режимов работы установить в положение RUN, включается обработка программы.

Для того чтобы программное обеспечение STEP 7 -Micro/WIN могло управлять режимом работы, необходимо перевести переключатель режимов работы на контроллере в положение TERM или RUN. Пакет для программирования STEP 7 -Micro/WIN предоставляет среду для разработки, редактирования и контроля логики, необходимой для управления различными приложениями, связанными с вопросами автоматизации. STEP 7 -Micro/WIN имеет три редактора программ, с помощью которых можно удобно и эффективно разрабатывать программы управления. Набор команд SIMATIC CPU S 7 -200 на языке программирования STEP 7 приведен на рис. 2. Для выбора языка команд надо в «Строке меню» открыть вкладку «Вид» , а в ней выбрать требуемый редактор программирования.

LAD - это графический язык, здесь в качестве команд используются коммутационная схема, которая очень похожа на электротехническую схему. Данный язык легко позволяет проследить идущий сигнал между токовыми шинами, входами, выходами и командами. FBD - это графический язык, использующий логические блоки, известные из булевой алгебры для представления логических операций. STL - это текстовый язык программирования. Его операторы очень похоже на язык ассемблера, за которыми следуют адреса (операнды). Чтобы переключиться между FBD/LAD/STL, из меню нужно выбрать соответствующий редактор (рис. 2). FBD и LAD всегда можно переключить в представление STL. В случае переключения из LAD в FBD или наоборот, операторы, которые не могут быть представлены на данном языке, будут отображаться на языке STL.

Язык программирования LAD основан на изображении контактно-релейных схем. В нем: - все нагрузки, лампы и другие выходы изображаются справа; - входной сигнал может управлять несколькими выходами; в этом случае выходы изображаются параллельно; - ключи, контакты, датчики и другие управляющие элементы изображаются в LAD -диаграммах слева; - ключи, контакты, датчики и другие управляющие элементы могут включаться и изображаться последовательно, параллельно, последовательно- параллельно; - каждая строчка LAD -диаграммы нумеруется и считывается контроллером сверху вниз; - каждому элементу LAD -диаграммы присваивается один, отличный от других идентификационный номер. Команды LAD состоят из элементов и блоков, графически объединяемых в сегменты. Элементы и блоки можно разделить на следующие группы:

команды как элементы - эти команды LAD представляются в виде отдельных элементов, которым не нужны ни адреса, ни параметры (рис. 3); команды как элементы с адресом - эти команды LAD представляются как отдельные элементы, для которых нужно вводить адрес (рис. 4); команды как элементы с адресом и значением - эти команды контактного плана представлены как отдельные элементы, для которых нужно вводить адрес и значение (рис. 5); ограничения для блоков и катушек - нельзя размещать блоки и коннекторы в цепи LAD, которая не начинается на левой питающей шине; исключением являются операции сравнения.

FBD - это графический язык программирования, использующий для представления логических операций логические блоки, известные в булевой алгебре. Сложные функции (например, математические) тоже могут быть представлены непосредственно соединенными с логическими блоками. Команды FBD состоят из элементов и блоков, графически объединяемых в сегменты. Элементы и блоки можно разделить на следующие группы: команды как элементы - часть команд FBD представляется в виде отдельных элементов, которые не нуждаются ни в адресах, ни в параметрах (рис. 6); команда как блок с адресом - некоторые из команд FBD представляются в виде блоков, для которых необходимо указать адрес (рис. 7);

команда как блок с адресом и значением - некоторые из команд FBD представляются в виде блоков, для которых нужно указать адрес и значение (например, значение таймера или счетчика) – рис. 8. Адрес Установка времени После ввода элемента редактор проводит синтаксический контроль и показывает, были ли вводы неверными (ошибки отображаются красным цветом). Неправильно расположенные элементы отвергаются с сообщением об ошибке. В разделе операторов можно редактировать заголовок блока, названия сегментов, комментарии к блоку, комментарии к сегментам и, конечно, команды внутри сегментов. Программа STEP 7 обладает интерфейсом Windows. Копирование объектов и прочие элементарные операции выполняются так же, как в Windows.

Редактор STL отображает программу на языке, имеющем текстовую основу. Редактор STL дает возможность создавать программы управления, вводя мнемонические обозначения команд. В редакторе STL можно создавать программы, которые невозможно создать в редакторе LAD или FBD. Это объясняется тем, что, используя редактор STL, программирование идет на «родном языке» контроллера S 7– 200, а не в графическом редакторе, в котором имеются некоторые ограничения, чтобы можно было правильно изображать схемы соединений. Как показано на рис. 9, программирование в текстовом редакторе очень похоже на программирование на языках ассемблера. Контроллер выполняет команды в порядке, определяемом программой, сверху вниз, а затем начинает сначала. LD I 0. 0 //Прочитать вход A I 0. 1 //Выполнить логическое И //сопряжение с другим входом = Q 1. 0 //Записать значение на выход 1

Редактор цепных логических схем LAD отображает программу в виде графического представления, имеющего сходство с электрической монтажной схемой. Цепные логические схемы позволяют программе имитировать протекание электрического тока от источника напряжения через ряд логических условий на входах, которые, в свою очередь, активизируют логические условия на выходах. LAD-программа включает в себя находящуюся слева шину, находящуюся под напряжением, которая является источником потока сигнала; замкнутые контакты позволяют потоку сигнала протекать через эти контакты к следующему элементу, а разомкнутые контакты препятствуют протеканию потока сигнала. Логика подразделяется на сегменты. Программа исполняется сегмент за сегментом слева направо и сверху вниз. На рис. 10 показан пример программы в виде цепной логической схемы.

