Registrační číslo projektu
CZ.1.07/1.1.16/02.0119
Název projektu
Automatizace názorně
Produkt č.4
Pracovní sešit pro 3.ročník oboru Esl a Esil Programování PLC
Kolektiv autorů
2014
Obsah 1.
Úvod ................................................................................................................................................................3
2.
Programovatelný logický automat (PLC) .........................................................................................................3
2.1
Konstrukce a montáž PLC ............................................................................................................................3
2.2
Popis činnosti PLC ........................................................................................................................................3
2.3
Zpracování signálu v PLC..............................................................................................................................4
2.4
Programovaní PLC........................................................................................................................................5
3.
MITSUBISHI AL2-24MR-D – automat pro malé aplikace .................................................................................5
4.
Programovací software AL-PCS/WIN-E (VLS)..................................................................................................6
4.1
Popis obrazovky ...........................................................................................................................................6
4.1.1
Pracovní plocha funkčních bloků .............................................................................................................6
4.1.2
Obrazovka systémových schémat ...........................................................................................................8
4.1.3
Programovací režim .................................................................................................................................8
Pracovní plocha v programovacím režimu ......................................................................................................8 Obrazovka systémových schémat v programovacím režimu ..........................................................................8 4.1.4
Simulační režim........................................................................................................................................9
4.1.5
Monitorovací režim .................................................................................................................................9
4.1.6
Propojovací kabel ....................................................................................................................................9
4.2
Funkce nabídkové lišty (Menu Bar) ...........................................................................................................10
4.3
Diagram funkčních bloků ( FBD) ................................................................................................................14
4.3.1
Spuštění programu VLS a otevření nového souboru .............................................................................14
4.3.2
Editovací režim – zahájení programování .............................................................................................14
4.3.3
Nástroj Propojovač ................................................................................................................................17
4.3.4
Nastavení parametrů funkčního bloku ..................................................................................................17
4.3.5
Simulační režim......................................................................................................................................18
4.3.6
Monitorovací režim ...............................................................................................................................19
4.4
Práce s obrazovkou systémových schémat ...............................................................................................21
4.4.1
Prvky v okně systémových schémat ......................................................................................................21
4.4.2
Simulační a monitorovací mód ..............................................................................................................22
5.
Příklady pro automat .....................................................................................................................................23
5.1
Dvoutlačítkové ovládání motoru ...............................................................................................................23
5.2
Jednoduchý blikač .....................................................................................................................................24
6.
Seznam použité literatury: ............................................................................................................................25
Zpracoval kolektiv autorů SŠ TEGA Blansko ........................................................................................................25 Str. 2
1. Úvod Programovatelný automat (Programmable logic controller = PLC) je digitální počítač používaný pro automatizaci elektromechanických procesů, jako například ovládání soustrojí u montážních pásů, výtahů nebo regulace ventilace a teploty. Programovatelné automaty se používají v mnoha různých průmyslových odvětvích a zařízeních. Veškeré úkony se provádí v reálném čase, protože opožděné reakce na měnící se vstupy, by mohly způsobit nechtěné následky. Hlavní rozdíl mezi programovatelnými automaty a jinými typy počítačů je zvýšená odolnost vůči poruše v různých náročných podmínkách (prach, vibrace, vlhkost, elektromagnetické pole, výkyvy napětí, žár, chlad, atd.) a také schopnost práce s velkým počtem vstupů a výstupů (I/O). Ty pak propojují automat k snímačům a akčním členům. Programovatelný automat načítá limitní čítače, proměnné měřených spojitých hodnot (například teplota či tlak), nebo pozice složitých pozičních systémů. Akčními členy mohou být motory, pneumatické či hydraulické písty, elektromagnetická relé, elektromagnety nebo spojité výstupy. Vstupy/výstupy mohou být do automatu vestavěny nebo automat může mít připojeny externí I/O moduly. [1]
2. Programovatelný logický automat (PLC) 2.1 Konstrukce a montáž PLC Programovatelný automat je konstruovaný pro průmyslové použití. To znamená, že může přímo zpracovávat signály, přicházející na vstup ze snímačů v zařízení nebo signály na výstupu přímo řídit akční členy. Konstrukce umožňuje PLC upevnit do rozvaděče pomocí DIN lišty. Signálové vodiče se připojují pomocí svorek nebo konektorů. Toto jsou výhody a přednosti proti mikropočítačovým systémům. PLC můžeme rozdělit do tří jednotlivých částí, bloků: Vstupní blok je rozdělen do skupin (modulů). To umožňuje nakonfigurovat vstupy programovatelného automatu s ohledem na zpracovávané úlohy podle toho, kolik potřebujeme binárních, analogových nebo speciálních vstupů. Vstupní blok obsahuje obvody pro oddělení signálu (optočleny), filtry pro odstranění rušivého signálu a přizpůsobovací a ochranné obvody. Blok centrální procesorové jednotky, který obsahuje procesor a paměti. Zde se nachází paměť programová, operační (pracovní) a systémová paměť procesoru. Systémová sběrnice propojuje procesor a paměti. Výstupní blok je opět rozdělen do skupin s kontaktními (relé) nebo bezkontaktními (tranzistory, triaky) spínači výstupního signálu. Výstupní signály mohou být binární (stejnosměrné nebo střídavé), analogové nebo speciální (řízení krokového motoru). [2]
