GYMNÁZIUM A STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA ROKYCANY
ROČNÍKOVÁ PRÁCE Z ŘÍDÍCÍCH SYSTÉMŮ AUTOMATICKÁ VRTACÍ LINKA
Autor práce: Jindřich Fremuth, 4.E
2014
Prohlášení Prohlašuji, že jsem tuto ročníkovou práci vypracoval samostatně s drobnými rady ostatních studentů a s použitím literatury a pramenů uvedené v přiloženém seznamu. Dále prohlašuji, že k vypracování byl použit legálně získaný software.
V Rokycanech dne 23.3.2014
.……………… Podpis
-2-
Poděkování Děkuji Paní učitelce Ing., Bc. Lence Likeové za poskytnutí potřebných hardwarových a softwarových materiálů, spolu s tím i za získání základních znalostí práce s PLC Siemens a TP177, také za výuku v programovacím prostředí STEP 7-MicroWIN, WinCC flexible a za konzultaci ohledně této ročníkové práce. Dále děkuji Marku Humlovi, svým příbuzným a přátelům za upřesnění informací pro přesnější zformulování dokumentace.
-3-
Anotace Tato ročníková práce je zaměřena na programování programovatelného automatu Siemens SIMATIC S7-200 a dotykové obrazovky Siemens TP 177-micro. V tomto dokumentu je uveden zjednodušený popis použitého PLC, dotykové obrazovky, připojení k PC a k dotykové obrazovce pomocí rozhraní PPI, nahrávání programů, základní konfigurace a programování ve vývojovém prostředí STEP 7-MicroWIN a WinCC flexible 2007. Dokumentace dále obsahuje jednoduché využití PWM regulace, popis vstupů a výstupů modelu představující kódovací linku a také popis pro něho vytvořeného ovládacího programu, prezentující základní možnosti použitého PLC a ovládací obrazovky, jako konfigurovatelná automatická vrtací linka se třemi procesy naprogramovány v interním podprogramu (subroutine), reagující na kód vloženého dřevěného kvádru.
-4-
Annotation This project is focused on programming of a programmable logic controller Siemens SIMATIC S7-200 and touch panel Siemens TP 177-micro. This document contains a simplified description of PLC usage, touch panel, connection between PC and touch screen or PC and PLC using PPI interface, program uploading, basic configuration and programming in development environment STEP 7-MicroWIN and WinCC flexible 2007. Documentation also contains description of simple PWM light regulation, inputs and outputs of a coding machine model and also description of a simple control program created for presenting functions of PLC and touch panel like a configurable automatic drill machine with three processes programmed in internal subroutines, responsive on code of inserted item.
-5-
Obsah Seznam obrázků.................................................................................................................. 8 Seznam tabulek ................................................................................................................ 10 Seznam symbolů a zkratek ................................................................................................ 11 Úvod ................................................................................................................................ 12 1
Robotické stavebnice FISHERTECHNIK ........................................................................ 13 1.1
2
3
PLC – Siemens SIMATIC .............................................................................................. 15 2.1
Dělení řídících systémů Siemens SIMATIC .................................................................. 15
2.2
Blokové schéma PLC.................................................................................................... 16
2.3
Siemens SIMATIC S7 – 200 .......................................................................................... 17
2.3.1
Popis částí PLC SIMATIC S7-200 CPU 222 ............................................................ 18
2.3.2
Rozšiřující moduly ............................................................................................... 19
2.3.3
USB/PPI Multi-Master Cable (USB/RS 485) ......................................................... 20
2.3.4
RS 232/PPI Multi-Master Cable (RS 232/RS 485) ................................................ 20
Siemens TP177-micro (HMI) ....................................................................................... 21 3.1
4
Robotická stavebnice - Kódovací linka ........................................................................ 14
MPI komunikační kabel mezi TP177 a S7-200............................................................. 21
Vývojové prostředí STEP 7-MicroWIN ......................................................................... 22 4.1
STEP 7 - Založení nového projektu a nastavení komunikace ...................................... 23
4.2
STEP 7 - Volba verze a typu CPU ................................................................................. 24
4.3
STEP 7 - Vytváření tabulek se symbolickými jmény .................................................... 24
4.4
STEP 7 - Programování v Ladder Code editoru ........................................................... 25
4.4.1
STEP 7 - Vytvoření Networku a přidávání řádků či sloupců ................................ 25
4.4.2
STEP 7 - Program block - Subroutine................................................................... 26
4.5
STEP 7 - Přeložení a kontrola programu...................................................................... 27
4.6
STEP 7 - Přeposlání programu do PLC nastavení RUN/STOP ...................................... 27
4.7
STEP 7 - Program Status - sledování programu ........................................................... 28
4.7.1 5
STEP 7 - Program Status – úprava / držení hodnoty proměnné ......................... 28
Vývojové prostředí WinCC flexible 2007 ..................................................................... 29 5.1
WinCC flexible - Založení nového projektu ................................................................. 29
5.2
WinCC flexible - Nastavení komunikace TP s PLC ....................................................... 30
5.3
WinCC flexible - Nastavení Tagů (proměnných).......................................................... 31
5.4
WinCC flexible - Vkládání objektů ............................................................................... 32
-6-
5.5
6
WinCC flexible - Vložení a nastavení Button Tool ....................................................... 32
5.5.1
Button Tool - Tlačítko Transfer............................................................................ 33
5.5.2
Button Tool - Tlačítko spínající / rozpínající bit ................................................... 33
5.5.3
Button Tool - Tlačítko pro přepnutí obrazovky ................................................... 33
5.6
WinCC flexible - Zobrazení / skrytí objektu dle podmínky .......................................... 34
5.7
WinCC flexible - Grafický / Textový list ....................................................................... 34
5.8
WinCC flexible - Zobrazení a nastavení vrstev ............................................................ 35
5.9
WinCC flexible - Download - Nahrávání programu do TP ........................................... 36
Program pro PLC a TP – Automatic Drill Machine ........................................................ 37 6.1
Popis jednotlivých procesů programů vrtací linky ...................................................... 39
6.2
Soupis informačních hlášení programu....................................................................... 40
6.3
Soupis chybových hlášení programu........................................................................... 40
6.4
Program pro PLC ......................................................................................................... 41
6.4.1
Seznam použitých symbolických a POU jmen PLC .............................................. 41
6.4.2
Popis použitých instrukcí PLC .............................................................................. 46
6.4.3
PWM – Pulzní šířková modulace svítivosti majáku ............................................. 47
6.4.4
Popis jednotlivých Networků programu PLC....................................................... 48
6.5
Program pro TP (Touch Panel) .................................................................................... 58
6.5.1
Seznam použitých symbolických jmen TP ........................................................... 58
6.5.2
Popis jednotlivých stran TP ................................................................................ 61
7
Závěr ......................................................................................................................... 63
8
Soupis použité literatury a informačních zdrojů .......................................................... 66
-7-
Seznam obrázků Obr. 1.
Obal stavebnice Fishertechnik ....................................................................................13
Obr. 2.
DPS s relé ...................................................................................................................13
Obr. 3.
Kódovací linka - popis IO...........................................................................................14
Obr. 4.
Kostka s magnetickým kódem ....................................................................................14
Obr. 5.
Logo Siemens SIMATIC ............................................................................................15
Obr. 6.
Blokové schéma PLC .................................................................................................16
Obr. 7.
Siemens SIMATIC S7-200 [1] ...................................................................................17
Obr. 8.
PLC SIMATIC S7-200 CPU 222 ................................................................................18
Obr. 9.
Rozšiřující modul pro S7-200 .....................................................................................19
Obr. 10.
USB/PPI Multi-Master Cable (zdroj: [2] + vlastní úprava) ......................................20
Obr. 11.
RS232/PPI Multi-Master Cable - Konfigurace připojení [2] .....................................20
Obr. 12.
SIMATIC TP177-micro [3] .......................................................................................21
Obr. 13.
Ether-MPI-Profibus [4] ..............................................................................................21
Obr. 14.
MPI Cable [2] ............................................................................................................21
Obr. 15.
Logo STEP7-MicroWIN ............................................................................................22
Obr. 16.
Typy programování ve STEP 7-MicroWIN ................................................................22
Obr. 17.
STEP 7 - MicroWIN - Communications ....................................................................23
Obr. 18.
STEP7 - Set PG/PC Interface .....................................................................................23
Obr. 19.
STEP7 - Properties - PC/PPI cable(PPI) ....................................................................23
Obr. 20.
STEP7 - Volba CPU....................................................................................................24
Obr. 21.
STEP7 - Okno pro zvolení CPU .................................................................................24
Obr. 22.
STEP7 - Tabulka symbolických jmen.........................................................................24
Obr. 23.
STEP7 - Vložení tabulky symbol. Jmen .....................................................................24
Obr. 24.
STEP7 - Network........................................................................................................25
Obr. 25.
STEP7 - Vkládání instrukce .......................................................................................25
Obr. 26.
STEP7 - Program block ..............................................................................................26
Obr. 27.
STEP7 - Použití Subroutine ........................................................................................26
Obr. 28.
STEP7 - Nastavení I/O Subroutine .............................................................................26
Obr. 29.
STEP7 - Download program to PLC ..........................................................................27
Obr. 30.
STEP7 - Program Status - sledování programu ..........................................................28
Obr. 31.
STEP7 - Write - úprava hodnoty.................................................................................28
Obr. 32.
WinCC flexible - logo .................................................................................................29
Obr. 33.
WinCC - Výběr typu TP .............................................................................................29
Obr. 34.
WinCC - záložka Connections ....................................................................................30
-8-
Obr. 35.
WinCC - Nastavení připojení zařízení ........................................................................30
Obr. 36.
WinCC - záložka Tags ................................................................................................31
Obr. 37.
WinCC - Nastavení a správa Tag listu ........................................................................31
Obr. 38.
WinCC - Tools ............................................................................................................32
Obr. 39.
WinCC - Text Button ..................................................................................................32
Obr. 40.
WinCC - Button Tool - Nastavení obrázku .................................................................32
Obr. 41.
WinCC - Nastavení viditelnosti objektu .....................................................................34
Obr. 42.
WinCC - Text list ........................................................................................................34
Obr. 43.
WinCC - Vrstvy objektů .............................................................................................35
Obr. 44.
WinCC - Nastavení viditelnosti vrstev .......................................................................35
Obr. 45.
WinCC - Log výstupu překladače...............................................................................36
Obr. 46.
TP - Transfer ...............................................................................................................36
Obr. 47.
WinCC - Nastavení rozhraní pro odeslání programu ..................................................36
Obr. 48.
PWM průběh...............................................................................................................47
Obr. 49.
PWM ve STEP7..........................................................................................................47
Obr. 50.
TP – Primární okno .....................................................................................................61
Obr. 51.
TP – Řízení režimu .....................................................................................................61
Obr. 52.
TP – Rozšířené možnosti ............................................................................................61
Obr. 53.
TP – Systém ................................................................................................................62
Obr. 54.
TP – Kalibrace linky ...................................................................................................62
Obr. 55.
TP – Kontrola I/O .......................................................................................................62
-9-
Seznam tabulek Tab. 1.
IO ............................................................................................................................ 14
Tab. 2.
Rozdělení a popis CPU PLC SIMATIC S7 - 200 ................................................... 17
Tab. 3.
Popis procesů programu 1 a 2 ................................................................................. 39
Tab. 4.
Popis procesů programu 3....................................................................................... 39
Tab. 5.
Informační hlášení pro program 1 a 2 ..................................................................... 40
Tab. 6.
Informační hlášení pro program 3 .......................................................................... 40
Tab. 7.
Chybová hlášení pro program 1 a 2 ........................................................................ 40
Tab. 8.
Chybová hlášení pro program 3 .............................................................................. 40
Tab. 9.
Symbolická jména PLC – Vstupy / Výstupy .......................................................... 41
Tab. 10.
Symbolická jména PLC – Globální víceúčelové proměnné ................................... 42
Tab. 11.
Symbolická jména PLC – Time sets ....................................................................... 42
Tab. 12.
Symbolická jména PLC – Režimové proměnné ..................................................... 42
Tab. 13.
Symbolická jména PLC – Proměnné pro ovládání PWM indikátoru ..................... 43
Tab. 14.
Symbolická jména PLC – Proměnné sdílené s obrazovkou ................................... 44
Tab. 15.
Symbolická jména PLC – Proměnné pro systém pauzování .................................. 44
Tab. 16.
Symbolická jména PLC – Subroutine symboly ...................................................... 45
Tab. 17.
STEP7 - Popis použitých instrukcí PLC ................................................................. 46
Tab. 18.
Symbolická jména TP – Globální tagy ................................................................... 59
Tab. 19.
