Siemens S as PLC család Oktatási segédlet

SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Automatizálási Tanszék

Siemens S7 1200-as PLC család Oktatási segédlet Készítette: Dr. Hodossy László

Győr, 2011. augusztus

Széchenyi István Egyetem

Siemens S7 1200-as PLC család

Automatizálási Tanszék

Oktatási segédlet

Tartalomjegyzék 1.

Előszó ................................................................................................................................. 6

2.

A Totally Integrated Automation PORTAL program alapfunkciói ................................... 7 2.1.

3.

4.

A TIA PORTAL programmal elvégezhető feladatok: ................................................. 7

A SIMATIC STEP 7 Basic V10.5 incl. SP2 szoftver telepítése ........................................ 7 3.1.

Hardverszükséglet ........................................................................................................ 7

3.2.

Támogatott operációs rendszerek ................................................................................. 8

3.3.

Licenc ........................................................................................................................... 8

3.4.

Telepítés ....................................................................................................................... 8

A TIA PORTAL program indítása ..................................................................................... 9 4.1.

Kiindulási „Portal View” képernyő: .......................................................................... 10

4.1.1

Különböző alapfeladat típusok ......................................................................... 11

4.1.2

Tevékenységek a kiválasztott feladattípuson belül........................................... 11

4.1.3

Lista a kiválasztott tevékenységhez .................................................................. 11

4.1.4

Váltás tervezési „Project view” képernyőre ..................................................... 11

4.1.5

Az aktuálisan nyitott terv „project” megnevezése ............................................ 11

4.2.

Tervezési képernyő .................................................................................................... 11

4.2.1

Címsor .............................................................................................................. 12

4.2.2

Menüsor ............................................................................................................ 12

4.2.3

Funkciómező..................................................................................................... 13

4.2.4

Váltás kiindulási képernyőre ............................................................................ 13

4.2.5

Részfeladatok felsorolása ................................................................................. 13

4.2.6

Státuszsor .......................................................................................................... 13

4.3.

Tervfelépítési mező .................................................................................................... 13

4.3.1

A tervfelépítési mező funkciói.......................................................................... 13

4.3.2

A tervfelépítési mező szerkezete ...................................................................... 13

4.3.2.1

Címsor .................................................................................................14

4.3.2.2

Funkciók .............................................................................................. 14

4.3.2.3

Terv......................................................................................................15

4.3.2.4

Egységek .............................................................................................. 15

4.3.2.5

Közös adatok ....................................................................................... 15

4.3.2.6

Nyelvek és források .............................................................................15

2




Oktatási segédlet

4.4.

Hálózat elérése ....................................................................................15

4.3.2.8

SIMATIC kártyaolvasó ........................................................................15

Munkaterület .............................................................................................................. 16

4.4.1

A munkaterület funkciói ................................................................................... 16

4.4.2

A munkaterület szerkezeti felépítése ................................................................ 16

4.5.

5.

4.3.2.7

Felügyeleti ablak ........................................................................................................ 17

4.5.1

A felügyeleti ablak funkciója............................................................................ 17

4.5.2

A felügyeleti ablak szerkezete .......................................................................... 17

4.5.2.1

Tulajdonságok .....................................................................................18

4.5.2.2

Információk ......................................................................................... 18

4.5.2.3

Diagnózis ............................................................................................. 18

4.5.2.4

Almenüpontok ...................................................................................... 18

Az S7-1200 PLC család ................................................................................................... 18 5.1.

A központi egység ...................................................................................................... 18

5.2.

Bővítési lehetőségek................................................................................................... 20

5.2.1

Jelfeldolgozó kártyák ........................................................................................ 21

5.2.2

Jelfeldolgozó egységek ..................................................................................... 21

5.2.3 Kommunikációs egység .......................................................................................... 22 5.2.4

6.

Képernyőpanelek .............................................................................................. 22

5.2.4.1

KTP 400 Basic PN...............................................................................23

5.2.4.2

KTP 600 Basic PN...............................................................................23

5.2.4.3

KTP 1000 Basic PN.............................................................................23

5.2.4.4

TP 1500 Basic PN ...............................................................................23

A fejlesztési folyamat lépései ........................................................................................... 24 6.1.

Új terv létrehozása...................................................................................................... 24

6.2.

A PLC típus kiválasztása ........................................................................................... 24

6.3.

Az eszköz felépítése ................................................................................................... 25

6.4.

A perifériák beállítása ................................................................................................ 26

6.4.1

Perifériák: ......................................................................................................... 26

6.4.2

A központi egység egyéb beállításai: ............................................................... 27

6.4.3

PROFINET hálózat beállításai ......................................................................... 27

6.4.4

Digitális be- kimenetek beállításai.................................................................... 27

3




Oktatási segédlet

6.4.5

Analóg bemenetek beállításai ........................................................................... 28

6.4.6

Nagysebességű számlálók beállításai ............................................................... 28

6.4.7

Impulzusgenerátorok beállításai ....................................................................... 28

6.4.8

Viselkedés indulásnál: ...................................................................................... 29

6.4.9

Időzített funkciók: ............................................................................................. 29

6.4.10

Adatvédelem: .................................................................................................... 29

6.4.11

Rendszer- és óramemória beállítások ............................................................... 29

6.4.12

Ciklusidő-beállítások: ....................................................................................... 29

6.4.13

Kommunikációkorlátozás: ................................................................................ 30

6.5.

A PLC programszervezés lehetőségei, a strukturált programozás kellékei ............... 30

6.5.1

6.5.1.1

Programblokk ...................................................................................... 31

6.5.1.2

Indítóblokk ........................................................................................... 32

6.5.1.3

Késleltetett megszakításblokk .............................................................. 32

6.5.1.4

Ciklikusan végrehajtódó megszakításblokk .........................................32

6.5.1.5

Hardver megszakításblokk ..................................................................32

6.5.1.6

Időtúllépési megszakításblokk ............................................................. 33

6.5.1.7

Diagnosztikai hiba megszakításblokk..................................................33

6.5.2

Funkcióblokk .................................................................................................... 33

6.5.3

Funkció ............................................................................................................. 33

6.5.4

Adatblokk ......................................................................................................... 34

6.6.

Adattípusok ................................................................................................................ 34

6.6.1 7.

Szervezési blokkok: .......................................................................................... 31

Tömbök ............................................................................................................. 36

Az S7 1214C PLC programozása..................................................................................... 36 7.1.

A PLC csatlakoztatása a PC-hez ................................................................................ 37

7.2.

A program szerkesztése.............................................................................................. 38

7.3.

Eszköz konfiguráció létrehozása ................................................................................ 41

7.3.1.

A CPU és a modulok működésének beállítása ................................................. 45

7.3.2.

A CPU IP címének beállítása ........................................................................... 47

7.4.

A felhasználói program tervezése .............................................................................. 48

7.4.1.

A felhasználói program szervezése OB-k használatával .................................. 51

7.4.2.

A moduláris feladatok programozása FB-k és FC-k felhasználásával ............. 52

4




Oktatási segédlet

7.4.3.

Adatblokkok létrehozása a program-adatok tárolására..................................... 54

7.4.4.

Projekt és globális könyvtárak .......................................................................... 54

7.5. 8.

Készülékek közötti kommunikáció ............................................................................ 55

Irodalomjegyzék ............................................................................................................... 57

…

5




Oktatási segédlet

1. Előszó A korszerű fejlesztési/fejlődési irányokat követve a 2010-es évben a Siemens cég az S7 PLC sorozat egy új fejlesztésű tagjával, az S7 1200 PLC családdal jelent meg a piacon. Az eszközhöz a Siemens létrehozott egy új fejlesztői környezetet, a Totally Integrated Automation PORTAL V10.5 (TIA PORTAL) programot. A PC-n futtatható alkalmazás tartalmazza a fejlesztéshez szükséges információkat az S7 1200 PLC család minden tagjáról, a központi egységek lehetséges bővítéseiről valamint a működési folyamatok megjelenítésére és felhasználói beavatkozásra lehetőséget nyújtó képernyőpanelekről. Az új fejlesztési irányzatoknak

megfelelően

a

program

lehetőséget

nyújt

a

különböző

eszközök

programozására, a velük kiépített hálózatok paraméterezésére, a felhasználói felület kialakítására, az elkészült program diagnosztizálására és letöltésére. Jelen oktatási segédlet ezen új fejlesztésű PLC család legfontosabb hardver és szoftver jellemzőit, illetve a TIA PORTAL fejlesztőkörnyezet bemutatását tartalmazza a gyártó cég leírásait is felhasználva.

6




Oktatási segédlet

2. A Totally Integrated Automation PORTAL program alapfunkciói Az S7-1200 programozható logikai vezérlő családot a kompakt felépítés, változatos kialakítás és sokrétű

utasításkészlet jellemzi. A központi egység tartalmazza a

mikroprocesszort, a beépített tápegységet, bemeneteket és kimeneteket. A program betöltése után a központi egység folyamatosan ellenőrzi a bemeneteket és változtatja a kimeneteket a felhasználói program utasításai szerint, amelyek között lehetnek logikai utasítások, számlálási és időzítési feladatok, komplex matematikai műveletek és kommunikáció más intelligens eszközökkel. A Total Integrated Automation PORTAL (TIA PORTAL) újdonsága, hogy egy szoftveralkalmazásba gyűjti a SIMATIC Totally Integrated Automation termékeit, így növelve a felhasználó termelőképességét és hatékonyságát.

