Programarea Controlerelor Germane VIPA si SIMATIC

PAGE 1442.4 Programarea controlerelor modulare vipa i simatic

2.4 Programarea controlerelor modulare VIPA i SIMATIC 2.4.1 Principii fundamentale i etape principale Toate controlerele modulare sunt concepute pentru a fi dirijate de 2 programe:

1) programul de exploatare (de sistem), instalat de uzina productoare;2) programul utilizatorului (de automatizare propriu zis), elaborat i introdus n controlere de utilizator n conformitate cu cerinele individuale ale obiectului su de automatizare.

Programul de exploatare asigur pornirea, oprirea, diagnosticarea controlerului, gestionarea memoriei i comunicarea lui cu toate componentele interioare sau exterioare, apelarea i dirijarea general a programului utilizatorului. Una din funciile principale ale acestei dirijri o constituie funcionare ciclic a programului utilizatorului, ceea ce i asigur comanda automat a obiectului de automatizare n timp real. Programul utilizatorului poate s necesite foarte multe funcii de automatizare, att tipice, ct i speciale. Pentru simplificarea elaborrii acestui program i utilizarea n mas a controlerelor, companiile productoare au studiat la maximum funciile diferitor sisteme de automatizare, divizndu-le n funcii standardizate relativ simple cu utilizare n mas i funcii speciale complexe cu o utilizare mult mai ngust. Pentru ambele grupe de funcii aceste companii au elaborat blocuri standardizate virtuale, introducndu-le n softurile de programare ale controlerelor. Ca urmare, aceste blocuri pot servi pentru utilizator ca module de creare a programului de automatizare, ceea ce uureaz i urhenteaz elaborarea acestui program. Pentru aceasta s-au propus, de asemenea, i limbaje standardizate relativ simple de programare (LAD; FBD i STL), despre care s-a menionat n paragraful 2.1. n prezent un astfel de concept modular de programare este considerat pentru instalaiile industriale complexe ca concept optim, deoarece el asigur nu numai programarea, ci i proiectarea sau modernizarea rapid i efectiv a ntregului sistem de automatizare.Controlerele modulare germane VIPA i SIMATIC S7 au la baz aceste principii generale i limbaje de programare, sunt compatibile n ceea ce privete programarea, cu toate c softurile lor - WinPLC 7 i STEP 7, precum i funciile realizate, sunt diferite. Cu ajutorul acestor softuri la calculator se proiecteaz i se programeaz mai nti un sistem virtual de automatizare, care s realizeze toate cerinele necesare utilizatorului. Apoi programul de automatizare i structura blocurilor lui se introduc prin cablu n memoria procesoarelor centrale CPU a controlerelor reale, care conin aceleai componente. ns este prevzut, de asemenea, i un concept invers - de programare a blocurilor deja existente ale controlerelor reale. ns nainte de programare este necesar un studiu minuios al obiectului de automatizare i o identificare a tuturor cerinelor acestuia tehnologice, constructive, electromecanice, de comand, reglare, msurare, protecie, semnalizare, comunicare i dispecerizare. n particular, acest studiu prevede : identificarea tuturor elementelor de msurare (traductoarelor), execuie (motoarelor, pompelor, supapelor) i comunicare n reea, panourilor de comand, dispozitivelor de protecie, securitate i semnalizare, precum i a locurilor de amplasare ale acestora; identificarea tuturor intrrilor i ieirilor ale acestora;

alctuirea unor scheme simplificate tehnologice, cinematice, electrice, de automatizare i studierea principiilor de funcionare ale lor;

analiza comparativ i alegerea tipului controlerelor programabile, modulelor acestora, panourilor de comand ale operatorului, principiilor de utilizare i programare ale acestora; elaborarea unui concept general de automatizare. n figura 2.84 este indicat consecutivitatea etapelor (fazelor) principale de proiectare i programare computerizat a sistemelor de automatizare cu controlere VIPA i SIMATIC S7 cu ajutorul softurilor speciale WinPLC 7 VIPA sau STEP 7 SIEMENS. Aceste companii au elaborat mai multe versiuni de softuri respective, ns ele sunt compatibile ntre ele.

Fig. 2.84. Consecutivitatea etapelor principale de proiectare i programare computerizat a sistemelor de automatizare cu controlere VIPA i SIMATIC

Dup deschiderea softului respectiv, proiectarea ncepe cu definirea unui proiect nou, sau deschiderea unui proiect deja elaborat i stocat, n care se memorizeaz toate datele, referitoare la un sistem de automatizare. Un proiect poate s includ unul sau mai multe subproiecte, utilizate cu mai multe controlere. Dup deschiderea unui proiect nou n programul STEP 7, de exemplu S7 Pro2, se recomand de utilizat o structur ierarhic tipic a lui, n care controlerul, numit Staie (Station) este urmat de CPU al lui i de mapa S7 Program, n care sunt incluse 2 mape (la nceput goale) - Sources i Blocks (fig.2.85). Aceast structur se elaboreaz prin opiunile meniului Insert. Ea se plaseaz n partea stng, fiind mai ngust dect zona de lucru din partea dreapt, unde urmeaz s fie create i introduse mai trziu blocurile de program.

Fig. 2.85. Structura ierarhic a unui proiect n programul STEP 7

Urmtoarea faz de proiectare const n alegerea echipamentelor principale i a modulelor lor. Aceast faz este numit configurare echipamental a controlerului (Hardware Configuration). Evident, c alegerea controlerului i a modulelor lui, poate fi fcut numai pe baza studiului obiectului de automatizare cu toate aspectele lui, menionate mai sus. Aceast alegere se efectueaz apelnd catalogul (biblioteca) cu toate echipamentele ei disponibile. Ea ncepe cu blocul de alimentare PS307, procesorul central CPU, locul trei fiind rezervat unui modul de interfa IM, care leag o caset central (0 Universal RackUR) cu una sau cteva casete subordonate CPU (fig. 2.86). Apoi se aleg modulele de intrare / ieire discrete i analogice. Elementele selectate sunt introduse automat ntr-un tabel .

Fig. 2.86. Procedeul de selectare a echipamentelor controlerului din catalog Configurarea controlerului prevede, de asemenea, i configurarea reelei, n caz dac se utilizeaz un controler principal (Master) cu un procesor central CPU xxx-DP, care dirijeaz prin reea, de exemplu PROFIBUS, alte controlere periferice (Slave), de exemplu controlerele combinate de tipul ET 200 (fig. 2.87) .

Fig. 2.87. Procedeul de configurare a reelei PROFIBUS cu CPU 414 DP i ET 200 Elaborarea i programarea sistemului de automatizare ncepe de fapt cu editarea tabelului de simboluri i adrese ale tuturor intrrilor i ieirilor globale, utilizate ca date de toate blocurile programului. Intrrile-ieirile, utilizate numai de anumite blocuri funcionale, se numesc locale. Dintre date fac parte taimerele i blocurile de date. Fiecare simbol trebuie s fie univoc i s nu depeasc 24 de caractere. Adresa lui trebuie s corespund diapazonului, indicat automat n tabelul de configurare a modulelor. Statutul i comentariile sunt facultative (fig. 2.88).