Symbolická jména TP – Vstupy / Výstupy ............................................................. 60
- 10 -
Seznam symbolů a zkratek PLC ............... Programmable Logic Controller Programovatelný Logický Automat. PAC ............... Programmable Automation Controller Programovatelný Řídící Automat. LED ............... Light-Emitting Diode Dioda emitující světlo. RAM ............. Random-Access Memory Paměť s přímým přístupem. RTC ............... Real-Time Clock Hodiny reálného času - udržují údaj o aktuálním čase. MCU ............. Micro Controller Unit Integrovaný programovatelný obvod. EEPROM ...... Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory Paměť používaná k uložení některých informací v MCU. LPT ................Line Printer Terminal Paralelní komunikační port. I/O ................. In / Out Vstup / Výstup USB ............... Universal Serial Bus Univerzální sériová sběrnice (flash disk, klávesnice, myš...) PPI................. Peer to Peer Interface Peer to peer rozhraní MPI ............... Multi Point Interface Vícebodové rozhraní COM ............. COMmunication port Komunikační port PC.................. Personal Computer Osobní počítač TP .................. Touch Panel Dotykový panel/obrazovka HMI............... Human Machine Interface Zařízení pro ovládání PLC prostřednictvím dotykového panelu
- 11 -
Úvod Tato ročníková práce je zaměřena na popis PLC Siemens Simatic S7-200, dotykové obrazovky Siemens TP 177-micro, základní práce ve vývojovém prostředí Step 7-MicroWIN pro programování PLC a ve vývojovém prostředí WinCC flexible 2008 pro programování dotykové obrazovky. Dále popis samovolně vymyšleného programu pro robotickou stavebnici Fishertechnik – Kódovací linka. Program stručně popíši v následujícím odstavci. Kódovací linka představuje automatickou vrtací linku dřevěných kvádrů reagující na zvolené nastavení a na kódové označení kvádru. Je rozdělena na čtyři části a sice manuální ovládání, vrtání magneticky neoznačených míst, označených míst a vrtání dle volby uživatele. Linka je plně propojena s dotykovou obrazovkou, na které lze zobrazit veškeré informace, data, časy, počítadla, nastavení programů, volba programů a jejich stručný popis. Světelný maják je ovládán PWM regulací, pomocí které lze nastavovat intenzitu světla majáku. Pro ovládání je vytvořené systematicky uspořádané grafické prostředí, model částečně dynamický a troj-rozměrný. Systém programu je ošetřen proti chybovým stavům, kde kvádr nedorazí z místa A do místa B v daném časovém úseku. Dále je v programu ošetřené vykládání takovým způsobem, aby kvádr z pásu nikdy nevypadl a nemohl se poškodit. Detailní rozpis procesů programů, setkání s problémy a jejich řešení, rozpis jednotlivých cyklů a networků je uveden v popisu vytvořeného programu, na konci tohoto dokumentu.
- 12 -
1
Robotické stavebnice FISHERTECHNIK Jedná se o robotické stavebnice
složeny
z několika
malých
dílů.
Jednotlivé díly a celé stavebnice jsou vyráběné
v Německu
firmou
Fishertechnik GmbH, která ,mimo jiné, vyrábí
nejen
složitější
robotické
stavebnice, ale také stavebnice pro děti. Výhodou této stavebnice je její kompatibilita s ostatními modely tohoto
Obr. 1. Obal stavebnice Fishertechnik
výrobce, jejíž součásti lze libovolně kombinovat díky jednotnému drážkování a celé rozměrové normalizaci dílů. Modely je možno zakupovat jako celé stavebnice, nebo je možné zakoupit jednotlivé díly a postavit si vlastní robotickou stavebnici, avšak cena jednotlivých dílů je neúměrná ceně dílů zakoupené, už hotové, stavebnice. Tyto stavebnice obsahují veškeré mechanické díly a elektronické díly s propojovacími vodiči a konektory. Může také obsahovat i samotnou řídící jednotku, avšak cena je pak mnohonásobně vyšší. List dodatečných dílů obsahuje nepřeberné množství růžně tvarovaných plastových dílků, mnoho druhů senzorů (ultrazvukové, infračervené, magnetické…), tlačítek, snímačů (barvy, tepla, světla…), světelných závor, motorů, indikátorů a mnoho dalšího. Ceny mechanických dílů se pohybují okolo 100,- až 300,- kč. Pro senzory, písty a motory je cena výrazně vetší - okolo 500,- až 1 000,- kč. Cena jednodušší stavebnice se může pohybovat okolo 5 000,- kč. Pro složitější stavebnice se může vztahovat cena až 20 000,- kč. Napájení komponent je většinou řešené 24V vstupním napětím (elektromotory, indikátory…) nebo 9V napájením (senzory, malé elektromotory…) což může zajišťovat integrovaný stabilizátor napětí v případě, že je přivedeno napětí větší. Elektromotory jsou většinou poháněné přímým zdrojem napětí, nikoli však napětím výstupních svorek PLC. V tomto případě Obr. 2. DPS s relé
jsou použita malá relé (obr. 2).
- 13 -
1.1
Robotická stavebnice - Kódovací linka
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13
Obr. 3. Kódovací linka - popis IO
I0.2 I0.5 I0.4 I0.0 I0.3 I0.1 I0.7 I0.6 Q0.3 Q0.2 Q0.0 Q0.1 Q0.4
Tab. 1. IO
Tato stavebnice představuje linku schopnou načítat kód zpracovávané kostky (obr. 4) pomocí dvou magnetických senzorů umístěných v dráze dopravníkového pásu (obr. 3. bod 3 a 2). Její pohyblivou částí je dopravníkový pás, který se umí pohybovat ve směru vpřed a vzad. Podél pásu se nachází dva magnetické senzory zaznamenávající polohu zpracovávané kostky a dvě manuální tlačítka (obr. 3. bod 1;4;5;6). Další pohyblivou částí je děrovací zařízení, které se umí pohybovat pouze ve vertikálním směru nahoru a dolu. Na nosné části děrovacího zařízení je umístěn
Obr. 4. Kostka s mag. kódem
červeně svítící indikátor (obr. 3. bod 13) a dva senzory maximální polohy děrovacího zařízení. Celá tato stavebnice je napájena napětím 24V. Motory, kvůli vyššímu odběru, jsou napájeny přímo ze zdroje a spínány jsou přes relé, kde dochází i k přepínání směru otáček motoru (tedy střídavého pohybu). Připojena je k PLC přes standardní LPT konektor, který je na druhém konci napojen na svorkovnici vstupů a výstupů PLC. Tento konektor není součástí stavebnice, je použit jako vlastní výroba pro rozšíření kompatibility a rychlého přepojování různých typů PLC.
- 14 -
PLC – Siemens SIMATIC
2
Řídící systémy PLC Siemens SIMATIC jsou velice spolehlivé a odolné. Už mnoho let se jedná o vysoce využívané PLC v nejrůznějších technologiích. Na trhu se poprvé nejvíce ujala Obr. 5. Logo Siemens SIMATIC
řada SIMATIC S5, na kterou opět s úspěchem
navázala řada SIMATIC S7, která poskytuje nejmodernější řešení technologických aplikací a také je až do dnes častým držitelem zdokonalování v celém oboru průmyslové automatizace. Jelikož se řešení automatizace stále posouvá dále a jsou kladeny vyšší nároky, Siemens se neustále snaží o vývoj nových řídících prvků tak, aby co nejvíce vyhověl novým potřebám, dnešní a stále vyvíjející se, technologie. Při tom se snaží splňovat náročné podmínky efektivního projektování a přitom, aby tyto prvky splňovaly a pracovaly ve spojitosti s již ověřenými principy.
2.1
Dělení řídících systémů Siemens SIMATIC Jelikož byl použit ke zpracování této ročníkové práce PLC Siemens SIMATIC
S7–200, zaměřím se v tomto dokumentu na tento typ a rozepíši jej podrobněji. O ostatních typech PLC se pouze zmíním pod tímto textem. Dělení řídících systému Siemens SIMATIC dle velikosti: -
Siemens SIMATIC S7 – 200 o Řada malých PLC, určené pro řízení jednoduchých aplikací. o Dostatečný výkon za nízkou cenu.
-
Siemens SIMATIC S7 – 300 o Jeden z nejprodávanějších PLC firmy Siemens. o Určen pro středně rozsáhlé automatizační úlohy. o Rozdělen na typy CPU:
-
Standardní, kompaktní, bezpečnostní a technologické
Siemens SIMATIC S7 – 400 o Především pro náročné úlohy velkého rozsahu. o Vysoká rychlost systému a zpracování, rozsáhlé komunikační možnosti.
- 15 -
2.2
Blokové schéma PLC
Obr. 6. Blokové schéma PLC
- 16 -
2.3
Siemens SIMATIC S7 – 200 S7 – 200 jsou řadou jednoduchých
a malých programovatelných logických automatů,
umějící
řídit
jednodušší
aplikace a řadí se do skupiny zvaných mikrosystémy. Ukrývá v sobě výkonné instrukce za relativně nízkou cenu a
Obr. 7. Siemens SIMATIC S7-200 [1] obsahuje nejen široký instrukční soubor, ale je vybavený dominantními komunikačními funkcemi a lze jej u převážné většiny typů CPU rozšířit až na několik rozšiřujících modulů, kterými můžete PLC přidat o další funkce, nebo vstupy a výstupy. SIMATIC S7 – 200 je dále rozdělen dle typu CPU: CPU 221
CPU 222
CPU 224
CPU 224 XP
CPU 226
-
6 vstupů a 4 výstupy - digitální Nerozšiřitelný na moduly 4 KB RAM Vysokorychlostní počitadlo 4 x 30 kHz 8 vstupů a 6 výstupů - digitální Rozšiřitelný až na 2 moduly 4 KB RAM Vysokorychlostní počitadlo 4 x 30 kHz 14 vstupů a 10 výstupů - digitální Rozšiřitelný až na 7 modulů 8/12 KB RAM pro program | 8 KB RAM pro data Vysokorychlostní počitadlo 6 x 30 kHz Vestavěné hodiny reálného času Výstupy s posloupností impulsů 4 x 20 kHz 14 vstupů a 10 výstupů - digitální 2 vstupy a 1 výstup - analogové Rozšiřitelný až na 7 modulů 12/16 KB RAM pro program Vysokorychlostní počitadlo 2 x 200 kHz Vestavěné hodiny reálného času Výstupy s posloupností impulsů 4 x 30 kHz a 1x 100 kHz Komunikační rozhraní 2 x RS-485 24 vstupů a 16 výstupů - digitální 2 vstupy a 1 výstup - analogové Rozšiřitelný až na 7 modulů 12/16 KB RAM pro program | 10 KB RAM pro data Komunikační rozhraní 2 x RS-485 Vysokorychlostní počitadlo 6 x 30 kHz Vestavěné hodiny reálného času Výstupy s posloupností impulsů 4 x 20 kHz
Tab. 2. Rozdělení a popis CPU PLC SIMATIC S7 - 200 - 17 -
2.3.1 Popis částí PLC SIMATIC S7-200 CPU 222
Obr. 8. PLC SIMATIC S7-200 CPU 222 1. Svorkovnice výstupů 2. Indikátory výstupů 3. Svorkovnice digitálních vstupů + napájení PLC 4. Indikátory digitálních vstupů 5. Přepínač módu: RUN; TERM; STOP 6. Potenciometr pro analogové nastavení 7. Indikátory stavu CPU: - SF/DIAG (Systémová porucha/diagnostika) - RUN; STOP 8. Komunikační port RS 485 9. Kazeta pro: - Rozšíření paměti - Hodiny reálného času - Baterii 10. Rozšiřovací port pro připojení přídavných modulů
- 18 -
2.3.2 Rozšiřující moduly
Moduly pro měření hmotnosti
Analogové moduly
Digitální moduly
Moduly polohovací
Komunikační moduly Obr. 9. Rozšiřující modul pro S7-200
Příklady modulů pro řady S7-200: (zdroj: www.cz.rs-online.com) -
Kombinovaný modul o Rozšiřující digitální vstupy i výstupy
-
Modul s digitálními vstupy o Digitální vstupní kanály na 24V stejnosměrné
-
Modul s digitálními výstupy o Digitální výstupní kanály 24V stejnosměrné
-
Modul se vstupem pro teplotní čidlo RTD o Pro širokou řadu odporových teplotních čidel
-
Modul se vstupem pro termočlánkové čidlo
-
Modul s analogovými výstupy o Výstup s 12bit rozlišením ±10V nebo výstupem s 11bit rozlišením 4-20mA
-
CP243 AS-i Master o Modul s rozhraním, který umožňuje připojení k síti AS-i.
-
EM277 Profibus DP Slave o Slouží jako rozhraní mezi procesorem a sítí Profibus DP. V režimu MPI ho lze použít k připojení ovládacích panelů – př. TD200 nebo TP177
-
Modul s modemem EM241 o Rozšíření pro vzdálenou komunikaci PLC.
-
Pohybový modul EM253 o Generuje posloupnosti impulzů, použitých pro řízení otáček a polohy s otevřenou smyčkou u krokových motorů.
-
Ethernetový modul CP243-1 o Zprostředkovává TCP/IP komunikaci přes ethernet.
- 19 -
2.3.3 USB/PPI Multi-Master Cable (USB/RS 485) Jedná se o převodníkový kabel pro propojení PC se SIMATIC S7-200 nebo TP177, obdobný jako RS 232/PPI Multi-Master Cable, s rozdílem, že převádí klasický USB na PPI (RS 485). Převodník zprostředkovává komunikaci mezi PC a PLC/TP, umožňuje tak nahrávat samotný program do zmíněné jednotky nebo sledování stavu a jiné... Na adaptéru je také indikace odesílání a přijímání dat.