2.2 Popis činnosti PLC Programovatelný automat je číslicově pracující elektronický systém konstruovaný pro použití v průmyslovém prostředí, využívající programovatelnou paměť pro interní ukládání uživatelsky orientovaných instrukcí pro provádění specifických funkcí (logických, sekvenčních, časovacích, čítacích, komunikačních, organizačních) za účelem řízení strojů či procesů, a to prostřednictvím digitálních nebo analogových vstupů a výstupů. Jak programovatelná řídicí jednotka, tak periferní zařízení jsou konstruovány pro snadné začlenění do systémů průmyslového řízení. Z uvedené definice plyne, že algoritmus řízení systému při použití PLC se mění pouhou změnou programu uloženého v jeho paměti. Blokové schéma PLC je znázorněno na obr. 2.1. Vstupem PLC jsou normalizované spojité nebo logické signály reprezentující stav nebo průběh regulované a žádané veličiny, výstupem jsou signály určené k ovládání akčních členů. [2] Str. 3
Obr. 2.1 Blokové schéma PLC [2]
2.3 Zpracování signálu v PLC Vlastní cyklická činnost PLC, znázorněná na obr. 2.2, je tak rozdělena na čtyři úseky: 1) ze vstupních modulů je načten stav vstupních signálů a je zapsán do paměti, 2) program postupně vyhodnocuje jednotlivé podmínky a na základě stavu vstupních, výstupních a vnitřních proměnných nastaví a do paměti výstupů zapíše nové hodnoty výstupních proměnných, 3) podle hodnot průběžně zapisovaných do paměti výstupů se po ukončení programového běhu jednorázově nastaví výstupní moduly, které aktivují akční členy, 4) v závěrečné fázi pracovního cyklu (scanu) se vyhodnotí stavový soubor a nastaví se jeho aktualizované parametry, tj. vyřídí se komunikace s ostatními zařízeními na síti, obslouží se časová základna, vynuluje kontrola doby pracovního cyklu (watchdog) atd., čímž je PLC připraven na další periodický cyklus. [2]
Obr. 2.2 Zpracování signálu v PLC [2]
Str. 4
2.4 Programovaní PLC V oblasti programování PLC existuje mnoho firemních programovacích jazyků orientovaných na technické vybavení příslušného výrobce. To způsobuje problémy dané vzájemnou nekompatibilitou programového vybavení od různých výrobců programovatelných automatů. Reakcí na tuto situaci je snaha o normalizaci programování, což přináší norma ČSN EN 61131 definující požadavky na vlastnosti programového vybavení PLC. Z důvodů zvyšujících se nároků komplexnosti a řídicích úloh je potřebné, aby byla takováto norma dodržována. Programovací jazyky lze rozdělit do dvou skupin: textové jazyky (IL - Instruction list, ST - Structured list) grafické jazyky (LD - Ladder Diagram, FBD - Function Block Diagram, SFC – Sequential Function Chart) [2]
3. MITSUBISHI AL2-24MR-D – automat pro malé aplikace Automaty α2 jsou snadno použitelné zařízení na všech místech, kde je potřeba něco řídit, v domácnostech, kancelářích, továrnách. Automat umožňuje na základě programu, složeného z funkčních bloků, zapínat a vypínat elektrické zařízení.
Automat α2 je navržen pro použití v automatizačních aplikacích:
Osvětlení, klimatizace, vodní hospodářství, řízení skleníku Dveřní a vratové systémy Jednoduché zabezpečovací systémy Systémy pro distribuce potravy pro domácí zvířata atd.
Technická specifikace:
24 vstupů/výstupů 15 digitální vstupů 8 analogových výstupů 8 kanálů 9 integrovaných výstupů výkon max. 9 W napájení 24V
Str. 5
4. Programovací software AL-PCS/WIN-E (VLS) V této kapitole se budeme zabývat základními funkcemi, které budeme potřebovat k práci s programem VLS. Existují dvě obrazovky, které jsou přístupné z VLS programu – pracovní plocha s funkčními bloky a obrazovka pro monitorování v systému sketch ( náčrtek). [3]
4.1 Popis obrazovky Lišty uvedené v následujícím obrázku mohou být zapnuty nebo vypnuty zatržením příslušné položky v menu View. Lišta s hlavním menu je na horním okraji obrazovky zobrazována neustále. Standartní lišta
Kreslící lišta
Řídící lišta
Lišta nástrojů
Propojovací lišta
Stavová lišta
Obr 4.1 Základní obrazovka programu
4.1.1 Pracovní plocha funkčních bloků Pracovní plocha funkčních bloků je prostor, na němž je program pro automat α vytvářen. Tato plocha je tvořena zeleným obdélníkem (v default nastavení), na jehož horním okraji je uveden název bloku, na levém okraji menší obdélníky se vstupy ( I01-I06) a na pravém okraji obdélníky s výstupy ( O01-O04). Programové prvky (funkční bloky) jsou umísťovány na pracovní plochu a vzájemně propojovány, čímž vzniká program. [3]
Str. 6
Editovatelná programovací plocha
vstupy
výstupy
Obr 4.2 Pracovní plocha funkčních bloků Pracovní plocha umožňuje uživateli provést následující operace ( podrobnější popis v části 4.3.) : 1. Umístit na plochu I/O signály nebo funkce užitím nástrojů v příslušné liště. 2. Přiřadit parametry jednotlivým funkcím. 3. Propojit dohromady různé programové prvky ( pomocí Wiring Analyseru - viz. kap. 6.3) 4. Nahrát program do automatu α. 5. Vyvolat průvodce programem při jeho vytváření. 6. Testovat program s vnitřními proměnnými ( vstupní a výstupní signály umístěné na pracovní ploše). 7. Simulovat a kontrolat programu bez připojení automatu α. Uživatel je přitom schopen : nastavovat vstupní signály do stavu 0/1 ( zapnuto/vypnuto), číselně analogové signály měnit parametry funkcí ( časovačů, čítačů atd.) zobrazovat komentáře a hodnoty funkcí na obrazovce monitorovat program v kontaktním zapojení s využitím barevného zobrazení propojů (červená barva = Off, modrá barva = On) 8. Číst informace z automatu α a provádět změny. 9. Monitorovat běžící program. 10. Vytisknout pracovní plochu, včetně informací a prvků na ní obsažené. [3]
Str. 7
4.1.2 Obrazovka systémových schémat Obrazovka systémových schémat umožňuje jednoduchým způsobem např. nakreslit technologické schéma zařízení a umístit do něj prvky (vstupy, výstupy atd.) stejně tak, jak jsou naprogramovány v PLC.
Obr. 4.3 Obrazovka systémových schémat V rámci obrazovky systémových schémat mohou být prováděny následující operace : nakreslení schématu technologie ( tj. ovládaného zařízení) pomocí kreslící nástrojové lišty umístění vstupů/výstupů a funkčních bloků do tohoto schématu vložení OLE prvků monitorování (testování) programu v automatu α simulace a kontrola programu bez připojení automatu α vytištění obrazovky, včetně informací a prvků na ní obsažené
4.1.3 Programovací režim Jedná se o režim, v němž jsou vytvářeny programy a přidávány nebo mazány systémové prvky. Tento pracovní režim se také někdy nazývá režimem kreslícím a umožňuje použít všechny pomocné lišty (s výjimkou kreslící lišty) a nabídky ( menu). V okamžiku otevření existujícího souboru nebo vytvoření souboru nového se automaticky otevře i okno s pracovní plochou a okno s obrazovkou kreslení systémových schémat. Název souboru bude uveden v záhlaví pracovní plochy i v záhlaví obrazovky schémat.