Fig. 2.88. Exemplu de tabel de simboluri i adrese ale intrrilor-ieirilor globale Tipul datelor fiecrui simbol, indicat n acest tabel, are o nsemntate deosebit, deoarece reprezint caracteristica principal a lor. n funcie de acest tip softul i rezerveaz automat o anumit capacitate de memorie pentru stocare. Exist, evident, mai multe tipuri de date : continue (analogice) i discrete (logice i digitale); constante i variabile n timp; globale i locale; temporare i statice; ntregi i fracionare.

Softurile WinPLC 7 i STEP 7 definesc aceste date n felul urmtor: Logice de 1 bit ( de tip BOOL), specificate mpreun cu octetul (baitul) din care fac parte, de exemplu : I1.5 bitul 5 al octetului de intrare 1; Digitale de 8 bii (1 Octet sau 1 BYTE), adresate cu litera B n plus, de exemplu : IB 3 baitul de intrare 3 ; QB 17 octetul de ieire 17;

Digitale de 16 bii (de tip WORD), adresele crora sunt specificate prin litera W i numrul octetului inferior : IW 5 cuvnt de intrare din octeii 5 i 6 ; QW 20 cuvnt de ieire din octeii 20 i 21;

Digitale de 32 bii (de tip DWORD), adresele crora sunt specificate prin DW i numrul octetului inferior : IDW 7 cuvnt de intrare din 4 octei: 7,,8,9,10; QDW 25 cuvnt de ieire din 4 octei : 25, 26, 27, 28;

Analogice de 16 bii (de tip INT ntregi) (Semnalele analogice sunt transformate n semnale digitale de 16 bii de ctre modulele analogice de intrare, n care ultimul bit indic semnul : 0pozitiv ; 1- negativ ;

Analogice de 32 de bii (de tip DINT), utilizate pentru mrimi mari;

Numere binar-zecimale (BCD 000...999), specificate prin tipul CHAR i cuvinte de 16 bii, dintre care ultimul indic semnul: 0 - pozitiv; 1 - negativ;

Litere (A,B,C...) i alte caractere de 1 octet, specificate prin tipul CHAR;

Numere fracionare (de tip REAL) de 32 bii cu punct zecimal flotant i cu reprezentare exponenial ;

Temporizri ale taimerelor S5TIME sau S5T cu diferite uniti : ore (h), minute (m), secunde (s), milisecunde (ms) i adresare prin cuvinte WORD;

Intervale de timp - TIME cu aceleai uniti de msur i adresare DW;

Intervale zilnice de timp TIME OF DAY (n 24 de ore).n standardul german intrrile se noteaz prin E, EB, EW, ED, iar ieirile prin A, AB, AW, AD, fiind anticipate de litera P, de exemplu PEW, n cazul intrrilor-ieirilor periferice. Taimerele i contoarele se noteaz corespunztor prin T i C, iar ncrcarea (load) datelor locale prin L. Identificarea tuturor mrimilor variabile locale se face cu un simbol unic - #, care anticipeaz valoarea mrimii respective. Exemple de notare a unor tipuri i valori de date variabile locale :

BOOL FALSE (stare 0), sau TRUE (stare 1);

BYTE B#16#00...B#16#FF (LB#16#10 numr hexazecimal de 8 bii);

WORD W#16#0000...W#16#FFFF (LW#16#1001- numr de 16 bii);

DWORDDW#16#00000000...DW#16#FFFFFFFF numere de 32 de bii;

DINT L# -2 147 483 648...L#+2 147 483 648;

S5TIME S5T#3s ; S5T#3h12m24s;

TIME T#7d12h24m30s;

Toate datele de mai muli bii reprezint de fapt nite blocuri de date, cu care opereaz toate procesoarele centrale. Celulele de memorie, care le stocheaz, se numesc blocuri de date (Data blocksDB). Exist i alte blocuri de date, care ndeplinesc diferite funcii, de exemplu blocurile funcionale cu funcii speciale . Controlerele VIPA i SIMATIC S7 ns folosesc blocurile de date ca elemente de program, definind urmtoarele blocuri de program (fig.2.89, tab. 2.3 -2.5):

Blocuri cu date constante (FunctionFCN) ale utilizatorului (N - numrul blocurilor) blocuri, datele crora nu se memorizeaz dup executarea lor;

Blocuri funcionale (Function Blocks-FBN) ale utilizatorului, destinate pentru programarea datelor (mrimilor) variabile ; Blocuri de date (Data BlocksDBN) blocuri exemplare (instance) sau locale - pentru memorizarea datelor unui singur bloc FB) i globale (multiinstance) - pentru memorizarea variabilelor mai multor blocuri; Blocuri se funcii (FC) i blocuri funcionale (FBN) standardizate de temporizare, comparare, decalare, conversie, transferare de date i de prelucrare a tabelelor, care intr n componena programului de exploatare al controlerului i care pot fi numai apelate de utilizator n caz de necesitate; Blocuri de funcii standardizate de sistem (SFC) i blocuri standardizate de sistem (SFB) pentru copiere i lucru cu blocuri de date, controlul programului, gestionarea taimerului, timpului, alarmelor dup orar i temporizate, erorilor sincrone i asincrone, periferiei decentralizate i a reelei PROFINET, diagnosticarea sistemului, actualizarea memoriei i a cmpului de bii, adresarea modulelor i alte funcii, care pot fi apelate n caz de necesitate; Blocuri organizaionale (Organization Blocks - OBN) - blocuri de interfa ntre programul de exploatare al controlerului i programul utilizatorului, care asigur ordinea de desfurarea instruciunilor i regimurilor programului (pornirea, ntreruperea, funcionarea ciclic, gestionarea erorilor i alarmelor);

Funciile blocurilor standardizate FC i FB Tabelul 2.3N/oDenumirea funcieiNumrul blocurilor

1.Temporizri ale valorilor memorizate i alarmelorFC 80;FB 81FB 82

2.Transfer de date i repartizare a datelor n tabelFC 81; FB 86;

3.Setarea i resetarea memoriei i ieirilor directeFC 82 - FC 83;

FC100 FC 101

4.Operaii aritmeticeFC 102;

5.Funcii diferite cu tabele de dateFC 83- FC91;

FC 103 FC 104

6.Conversii diferite de date, inclusiv de calibrare asemnalelor analogice de la intrarea modulelorFC 93 FC 99;

FC 105 FC 106;

7.Decalarea fazei datelorFB 80;