Obr. 10. USB/PPI Multi-Master Cable (zdroj: www.siemens.com + vlastní úprava)
2.3.4 RS 232/PPI Multi-Master Cable (RS 232/RS 485) Účelově se jedná o naprosto stejný kabel, s rozdílem, že tento neposkytuje přenos pomocí, dnes už nejrozšířenějšího, USB rozhraní, ale pouze staršího sériového portu RS 232 na PPI (RS 485). Poskytuje stejné funkce jako USB/PPI. (viz. 2.3.3 USB/PPI Multi-Master Cable). U tohoto adaptéru je nutná konfigurace přímo na adaptéru. Pro PLC S7-200 a TP177 platí uvedené nastavení přepínačů (obr. 11).
Obr. 11. RS232/PPI Multi-Master Cable - Konfigurace připojení (zdroj: www.siemens.com + vlastní úprava)
- 20 -
3
Siemens TP177-micro (HMI) Dotykový panel TP177-micro je HMI zařízení pro ovládání a komunikaci s PLC Simatic S7-200. Obrazovka umožňuje zobrazovat jednoduché číselné či textové informace a grafické vizualizace formou vektorové nebo bitmapové grafiky. Obrazovka je podsvícená a poskytuje pouze čtyři odstíny modré barvy
Obr. 12. SIMATIC TP177-micro (zdroj: www.thinhphatgroup.com)
(bereme v potaz i bílou barvu), dále poskytuje zobrazení proměnných tlačítek, přepínačů a
grafů, které lze ovládat stiskem na samotném odporovém panelu obrazovky. Rozlišení je pouhých 320x240 pixelů, což i přes klamné zdání bohatě postačí pro zobrazení mnoha informací. To je však omezené na pouhých 50 objektů na jednu stranu obrazovky. Celková paměť dosahuje 256kB pro bitmapové obrázky a objekty několika možných stran. Napájení je 24V stejnosměrné a komunikační port RS 485 zprostředkovává jak komunikaci s PLC přes MPI kabel, tak komunikaci s PC, tedy nahrávání programu pomocí USB-
Obr. 13. Ether-MPI-Profibus (zdroj: shop.kontron-czech.com)
RS232/PPI převodníku. TP177 je možné propojit také přes Ethernet (obr. 13) nebo s více PLC najednou pomocí specifických modulů připojených též přes již zmíněný port. Vývojové prostředí pro programování a konfiguraci nese název WinCC flexible. Více o konfiguraci a práce ve vývojovém prostředí WinCC flexible je uvedeno v tomto dokumentu (viz. 5 - Vývojové prostředí WinCC flexible 2007).
3.1
MPI komunikační kabel mezi TP177 a S7-200
Tento komunikační kabel zprostředkovává komunikaci mezi PLC S7-200 a dotykovým panelem TP177. Vnitřním zapojením se podobá klasickému RS232. Obr. 14. MPI Cable (zdroj: www.siemens.com) - 21 -
4
Vývojové prostředí STEP 7-MicroWIN Vývojové prostředí STEP 7-MicroWIN
slouží k vývoji programů pro PLC Siemens SIMATIC S7-200 pro všechny typy CPU. Jde o jednoduchý
software
podporován
systémem
Windows 2000/XP a výše, nabízející možnost programování ve třech standardních editorech, konkrétně Program
STL,
Ladder,
podporuje
PID
FBD řízení,
(obr.
16).
Obr. 15. Logo STEP7-MicroWIN
možnost
symbolického programování a individuálního adresování přes ukazatele. Také podporuje dálkové programování přes modem, testování, hledání a rozpoznání chyb během překládání programu. Je zde dále možnost přidání nových konfigurací a funkčních ukázkových příkladů pro přídavné moduly PLC nebo široká nápověda pro ovládání programu. Při programování lze využít i podprogramů (subroutine) nebo přerušení
(interrupt),
které
jsou
nezbytnou
součástí
každého
pokročilejšího
programátora.
Obr. 16. Typy programování ve STEP 7-MicroWIN Za běhu programu lze vždy změnit programovací editor v záložce „View“.
- 22 -
4.1
STEP 7 - Založení nového projektu a nastavení komunikace Nový projekt vytvoříme kliknutím na
ikonku
„New Project“ v levém
horním rohu programovacího prostředí nebo v záložce „File / New“. Po vytvoření nového projektu doporučuji jako první nastavit způsob připojení k PLC kliknutím na ikonu
„Communications“ v levém postranním navigačním panelu nebo přes záložku
„View / Component / Communications“. Otevře se konfigurační okno (obr. 17).
Obr. 17. STEP 7-MicroWIN - Communications V okně „Communications“ klikneme na ikonu „Set PG/PC Interface“ pro nastavení protokolu. Otevře se nám další okno (obr. 18), ve kterém zvolíme protokol (v našem případě „PC/PPI cable“) a klikneme na ikonu „Properties…“. Otevře se další a poslední okno „Properties PC/PPI cable (PPI)“ pro nastavení vybraného komunikačního protokolu (obr. 19). V záložce Obr. 18. STEP7 - Set PG/PC Interface
„Local Connection“ zvolíme typ připojení PPI přes COM (sériovou linku) nebo USB a klikneme na tlačítko „OK“. Posledním úkolem je dvojité kliknutí na
„Double-Click to Refresh“, což
načte připojené zařízení a zobrazí ho pod svým názvem na místě v pravé části okna (obr. 17). Obr. 19. STEP7 - Properties PC/PPI cable(PPI)
Pro potvrzení nastavení klikneme na tlačítko „OK“.
- 23 -
4.2
STEP 7 - Volba verze a typu CPU V panelu
programovacího
instrukcí prostředí
na dvojitě
levé
straně
klikneme
na
položku představující PLC (obr. 20) nebo volbou hlavní záložky „PLC / Type…“. Otevře se okno „PLC Type“ ve kterém musíme zvolit typ PLC pro který bude program určen (obr. 21). Po zvolení
Obr. 20. STEP7 - Volba CPU
připojení
mezi
PC
a
PLC
(„Communications…“) lze získat typ a verzi CPU automaticky, kliknutím na ikonu „Read PLC“. Po zvolení typu a verze CPU Obr. 21. STEP7 - Okno pro zvolení CPU
4.3
klikneme na tlačítko „OK“.
STEP 7 - Vytváření tabulek se symbolickými jmény Tabulka symbolických jmen poskytuje přehledné uspořádání symbolických jmen
celého programu (obr. 22). Symbolická jména slouží k zpřehlednění adresování paměti.
Obr. 22. STEP7 - Tabulka symbolických jmen Před začátkem programování doporučuji přidat tabulku již poskytovaných adres našeho PLC pravým kliknutím na položku „Symbol Table / Insert / S7-200 Symbol Table“ (obr. 23), ty se nám budou do budoucna
určitě
hodit.
Stejným
způsobem lze přidat vlastní tabulky symbolických jmen volbou „New Obr. 23. STEP7-Vložení tabulky symbol. jmen
Symbol Table“, kterou si následně můžeme libovolně pojmenovat.
- 24 -
4.4
STEP 7 - Programování v Ladder Code editoru Program je rozdělen vždy do jednotlivých „Networků“, které slouží
k propojování jednotlivých kontaktů, logických členů a také volání nejrůznějších funkcí a především samotné práci s bitem či manipulací s pamětí. Spojením několika těchto networků vzniká celý programový algoritmus. Network si vždy zachovává svá pravidla.
V jednom
networku
lze
zapisovat na libovolný počet výstupů,
Obr. 24. STEP7 - Network
avšak musí se všechny pojit s jednou větví (obr. 24). Také lze vždy každý network okomentovat kolonkou pod nebo napravo od jeho názvu a na jeho úplném konci nalezneme shrnutí použitých symbolických jmen (obr. 24 - dolní část). Maximální počet řádků jednoho networku je 32, pak už nelze network rozšiřovat. Všechny logické funkce, funkce pro práci s pamětí a jiné funkce nalezneme v levém postranním panelu instrukcí. Z tohoto místa vybranou instrukci
jednoduše přetáhneme,
pomocí myši a vložíme do požadovaného networku (obr. 25). Nedefinované parametry
Obr. 25. STEP7 - Vkládání instrukce
jsou zvýrazněny červenými otazníky. Kliknutím na ně můžeme parametr upravovat.
4.4.1 STEP 7 - Vytvoření Networku a přidávání řádků či sloupců Nový network vytvoříme kliknutím na ikonku Naopak ho můžeme i smazat kliknutím na ikonku
„Insert Network“.
„Delete Network“ nebo
označením celého networku dvojitým kliknutím na název networku (př. Network 1) a stiskneme tlačítko „Delete“ na klávesnici. Při označení jej lze i kopírovat do schránky klávesovou kombinací Ctrl + C a následně jej použít ze schránky kombinací Ctrl + V. Pro vytvoření nového řádku či sloupce v networku stačí kliknout na místo požadované pravým tlačítkem myši a v kontextové nabídce zvolit „Insert / Row/Column“, případně je v nabídce i vložení jiných částí.
- 25 -
4.4.2 STEP 7 - Program block - Subroutine Program pro PLC je skládán z programových bloků, které nalezneme opět v panelu instrukcí na levé straně programovacího prostředí (obr. 26). Bloků může být i několik v závislosti na kapacitě paměti PLC. Hlavní a sice výchozí programový blok je označen „MAIN (OB1)“. Obr. 26. STEP7 Program block
V něm na networku 1 celý program po spuštění začíná.
Subroutine je vlastně podprogram, který můžeme volat stejným způsobem jako instrukce (např. ADD_I). Jsou označovány jako „SBR“ v závorce za názvem. Jeho vnitřní struktura a pravidla pro networky jsou naprosto totožné s již zmíněným program blokem „MAIN (OB1)“ jen je zde rozdíl, že se program v nich nezpracovává při startu, ale pouze po zavolání. Vytvořený subroutine se zobrazí ve složce „Call Subroutines“ jako použitelná funkce, kterou lze jednoduše přetáhnout myší do našeho programu. Výhodou SBR je vlastní nastavení vstupních a výstupních parametrů (obr. 27). Nastavení těchto parametrů nalezneme po otevření našeho podprogramu, v horní části, nad polem Obr. 27. STEP7 - Použití Subroutine
s networky (obr. 28). Nastavení platí pro příkladový subroutine „SBR_0“. Zvolená symbolická jména
v tomto nastavení jsou pouze lokální a lze je využít stejným způsobem jako globální symbolická jména, ale pouze pro dotyčný podprogram. Dále je možné využít kolonku „TEMP“. Jak už název napovídá, jde
Obr. 28. STEP7 - Nastavení I/O Subroutine
o dočasnou paměť, jejíž hodnota může být po vrácení z podprogramu změněna. Je to dáno tím, že pro každý subroutine jsou adresy paměti naprosto stejné a při několikanásobném využití SBR se hodnoty na těchto adresách přepisují.
- 26 -
4.5
STEP 7 - Přeložení a kontrola programu Pro nahrávání programu do PLC je potřebné nejprve celý program přeložit. To
se vykoná kliknutím na ikonku
„Compile All“ v horním panelu nástrojů nebo
kliknutím na hlavní záložku „PLC / Compile All“. Ve spodní části programovacího prostředí nalezneme oblast s výsledkem překládání, kde můžeme zjistit, jsou-li, stručně popsaná chybová hlášení.
4.6
STEP 7 - Přeposlání programu do PLC nastavení RUN/STOP Po úspěšném přeložení projektu zbývá poslední krok, a sice nahrávání našeho
programu do PLC. Jestliže je PLC připojené, klikneme na tlačítko
„Download“ nebo stiskneme klávesovou kombinaci Ctrl + L. Otevře se hlavní okno pro nastavení přeposílaných dat, kde zvolíme všechny složky, které se mají přesunout do PLC (obr. 29). Poté klikneme na
tlačítko
„Download
to
PLC…“. Úspěšné
nahrání
do
PLC zjistíme v dolní části Obr. 29. STEP7 - Download program to PLC
programu, kde byl zobrazen
výsledek překladu. Po úspěšném nahrání programu do PLC přepneme jeho režim do RUN módu tlačítkem Tlačítkem
„RUN“ čímž zadáme příkaz k vykonávání běhu programu.
„STOP“ uvedeme PLC do módu STOP a běh programu bude zastaven.
- 27 -
4.7
STEP 7 - Program Status - sledování programu Pro sledování děje programu je nutné, aby byl program v paměti PLC shodný
s programem otevřeným ve STEP 7. Pokud tomu tak není, je potřeba programy porovnat - zobrazí se okno „Timestamp Mismatch“. V případě, že programy shodné jsou, stačí kliknout na ikonku
„Program Status“. Prostředí se stane needitovatelným
a v každém networku se zobrazí průchod signálu modrou čarou představující řídící signál a další informace (hodnoty pamětí, funkce instrukcí atd.) (obr. 30).
Obr. 30. STEP7 - Program Status - sledování programu
4.7.1 STEP 7 - Program Status – úprava / držení hodnoty proměnné Pokud máme PLC v RUN módu a máme zapnutý „Program Status“, je možné upravovat hodnoty na adresách paměti. Klikneme pravým tlačítkem myši na zvolenou adresu / symbolické jméno v networku a v zobrazené kontextové nabídce zvolíme „Write…“. Otevře se tabulka, do které napíšeme požadovanou hodnotu zvolené proměnné. Kliknutím na ikonku „Write“ Obr. 31. STEP7 - Write - úprava hodnoty
potvrdíme zápis zvolené hodnoty.