Pracovní plocha v programovacím režimu V tomto režimu může uživatel přidávat funkční bloky nebo signály, nastavovat nebo měnit parametry, posunovat prvky atd. V tomto režimu je možno vyvolat průvodce tvorby programem.
Obrazovka systémových schémat v programovacím režimu Uživatel zde může přidávat, modifikovat, přesunovat a měnit velikost objektů nakreslených v obrazovce systémových schémat. S použitím lišty nástrojů dále může přidávat prvky stejným způsobem jako na pracovní plochu, kopírovat prvky z pracovní plochy, po označení prvku (kliknutím levým tlačítkem myši na objekt) tyto prvky posunovat, dvojklikem na funkční blok otevřít dialogové okno nastavení parametrů. [3]
Str. 8
Objekty jsou kresleny s využitím funkcí kreslící lišty (čára, ovál, obdélník) nebo importováním objektů pomocí Insert Menu.
4.1.4 Simulační režim Simulační režim umožňuje simulovat podmínky reálného provozu bez nutnosti připojit jakýkoliv hardware. Toto je velmi dobrá pomůcka pro odlaďování programu před jeho nasazením k řízení reálné technologie. Informace generovány programem jsou čteny ze simulátoru. Stavy ON/OFF ( zapnuto, vypnuto) signálů a aktuální hodnoty funkčních bloků jsou aktualizovány VLS programem, popř. uživatel může sám vstupní signály pro simulátor nastavovat. Nastavování vstupních signálů ON/OFF se děje kliknutím myši. Uživatel může rovněž přímo nastavovat analogové hodnoty.
4.1.5 Monitorovací režim V monitorovacím režimu můžeme monitorovat a testovat skutečné chování programu v automatu po jeho připojení k PC prostřednictvím interfejsu RS232. Informace s ohledem na aktuální hodnoty signálů a funkcí jsou čteny z automatu a aktualizovány VLS programem. Jsou-li informace aktualizovány přes klávesy na automatu, objeví se okno s touto informací a monitorování bude zastaveno. Aplikace bude automaticky přepnuta do programovacího režimu.
4.1.6 Propojovací kabel Propojovací kabel AL-232 je použit pro propojení automatu α s PC. Před zahájením přenosu programu z PC do automatu zkontrolujte propojení a nastavení parametrů. Komunikační port (COM) pro přenos je specifikován v menu „Com“ ve VLS programu. [3]
Obr. 4.4 Znázornění propojení PC a programovacího automatu α [3]
Str. 9
4.2 Funkce nabídkové lišty (Menu Bar) V této části budou popsány funkce dostupné pomocí pull down menu v horní ovládací liště.
Obr. 4.5 Nabídková lišta
File (Soubor) New ( Ctrl + N) – Vytvoří nový soubor, včetně okna s pracovní plochou a okna systémových schémat. Všechny aktuálně otevřené soubory VLS software budou uzavřeny s možností uložení posledních změn. Open ( Ctrl + O) – Otevře existující soubor, včetně okna s pracovní plochou a okna systémových schémat. Všechny aktuálně otevřené soubory VLS software budou uzavřeny s možností uložení posledních změn. Close – Uzavře aktuální soubor, včetně všech jeho oken. Před uzavřením bude nabídnuta volba s různými možnostmi uložení změn. Save ( Ctrl + S) – Uloží aktuální soubor na disk ( pod jeho vlastním jménem). Save As – Uloží aktuální soubor na disk pod novým jménem. Print Setup – Umožní výběr a nastavení tiskárny s parametry definovanými v dialogovém okně. Print Preview – Zobrazí aktivní dokument tak, jak bude vypadat po vytištění. Tato volba nebude přístupná, je-li některé z oken ( pracovní plocha nebo okno systémových schémat) minimalizováno. Print ( Ctrl+P) – Zobrazí dialogové okno s nabídkou možnosti nastavení tisku a vlastním tiskem. Export Registered User Func – Exportuje uživatelem vytvořené funkce. Import Registered User Func – Importuje uživatelem vytvořené funkce. Recent File(Max.8)– Zobrazí seznam posledních osmi otevřených souborů. Dvojklikem je možno kterýkoliv ze souborů v tomto seznamu otevřít. Exit – Ukončení relace VLS. Pokud není zobrazovaný soubor uložen, zobrazí se dialogové okno s výzvou k uložení.
Edit ( editace) Undo ( Ctrl+Z) – Zruší poslední provedenou operaci. Je dostupná pouze jedna úroveň návratu. Redo ( Ctrl+Y) – Zruší poslední provedenou Undo operaci. Je dostupná pouze jedna úroveň návratu. Cut ( Ctrl+X) – Odstraní vybraný objekt z obrazovky a přemístí jej do schránky ( clipboardu). Copy ( Ctrl+C) – Kopíruje vybraný objekt do schránky ( clipboardu). Paste ( Ctrl+V) – Vloží objekt ze schránky do programu. Select All ( Ctrl+A) – Vybere všechny funkční bloky na obrazovce. Str. 10
Insert Func – Vloží nový funkční blok. Change Func – Změní vybraný funkční blok za jiný. Insert Logic – Vloží nový logický blok. Change Logic - – Změní vybraný logický blok za jiný.
View ( zobrazení) Close System Sketch – Uzavře obrazovku systémových schémat. Po uzavření této obrazovky se v menu View změní položka Close System Sketch na Open System Sketch. Close FBD – Uzavře pracovní plochu. Po uzavření pracovní plochy se změní položka Close FBD v menu View na Open FBD. Standard Tool Bar – Není-li tato položka v menu View zatržena, lišta standadrdních nástrojů se nezobrazuje. Control Tool Bar - Není-li tato položka v menu View zatržena, řídicí lišta nástrojů se nezobrazuje. Drawin Tool Bar - Není-li tato položka v menu View zatržena, kreslící lišta nástrojů se nezobrazuje. Accessories Tool Bar - Není-li tato položka v menu View zatržena, lišta nástrojů se nezobrazuje. Wiring Toolbar - Není-li tato položka v menu View zatržena, propojovací lišta se nezobrazuje. Image Toolbar - Není-li tato položka v menu View zatržena, lišta se nezobrazuje. User Function Toolbar - Není-li tato položka v menu View zatržena, lišta se nezobrazuje. Status Bar - Není-li tato položka v menu View zatržena, stavová lišta se nezobrazuje. Zoom – Změna velikosti zobrazení ( 200, 150, 100, 75, 50, 25, 10 %).