2.1. A TIA PORTAL programmal elvégezhető feladatok: Terv „Projekt” készítés Eszközfelépítés Berendezések hálózatba kapcsolása PLC programozás A megjelenés kialakítása A felépítés adatainak betöltése Hálózati és diagnosztikai funkciók használata

3. A SIMATIC STEP 7 Basic V10.5 incl. SP2 szoftver telepítése 3.1. Hardverszükséglet Processzor típus:

Pentium 4 1,7GHz vagy hasonló

RAM:

1 GB Windows XP 2 GB Windows Vista

Szabad merevlemez 7




Oktatási segédlet

Tárolókapacitás:

2GB

Grafikus kártya:

32 MB RAM 32-bit színmélység

Képernyőfelbontás:

1024 x 768

Hálózat:

10 Mbit/s Ethernet vagy gyorsabb

Optikai meghajtó:

DVD-ROM

3.2. Támogatott operációs rendszerek Windows XP (Home SP3, Professional SP3) Windows Vista (Home, Premium SP1, Business SP1, Ultimate SP1)

3.3. Licenc A termék licenc adatait a szoftvert hordozó médium tartalmazza és azokat az Automation License Manager (ALM) telepíti és kezeli a működés folyamán. A termék eltávolításakor a licenc adatok törlődnek, de az ALM a rendszer része marad.

3.4. Telepítés Zárjunk be minden működő alkalmazást! A szoftver telepítése automatikusan elkezdődik a hordozó DVD meghajtóba helyezése után. Ellenkező esetben manuálisan kell elindítani a DVD-n levő „Start.exe” file-t. Megjelenik a telepítőablak és elkezdődik a telepítés konfigurálása. Ez hosszú ideig, több tíz percig is eltarthat. A kinyíló párbeszédablakban kiválasztjuk a telepítő nyelvét, majd kattintsunk a KÖVETKEZŐ azaz „Next” gombra! A következő párbeszédablakban kiválasztjuk a termék felhasználói felületének nyelvét. Itt tekinthetjük meg a termékinformációkat az IGEN „Yes, I would like to read the Product Information” gombra kattintva. A megjelenő szöveg elolvasása után zárjuk be az ablakot és kattintsunk a KÖVETKEZŐ „Next” gombra! 8




Oktatási segédlet

A megjelenő párbeszédablakban kiválaszthatjuk a mappát, ahová telepíteni szeretnénk a programot. Az elérési út ne legyen hosszabb 89 karakternél! Kattintsunk a KÖVETKEZŐ „Next” gombra! A következő képernyőn ellenőrizhetjük a telepítési beállításokat. Ha változtatni szeretnénk, kattintsunk a VISSZA „Back” gombra, amíg el nem érjük a kívánt párbeszédablakot! Olvassuk el a licenc feltételeket, majd kattintsunk a TELEPÍTÉS „Install” gombra! A telepítés megkezdődik. Sikeres telepítés esetén üzenetet kapunk erről, ellenkező esetben egy hibaüzenet tájékoztat a hiba típusáról. A telepítés befejezéseként kattintsunk a BEFEJEZÉS „Finish” gombra, vagy ha szükséges, az ÚJRAINDÍTÁS „Restart” gombra! A TIA PORTAL, a kiválasztott termékek és licencek valamint az Automation Licence Manager telepítve lett a komputerünkön.

4. A TIA PORTAL program indítása A Windows-ban válassza ki „Start > Programok > Siemens Automation > Totally Integrated Portal V10.” menüpontot vagy ikont! A felhasználói interfész kétféle nézettel jelentkezhet be: Kiindulási képernyő „Portal view” Tervezési nézet „Project view”

A

TERVEZÉSI

NÉZET

>

LEHETŐSÉGEK

>

BEÁLLÍTÁSOK

„Project

view>Option>Setting” menüpont alatt beállítható, hogy melyik nézettel jelentkezzen be a program. Ugyanitt állíthatók be a következő lehetőségek: Indulás az utoljára szerkesztett tervezettel A mentett tervezetek listájának hossza Az utoljára használt ablakbeállítások mentése 9




Oktatási segédlet

A listák nézetei: o Részletes o Lista o Ikonok A tárolási helyek

4.1. Kiindulási „Portal View” képernyő: A kiindulási képernyő feladat-orientált felépítésével és a lehetőségek átlátható bemutatásával segíti a gyors munkakezdést. A következő ábra példa a kiindulási képernyő alkotóelmeire.

4.1. ábra Kiindulási képernyő 1. Különböző alapfeladat típusok 2. Tevékenységek a kiválasztott feladattípuson belül 3. Lista a kiválasztott tevékenységhez 4. Váltás tervezési képernyőre 5. Az aktuálisan nyitott tervezet megnevezése

10




Oktatási segédlet

4.1.1 Különböző alapfeladat típusok Ebben a mezőben a választható alapfeladatokat sorolták fel.

4.1.2 Tevékenységek a kiválasztott feladattípuson belül Ebben a mezőben a kiválasztott alapfeladathoz tartozó funkciókat érhetjük el, valamint itt kapcsolhatjuk be a tartalomérzékeny segítségablakot is.

4.1.3 Lista a kiválasztott tevékenységhez Az összes alapfeladatnál elérhető. A mező tartalma a kiválasztott feladattól függ.

4.1.4 Váltás tervezési „Project view” képernyőre A gomb megnyomásakor a tervezési képernyő lesz látható.

4.1.5 Az aktuálisan nyitott terv „project” megnevezése A mezőben az éppen nyitott terv elérési útját és nevét láthatjuk.

4.2. Tervezési képernyő A képernyőn rendezetten látható a kiválasztott projekt minden alkotóeleme. A következő ábra példa a tervezési képernyő alkotóelmeire.

11




Oktatási segédlet

4.2. ábra Tervezési képernyő 1. Címsor 2. Menüsor 3. Funkciómező 4. Tervfelépítési mező 5. Munkaterület 6. Egyéb lehetőségek 7. Részletek 8. Felügyeletablak 9. Váltás kiindulási képernyőre 10. Részfeladatok felsorolása 11. Státusz sor

4.2.1 Címsor A projekt megnevezése látható ebben a mezőben.

4.2.2 Menüsor A munkához szükséges parancsokat tartalmazza 12




Oktatási segédlet

4.2.3 Funkciómező A gyakran használt parancsok gombjait tartalmazza. Innen gyorsabban elérhetőek a parancsok.

4.2.4 Váltás kiindulási képernyőre A gomb megnyomásakor a kiindulási képernyő lesz látható.

4.2.5 Részfeladatok felsorolása Ebben a mezőben megjelennek a nyitott részfeladatok megnevezései. A nevekre kattintva gyorsan válthatunk a részfeladatok közt.

4.2.6 Státuszsor Az utoljára képződött figyelmeztetés látható ebben a sorban.

4.3. Tervfelépítési mező 4.3.1 A tervfelépítési mező funkciói A tervfelépítési mező használatával el tudunk érni minden összetevőt és adatot. A következő funkciók használhatók a tervfelépítési mezőben. Új összetevő hozzáadása Meglevő összetevők megnyitása Összetevők tulajdonságainak ellenőrzése és módosítása

4.3.2 A tervfelépítési mező szerkezete A következő ábra egy példa a tervfelépítési mező szerkezetére:

13




Oktatási segédlet

4.3.ábra Tervfelépítési mező 1. Név 2. Funkciók 3. Terv 4. Egységek 5. Közös adatok 6. Nyelvek és források 7. Hálózat elérése 8. SIMATIC kártyaolvasó

4.3.2.1

Címsor

A címsor tartalmaz egy gombot, amellyel össze lehet csukni, illetve ki lehet nyitni a tervfelépítési mező ablakát, így nagyobb helyet biztosítva a munkaterületnek.

4.3.2.2

Funkciók

A következő funkciók érhetők el a funkciómezőben: 14




Oktatási segédlet

Új felhasználói mappa készítése például a programblokkok csoportosítására. Előre, hátra navigálás a kapcsolatok forrásai között A kiválasztott mappák tartalmának megtekintése a munkaterületen.

4.3.2.3

Terv

A tervmezőben minden eszköz és tevékenység mappája megtalálható: Egységek Nyelvek és források Hálózat elérése

4.3.2.4

Egységek

Saját névvel rendelkező külön mappába lehet gyűjteni a tervben használt összes eszközt. Az egyes eszközökhöz tartozó adatok, tennivalók, funkciók ezekben a mappákban csoportosíthatók.

4.3.2.5

Közös adatok

Ez a mappa tartalmazza azokat az adatokat, amelyeket több egység is használ. Pl. Közös üzenetek, szöveglisták stb.

4.3.2.6

Nyelvek és források

Itt lehet meghatározni a terv nyelvezetét és az üzenetek szövegeit.

4.3.2.7

Hálózat elérése

Ebben a mappában tekinthetjük meg a programozó egységek, ill. PC összes interfészét. A használaton kívülieket is.

4.3.2.8

SIMATIC kártyaolvasó

Ebben a mappában van összegyűjtve a programozó egységhez, ill. PC-hez csatlakoztatott összes kártyaolvasó.

