Marcin Pawlak - Sterowniki Programowalne.pdf

(3277 KB) Pobierz
(Microsoft Word - Skrypt PLC - ca\263o\234\346 bez PNIMNIPE.doc)
Sterowniki Programowalne
Marcin Pawlak
âWzrost liczby absolwentw w Politechnice WrocĀawskiej na kierunkach o kluczowym
znaczeniu dla gospodarki opartej na wiedzyÒ nr UDA-POKL.04.01.02-00-065/09-01
738281871.001.png 738281871.002.png
Marcin PAWLAK
STEROWNIKI PROGRAMOWALNE
Sterowniki programowalne stanowi Ģ dzisiaj podstawowy element steruj Ģ cy zautomatyzowanych
procesów technologicznych, obecnych niemal Ň e w ka Ň dej gał ħ zi przemysłu. Znajomo Ļę ich budowy,
zasady działania oraz podstaw programowania jest niezb ħ dna w Ļ ród osób zajmuj Ģ cych si ħ zawodowo
projektowaniem i obsług Ģ techniczn Ģ nowoczesnych systemów sterowania i automatyki
przemysłowej. W ostatnich latach, na rynku pracy zauwa Ň y ę mo Ň na wzrost zapotrzebowania na
in Ň ynierów elektryków, specjalizuj Ģ cych si ħ w szeroko poj ħ tej dziedzinie automatyki przemysłowej.
Niedobór wykwalifikowanej kadry technicznej powoduje konieczno Ļę odpowiedniego, kierunkowego
kształcenia na wy Ň szych uczelniach technicznych, których absolwenci oprócz ugruntowanej wiedzy
teoretycznej powinni posiada ę równie Ň przygotowanie praktyczne.
Niniejszy skrypt jest przeznaczony dla studentów wy Ň szych uczelni technicznych, odbywaj Ģ cych
studia na kierunku Automatyka i Robotyka oraz kierunkach pokrewnych. Zawarte w nim informacje
teoretyczne mog Ģ by ę wykorzystane jako materiał uzupełniaj Ģ cy do wykładów i ę wicze ı
laboratoryjnych z ró Ň norodnych kursów, zwi Ģ zanych z programowaniem sterowników PLC.
Cz ħĻę teoretyczna skryptu przedstawia genez ħ i rozwój pierwszych sterowników programowalnych
oraz ich budow ħ i ogóln Ģ zasad ħ działania. Na podstawie normy IEC 61131 omówiono j ħ zyki
programowania sterowników oraz ich elementy wspólne, takie jak: typy danych, zmienne i bloki
funkcyjne. W dalszej cz ħĻ ci skryptu przedstawiono rodzin ħ sterowników PLC firmy OMRON, ze
szczególnym uwzgl ħ dnieniem sterowników modułowych serii CJ1M, stanowi Ģ cych wyposa Ň enie
Laboratorium Sterowania Urz Ģ dze ı i Nap ħ dów Przemysłowych, w Instytucie Maszyn Nap ħ dów
i Pomiarów Elektrycznych w Politechnice Wrocławskiej.
W drugiej cz ħĻ ci skryptu, obejmuj Ģ cej praktyczne aspekty programowania sterowników, zostały
omówione programy narz ħ dziowe wchodz Ģ ce w skład pakietu CX-One, który stanowi podstawowe
narz ħ dzie do konfiguracji i programowania wszystkich obecnie produkowanych sterowników PLC
firmy OMRON. Przedstawiono instrukcj ħ obsługi oraz mo Ň liwo Ļ ci funkcjonalne Ļ rodowiska CX-
Programmer, w zakresie konfiguracji projektu, edycji programów w j ħ zyku drabinkowym oraz
uruchamiania i testowania aplikacji u Ň ytkownika. Na zako ı czenie przedstawiono wybrane instrukcje
i funkcje j ħ zyka drabinkowego sterowników OMRON oraz zasady ich u Ň ycia i parametryzacji.
