---

Univerzitet u Nišu Mašinski fakultet u Nišu

Seminarski rad iz -Sistema upravljanja u mehatronici-

tema:

Upravljanje pomoću PLC-aSIEMENS S-7 200 CPU 222 i LOGO!

Studenti: Profesori:

Dalibor Petković Maja Ivanović Aleksandar Živković

Sistemi upravljanja u mehatornici Simatic S7-200

SIEMENS

SIMATIC S7-200

Uvod

Prednost primene programibilnih automata (PLC) u poređenju sa klasičnom relejnom tehnikom je evidentna. Ovde se ukazuje neke pojedinosti koje ovaj proizvod čine jedinstvenim: lakoća rukovanja, širok spektar integrisanih funkcija za rad u realnom vremenu i gotovo neograničene mogućnosti za komunikaciju.

Razvoj novih tehnologija u izradi visoko integrisanih elektronskih sklopova omogućio je da se na tržištu pojavi nova generacija programibilnih automata. Naziv ''mikro PLC'' dovoljno govori za sebe: minijaturne dimenzije i niska cena. Poslednjih godina većina proizvođača ove vrste opreme tržištu je ponudila svoju verziju mikro-PLC-a, ukazujući na minijaturne dimenzije, niske cene kao i neverovatne brzine izvršavanja instrukcija. U toj trci pomalo je zanemarena činjenica da PLC nije prosta zamena za relejnu tehniku; on može pružiti mnogo više od toga. Viđen takvom idejom,

SIEMENS je svojim korisnicima ponudio novu generaciju mikro-PLC-a čime je još jednom postavio nove standarde i oblasti automatizacije. Reč je o familiji programibilnih automata SIMATIC S7-200.

Šta ga čini superiornim?

Glavni aduti ove familije, osim izuzetno malih dimenzija (160x62x80mm) i niske cene, jesu lakoća rukovanja, širok spektar integrisanih funkcija za rad u realnom vremenu i gotovo neograničene mogućnosti za komunikaciju. Zahvaljujući ovom osobinama SIMATIC S7-200 veoma lako nalazi primenu u najrazličijim oblastima automatizacije, bilo kao samostalan kompaktni uređaj, bilo kao grupa umreženih uređaja, ili u sistemima sa decentralizovanom periferijom.

Familiju S7-200 čini 5 osnovnih tipova uređaja (CPU-a sa određenim brojem integrisanih ulazno-izlaznih linija) u raznim varijantama. Fleksibilnost se ogleda i u širokom spektru modula za proširenje (preko 20 različitih digitalnih, analognih i komunikacionih modula) kao i mogućnostima priključenja na različite napone napajanja.

Krajnje pojednostavljeno rukovanje

Za korisnike koji se prvi put susreću sa svetom mikro PLC-a razvijen je poseban paket za obuku (starter kit) koji sadrži sve što je neophodno da se što lakše načine prvi koraci: osim uređaja (CPU212), simulatora i komunikacionog kabla za priključenje na PC, tu je i softver za programiranje kao i priručnik sa preko 50 detaljno razrađenih programskih primera za najrazličitiju primenu.

Programiranje je takođe krajnje uprošćeno: softverski paket STEP7 Micro/WIN koristi sve pogodnosti koje pruža operativni sistem. Relativno sužen skup instrukcija biran je tako da bude pregledan i lak za učenje, ali da se istovremeno sa lakoćom mogu realizovati kompleksne funkcije kao što su rad sa tabelama, komunikacija i razmena podataka preko mreže, aritmetika sa tekućim zarezom ili PID-algoritam. Projektovanje tekst-displeja TD200 je takođe integrisano u softverski paket STEP7 Micro/WIN. Pomoću ovog kompaktnog operator panela mogu se ispisivati poruke ili podešavati razni parametri sistema.Integrisane funkcije – moćna podrška

Brzi alarmni ulazi (vreme odziva 0.1 ms) obezbeđuju brz odziv sistema u vremenski kritičnim situacijama. Zahvaljujući brojačima sa frekvencijom brojanja do 20 kHz (odnosno 80 kHz ukoliko se koristi inkrementalni enkoder sa 2 povorke impulsa ) detekcija pozicije ili brojanje brzih pojava ostvaruje se sa lakoćom. Pomoću integrisanog impulsnog izlaza mogu se generisati povorke impulsa do 4 kHz, koje mogu koristiti npr. Za upravljanje koračnim motorima. Integrisani sat realnog vremena broji sate, minute, sekunde, datum i dane u nedelji, a poseduje i kalendar koji vodi računa čak i o prestupnim godinama. Ni problem regulacije ne predstavlja glavobolju jer integrisani PID algoritam programiranje svodi na prosto podešavanje parametara instrukcija. Integrisani analogni potenciometri pružaju mogućnost da se na pojedine parametre (vreemenske konstante, zadate vrednosti za regulaciju, itd.) utiče na licu mesta, bez intervencije u programu. Memorijski koncepr garantuje apsolutnu bezbednost podataka: korisnički program i podaci su trajno sačuvani u internom EEPROM-u, dok su sat realnog vremena i kopija korisničkih podataka smešteni u internom RAM-u čiji se sadržaj čuva pomoću super-kondenzatora (bez baterija).