Различные команды представляются графическими символами, имеющими три основные формы. Контакты представляют логические состояния входов, например, выключателей, кнопок или внутренних условий. Катушки обычно представляют логические результаты выходов, например, ламп, пускателей электродвигателей, промежуточных реле или внутренних выходных условий. Блоки представляют дополнительные команды, например, таймеры, счетчики или математические команды. При выборе редактора LAD необходимо учитывать следующее: - цепная логическая схема проста в использовании для начинающих программистов; - графическое представление легко понимается и популярно во всем мире; - редактор LAD можно использовать и с системой команд SIMATIC, и с системой команд IEC 1131– 3; - для отображения программы, созданной при помощи редактора SIMATIC LAD, всегда можно использовать редактор STL.

Редактор функционального плана FBD отображает программу в виде графического представления, напоминающего обычные логические схемы. Нет никаких контактов и катушек, как в редакторе LAD, но имеются эквивалентные команды, представленные в виде блоков. На рис. 11 показан пример программы в виде функционального плана. Путь прохождения « 1» через элементы FBD называется потоком сигнала. Происхождение потока сигнала и место назначения его выхода ставятся в соответствие непосредственно операнду. Логика программы вытекает из связей между функциональными блоками, обозначающими команды. Т. е. выход одной команды (например, блок логического И (AND)) может быть использован для разблокирования другой команды (например, таймера), формируя необходимую логику управления. Эта концепция позволяет решать широкий спектр задач управления.

При выборе редактора FBD необходимо учитывать следующее: - графическое представление функционального плана хорошо отражает процесс выполнения программы; - редактор FBD можно использовать и с системой команд SIMATIC, и с системой команд IEC 1131– 3; - для отображения программы, созданной при помощи редактора SIMATIC FBD, всегда можно использовать редактор STL. - Программы, написанные в редакторе LAD, делятся на сегменты (network).

Сегмент – это упорядоченное расположение контактов, катушек и блоков, которые соединены между собой, образуя замкнутую токовую цепь: без коротких замыканий, разомкнутых цепей и условий для протекания потока сигнала в обратном направлении. STEP 7 -Micro/WIN позволяет создавать комментарии к сегментам программы, написанной в редакторе LAD. Программы в редакторе STL не используют сегментов; однако, можно использовать ключевое слово NETWORK для разбиения своей программы на части. Функциональный блок с двумя устойчивыми состояниями и преимуществом установки представляет собой триггер, у которого доминирует установка. Если сигнал установки (S 1) и сигнал сброса (R) одновременно принимают значение истина, то выход (OUT) принимает значение истина. Функциональный блок с двумя устойчивыми состояниями и преимуществом сброса представляет собой триггер, у которого доминирует сброс. Если сигнал установки (S) и сигнал сброса (R 1) одновременно принимают значение истина, то выход (OUT) принимает значение ложь.

В таблицах 2, 3 представлены состояния функциональных блоков.

Таймеры S 7 -200 управляются через единственный вход разблокировки (IN); текущее значение таймера указывает время, истекшее с момента разблокировки. Предустановленное значение (PT-preset) сравнивается с текущим значением каждый раз, когда актуализируется текущее значение или выполняется таймерная операция. Если текущее значение больше или равно предустановленному значению, то включается бит таймера. Таймеры S 7 -200 выполняют три различные задачи измерения времени: - таймер с задержкой включения TON может использоваться для отсчета отдельного интервала; - таймер с задержкой включения с запоминанием TONR может использоваться для накапливания нескольких отсчитанных интервалов времени; - таймер с задержкой выключения TOF может использоваться для увеличения интервала времени после выключения (или сбоя), например, для охлаждения двигателя после его отключения.

Таймер с задержкой по включению TON (On-Delay). Этот таймер позволяет активизироваться выходам единичным сигналом после того, как время выдержки истечёт (рис. 12, 13, 14). LAD схема FBD схема STL схема

Для выполнения лабораторной работы подготовим несколько примеров алгоритмов управления. Пример 1. Составить в редакторе LAD программы, реализующие логические функции И, ИЛИ. В качестве входных сигналов использовать тумблеры S 4, S 5, а в качестве выходных – лампочки Н 2, Н 3. В окне редактора программ запишем алгоритмы управления для функций И, ИЛИ согласно следующим выражениям: функция И , функция ИЛИ . Программы в редакторах LAD и FBD для примера 1 показаны на рис. 14 и 15 соответственно. Пример 2. Составить в редакторе LAD программы, реализующие временные функции «задержка включения» , «задержка отключения» . В качестве входного сигнала использовать тумблер S 4, а в качестве выходных – лампочки Н 2, Н 3; задержки равны 2… 10 с. Программы в редакторах LAD и FBD для примера 2 показаны на рис. 16 и 17 соответственно.

Рисунки 14, 15

Рисунки 16, 17

Пример 3. Моделирование реверсивной схемы управления электродвигателем. Составить в редакторе LAD программы, реализующие схему реверсивного управления. Кнопка S 1 – «Пуск вперед» , кнопка S 2 – «Пуск назад» , кнопка S 3 – «Стоп» , лампочка Н 2 – вращение вперед, лампочка Н 3 – вращение назад. Программы в редакторах LAD и FBD для примера 3 показаны на рис. 18 и 19 соответственно. При составлении реальной схемы управления электродвигателем вместо лампочек Н 2 и Н 3 следует подключить катушки пускателей – К 1 и К 2 соответственно. Пример 4. Схема управления исполнительным механизмом на стеде показана на рис. 20.

Рисунки 18, 19

Рисунок 20.