8.Compararea datelor tabelelorFB 83 FB 84;

9.Reglarea proporional integral - diferenial PIDFB 41 - FB 43;

10.Regulator continuu / discret PID de temperaturFB 58 - FB 59;

Funciile blocurilor standardizate de sistem SFC , SFB Tabelul 2.4N/oDenumirea funcieiNumrul blocurilor

1.Gestionarea taimerului i a timpului

de funcionareSFC 0 SFC 4; SFC 48;

SFC 100 - SFC 101;

2.Adresarea modulelorSFC 5; SFC 49 SFC 50;

3.Diagnosticarea general a sistemuluiSFC 6; SFC 51- SFC 52;SFC 78; SFC 87;SFC 103;

4.Gestionarea periferiei decentralizateSFC 7; SFC 11- SFC 15;

5.Copierea unei zone de memorie sau

a unei mrimi variabileSFC 20; SFC 81;

6.Instalarea unui cmp de biiSFC 21;

7.Crearea, tergerea, testarea, citirea,

nscrierea blocurilor de date (DB)SFC 22 SFC 25; SFC 44;SFC 82 SFC 95;

8.Actualizarea memoriei i a cmpului de biiSFC 26 SFC 27; SFC 79-SFC 80; SFB 32;

9.Gestionarea alarmelor dup orar i temporizateSFC 28 SFC 31;SFC 32 SFC 34;

10.Gestionarea erorilor sincrone i asincroneSFC 36 SFC 38;

SFC 39 SFC 42;

11. Comanda general a sistemuluiSFC 35; SFC 43; SFC 46 SFC 47; SFC 104;

12.Transferul i nscrierea parametrilorSFC 54-SFC 59; SFC 102;

SFB 81;

13.Gestionarea reelei PROFINETSFC 112 - SFC 114;

SFB 20 SFB 23;

Funciile blocurilor organizaionale Tabelul 2.5N/oDenumirea funciei Numrul blocului

1,Funcionarea ciclic a programului OB 1

2.Gestionarea alarmelor dup orarOB 10 OB 17;

3.Gestionarea alarmelor temporizateOB 20 OB 23;

4.Alarme cicliceOB 30 OB 38;

5.Alarme ale procesului tehnologicOB 40 OB47;

6.Alarma unei striOB 55;

6.Alarme de punere n funciuneOB 56;

7.Alarme specifice de fabricareOB 57;

8.Alarme multiprocesoareOB 60;

9.Alarme de sincronizareOB 61 OB 64;

10.Alarm de sincronizare tehnologicOB 65;

11.Alarme n dispozitive perifericeOB 70;

12.Alarme ale procesorului central CPUOB 72;

13.Eroare de comunicare OB 73;

14.Eroare de timpOB 80;

15.Eroare de alimentareOB 81;

16.Eroare de diagnosticareOB 82;

17.Eroare de deblocare OB 83;

18.Eroare hard CPUOB 84;

19.Eroare de executare a programuluiOB 85;

20.Eroare unui modulOB 86;

21.Eroare de comunicare n reeaOB 87:

22.Anulare de regimOB 88;

23.Comanda regimului STARTOB 100 OB102;

24.Eroare de programareOB 121;

25.Eroare de acces la periferieOB 122:

Toate aceste blocuri standardizate sunt incluse n catalogul softului de programare. Descrierea detaliat a lor, inclusiv notarea general, destinaia intrrilor i ieirilor formalizate, exemple de utilizare, sunt date n manualul pachetului STEP 7. n exemplele care vor prezentate n continuare, vor fi utilizate i descrise doar unele din aceste blocuri, inclusiv blocurile funcionale standardizate FB 41- FB 43 de reglare PID continu i discret. Utilizatorul le poate apela dup necesitate n programul su de automatizare tehnologic, aplicnd la intrrile formale parametri dorii, ns nu poate schimba principiul lor de funcionare. Acest lucru uureaz substanial programarea controlerului, permind utilizatorului s programeze, prin blocuri relativ simple (FC, FB i DB), doar partea tehnologic a obiectului de automatizare, utiliznd unul din limbajele simple de programare LAD, FBD, STL. Fiecare limbaj are redactorul su propriu, care verific totul. n caz de greeli, afiare n culoare roie, el nu permite salvarea (stocarea) blocului n programul utilizatorului. Crearea unui bloc al utilizatorului ncepe cu deschierea unui bloc gol prin meniul de context, amplasnd cursorul n partea dreapt a zonei de lucru i fcnd un clic pe butonul drept. n fereastra care apare, se alege blocul i limbajul dorit, care automat se plaseaz n zona de lucru alturi de blocul principal OB1. Apoi blocul gol al utilizatorului se deschide prin dublu clic pentru programare. Fiecare bloc al utilizatorului este prevzut cu un titlu i poate s conin unul sau mai multe fragmente sau circuite (Network N) pri separate de program pentru fiecare element de execuie (bobin de contactor, electromagnet, marcator de memorie intermediar Mx). n figura 2.90, a este artat un exemplu de bloc cu funcii constante FC i un singur circuit n limbajul elementelor logice FBD, iar n figura 2.90, b un exemplu de bloc funcional FB cu mrimi variabile, 4 circuite, 1 taimer T6 cu temporizare la conectare S ODT i n limbajul contactelor releelor LAD. n caz de creare a unui bloc funcional cu parametri formali de intrare-ieire, aceti parametri trebuie definitivai mai nti cu ajutorul unui tabel, amplasat n partea de sus a ferestrei blocului. Pentru stocarea (memorizarea) datelor variabile ale blocului FBN, trebuie de creat n mod analogic un bloc asociat (instance) de date DBN. Dac se apeleaz un bloc SFBN, el tot are nevoie de DBN.

Dup programarea tuturor blocurilor, ele se introduc n blocul principal OB1.

a)

Fig. 2.90. Exemplu de bloc funcional FB cu 4 noduri i n limbajul LAD 2.4.2 Exemple de programare a controlerelor VIPA n programul WinPLC7 2.4.2.1 Caracteristica general a programului WinPLC7 V4 n momentul deschiderii programului WinPLC7 VIPA V4 se solicit alegerea crerii unui proiect nou sau deschiderii unui proiect (subproiect) deja creat. Evident, c este prevzut i varianta alternativ de deschidere /creare a proiectului prin meniul File i opiunile Open/Create project, din care rezult fereastra de selectare din figura 2.91. n caz de creare a proiectului nou, se apas butonul , care solicit printr-o fereastr mic denumirea lui, de exemplu TEST 1, care trebuie apoi salvat, de exemplu prin meniul File Save as... .