Je možné naší požadovanou hodnotu nastavit jako neustále vnucenou zvolením „Force…“ v kontextové nabídce. Zápis funguje stejně jako „Write“. Pokud je pro proměnnou hodnota vnucena, objeví se u daného kontaktu ikonka „Unforce“ v kontextové nabídce se držení hodnoty zruší.
- 28 -
. Volbou
5
Vývojové prostředí WinCC flexible 2007 WinCC
flexible
slouží
pro
vývoj
vizualizačního prostředí pro HMI několika druhů dotykových
panelů
SIMATIC.
Program
zprostředkovává nejen možnost vývoje, ale i samotnou vizualizaci. Vývojové prostředí poskytuje vkládání tlačítek, grafických polí, číselných a
Obr. 32. WinCC flexible - logo
textových polí nebo kreslení jednoduchých tvarů pomocí vektorové grafiky.
5.1
WinCC flexible - Založení nového projektu
Nový projekt vytvoříme kliknutím na ikonku
„Create a New Project“ v hlavním
ovládacím panelu programu nebo v záložkách „Project / New…“. Otevře se okno pro volbu typu obrazovky. V našem případě jde o „Micro Panels / 170 / TP 177micro“, který zvolíme a klikneme na tlačítko „OK“ (obr. 33).
Obr. 33. WinCC - Výběr typu TP Po zvolení typu by jsme se měli nacházet na hlavní vývojové ploše, konkrétně na základní straně obrazovky. V levém postranním panelu nalezneme všechny možné strany obrazovky, grafické a textové listy, nastavení připojení a mnoho dalších. Opět bych jako první krok doporučil nastavil komunikaci mezi TP a PLC (viz. 5.2 WinCC flexible - Nastavení komunikace TP s PLC).
- 29 -
5.2
WinCC flexible - Nastavení komunikace TP s PLC Veškerá zařízení později připojená k TP se nastavují v levém postranním panelu ve složce „Communication / Connections“ (obr. 34). V nastavení se nachází prázdná tabulka. My si kliknutím na políčko vytvoříme nové připojení, které si libovolně pojmenujeme a zvolíme typ
Obr. 34. WinCC záložka Connections
PLC. Pod tabulkou se pod záložkou „Parameters“ nachází už ona samotná konfigurace (obr. 35). V našem případě
volíme typ spojení PPI a „Baud rate“ rychlost komunikace 9600 kbps.
Obr. 35. WinCC - Nastavení připojení zařízení
- 30 -
5.3
WinCC flexible - Nastavení Tagů (proměnných) Nastavení tagů se hodí pro sdílení paměti PLC
s obrazovkou nebo využití vnitřní paměti TP pro interaktivní ovládání prostředí. Svým způsobem jde o jednu z nejdůležitějších částí TP. Nalezneme je v místech jako „Communication“ (obr. 36). Je možné si vytvořit více tabulek s tagy pravým kliknutím myši na záložku „Tags“ a
Obr. 36. WinCC záložka Tags
volbou „Add Folder“. V otevřené tabulce tagů lze kliknutím na prázdné pole vytvořit nový Tag, kde lze nastavovat jeho vlastnosti jako adresu, typ proměnné a ke kterému připojení se vztahuje (obr. 37). Pokud chceme pracovat pouze s pamětí PLC, zvolíme „Connection“ tagu na naše předdefinované zařízení, pro který doporučuji dle uvážení nastavit nekratší dobu „Acquisition cycle“, což je cyklická doba aktualizace tagu s PLC. Pokud chceme pracovat pouze s pamětí TP, stačí zvolit „Connection“ na „
“, kterému se už automaticky přiřadí adresa.
Obr. 37. WinCC - Nastavení a správa Tag listu
- 31 -
5.4
WinCC flexible - Vkládání objektů Objekty pro vytváření grafického prostředí se nachází na pravé straně v panelu „Tools“ (obr . 38). Pro jejich použití a vložení do obrazovky stačí na zvolený objekt kliknout a následně vložit do prostředí obrazovky. Po vytvoření objektu jej můžeme označit - tím se v dolní části programu ukáže nabídka s nastavením onoho objektu. Označené objekty jdou smazat stisknutím klávesy „Delete“ nebo je můžeme kopírovat do schránky kombinací kláves Ctrl + C a následně vytvořit kopii kombinací kláves Ctrl + V. V editoru je
Obr. 38. WinCC - možné označit i několik objektů najednou a nastavovat jejich Tools pozice, mazat, kopírovat nebo vytvářet tzv. Group, což je seskupení několika objektů v jeden.
5.5
WinCC flexible - Vložení a nastavení Button Tool Jeden z nejvyužitelnějších nástrojů TP je „Button tool“. V nastavení objektu v záložce „General“ nastavujeme jeho text v nespuštěném stavu a text ve stavu spuštěném (obr. 39).
Obr. 39. WinCC - Text Button
Pokud budeme chtít grafické tlačítko, zvolíme „Button mode - Graphic“ a zvolíme obrázek v seznamu obrázků. Pro přidání nového obrázku
klikneme na tlačítko v levém horním rohu okna pro zvolení obrázku (obr. 40). Pro potvrzení klikneme na tlačítko „Set“.
Obr. 40. WinCC - Button Tool - Nastavení obrázku - 32 -
Nastavení akcí při stisknutí tlačítka je pod záložkou „Events“ kde zvolíme typ stisknutí „Click“ - pouhý stisk (nedoporučuji používat pro ovládání PLC, komunikace není dostatečně rychlá a může se stát, že tlačítko nezareaguje). Použil bych ho výhradně pro práci s interními instrukcemi TP. Dále je zde „Press“ - akce při stisknutí tlačítka a „Release“ - akce po puštění tlačítka. „Press“ přináší asi nejvíce možností, proto popíšu událost na této akci. Po zvolení akce napravo máme tabulku funkcí. Kliknutím na šipku v řádku se otevře nabídka dostupných instrukcí.
5.5.1 Button Tool - Tlačítko Transfer Protože je vždy potřeba mít zpětné tlačítko pro přepnutí obrazovky na režim „Transfer“ musíme ho vytvořit. V „Events / Press“ Zvolíme instrukci „Settings / SetDeviceMode“. V tabulce se nám vždy pod instrukcí objeví nabídka nastavení. Pro „SetDeviceMode“ můžeme vybrat „Operating mode“ ve vedlejší kolonce. Zvolíme „Transfer“. Nyní máme základní tlačítko pro možnost nahrávání programu do TP.
5.5.2 Button Tool - Tlačítko spínající / rozpínající bit V instrukcích tlačítka při „Press“ najdeme pod záložkou „Edit bits / SetBit“, „ResetBit“ nebo „SetBitWhileKeyPressed“ (sepnout bit pokud je tlačítko stisknuté). V nastavení instrukce zvolíme předpřipravený tag v tabulce tagů.
5.5.3 Button Tool - Tlačítko pro přepnutí obrazovky V instrukcích tlačítka pro „Press“ zvolíme „ActivateScreen“ a v jeho nastavení zvolíme „Screen name“ a název našeho okna. Také je možné nastavit přesun na obrazovku dle hodnoty tagu a identifikačního čísla strany obrazovky instrukcí „ActivateScreenByNumber“. Identifikační číslo obrazovky můžeme volit v jejím nastavení (pravý klik na obrazovku v nabídce a volba „Properties“) - „Number“.
- 33 -
5.6
WinCC flexible - Zobrazení / skrytí objektu dle podmínky Kliknutím na objekt zobrazíme nastavení. V záložce „Animations / Visibility“
zaškrtneme „Enabled“ (obr. 41). Dále zvolíme sledovaný tag a určíme co se má stát, pokud bude zvolený tag v odpovídat zvolenému rozsahu. V našem případě je nastavená viditelnost tlačítka v případě, že je hodnota „Tag_1“ v rozsahu od 5 do 10. Stejně to funguje i s tagem typu bool, kdy ale logicky musí být nastaven rozsah od 0 do 0 nebo od 1 do 1.
Obr. 41. WinCC - Nastavení viditelnosti objektu
5.7
WinCC flexible - Grafický / Textový list Grafický a textový list slouží jako pole obrázků / textů s přiřazeným ID. Dají se
následně využít pro proměnné zobrazování informací. Oba listy nalezneme v nabídce projektu v levé části pod názvem „Text and Graphic Lists“. Pro grafický a textový list se vztahují stejná nastavení. Zvolíme tedy jeden z listů a dostaneme se do tabulky. Dvojitým kliknutím na Obr. 42. WinCC - Text list
prázdný řádek se vytvoří list a zobrazí se druhá tabulka (obr. 42). V druhé tabulce
už nastavujeme jednotlivé texty a k nim jejich vlastní čísla (index). Pro využití nám slouží především „Graphics IO Field tool“ a „Symbolic IO Fiels tool“, avšak využít je můžeme i v jiných nástrojích. Jejich nastavení si dokážeme snad vyvodit samostatně na základě již zmíněných možností WinCC.
- 34 -
5.8
WinCC flexible - Zobrazení a nastavení vrstev Pomocí vrstev se nastavuje pozice
objektu, dá se říct, v ose Z (dopředu / dozadu). Čím vyšší číslo, tím více je objekt v předu a naopak. Každý objekt své číslo uchovává v jeho vlastním nastavení. Při vytváření grafického prostředí obrazovky
Obr. 43. WinCC - Vrstvy objektů
lze jednotlivé vrstvy schovávat pro lepší manipulaci a orientaci programátora (obr. 43). Pozice (číslo) vrstvy objektu nalezneme v jeho nastavení pod záložkou „Properties / Misc“ kde mimo zmíněné vrstvy „Layer“ můžeme nastavit i jméno a informační popis objektu. Ovládání vrstev (skrytí / zobrazení) najdeme v nastavení strany okna, avšak ne v nastavení přes pravý klik, ale kliknutím do prázdného pole obrazovky a vybráním „Properties / Layers“ v nastavení v dolní části programu (obr. 44).
Obr. 44. WinCC - Nastavení viditelnosti vrstev
- 35 -
5.9
WinCC flexible - Download - Nahrávání programu do TP Před nahráváním do PLC bych doporučil nejprve celý program generovat
(přeložit) tlačítkem
„Generate“ v horní části programu. Z neznámé příčiny posílání
programu do TP s automatickým přeložením občas selhalo. Ve výstupním logu „Output“ uvidíme veškerá upozornění nebo informaci o úspěšném přeložení (obr. 45).
Obr. 45. WinCC - Log výstupu překladače Po přeložení je systém připraven k odeslání programu do obrazovky. Upozorním, že obrazovka TP 177micro musí být přepnuta do režimu „Transfer“, ještě než dojde k odeslání z WinCC (obr. 46). Nyní klikneme na ikonu
„Transfer settings“,
otevře se hlavní okno pro nastavení odesílání (obr. 47). V tomto Obr. 46. TP - Transfer
nastavení
vybereme
cílové
zařízení,
komunikační rozhraní, v případě, že nevyužíváme
„Overwrite password list“ (v našem případě nepoužíváme – jde o tabulku uživatelů), tak ho odškrtneme a nakonec klikneme na tlačítko „Transfer“.
Obr. 47. WinCC - Nastavení rozhraní pro odeslání programu Po odeslání nebo vyskytlé chybě bude opět záznam v „Output“ výstupním logu.