Insert ( vložení) LCD Image – Zobrazuje stejný obsah jako LCD automatu α. LCD je aktivováno pouze v obrazovce systémových schémat. Comment – Vloží okno pro psaní komentářů. Insert New Object – Vloží displej, OLE, nebo soubor do obrazovky systémových schémat. Links – Editace spojení mezi VLS softwarem a jinými dokumenty. Object – otevře aplikaci, v níž byly vybrané objekty vytvořeny, takže je možno je editovat.
Tools ( nástroje) Start Auto FBD Wizard – Spustí průvodce programem ( při vytváření programu). Formou výběru předkládá nabídku různých funkcí a funkčních bloků, z nichž uživatel jednoduchým způsobem sestaví program. Tato funkce je přístupná pouze pro automat ALPHA ne APLHA 2. Renumber Signals – Přečísluje funkční bloky na nejnižší možná čísla. Byl-li některý funkční blok vymazán, další funkční blok s vyšším číslem resp. jeho hodnota, bude snížen o jedničku. Str. 11
Search ( vyhledávání) By Comment – Vyhledá funkční blok specifikovaný v dialogovém okně. Text musí přesně odpovídat názvu bloku. Je-li blok nalezen, barevně se zvýrazní. By Signal Number – Vyhledání funkčního bloku obsahující signál specifikovaný v dialogovém okně. Syntaxe zápisu je následující – první písmeno následují dvě čísla. Vyhledávání nerozlišuje mezi malými a velkými písmeny. Např. M01 je stejné jako m01, i06 je stejné jako I06 atd.
Controller ( automat) Write to controller – Zapíše program vytvořený VLS programem do automatu. Obsah paměti automatu bude přepsán. Read from controller – Přenese program z paměti automatu do VLS programu. Právě otevřený program bude přepsán. Verify Controller data with program – Porovná, zda program v automatu i VLS jsou shodné. Clear controller Contents – vymaže program v paměti automatu. Diagnosis of Controller – Zobrazí dialogové okno s následujícími informacemi.
typ připojeného automatu číslo verze automatu počet vstupů připojených k automatu počet analogových vstupů počet výstupů připojených k automatu napájecí napětí ( AC nebo DC) číslo chyby ( pokud se vyskytla) stav automatu ( Run nebo Stop) stav zápisu programu ( Enable-povolen, Disable-zakázán)
Memory configuration and Usage – zobrazí konfiguraci paměti a používané množství. Simulation Usage – Spustí simulaci programu předtím než bude nahrán do automatu α. Drive controller – Změna připojeného automatu α do chodu nebo stop režimu. Monitor/Test –Monitoruje status připojeného automatu α.
Com ( komunikační port) Configuration – Umožní vybrat způsob komunikace ( přes modem nebo komunikační port) a číslo komunikačního portu ( COM 1,2,3 nebo 4) na PC, k němuž je připojen automat. Connect Line – Vytočení telefonního čísla specifikovaného v dialogovém okně. Disconnect Line – Přerušení spojení.
Option ( volby) Select Controller Type – Umožní zvolit jiný typ automatu, než pro který byl program původně napsán.
Str. 12
User Defined Icons – Umožní import vlastních ikon ( vytvořených např. v programu Malování). Function Set Icon – Možnost nastavit různé způsoby zobrazení funkčních bloků ( ikon). Set Wire Color – Nastavení barvy propojů ( čar) mezi bloky v Editovacím režimu a Simulačním režimu. Set (FBD) Base Color – Nastavení barvy pracovní plochy. Date Format – Výběr jednoho z přednastavených způsobů zobrazení datumu. Change Current Time – Změna reálného času v automatu. Select Font - Changes font all windows. Password- Vložení hesla pro ochranu programu Grid – nastavení mřížky plochy s mezerou od 2-32. Show Grid – Zobrazí nebo skryje mřížku.
Window ( okno) Cascade – Kaskádně seřadí otevřená okna na obrazovce. Tile – Seřadí otevřená okna dlaždicově ( nepřekrývaně). 1 Monitoring in System Sketch – Otevře ( přepne) okno systémových schémat. 2 FBD – Otevře ( přepne) okno pracovní plochy.
Help (Pomoc) Contents – Zobrazí tabulku s obsahem Help funkcí. Uživatel může kliknutím vybrat příslušnou kapitolu, čímž se tato kapitola otevře. Search for Help on... - Kliknutím na tuto položku se otevře obrazovka helpu s rozdělením témat na jednotlivé kategorie, z nichž lze dále vybírat a upřesňovat požadované informace. How to Use Help - Obsahuje informace o možnostech různých uživatelských nastaveních helpu a jejích využití. About VLS - Použitím tohoto příkazu je možno získat informace o verzi nainstalovaného software. [3]
Str. 13
4.3 Diagram funkčních bloků ( FBD) 4.3.1 Spuštění programu VLS a otevření nového souboru Po spuštění VLS software je možno přes menu File – New nebo přes ikonu v liště standardních nástrojů (první ikona zleva) vytvořit nový soubor. Po potvrzení výběru se zobrazí dialogové okno s volbou typu automatu. Otevření existujícího programu je možno provést přes menu File Open nebo přes ikonu v liště standardních nástrojů (druhá ikona zleva). Poté se zobrazí seznam všech VLS programů (*.vls) umístěných v přednastaveném adresáři.
Změna velikosti pracovní plochy FBD Po otevření pracovní plochy má okno minimální velikost. Tato velikost může být změněna v kterémkoliv směru tažením myši ( najetím na příslušný okraj pracovní plochy, zmáčknutím levého tlačítka myši a tažením). Pokud pracovní plochu uchopíte myši za pravý dolní roh a táhnete, plocha se zvětšuje ve všech směrech stejně. Pracovní plocha nemůže být zvětšována směrem doleva a nahoru. Je-li posunut pravý okraj plochy, veškeré prvky ( výstupy, bloky a propoje) se posunou rovněž s tímto okrajem.