Svet komunikacija – korak u budućnost

Trendovi razvoja upravljačkih sistema idu ka sve većoj hardverskoj decentralizaciji uz istovremenu funkcionalnu povezivost u industrijske mreže. Mogućnosti koje pruža S7-200 najviše dolaze do izražaja upravo u takvim

decentralizovanim sistemima zahvaljujući integrisanom PROFIBUS-DP priključku (CPU 215). Dakle, ovo može biti pravo rešenje za korisnike koji žele da se uključe u otvoren sistem komunikacija između svih učesnika u jedinstvenoj industrijskoj mreži i to pri brzini od 12 Mbit/s. Osim pomenutog PROFIBUS-DP protokola, S7-200 standardno poseduje i RS485 priključak koji se može koristiti u 2 različita režima:

kao PPI priključak za povezivanje sa PC, operator panel, tekst displej ili za umrežavanje sa drugim S7-200 uređajima kao slobodno programirajući port sa proizvoljnim protokolom za povezivanje na modem, štampač, čitač bar-koda, itd.

Ukoliko ni ovo nije dovoljno, zahvaljujući CP242-2 komunikacijskom modulu, S7 200 može se priključiti i na standardnu AS-i industrijsku mrežu. Ova mreža omogućava da se na CP242-2 pomoću jednog dvožičmog voda priključi do 124 senzora i 124 aktuatora. Pošto se jedan CPU može proširiti na 2 komunikaciona modula, sledi da maksimalno proširenje iznosi neverovatnih 496 ulazno/izlaznoh linija.

Struktura plc-a S7-200 (CPU 222)

Šema povezivanja

Povezivanje sa dodatnim uredjaima

Startovanje PLC-a

Rad u programu STEP7/MicroWin

Operacioni deo određuje koja će se funkcija izvršiti kada se pokrene aplikacija.Operand sadrži dodadtne informacije koje su potrebne operatoru za izvršenje zadatke (broj ulaz ili izlaza..).

Pokazatelj operanda nam govori o delu PLC-a, npr. Gore je neveden izlaz, a može biti ulaz ili bir memorije.Parametar je adresa operanda

AND logička operacija

OR logička operacija

LOGO!univerzalni logički upravljački modul

Radi se o jeftinom (oko 200 DM), kompaktnom i veoma komfornom uređaju za jednostavne zadatke upravljanja, koji je privukao veliku pažnju, o čemu dovoljno govori podatak da je samo u prvoj godini širom sveta prodato više od 300.000 komada. Obzirom da je reč ipak o industrijskom standardu, LOGO! moŽe DA SE koristi univerzalno u elektrotehnici: u kućnim instalacijama – npr. za osvetljenje, roletne, ventilaciju, kapije, grejanje isl., kod izrade razvodnih ormana i kutija, u proizvodnji mašina i za upravljanje raznim uređajima (pumpe, pakerice, male prese...), zatim za razna specijalna upravljanja, npr. za zimske vrtove i staklene bašte i dr. Ukratko, namena LOGO! je pre svega da zameni relejnu logiku – jer se njime smanjuje ožičenje, štedi prostor i ostavlja mnogo veća fleksibilnost, u fazi projektovanja, ali i kasnije – kod izmena programa ili održavanja.

Slika 1: Siemens !LOGO PLC

Sve što je neophodno je u jednom uređaju, u svega 72x90x55 mm. Kompletno programiranje i puštanje u rad moguće je bez ikakvih dodatnih uređaja, pomoću integrisanih tastera i displeja, povezivanjem gotovih funkcionalnih blokova. Kod izmena logike može da se zaboravi na dosadašnju uobičajenu promenu ožičenja u razvodnom ormanu. Koliko je programiranje jednostavno, može se zaključiti i iz testa sprovedenog na većem broju ispitanika srednjeg nivoa tehničkog obrazovanja, koji su skoro svi uspeli da isprogramiraju LOGO! samo pomoću uputstva koje je inače priloženo uz svaki uređaj. Interesantno je i da izmenu samih parametara (npr. u koliko časova se u zgradi uključuje svetlo) može da izvrši npr. portir bez izmene programa. Program i sve zadate vrednosti čuvaju se u internoj EEPROM memoriji LOGO!-a, i sigurni su od prekida napona napajanja. Po povratku napajanja, LOGO! normalno nastavlja sa radom. Stanje časovnika čuva se 80 časova, a kod proširene varijante mogu se sačuvati i stanja internih brojača i tajmera, ako se u otvor sa konektorom stavi dodatni memorijski modul. Pomoću memorijskog modula drugog tipa, takođe kao opcija, može se vršiti dodatno arhiviranje (i njime npr. punjenje drugih LOGO!-a istim programom), a postoji i modul kojim se može zaštititi program od (neovlašćenog) kopiranja. Isti konektor služi i za priključenje

LOGO!-a na PC, odgovarajućim kablom, gde iz programa LOGO!Soft, pod WIN95 može da se vrši elegantno programiranje, ali i funkcionalna simulacija rada LOGO!-a, kao i izrada i štampanje dokumentacije.