15




Oktatási segédlet

4.4. Munkaterület 4.4.1 A munkaterület funkciói A megnyitott objektumok megjelennek a munkaterületen. Ezek lehetnek szerkesztésre váró programok, táblázatok, képernyőnézetek. Egyszerre több objektum is nyitva lehet, bár ezek közül csak egy látszik a munkaterületen. A nyitott objektumok nevei megjelennek az objektumok felsorolása című mezőben. Ha szükséges, a munkaterület megosztható horizontálisan vagy vertikálisan. Ilyenkor párhuzamosan két objektum szerkeszthető.

4.4.2 A munkaterület szerkezeti felépítése A következő ábra egy példa a munkaterület felépítésére:

4.4. ábra Munkaterület felépítése

1. 2. 3. 4.

Bal oldali munkaterület címsora Bal oldali munkaterület Jobb oldali munkaterület címsora Jobb oldali munkaterület

16




Oktatási segédlet

A szerkesztő ablakok a címsorban lévő gombokkal eltüntethetők „minimise”, kivehetők

a

szerkesztési

nézetből

„float”,

oda

visszaküldhetők

„embed”,

felnagyíthatók teljes ablakméretre „maximize”, és bezárhatók „close”.

4.5. Felügyeleti ablak 4.5.1 A felügyeleti ablak funkciója Többletinformáció megjelenítése egy megnyitott részfeladatról vagy eszközről.

4.5.2 A felügyeleti ablak szerkezete A következő ábrák a felügyeleti ablak elemeit mutatják:

4.5.ábra Felügyeleti ablak elemei 1. 2. 3. 4.

Tulajdonságok gomb Információ gomb Diagnózis gomb Almenüpontok

17




Oktatási segédlet

4.5.2.1

Tulajdonságok

Ebben a mezőben megjelennek a kiválasztott eszköz vagy részfeladat tulajdonságai. A szerkeszthetőeket meg is lehet változtatni.

4.5.2.2

Információk

Ebben a mezőben többletinformációk jelennek meg a kiválasztott eszköz vagy részfeladatról, valamint figyelmeztetések az elvégzett tevékenységekről. (Pl. fordítás)

4.5.2.3

Diagnózis

Ebben a mezőben jelennek meg a rendszer diagnosztikai üzenetei és figyelmeztetései.

4.5.2.4

Almenüpontok

Az almenüpontokkal érhetjük el a kívánt részinformációkat.

5. Az S7-1200 PLC család 5.1. A központi egység Az S7-1200 programozható logikai vezérlő családot a kompakt felépítés, változatos kialakítás és sokrétű utasításkészlet jellemzi. A központi egység tartalmazza a legfontosabb részegységeket, azaz a mikroprocesszort, a tápegységet, be- és kimeneteket. A program betöltése után a központi egység folyamatosan ellenőrzi a bemeneteket és változtatja a kimeneteket a felhasználói program utasításai szerint, amelyek között lehetnek logikai utasítások, számlálási és időzítési feladatok, komplex matematikai műveletek és kommunikáció más intelligens eszközökkel. A következő ábra az S7-1200 PLC központi egységét mutatja.

18




Oktatási segédlet

5.1.ábra S7 1200 PLC központi egysége Néhány biztonsági funkció is beépítésre került a központi egység és a program védelmére: A központi egységeket kulcsszavas védelemmel látták el, védelmet biztosítva a konfigurációs beállításoknak. Használható a „know-how” védelem, a programkód elrejtése egy speciális blokkban. A

központi

egység

tartalmaz

egy

PROFINET

csatlakozást

a

hálózati

kommunikációhoz, valamint kapcsolható hozzá RS 485 vagy RS 232 kommunikációs egység. A PLC család különböző modelljei eltérő tulajdonságokkal és lehetőségekkel rendelkeznek a különböző vezérlési, ill. szabályozási problémák optimális megoldása érdekében. A következő táblázat a család modelljeinek néhány tulajdonságát mutatja be: Jellemző Méret (mm) Felhasználói memória Munka memória Program memória Nem felejtő memória Beépített I/O Digitális Analóg

CPU1211C 90x100x75

CPU1212C

25 KByte 1 Mbyte 2 KByte

CPU1214C 110x100x75 50KByte 2 Mbyte 2 KByte

6 be/4 kimenet 2 bemenet

19






Oktatási segédlet

I/O tükör memória méret Bit memória (M) Szignál modul bővítés Szignál kártya Kommunikációs modulok Nagysebességű számláló Single fázisú

1024 Byte Bemenet (I) és 1024 Byte Kimenet (Q) 4096 Byte Nincs 2 1 3 (baloldali bővítés) 3 4 3 x100 kHz-es 3 x100 kHz-es 1 x30 kHz-es 3 x80 kHz-es 3 x80 kHz-es 1 x20 kHz-es

Quadratura fázisú

8192 Byte 8

6 3 x100 kHz-es 3 x30 kHz-es 3 x80 kHz-es 3 x20 kHz-es

Impulzus kimenet Memória kártya Belső óra működési ideje PROFINET Matematikai műveletek végrehajtási sebessége Logikai műveletek végrehajtási sebessége

2 SIMATIC Memória kártya (opcionális) 10 nap de minimum 6 nap 40 fok C-on 1 Ethernet kommunikációs port 18 µs/utasítás 0,1 µs/utasítás

5.1.táblázat S7 1200 PLC család tulajdonságai

5.2. Bővítési lehetőségek Az S7-1200 családba bővítő modulok is tartoznak. Lehetőség van jelfeldolgozó modul, illetve jelfeldolgozó kártya csatlakoztatására, a bemenetek és kimenetek számának megnövelésére, valamint kommunikációs modul csatlakoztatására. A következő táblázat a bővítéseket mutatja be: Modulok Szignálmodul (SM)

Digitális

csak bemenet 8 x DC Be 16 x DC Be

Analóg

4 x Analóg Be 8 x Analóg Be szignál kártya Digitális (SB) Analóg Kommunikációs Modul (CM) RS 485 RS232

csak kimenet 8 x DC Ki 8 x Relé Ki 16 x DC Ki 16 x Relé Ki 2 x Analóg Ki 4 x Analóg Ki 1 x Analóg Ki

5.2.táblázat S7 1200 PLC bővítési lehetőségei

20

kombinált be/kimenet 8 x DC Be/8 x DC Ki 8 x DC Be/8 x Relé Ki 16 x DC Be/16 x DC Ki 16 x DC Be/16 x Relé Ki 4x Analóg Be/2x Analóg Ki 2 x DC Be/2 x DC Ki -




Oktatási segédlet

5.2.1 Jelfeldolgozó kártyák A jelfeldolgozó kártyák lehetőséget adnak a digitális vagy analóg be/kimenetek számának növelésére. Úgymint: Jelfeldolgozó kártya 4 digitális be/kimenettel (2 x DC bemenet és 2 x DC kimenet) Jelfeldolgozó kártya 1 analóg kimenettel. A jelfeldolgozó kártya a központi egység elején csatlakoztatható. A következő ábra a jelfeldolgozó kártya csatlakoztatási lehetőségét mutatja:

5.2.ábra Jelfeldolgozó kártya csatlakoztatása 1. Státusz LED-ek a jelfeldolgozó kártyán 2. Kivehető vezetékcsatlakozás

5.2.2 Jelfeldolgozó egységek A jelfeldolgozó modulok további lehetőséget adnak a be/kimenetek bővítésére. Ezeket a központi egység jobb oldalán lehet csatlakoztatni. Egy jelfeldolgozó egység csatlakoztatását mutatja a következő ábra:

21




Oktatási segédlet

5.3.ábra Jelfeldolgozó egység csatlakoztatása 1. Státusz LED-ek a jelfeldolgozó modulon 2. Buszcsatlakozó 3. Kivehető vezetékcsatlakozás

5.2.3 Kommunikációs egység Kétféle kommunikációs egység létezik az S7-1200 családban: RS232 és RS485. A központi egységhez maximum 3 kommunikációs egység csatlakoztatható. A egységek a központi egység, illetve a felszerelt egység bal oldalán csatlakoztathatóak. A következő ábra egy kommunikációs egység csatlakozását mutatja:

5.4.ábra Kommunikációs egység csatlakoztatása 1. A kommunikációs egység státusz LED-je. 2. Kommunikációs kábelcsatlakozó

5.2.4 Képernyőpanelek A kezelői alapfeladatok elvégzését és a munkafolyamatok ellenőrzését a SIMATIC HMI Basic Panels érintőképernyők biztosítják. Minden panel rendelkezik IP/5 védettséggel és CE, UL bizonyítvánnyal. 22




Oktatási segédlet

5.2.4.1

KTP 400 Basic PN Mono (STN, szürkeárnyalatos) 4” érintőképernyő 4 db nyomógomb Álló vagy fekvő formátum Méret 3,8” Felbontás: 320 x 240 5.5.ábra KTP400 B

5.2.4.2

KTP 600 Basic PN Color (TFT, 256 szín) vagy Mono (STN, szürkeárnyalatos) 6” érintőképernyő 6 db nyomógomb Álló vagy fekvő formátum Méret 5,7” Felbontás: 320 x 240

5.2.4.3

5.6. ábra KTP600 Basic

KTP 1000 Basic PN Color (TFT, 256 szín) 10” érintőképernyő 8 db nyomógomb Méret 10,4” Felbontás: 640 x 480

5.7. ábra KTP1000 Basic

5.2.4.4

TP 1500 Basic PN Color(TFT, 256 szín) 15” érintőképernyő Méret 15.1” Felbontás: 1024 x 768 5.8.ábra 4TP 1500 Basic 23




Oktatási segédlet

6. A fejlesztési folyamat lépései 6.1. Új terv létrehozása A „TIA Portal” program megnyitásakor alaphelyzetben a tervezési részfolyamatokat egységes keretbe foglaló KIINDULÁSI KÉPERNYŐ „Portal view” jelenik meg. Itt össze vannak gyűjtve azok a részfeladatok, amelyek felmerülhetnek a PLC programozásával kapcsolatban. Az átláthatóság segíti a gyors munkakezdést. Első lépésben létre kell hozni az új tervet „Create new project” ÚJ TERV menüpontra kattintva. Megadjuk az állomány nevét „Project name” és választhatunk az ajánlottól eltérő tárolási helyet „path”. Mód van szerző és megjegyzés beírására is. A LÉTREHOZÁS „Create” gombra kattintva három lehetőségünk van: PLC típus kiválasztás „Configure a device” PLC programkészítés „Create a PLC program” Ellenőrző képernyő típusának kiválasztása „Configure an HMI screen”

Célszerű a PLC típus kiválasztásával kezdeni, de a programozás ennek kihagyásával is elkezdhető. Ilyenkor a program egy alaptípust feltételez, lehetőséget adva a később elvégzett

kiválasztásra

vagy

egy

már

csatlakoztatott

felismertetésére.

6.2. A PLC típus kiválasztása A következő ábra a PLC típusválasztó párbeszédablakot mutatja:

24

típus

automatikus




Oktatási segédlet

6.1.ábra PLC típusválasztó párbeszédablak Háromféle típus és ezek három-három altípusa közül választhatunk az S7-1200-as családban: CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C

Megjegyzés: Szükség esetén kettő vagy több központi egységet is kiválaszthatunk, majd ezeket IP címmel ellátva a HÁLÓZAT BEÁLLÍTÁSA nevű képernyőn „Configure networks” kialakíthatjuk a hálózatot. Az Automatizálási Tanszéken a CPU 1214C központi egységet használjuk. Rákattintva a listában felsorolt központi egységre, megnyílik az ESZKÖZ FELÉPÍTÉSE nevű képernyő.

6.3. Az eszköz felépítése A következő ábra az eszközfelépítés nevű ablakot mutatja:

25




Oktatási segédlet

6.2.ábra Eszközfelépítés Itt a programban megnyitható ESZKÖZKATALÓGUSBÓL „Hardware catalog” az egyes eszközök megrendelési számaira kattintva a központi egységhez csatolhatunk kommunikációs egységet (RS232, RS485) analóg, digitális be- és kimeneteket. Így elemekből összerakhatjuk a szükséges kiépítést.

6.4. A perifériák beállítása A központi egység képére kattintva a tulajdonságok mezőben láthatjuk felsorolva az eszközben lévő perifériákat, illetve egyéb tulajdonságokat úgy mint:

6.4.1 Perifériák: kommunikációs port PROFINET interfész digitális be- kimenetek analóg bemenetek és jeladó nagysebességű számlálók impulzusszélesség generátor

26




Oktatási segédlet

6.4.2 A központi egység egyéb beállításai: viselkedés indulásnál időzített funkciók védelem rendszer- és óramemória beállítások ciklusidő-korlátozás Kommunikáció-korlátozás A felsorolás mezőire kattintva számos lehetőség adódik a központi egység illetve perifériák működési tulajdonságainak beállítására.

6.4.3 PROFINET hálózat beállításai Itt adhatjuk meg a hálózati csatlakozó nevét, az alhálózat nevét, IP címét és maszkját, ha szükséges az útválasztó „IP router” címét, és beállítathatjuk a belső óra szinkronizálását internetes hálózati időszolgáltatás segítségével „Network Time Server”.

6.4.4 Digitális be- kimenetek beállításai A digitális bemeneteknél csatorna csoportonként beállíthatunk különböző mértékű zajszűrést, valamint a 14 csatornánál külön-külön kapcsolhatunk be fel- vagy lefutó él érzékelést, illetve impulzusfigyelést és az eseményhez megszakítást. A következő ábra a digitális bemenetek beállítására mutat példát:

6.3.ábra Digitális bemenet beállítása

27




Oktatási segédlet

A 10db digitális kimenetnél csatornánként választhatunk az aktuális érték helyett előre definiált értéket, ha a központi egység programfutása leáll.

6.4.5 Analóg bemenetek beállításai Az analóg bemeneteknél háromféle integrálási időt lehet beállítani 16.6ms, 20ms, 100ms. 50 Hz-es hálózat közelében célszerű a 20ms-os integrálási időt választani a zavarszűrés miatt. Ezen kívül mindkét csatornához külön választhatunk jelsimítást négyféle fokozatban, és figyeltethetjük a túlfeszültség megjelenését a bemeneteken.

6.4.6 Nagysebességű számlálók beállításai A központi egységben 6 db nagysebességű számlálót találunk. Ezeket egyenként tudjuk bekapcsolni. Használhatjuk őket: számlálónak frekvenciamérőnek léptetőmotorok meghajtásának ellenőrzésére az impulzusgenerátorokkal összekapcsolva „Axis of motion”. A számláló algoritmusának működési módjai: egyfázisú belső iránybeállítással egyfázisú külső iránybeállítással kétfázisú két órajel bemenettel (előre-hátra) A/B kvadratikus A, B órajelekkel Beállíthatunk programból- vagy bemenetről vezérelt illetve rögzített számlálási irányt. A frekvenciamérés időalapja 1 másodperc és 0,01másodperc között állítható.

6.4.7 Impulzusgenerátorok beállításai Két impulzusgenerátor található a központi egységben. Ezek használhatóak impulzusszélesség generátor vagy léptetőmotor-meghajtó üzemmódban. Az impulzusszélesség-üzemmódban beállítható: 28




Oktatási segédlet

időalap milli- és mikro szekundum impulzusszélesség-formátum ciklusidő kezdeti impulzusszélesség

6.4.8 Viselkedés indulásnál: Újraindulásnál a normál memória törlődik, az adatbázisok a beállított indulási értéküket veszik fel. (A nem felejtő memóriák nem törlődnek.) A program végrehajtása az első indítási programblokkal kezdődik. Háromféle indulási módot állíthatunk be a központi egységen: nincs újraindulás, a memória alaphelyzetbe kerül újraindulás, függetlenül az esetleges megállásparancstól „Warm restart – RUN” a memória alaphelyzetbe kerül újraindulás a megállásparancs figyelembevételével „Warm restart – mode prior to PWER OFF”

6.4.9 Időzített funkciók: Beállíthatjuk az időzónát, és a biztonsági mentés idejét.

6.4.10

Adatvédelem:

Adatainkat illetve a programot kulcsszavas védelemmel láthatjuk el. A három lehetőség: Nincs védelem Írás védelem Írás/olvasás védelem

6.4.11

Rendszer- és óramemória beállítások

Beállíthatjuk a rendszer-, illetve az óramemória bitjeinek kezdőpontját a memóriában.

6.4.12

Ciklusidő-beállítások:

Beállíthatjuk a ciklusidő maximumát, és rögzíthetjük a minimális ciklusidőt is. 29




Oktatási segédlet

6.4.13

Kommunikációkorlátozás:

15% és 50% között állíthatjuk be a kommunikációval töltött idő és a futásidő arányát. A központi egység alapbeállításainak elvégzése után, következhet a program bevitele.

6.5. A PLC programszervezés lehetőségei, a strukturált programozás kellékei A „TIA PORTAL” programban a KIINDULÁSI KÉPERNYŐN kiválasztva a PLC PROGRAMOZÁS menüpontot, a kezdő szervezési programblokk „Main OB1” azonnal a rendelkezésünkre áll. Az ikonjára vagy a MUNKATERÜLETI KÉPERNYŐ NÉZET gombra „Project view” kattintva elkezdhetjük a programozást. Amennyiben

azt

a

program

szerkezete

megkívánja,

például

strukturált

programozásnál, lehetőségünk van egyéb programblokkok használatára is. A KIINDULÁSI KÉPERNYŐN „Portal view” vagy a MUNKATERÜLET KÉPERNYŐ >

TERVFELÉPÍTÉS

HOZZÁADÁSA

„Add

MEZŐN new

rákattintva block”

az

nevű

ÚJ

PROGRAMBLOKK

menüpontra

megjelenik

PROGRAMBLOKK HOZZÁADÁSA párbeszédablak.

A következő ábra a programblokk hozzáadása nevű ablakot mutatja:

30

a




Oktatási segédlet

6.4.ábra Programblokk hozzáadás ablak A megjelenő ablakban háromféle programblokk és egy adatblokk közül választhatunk. 1. 2. 3. 4.

Szervezési blokk Funkcióblokk Funkció Adatblokk

6.5.1 Szervezési blokkok: Hétféle szervezési blokk hozható létre. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

6.5.1.1

Programblokk Indítóblokk Késleltetett megszakításblokk Ciklikusan végrehajtódó megszakításblokk Hardver megszakításblokk Időtúllépési megszakításblokk Diagnosztikai hiba megszakításblokk

Programblokk

A programblokk tartalmazza a PLC program utasításait és a strukturált programozáshoz szükséges egyéb felhasználói blokkok hívásutasításait. Tartalma 31




Oktatási segédlet

ismétlődően végrehajtódik miután az indítóblokk egyszer hiba nélkül végrehajtódott. Szükség esetén az egyes számú programblokk (OB1) mellett több programblokkot is használhatunk, ezek számozása 200-tól indul. A programblokkok minden ciklusban egyszer végrehajtódnak. A programblokk a legalacsonyabb megszakítási osztályba tartozik.