Barva pracovní plochy FBD Barva pracovní plochy může být změněna pomocí příkazu „Set Base Color“ v menu „Option“. Uživatel má možnost volby celkem ze 48 barev.
4.3.2 Editovací režim – zahájení programování Editovací režim umožňuje vytváření nebo editování programů pro automat α. Program je vytvářen umísťováním prvků na pracovní plochu FBD a jejich spojováním. Celkem existuje pět typů systémových prvků, jenž mohou být umístěny na plochu. Krátký popis funkcí a možného umístění na plochu je uveden dále.
Vstupy Systémové vstupy přijímají data ze snímačů (tlačítka, čidla, spínače atd.) připojených na skutečné vstupy automatu. Vstupní prvky mohou zpracovávat binární signály ( stav On/Off) nebo analogové signály ( numerická hodnota). Ikony se symboly vstupních prvků jsou umístěny v liště nástrojů na levé straně pracovní plochy v položce IN. Binární signály mohou být umístěny ve vstupních čtvercích na levé straně pracovní plochy. Pro různé vstupní signály existují různé ikony odpovídající snímači, z něhož signál přichází. Toto umožňuje vytvoření přehledného schématu zařízení na pracovní ploše. Z tohoto důvodu je vhodné použít pro každý signál odpovídající ikonu. Jméno signálu zastoupeného na ploše ikonou lze zjistit po najetí kurzoru myši na tuto ikonu. Analogový vstupní signál může být umístěn pouze do vstupních čtverců I01 až I08. Je-li Str. 14
vstupnímu prvku přiřazen analogový signál, tento prvek se začne chovat jako osmibitový převodník ( napěťová úroveň 0 – 10V bude převedena na odpovídající numerickou hodnotu 0 – 255). [3]
Klávesy čelního panelu VLS software obsahuje celkem osm kláves odpovídajících klávesám na čelním panelu automatu. Jedná se o tyto klávesy : ESC, OK, “+”, “-”, , , , . Zmáčknutím některé z těchto kláves se aktivuje příslušný signál v automatu ( automat musí být v RUN režimu). Tyto klávesy mohou být umístěny pouze na pracovní plochu FBD. Ikony s klávesami lze nalézt stejně jako vstupní ikony v liště nástrojů v položce IN ( při spuštění VLS programu tytu ikony nejsou vidět – je potřeba ikony posunout tlačítkem šipka dolů, umístěným pod lištou nástrojů). Jméno signálu zastoupeného na ploše ikonou lze zjistit najetím kurzoru myši na tuto ikonu.
Základní systémové proměnné (merkry) V automatu existuje 24 systémových merkrů, které mohou být umístěny na pracovní plochu a využity jako binární vstupy. Příklad funkcí 5 systémových merkrů : M01 : Vždy ON, tj. signál (vstup) je stále sepnut M02 : Vždy OFF, tj. signál (vstup) je stále vypnut M03 : 1 vteřinový pulsní generátor, tj. signál vstup) je 0,5s sepnut (ON) a 0,5s vypnut (OFF) M04 : Nastaví se do ON, došlo-li k chybě hodin reálného času M05 : Nastaví se do ON, došlo-li k přepnutí hodin na letní čas Tyto klávesy mohou být umístěny pouze na pracovní plochu FBD. Ikony s klávesami lze nalézt stejně jako vstupní ikony v liště nástrojů v položce IN (při spuštění VLS programu tytu ikony nejsou vidět – je potřeba ikony posunout tlačítkem šipka dolů, umístěným pod lištou nástrojů). Jméno signálu zastoupeného na ploše ikonou lze zjistit najetím kurzoru myši na tuto ikonu.
Funkční bloky Součástí programového vybavení automatu je 22 funkčních bloků, které jsou rozděleny do dvou skupin – logické funkční bloky a standardní funkční bloky. Oba typy funkčních bloků mohou být umístěny pouze na pracovní plochu FBD.
Logické funkční bloky Logické funkční bloky jsou bloky, jenž mohou zpracovávat pouze binární vstupy. Výstup z těchto bloků je nastaven na ON nebo OFF podle stavu signálu na vstupu. Automat umožňuje použít následující logické funkční bloky – AND, OR, NOT, XOR, NAND a NOR. Přesný popis funkce jednotlivých bloků je možno získat v helpu VLS programu, nebo v manuálu pro programování. Ikony s klávesami jsou umístěny v liště nástrojů v položce LOGI. Jméno signálu zastoupeného na ploše ikonou lze zjistit najetím kurzoru myši na tuto ikonu.
Str. 15
Standartní funkční bloky V automatu lze využít tyto standardní funkční bloky – SET/RESET, DELAY, ONE SHOT, PULSE, FLICKER, ALTERNATE, COUNTER, UP/DOWN COUNTERT, COMPARE, TIME SWITCH, OFFSET GAIN, DISPLAY, ZONE COMPARE, SCHMITT TRIGGER a HOUR METER. Přesný popis funkce jednotlivých bloků najdete v helpu VLS software nebo anglické verzi manuálu pro programování. Ikony s klávesami jsou umístěny v liště nástrojů v položce FUNC. Jméno signálu zastoupeného na ploše ikonou lze zjistit po najetí kurzoru myši na tuto ikonu.
Umístění funkčních bloků na pracovní plochu FBD Pro umístění funkčního bloku na pracovní plochu je třeba kliknou levým tlačítkem myši na ikonu zobrazující příslušný funkční blok, přejet kurzorem myši na místo kde chceme blok umístit a opět kliknou levým tlačítkem. Pokud se pokusíme umístit funkční blok mimo stanovenou pracovní plochu, objeví se na obrazovce chybové hlášení s odpovídajícím popisem chyby.
Přesun funkčních bloků a signálů Funkční bloky a signály mohou být po jejich umístění na ploše dále přesunovány. Přesun se provede následujícím způsobem – levým tlačítkem myši označíme ikonu kterou chceme přesunout a se stisknutým levým tlačítkem ikonu táhneme. Po uvolnění tlačítka myši bude ikona umístěna na nové pozici. Bloky mohou být přemístěny opět pouze v rozsahu pracovní plochy. Propoje mezi přemisťovanými bloky se přesunují automaticky s ikonou. Provedeme-li nepovolenou operaci ( např. pokusíme se ikonu přemístit mimo pracovní plochu), tato chyba bude signalizována dialogovým oknem a přesunovaná ikona se vrátí do původní pozice. [3]
Str. 16
4.3.3 Nástroj Propojovač Propoje jsou skupiny čar spojující jednotlivé signály a funkční bloky umístěné na pracovní ploše.