- 36 -
6
Program pro PLC a TP – Automatic Drill Machine Kódovací linka představuje automatickou vrtací linku dřevěných kvádrů
reagující na zvolené nastavení a na kódové označení kvádru. Celá linka je naprogramována s nutností připojeného ovládacího dotykového panelu, který nabízí veškerou obsluhu, informace a nastavení. Program je rozdělen na čtyři části. Manuální ovládání, vrtání magneticky označených míst kvádru, vrtání magneticky neoznačených míst kvádru a vrtání pouze na základě nastavení v pěti bodech kvádru jedné strany. Programy na dotykové obrazovce lze ručně volit na straně „Výběr režimu“, avšak pouze v případě, že není zvolený program aktivní. Na obrazovce výběru je také stručný popis programu. Každý program má své individuální nastavení - podmínky vrtání jednotlivých bodů (vynucené vrtání, vynechané vrtání, vrtání dle záznamu kódu), nastavení počtu převrtání otvoru, doby vrtání otvoru a počtu cyklů. Mimo jiné, je zde uvedený i celkový počet zpracovaných kvádrů dle jejich kódu. Linka umožňuje globální nastavení časových podmínek pro zajištění zastavení pásu při výskytu chyby přesunu kvádru a také kalibraci časovače pro posun kvádru mezi body při vrtání. Všechny tyto informace se nacházejí na straně „Kalibrace linky / IO“, kde se nachází i tlačítko pro přepnutí do manuálního ovládání se zobrazením jednotlivých částí linky, její senzorů, které indikují jejich aktivitu / zaznamenání a samotná tlačítka pro pohyb pásu, vrtačky a aktivaci indikačního majáku. Program PLC zaznamenává veškeré informace o aktivitě linky. Celkový čas linky v aktivním stavu, čas běhu motoru pásu a vrtačky, celkový počet zpracovaných kvádrů a počet vývrtů. Veškeré tyto informace lze zobrazit na straně „Systém“, kde jsou nejen již zmíněné informace, ale i nastavení jasu obrazovky a přepínání módu obrazovky do režimu transfer – přenos programu obrazovky. Ovládání a informace aktivního režimu jsou zobrazeny na straně „Řízení režimu“, kde můžeme režim ovládat tlačítky START / POZASTAVIT / POKRAČOVAT a STOP. Po spuštění programu tlačítkem START jej lze i nenávratně zastavit tlačítkem STOP (přičemž vyskočí dialogové okno s potvrzením), nebo pouze pozastavit tlačítkem POZASTAVIT a následně pokračovat tlačítkem POKRAČOVAT. Jelikož vrtačka dokáže odvrtat pouze jednu stranu kvádru, protože má možnost manipulovat s kvádrem jen po jedné ose (pomocí pásu), je nutné kvádr manuálně otočit k odvrtání druhé strany. Obrazovka proto zobrazuje informativní kroky při nutné manipulaci se zpracovávaným kvádrem (otočení kvádru, vložení kvádru atd.) a také dialogové zprávy s možností - 37 -
volby ano / ne například v případě, že při otočení kvádru došlo k záměně kvádru za jiný, obrazovka se zeptá, jestli chceme kvádr zpracovat jako nový nebo jestli má dojít k návratu vloženého kvádru a následnému otočení předchozího zpracovávaného kvádru. Pokud nedojde k otočení předchozího kvádru, systém kvádr opět navrátí zpět a vybídne obsluhu k manuální otočení, zprávou na obrazovce. V případě dokončení zpracování kvádru, linka jej vysune na okraj pásu, kde je kvádr připraven k odebrání. Vyložení je zajištěné proti vypadnutí kvádru a zabraňuje to jeho poškození. Po dokončení cyklu se zobrazí zpráva o jeho dokončení a nabídka pro zahájení nového cyklu. Pod zobrazeným modelem linky se na obrazovce nachází také informace o právě probíhajícím procesu, počet zpracovaných a zbývajících položek do konce cyklu a v neposlední řadě chybová hlášení, která jsou v případě chyby zvýrazněna blikajícím pozadím. Dvě obslužná fyzická tlačítka na lince představují tlačítka obsluhy a pozastavení. Tlačítko obsluhy slouží pro příkaz potvrzení správného umístění kvádru a tlačítko pozastavení funguje obdobně jako tlačítko POZASTAVIT na dotykové obrazovce, nikoliv však jako tlačítko POKRAČOVAT. Jelikož tlačítko reaguje okamžitě bez komunikačního opoždění, lze jej označit jako nouzové. Světelný indikátor na vrtačce je ovládán PWM regulací, tím pádem je možno měnit intenzitu svítivosti, čímž se rozšiřují možnosti významu blikání. Při výskytu chyby světlo opakovaně zhasíná (plné rozsvícení a postupné zhasínání), při vrtání svítí plnou intenzitou a při posunu kvádru světlo opakovaně pulzuje.
- 38 -
6.1
Popis jednotlivých procesů programů vrtací linky
#1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 #11 #12 #13 #20 #21 #22 #23 #30 #100
Program 1 a 2 - Vrtání ne/označených míst kvádru Kontrola pozic pohyblivých částí linky. Čekání na vložení kvádru. Kontrola značení kvádru a zpracování dat. Vrtání otvoru 2. Kontrola zbývajících otvorů. Posun k otvoru 1. Vrtání otvoru 1. Posun k otvoru 3 s dvojitých časem. Posun k otvoru 3 s polovičním časem. Vrtání otvoru 3. Kontrola vrtání druhé strany kvádru. Navrácení kvádru k manuálnímu otočení. Čekání na otočení kvádru. Vykládání - výpočet doby vykládání. Vykládání - registrace hotového výrobku Vykládání - informace o dokončení cyklu. Vykládání - informace o dokončení výrobku. Zaregistrováno jiné značení kvádru. Proces pozastaven.
Tab. 3. Popis procesů programu 1 a 2
#1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #20 #21 #22 #23 #30 #100
Program 3 - Vrtání otvorů dle nastavení Kontrola pozic pohyblivých částí linky. Čekání na vložení kvádru. Kontrola značení kvádru a zpracování dat. Uvedení kvádru do výchozí pozice. Nastavení podmínky vrtání. Vrtání otvoru. Posouvání k dalšímu otvoru. Kontrola vrtů před vyložením. Vykládání - výpočet doby vykládání. Vykládání - registrace hotového výrobku Vykládání - informace o dokončení cyklu. Vykládání - informace o dokončení výrobku. Zaregistrováno jiné značení kvádru. Proces pozastaven.
Tab. 4. Popis procesů programu 3
- 39 -
6.2
Soupis informačních hlášení programu Informační hlášení pro program 1 a 2 Vložte kvádr a stiskněte tlačítko obsluhy. Kvádr umístěn. Stiskněte tlačítko obsluhy. Otočte kvádr a stiskněte tlačítko obsluhy. Byl vložen jiný kvádr, chcete ho zpracovat jako nový? Vložte předchozí otočený kvádr a stiskněte tlačítko obsluhy. Zpracování kvádru dokončeno. Vložte nový kvádr. Zadaný cyklus dokončen. Chcete započít nový cyklus?
#1 #2 #3 #4 #5 #6 #7
monolog monolog monolog dialog monolog monolog dialog
Tab. 5. Informační hlášení pro program 1 a 2 Informační hlášení pro program 3 Vložte kvádr a stiskněte tlačítko obsluhy. Kvádr umístěn. Stiskněte tlačítko obsluhy. Otočte kvádr a stiskněte tlačítko obsluhy. Zpracování kvádru dokončeno. Vložte nový kvádr. Zadaný cyklus dokončen. Chcete započít nový cyklus?
#1 #2 #3 #4 #5
Tab. 6. Informační hlášení pro program 3
6.3
Soupis chybových hlášení programu
#0 #1 #2
Chybová hlášení pro program 1 a 2 Žádné chyby Kvádr nedorazil k vrtačce v daném intervalu Kvádr nedorazil zpět na start k otočení v daném intervalu.
Tab. 7. Chybová hlášení pro program 1 a 2
#0 #1
Chybová hlášení pro program 3 Žádné chyby Kvádr nedorazil k vrtačce v daném intervalu
Tab. 8. Chybová hlášení pro program 3
- 40 -
monolog monolog monolog monolog dialog
6.4
Program pro PLC Řeší
spínání
jednotlivých
výstupů
PLC,
tedy
rozpohybování
všech
mechanických částí linky, sleduje vstupy senzorů a zpracovává poměrně největší část celého programu, například časovače, čítače. Tyto informace po zpracování odesílá do dotykového panelu, který s nimi dále nakládá a který zároveň odesílá data zpět do PLC.
6.4.1 Seznam použitých symbolických a POU jmen PLC Vstupy / Výstupy Typ bool bool bool bool bool bool bool bool bool bool bool bool bool
Symbolické jméno i_raz_bot i_raz_top i_ss_bit_lev i_ss_bit_prav i_ss_raznice i_ss_start i_tlc_end i_tlc_start o_indikace o_pas_vpred o_pas_vzad o_raz_down o_raz_up
Address I0.7 I0.6 I0.4 I0.5 I0.3 I0.2 I0.1 I0.0 Q0.4 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3
Popis Senzor pro pozici vrtačky v dolní mezi Senzor pro pozici vrtačky v horní mezi Levý senzor kódu kvádru Pravý senzor kódu kvádru Senzor kvádru na pozici vrtačky Senzor vloženého kvádru na startu linky Tlačítko pro rychlé pozastavení linky Tlačítko obsluhy Světelný indikátor Motor pásu vpřed Motor pásu vzad Motor vrtačky dolu Motor vrtačky nahoru
Tab. 9. Symbolická jména PLC – Vstupy / Výstupy
Typ cnt time word word byte byte byte bool cnt bool bool bool bool word
Symbolické jméno CLK_TIME CLOCK DISCHARGE_TIME HELP_INT KOD0 KOD1 KOD2 KONSTANT_INIT LINE LPAS_TIME LTOTAL_TIME LVRT_TIME PAUSE PROC1
Globální víceúčelové proměnné Address Popis C11 Nastavení času, kdy má dojít k sepnutí MUT T32 Určuje, zda došlo k sepnutí MUT VW51 Ukládá přepočítaný čas vyložení kvádru VW102 Pomocný mnohoúčelový integer VB0 Počáteční uložení kódu VB2 Prostor pro uložení kódu kostky VB5 Zrcadlově obrácený kód kostky V40.2 Inicializace konstantních hodnot C0 Číslo právě zachytávané řady kódu kvádru V44.6 Spínací bit pro počítání času běhu pásu V44.5 Spínací bit pro počítání času běhu linky V44.7 Spínací bit pro počítání času běhu vrtačky V40.4 Pozastaví činnost vykonávaného procesu VW33 Posloupnost procesu 1
- 41 -
word time byte bool
PROC2 PROC_TIME REZIM RUN_CLK
VW35 T97 VB32 M10.0
bool
SYS_INIT
V40.7
byte byte byte time
VRT_LAST VRT_NUM VRT_PROC VRT_TIME
VB77 VB67 VB1 T36
Posloupnost procesu 2 Časovač doby vykonávání procesů Nastavení globálního režimu systému Zapne MUT Kompletní inicializace systému - obnovení konstant reset proměnných Číslo posledního vrtu Počet vrtů jednoho otvoru Určuje stav vrtačky Doba vrtání
Tab. 10. Symbolická jména PLC – Globální víceúčelové proměnné
Time sets Typ Symbolické jméno word K_LEN_TIMEI2 word K_VYLOZENI
Address VW100 VW20
word K_LEN_TIME
VW24
word K_MAX_ZPET_OTOC VW26 word K_MAX_VRT VW28 word K_LEN_TIMEI10
VW55
word K_LEN_TIMEx2
VW38
Popis Doba pohybu pásu mezi 1. a 2. značením Doba pohybu pásu při vykládání Doba pohybu pásu pro vrt mezi dvěma nejbližšími značkami Doba možného pohybu pásu k otočení kvádru Doba možného dopravení k vrtačce Doba pohybu pásu pro vrt mezi dvěma nejbližšími značkami v 10ms Doba pohybu pásu mezi 1. a 3. značkou
Tab. 11. Symbolická jména PLC – Time sets Režimové proměnné Typ Symbolické jméno Address Popis word S_COUNT_BOX_A VW92 Počet všech dokončených A kostek word S_COUNT_BOX_B VW94 Počet všech dokončených B kostek word S_COUNT_BOX_C VW96 Počet všech dokončených C kostek bool S_DEF_VRT_ENABLE V86.5 Udává, zda má dojít k vrtání daného otvoru byte S_DEF_VRT VB99 Nastavení předdefinovaných vrtů byte S_ITEMS_DONE VB45 Počet vyvrtaných kvádrů byte S_MAX_ITEMS VB63 Nastavení maximálního počtu kvádrů byte S_VRT_ALLOWED VB47 Nastavení povolených otvorů byte S_VRT_ALLOWED_MIR VB68 Nastavení povolených otvorů - zrcadlené byte S_VRT_COUNT VB46 Nastavený počet převrtání otvoru byte S_VRT_PRIMAR VB48 Nastavení podmíněného vrtání byte S_VRT_PRIMAR_MIR VB69 Nastavení podmíněného vrtání - zrcadlené word S_VRT_TIME VW49 Nastavená doba vrtání otvoru
Tab. 12. Symbolická jména PLC – Režimové proměnné
- 42 -
Proměnné pro ovládání PWM indikátoru Typ Symbolické jméno Address Popis byte INDICTR_MODE VB66 Určuje typ indikace Určuje, zda se má zvyšovat / snižovat intenzita bool INDICTR_INCR V44.4 indikátoru word INDICTR_FREQ VW53 Udává frekvenci pulzování indikátoru cnt INDICTR_INTENSITY C12 Intenzita pulzního indikátoru time PULSE_TIME T34 Časovač pulzování indikátoru time PWM_CLOCK T96 Časovač PWM
Tab. 13. Symbolická jména PLC – Proměnné pro ovládání PWM indikátoru