3
Spis tre Ļ ci
1. Wprowadzenie ................................................................................................................................ 5
1.1. Sterownik programowalny – rys historyczny ........................................................................ 6
1.2. Podział sterowników programowalnych ................................................................................ 8
1.3. Dobór sterownika PLC do systemu sterowania ..................................................................... 11
2. Budowa i zasada działania sterowników PLC ................................................................................ 13
2.1. Ogólna zasada działania sterowników programowalnych ..................................................... 13
2.1.1. Cykl pracy sterownika .................................................................................................. 13
2.1.2. Tryby pracy sterownika PLC ........................................................................................ 16
2.2. Budowa sterowników PLC .................................................................................................... 16
2.2.1. Zasilacz ........................................................................................................................ 17
2.2.2. Jednostka centralna i pami ħę sterownika ...................................................................... 18
2.2.3. Moduły wej Ļę cyfrowych ............................................................................................. 19
2.2.4. Moduły wyj Ļę cyfrowych ............................................................................................. 21
2.2.5. Moduły wej Ļę analogowych ......................................................................................... 23
2.2.6. Moduły wyj Ļę analogowych ......................................................................................... 25
2.2.7. Moduły komunikacyjne ................................................................................................ 25
2.2.8. Moduły specjalne ......................................................................................................... 27
3. Programowanie sterowników PLC ................................................................................................. 28
3.1. Norma IEC 61131 .................................................................................................................. 28
3.2. J ħ zyki programowania sterowników PLC ............................................................................. 30
3.2.1. Podział j ħ zyków programowania .................................................................................. 30
3.2.2. Zasady tworzenia programów w j ħ zyku FBD .............................................................. 32
3.2.3. Edycja programów w j ħ zyku drabinkowym ................................................................. 35
3.2.4. Sekwencyjny schemat funkcjonalny ............................................................................. 38
3.3. Zmienne i typy danych .......................................................................................................... 40
3.3.1. Zmienne ....................................................................................................................... 40
3.3.2. Typy danych ................................................................................................................. 41
3.4. Synteza układów logicznych ................................................................................................. 43
3.4.1. Podstawowe operacje logiczne ..................................................................................... 43
3.4.2. Zastosowanie algebry Boole’a do minimalizacji funkcji logicznych ........................... 45
3.5. Standardowe funkcje i bloki funkcjonalne ............................................................................ 48
3.5.1. Podział funkcji i bloków funkcjonalnych ..................................................................... 48
3.5.2. Funkcje konwersji typów ............................................................................................. 49
3.5.3. Funkcje liczbowe .......................................................................................................... 49
3.5.4. Funkcje na ci Ģ gach bitów ............................................................................................. 51
3.5.5. Funkcje wyboru i porównania ...................................................................................... 52
3.5.6. Elementy bistabilne ...................................................................................................... 54
3.5.7. Detektory zbocza .......................................................................................................... 55
3.5.8. Liczniki ........................................................................................................................ 56
3.5.9. Czasomierze ................................................................................................................. 58
4. Sterowniki programowalne OMRON z rodziny CJ ........................................................................ 60
4.1. Rodzina sterowników OMRON ............................................................................................ 60
4.2. Sterownik CJ1M .................................................................................................................... 61
4.2.1. Budowa i parametry sterownika ................................................................................... 61
4.2.2. Jednostka centralna CJ1M CPU12-ETN ............................................................................ 63
4.2.3. Mapa pami ħ ci sterownika CJ1M .................................................................................. 65
4.2.4. Alokacja modułów rozszerze ı ..................................................................................... 68
4
4.3. Wybrane moduły rozszerze ı sterowników serii CJ ............................................................... 70
4.3.1. Moduł wej Ļę cyfrowych ID211 .................................................................................... 70
4.3.2. Moduł wyj Ļę cyfrowych OD212 .................................................................................. 72
4.3.3. Moduł wej Ļę analogowych AD041 .............................................................................. 74
4.3.4. Moduł wyj Ļę analogowych DA041 .............................................................................. 76
5. Oprogramowanie narz ħ dziowe dla sterowników OMRON ............................................................ 79
5.1. Pakiet programowy CX-One ................................................................................................. 79
5.2. CX-Programmer .................................................................................................................... 82
5.2.1. Główne funkcje programu ............................................................................................ 82