Vstupní a výstupní piny Jako vstupní nebo výstupní piny označujeme malé ikonky umístěné na levé a pravé straně signálu nebo funkce, znázorňující vstupy nebo výstupy tohoto bloku. Piny umístěné na levé straně bloku nazýváme piny vstupními, na pravé straně bloku pak piny výstupními.
Význam pinů: Bit Pin - digitální vstup
Word Pin - analogový výstup
Clear Pin - digitální vstup se zvláštním významem
Propojování funkcí a bloků Vyvolání funkce Propojovač dosáhneme kliknutím na ikonu Propojovače v liště nástrojů. Automat umožňuje pomocí této funkce vytvořit max. 999 propojů mezi funkčními bloky na pracovní ploše. Nakreslení čáry dosáhneme následujícím způsobem : 1. Zmáčkneme levé tlačítko myši na pozici pinu, z něhož má čára vycházet. 2. Držíme tlačítko myši stisknuté a táhneme myš na pozici pinu, v němž má čára končit. 3. Pustíme tlačítko myši. Binární výstupní pin může být připojen pouze na binární vstupní pin a analogový výstupní pin může být připojen pouze na analogový vstupní pin. Digitální piny nemohou být připojeny na piny analogové. Výstupní piny mohou být připojeny na několik pinů vstupních. Aby nedošlo k chybě, je třeba se vyvarovat následujících zapojení : vstupní pin nesmí být připojen na vstupní pin výstupní pin nesmí být připojen na výstupní pin binární pin nesmí být připojen na analogový pin vstupní pin nemůže mít připojený více než jeden propoj Funkce Propojovače je aktivní až do doby jeho vypnutí ( kliknutím levým tlačítkem myši), nebo do okamžiku vybrání jiné funkce z lišty nástrojů a nebo kliknutím na volné místo na pracovní ploše. Uživatel může propoj přesunout označením myši ( levým tlačítkem) a tažením do nové pozice. [3]
4.3.4 Nastavení parametrů funkčního bloku Aktuální parametry funkčního bloku se zobrazí dvojklikem ( levým tlačítkem myši) na funkční blok. Po provedení dvojkliku ( levým tlačítkem myši) na funkčním bloku se objeví dialogové okno s aktuálním nastavením parametrů. Tyto parametry zde mohou být jednoduše změněny a rovněž může být použito komentářové okno pro uživatelský popis funkce. Str. 17
Signály a logické funkční bloky Signály ( vstupy, výstupy, merkry a klávesy), logické funkční bloky ( AND, NAND, OR, NOR, XOR a NOT) a ALTERNATE funkční blok nemají parametry pro nastavení. Dialogové okno těchto funkcí obsahuje komentářové okno, okno pro povolení nebo zakázání umístění komentáře na pracovní plochu a okno pro povolení nebo zakázání zobrazení čísla bloku na pracovní ploše ( pro signály nelze toto nastavení změnit – vždy je povoleno zobrazování). Komentářové okno je možno použít pro zapsání komentáře. Komentář může být dlouhý maximálně 256 znaků ( na pracovní ploše se bude zobrazovat pouze prvních 16 znaků) a bude umístěn nad ikonou, k níž byl zapsán. Komentář se na pracovní ploše bude zobrazovat pouze tehdy, bude-li tato funkce povolena v dialogovém okně ( Comment Edit). Dále se může na pracovní ploše ( vedle ikony) zobrazovat číslo bloku. Tuto funkci je opět nutno povolit zatržením v dialogovém okně ( Display Signal Number).
Funkční bloky Každý funkční blok má své vlastní dialogové okno pro nastavení parametrů, jenž můžou být individuálně změněny. Každý funkční blok má rovněž Help, který může uživateli pomoci při nastavování parametrů. Použitím tahového potenciometru ( tlačítka) v dialogovém okně, lze nastavit pouze hodnoty v intervalu 0 až 100. Pro nastavení hodnoty větší než 100 je potřeba tuto hodnotu napsat přímo. [3]
4.3.5 Simulační režim Tento režim umožňuje uživateli simulovat chování programu před jeho přenesením do automatu, popř. odlaďovat program i bez příslušného hardware ( automatu). Během simulace je možno měnit parametry funkčních bloků a libovolně nastavovat vstupní signály.
Spuštění simulačního režimu Je-li program připraven k testování, kliknutím na ikonu umístěnou v řídicí liště nebo výběrem příkazu Simulation Start v Controller menu, se spustí simulační režim. Podle požadavku lze simulaci provádět v rámci pracovní plochy FBD nebo v obrazovce systémových schémat. Propoje mezi bloky mění barvu podle toho, zda jsou příslušné signály aktivní nebo neaktivní. Standardní nastavení barev je následující – červená barva pro aktivní signál ( podmínka splněna), modrá barva pro signál neaktivní ( podmínka nesplněna). Toto nastavení barev je možno změnit v dialogovém okně příkazu Set Wire Color v menu Option. V tomto režimu jsou zobrazovány veškeré informace o každém prvku. Funkce a signály jsou označeny svými čísly ( I01, K08, B02 atd.), uvedením stavu ( On/Off), hodnotami časovačů a čítačů, nastavením priorit a doplněny dalšími informacemi.
Přepnutí signálu On/Off ( zapnuto/vypnuto) Vstupy a signály z kláves mohou být přepínány On→Off a Off→On jednoduchým kliknutím na příslušnou ikonu umístěnou na pracovní ploše FBD.V tomto režimu nemohou být nastavovány nebo využívány systémové bitové proměnné ( merkry - M). [3] Str. 18
Změna parametrů funkčního bloku Provedením dvojkliku na libovolný funkční blok se zobrazí dialogové okno s parametry daného bloku. V tomto okně lze parametry měnit a po potvrzení tlačítkem OK okamžitě pozorovat vliv provedených změn na chování programu. TimeSw nemůže být editován během simulačního režimu.