Fig. 2.91.Fereastra de deschidere /creare a proiectului n programul WinPLC7 V4 Structura i componena de baz (masa de lucru) a programului WinPLC7 V4 meniurile i instrumentele principale (n partea de sus), proiectul deschis TEST 1, subproiectele lui, coninutul lor pe scurt i butoanele subprogramelor principale (n partea stng), cmpul de lucru (n centru), catalogul de elemente i funcii, panoul virtual de comand START/STOP (n partea dreapt) ale acestui soft sunt prezentate n figura 2.92. Subprogramele (Managerele) etapelor principale de proiectare n aceast versiune au, n comparaie cu versiunea precedent, nume diferite i simboluri mai mici - n forma unor butoane, n particular : OB1 subprogramul de deschidere a blocului organizaional principal OB1 blocul de comand i funcionare ciclic a programului, n care sunt introduse toate blocurile i funciile;

- (Objects list) lista obiectelor (blocurilor) proiectului, deschiderea crora se face prin clic pe butonul stng, iar crearea i corectarea fiecrui bloc prin clic pe butonul drept (de context) al maosului; (Simbol Table) - subprogramul de editare a tabelului simbolurilor intrrilor i ieirilor (Symbolic Editor); - (Status/Modify variable) - subprogramul de monitorizare i modificare a mrimilor (intrrilor) variabile();

X ( Setup cross reference) lista (tabelul) referirilor prescurtate cu privire la orice adres n care bloc sau n care funcie este utilizat; - PLC (PLC Mask-Simulation) simularea machetei ( ablonului) controlerului cu modulul central CPU i modulele de intrare-ieire; - (Global Clipboard) copierea unui bloc, nod sau rnd STL n acest bufer (tampon) pentru introducere n alt proiect: - Ta (Assignment or Conection diagram) tabel de informare referitor la biii, octeii i cuvintele de 16 bii ale porturilor de intrare-ieire, celulelor de memorie, taimerelor, contoarelor, utilizate n program.

Fig. 2.92. Structura i componena de baz a programului WinPLC7 V4 n TEST 12.4.2.2 Selectarea modulelor i configurarea controlerelor Pentru efectuarea acestei operaii Programul WinPLC7 este prevzut cu subprogram special Hardware Configurator, la fel ca i pachetul STEP 7 al companiei Siemens. Acest subprogram este activat prin instrumentul corespunztor sau meniul PLC Hardware Configurator i obiectul de comand Target External RS 232. El poate asigura configurarea controlerelor VIPA 100, VIPA 200, SIMATIC S7-300 sau VIPA 300V i VIPA Speed7 (fig. 2.93).

Fig. 2.93. Fereastra de selectare a controlerului pentru configurarea modulelor Presupunem, c este ales controlerul VIPA System 100V prin evidenierea lui n ambele ochiuri ale ferestrei i apsarea butonului Create. Ca urmare, n partea dreapt se deschide catalogul familiei VIPA 100, din care se alege mai nti procesorul central CPU 114, iar n partea stng apare tabelul de configurare cu poziiile sale pentru fiecare modul, numit slot ( fig. 2.94) .

Fig. 2.94. Fereastra de selectare a procesorului central CPU 114 Din aceast fereastr se alege apoi modificaia acestuia 6BJ02DIO24, care printr-un dublu clic se introduce automat n tabelul de configurare din figura 2.95. (Versiunea 4.10a WinPLC7 Demo nu permite aceast configurare, ci numai versiunea liceniat) .

Fig. 2.95. Tabelul de configurare al controlerului VIPA 114 6BJ02DIO24

Identificarea proprietilor principale (capacitatea de memorie 16kB, interfaa MPI, viteza de transmitere a informaiilor etc) ale procesorului central ales se efectueaz apoi prin fereastra de dialog, deschis printr-un dublu clic pe slotul (rndul) 0 (fig. 2.96). Configurarea modulelor incorporate de intrare ieire ale acestui procesor se face prin butonul Special CPU Properties din aceast fereastr de dialog. n final tabelul de configurare se salveaz.

Fig. 2.96. Fereastra de setare a proprietilor procesorului central Principiul de configurare a modulelor controlerelor SIMATIC S7-300 n programul WinPLC7 este aproximativ acelai, ca i n programul STEP 7, descris n paragraful urmtor.2.4.2.3 Exemplu de programare i testare a unei funcii logice simple Pentru nceput s analizm aceste operaii pentru o schem simpl de aprindere a unei lmpi din 2 locuri diferite, excluznd aprinderea din ambele locuri, conform funciei simple SAU EXCLUSIV=XOR. Pentru aceasta sunt necesare 2 intrri 2 ntreruptoare: de jos I JOS i de sus I SUS i o singur ieire pentru lampa de pe scri LAMPA 1. Pentru simbolizarea i adresarea fiecrei intrri i ieiri a acestei scheme se apas butonul subprogramului (Simbol Table) sau varianta lui alternativ din meniul n subproiectul TEST 1. n rezultat acest redactor afieaz tabelul iniial de editare a simbolurilor i adreselor lor (fig. 2.97).

Fig. 2.97. Tabelul iniial de editare i adresare a intrrilor ieirilor

Editarea tabelului ncepe cu adresarea primei intrri, selectnd pentru ea prima celul , care se coloreaz automat n culoare albastr (de evideniere). n continuare se apas butonul tastaturii computerului RETURN, care condiioneaz tergerea fonului albastru i plasarea cursorului n aceast celul, n care se nscrie adresa primei intrri I 0.0 ( bitul 0 al modulului intrrilor discrete I 0). Pentru confirmarea acestei adrese se apas butonul ENTER, care o denumete dup standardul german E 0.0, scrie n celula de simboluri Sym 0.0 , iar n coloana indic automat tipul logic BOOL al acestui simbol. Dup aceasta se evideniaz n mod analogic celula a adresei definite, se apas butonul RETURN i se nscrie simbolul ei I JOS, confirmndu-l prin ENTER.

n mod analogic se completeaz rndul intrrii I SUS i ieirii LAMPA 1 rezervat pentru adresa Q 0.0, care apoi este denumit n standardul german A0.0 (fig. 2.98). n final tabelul se salveaz n memorie prin instrumentul cu semn rou sau Ctrl+S.

Fig. 2.98. Tabelul de simboluri i adrese al subproiectului TEST 1 Funcionarea ciclic a oricrui sistem de automatizare, alctuit n caz general din mai multe blocuri i funcii, este asigurat de ctre blocul organizaional principal OB1, n care se introduc toate blocurile. n cazul unei scheme cu o singur funcie SAU EXCLUSIV - programarea ei poate fi fcut direct n blocul OB1, ns acest bloc trebuie mai nti creat (selectat). Pentru aceasta se alege opiunea , se scrie n fereastra aprut de dialog denumirea blocului OB1 i se apas butonul OK (fig. 2.99). Fig. 2.99. Fereastra de deschidere a blocului OB1 Ca urmare, apare funcia OB1 cu tabelul su de sistem, catalogul de selectare a elementelor necesare n partea dreapt i zona de programare n centru, prevzut cu un dreptunghi pentru denumirea subblocului component, un dreptunghi pentru denumirea 1 circuit (Network 1) al acestui subbloc i un dreptunghi pentru configurarea elementelor necesare (fig. 2.100). La nceputul programrii se alege limbajul de programare (FBD) i se evideniaz printr-un clic simplu dreptunghiul de programare, ceea ce conduce la umplerea lui cu o matrice de punctioare mici.