5.2.2. Zakładanie i konfiguracja nowego projektu ................................................................. 88
5.2.3. Edycja programu w j ħ zyku drabinkowym .................................................................... 91
5.2.4. Uruchamianie i testowanie programów ........................................................................ 93
6. Wybrane instrukcje i funkcje j ħ zyka drabinkowego dla sterowników OMRON ............................ 97
6.1. Instrukcje detekcji zboczy ..................................................................................................... 97
6.1.1. Instrukcje DIFU i DIFD ............................................................................................... 97
6.1.2. Instrukcje stykowe ró Ň niczkuj Ģ ce ................................................................................. 98
6.2. Elementy bistabilne ............................................................................................................... 98
6.2.1. Zastosowanie instrukcji stykowych do realizacji funkcji przerzutników ..................... 99
6.2.2. Instrukcje SET i RSET ................................................................................................. 99
6.2.3. Instrukcja KEEP ........................................................................................................... 100
6.3. Czasomierze .......................................................................................................................... 100
6.3.1. Instrukcje TIM, TIMH i TMHH ................................................................................... 100
6.3.2. Czasomierz akumuluj Ģ cy TTIM ................................................................................... 102
6.3.3. Zmiana formatu danych czasomierzy ........................................................................... 103
6.3.4. Programowa realizacja funkcji czasowych typu TP i TOF ........................................... 103
6.4. Liczniki ................................................................................................................................. 105
6.4.1. Licznik CNT ................................................................................................................. 105
6.4.2. Licznik rewersyjny CNTR ........................................................................................... 105
6.5. Komparatory .......................................................................................................................... 107
6.5.1. Komparatory CMP i CPS ............................................................................................. 107
6.5.2. Bezpo Ļ rednie instrukcje porównania ............................................................................ 109
6.6. Generatory taktuj Ģ ce .............................................................................................................. 110
6.6.1. Systemowe generatory taktuj Ģ ce .................................................................................. 110
6.6.2. Programowa realizacja generatora taktuj Ģ cego ............................................................ 111
6.7. Operacje na danych ............................................................................................................... 112
6.7.1. Instrukcje transferu danych .......................................................................................... 112
6.7.2. Operacje przesuwania bitów ......................................................................................... 115
6.7.3. Operacje logiczne ......................................................................................................... 116
6.7.4. Operacje arytmetyczne ................................................................................................. 117
6.8. Instrukcje steruj Ģ ce przebiegiem wykonania programu ......................................................... 119
6.8.1. Instrukcje skoków ........................................................................................................ 119
6.8.2. P ħ tla FOR-NEXT ......................................................................................................... 120
6.8.3. Realizacja podprogramów ............................................................................................ 121
Literatura
................................................................................................................................. 123
1. Wprowadzenie
Dynamiczny rozwój przemysłu obserwowany w ci Ģ gu ostatnich lat spowodował
wzrost zło Ň ono Ļ ci procesów technologicznych oraz zaostrzenie wymaga ı w stosunku
do jako Ļ ci i wydajno Ļ ci produkcji. Ogromna konkurencja, panuj Ģ ca na Ļ wiatowym
rynku w Ļ ród najwi ħ kszych potentatów przemysłowych wymusza stosowanie coraz to
nowocze Ļ niejszych, bezpieczniejszych i bardziej niezawodnych systemów sterowania
i zarz Ģ dzania produkcj Ģ . Powszechnie d ĢŇ y si ħ do automatyzacji przedsi ħ biorstw
przemysłowych, polegaj Ģ cej na zast Ģ pieniu lub ograniczeniu ludzkiej pracy fizycznej i
umysłowej przez maszyny, wykonuj Ģ ce pewne powtarzalne czynno Ļ ci automatycznie.
Realizacja tej strategii mo Ň liwa jest tylko przy zastosowaniu nowoczesnych rozwi Ģ za ı
z szeroko poj ħ tej dziedziny automatyki przemysłowej, która nieustannie si ħ rozwija.
W ubiegłym stuleciu opanowanie technologii wytwarzania półprzewodników
sprawiło, Ň e zdecydowanie najszybciej rozwijaj Ģ c Ģ si ħ dziedzin Ģ techniki stała si ħ
elektronika. W szczególno Ļ ci rozwój techniki cyfrowej spowodował niesamowity
skok technologiczny w zakresie wytwarzania zło Ň onych urz Ģ dze ı technicznych,
charakteryzuj Ģ cych si ħ swego rodzaju inteligencj Ģ . Bez w Ģ tpienia najwi ħ kszym
sukcesem rozwoju tej dziedziny stało si ħ wynalezienie mikroprocesora, który bardzo
szybko stał si ħ „sercem” wszelkich urz Ģ dze ı elektronicznych powszechnego u Ň ytku,
dzi ħ ki czemu z ko ı cem ubiegłego stulecia trafił pod strzechy przeci ħ tnego
u Ň ytkownika.
Gwałtowny rozwój techniki mikroprocesorowej miał równie Ň kolosalne znaczenie
dla rozwoju automatyki przemysłowej, powoduj Ģ c wprowadzenie programowalnej
techniki cyfrowej do kombinacyjnych i sekwencyjnych układów sterowania
ówczesnych procesów przemysłowych. Naturalnym nast ħ pstwem tego było
wynalezienie i upowszechnienie programowalnego sterownika logicznego PLC ( ang.
programmable logic controller ), który dzisiaj jest podstawowym i najcz ħĻ ciej
wyst ħ puj Ģ cym elementem steruj Ģ cym prawie ka Ň dego, nowoczesnego procesu
technologicznego.
Sterownik programowalny jest uniwersalnym urz Ģ dzeniem mikroprocesorowym
przystosowanym do pracy w trudnych warunkach przemysłowych, gdzie jest
wykorzystywany do sterowania prac Ģ maszyn, urz Ģ dze ı oraz całych ci Ģ gów
technologicznych. Głównym zadaniem sterowników PLC jest realizacja
zaprogramowanych algorytmów sterowania w czasie rzeczywistym, na podstawie
analizy sygnałów wej Ļ ciowych, pochodz Ģ cych od sterowanego procesu. W wyniku
reakcji na zmiany sygnałów wej Ļ ciowych sterownik generuje odpowiednie sygnały

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin