2011‐06‐10

1

LITERATURA

1. MANUALE  STEROWNIKÓW ALPHA XL FIRMY MITSUBISHImożna pobrać: www.mpl.pl

Normy: PN‐IEC‐61131‐1: 2004 Sterowniki programowalne; Postanowienia ogólnePN‐IEC‐61131‐2:2004 Sterowniki programowalne; Wymagania i badania dotyczące sprzętuPN IEC 61131 3:2004 Sterowniki programowalne; Języki programowaniaPN‐IEC‐61131‐3:2004 Sterowniki programowalne; Języki programowaniaPN‐IEC‐61131‐5:2004 Sterowniki programowalne; KomunikacjaPodręczniki

1. Janusz Kwaśniewski „Sterowniki PLC w praktyce inżynierskiej” BTC 20082. Jerzy Kasprzyk „Programowanie sterowników przemysłowych” WNT 20063. Tadeusz Legierski, Jerzy Kasprzyk i in. „Programowanie sterowników PLC” WPKJS Gliwice 19984. Janusz Kwaśniewski „Programowalne sterowniki przemysłowe w systemach sterowania” 

Roma‐Pol Kraków 19995. Stanisław Flaga „Programowanie sterowników PLC w języku drabinkowym” Res‐Net Kraków 

20056. Stefan Brock, Roman Muszyński i in. „Sterowniki Programowalne” WPP Poznań 20007. Frank D. Petruzella „Programmable Logic Controllers” McGrawHill 2005

Definicja PLC (Programmable Logic Controllers)Norma IEC 61131‐1

Sterownik  programowalny to „cyfrowy system elektroniczny do stosowania w środowisku przemysłowym, który posługuje się pamięcią programowalną do przechowywania zorientowanych na użytkownika instrukcji  do implementowania specyficznych funkcji: logicznych, sekwencyjnych, taktujących, zliczających i arytmetycznych w celu sterowania przez cyfrowe lub analogowe wejścia i wyjścia szeroką gamą maszyn i procesów”„ Zarówno PLC, jak i związane z nim urządzenia peryferyjne są przeznaczone do łatwego„ Zarówno PLC, jak i związane z nim urządzenia peryferyjne są przeznaczone do łatwego połączenia w przemysłowy system sterowania i w prosty sposób spełniają funkcje przewidziane dla nich”

„Sterowniki programowalne są komputerami przemysłowymi, które pod kontrolą systemu operacyjnego czasu rzeczywistego:• Zbierają pomiary za pomocą modułów wejściowych z cyfrowych i analogowych czujników i urządzeń pomiarowych,• korzystając z uzyskanych danych o sterowanym procesie lub maszynie wykonują programy• korzystając z uzyskanych danych o sterowanym procesie lub maszynie, wykonują programy użytkownika, zawierające zakodowane algorytmy sterowania i przetwarzania danych,• generują sygnały sterujące odpowiednie do wyników obliczeń tych programów i przekazują je przez moduły wyjściowe do elementów i urządzeń wykonawczych,a ponadto mają możliwość:•Transmitowania danych za pomocą modułów i łączy komunikacyjnych•Realizacji funkcji diagnostyki programowej i sprzętowej” – (Kasprzyk, Legierski)

2011‐06‐10

2

Schemat funkcjonalny PLC

Blok wejś‐ciowy

Blokwyjś‐ciowy

CPU

Wyłącznikkrańcowy

załączenie

Przełącznik

2 4 5 1

Wskaźnik

( COM ) ( COM )

Pamięć

•Dane•Program

Potwierdzenie

Stycznik

Zawór ektromagnetyczny

Blok zasilacza Interfejsy do urządzeńzewnętrznych

ZasilaczZasilanie

AC 115/230 VDC 24V

Urządzenia zewnętrzneProgramator, komputer PC, Panel operatora, sieć

Nowoczesne sterowniki dysponują również modułami wejść i wyjść analogowych, komunikacji sieciowej, pozycjonującymi (sterowniki ruchu) itp..

HistoriaPLC

1968 – General Motors  ‐ rozpoczęcie prac nad sterownikiem, który zastąpiłby panele  przekaźnikowe i 

szafy sterownicze w celu ułatwienia programowania i  przeprogramowywania oraz  utrzymania, napraw i 

wymiany oraz zwiększenia  niezawodności.

1969 – pierwszy sterownik Modicon 084 (Modular Digital CONtroller)

1976 – wprowadzenie kaset sterowania zdalnego (oddalone wejścia i wyjścia) za  pomocą połączeń 

komunikacyjnych

1977 – Firma Allen Bradley wprowadza sterownik z procesorem 8080 i koprocesorem dla 

operacji bitowych

Początek lat 80‐tych – zastosowanie modułów inteligentnych z własnymi procesorami

Wejście na rynek PLC firm japońskich (Mitsubishi) z małymi PLC o dużych  możliwościach 

funkcjonalnych i stosunkowo niskich cenach – upowszechnienie sterowników 

K i l t 80 k t i k t ó IBM PC d i t ikóKoniec lat 80 – wykorzystanie komputerów IBM  PC do programowania sterowników

Lata 90‐te szybki rozwój: oprogramowanie SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition),  panele 

operatora (MMI, HMI), sieci komunikacyjne, moduły inteligętne itp.