Nastavování výstupů do stavu On/Off ( sepnut/rozepnut) Výstupy mohou být v tomto režimu nastavovány do On/Off kliknutím na výstupní ikonu umístěnou na pracovní ploše. Při této simulaci je však třeba vzít v úvahu, že se jedná pouze o mžikové nastavení, neboť během dalšího cyklu ( oběhu programu) bude výstup přepsán programem do původního stavu. Doba, po kterou je signál nastaven „ručně“ v simulačním režimu je však dostatečně dlouhá pro aktivaci funkcí Puls, Set/Reset a dalších, spouštěných na nástupnou ( sestupnou ) hranu signálu.
Neaktivní funkce během simulačního režimu Menu Edit, Insert a Tool spolu s kreslící lištou, lištou příslušenství a propojovačem jsou po dobu zapnutí simulačního režimu neaktivní ( nelze vybírat z jejich nabídek). Rovněž v tomto režimu nelze editovat program ( přidávat, mazat a přesunovat jakékoliv prvky).
Ukončení simulačního režimu Simulační režim lze ukončit kliknutím levého tlačítka myši na ikonu simulačního režimu umístěnou v řídicí liště, nebo výběrem příkazu Simulation Stop v Controller menu. [3]
4.3.6 Monitorovací režim Monitorovací režim se využívá k prohlížení aktuálních hodnot ( signálů) v automatu. Automat musí být zapnut v režimu Run a připojen k PC přes kabel AL-232CAB. Pokud není některá z těchto podmínek splněna, objeví se na obrazovce chybové hlášení. Program jenž chceme monitorovat, musí být stejný v automatu i VLS softwaru (na obrazovce PC). VLS software po dobu monitorovacího režimu čte průběžně data z automatu a aktualizuje je na obrazovce PC. Změny provedené v nastavení parametrů budou přeneseny do automatu a budou mít okamžitě vliv na chování programu. Spuštění monitorovacího režimu Monitorovací režim lze spustit kliknutím na ikonu umístěnou v řídicí liště nebo výběrem příkazu Control Start v Controller menu. V tomto režimu, podobně jako v simulačním režimu, dochází ke změně barevného zobrazení propojů mezi binárními bloky v závislosti na jejich stavu ( je-li výstup z binárního bloku ve stavu On, propoj je červený, je-li výstup ve stavu Off, výstup je modrý). Změnu nastavení barev pro zobrazení lze provést příkazem Set Wire Color v nabídce Options. Všechny prvky jsou zobrazeny včetně svých čísel ( I01, K08, B03 atd.), stavu On/Off, hodnot časovačů a čítačů, nastavení priorit atd. Stav automatu ( RUN nebo STOP) je průběžně zobrazován na displeji.
Str. 19
Přepínání signálů On/Off Vstupy a klávesové signály mohou být chvilkově nastaveny uživatelem do stavu On/Off, v dalším cyklu (oběhu programu) však budou přepsány dle skutečného stavu. Toto chvilkové nastavení umožňuje změnit stav bloků reagujících na puls (Counter, Pulse, Set/Reset atd.), nemá však vliv na funkce vyžadující trvalou přítomnost vstupního signálu (Display, Gain, Flicker atd). Systémové bity ( M) nemohou být v tomto režimu nastavovány.
Změna parametrů funkčního bloku Parametry funkčního bloku mohou být změněny v dialogovém okně, jenž se otevře po provedení dvojkliku na funkčním bloku. Po provedení požadovaných změn je třeba tyto změny potvrdit tlačítkem OK nebo zrušit tlačítkem Storno. Provedené změny se okamžitě zobrazí na obrazovce a budou zpracovávány v programu. TimeSw během monitorovacího režimu nemohou být změněny.
Nastavování výstupů do stavu On/Off Výstupy mohou být chvilkově přepnuty do stavu On/Off. Program je však okamžitě ( v dalším cyklu - oběhu programu) přepíše dle skutečného stavu. Toto chvilkové nastavení umožňuje změnit stav bloků reagujících na puls ( Counter, Pulse, Set/Reset atd.), nemá však vliv na funkce vyžadující trvalou přítomnost vstupního signálu ( Display, Gain, Flicker atd.)
Neaktivní funkce během monitorovacího režimu Menu Edit, Insert a Tool spolu s kreslící lištou, lištou příslušenství a propojovačem jsou po dobu zapnutí monitorovacího režimu neaktivní ( nelze vybírat z jejich nabídek). Rovněž v tomto režimu nelze editovat program (přidávat, mazat a přesunovat jakékoliv prvky).
Ukončení monitorovacího režimu Monitorovací režim lze ukončit kliknutím levého tlačítka myši na ikonu monitorovacího režimu, umístěnou v řídicí liště, nebo výběrem příkazu Monitor/Test - Stop v Controller menu. Jsou-li během monitorovacího režimu aktualizována data pomocí kláves na čelním panelu automatu, na obrazovce se objeví dialogové okno s upozorněním na tuto skutečnost a monitorovací režim bude ukončen. Aplikace se automaticky přepne do Programovacího režimu. [3]
Str. 20
4.4 Práce s obrazovkou systémových schémat Systémové schéma ( obrázek, náčrtek) dává uživateli přehledný obrázek o technologii řízené automatem α. Schémata mohou být zakreslena použitím vlastních symbolů, symbolů používaných v software VLS, naimportováním OLE souborů apod. V rámci této obrazovky ( schématu) je možno monitorovat program v běžícím automatu nebo simulovat a kontrolovat program i bez připojení automatu. Tuto obrazovku je rovněž možno vytisknout. [3]
4.4.1 Prvky v okně systémových schémat Okno systémových schémat obsahuje předdefinované objekty nazývané „základní obdélníky okna systémových schémat“. Do těchto obdélníků mohou být vloženy jakékoliv prvky.
Změna velikosti okna systémových schémat Po svém otevření má okno minimální velikost. Tato velikost může být změněna v kterémkoliv směru tažením myši (najetím na příslušný okraj pracovní plochy, zmáčknutím levého tlačítka myši a tažením).Pokud pracovní plochu uchopíte myši za pravý dolní roh a táhnete, plocha se zvětšuje ve všech směrech stejně. Pracovní plocha nemůže být zvětšována směrem doleva a nahoru. Je-li posunut pravý okraj plochy, veškeré prvky ( výstupy, bloky a propoje) se posunou rovněž s tímto okrajem. Prvky umístěné v okně systémových schémat při změně velikosti okna nemění svou velikost. Maximální velikost okna je omezena pravým a dolním okrajem plochy, jenž jsou indikovány posuvnými lištami na pravém, resp. dolním okraji obrazovky. Změna barvy pozadí - Změnu barvy pozadí je možno provést příkazem Set Base Color v menu Options.