Fig. 2.100. Fereastra iniial de deschidere a blocului organizaional OB1 Apoi se alege din catalog funcia necesar XOR din mapa . Aceast funcie se transfer apoi n mod automat n zona punctat de programare prin dublu clic, avnd intrrile i ieirea nespecificate prin 4 semne roii de ntrebare (fig. 2.101, a). O intrare ns este evideniat prin culoare albastr, de la care se ncepe configurarea, efectuat conform tabelului de simboluri i adrese din figura 2.98. Conform acestui tabel, intrarea evideniat trebuie conectat la bitul 0 al modulului de intrri discrete E0.0. Pentru aceasta se apas mai nti tasta ENTER, ceea ce conduce la deplasarea suprafeei haurate n stnga i apariia unei zone libere (fig. 2.101, b). Apoi se apas tasta RETURN, care anuleaz haurarea i aduce cursorul n prima poziie pentru a putea fi fcut adresarea (fig. 2.101, c). n aceast zon se nscrie adresa primei intrri E 0.0 i se apas tasta ENTER (fig. 2.101, d). Ca urmare, adresa nscris se nlocuiete n mod automat cu simbolul ei I JOS, iar cursorul trece la cea de-a 2 intrare (fig. 2.101, e). Adresarea ei se face n mod analogic (fig. 2.101, f) . Pentru adresarea ieirii funciei XOR, este necesar mai nti o evideniere a ei, o selectare din catalog a funciei i un dublu clic pe aceasta din urm, care este transferat automat n zona de configurare (fig. 2.101,g). Apoi se apas tastele ENTER i RETURN i se nscrie adresa din tabel A 0.0 (fig. 2.101, h). n final se apas din nou tasta ENTER (fig. 2.101, i) i se salveaz blocul OB1.

a) b) c)

d) e) f) g) h) i) Fig. 2.101. Principii de configurare i programare ale funciei XOR Testarea programului poate fi fcut n 2 variante n simulatorul programului WinPLC7 (Target Simulator) sau n controlerul real. Pentru aceasta blocul OB1, mpreun cu alte blocuri existente, trebuie transferat n simulator sau n controlerul real. Programul WinPLC7 ofer mai multe posibiliti pentru aceasta : prin instrumentul - (Send all blocks) de pe bara de instrumente rapide sau prin meniul PLC . n fereastra, care rezult din aceast operaie trebuie de evideniat blocul OB1 i de apsat butonul OK (fig, 2.102). Fig. 2.102. Fereastra de transfer a blocului OB1n PLC Dup revenirea n blocul OB1, se apas instrumentele de eliberare a spaiului de simulare - ; de deschidere a biilor 0-7 ai porturilor (modulelor virtuale) de intrare PEB i de ieire PAB - i de pornire-stopare a regimului de simulare - \ . Ca urmare, se obine imaginea de testare i simulare a funciei OB1din figura 2.103.

Fig.2.103 Tabloul de testare a funciei OB1 n simulatorul programului WinPLC7 Testarea programului schemei de aprindere a unei lmpi din 2 locuri (funciei XOR) se efectueaz prin activarea intrrilor utilizate ale portului simulatorului PEB0.0 PEB0.1, urmat de nroirea lor, i vizualizarea strii bitului portului de ieire PAB0.0. Dac acesta din urm se aprinde conform algoritmului teoretic de funcionare lampa se aprinde fie prin ntreruptorul I SUS (fig. 2.104, a), fie prin ntreruptorul I JOS (fig. 2.104, b), deconectndu-se la activarea ambelor ntreruptoare (fig. 2.104, c), nseamn c programarea este corect.

a) b) c)Fig. 2.104. Testarea programului analizat n simulatorul programului WinPLC7

n cazul testrii programului n controlerul real transferul blocurilor Send all blocks se face prin obiectul RS232 (Target RS232), utiliznd, de asemenea, un panou artificial de comand START/STOP (Operating mode) al operatorului, care se deschide prin meniul PLC (fig. 2.105). Pornirea i oprirea regimului de testare n acest caz se face prin butoanele i PLC.

Fig. 2.105. Panoul virtual de comand START/STOP n regim de testare a programului n controlerul real2.4.2.4 Automatizarea mainii casnice de splat n limbajul FBD n continuare se propune un exemplu de programare a unui regim de comand secvenial reversibil i ciclic a motorului mainii casnice de splat rufe. n figura 2.106 este reprezentat schema regimului de splare, care asigur n fiecare ciclu rotirea tamburului mainii timp de 12 s n sens direct (nainte), urmat de o pauz de 3 s i de o rotire invers (napoi) cu aceeai durat de 12 s. Timpurile de funcionare direct i invers sunt obinute cu ajutorul a 2 taimere B003-B004 cu temporizare la conectare i fr memorizare a semnalului de comand, iar pauzele de timp nainte de inversare sunt asigurate de 2 taimere B005-B006 cu temporizare la conectare i cu memorizare a semnalului scurt de comand. Schema prevede 4 intrri i 2 ieiri: I1,I4 pentru semnalele de pornire i oprire; I2 blocarea n caz de deschidere a uii de introducere a rufelor; I3 protecia termic a motorului ; Q1-Q2 ieirile de mers nainte i napoi .

Comanda se efectueaz cu ajutorul RS- bistabilelor B001-B002, la ieirea crora sunt introduse 2 marcatoare (M) adugtoare pentru a putea realiza conexiunile de reacie de la intrarea taimerelor B003 i B004. Interblocarea regimurilor de mers nainte / napoi se realizeaz cu ajutorul elementelor de inversare B013-B014. Dac capacul este nchis i I2=1, atunci la apsarea butonului I1 Start, peste 3 secunde, se acioneaz bistabilul B001 i mersul nainte. Durata lui este determinat de temporizarea 12,00s a taimerului B003. n momentul expirrii ei bistabilul de mers nainte B003 se reseteaz, iar taimerul de pauz B006 se activeaz. Cnd temporizarea acestuia se termin, se acioneaz bistabilul B002, mersul napoi (Q2) i taimerul su de autoresetare B004. Dup expirarea temporizrii acestuia, mersul napoi se deconecteaz i se pornete taimerul de pauz B005 pentru a pregti acionarea ciclului urmtor. Cnd expir temporizarea 12.00s a taimerului B004, prin elementul SAU B011 se reseteaz bistabilul de mers napoi B002, iar prin elementul SAU B012 se activeaz taimerul de pauz B005 i ciclul urmtor. Dac I2=0, funcionarea se blocheaz.