Obecnie – rozwój aplikacji sieciowych i systemów rozproszonych

2011‐06‐10

3

Cechy współczesnych PLC

Odporne na zużycie ‐ niezawodne

Prosta modyfikacja

Produkcja seryjnaKrótki czas realizacji zamówienia

Produkt międzynarodowy – znany i dostępny w różnych krajach

Odporne na zużycie ‐ niezawodne

Prosta modyfikacja

Produkcja seryjnaKrótki czas realizacji zamówienia

Produkt międzynarodowy – znany i dostępny w różnych krajach

Uniwersalne w małych oraz dużych zastosowaniach

Ekonomiczne nawet przy małych zastosowaniachNiski koszt okablowaniaNiski koszt wykonania dokumentacji (tworzona automatycznie w PC wraz z projektem)Niski koszt magazynowania

Zajmują mało miejsca

Mały pobór mocy

Uniwersalne w małych oraz dużych zastosowaniach

Ekonomiczne nawet przy małych zastosowaniachNiski koszt okablowaniaNiski koszt wykonania dokumentacji (tworzona automatycznie w PC wraz z projektem)Niski koszt magazynowania

Zajmują mało miejsca

Mały pobór mocyMały pobór mocy

Łatwe do zastosowania

Możliwa dalsza rozbudowa systemu

Przyjazna diagnostyka

Przemysłowe wykonanie

Otwarta architektura (interfejsy komunikacyjne)

Mały pobór mocy

Łatwe do zastosowania

Możliwa dalsza rozbudowa systemu

Przyjazna diagnostyka

Przemysłowe wykonanie

Otwarta architektura (interfejsy komunikacyjne)

Podział sterowników

I. Ze względu na liczbę obsługiwanych wejść i wyjść cyfrowych (dwustanowych)o Małe (do 150 I/O) albo  (do 256)o Średnie (150 do 500 I/O) (256‐1024)o Duże (powyżej 500 I/O) (powyżej 1024)

II. Ze względu na rozwiązanie konstrukcyjne• Kompaktowe (blokowe) – stosowana zwykle do sterowników małych i średnich

W jednej obudowie znajdują się wszystkie konieczne elementy sterownika jak CPU, pamięć, zasilacz, oraz zwykle niewielka liczba wejść i wyjść zwykle tylko cyfrowych. Niektóre posiadają niewielki wyświetlacz i klawiaturę

• Modułowe (panelowe) – stosowana zwykle do sterowników średnich i dużychposzczególne układy występują jako oddzielne moduły połączone przez wspólną szynę lubposzczególne układy występują jako oddzielne moduły połączone przez wspólną szynę lub gniazdaOdmiana sterowników modułowych są systemy rozproszone, w których moduły oddalone sa od siebie a komunikacja miedzy nimi i CPU odbywa się za pomocą różnych magistrali (sieci) przemysłowych

Współczesne sterowniki mogą mieć cechy zarówno kompaktowe jak i modułowe

2011‐06‐10

4

Budowa sterowników kompaktowych – przykład FX2N

Zaciski zasilające

Otwory mocująceWymienna listwa zaciskowaz wejściami dwustanowymi

Złącze dodatkowej kasety pamięci

Złącze do podłączaniadodatkowych interfejsów

Bateria pod‐trzymująca

Złączeprogramatora

Wskaźniki wejść (LED)

Wskaźniki LED stanupracy sterownika

Złącze magistralirozszerzającej

Pokrywa

Przełącznik RUN‐STOP 

Wymienna listwa zaciskowaz wyjściami dwustanowymi

Wskaźniki wyjść (LED)

Sterowniki kompaktowe ‐ rozbudowa

2011‐06‐10

5

Sterowniki modułowe

Systemy sterowania

2011‐06‐10

6

Producenci PLC

Omron

Inni

Mitsubishi

ŚWIAT EUROPA

Rockwell

Simens

Procentowy udział w zależności od liczby sprzedanych sztuk sterowników kompaktowych

Zastosowanie

Mechanika

Maszyny powszechnego użytku oraz wykonania specjalne Mechanika

Maszyny powszechnego użytku oraz wykonania specjalne 

Automatyka

Technika sterowania i regulacji

Ochrona środowiska

Gospodarka wodna, utylizacja odpadów przemysłowych, oczyszczalnie ścieków

Obsługa budynków

G i i t l j d i ł ii b i i t

Automatyka

Technika sterowania i regulacji

Ochrona środowiska

Gospodarka wodna, utylizacja odpadów przemysłowych, oczyszczalnie ścieków

Obsługa budynków

G i i t l j d i ł ii b i i tGrzanie i wentylacja, rozdział energii, zabezpieczenia etc. Grzanie i wentylacja, rozdział energii, zabezpieczenia etc. 

2011‐06‐10

7

Zastosowanie PLC

TYPOWE ZASTOSOWANIAmałych PLC

Przemysłowe maszyny myjące/zmywarki do naczyń

Systemy sterowania pompami Platformy dźwigowe i wyciągarkiMieszarki / miksery

TYPOWE ZASTOSOWANIAmałych i średnich PLC

Systemy

monitorowania

Sterowanie windą

monitorowania

poziomu

MEFX08/7‐96

Systemy

sterowania

drzwiami

Klimatyzacja

Systemy sterowania inteligentnym budynkiem

2011‐06‐10

8

Typowe zastosowanie średnich i dużych sterowników

Linie technologiczne

Rodzaje wejść  PLC

wejścia

Dwustanowe cyfroweBinarne

Logika Logika j óż i

analogowe

i i dLogika dodatnia sink ujemna

sourceróżnicowe napięciowe prądowe

2011‐06‐10

9

WEJŚCIE TYPU SINK (ODBIORNIK) WEJŚCIE TYPU SOURCE (ŹRÓDŁO)

Sposoby podłączenia wejść

NPN PNP

Impedancja wejść 3.3 do 4.3 kΩ

Standardowe sygnały wyjściowe enkoderów inkrementalnych (przyrostowych)

Push Pull Wyjście różnicowe – nadajnik linil

Otwarty kolektor typu PNP Otwarty kolektor typu NPN

18

2011‐06‐10

10

Parametry elektryczne wejść cyfrowych

Oporność wejścia 3.9kΩ 4.3kΩ

Numer wejścia Minimalny czas ON/OFF

Minimalne czasy odświeżania dla FX3U

X0 do X5 5μs

X6, X7 50μs

X10 do X17 200μs

X20....(rozszerzenia) 10ms

Podłączenie czujnika dwuprzewodowego

Jeżeli prąd płynący przez czujnik jest większy od 1.5 mA to należy podłączyć opornik  Rb

Brak opornika Rb może prowadzić do przypadkowego załączenia wejścia

2011‐06‐10

11

Czujnik z rezystancją równoległą

Oporność czujnika powinna być większa niż 15 kΩ

Jeżeli oporność  gałęzi równoległej jest mniejsza niż  15 kΩ to należy podłączyć opornik Rb

Zwiększenie prądu obciążenia wyjścia tranzystora

Wyjście czujnika typu otwarty kolektor jest znacznie szybsze jeżeli prąd obciążenia jest większy od 20 mA – ma to znaczenia w przypadku wejść przerywających i licznikowych

Aby to osiągnąć należy  zainstalować opornik Rb ok. 1.5 kΩ

2011‐06‐10

12

Wejścia typu 100‐240 VAC i 5 VDC

Wejścia różnicowe

2011‐06‐10

13

Rodzaje wyjść PLC

wyjścia

Dwustanowecyfrowebinarne

analogowe

przekaźnikowe Tranzystorowe triakowe napięciowe prądowe

Wyjścia przekaźnikowe

Zalety:1. Możliwość załączania dowolnego 

sygnału (AC, DC, +, ‐)2. Stosunkowo duża moc załączanego 

sygnałuWady:Wady:1. Mała częstotliwość załączeń  <50Hz2. Ograniczona liczba załączeń (200 000 –

3000 000)

Wyjścia przekaźnikowe

Maks. prąd obciążenia

Maks. moc przełączanaTypowy czas przełączaniaIzolacja elektryczna

2A / zacisk/1punkt, 8A/zacisk/4punkty, 8A/zacisk/8punktówIndukcyjna 80 VA, rezystancyjna 100 W10ms Pomiędzy cewką i stykiem

maks. AC 250V, DC 30V

2011‐06‐10

14

Wyjścia tranzystoroweTypu sink

Zalety: 1. Duża częstotliwość załączeń2. Niewrażliwe na liczbę załączeń

Wady:

Typu source

Wady:1. Możliwość załączenia tylko napięcia 

stałego DC2. Mały prąd obciążenia

Maks. prąd obciążeniaMaks. moc przełączanaTypowy czas przełączaniaIzolacja elektryczna

0,5A / zacisk Y, (0,8A / zacisk (+V))Indukcyjna 12 VA, rezystancyjna 15 W< 0,2msZłącze optoelektroniczne

Tranzystor wyjściowy 5 do 30V DC

Obciążenie wyjść tranzystorowych

Dl i i ł i t t l ż ić d i d i j b i ż iDla zmieszenia czasu wyłączenia tranzystora należy zapewnić odpowiednie jego obciążenie Np.. Stosując rezystor równolegle z obciążeniem użytkowym

2011‐06‐10

15

Wyjścia triakowe

Załączanie tylko prądu zmiennego AC.Obciążenie rezystancyjne 0.3A  indukcyjne 15VA dla 100 VAC, 30VA dla 200 VAC 

Podstawowe zabezpieczenia układu wyjść 

Zabezpieczenie przed zwarciemObciążenie indukcyjne

Prąd stały DC

Prąd zmienny AC

Dioda na napięcie 5 do 10 razy większe niż napięcia zasilania

Zabezpieczenie równoczesnego załączenia dwóch kierunków Prąd zmienny AC

Elektrolit 0.1μF 250VAC, opornik 100‐120Ω

2011‐06‐10

16

Wejścia analogowe

±10V±10V

±20mA

4 – 20 mA – standard przemysłowy

Przetworniki prądowe – zasady podłączenia

P t ikPLC

Przetwornikprądowy

Przetwornikprądowy

Czujnik w wersji czteroprzewodowejCzujnik w wersji dwuprzewodowej

Zalety wejść/wyjść prądowych:1. Wysoka odporność na zakłócenia2. Możliwość pomiaru na dużych odległościach – brak zależności prądu od zmian oporności przewodów3. Możliwość podłączenia dwuprzewodowego – zasilanie przetwornika z przewodów pomiarowych4. Małe obciążenie układu zasilającego (maksymalne obciążenie 20 mA)5. 4‐20mA – możliwość wykrycia uszkodzenia przewodów pomiarowych (lub przetwornika) oraz 

zasilania układów przetwornika np. wyświetlacza

2011‐06‐10

17

Wejścia analogowe – pomiar temperaturyCzujniki termorezystancyjne PT100 Termopary (termoogniwa)

Sposób działania PLC

Start

X0 X1 Xn

Kontrola stanu PLCInicjacja parametrów

Program sterujący w PLC

1 krok:

Obwód wejściowy

X0 X1. . . . . .

Xn

Rejestr statusówprocesu

•Wejścia•Wyjścia

Odczyt stanów wejściowych, zapis do pomocniczego rejestru statusów procesu

Odczyt stanów wejściowych, zapis do pomocniczego rejestru statusów procesu

Cyklstero

n‐ty krok

Przesłanie rejestrów statusowychdo wyjść fizycznychObwód wyjściowy

Y0 Y1 Yn. . . . . .

• Znaczniki• Rejestry danych

ownika

Kasowanie WDT, komunikacja , testyKasowanie WDT, komunikacja , testy

2011‐06‐10

18

Język drabinkowy (LD – ladder diagram)Język oparty na zasadzie projektowania układów stykowo‐przekaźnikowych, przy czym dopuszcza się użycie także funkcji arytmetycznych, logicznych, relacji oraz bloków funkcyjnych: przerzutników, czasomierzy, liczników, regulatorów itp 

Język listy rozkazów ( IL- instruction list)Zbliżony składnią do języków typu asembler – zwykle jest używany jako język pośredni przy kompilacji programu na język maszynowy 

2011‐06‐10

19

Funkcjonalny schemat blokowy (FBD – Function Block Diagram)

Odpowiednik schematów przepływu sygnałów  dla obwodów w formie połączonych bloków funkcjonalnych. Jest odpowiednikiem schematów przepływu sygnałów dla obwodów logicznych przedstawionych w formie połączonych bramek logicznych oraz  bloków funkcyjnych (wyrażenia algebraiczne, liczniki, zegary, regulatory itp..) 

Język tekstu strukturalnego (ST – structured text)Jest to język wyższego rzędu oparty głównie o wyrażenia i instrukcje (podobny do języka Pascal)

2011‐06‐10

20

Sekwencyjny schemat funkcjonalny (SFC – Sequential Function Chart)

Nie jest to język lecz sposób prezentacji działania sterownika. Zadania sterownika opisuje się za pomocą kroków (steps) i przejść między nimi (transitions) powiązanych ze sobą połączeniami bezpośrednimi lub skokami. Z każdym  krokiem związany jest ciąg instrukcji tak zwane akcje (w dowolnym języku) a przejście miedzy krokami zdefiniowane jest spełnieniem warunku.

Wstęp do ćwiczeń laboratoryjnych

Programowanie przekaźników programowalnych „mini sterowników”

Sterownik ALPHA firmy Mitsubishi

2011‐06‐10

21

DANE TECHNICZNE / opis sterownika

Złącze do podłącze‐nia komputera PC

Miejsce na kasetę i i EEPROM

Zasilanie Wejścia 

8 przyciskówfunkcyjnych

Wyświetlacz LCD

pamięci EEPROM 

Wyjścia

Złącze do podłączeniaAL2‐232 GSM‐CAB

Miejsce na modułyrozszerzające

Dane / zasilanie sterowników ALPHA XL

AL2 ‐ 24M R ‐ A

Zasilanie 24 V DC♦ Zakres napięcia zasilania: 24 V DC + 20 %, ‐ 15 % (28,8 V do 20,4 V)Zasilanie 24 V DC♦ Zakres napięcia zasilania: 24 V DC + 20 %, ‐ 15 % (28,8 V do 20,4 V)

R – przekaźnikT – tranzystor

Liczba wejść/wyjść (14; 24)A – 220 V ACD – 24 V DC

Zasilanie 230 V AC♦ Zakres napięcia zasilania: 100 ‐ 240 V AC (+ 10 %, ‐ 15 %)♦ Częstotliwość: 50/60 Hz (+/‐ 10 %)

Zasilanie 230 V AC♦ Zakres napięcia zasilania: 100 ‐ 240 V AC (+ 10 %, ‐ 15 %)♦ Częstotliwość: 50/60 Hz (+/‐ 10 %)

2011‐06‐10

22

Jednostki centralne al2

Dwie wielkości jednostek centralnychZasilanie: 230 V AC lub 24 V DC

jś i k ź ik l bWyjścia: przekaźnikowe lub tranzystorowe

AL2-248 wejść

15 wejść

Pozostałe właściwości jednostek centralnych są wspólne dla wszystkich modeli

AL2-146 wyjść

9 wyjść

Wejścia dwustanowe sterowników ALPHA XL

Wej Parametry elektryczne wejść ACjścia

Parametry elektryczne wejść ACNapięcie wejściowe 220‐240V AC; +10% ‐15%Izolacja optoelektronicznaCzas odpowiedzi  15 ‐ 40 ms

Parametry elektryczne wejść DCParametry elektryczne wejść DCNapięcie wejściowe 24V DC +20% ‐15%Logika typu sink&sourceIzolacja optoelektronicznaCzas odpowiedzi 10 ‐ 20 ms

2011‐06‐10

23

Wejścia analogowe

Jednostki centralne zasilane napięciem 24V DC umożliwiają programową konfigurację do 8 wejść dwustanowych jako wejścia analogowe o rozdzielczości 9 bitów każdy (0‐500).

8 msCzas przetwarzania

9 bit, 20mV (10000/ 500mV)Rozdzielczość

0 ‐ 500Wyjście cyfrowe

8; (I01 – I08)Wejścia analogowe

o rozdzielczości 9 bitów każdy (0 500).

Offset = 0 dla 0V DC

Gain: 0‐10V = 0 ‐ 500

OFFSET/ GAIN

Realizowane programowo za pomocą bloczka „offset/gain”

142 kΩ (+/‐ 5%)Impedancja wejściowa

0 – 10VWejścia napięciowe

p

Wyjścia dwustanowe (1)

Wyjścia przekaźnikowe

OPIS PARAMETRYNapięcie przełączania 250V AC lub niższeMaksymalna obciążenie rezystancyjne

AL2-14MR-* (O01 – O06) 8A / COMAL2-24MR-* (O01 – O04)AL2-24MR-* (O05 – O09) 2A/ wyjście (4A / COM)

Całkowita liczba AL2 14MR * (O01 O06) 100 000 cykli przy 8A /Całkowita liczba przełączeń/ obciążenie rezystancyjne

AL2-14MR-* (O01 – O06) 100,000 cykli przy 8A / 240V AC lub 24V DCAL2-24MR-* (O01 – O04)

AL2-24MR-* (O05 – O09) 100,000 cykli przy 2A / 240V AC lub 24V DC

Czas odpowiedzi 10 ms lub mniej

2011‐06‐10

24

Wyjścia dwustanowe (2)

Wyjścia tranzystorowe

OPIS PARAMETRYNapięcie przełączania 5-24V DC (+20%, -5%)

Maksymalne rezystancyjne obciążenie 1A / wyjście (8 – 24V DC), 0,1A / wyjście (5 –8V DC)

Maksymalne obciążenie indukcyjne 1A / 24V DC (24W)y ą yj ( )

Minimalne obciążenie 1.0 mA

Czas odpowiedzi ON/OFF, OFF/ON (w przybliżeniu)

1 ms lub mniej

Izolacja obwodu Izolacja optoelektroniczna

Wyświetlacz LCD

• Wyświetlacz LCD: 4 wiersze x 12 znaków• Wartości wyświetlane można definiować jako tekstowe lub (oraz) jako wartości bloków funkcyjnych sterownika ALPHAlub (oraz) jako wartości bloków funkcyjnych sterownika ALPHA• Teksty na wyświetlaczu mogą być przewijane do 63 znaków• Wyświetlane wartości z licznika, zegara, zegara czasu rzeczywistego mogą być zmienione za pomocąprzycisków na sterowniku

• Graficzne przedstawienie wartości zGraficzne przedstawienie wartości z bloków funkcyjnych lub wejść analogowych• 8 przycisków na sterowniku może zostać zaprogramowanych jako wejściowe dane cyfrowe

Wielkość znaków 5.43x2.92

44

28.5 TEMP 85.0 C

12:23 PUMP

2011‐06‐10

25

Interfejs do komputera pc

AL‐232CAB

Kabel AL‐232CAB łączy sterownik ALPHA i ALPHA2 oraz port RS232C komputera PC. Pozwala na komunikację z odpowiednim programem narzędziowym.

DODATKOWE INTERFEJSY ‐ rozbudowa

Wszystkie modele ALPHA XL mogą zostać rozbudowane o jedno z poniższych rozszerzeń, a także o interfejs do komunikacji z modemem GSM.

AL2 – 4EX Dodatkowe 4 wejścia 24V DC

AL2 – 4EX-A2 Dodatkowe 4 wejścia 230V AC

AL2 4EYR Dodatkowe 4 wyjścia

Interfejs do komunikacji z modemem GSM

AL2 – GSM‐CAB

AL2 – 4EYR Dodatkowe 4 wyjścia przekaźnikowe

AL2 – 4EYT Dodatkowe 4 wyjścia tranzystorowe

AL2 – ASI-BD Moduł slave do sieci AS-IAL2 – 2DA Moduł dwóch wyjść

analogowych (12-bitowe) 0-10V lub 4-20 mA

2011‐06‐10

26

Programowanie sterowników alpha xl

Programowanie za pomocą komputera PC:Program narzędziowy AL‐PCS/WIN‐E Ver 2.1; pracuje w środowisku Windows (95, 98, Me, 2k NT)2k, NT)

Programowanie bezpośrednie (klawisze funkcyjne):• Wyświetlacz graficzny LCD• 8 klawiszy funkcyjnych• Menu 6 języczne (do wyboru D, E, F, I, SP, SW)• Wszystkie informacje o blokach funkcyjnych dostępnesą jednocześnie na wyświetlaczusą jednocześnie na wyświetlaczu

Zabezpieczenie programu:   Zabezpieczenie przed dostępem do programu hasłem

PROGRAM NARZĘDZIOWY (wersja 2.4) 

2011‐06‐10

27

Bloczki funkcyjne – funktory (bramki) logiczneWyjście przyjmuje stan ON jeśli wszystkie wejścia są w stanie ON; wejścia nieużywane traktowane są jako znajdujące się w stanie ON.

Wyjście przyjmuje stan ON jeśli co najmniej jedno wejście jest w stanie ON; wejścia nieużywane traktowane są jako znajdujące się w stanie OFF.

Negacja sygnału, zmienia OFF na ON i odwrotnie.

Exclusive OR, wyjście przyjmuje stan ON jeśli tylko jedno z dwóch wejść jest w stanie ON.

Not AND, wyjście przyjmuje stan OFF tylko wtedy gdy wszystkie wejścia są w stanie ON; wejścia nieużywane traktowane są jako znajdujące się w stanie ON.

Not OR, wyjście przyjmuje stan OFF jeśli co najmniej jedno wejście jest w stanie ON; wejścia nieużywane traktowane są jako znajdujące się w stanie OFF.

Bloczki funkcyjne (2)

Funkcja logiczna z użyciem operatorów logicznych AND, OR, XOR, NOT i nawiasów ‐ cztery wejścia i jedno wyjście.Funkcję przełączającą możemy zapisać w postaci wzoru

Zatrzaskuje przekaźnik w pozycji SET lub RESET; możliwość ustawienia priorytetu SET lub RESET.

Po zaznaczeniu w bloczku Set/Reset trybu Remember Output Signal after a Power Cut, ostatni stan wyjścia jest zapamiętywany po wyłączeniu i ponownym włączeniu napięcia zasilania.Stan ten może zostać utracony, gdy sterownik ustawiony zostanie w stan STOP. 

2011‐06‐10

28

Bloczki funkcyjne (3)

Na wyjściu generowany jest pojedynczy krótki impuls gdy na wejściu pojawi się zbocze narastające, opadające lub w obu przypadkach.

Po pojawieniu się impulsu na wejściu, wyjście zmienia stan i d i i j (ON l b OFF)na przeciwny do istniejącego (ON lub OFF).

Po zaznaczeniu w bloczku ALT trybu Remember Output Signal after a Power Cut, ostatni stan wyjścia jest zapamiętywany gdy zasilanie zostanie wyłączone i ponownie włączone.Stan ten może zostać utracony, gdy sterownik ustawiony zostanie w stan STOP. 

Opóźnia sygnałwyjściowy po wystąpienia sygnałuOpóźnia sygnał wyjściowy po wystąpienia sygnału wejściowego ‐ od zbocza narastającego, opadającego lub w obu przypadkach.

Generuje pojedynczy impuls o zadanym czasie trwania; wyzwalany jest impulsem wejściowym, dostępne wejście RESET.

Gdy wejście jest aktywne, bloczek generuje (1) ciąg impulsów o zadanej częstotliwości (ustawianie czasu ON i OFF); (2) zadaną liczbę impulsów o zadanej częstotliwości; 

Bloczki funkcyjne (5)

TS

(3) zadaną częstotliwość w zadanym czasie.

Wykorzystuje zegar czasu rzeczywistego do sterowania stanem wyjścia; kalendarz lub harmonogram tygodniowy.

Po zaznaczeniu w menu bloczka Time Switch trybu Maintenance, h ż b ć i i i kl i t tTSm harmonogram może być zmieniany z poziomu klawiatury sterown.

Zlicza impulsy w górę do ustawionej wartości, przy której wyjście przechodzi w stan ON; resetowany sygnałem.

2011‐06‐10

29

Bloczki funkcyjne (6)

Zlicza w górę i w dół; ustawianie wartości, przy której wyjście przechodzi w stan ONprzechodzi w stan ON.

Porównuje dwie wartości wg wybranej zależności: <, >, =, <=, >=, <> (wartości analogowe, ustawiane bezpośrednio lub z bloków funkcyjnych).

Przetwarza wartość analogową zgodnie z zależnością y=A/B×X+C; ustawianie górnego i dolnego ograniczeniay=A/B×X+C; ustawianie górnego i dolnego ograniczenia.

Wyświetla ekran użytkownika (komunikaty lub dane) na wyświetlaczu LCD.

Bloczki funkcyjne (7)

Porównuje wielkość wejściową z dwoma wartościami (wartości analogowe ustawiane bezpośrednio lub z bloków(wartości analogowe, ustawiane bezpośrednio lub z bloków funkcyjnych).

Gdy wielkość wejściowa przekroczy wartość maksymalną, stan wyjścia zmienia się na ON, gdy zmniejszając się przekroczy minimalną wartość zadaną, ustawia wyjście na OFF lub odwrotnie

Rejestruje czas kiedy sygnał wejściowy jest w stanie ON.Rejestruje c as kiedy sygnał wejściowy jest w stanie ON.

Mierzy częstotliwość sygnału wejściowego w zadanym czasie. Częstotliwość jest porównywana z zadaną wartością i wyjście jest ustawiane w ON/OFF w zależności od wyniku.

2011‐06‐10

30

Bloczki funkcyjne (8)

Generowany jest ciąg impulsów wyjściowych. Definiowane parametry impulsów: wypełnienie (ustaw. bezpośrednio, sygnałem 

l l b h bl k f k )analogowym lub w parametrach bloku funkcyjnego w %), czas cyklu.

DodawanieY = A + B

OdejmowanieY = A – BY = A  B

MnożenieY = A × B

Bloczki funkcyjne (8)

DzielenieA ÷ B = q r (iloraz i reszta)

Czterowejściowy bloczek arytmetyczny; realizuje równanie z użyciem operatorów: [+], [–], [×], [÷], [%], nawiasów () oraz wybranych danych.

A ÷ B = q, r (iloraz i reszta)

Przepisuje stan wejścia na wyjście bloczka przy narastającym zboczu sygnału taktującego.Aby wykonać 8‐mio bitową operację Shift należy użyć ośmiu bloczków SFT.

2011‐06‐10

31

Bloczki funkcyjne (9)

Wysyła zawartość ekranu LCD jako komunikat SMS.

Generuje impuls o losowej szerokości; zadawany jest d i ł k ó j lprzedział czasu w którym jest losowany.

Generuje krótki impuls po odliczeniu zdefiniowanego czasu od pojawienia się sygnału wejściowego.

Po zdefiniowanym czasie opóźnienia wyjście zmienia stan na ON l b OFF k żd i l i jś iON lub OFF, po każdym impulsie wejściowym.

Regulator PID – oblicza wartość sygnału wyjściowego na podstawie wartości  zadanej i regulowanej oraz parametrów PID. Ma wbudowana funkcje autotuningu

Podstawowe elementy języka drabinkowego

Instrukcja Symbol drabinkowy Opis instrukcjiLoaDRozpoczyna połączenie -załączana sygnałem logicznym ' 1 '

LD

L D I jLDI

LoaD Inverse – negacja Rozpoczyna połączenie -załączana sygnałem logicznym ' 0 '

LoaD PulseRozpoczyna połączenie -załączana zboczem narastającym

LDP

LDFLoaD Falling pulseRozpoczyna połączenie -

OUTOutputWysterowanie wyjścia (cewki),

LDF p y p ązałączana zboczem opadającym

2011‐06‐10

32

Przegląd operandów sterownika FX2N

Nazwaoperandu

Symboloperandu

Opis Liczbaadresów

Wejście X Wejście dwustanowe sterownika PLC

Wyjście Y Wyjście dwustanowe sterownika PLC

W sumie256

Znacznik M Wewnętrzna 1-bitowa pamięć pomocnicza 3072Znacznik M Wewnętrzna 1-bitowa pamięć pomocnicza 3072

Licznik czasu T Element odliczający zadany przedział czasu 256

Licznik zdarzeń C Element liczający impulsy logiczne 256, 6 HSC

Znacznik stanu S Do programowania krokowego (STL) 1000

Stała K, H Stała dziesiętna lub szesnastkowa 16-, 32-bitowe

Rejestr danych D, R Rejestr danych, rejestr zbioru (16, 32-bitowy) maks. 8000

Rejestrindeksowy

V, Z Zawiera adres pośredni; do indeksowej modyfikacjiargumentów

16indeksowy argumentówWskaźnik P Wskaźnik skoku w programie (etykieta) 128

Przerwanie I Przerwanie programu głównego 6 wejść, 3 timery

Zagłębienie N Sterowanie sekcjami programu głównego 8

Adresowanie wejść i wyjść sterowników kompaktowych Mitsubishi

F X 2N -32M R -E S

F X 2N -16Y E R

F X 0N -32N T /D P

F X 2N -32E R -E S

F X 2N -4D A S u m a

W ejśc ia X 1 6 - - 16 - 32L iczb a W yjśc ia Y 1 6 1 6 - 16 - 48w e ./w y, M o d . fu n kcyj. - - 8 - 8 16

W ejśc ia X 0 - 1 7 - - 2 0 - 4 7 -Ad reso - W yjśc ia Y 0 - 1 7 20 - 37 - 4 0 - 5 7 -

w an ie M o d . fu n kcyj. N r 0 N r 196

Adresowanie w systemie ósemkowym X0 do X7, X10 do X17 itd.Moduły specjalne zajmują przestrzeń I/O ale nie są brane pod uwagę przy adresowaniuAdresowanie dla następnego modułu rozpoczynamy od nowej oktawy

2011‐06‐10

33

Operandy sterownika FX3U – zmienne bitowe

M - Znacznik (flaga, przekaźnik pomocniczy, bit) – wewnętrzna 1-bitowa pamięć pomocnicza

FX – 1000 bitów   FX2N – 3072 bity  

Inne znaczniki specjalne:FlagiStatus systemu PLCStatus programu STLPrzerwaniaLiczniki szybkieKomunikacjaStatus operacjimatematycznych

Inne znaczniki specjalne:FlagiStatus systemu PLCStatus programu STLPrzerwaniaLiczniki szybkieKomunikacjaStatus operacjimatematycznych

S – Znacznik stanu (przekaźnik stanu) – wewnętrzne specjalne znaczniki do programowania krokowego STL lub SFC. Zasadniczo mogą być stosowane jak zwykłe znaczniki pomocnicze

Znaczniki stanu

FX2N – 1000 bitów

2011‐06‐10

34

Operandy i zmienne typu słowo (rejestr)D – rejestr danych – służy do przechowywania danych numerycznych (słowo sterownika)

Rejestry sa 16-bitowe, zakres danych dla operacji na liczbach całkowitych –32768 do +32767Przez zestawienie dwóch kolejnych rejestrów można utworzyć słowo 32-bitowe Liczby zapisywane są w zapisie binarnym w kodzie U2 (uzupełnień do dwóch) to znaczy:Gdy A≥0 D=A oraz A<0 D=65536-|A| a w formacie 32-bitowym D=2147483647-|A| (albo w zapisie binarnym zanegować wszystkie bity i dodać 1)Rejestry mogą przechowywać dane w zapisie zmiennoprzecinkowym lub naukowym

b15 b14 b13 b12 b11 b10 b9 b8 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

210

215

214

213

212

211

248163264128256512

10242048

40968192

16384+ / -

1

Bity

Waga

Wartośćdziesiętna

stałe

K – stała w zapisie dziesiętnym np.. K123 lub K-123 (16-bitowa w zakresie –32768 do 32767 lub 32-bitowa w zakresie K-2,146,483,648 do 2,146,483,647)

H – stała w zapisie hexadecymalnym np.: H12AB nie występuje jako liczba ujemna (zakres 16-bitowy HFFFF lub 32-bitowy HFFFFFFFF

E – (tylko FX3U) - stała w zapisie zmiennoprzecinkowym (32-bitowa) np.: E.1.234 lub E1.234+3 (1.234*103) zakres 1 0*2-128 do 1 0*2128 rozdzielczość 1 0*2-126 (±3 402*1038 rozdzielczość 1 175*10-41)zakres –1.0 2 128 do 1.0 2128 rozdzielczość 1.0 2 126 (±3.402 1038 rozdzielczość 1.175 10 41)

B31 B30 - B23 B22 - B0

B0 - B22 (23 bity) = Mantysa B23 - B30 (8 bitów) = Wykładnik

Bit znaku

20A20 A19 A03A22 A21 A02 A01 A001,

2-1 2-2 2-3 2-4 2-202-212-222-23

E5 E4 E3E7 E6 E2 E1 E0

27 26 25 24 23 22 21 20

Wartości: 1 x 20 + A22 x 2-1 + A21 x 2-2 +...+ A0 x 2-23

Mantysa:Mantysa:

Wykładnik:Wykładnik:

Wartości: (E7 x 27 + E6 x 26 +...+ E0 x 20)

± Mantysa x 2Wykładnik-127

2011‐06‐10

35

Rejestry plikowe

Rejestry plikowe oznaczane są tak samo jak zwykłe rejestry. Zajmują obszar pamięci programu.Zgrupowane są w 14 bloków po 500 rejestrów – 7000 (D1000 do D7999). Służą do przechowywania danych inicjujących lub wartości rejestrów danych (podtrzymywane bateryjnie)

D1000M

Wbudowana pamięć lub kaseta pamięci

Wbudowana pamięćRAM

Rejestry

Pamięć programu

Pamięć danych

Rejestry

Rejestry danych

Program/komentarz

Po załączeniu zasilania PLC lub zmianie

STOP na RUN Rejestry plikowe

przepisywane są do

rejestrów

Przepisywanie danych przy pomocy zwykłych instrukcji lub blokowo przy pomocy instrukcji np.BMOVP D200 D1000 K400

Max. 14x500

rejestrów

Rejestry plikowe

Rejestry danych

Rejestry danych

danych

odczytzapis (M8024=ON)

Odczyt (M8024=OFF)

Zapis i odczyt z poziomu programu przy pomocy instrukcji BMOVP

Zapis

1 1 0 0 11 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0

K3X0

X17 X16 X15 X14 X13 X12 X11 X10 X7 X6 X5 X4 X3 X2 X1 X0

K1X0 X0 d X3 4 jś i d tk X0K1X0 X0 d X3 4 jś i d tk X0

Tworzenie bloków danych bitowych

K1X6 K1X0

K1X0: X0 do X3 4 wejścia, adres początkowy X0K1X6: X6 do X11 4 wejścia, adres początkowy X6K3X0: X0 do X13 12 wejść, adres początkowy X0

K1X0: X0 do X3 4 wejścia, adres początkowy X0K1X6: X6 do X11 4 wejścia, adres początkowy X6K3X0: X0 do X13 12 wejść, adres początkowy X0

FX3U – odczyt pojedynczego bitu ze słowa

Adresowanie hexadecymalneD0.3 – bit nr 3 w rejestrze D0D0.F – bit nr 15 w rejestrze D0

2011‐06‐10

36

Rejestry indeksowe

V i Z – rejestry indeksowe do adresowania pośredniego zmiennych typu słowo i bitowych – rejestry (D, R), znaczniki (M, S), bloki danych (KnM, KnS, KnX, KnY), liczniki (C), timery (T), etykiety (P) oraz do modyfikowania wartości stałych (K, H)

Np. Jeżeli Z0=10 to D0Z0 oznacza D10Np. Jeżeli Z0 10 to D0Z0 oznacza D10K30Z0 oznacza (30+10)=K40H30Z0 oznacza (H30+K10)=H3AM3Z0 oznacza M13

X0Z0 oznacza X12 (a nie X10) – X, Y oraz bloki bitów KnX, KnYindeksowane są w zapisie ósemkowym

X0 X1

Przykłady programowania

Podtrzymanie załączeniaX1

SET Y1

AND OR

Y2Y2

END

X2SET Y1

RST Y1

END

X1X2Y1

X1PLS M1

X1

X2SET Y1

RST Y1

Wyzwolenie zboczem sygnału

M1

X2

M2

PLS M1

SET Y1

PLF M2

RST Y1

END

X1

M1

X2

M2

Y1

END

2011‐06‐10

37

Instrukcja Symbol drabinkowy Opis instrukcji

Set

Instrukcje podstawowe (2)

SET

RST

SetZałączenie argumentu

ResetSkasowanie argumentu

Generacja pojedynczego impulsu na narastającym zboczu warunkuPLS

(D)SET

(D)RST

(D)PLS

PLF Generacja pojedynczego impulsu na opadającym zboczu warunku

(D)PLF

D MOV P DO D100 K2Warunek wejściowy

Elementy programowe ‐ instrukcje 

Oznaczenie operacji podwójnej precyzji

Postać mnemoniczna instrukcji lub numer FNC

Wykonywanie na zboczu (z wyjątkiem sterowników FX0)

Argument źródłowy

Liczba (parametr)

Argument docelowy

2011‐06‐10

38

X2

M3

PLS M3

Y3

Y3

Y3

M3

X2

Y3

Przykłady programowania – flip‐flop

X2

M3PLS M3

ENDtZ

M3

X2

ALTP Y3

END

ALT Y3END

ALT Y3

END

X2

Przegląd instrukcji – przesyłanie danych

Przesłanie danych – dowolna dana typu słowo – zapisywanycały obszar wynikowy (D) (obszar nie zdefiniowany w (S) wyzerowany

Kierunek przesyłania OFF (S do D) ON (D do S)

Przesyłanie bloku danych. Zabezpieczona przed nadpisywaniem. Jeżeli obszar przesłania obejmuje rejestry powyżej D1000 i zapisywane są również rejestry plikowe (jeżeli wybrane). Maksymalny blok 512 danych

Zapisanie bloku (n) danych począwszy od (D) wartością stałą (S)

Wymiana wartości zmiennych

Wymiana bajtów w rejestrze

FX3U

2011‐06‐10

39

Porównanie danych

Porównanie z przedziałem

Dla liczb zmiennoprzecinkowych

Bezpośredni styk komparatora występuje od serii FX2N. Może być łączony szeregowo lub równolegle. Dla operacji 32-bitowych z literą D przed operatorem

DECMP i DEZCP

Podstawowe instrukcje arytmetyczne

Dodawanie D=S1+S2

Odejmowanie D=S1-S2

M ż i D S1*S2 ik (D D

Znaczniki: M8020=On jeżeli wynik operacji =0

M8021=ON jeżeli wynik mniejszy od najmniejszej liczby (Borrow)

Inkrementacja D=D+1

Dekrementacja D=D-1

Iloczyn logiczny (AND) bity S1 z bitami S2

Mnożenie D=S1*S2 wynik w (D+1),D

Dzielenie D=S1/S2 reszta (D+1)

M8022=ON jeżeli wynik większy od największej liczby (Curry)

Dla operacji zmiennoprzecinkowych występują DEADD, DESUB, DEMUL, DEDIV, DENEG

Iloczyn logiczny (AND) bity S1 z bitami S2

Suma logiczna (OR) j.W.

Funkcja albo (XOR) j.W

Zmiana znaku liczby (kod U2) D=D+1; Negacja bit po bicie [CML D0 D1]

2011‐06‐10

40

Przekaźniki czasowe – timer’y

Zapis w programie (T0 K123)T0

Odmierzany czas =Stała(K) x podstawa czasu

Styk sygnalizujący upłyniecie zadanego czasu

Styk załączający timer

Numeracja timerów

Podstawa czasu

100 ms 10 ms1 ms

z pamięcią

100 ms

z pamięcią1 ms

Zakres czasu0.1 do 3276.7 s 0.1 do 327.67 s 0.1 do 32.767 s 0.1 do 3276.7 s 0.1 do 

32.767 s

Numer timer’a

T0 do T199200 punktów

(T192 do T199 działają w 

podprogramach i 

przerwaniach)

T200 do T24646 punktów

T246 do T249

4 punkty

działają w przerwaniach i podprogramach, podtrzymywane 

bateryjnie

T250 do T2556 punktów

Podtrzymywane bateryjnie

T256 do T511256 

punktów

TYLKO FX3U

Przykłady programów czasowych

Timer’y zwykłe Timer’y z pamięcią

Wartość zadana

może być stałą (K H)

Wartośćbieżąca

Wartość Wartość zadana

może być stałą (K, H)

lub zmienną (np. rejestr D0 itp..)

bieżąca

Kasowanie timera poprzez rozłączeniegałęzi załączającej lub instrukcję [RST T200]

Kasowanie timera z pamięcią tylko poprzez instrukcję [RST T250]. Stan timera pamiętany również po wyłączeniu napięcia zasilania

2011‐06‐10

41

Przykłady programów czasowych cd.

Opóźnienie załączenia z podtrzymaniemStan X0 musi trwać minimum 3 s, Y0 pozostaje załączone

Opóźnienie załączenia stanem chwilowym

Opóźnienie wyłączenia bez podtrzymania

Opóźnienie wyłączenia

Przykłady programów czasowych – generator przebiegu prostokątnego (flicker)

I sposób: przez rozłączenie gałęzi załączającej

T2[RST T1]

II sposób przez reset timer’a T1

Generatory impulsów z wykorzystaniem znaczników specjalnych M8011 do M8014

2011‐06‐10

42

Generator impulsów prostokątnych

Generator o zmiennym okresieGenerator o wypełnieniu 50%

W każdym cyklu generatora okres rośnieo jedną sekundę

Styk timera T2 aktywny przez 1 cykl programuInstrukcja ALT zmienia wyjście na przeciwne

Przy każdym wykonaniu

Instrukcję ALT i ADD (w przypadkudodawania iteracyjnego) należy używać w trybie

wykonania Impulsowego ALTP i ADDPW powyższych przypadkach nie jest to konieczne

gdyż warunek wykonania (styk T2) jest typu impulsowego

Programy czasowe z wykorzystaniem instrukcji specjalnych

Timer specjalny S – numer timer’a

m – zadany czas

D+0 – znacznik z opóźnionym wyłączeniem

D+1 – uniwibrator wyłączenia

D+2 – uniwibrator załączenia

D+3 - znacznik z opóźnionym załączeniem i wyłączeniem

Realizacja generatora impulsów