Typ time bool bool bool bool bool bool bool bool bool bool bool bool bool bool bool bool byte byte byte byte byte byte byte byte byte
Proměnné sdílené s obrazovkou Symbolické jméno Address Popis SCR_ERR_FLASH_TIME T35 Zajišťuje blikání chybového hlášení Určuje aktivaci / deaktivaci senzorové ochrany SCR_SENS_PROTECT V40.0 při manuálním ovládání Určuje požadavek na resetování všech SCR_TOTAL_RESET V40.1 informací systému REZIM_RUN V40.3 Ukládá info, jestli je příslušný režim aktivní SCR_TLC_START V40.5 Určuje stisk tlačítka start na obrazovce SCR_TLC_STOP V40.6 Určuje stisk tlačítka stop na obrazovce SCR_TLC_YES V44.0 Při procesní otázce - tlačítko ano SCR_TLC_NO V44.1 Při procesní otázce - tlačítko ne Požadavek pro zobrazení tlačítek ANO / NE SCR_SHOW_YESNO V44.2 při procesní otázce SCR_ERR_SHOW V44.3 Zobrazí zvýraznění chybové hlášky SCR_TLC_IMG_0L V76.0 Stisknutí tlačítka při výběru priority vrtu SCR_TLC_IMG_0R V76.1 Stisknutí tlačítka při výběru priority vrtu SCR_TLC_IMG_1L V76.2 Stisknutí tlačítka při výběru priority vrtu SCR_TLC_IMG_1R V76.3 Stisknutí tlačítka při výběru priority vrtu SCR_TLC_IMG_2L V76.4 Stisknutí tlačítka při výběru priority vrtu SCR_TLC_IMG_2R V76.5 Stisknutí tlačítka při výběru priority vrtu SCR_RES_BOX_TYPES V98.0 Zajistí resetování čítače typů kvádrů Nastavuje zobrazení názvu tlačítka na SCR_TLC_START_NAME VB37 obrazovce SCR_SCREEN VB41 ID zobrazené obrazovky Určuje poslední stavový status procesu STAT_INFO VB42 (informativní) Určuje poslední chybový status procesu STAT_ERR VB43 (informativní) SCR_IMG_0L VB70 Typ zobrazení značky při výběru priority vrtu SCR_IMG_0R VB71 Typ zobrazení značky při výběru priority vrtu SCR_IMG_1L VB72 Typ zobrazení značky při výběru priority vrtu SCR_IMG_1R VB73 Typ zobrazení značky při výběru priority vrtu SCR_IMG_2L VB74 Typ zobrazení značky při výběru priority vrtu
- 43 -
byte byte byte word word word word word word word word word word word
SCR_IMG_2R SCR_ITEM_POS SCR_VRT_POS SCR_PAS_TIME_H SCR_PAS_TIME_M SCR_PAS_TIME_S SCR_VRT_TIME_H SCR_VRT_TIME_M SCR_VRT_TIME_S SCR_CNT_VRT SCR_CNT_ITEMS SCR_TOTAL_TIME_S SCR_TOTAL_TIME_M SCR_TOTAL_TIME_H
VB75 VB78 VB91 VW6 VW8 VW10 VW12 VW14 VW16 VW18 VW30 VW57 VW59 VW61
Typ zobrazení značky při výběru priority vrtu Udává pozici kvádru na obrazovce Udává pozici vrtačky (nahoře - střed- dole) Čas pohybu pásu v hodinách Čas pohybu pásu v minutách Čas pohybu pásu v sekundách Čas vrtání v hodinách Čas vrtání v minutách Čas vrtání v sekundách Celkový počet vrtů Celkový počet hotových výrobků Čas běhu linky v sekundách Čas běhu linky v minutách Čas běhu linky v hodinách
Tab. 14. Symbolická jména PLC – Proměnné sdílené s obrazovkou
Typ word word word word word word bool bool bool bool bool
Proměnné pro systém zapauzování Symbolické jméno Address Popis PE_PROC1 VW64 Ukládá stav PROC1 PE_PROC2 VW79 Ukládá stav PROC2 PE_CLOCK VW81 Ukládá stav CLOCK PE_VRT_TIME VW84 Ukládá stav VRT_TIME PE_LINE VW89 Ukládá stav LINE PE_PROC_TIME VW87 Ukládá stav PROC_TIME PE_PAUSED V86.4 Ukládá stav PAUSED PE_o_pas_vzad V86.3 Ukládá stav o_pas_vpred PE_o_pas_vpred V86.2 Ukládá stav o_pas_vzad PE_o_raz_up V86.1 Ukládá stav o_raz_up PE_o_raz_down V86.0 Ukládá stav o_rad_down
Tab. 15. Symbolická jména PLC – Proměnné pro systém pauzování
- 44 -
Typ sbr sbr sbr sbr sbr sbr sbr sbr sbr sbr sbr sbr sbr sbr sbr
Symbolické jméno VRT_CONTROL VRTEJ NEXT_PRC SETCLK SET_PROC REZIM_MANUAL REZIM12 REZIM3 REZIM_START REZIM_CONFIG MIR_B PWM INDICATOR_PRC INDIKUJ SCREEN_PRG
ob
MAIN
sbr
PROCES_PAUSE
Subroutine symboly Address Popis SBR0 Spravuje stav vrtání SBR1 Zadá příkaz k vrtání SBR2 Nastaví následující proces SBR3 Nastaví počítání MUT SBR4 Nastaví proces na zadanou hodnotu SBR5 Hlavní režim pro správu manuálního ovládání SBR7 Hlavní režim pro správu programu 1 a 2 SBR14 Hlavní režim pro správu programu 3 SBR15 Počáteční konfigurace programů 1, 2 a 3 SBR12 Spravuje nastavení PLC s obrazovkou SBR8 Binárně zrcadlí celý byte SBR9 Spravuje pulzní modulaci výstupního signálu SBR10 Spravuje příkaz indikace majáku SBR11 Slouží pro zadání typu indikace majáku SBR6 Spravuje obrazovkové příkazy a informace Hlavní program, řeší volání podprogramů a OB1 stará se o jejich zpracování. SBR13 Spravuje pauzování linky – ukládá data stavu
Tab. 16. Symbolická jména PLC – Subroutine symboly
- 45 -
6.4.2 Popis použitých instrukcí PLC Standard contact
Output
Set / Reset
Word Move
Kontakt sledující bitový stav pravda / nepravda. Pokud je pravdivý, propustí signál. Negovaný funguje naopak
AND Byte
Přivedením signálu, zapíše na výstupní bit 1, pokud signál není přiveden, zapíše 0.
Invert Byte
S – pokud je přiveden signál, zapíše na výstupní bit 1. R – pokud je přiveden signál, zapíše 0. Přivedením signálu na EN přesune hodnotu z adresy IN na adresu OUT. OUT = IN
On-Delay Timer
Během přivedeného signálu na IN, počítá čas vzestupně až do dosažení vstupní hodnoty PT.
Int Addition
Přivedením signálu na EN vykoná součet hodnot z adres IN1 a IN2 a zapíše na adresu OUT. OUT = IN1 + IN2 Přivedením signálu na EN zapíše rozdíl hodnot z adres IN1 a IN2 na adresu OUT. OUT = IN1 – IN2 Během přivedeného signálu na EN, každý cyklus programu přičte k hodnotě adresy OUT hodnotu adresy IN.
Int Substraction
Byte Increment
Label
Jump to label
Přivedením signálu na EN dojde k logickému AND porovnání všech bitů, přivedených bytů IN1 a IN2. Výsledek je zapsán na adresu OUT. Přivedením signálu na EN dojde k negaci všech bitů vstupního bytu. Výsledek je zapsán na adresu OUT. Označuje pozici skoku svým identickým číslem „n“. Používá se s instrukcí JMP (Jump to label). Přivedením signálu dojde k programovému skoku na LABEL se zvoleným identickým číslem. Používá se s instrukcí LBL (Label).
Up / Down counter
CU – navyšuje hodnotu čítače Cxxx CD – snižuje hodnotu. R – resetuje hodnotu. PV - Sepne čítač po dosažení zadané hodnoty.
Multiplication
Přivedením signálu na EN zapíše součin hodnot z adres IN1 a IN2 na adresu OUT. OUT = IN1 * IN2 Přivedením signálu na EN zapíše podíl hodnot z adres IN1 a IN2 na adresu OUT. OUT = IN1 / IN2
Division
Int to Byte
Přivedením signálu na EN přesune hodnotu integeru IN na byte OUT.
Tab. 17. STEP7 - Popis použitých instrukcí PLC - 46 -
6.4.3 PWM – Pulzní šířková modulace svítivosti majáku PWM algoritmus pro S7-200 je velice jednoduchý. Samotné PLC nabízí vyhrazený funkční blok pro PWM, avšak je ním možné spínat pouze bit výstupu Q0.0 a Q0.1, což je pro model kódovací linky nevyužitelné. Jde o opakované spínání výstupního signálu na zvolenou dobu během Obr. 48. PWM průběh
jedné periody (obr. 48).
Pro příklad, v úseku 100 milisekund (doba periody) bude výstup sepnutý 50 milisekund. 50ms udává intenzitu svícení (výstupní napětí). Poměrným výsledkem je vlastně 50% svítivost. Snížením doby periody se zvyšuje nepatrnost blikání (řešeno vložením elektrolytického kondenzátoru pro vyhlazení pulzujícího průběhu), avšak naopak se snižuje časový rozsah a pro pomalejší či časově nestabilní procesory může být kvalita PWM horší, až úplně nepoužitelná. V mém programu je algoritmus řešen milisekundovým časovačem, který se po uplynutí zadané doby (PERIOD) neustále resetuje. časový
Následují interval.
podmínky Neustále
vytvářející
porovnáváme
hodnotu opakujícího časovače. Pokud je čas větší než 0 a zároveň menší než doba sepnutí (DUTY), zapíšu na výstupní proměnnou Obr. 49. PWM ve STEP7
hodnotu 1 (obr. 49).
- 47 -
6.4.4 Popis jednotlivých Networků programu PLC MAIN Základní část programu, kde je začátek celého cyklu PLC, od kterého se odvíjí podmínky volání podprogramů a jejich zpracování. Network 1 – Inicializace Při spuštění PLC je bit SYS_INIT roven 0, tím pádem se hlavní podmínka splňuje a tím se inicializují základní proměnné, jinak řečeno, základní hodnoty proměnných se nastaví na výchozí hodnotu. Bit pro senzorovou ochranu při manuálním ovládání linky se nastaví téže do 1. Na konec se bit KONSTANT_INIT (pro inicializaci konstant a kalibrace systému) a SYS_INIT nastaví do 1 a tím se zabrání další inicializaci při následujícím cyklu. Network 2 – Inicializace konstant Pokračování základní inicializace, přičemž se nastaví všechny konstanty kalibrace na výchozí hodnotu. Na prvním řádku dojde k přerušení opakované obnovy nastavením hodnoty 0 do KONSTANT_INIT. Network 3 – Řízení dat pro obrazovku Nepřetržitě volá podprogram SCREEN_PRG. Network 4 – Ovládání dat při pozastavení linky Nepřetržitě volá podprogram PROCES_PAUSE. Network 5 – Zpracování MUT (Multi Usable Timer) V případě že je RUN_CLK v hodnotě 1, milisekundový časovač bude počítat. Je využíván pro každý proces zvlášť a lze jej použít pouze 1x v každém z procesů. Rozšiřuje využití milisekundového časovače a v tomto případě slouží k přesnému umístění kvádru na bod vrtu. Network 6 – Procesový časovač Počítá dobu probíhajícího procesu od jeho počátku. Po přepnutí na další proces se tento časovač resetuje a počítá dále.
- 48 -
Network 7 – Ovládání vrtačky Ovládá funkci zdvižného zařízení vrtačky. V případě, že je VRT_PROC v hodnotě 1 a výš, bude volán podprogram VRT_CONTROL. Network 8 – Startovací podprogram režimů Pokud se TP nachází na straně s ID 0 nebo 2 (konfigurace prg.), bude volán podprogram REZIM_START, který zajistí pro všechny programy vždy stejný počátek. Network 9 – Volání režimů 1 a 2 Pokud je vybrán REZIM 1 nebo 2 a TP se nachází na straně s ID 0 nebo 2 (konfigurace prg.), bude volán podprogram REZIM_12, který zajistí jejich funkci. Podmínka SCR_SCREEN (ID) slouží k zabránění kolize jednoho programu s ostatními. Network 10 – Volání režimu 3 Pokud je vybrán REZIM 3 a TP se nachází na straně s ID 0 nebo 2 (konfigurace prg.), bude volán podprogram REZIM_3, který zajistí jeho funkci. Podmínka SCR_SCREEN (ID) slouží k zabránění kolize jednoho programu s ostatními. Network 11 – Řídí pulzující indikační maják Pokud
bude
INDICATOR_PRC
nastaven a
následně
INDICTR_FREQ hodnotu
>
0,
zavoláme
v INDICTR_FREQ
podprogram
vynulujeme,
aby
nedocházelo k neustálému sepnutí indikátoru. Network 12 – Volání manuálního režimu Pokud bude TP na straně manuálního režimu s ID 3, zavoláme podprogram REZIM_MANUAL. Podmínka SCR_SCREEN (ID) slouží k zabránění kolize jednoho programu s ostatními. Network 13 – Volání konfiguračního režimu programu Pokud bude TP na straně konfigurace programu s ID 2, zavoláme podprogram REZIM_MANUAL. Podmínka SCR_SCREEN (ID) slouží k zabránění kolize jednoho programu s ostatními.
- 49 -
VRT_CONTROL Algoritmus pro ovládání pohybu vrtačky. Zajišťuje i jeho počet. Podprogram je propojen s podprogramem VRTEJ. Network 1 – Spouštění vrtačky směrem dolu Pokud je vrtačka nahoře a je VRT_PROC roven 1 nebo se vrtačka posouvá směrem dolu a není na spodní mezi, tak se vrtačka spustí směrem dolů. Je zde použit tzv. přídržní kontakt. Network 2 – Přepnutí režimu vrtačky, pokud je dole Pokud je vrtačka v dolní mezi, dojde k přepnutí VRT_PROC na hodnotu 2 a zároveň se přičte celkový počet vývrtů a počet vrtů pro tento příkaz vrtání. Network 3 – Kalkulace počtu vrtů Zajistí přepnutí VRT_PROC na hodnotu 3 v případě, že už byl vykonán nastavený počet vývrtů zadaného příkazu. Pokud není dosažen počet zadaných vývrtů, dojde k přepnutí VRT_PROC na hodnotu 1 a vrtání se opakuje. Network 4 – Spuštění vrtačky směrem nahoru Pokud je VRT_PROC roven hodnotě 2, začne počítat časovač VRT_TIME. Po dosažený zvoleného času dojde ke spuštění pohybu vrtačky nahoru.