Fig. 2.106 Schema de comand reversibil i ciclic a motorului mainii de splat Aceast schem a fost elaborat i testat mai nti n softul controlerelor simplificate LOGO (Siemens). Nomenclatura elementelor i funciilor softurilor STEP 7 (Siemens) i WinPLC 7 (Vipa) este mult mai bogat, iar notarea unora i aceleai elemente este diferit. n figura 2.107 sunt prezentate principalele tipuri de taimere ale acestor programe i diagramele lor de funcionare. Dou tipuri din aceste taimere trebuie utilizate n schema analizat mai sus :

S ODT cu temporizare la conectare (On) i semnale de activare static (switch);

- S ODTS cu temporizare la conectare i cu semnale de activare dinamic (de durat scurt, de exemplu prin apsarea unui buton) ) .

Semnificaia celorlalte taimere este urmtoarea :

S OFFDT taimer cu temporizarea la deconectare (Off),

S PULSE - taimer resetat de impuls S temporizarea lui se termin n cazul, cnd semnalul de intrare S trece n 0;

S PEXTtaimer setat cu impulsuri (Extended Pulse), care se deosebete de cel precedent prin continuarea temporizrii dup restabilirea S = 1.

Fig. 107. Taimere principale ale softurilor STEP7 i WinPLC7 i diagramele lor

Aceste taimere prevd o intrare separat TV pentru parametrizarea intervalului de temporizare, indicat n secunde (5s) dup codul S5T#. Conform principiului schemei de mai sus i diagramelor de funcionare ale taimerelor, pentru temporizarea timpului de mers direct D sau invers I trebuie alese taimerele S ODT, iar pentru timpurile de pauz taimerele cu intrare dinamic S ODTS. Programarea schemei se face prin deschiderea (crearea) unui alt proiect - Comanda mainii de splat, indicat n figura 2.91 i prezentat n figura 2.108. Fig. 2.108. Elementele de baz ale proiectului Comanda mainii de splat Deschiderea tabelului de simbolizare i adresare a intrrilor-ieirilor globale poate fi fcut prin 2 variante : activnd direct subprogramul ( ), sau opiunea respectiv din meniul (View) (fig. 2.109).

Fig. 2.109. Deschiderea tabelului de simbolizare i adresare a intrrilor-ieirilor Principiul de editare al acestui tabel este acelai ca i n exemplul precedent din figurile 2.97-2.98. Pentru fiecare intrare i ieire se rezerveaz, mai nti. o adres a modulului respectiv, care se completeaz n coloana , tergnd n prealabil fonul albastru prin tasta RETURN. Confirmarea completrii se face printr-o apsare a tastei ENTER. Taimerele se adreseaz prin litera T cu numrul respectiv de ordine. Dup terminarea tuturor simbolurilor, tabelul se memorizeaz, apsnd butonul Save sau Ctrl+S. Fcnd toate aceste operaii, n final obinem tabelul din figura 2.110.

Fig. 2.110. Tabelul de simboluri i adrese ale intrrilor, ieirilor i taimerelor schemei de automatizare a mainii de splat. ntruct toate intrrile schemei logice de automatizare a mainii de splat sunt constante, la programare este necesar un singur bloc cu date constante FC, constituit din 2 poriuni sau subprograme mai mici, care se numeroteaz Network 1- Network 2. Divizarea n se face n aa fel, nct fiecare element de execuie de la ieire s aib nodul su propriu. Circuitele schemei de comanda automat a motorului mainii n regim de splare i presplare n blocul FC1 corespund rotirii motorului n sens direct i invers. n realitate automatizarea total a mainii de splat include i alte regimuri, fiecare dintre ele trebuie s aib blocul su propriu, de exemplu: regimul de muiere a rufelor - blocul FC2, regimul de cltire FC3, regimul de centrifugare automat FC4, regimul manual de centrifugare FC5, alegerea regimurilor FC6 etc. Crearea blocului FC1 poate fi iniiat, de asemenea, prin 2 variante alternative: prin opiunea i prin fereastra corespunztoare din figura 2.99, sau prin selectarea subprogramului - (Objects list), a meniului su SYMBOLIC SEQ, opiunilor de context (prin butonul drept) New (), Block (OB. FB, FC,DB.UDT) i aceeai fereastr. n rezultat se deschide zona de programare a blocului gol FC1, n care se nscrie numele lui REGIM DE SPALARE i numele primului circuit Network 1 - Rotirea motorului n sens direct (fig. 2.111). Dac catalogul de selectare a elementelor necesare lipsete, el poate fi deschis prin meniul . opiunile i . n partea de sus a blocului FC1 este plasat un tabel (header) de specificare a parametrilor locali de intrare (In), ieire (Out), intrare-ieire (In-Out) i de temporizare (Temp) a acestui bloc. Principiul de completare a acestui tabel este asemntor cu cel al tabelului de simbolizare, editat mai sus.

Fig. 2.111. Deschiderea i definirea blocului gol FC1 i a primului su nod Configurarea i programarea primului nod n limbajul FBD const n asamblarea schemei lui de principiu, care constituie o parte din schema total din figura 2.106, selectnd consecutiv cte un element din catalog i conectnd mai nti intrrile i ieirile legate consecutiv conform acestei scheme. Conectarea intrrilor ieirilor rmase suspendate se face n etapa doua, conform schemei de principiu i tabelului de simboluri i adrese. La nceput, nainte de prima selectare, trebuie de evideniat zona de lucru a nodului, care n acest caz devine complet haurat cu multe puncte mici. Apoi se selecteaz consecutiv cte un element din catalog, evideniindu-l mai nti i fcnd dublu clic pe el, ceea ce asigur o transferare automat a lui n zona de lucru a nodului, sau la intrarea / ieirea evideniat n prealabil a unui element deja selectat. Pentru fiecare adresare sau denumire sunt necesari urmtorii pai :

se evideniaz mai nti intrarea / ieirea, care trebuie adresat sau denumit se apas Enter, ceea ce deplaseaz intrarea / ieirea evideniat n stnga;

se apas tasta Return , care terge fonul albastru pentru a putea fi scris adresa, denumirea elementului sau temporizarea taimerului; dup adresare sau denumire se apas din nou tasta Enter, care confirm, dac totul a fost fcut corect (n cazul unei greeli simbolul respectiv devine rou, necesitnd o corectare imediat a ei).Taimerele i bistabilele necesit o denumire conform tabelul de simboluri . n figura 2.112 sunt reprezentai toi paii de selectare consecutiv i de conexiune parial a elementelor primului nod de rotire a motorului n sens direct.