Kreslení čar, elips a obdélníků Čáru nakreslíme tak, že nejprve klikneme na ikonu čáry v kreslící liště a přemístíme myš do pozice, na niž má čára začínat. Poté zmáčkneme levé tlačítko myši a posunujeme myš na místo, v němž má čára končit. Po dosažení této pozice tlačítko myši pustíme.
Vložení objektu LCD displej Objekt LCD displej může být do okna systémových schémat vložen pomocí příkazu LCD Image v menu Insert, nebo povolením vložení v dialogového okna při spuštění simulačního nebo monitorovacího režimu.
Menu Insert Aby byla funkce displej v okně systémových schémat aktivní ( mohla něco zobrazovat), je třeba, aby současně existoval alespoň jeden displej umístěný na pracovní ploše FBD. Do okna systémových schémat je možno vložit pouze jeden displej ( tento displej fyzicky odpovídá LCD displeji přímo na automatu). Při pokusu o vložení druhého displeje do stejného okna se objeví chybové hlášení.
Přidání signálu nebo funkčního bloku Signály a funkční bloky mohou být kopírovány z pracovní plochy FBD a vkládány do obrazovky systémových schémat. Vkládání některých objektů je možno rovněž provádět použitím lišty nástrojů. Analogové signály a Str. 21
funkční bloky mohou být vkládány pouze překopírováním z pracovní plochy FBD. Do okna systémových schémat není možné kopírováním z pracovní plochy vkládat propoje mezi bloky. Při kopírování funkčního bloku se do obrazovky systémových schémat vloží spolu s blokem i jeho číslo a parametry, které se pak v monitorovacím nebo simulačním režimu zobrazují. Prvky vložené do okna systémových schémat použitím lišty nástrojů, dostanou přiděleno nové číslo. Jedná se o formální přiřazení, které nemá vliv na čísla bloků umístěných na pracovní ploše FBD, resp. v programu. Funkční bloky mohou být kopírovány i opačným směrem, tj. z okna systémových schémat na pracovní plochu FBD a poté nahrány do automatu. [3]
4.4.2 Simulační a monitorovací mód Je-li na pracovní ploše FBD umístěna funkce displej, při zapnutí simulačního nebo monitorovacího režimu se na obrazovce objeví dialogové okno s dotazem, zda chceme displej umístit i do okna systémových schémat ( pokud ještě v tomto okně není). Pokud nabídku potvrdíme ( OK), displej se automaticky vloží i do obrazovky systémových schémat.
Simulační režim Simulační režim v okně systémových schémat je velmi podobný simulačnímu režimu pracovní plochy FBD. Simulační režim může být spuštěn příkazem Simulation Start v menu Controller, nebo kliknutím na ikonu se symbolem simulace. Stavy signálů a funkčních bloků jsou zobrazovány spolu s parametry funkčních bloků. Aktualizované hodnoty funkčních bloků budou přenášeny na pracovní plochu FBD. Přepínání signálů On/Off kliknutím myši by mělo být prováděno na pracovní ploše FBD. V okně systémových nástrojů nelze zobrazovat stav propojů mezi bloky ( tuto funkci je možno použít pouze na pracovní ploše FBD). Prvky vložené přes lištu nástrojů nebudou mít přiřazenu žádnou hodnotu, dokud nebudou překopírovány na pracovní plochu FBD a použity v programu. Jejich hodnoty budou zobrazovány a aktualizovány stejně jako u jiných funkčních bloků.
Monitorovací režim Monitorovací režim je možno spustit použitím příkazu Monitor/Test – Start ( nebo Verify and Start) v menu Controller, nebo kliknutím na ikonu Monitor. Princip monitorování v okně systémových schémat je obdobný jako monitorování pracovní plochy FBD. V okně budou zobrazovány a aktualizovány pouze hodnoty funkčních bloků a signálů, které jsou obsaženy v paměti ( v programu) automatu. Pro nastavování signálů On/Off by měla být použita pracovní plocha FBD. V okně systémových schémat nejsou zobrazovány stavy propojů mezi bloky. Ukončení monitorovacího režimu je možno provést kliknutím na ikonu monitorovacího režimu, nebo příkazem Monitor/Test – Stop v menu Controller. Jsou-li některé hodnoty měněny klávesami na čelním panelu automatu, monitorovací režim je automaticky ukončen. [3]
Str. 22
5. Příklady pro automat 5.1 Dvoutlačítkové ovládání motoru Zadání: Pomocí tlačítka zapneme motor a tento motor musí být zapnut i po uvolnění tlačítka. Pomocí dalšího tlačítka motor vypneme. Řešení: Tlačítkem Start1 se má spotřebič zapnout a má zůstat zapnutý i po uvolnění tlačítka. Tlačítkem Stop1 se má motor vypnout. Tlačítko Start1 je připojeno na vstupní svorku I 02, tlačítko Stop1 je připojeno na vstupní svorku I 04, stykač motoru je připojen na výstupní svorku O 03. Vzorové schéma zapojení je znázorněno na obr 5.1.
. Obr 5.1 Vzorové schéma zapojení
Str. 23
5.2 Jednoduchý blikač Zadání: Pomocí tlačítka zapneme světlo, které bude blikat v časovém intervalu 2 s. Řešení: Tlačítkem se má žárovka zapnout a zůstat v tomto stavu po dobu 2s . Vzorové schéma zapojení je znázorněno na obr 5.2.
. Obr 5.2 Vzorové schéma zapojení
Str. 24
6. Seznam použité literatury: [1] Programmable logic controller [online].[cit. 2014-04-20].Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Programovateln%C3%BD_logick%C3%BD_automat [2] KOLEKTIV AUTORŮ. SMC training: Využití stlačeného vzduchu [CD]. Brno [cit. 2014-04-19]. [3] Softwarový manuál ALPHA [online]. [cit. 2014-04-20]. Dostupné z: http://www.autocontcontrol.cz/rs/download/manual/softwarovy_man_CZ.pdf
[4] Software manual ALPHA [online]. [cit. 2014-04-20]. Dostupné z: https://cz3a.mitsubishielectric.com/fa/cs/mymitsubishi/download_manager?id=8026
Zpracoval kolektiv autorů SŠ TEGA Blansko Ing. Ladislav Kalas
Str. 25