VRTEJ Jednoduchá
příkazová
instrukce
předávající
informace
podprogramu
VRT_CONTROL. Slouží pro vykonání inicializace a začátku vrtání. Network 1 Pokud je VRT_PROC v hodnotě 0 (vrtání neaktivní), dojde k aktivaci, tedy přesunutí hodnoty 1 do VRT_PROC a resetování čítače vrtů pro daný příkaz.
- 50 -
NEXT_PRC Jednoduchá
příkazová
instrukce
předávající
informace
podprogramu
SET_PROC. Slouží k inkrementaci a inicializaci procesu. Network 1 - Inkrementuje PROC1 o 1, volá funkci SET_PROC.
SET_PROC Podprogram zajišťující reinicializaci procesu, tedy resetování časovače procesu, zastavení a resetování MUT časovače, skrytí tlačítek YES / NO na obrazovce, resetování VRT_PROC, nastavení PROC1 na hodnotu vstupního parametru.
SETCLK Spustí MUT časovač a nastaví jeho dobu trvání (CLK_TIME).
VRT_CONTROL Hlavní podprogram pro hlídání zabezpečující senzorové protekce proti překonání horní či dolní maximální polohy vrtačky. Network 1 – Hlídá spodní mez polohy vrtačky Network 2 – Hlídá horní mez polohy vrtačky
SCREEN_PRG Určuje polohy pohyblivých objektů linky na obrazovce, zpracovává veškeré čítače a rozdělení časovačů na hodiny, minuty a sekundy. Zajišťuje blikání pozadí informační chybové hlášky na obrazovce.
- 51 -
MIR_B Svým způsobem vytvořené jako instrukční blok se vstupy. Slouží k zrcadlovému převedení zvoleného počtu bitů v zadaném bytu. V našem případě jde o otočení kódu kvádru. Network 1 – Inicializace Nastaví horní index na nulu a dolní index na zadanou hodnotu. Network 2 – Udává pozici skoku pro instrukci JMP (while) Network 3 – Získá stav právě zrcadleného bitu Network 4 – Zrcadlí získaný stav bitu a uloží do #Ot Network 5 – Nastaví výstup dle bitu #Ot. Network 6 – Přepočte pozice zrcadlení a dle podmínek skočí na Label (while)
PWM Opět jde o jakýsi instrukční blok spravující pulzní modulaci výstupu. Network 1 – Neustálé počítání milisekundového časovače Network 2 – Spínání výstupu Spínání výstupu s podmínkou, zda se hodnota času nachází v zadaném intervalu. Network 3 – Reset časovače, pokud dosáhne zvolené hodnoty pro periodu
INDIKUJ Nastavuje mód a frekvenci pulzování majáku. Pracuje s podprogramem INDICATOR_PRC.
- 52 -
INDICATOR_PRC Ovládá PWM regulaci majáku dle potřeby zadané instrukcí INDIKUJ. Network 1 – Nastavuje PWM regulaci a počítá pulzující svícení Network 2 – Nastavuje stav pulzování majáku (snižovat) Network 3 – Nastavuje stav pulzování majáku (zvyšovat) dle módu blikání Network 4 – Čítá / odečítá intenzitu na základě stavu pulzování majáku Network 5 – Resetuje hodnotu časovače indikátoru
PROCES_PAUSE Podprogram pro ovládání pozastavení linky. Sleduje bit PAUSE. Network 1 – Uložení stavu linky do zvláštních proměnných Network 2 – Během pozastavení neustále drží časovače v konstantní hodnotě Network 3 – Po odpauzování obnoví všechny proměnné ze zvláštních proměnných
- 53 -
REZIM_12 Hlavní podprogram pro zpracování režimu 1 a 2. Network 1 – Zpracování získaných dat Zpracuje získaný kód magnetického označení kvádru, uloží ho do KOD1 pro pozdější použití a kód zrcadlí a uloží do KOD2 pro ověření při nutnosti otočení kvádru. Pokud se řeší stav kdy mělo dojít ke vložení otočeného kvádru, zjišťuje se, jestli byla kostka otočena, zda nebyla zaměněna a pokud nastane jedna z neočekávaných situací, dojde k ohlášení na obrazovce. Pokud má dojít k vrtání, dojde zde k upravení kódu pro zadání vrtaných otvorů dle nastavení uživatelem. Network 2 – Vrtání otvoru 2 Zadání příkazu pro vrtání. Nastavení posledního vrtání kvůli zamezení vypadnutí kvádru při vykládání. Network 3 – Určení následujícího vrtu – přeskočení prvního vrtu Network 4 – Posun k otvoru 1 pomocí MUT Network 5 – Vrtání otvoru 1 Zadání příkazu pro vrtání. Nastavení posledního vrtání kvůli zamezení vypadnutí kvádru při vykládání. Network 6 – Posun k otvoru 3 pomocí MUT s dvojitým časem Pohyb z pozice vrtání otvoru 1 – proto se musí nastavit dvojitý čas posunu k otvoru 3. Network 7 – Posun k otvoru 3 pomocí MUT s jednotným časem Pohyb z pozice vrtání otvoru 2 – proto se musí nastavit čas posunu k otvoru 3. Network 8 – Vrtání otvoru 3 Zadání příkazu pro vrtání. Nastavení posledního vrtání kvůli zamezení vypadnutí kvádru při vykládání. Network 9 – Kontrola druhé strany kvádru Kontroluje, zda se musí vrtat i druhá strana kvádru. Pokud ano, přejdeme na proces 20, pokud ne, pokračujeme na další proces. - 54 -
Network 10 – Navrácení kvádru k manuálnímu otočení Network 11 – Čekání na otočení kvádru Čeká na otočení kvádru a stisknutí tlačítka obsluhy. Po stisknutí resetuje stavová hlášení a nastaví PROCES1 na hodnotu 3 – načtení kódu kostky a nastaví PROC2 na hodnotu 1 jako zadání, že jde o vrtání druhé strany kvádru. Network 12 – Zaregistrován jiný typ kvádru při otočení Odešle informaci TP o změně kvádru při otočení a čeká na zadání odpovědi ze strany uživatele. Pokud stiskne ANO (chci zpracovat jako nový), resetujeme PROC2 a pokračujeme se zadání nového značení kvádru. Pokud zvolíme ne, vrátíme proces na návrat kvádru k otočení.
REZIM_3 Hlavní podprogram pro zpracování režimu 3. Funguje tu systém postupného bitového posunu způsobem dělení hodnoty PROC2 číslem 2. 16 -10000; 8 – 01000; 4 – 00100; 2 – 00010; 1 – 00001. 10000 představuje první otvor a 00001 představuje poslední, pátý otvor. Network 1 – Zaregistrování pozice kvádru u vrtačky Nastavení hodnoty 16 (10000) PROC2 pro postupný posun bitu. Network 2 – Nastavení kvádru na počátek vrtání (otvor 1) Network 3 – Nastavení pozice vrtání Převede číslo PROC2 na KOD2, který určuje bitovou pozici vrtaného otvoru. Tento bit je následně porovnán s bity bytu S_DEF_VRT na stejné úrovni. Pokud bude výsledek roven PROC2, dojde k odvrtání otvoru. Příklad: 00100 a 01101 je 00100... z toho plyne, že bude následující otvor vrtán. Naopak 00100 a 11010 je 00000... otvor vrtán nebude. Network 4 – Vrtání otvoru Network 5 – Posouvání k dalšímu otvoru
- 55 -
Network 6 – Zjištění, zda se má vrtat další otvor nebo se má vyložit Pokud nebude PROC2 rovno 1, dojde k jeho dělení číslem 2 a k opakování procesu – přesun na další otvor a další odvrtání. Pokud bude PROC2 roven 1, dojde k vyložení.
REZIM_START Řeší procesy pro všechny programy linky. Pozastavení, zastavení a pokračování ve vykonávání programu, čtení kódu kostky atd... Network 1 – Sleduje stisk tlačítka pozastavení pro pokračování Pokud stiskneme tlačítko pro pozastavení programu, zruším stav pozastavení. Network 2 – Sleduje stisk tlačítka pozastavení pro pozastavení Pokud stiskneme tlačítko pro pozastavení programu, nastavím stav pozastavení. Network 3 – Sleduje stisk tlačítka START a STOP Po stisknutí tlačítka START nebo STOP dojde dle splněných podmínek k celkové reinicializaci programu. Network 4 – Po stisku tlačítka START na obrazovce jeho stav resetujeme Network 5 – Po stisku tlačítka STOP na obrazovce jeho stav resetujeme Network 6 – Nastavuje text tlačítka START na obrazovce pokud není pauza Network 7 – Nastavuje text tlačítka START na obrazovce pokud je pauza Network 8 – Kontrola pozic částí linky a jejich nastavení do výchozí polohy Network 9 – Čekání na vložení kvádru Čeká se na vložení kvádru. Dle vložení nastavuje text na obrazovce. Po vložení kvádru a stisknutí obslužného tlačítka se rozjede pás vpřed. Network 10 – Posouvá sledovanou řadu kostky dle zaznamenání senzoru Network 11 – Zapisuje 1. řadu kódu dle záznamu senzorů do KOD0
- 56 -
Network 12 – Zapisuje 2. řadu kódu dle záznamu senzorů do KOD0 Network 13 – Zapisuje 3. řadu kódu dle záznamu senzorů do KOD0 Network 15 – Výpočet doby vykládání kvádru Network 16 – Vykládání kvádru Kalkulace celkového počtu dokončených výrobků, počtu výrobků na jeden cyklus, zaznamenání počtu dle kódového označení a nakonec porovnání s nastavením uživatele. Přesun na proces pro opakování cyklu nebo na proces pro vložení dalšího kvádru. Network 17 – Podání informace o dokončení cyklu Zaznamená stav pro obrazovku s dotazem pro začátek nového cyklu. Čeká na volbu. Částečně resetuje stav linky po zvolení možnosti ANO – chci začít nový cyklus. Network 18 – Podání informace o dokončení zpracování kvádru Čeká na vložení nového kvádru a podává informaci na TP. Po vložení nového kvádru dojde k přepnutí na proces 2. Network 19 – Ovládání majáku Dle stavu linky ovládá příkazy pro PWM indikaci majáku.
- 57 -
6.5
Program pro TP (Touch Panel) Zprostředkovává pouze vizuální část programu, upravuje nastavení PLC a celé
linky pomocí uživatele, který obsluhuje zařízení automatické vrtačky. Obrazovka získává informace z PLC a následně je zobrazuje na určitých stranách pomocí číselných oblastí, textových a grafických listů atd. Dále získává údaje stisknutých tlačítek na obrazovce o jejichž stisknutí obrazovka odešle informaci zpět do PLC.