Fig. 2.112. Faze de selectare consecutiv i conexiune parial a elementelor I nod n figura 2.113 sunt prezentate configuraiile finale ale circuitelor blocului FC1 de rotire a motorului mainii n sens direct i invers, care au o structur simplificat n form de program fa de schema iniial, ntruct unele conexiuni sunt reprezentate prin simboluri.

Fig. 2.113. Configuraiile finale n form de program ale circuitelor blocului FC1 Pentru funcionare ciclic i testare blocul FC1 trebuie introdus n blocul organizaional OB1, care se creeaz ca i n exemplul precedent - prin meniul i fereastra de definire din figura 2.99. Transferul blocului FC1, reprezentat n form simplificat, n blocul principal OB1 deschis se efectueaz printr-o evideniere a acestuia n catalog i un dublu clic pe el (fig. 2.114). Evident, c aceast structur general a blocului OB1, cu programul proiectului de automatizare, realizat n blocul FC1, trebuie salvat, pentru a putea fi transferat n simulator sau n controlerul real. Pentru testarea acestui proiect, blocul OB1 se transfer n subprogramul de simulare Target Simulator prin instrumentul - (Send all blocks) de pe bara de instrumente rapide sau prin meniul PLC . n fereastra, care rezult din aceast operaie trebuie de evideniat blocurile OB1, FC1 i de apsat butonul OK. Dup revenirea n blocul OB1 (fig. 2.114), se apas instrumentele de eliberare a spaiului de simulare - ; de deschidere a biilor 0-7 ai porturilor (modulelor virtuale) de intrare PEB i de ieire PAB - i de pornire-stopare a regimului de simulare - \ .

Fig. 2.114. Structura general a blocului OB1 cu programul proiectului de automatizare introdus prin blocul FC1 Testarea programului elaborat ncepe cu activarea continu a semnalului de nchidere a uii mainii de splat de la intrarea PEB 0.1 i aplicarea se scurt durat butonului Start de la intrarea PEB 0.0. Ca urmare, peste 3s se aprinde indicatorul rou PAB 0.0 de semnalizare a rotirii motorului n sens direct (fig. 2.115, a). Peste 12s acest indicator se stinge, urmat de o pauz de 3s (fig. 2.115. b). Dup aceasta se aprinde indicatorul PAB0.1 de semnalizare a rotirii motorului n sens invers (fig. 115, c), rmnnd activat, de asemenea, 12s. Apoi urmeaz urmtorul ciclu identic. La apsarea butonului Stop (activarea scurt a butonului PEB0.3), motorul se oprete (fig. 2.115, d). Acelai lucru se ntmpl n caz de deschidere a uii de ncrcare a rufelor, sau n caz de acionare a proteciei de la intrarea PEB 0.2 .

a) b) c) d)

Fig. 2.115. Panoul de testare a programului mainii de splat n diferite intervale 2.4.2.5 Automatizarea semaforului Zebra n limbajele LAD i STL Cel mai simplu i mai clar limbaj de programare pentru scheme logice de automatizare este limbajul contactelor releelor LAD. ns el are unele restricii n cazul unor scheme complexe de automatizare cu diferite cicluri, salturi, sau cu operaii matematice. Limbajul STL, exprimat n forma unui text (a unei liste) de instruciuni codificate, este lipsit de aceste dezavantaje, de aceea poate fi utilizat pentru programarea oricrui sistem de automatizare. S analizm n continuare nc un exemplu simplu de programare n aceste limbaje, propus de Siemens, avnd ca obiect de automatizare un semafor fr intersecii de strzi, destinat doar pentru traversarea strzilor aglomerate de ctre pietoni la cererea acestora i cunoscut sub numele Zebra. Acest semafor asigur n permanen culoarea verde pentru traficul de vehicule, ns este prevzut cu 2 butoane, amplasate de partea stng i dreapt a strzii, care pot fi activate de pietoni pentru oprirea circulaiei automobilelor i traversarea n siguran a strzii. Semafoarele pentru vehicule in acest caz au culori tradiionale - Verde, Galben, Rou, iar semafoarele pentru pietoni numai culorile Rou Verde. Ca urmare, controlerul de automatizare al acestor semafoare trebuie s aib doar 2 intrri i 5 ieiri de tip releu, iar aceast automatizare trebuie efectuat n funcie de timp, utiliznd mai multe taimere. n figura 2.116 este prezentat tabelul de simboluri i adrese al programului de automatizare Zebra, care include intrrile ieirile menionate i 5 taimere statice cu temporizare la conectare S ODT.

Fig. 2.116. Tabelul de simboluri i adrese al sistemului de automatizare Zebra Pentru realizarea tuturor funciilor de automatizare a semaforului poate fi utilizat un singur bloc de program cu date constante FC1. Primul circuit al acestui bloc Memorizarea apelului de traversare a strzii de ctre un pieton, - acionat prin apsarea unuia din cele 2 butoane menionate, este reprezentat n limbajele LAD i STL n figura 2.117. Principiul de alegere din catalog a fiecui element LAD este acelai, ca i n limbajul FBD. Conectarea paralel a 2 contacte n limbajul STL este identificat cu litera O (OR), iar conectarea n serie cu litera U n german i E (END) n englez. Parantezele joac acelai rol, ca i n operaiile matematice. La culegerea textului STL trebuie obligatoriu de lsat 1 spaiu liber ntre caractere, iar la sfritul rndului se apas ENTER pentru confirmare i formatare. Redactorul STL-FBD-LAD corecteaz n acest caz greelile posibile i formateaz textul, aranjnd codurile operaiilor i operanzii n coloane. Convertirea nodului dintr-un limbaj n altul se face printr-un simplu clic pe simbolul respectiv (dac limbajul apelat conine toate operaiile respective).

Fig. 2.117. Circuitul 1Memorizarea apelului pietonului - n limbajele LAD i STL

Circuitul al 2-lea Faza VERDE pentru vehicule conine un singur contact normal-nchis al releului virtual M0.0, care activeaz ieirea Q 0.3 (fig. 2.118).

Fig. 2. 118. Circuitul 2 Faza VERDE pentru vehicule - n limbajele LAD i STL Circuitul 3 Start TIMER T5 GALBEN pentru vehicule realizeaz primul pas dup activarea releului de memorizare a apelului pietonului M0.0, care stinge semnalul VERDE pentru vehicule i pornete temporizarea taimerului T5 Timp GALBEN Auto (fig. 2.119). n limbajul STL taimerul cu temporizare la conectare SE este activat de releul de memorizare M 0.0, iar temporizarea lui S5F#3s este ncrcat n Acumulatorul controlerului prin codul L (Load). Codul NOP 0 are semnificaia terminrii operaiilor cu acest taimer. El aprinde, la rndul su, semnalul GALBEN pentru vehicule prin ieirea Q 0.4 n circuitul 4 (fig. 2.120).