Indítóblokk

6.5.1.2

Az indítóblokk egyszer hajtódik végre, amikor a PLC-t bekapcsoljuk vagy újraindul. Itt tudjuk meghatározni a működés peremfeltételeit, mint például a változók indulási értékeit. Az inicializációs rész állhat egy vagy több indítóblokkból, számozásuk OB100 vagy OB200-tól. Az indító blokk egyszeri hibamentes végrehajtása után elkezdődik a programblokkok ciklikus végrehajtása.

Késleltetett megszakításblokk

6.5.1.3

Az „STR_DINT” utasításban meghatározott késleltetési idő letelte után a ciklikus program

végrehajtása

felfüggesztődik,

a

vezérlést

megkapja

a

késleltetett

megszakításblokk. Ennek végrehajtása után folytatódik a ciklikus program működése.

6.5.1.4

Ciklikusan végrehajtódó megszakításblokk

Ez a megszakításblokk a létrehozásánál definiált periódusonként átveszi a vezérlést a ciklikus programvégrehajtástól. Az időintervallum 1ms és 60000ms közt változhat. A programban mindösszesen 4 db késleltetett vagy ciklikus megszakításblokk lehet.

6.5.1.5

Hardver megszakításblokk

A hardver megszakításblokk akkor szakítja meg a ciklikus programvégrehajtást, amikor valamely periféria megszakítást generál. A megszakítási eseményt és a megszakításblokk nevét a periféria beállításánál lehet összekapcsolni. Maximum 50 db független hardver megszakításblokk használható a programban, számozásuk OB 200tól lehetséges.

32




Oktatási segédlet

Időtúllépési megszakításblokk

6.5.1.6

Az időtúllépési megszakításblokk akkor kerül végrehajtásra, ha a központi egység tulajdonságaiban meghatározott maximális ciklusidő beállítást a ciklikus program egyszeri

végrehajtása

meghaladja.

A

program

csak

egy

Időtúllépési

megszakításblokkot tartalmazhat, száma: OB 80.

6.5.1.7

Diagnosztikai hiba megszakításblokk

Ez a megszakításblokk akkor veszi át a vezérlést a ciklikus programvégrehajtástól, amikor egy diagnosztikai képességgel rendelkező periféria hibát észlel a bemenetén. A program csak egy Diagnosztikai hiba megszakításblokkot tartalmazhat, száma: OB 82.

6.5.2 Funkcióblokk A funkcióblokk egy olyan programblokk, amely a be- kimeneti értékeit egy hozzárendelt memóriablokkban tárolja, így ezek elérhetőek maradnak a funkcióblokk végrehajtása után is. A funkcióblokkban tárolt alprogramok akkor hajtódnak végre, amikor a funkcióblokkot meghívják egy másik programblokkból. A funkcióblokk a program különböző pontjairól többször is hívható. A blokk számozása 1 és 65535 között adható meg.

6.5.3 Funkció A funkció egy olyan programblokk, amely nem rendelkezik hozzárendelt memóriával, így a funkcióblokk által használt ideiglenes adatok a blokk végrehajtása után elvesznek. A funkcióban tárolt alprogramok akkor hajtódnak végre, amikor a funkciót meghívják egy másik programblokkból. A funkció használható például matematikai számítások elvégzésére, az eredményt visszaadja a hívó programnak. A funkció a program különböző pontjairól többször is hívható. A blokk számozása 1 és 65535 közt adható meg.

33




Oktatási segédlet

6.5.4 Adatblokk Az adatblokkok a felhasználói program adatai részére lefoglalt területek a memóriában. Lehetnek: Általános adatblokkok Hozzárendelt adatblokkok Az általános adatblokk felépítését a blokk nevére kattintva a megjelenő táblázatot kitöltve tudjuk megadni. Itt megadhatjuk a következőket: Változó neve Változó típusa Változó kezdeti értéke Nem felejtő memóriarekesz tartalmazza Megjegyzés A hozzárendelt adatblokkoknál csak a kezdeti értéket és megjegyzést adhatunk meg.

6.6. Adattípusok Az adat típusa meghatározza az adat tárolási méretét valamint azt, hogy hogyan értelmezzük az adott változót. Minden programutasítás meghatározott adatformátumot kezel, néhánynál lehetőség van többféle adattípus kiválasztására is. Az utasítások paramétereiként használt adatok típusának meg kell egyezniük az utasítások által támogatott adattípusokkal. Amikor meghatározunk egy változót, azonosíthatjuk egy tetszőleges névvel vagy egy abszolút memória címmel. Az úgynevezett címke „Tag” a változó névhez rendelt memória terület, memóriaeltolás és adattípus egysége. A címkéket létrehozhatjuk a címkeszerkesztőben vagy a program-, funkcióblokkok illetve adatbázisok adatkapcsolat „interface” szerkesztőjében. Amennyiben a programozásnál nem címkéket, hanem abszolút memóriacímeket használunk, akkor az adott adattípus méretének meg kell egyeznie a lefoglalt memória méretével. A következő táblázat a felhasználható adattípusokat és tulajdonságaikat tartalmazza:

34




Oktatási segédlet

Adat

Méret

Tartomány

Példa

típus

(bit)

Bool

1

0-tól 1

igaz (true), 0, 1

Byte

8

16#00-tól 16#FF

16#12, 16#AB

Word

16

16#0000-tól 16#FFFF

16#ABCD

DWord

32

16#00000000-tól 16#FFFFFFFF

16#02468ACE

Char

8

16#00-tól 16#FF

'A', 't', '@'

Sint

8

-128-tól 127

123, -123

Int

16

-32,768-tól 32,767

123, -123

Dint

32

-2,147,483,648-tól 2,147,483,647

123, -123

USInt

8

0-tól 255

123

UInt

16

0-tól 65,535

123

UDInt

32

0-tól 4,294,967,295 -38

-tól +/-3.40 x 10

123 38

Real

32

+/-1.18 x 10

LReal

64

+/-2.23 x 10-308-tól +/-1.79 x 10308

12345.123456789 -1.2E+40

Time

32

T#-24d_20h_31m_23s_648ms -tól T#24d_20h_31m_23s_647ms Tárolva: -2,147,483,648 ms-tól +2,147,483,647 ms

T#5m_30s 5#-2d T#1d_2h_15m_30x_45m

0-tól 254 byte karakterlánc

'ABC'

String

változó

123.456, -3.4, 3.4E-3

s

6.1. táblázat Felhasználható adattípusok Adattípusként nem elérhető, de az átalakító utasítások által támogatottak a következő BCD számformátumok: Adat

Méret

Tartomány

Példa

típus

(bit)

BCD 16

16

-999-től 999

123, -123

BCD 32

32

-9999999-től 9999999

1234567, -1234567

6.2.táblázat BCD számformátumok

35




Oktatási segédlet

6.6.1 Tömbök A tömbök meghatározott típusú változók rendezett csoportja. Tömb készíthető a programblokk „OB”, funkcióblokk „FB”, funkció „FC” és az adatbázis „DB” adatkapcsolat „Interface” szerkesztőjében, de a Címkeszerkesztőben nem. A tömb létrehozásakor először az adattípusok közül ki kell választani az „Array [lo .. hi] of type” típust majd a „lo”, „hi”, „type” szavak helyére kell beszerkeszteni a tömb legkisebb és legnagyobb elemének sorszámát „index” illetve a típusát (pl. bool, SInt, word). Negatív sorszám is megadatható. A tömb nevét a „név” oszlopban adhatjuk meg. Név

Adattípus

Megjegyzés

Tömb1

Array [1 .. 10] of Int

ez a tömb 10db egésztípusú változót tartalmaz

Tömb2

Array [-5 .. 5] of Word

ez a tömb 11db szótípusú változót tartalmaz

6.3.táblázat Példa a tömb formátumra A programban a tömb egy elemére a tömb nevével és az elem sorszámával hivatkozhatunk. Pl. Tömb2[-2]

7. Az S7 1214C PLC programozása Az Automatizálási Tanszék laboratóriumában S7 1214C típusú PLC-k találhatók. A PLC-k programozására számítógépek állnak rendelkezésre. A programozás és a tesztelés érdekében a PLC-k illetve a be/kimeneti pontjaik kapcsolók és LED-ek alkalmazásával ún. próbapanelen találhatók.

36




Oktatási segédlet

7.1. ábra S7 1214C próbapanel

7.1. A PLC csatlakoztatása a PC-hez A PLC PROFINET kábellel csatlakoztatható a programozó egységhez vagy egy PC-hez. A vezeték egy szabványos CAT5 Ethernet kábel. A PLC csatlakoztatható közvetlenül a PC Ethernet portjához de a TIA Portal program hálózati útvonalválasztón (router) keresztül is eléri a PLC-t. Ehhez a Központi egység hálózati beállításainál alhálózatot kell definiálni. Ezek után a „Go online” gomb megnyomásakor vagy a program letöltésekor a kapcsolat automatikusan létrejön.