6.5.1 Seznam použitých symbolických jmen TP
Typ int bool bool bool bool bool bool bool bool bool bool bool bool word word
Symbolické jméno Contrast D0_1L D0_1R D0_2L D0_2R D0_3L D0_3R D1_1L D1_1R D1_2L D1_2R D1_3L D1_3R K_MAX_VRT K_MAX_ZPET_OTOC
word K_MOVE1 word bool word word byte bool byte byte word word bool byte word
K_VYLOZENI KONSTANT_INIT PROC1 PROC2 REZIM REZIM_RUN S_ITEMS_DONE S_MAX_ITEMS SCR_CNT_ITEMS SCR_CNT_VRT SCR_ERR_SHOW SCR_ITEM_POS SCR_PAS_TIME_H
Globální tagy Address Popis Hodnota nastaveného kontrastu V0.0 Kód 0 levý v 1. řadě V0.1 Kód 0 pravý v 1. řadě V0.2 Kód 0 levý v 2. řadě V0.3 Kód 0 pravý v 2. řadě V0.4 Kód 0 levý v 3. řadě V0.5 Kód 0 pravý v 3. řadě V2.0 Kód 1 levý v 1. řadě V2.1 Kód 1 pravý v 1. řadě V2.2 Kód 1 levý v 2. řadě V2.3 Kód 1 pravý v 2. řadě V2.4 Kód 1 levý v 3. řadě V2.5 Kód 1 pravý v 3. řadě VW28 Maximální čas VW26 Doba možného pohybu pásu k otočení kvádru Doba pohybu pásu pro vrt mezi dvěma VW24 nejbližšími značkami VW20 Doba pohybu pásu při vykládání V40.2 Inicializace konstantních hodnot VW33 Posloupnost procesu 1 VW35 Posloupnost procesu 2 VB32 Nastavení globálního režimu systému V40.3 Ukládá info, jestli je příslušný režim aktivní VB45 Počet vyvrtaných kvádrů VB63 Nastavení maximálního počtu kvádrů VW30 Celkový počet hotových výrobků VW18 Celkový počet vrtů V44.3 Zobrazí zvýraznění chybové hlášky VB78 Udává pozici kvádru na obrazovce VW6 Čas pohybu pásu v hodinách
- 58 -
word SCR_PAS_TIME_M word SCR_PAS_TIME_S byte SCR_SCREEN
VW8 VW10 VB41
bool
SCR_SENS_PROTECT
V40.0
bool
SCR_SHOW_YESNO
V44.2
bool bool
SCR_TLC_NO SCR_TLC_START
V44.1 V40.5
byte
SCR_TLC_START_NAME VB37
bool bool
SCR_TLC_STOP SCR_TLC_YES
V40.6 V44.0
bool
SCR_TOTAL_RESET
V40.1
word word word byte word word word bool
SCR_TOTAL_TIME_H SCR_TOTAL_TIME_M SCR_TOTAL_TIME_s SCR_VRT_POS SCR_VRT_TIME_H SCR_VRT_TIME_M SCR_VRT_TIME_S ShowAuthor
VW61 VW59 VW57 VB91 VW12 VW14 VW16 -
bool
ShowIOWarning
-
bool
ShowResBoxTypes
-
bool
ShowResCalib
-
byte
ShowResSystem
-
bool
ShowStopProc
-
byte
STAT_ERR
VB43
byte
STAT_INFO
VB42
bool
STAT_INIT
V40.7
Čas pohybu pásu v minutách Čas pohybu pásu v sekundách ID zobrazené obrazovky Určuje aktivaci / deaktivaci senzorové ochrany při manuálním ovládání Požadavek pro zobrazení tlačítek ANO / NE při procesní otázce Při procesní otázce - tlačítko ne Určuje stisk tlačítka start na obrazovce Nastavuje zobrazení názvu tlačítka na obrazovce Určuje stisk tlačítka stop na obrazovce Při procesní otázce - tlačítko ano Určuje požadavek na resetování všech informací systému Čas běhu linky v hodinách Čas běhu linky v minutách Čas běhu linky v sekundách Udává pozici vrtačky (nahoře - střed- dole) Čas vrtání v hodinách Čas vrtání v minutách Čas vrtání v sekundách Zobrazí tabulku s informací autora Zobrazí tabulku s upozorněním na vypnuté senzorové omezení Zobrazí tabulku s potvrzením resetování čítače typů kvádrů Zobrazí tabulku s potvrzením resetování kalibrace Zobrazí tabulku s potvrzením resetování systému Zobrazí tabulku s potvrzením zastavení procesu Určuje poslední chybový status procesu (informativní) Určuje poslední stavový status procesu (informativní) Kompletní inicializace systému - obnovení konstant - reset proměnných
Tab. 17. Symbolická jména TP – Globální tagy
- 59 -
Vstupy / Výstupy Typ bool bool bool bool bool bool bool bool bool bool bool bool bool
Symbolické jméno i_raz_bot i_raz_top i_ss_bit_lev i_ss_bit_prav i_ss_raznice i_ss_start i_tlc_end i_tlc_start o_indikace o_pas_vpred o_pas_vzad o_raz_down o_raz_up
Address I0.7 I0.6 I0.4 I0.5 I0.3 I0.2 I0.1 I0.0 Q0.4 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3
Popis Senzor pro pozici vrtačky v dolní mezi Senzor pro pozici vrtačky v horní mezi Levý senzor kódu kvádru Pravý senzor kódu kvádru Senzor kvádru na pozici vrtačky Senzor vloženého kvádru na startu linky Tlačítko pro rychlé pozastavení linky Tlačítko obsluhy Světelný indikátor Motor pásu vpřed Motor pásu vzad Motor vrtačky dolu Motor vrtačky nahoru
Tab. 18. Symbolická jména TP – Vstupy / Výstupy
- 60 -
6.5.2 Popis jednotlivých stran TP Hlavní okno Poskytuje základní nabídku. Ke každému tlačítku v levé straně obrazovky je stručný popis. Přes „Řízení režimu“ se dostaneme na hlavní nastavení zvoleného režimu. „Kalibrace linky / IO“ slouží k nastavení časovačů a nalezneme zde i manuální ovládání linky. „Systém“ – zde se popisují veškeré Obr. 50. TP – Primární okno základní informace linky, nastavení kontrastu obrazovky a možnost přepnutí do Transfer módu. „Výběr režimu“ a „Kalibrace linky“ jsou během aktivního programu deaktivované. Řízení režimu – ne/označená místa Toto okno zobrazuje veškeré informace zvoleného programu linky. „Zpracovávaný kvádr“ zobrazuje kód právě zpracovávaného kvádru. „Zaznamenaný kvádr“ zobrazuje kód kvádru, který byl zrovna zaznamenán. „Možnosti režimu“ otevře nabídku Obr. 51. TP – Řízení režimu
pro rozšířené možnosti nastavení režimu. Rozšířené možnosti „Podmínky děrování“ určují, zda se má otvor vrtat dle značení kvádru nebo má či nemá dojít k vrtání otvoru bez ohledu na značení. Klepnutím na značky kvádru měníme jeho individuální nastavení mezi těmito třemi možnostmi. „Čítače kvádrů“
Obr. 52. TP – Rozšířené možnosti
zobrazují počet zpracovaných kvádru s konkrétním
označením. Nastavení nelze měnit v případě, kdy je program v aktivním stavu.
- 61 -
Systém Systémové okno nabízí možnost přepnutí TP do Transfer módu, kalibrovat pozice dotyku nebo nastavovat
obrazovky.
kontrast
Tlačítkem
„Resetovat info“ vynulujeme všechny informace běhu
programu
od
počátku
a
tlačítkem
„Reinicializace systému“ nastavíme všechny Obr. 53. TP – Systém proměnné do výchozí hodnoty. Nedoporučuje se při aktivním programu linky.
Kalibrace linky Zde se nastavují časové doby vzdálenosti a kritické časovače, což udává dobu, po jejímž uplynutí má nastat chybový stav a zastavení linky, případně jak dlouho
pojede
pás
pro
vyložení.
Hodnoty
kritických časovačů jsou udávány jako 10-násobky milisekundy. (hodnota 1 je 10 milisekund). Obr. 54. TP – Kalibrace linky Tlačítkem „Vstupy/Výstupy“ se dostaneme na obrazovku manuálního ovládání linky.
Kontrola vstupů a výstupů Na této straně můžeme vidět stavy všech senzorů a tlačítek. Aktivní části se zvýrazňují černou barvou. V levém dolním rohu se nachází tlačítka pro manuální ovládání a políčko „Senzorová ochrana“, která slouží pro zamezení pohybu vrtačky nad její Obr. 55. TP – Kontrola I/O
kritickou mez.
- 62 -
7
Závěr Cílem této ročníkové práce bylo navržení a naprogramování libovolně
vymyšleného programu pro zadanou stavebnici FISHERTECHNIC – Kódovací linka, ovládaná PLC Siemens SIMATIC S7-200 CPU 222 a dále pro ni navržení a vytvoření ovládacího prostředí pro dotykový panel Siemens SIMATIC TP-177micro. Celým projektem se snažím o napodobení reálného chodu v průmyslovém odvětví (v tomto případě dřevozpracující průmysl) a využití PLC a TP jakožto „Automatická Vrtací Linka“ dřevěných kvádrů s magnetickým označením, udávající pozice vrtů. Grafický dotykový panel zajišťuje její obsluhu, veškerá nastavení, manuální ovládání a poskytuje mnoho informativních dat o průběhu linky a doby běhu motorů. Poskytnuté informace mohou představovat relativně důležitý význam, například kvůli odhadu doby životnosti jednotlivých částí zařízení a zamezení fatálním následkům. Prezentační program pro obrazovku obsahuje vyšší grafické prostředí, kde je kladen důraz ne jen na široký obsah a širokou nabídku ovládání či nastavení, ale i na grafické zpracování, které je v praktickém využití sice zanedbatelné, avšak v „chudším“ podání může přinést celkem pozitivní klad na orientaci v širokém obsahu. Nabídka se může zdát přehnaně zahlcená informacemi, to je dáno především omezenou velikostí obrazovky TP-177micro, které jsou využívané výhradně na jednoduché systémy. Pro ovládání takového zařízení o tak širokém obsahu bych použil raději typ s větším rozlišením. Avšak v případě uvedeného příkladového programu bereme v potaz svobodomyslný styl zpracování, kde se snažím především o uplatnění co nejvíce poskytnutých prostředků a tím také získání co nejvyššího rozsahu zkušeností nejen s TP, ale i s PLC. V programu PLC jsem se pokoušel o co nejvíce ochranných prostředků, avšak vzhledem k tomu, že model linky obsahuje pouze omezené množství senzorů, nebylo možné chybové nebo život-ohrožující situace dostatečně ošetřit. V praxi by byl použit vyhrazený modul ochrany, například pro PLC SIMATIC S7-300 se žlutým označením. V tomto programu je zajištěn pouze stav, kdy nedorazí vložený předmět do místa určení v daném (nastavitelném) časovém intervalu. Na obrazovce se zobrazí chybové hlášení a dojde k zastavení pohybu linky pro umožnění manuálního zásahu, kontrolu vzniku problému a také zamezení neočekávané situace, kdy kvádr nebyl včas zaznamenán na dané pozici. - 63 -
Vykládání kvádru je opatřené proti jeho vypadnutí a případnému poškození. Pokud je správně nastavena kalibrace a kritické časovače, kvádr by se měl zastavit těsně na hraně pásu, kde čeká na odebrání. Jelikož opět není linka zajištěna dostatečným množstvím senzorů, může dojít k situaci, kdy kvádr upadne, protože pás pokračuje ve zpracování dalšího kvádru. Byl jsem nucen, z nedostatku úložného prostoru PLC, celý program upravit tak, aby se do rozsahu paměti vešel. To jsem vyřešil využitím více pomocných podprogramů (subroutines) a nahrazením opakujících se částí programu, nebo využitím více-bytového převodu, kdy jsem například shlukl dva MOV_I do jednoho MOV_DI, avšak to jen v případech nulování paměti. Dalším řešením bylo vytvoření vlastního podprogramu „MIR_B“ - „Mirror Byte“, jako zrcadlení bytu. Pracuje tak, že celou řadu bitů ve zvoleném bytu zrcadlí, takže poslední bit bude na pozici prvního a naopak. Využil jsem v něm, jako jediném, skok „JMP“ a label „LBL“, díky čemu jsem vytvořil jednoduchý cyklický algoritmus s volbou délky bitové řady. Dalším problémem byl nedostatečný počet milisekundových časovačů pro přesný posun mezi otvory kvádru a zároveň vytvoření PWM modulace, pro který je časové rozlišení velice podstatné. PLC nabízí několik časovačů, avšak pouze dva nejkratší a sice milisekundové časovače. Po přiřazení jednoho tohoto časovače pro PWM zbyl pouze jeden pro posun mezi otvory kvádrů. Systém, který vyřešil tuto situaci jsem nazval „MUT“, jako „Multi Usable Timer“, tedy více použitelný časovač, který slouží pro několika-násobné sériové počítání času v milisekundách. Jde vlastně o jediný časovač, který lze v libovolný úsek programu zapnout a zároveň sledovat jeho stav. Protože se jedná o relativně složitý program, bylo vhodné vymyslet co nejjednodušší a nejsystematičtější způsob programování. Zvolil jsem tedy cestu, kterou bych nazval jako „Phasing System“ („Fázový Systém“), tedy postupné vykonávání programu na základě daného indexu (rozčlenění programu na jednotlivé dílky). Jinak řečeno, po zpracování jedné fáze, pokračuji na další. Mezi jednotlivými fázemi programu lze libovolně přepínat. Například: „Teď vrtám otvor… teď posunu kvádr… teď čekám“. Nejen, že bude program pro programátora přehlednější, ale umožní to jednoduché rozšíření programu, třeba přidáním dalších dílků (fází). Při vší složitosti pro takto malé PLC řazených do tzv. mikro systémů, je zde zavedena PWM modulace pro ovládání svítivosti majáku, kterou poskytuje i samotná instrukce PLC, avšak je vyhrazena pouze pro výstupy Q0.0 a Q0.1. Tyto výstupy nebylo - 64 -
možné použít, protože zapojení světelného majáku na modelu linky není napojeno na podporované dva výstupy. Tuto překážku jsem obešel využitím již zmíněného milisekundového časovače a vytvořením své vlastní PWM modulace přesně pro výstup, napojený na světelný maják. Pro PWM je nutná poměrně vysoká frekvence opakování smyčky programu a PLC S7-200 s CPU 222 má značné problémy s rozsáhlým programem, proto pulzování majáku pomocí této PWM modulace svůj úkol splňuje sice dostatečně, ale pro mě jako programátora neuspokojivě. V dokumentaci jsem uvedl veškeré informace, se kterými jsem se při projektování a vyvíjení programu setkal. Svými slovy jsem se snažil stručně popsat jednotlivé kroky konfigurace a práce ve vývojových prostředích WinCC flexible 2007 a STEP 7-microWIN.
- 65 -
8
Soupis použité literatury a informačních zdrojů
[1] http://www.tienphat-automation.com/p25061-c1056-261-PLC-Siemen-S7-200.aspx [2] http://www.siemens.com/ [3] http://www.thinhphatgroup.com/ [4] http://www.shop.kontron-czech.com/ [5] http://dspace.upce.cz/bitstream/10195/52306/2/PolakM_TvorbaUloh_JP_2013.pdf [6] http://dspace.k.utb.cz/bitstream/handle/10563/4129/popelka_2007_dp.pdf [7] http://www.conrad.cz/siemens-step-7-micro-win-v4-je.k198097 [8] https://cz.rs-online.com/web/generalDisplay.html?id=siemensindustrial&file=products_8&cm_sp=MRO-_-siemens-industrial-_-products_8
- 66 -