LOGO! se radi u više varijanti: sa napajanjem 12 VDC, 24 VDC ili 230 VAC, sa 6 digitalnih ulaza i 4 digitalna izlaza, (tranzistorska 0.3A ili relejna 8A/10A), zatim je na raspolaganju moćnija varijanta L sa 12 ulaza i 8 izlaza, kao i varijanta sa standardnim ASi (Actuator Sensor Interface) Bus-om, za priključenje inteligentne niskonaponske opreme (dodatna 4 ulaza i 4 izlaza).

Na raspolaganju su razne tzv. osnovne funkcije: logičko I, ILI, NE, NI, NILI i EXILI, kao i razne specijalne funkcije: uključenje i isključenje sa zadrškom (tajmer), brojanje unapred i unazad (max 5Hz), impulsno rele, davač takta, brojač časova rada (kod varijante L), samodržeće rele, vremenski prekidač (kod varijante C koja ima ugrađen i časovnik realnog vremena u formatu dan/čas/min/sek).

U LOGO! proizvodnom programu postoji i širok spektar dodatnog pribora: modul CONTACT za direktno uključivanje potrošača do 4 kW, zatim, po potrebi, modul POWER za napajanje 220VAC/24VDC 1,3 ili 2,5A , kao i pomenuti memorijski moduli, softver za PC, kabl za PC, gotovi primeri aplikacija, uputstvo na engleskom, nemačkom ili srpskom jeziku itd.

Slika 2: Šema povezivanja

Kao ilustraciju navedenog, može se videti kako se pomoću LOGO!-a može zameniti automat za osvetljenje stepeništa, i to bez izmene uobičajenog ožičenja. Shema povezivanja prikazana je na gornjoj slici. Uključenje svetla se vrši pritiskom na neki od više tastera – koji se svi priključuju na ulaz I1 LOGO!-a. Nakon podešenog vremena (6 minuta) svetlo treba automatski da se isključi. Ako se taster 2 puta pritisne svetlo se uključuje trajno. Svetlo se isključuje tako što se taster drži pritisnut 2 sekunde.

Slika 3: Izgled ekrana PC-a sa programom Pc Soft

Na slici 3 vidi se izgled ekrana PC-a sa programom PC-Soft u režimu simulacije rada uređaja, a na slici 4 je prikazan izgled programa u opciji Diagram overview.

Slika 3: Diagram overview

Za kompletnu izradu programa ne treba više od 10 minuta. Pritom su iskorišćeni samo jedan ulaz i jedan izlaz LOGO!-a, a ostali mogu slobodno da se iskoriste za bilo koju drugu namenu. Ali, prednosti LOGO!-a tek sada dolaze do izražaja: može se dalje predvideti funkcija naizmeničnog (upozoravajućeg) kratkotrajnog paljenja i gašenja pre nego što se svetlo ugasi, ili pak centralno isključivanje ili uključivanje (panik taster), pa onda upravljanje svim ili samo nekim svetiljkama preko prekidača (foto ćelije) za dnevno svetlo, ili upravljanje preko blokadnog vremenskog prekidača – npr. trajno svetlo dozvoljeno samo do 22h, zatim se može isprogramirati automatsko uključivanje i isključivanje svetla u predviđena vremena u pojedinim danima u nedelji, ili pak uključivanje u različita vremena

(kako lopovi ne bi primetili da nema nikoga kod kuće), itd. itd – mogućnosti su zaista mnogobrojne, delimično zavise i od mašte programera.

Zadaci za vezbanje:

1. Pritiskom na taster 1 pale se sijalice 1 i 2, a pritiskom na taster 2 pali se sijalica 3. Sijalice nastavljaju da gore i po otpuštanju tastera. Sledećim pritiskom na tastere odgovarajuće sijalice se gase i tako naizmenično se pritiskanjem tastera pale ili gase.

2. Pritiskom istovremeno na tastere 1 i 2 sijalice 1,2 i 3 počinju da gore sve dok se opet ne pritisne neki od tastera 1 ili 2, kada se sijalice gase. Ponovnim istovremenim pritiskom tastera 1 i 2 sijalice se pale i tako naizmenicno.

Sema povezivanja za date zadatkeS7-200 CPU 222 DC/DC/DC

Resenje I zadatka za LOGO Resenje II zadatka za LOGO

Resenje I zadatka u S7-200

Resenje II zadatka u S7-200