37




Oktatási segédlet

7.2. ábra Kapcsolatfelvétel a PLC-vel

7.2. A program szerkesztése A programsorok szerkesztése a MUNKATERÜLET > TERVFELÉPÍTÉS ABLAK > PROGRAMBLOKKOK

mappájában

létrehozott

programblokk

kiválasztásával

kezdődik. Dupla kattintással megnyitjuk a kiválasztott program- vagy funkcióblokkot. Ekkor a munkaterületen megjelenik a blokk tartalma az első hálózat képe. Kétféle programmegjelenítésre, programnyelv használatára van lehetőség: Létra diagram (LAD) Funkcióblokk diagram (FBD) Ezt a PROGRAMBLOKK TULAJDONSÁGOK > NYELV mezőben választhatjuk ki. A programot az UTASÍTÁS mezőben levő csoportosított utasításokra kattintva vagy „hozd-vidd” módszerrel építhetjük fel.

38




Oktatási segédlet

7.3. ábra Munkaterület képe Háromféle utasítástípussal dolgozhatunk: Kontaktus Tekercs Doboz A kontaktus típusú utasítások biztosítják vagy megszakítják az áramutat az egyes elemek között, segítségükkel lekérdezhetjük, illetve kontrollálhatjuk a jelek állapotát. A tekercs típussal bináris változók illetve kimenetek értékét változtathatjuk meg a hozzájuk kapcsolódó logikai jelek függvényében. A doboz típus összetett feladatokat, időzítést, számlálást, átalakítást stb. lát el. A következő ábrán néhány példát láthatunk a doboz típusú utasításokra.

39




Oktatási segédlet

7.4. ábra „doboz” típusú utasítások Használhatunk

fel-

leszámlálót,

be-

és

kikapcsolás

késleltetőt,

impulzusképzőt

(1. hálózat). Itt a bemenetre (IN) érkező logikai magas szint hatására a kimeneten (Q) az időzítés-bemeneten (PT) beállított hosszúságú impulzus keletkezik. Felhasználhatjuk matematikai műveletek elvégzésére, például: összeadás, kivonás, osztás négyzetgyökvonás, logaritmus- és szögfüggvényszámítás stb. A 2. hálózat egy szorzást mutat be. A használt típust egy lenyíló menüből a változók teljes vertikumából választhatjuk. A két szorzat (IN1, IN2) az eredmény pedig a kimenethez (OUT) rendelt memóriarekeszbe kerül, ha az engedélyező bemenet (EN) logikai magas szinten van. A művelet sikeres elvégzését a nyugtázó kimenet (ENO) magas szintje jelzi. A 3. hálózat egy konvertáló utasítás, amely a 864 biten tárolt változók közül bármely típusról egy másik tetszőlegesen választható típusra alakít át, amikor az engedélyező bemeneten magas szint van. A sikeres átalakítást itt is a nyugtázó kimenet magas szintje jelzi.

40




Oktatási segédlet

7.3. Eszköz konfiguráció létrehozása A használni kívánt PLC eszközeinek összeállítását a felhasználó határozza meg azzal, hogy a projekthez hozzáadja a CPU-t és más kiegészítő eszközöket.

7.5. ábra S7-1200 típusú PLC modulok

(1)

Kommunikációs modul (CM): legfeljebb három

(2)

CPU

(3)

CPU Ethernet portja

(4)

Jeltábla (SB-Signal board)

(5)

Jel modul (SM- Signal module) digitális vagy analóg I/O-nak: legfeljebb nyolc

Az eszköz-összeállítás létrehozásához adja az eszközöket a projekthez. Portál nézetben a "Devices & Networks" portál "Add new device" feliratára kattintva adhatja a projekthez a feladatban használni kívánt eszközöket. •

Projekt nézetben új eszközt a projekt neve alatt levő "Add

new device" feliratra duplán kattintva adhat a projekthez. •

Már létező hardware konfiguráció feltöltése

A CPU-val való kapcsolódás után feltöltheti a CPU konfigurációt, az összes modullal együtt, a létrehozott projektbe. Egyszerűen csak nyisson egy új projektet és válassza a nem meghatározott CPU ("unspecified CPU 1200") opciót a konkrét CPU-k helyett. Teljesen át is 41




Oktatási segédlet

ugorhatja a CPU választást és létrehozhat önálló PLC programot, ha a "First Steps" feliratra kattintás után a "Create PLC program" opciót választja. Ekkor a program automatikusan nem meghatározott CPU-t rendel a projekthez. Ezek után a program szerkesztőben válassza a hardver felismerés (Hardware detection) parancsot a fejléc "Online" menüjében. A dialógus kitöltése után a program automatikusan felismeri és a projektbe helyezi a csatlakoztatott eszközöket, CPU-t és modulokat. •

CPU hozzáadása a konfigurációhoz A

projektben

használni

kívánt

CPU

hozzáadásához válassza ki a CPU-t az "Add new

device"

feliratú

opcióból

felkínált

lehetőségek közül. A dialógus kitöltése után az "OK" gombot megnyomva a CPU-t a projekthez adta. Az eszköz nézetben megjelenik a CPU az eszközpanelen. A CPU tulajdonságainak beállításai az ellenőrző ablakban jelennek meg. Itt a CPU egyszerűen testre szabható. Megjegyzés: a CPU-knak nincsen előre meghatározott IP címük. IP címet a CPU-hoz manuálisan kell adni

az

ellenőrző

ablak

megfelelő opciójában. Ha a CPU egy

hálózati

routerhez

kapcsolódik, a routernek is meg kell adni az eszközbe beállított IP címet.

42




Oktatási segédlet

Eszköz hozzáadása a konfigurációhoz Használja a hardware katalógust, hogy új modulokat adjon a CPU-hoz. Háromféle modul van: •

Jeltáblák (SB-Signal boards): néhány további I/O ponttal bővítik a CPU-t.

•

Jel modulok (SM-Signal moduls): további digitális vagy analóg I/O ponttal bővítik a

CPU-t. Ezek a modulok a CPU jobb oldalához csatlakoznak. •

Kommunikációs modulok (CM-Communication modules): egy kommunikációs porttal

(RS232 vagy RS485) bővítik a CPU-t. Ezek a modulok a CPU bal oldalához csatlakoznak.

43




Oktatási segédlet

Modul kiválasztása

Modul beillesztése

Végeredmény

7.6. ábra Új eszköz hozzáadása a konfigurációhoz

Hálózati kapcsolat konfigurálása Használja a hálózati nézetet, hogy hálózati kapcsolatot létesítsen a projektben szereplő eszközök között. A hálózati kapcsolat paramétereinek megadásához használja az ellenőrző ablakban található tulajdonságok, beállítások funkciót. A hálózati kapcsolat létrehozható az eszközökön található, zöld négyzettel jelzett Ethernet csatlakozók összekötésével. 44




Oktatási segédlet

Hálózati nézet

Leírás Válassza ki a hálózati nézetet, hogy az összekapcsolni kívánt eszközök megjelenjenek.

Válassza ki az egyik eszköz csatlakozó portját és húzza a másik eszköz fölé.

A másik eszköz csatlakozó portja felett engedje el az egér gombot, így létrehozta a kapcsolatot.

7.7. ábra Hálózati kapcsolat konfigurálása

7.3.1. A CPU és a modulok működésének beállítása A CPU működésének beállításához kattintson az eszköz nézetben a CPU-ra és az ellenőrző ablakban válassza a beállítások (Properties) oldalt. Itt a beállítható paraméterek: PORFINET IP cím és időszinkronizáció a CPU részére 45




Oktatási segédlet

a CPU viselkedése bekapcsoláskor helyi digitális és analóg I/O-k, nagysebességű számlálók, impulzusgenerátorok rendszeróra (idő, időzóna) írás-/olvasás védettség és jelszó a CPU használatához maximális ciklusidő vagy egy fix minimális ciklusidő és kommunikációs betöltés A CPU üzemmódjainak beállítása Amennyiben az üzemállapot STOP módból RUN (futási) módba változik, a CPU törli a folyamat bemeneti tárképét, inicializálja a folyamat tárkép kimeneteit, valamint feldolgozza az indítási OB-ket. (Ezért az indítási OB-ban megadott olvasási parancsok helyett a bemenetek értékei nullázásra kerülnek a rajtuk lévő tényleges jelek helyett.) Indítási módban csak akkor tudja a bemenet valódi értékét olvastatni, ha az olvasási műveletet azonnali állapotolvasásra állította. Az indítási OB és minden kapcsolódó FC és FB kerül az indítás után végrehajtásra. Ha több mint egy OB létezik a végrehajtásuk a számozásuk alapján növekvő rendben történik. A CPU ugyanúgy elvégzi a következő műveleteket az indítás során: •

a megszakításokat rangsorolja, de nem végzi el azokat az indítás során

•

a ciklusidő figyelés nem engedélyezett az indítás során

•

konfigurációs változtatásokat eszközölhet a HSC (nagysebességű számláló), PWM

(impulzusmoduláció) és PtP (pont-pont kommunikáció) modulokban. •

HSC, PWM és PtP modulok ténylegesen csak a CPU futásakor működnek.

Az indítási OB-k végrehajtása után a CPU futási (RUN) módba kerül és a vezérlési feladatokat hajtja folyamatosan végre, ciklikusan ellenőrizve a bemenetek állapotait. Használja a CPU tulajdonságok beállításait a CPU indításának beállítására állapotváltás alkalmával: STOP módban, RUN módban vagy az előző alkalmazott módban. RUN mód előtt a CPU bemelegítő újraindítást hajt végre. Az újraindítás minden felejtő memóriát a kezdeti értékére állít, de megtartja a nem felejtő memóriák mentett értékeit. 46




Oktatási segédlet

Az I/O és kommunikációs műveletek beállítása Jelmodul (SM) és jeltábla (SB) • Digitális I/O: állítsa be egyenként a bemeneteket (élérzékelésre, impulzusérzékelésre stb.) és állítson be a kimeneteknek fagyási vagy helyettesítő értéket módváltás esetére. • Analóg I/O: állítson be paramétereket az egyes bemeneteknek (pl áramés feszültség tartományok), ami lehetővé teszi az alul- és túlcsordulás diagnosztikáját is. Állítson be paramétereket az egyes analóg kimeneteknek és tegye elérhetővé azok diagnosztikáját (pl.: rövidzárás feszültségkimenetre vagy túlcsordulás érték vizsgálat). • Címek meghatározása: állítson be kezdőértékeket a modulban használt be- és kimeneteknek. Kommunikációs modul (CM) •

Port konfiguráció: beállíthatók olyan kommunikációs paraméterek, mint az adatátvitel

sebessége, paritás, start bit, stop bit, várakozási idő. •

Üzenet továbbítása és fogadása: küldött és fogadott adatokhoz kapcsolódó opciók

állíthatók be (pl.: üzenet eleje és üzenet vége paraméterek).

7.3.2. A CPU IP címének beállítása Mivel a CPU-nak nincs gyárilag előre beállított IP címe, azt a felhasználónak kell beállítani. Az IP cím és egyéb PROFINET interfészhez kapcsolódó paraméterek beállíthatók a CPU tulajdonságainak beállításánál. • Egy PROFINET hálózatban minden eszköz rendelkezik egy önálló egyedi Media Acces Control címmel (MAC címmel) a gyártó által való beazonosíthatóság érdekében. Ezen kívül minden eszköznek rendelkeznie kell IP címmel is. • Egy subnet (alhálózat) hálózaton keresztül kapcsolódó eszközök logikai csoportja. Egy mask (használják még a subnet mask és 47




Oktatási segédlet

hálózati mask kifejezéseket is) egy subnet határait határozza meg. A router az egyetlen kapcsolat a subnetek között. A routerek

LAN-okat

kötnek össze és

az

adatcsomagok

küldéséhez és fogadásához az IP címekre támaszkodnak. Mielőtt a CPU-ra feltöltenénk az IP címet, meg kell győződni arról, hogy a számítógép és a programozó eszköz IP címe megegyezik. A STEP 7 Basic lehetőséget biztosít, hogy meghatározhassuk a programozó eszköz IP címét. A CPU ellenőrző ablakában a tulajdonságok menü PROFINET-re vonatkozó pontjában találjuk meg a szükséges beállításokat. A CPU IP címének kompatibilisnek kell lennie a programozó eszköz IP címével és a hozzá tartozó subnet mask-kal. Az CPU a beállított IP címét a projekt feltöltésekor kapja meg.

7.8. ábra IP cím beállítása

7.4. A felhasználói program tervezése Egy automatizálási feladat létrehozásakor a felhasználói programot, az utasításokat kód blokkokba (OB, FB vagy FC) helyezzük. Az OB olyan kód blokk, amellyel az utasítások szervezhetők, rendezhetők. Számos alkalmazásban egy folyamatos ciklikus OB, mint az OB 1, tartalmazza a program logikát. A ciklikus program OB-n kívül a CPU rendelkezik egyéb OB-kkal, melyek speciális funkciókat láthatnak el, mint az indítás funkció, a megszakítások és hibák kezelése vagy adott időközönkénti egyedi programkódok végrehajtása. Minden OB a CPU egy konkrét eseményére válaszol és félbeszakíthatja a felhasználói programot az előre megszabott prioritási osztályzásnak megfelelően. 48




Oktatási segédlet

Az FB egy szubrutin, ami egy másik kód blokk (OB, FB vagy FC) meghívására hajtódik végre. A hívó blokk paramétereket továbbít az FB-nek és azonosít egy adatblokkot (DB), ami a meghívás adatait tárolja. Az adatblokk megváltoztatása lehetővé teszi, hogy egy általános FB-vel irányítsunk egy eszközcsoportot. Például egy FB irányít néhány szelepet, de az egyes szelepek működési paramétereit egy-egy DB tartalmazza. Az FC szintén egy szubrutin, ami egy másik kód blokk (OB, FB vagy FC) meghívására hajtódik végre. Az FC-nek nincs kapcsolódó adatblokkja. A meghívó blokk közvetít adatokat az FC-nek. Az FC kimeneti értékét egy memória címre vagy egy globális DB-re kell írni. A felhasználói program felépítéstípusának megválasztása Az alkalmazás kívánalmaitól függően, a felhasználói program tervezésekor választhatjuk a lineáris, lefutó felépítést vagy a moduláris, megszakításos felépítést. Egy lineáris program az automatizálási feladat minden utasítását sorban egymás után hajtja végre. A lineáris programvégrehajtáskor az összes programutasítás egyetlen program ciklusban, jellemzően az OB 1-ben található a ciklikus program végrehajtásához. Moduláris programszerkesztés és végrehajtás esetén a főprogram különböző kód blokkokat hív meg részfeladatok végrehajtására. Moduláris felépítés létrehozásához az összetett automatizálási feladatot fel kell osztani kisebb szubrutin feladatokra, amelyek a folyamat funkcionális feladatainak felelnek meg. A tervezés a kód blokkok megfelelő helyen való meghívását követeli. Lineáris struktúra:

Moduláris struktúra:

7.9. ábra Lineáris és moduláris program felépítése Összetett feladat megoldásához célszerű a moduláris program szerkesztés és végrehajtás 49




Oktatási segédlet

alkalmazása FB-k és FC-k megtervezésével. A hívó blokk meghatározó paramétereket biztosít a meghívott blokknak. Mikor egy kód blokk meghív egy másik blokkot, akkor a CPU megszakítja a program kódot és a meghívott blokkot hajtja végre. Ha a meghívott blokk végrehajtásra került, a program végrehajtás visszatér a hívó blokk végrehajtásához. A feladat végrehajtás a blokk meghívásától folytatódik. Az alábbi ábra mutatja a moduláris program végrehajtás menetét: A) Hívó blokk B) Meghívott

(megszakító)

blokk 1) Program végrehajtás 2) Utasítás vagy esemény, ami egy másik blokkot hív meg 3) Program végrehajtás 4) Blokk vége, visszatérés a hívó blokk végrehajtásához 7.10. ábra Moduláris programvégrehajtás A

blokkhívások

bonyolultabb

struktúrába is rendezhetők. 1. Programciklus kezdete 2. Egymásba

ágyazott

blokk

hívások Az

ábrán

látható

példán

a

beágyazás mértéke négy (egymásba foglalási mélység), azaz a program ciklus OB-n kívül még három meghívott blokk réteg található. 7.11. ábra Moduláris programvégrehajtás, egymásba foglalási mélység 50




Oktatási segédlet

A meglévő kód blokkok a felhasználói programban többször is felhasználhatók, így a program tervezése és végrehajtása egyszerűsödik. Létrehozhatunk újrahasználható blokkokat olyan általános feladatok, részfeladatok számára, mint például egy szelep vagy motor vezérlése. Ezeket az általános kód blokkokat

elmenthetjük

egy

külön

mappában,

hogy

más

feladatoknál

is

felhasználhatóak legyenek. Ha a felhasználói programot moduláris elemekből építjük fel, amelyek funkcionálisan kapcsolódnak a feladathoz, akkor a program szerkezete könnyebben áttekinthetővé és kezelhetőbbé válik. A moduláris összetevők nem csak a programtervezést teszik könnyebbé, de lehetővé teszik a program kód egyszerűbb és gyorsabb frissítését, módosítását. Moduláris összetevők leegyszerűsítik a program esetleges hibáinak keresését. A teljes program kisebb program szegmensekre osztása lehetővé teszi az egyes kód blokkok külön tesztelését a fejlesztés során. A moduláris programtervezést kihasználva a komplett program tervezési ideje lecsökkenthető.

7.4.1. A felhasználói program szervezése OB-k használatával A szervező blokkok (OB- Organization Block) határozzák meg a program struktúráját. Ezek alkotják az interfészt a felhasználói program és az operációs rendszer között. Az OB-k eseményvezéreltek. Egy esemény, mint például egy diagnosztikai megszakítás vagy egy időintervallum hatására hajtja végre a CPU az OB-t. Néhány OB előre megadott indítási eseménnyel

vagy

viselkedéssel

rendelkezik. A program ciklus OB tartalmazza a főprogramot. A felhasználói programba több ilyen program ciklus OB is elhelyezhető. RUN üzemmód alatt a program ciklus OB a legkisebb prioritási szinttel 51




Oktatási segédlet

kezdi a végrehajtást és bármilyen program folyamattal félbeszakítható. (Az indítás OB ne szakítsa félbe a felhasználói programot, mert az indítás OB már a RUN üzemmód előtt lefutott.) A program ciklus OB végrehatásának befejezésével a program azonnal újra végrehajtja a program ciklus OB-t. Ez a ciklikus végrehajtás a PLC-k normális működési menete. Számos alkalmazásnál a felhasználói program teljes egésze egy OB-ban található. Létrehozhat más OB-ket, melyek különböző funkciókat látnak el, mint például indítási feladatokat, megszakítások, hibák kezelését vagy adott időközönkénti feladatok ellátását. Használjuk az "Add new block" (új blokk hozzáadása) dialógust a felhasználói program új blokkal való bővítéséhez. A CPU megállapít egy kezelési rendet a prioritási szint függvényében. Az

OB-k

működési

paraméterei

megváltoztathatók. Például beállíthatjuk az időparamétert egy idő késleltetett OB vagy ciklikus megszakításos OB létrehozásához.

7.4.2. A

moduláris

feladatok

programozása

FB-k

és

FC-k

felhasználásával Egy funkció (FC) olyan, mint egy szubrutin. Egy FC egy kód blokk, amely jellemzően egy adott műveletet hajt végre meghatározott bemeneti értékekkel. Az FC a műveleti eredményeit egy memóriahelyen tárolja. FC-ket a következő feladatok elvégzéséhez használhatunk: Általános és sokszor használatos műveletek elvégzéséhez, mint például a matematikai számítások. Funkcionális feladatok végrehajtásához, mint például bit logikai műveleteket használó egyedi vezérlések. Egy FC a program több különböző pontján is meghívható. Ez a többszöri felhasználás egyszerűsíti a programozását a gyakran előforduló, ismétlődő feladatoknak. Ellentétben az FB-vel, az FC-nek nincsen kapcsolódó DB-je. Az FC a saját ideiglenes memóriáját (L) használja a számítási művelet adatainak. Az ideiglenes memória nem kerül 52




Oktatási segédlet

mentésre. Miután az FC befejezte a műveletet, az adatok további felhasználásra elmenthetők, ehhez a kimeneti értéket egy globális memória helyre kell küldeni, mint az M memória vagy a globális DB. Egy funkció blokk (FB) olyan, mint egy szubrutin memóriával. Az FC egy kód blokk, aminek hívásokkal lehet programozni a páramétereit. Az FB eltárolja a bemeneti-, kimeneti és be/kimeneti paramétereit egy változó memóriába, amely egy adat blokkban (DB) található. Az FB-k olyan műveletek vezérlésére alkalmazható, amelyek nem fejezik be a műveletet egy ciklusidő alatt. Hogy az adatok könnyen elérhetőek legyenek, minden FB egy vagy több DB-t használ. Az FB használatával az adatok abból a DB-ből kerülnek kiolvasásra, ahol a blokk paraméterek találhatók. FB interfészen keresztül kezdeti érték paraméterek rendelhetők az FB-hez. Ha nincs hozzárendelés, a paraméterek a DB-ben tárolt értékeket veszik fel. Egyes esetekben mindenképp szükséges paramétereket megadni. A következő ábra egy OB-t mutat, ami három alkalommal ugyanazt a FB-t hívja meg minden alkalommal különböző DB-kal. Ez a struktúra lehetővé teszi, hogy ugyanaz az FB vezéreljen néhány hasonló eszközt, mint például motorokat, azzal, hogy minden hívásnál más adat blokkot rendel az egyes eszközökhöz. Minden DB egy adott eszköz paramétereit tárolja (pl.: futási idő, fordulatszám). Ebben az esetben FB 22 vezérel három különböző eszközt, ahol DB 201 az egyik, DB 202 a másik és DB 203 a harmadik eszköz aktuális paramétereit tárolja.

7.12. ábra FB és DB modulok használata

53




Oktatási segédlet

7.4.3. Adatblokkok létrehozása a program-adatok tárolására Az adat blokkok (DB) a felhasználói programban lévő kód blokkok adatainak tárolására szolgálnak. A felhasználói program tárolhat adatokat a CPU speciális memória helyein, mint például a bemenetekét (I), kimenetekét (Q) és bit memóriákat (M). Ezen kívül használhat DBket magának a program változónak tárolására és gyors hozzáférésének érdekében. Létrehozhat csak olvasható DB-t is. Egy DB-ben tárolt adatok nem törlődnek, amikor a DB-t bezárják vagy a hozzá tartozó kód blokk véget ér. Kétféle DB típus létezik: Globális DB: a programban lévő kód blokk adatait tárolja. Bármely OB, FB vagy FC hozzáférhet a globális DB-ben tárolt adatokhoz. Eset DB: speciális FB adatainak tárolására szolgál. Az adatok elrendezése egy eset DB-ben tükrözi a paramétereket és az állandó adatokat az FB-ben. Pillanatnyi memória nem tárolódik eset DB-ben. Új kód blokk létrehozása 1.

Nyissa meg a "Program blocks" mappát.

2.

Kattintson duplán az "Add new block"

feliratra. Az "Add new block" dialógusban kattintson

3.

a "Function (F)" ikonra. Válassza ki a programozási nyelvet a

4.

legördülő menüből ("LAD"). 5.

Kattintson az "OK" gombra a blokk program hozzáadásához.

7.4.4. Projekt és globális könyvtárak Globális és projekt könyvtárak segítségével újra felhasználhatunk objektumokat egy vagy akár több projektben is. FC-k, FB-k és DB-ket, konfigurációkat, adat típusokat, watch table54




Oktatási segédlet

ket, folyamat képeket is tárolhatunk akár a könyvtárakban is. Még a HMI egység komponenseit is kimenthetjük. Minden projekthez automatikusan tartozik egy könyvtár, de létrehozhatunk saját globális könyvtárat is. A projekt könyvtár együtt dolgozik a projekttel, ha mentjük a projektet, a könyvtár is mentésre kerül. Saját globális könyvtárat is létrehozhatunk, olyan objektumok tárolására, amiket más projektekben is fel kívánunk használni. Ezt a könyvtárat külön kell menteni, a projekt mentésével nem kerül mentésre!

7.5. Készülékek közötti kommunikáció A CPU-ba integrált PROFINET port támogatja mind az Ethernet mind a TCP/IP-alapú kommunikációs szabványt a következő eszközökkel való kommunikáció létrehozására: programozó készülék, amely rendelkezik STEP 7 Basic programmal HMI (kijelző) készülékek másik

CPU-k

vagy nem

Siemens

készülékek,

amelyek

szabványos

TCP

kommunikációs protokoll átviteli blokk (T-blokk) utasításokat használnak A CPU és a programozó készülék közötti közvetlen kapcsolathoz szükséges feltételek: •

a projekt tartalmazza a CPU-t.

•

A programozó eszköz nem része a

projektnek, de futtatnia kell a STEP 7 Basic programot. A CPU és a HMI panel közötti közvetlen kapcsolathoz szükséges feltétel: •

a projekt tartalmazza mind a CPU-t

mind a HMI panelt.

55




Oktatási segédlet

Két CPU közötti közvetlen kapcsolathoz szükséges feltételek: •

a projekt tartalmazza a mindkét CPU-t.

•

a projektben legyen hálózati kapcsolat konfigurálva a két CPU között.

Több mint két eszköz közötti hálózati kapcsolathoz szükséges feltételek: •

a projekt tartalmazza a hálózatban szereplő eszközöket (CPU-k, HMI-k), de ne

tartalmazza a routert. •

a projektben legyen hálózati kapcsolat konfigurálva az eszközök között.

A CPU TCP [Transport Connection Protocol] és RFC 1006 [ISO Transport over TCP] alkalmazás protokollokat használ. Mikor egy CPU-val való ISO-over-TCP hálózatot konfigurál, csak TSAP kiterjesztésű ASCII karaktereket használjon a passzív kommunikációs partnerek miatt. Nem szükséges Ethernet switch a programozó készülék vagy a HMI és a CPU közötti közvetlen kapcsolat esetén. Ethernet switch-re több CPU-ból vagy HMI-vől álló hálózat esetén van szükség.

56




Oktatási segédlet

8. Irodalomjegyzék [1]

Dr. Hodossy L.

Új alkalmazási lehetőségek feltárása PLC vezérelt komplex rendszerekben és hálózatokban, Kutatási jelentés, UNIVERSITASGYŐR Nonprofit Kft. Győr, 2011. 04.

[2]

SIMATIC S7 S7-1200 Programmable controller System manual https://support.automation.siemens.com/WW/llisapi.dll/csfetch/ 36932465/s71200_system_manual_en-US_enUS.pdf?func=cslib.csFetch&nodeid=36932473&forcedownload =true

[3]

SIMATIC S7-1200 Getting started with S7-1200 https://support.automation.siemens.com/WW/llisapi.dll/csfetch/ 39644875/s71200_getting_started_en-US_enUS.pdf?func=cslib.csFetch&nodeid=39644882&forcedownload =true

[4]

SIMATIC STEP 7 V10.5 SP2 MANUAL https://support.automation.siemens.com/WW/llisapi.dll/csfetch/ 40808553/STEP_7_V10.5_enUS.pdf?func=cslib.csFetch&nodeid=40808557&forcedownload =true

[5]

SIMATIC STEP 7 Basic V10.5 Getting Started https://support.automation.siemens.com/WW/llisapi.dll/csfetch/ 40263542/GS_STEP7Bas105enUS.pdf?func=cslib.csFetch&no deid=40263555&forcedownload=true

57

Siemens S as PLC család Oktatási segédlet

Recommend Documents