Fig. 2.119. Circuitul 3Start Taimer GALBEN pentru vehicule -n LAD i STL

Fig. 2.120. Circuitul 4Faza semnalului GALBEN pentru vehicule n LAD i STL Dup ce expir temporizarea sa de 3 s, taimerul T5 aprinde lumina ROIE pentru vehicule prin ieirea controlerului Q 0.5 (fig. 2.121). Aceasta din urm pornete temporizarea taimerului T6 Timp VERDE pentru pietoni (fig.2.122) i aprinde aceast lumin VERDE prin ieirea Q 0.6 (fig. 2.123).

Fig. 2.121. Circuitul 5 Faza semnalului ROU pentru vehicule - n LAD i STL

Fig. 2.122. Circuitul 6 Start Taimer T6 VERDE pentru pietoni n LAD i STL

Fig. 2.123. Circuitul 7 Faza VERDE pentru pietoni n limbajele LAD i STL Dup terminarea fazei VERDE pentru pietoni, urmeaz o pauz scurt, nainte de reaprinderea luminii ROII pentru pietoni i GALBENE pentru vehicule, determinat de taimerul T7 (fig. 2.124). Apoi urmeaz faza ROU pentru pietoni (fig. 2.125) i ROU-GALBEN pentru vehicule (fig. 2.126).

Fig. 2.124. Circuitul 8 Start taimer T7 pentru o pauz scurt n LAD i STL

Fig. 2.125. Circuitul 9 Faza ROU pentru pietoni - n limbajele LAD i STL

Fig. 2.126. Circuitul 10 Start Taimer T8 ROU-GALBEN pentru vehicule Ultimul circuit starteaz taimerul T9 pentru o temporizare, necesar pentru apelarea urmtoare a pietonilor (fig. 2.127).

Fig. 2.127. Circuitul 11 - Startul taimerului T9 pentru apelare urmtoare

n final se salveaz (memorizeaz) blocul FC1, care apoi se introduce n blocul principal de funcionare ciclic OB1. ns blocul OB1 trebuie mai nti de creat, iar apoi din catalog se apeleaz n el blocul programat deja FC1 (fig. 2.128). n limbajul STL operaia de introducere a blocului FC1 n OB1 se efectueaz prin codul CALL FC1, urmat de codul de finalizare NOP 0. Evident, c blocul OB1 trebuie salvat mpreun cu blocul FC1. Dup aceasta se poate de trecut la ultima faz testarea programului elaborat. Pentru testare n regimul (subprogramul) toate blocurile se transfer n Simulator prin instrumentul , se revine n blocul OB1, se ascunde tabelul de declaraie a variabilelor lui prin instrumentul i se deschid n locul lui porturile virtuale de intrare PEB0-PEB4 i de ieire PAB0-PAB4 (fig. 2.128). ns conform tabelului de simboluri i adrese din figura 2. 116, sunt utilizate doar primele porturi PEB0 i PAB0. Pornirea regimului de testare se efectueaz prin instrumentul n form de ochelari. n acest caz, conform algoritmului de automatizare al semaforului, cnd nu este activat nici o intrare, sunt active ieirile PAB 0.3 (VERDE Auto) i PAB 0.7 (ROU Pietoni). Dac se apas temporar PEB 0.5 (butonul stng de apelare a semnalului VERDE pentru pieton) sau PEB 0.6 (butonul drept), atunci ieirile PAB0.3 i PAB 0.7 se sting, iar semnalele semaforului PAB 0.4 (GALBEN Auto), PAB 0.5 (ROU Auto) i PAB 0.6 (VERDE Pietoni) ncep s funcioneze conform algoritmului descris mai sus (fig. 2. 128).

Fig. 2.128. Introducerea blocului FC1 n OB1 i apelarea porturilor de testare a programului de automatizare a semaforului Zebra Dup aceast testare n regimul OffLine, programul se introduce prin cablul RS 232 n memoria constant a controlerului real n regimul RS 232 i se face testarea n regimul OnLine. ns pentru aceasta trebuie mai nti de instalat una i aceeai vitez de transmitere a informaiilor (38400 B/s) n portul COM1 al computerului i n portul controlerului prin meniul Option i opiunea Set PG/PC.2.4.3 Exemple de programare a controlerelor modulare SIMATIC S7

2.4.3.1 Caracteristica general a pachetului STEP 7 STEP 7, spre deosebire de WinPLC7, reprezint un pachet de programe:

STEP 7 MICRO, destinat pentru controlerele SIMATIC S7-200;

STEP 7 MINI - programul de baz, destinat pentru controlere S7-300, S7-400, C7, ET-200 i WinAC cu 3 limbaje standardizate LAD, FBD, STL;

STEP 7 Lite, variant simplificat de programare a controlerelor menionate ; STEP 7 PROFESIONAL, destinat pentru programarea n limbajele standardizate LAD, FBD i STL i n limbajul de nivel mai nalt SCL ;

PLCSIM - pentru simularea programelor n computer (fr controler real);

SIMATIC S7 ProTool sau WinCC pachet de programe pentru configurarea panourilor operatorului (OP) cu indicatoare de texte sau grafice; Programe opionale (Fuzzy Control, PID Control i altele). Fiecare din aceste programe include, la rndul su, mai multe subprograme de executare a celor mai principale operaii. Programul de baz, de exemplu, include :

SIMATIC Manager subprogramul principal, care asigur o dirijare a tuturor componentelor i subprogramelor sistemului proiectat;

Hardware Configuration subprogramul de selectare i configurare a staiilor (S7-300 sau S7-400), blocurilor i modulelor lor, precum i reelelor ;

Symbol Editor subprogramul de editare a tabelului de simboluri i adrese pentru toate intrrile i ieirile globale, taimere, blocuri de date i funcionale;

Programing S7 Blocs subprogramul de creare i programare a blocurilor;

Comunication programul de configurare a reelelor de comunicare ;

Meniurile iniiale ale programului SIMATIC Manager sunt artate n fig. 2.129.

Fig. 2.129. Meniurile i instrumentele programului principal SIMATIC Manager

Elaborarea sistemului ncepe cu crearea unui proiect nou, sau deschiderea unui proiect deja creat, n care se memorizeaz toate datele, referitoare la un sistem de automatizare. Definitivarea proiectului se face prin meniul File, opiunile New/Open i fereastra, n care se cere denumirea lui. Dac se denumete, de exemplu Proiect 3, cmpul de lucru se mparte n 2 pri partea stng cu denumirea aleas i partea dreapt cu cea mai simpl reea MPI (fig. 2.130).

Fig, 2.130. Fereastra de definitivare a proiectului sistemului de automatizare

Al doilea pas n structura ierarhic a proiectului este alegerea staiei de configurare a modulelor necesare (controlerului S7-300 sau S7-400, PG, PC - ca obiect iniial), care se efectueaz prin meniul Insert, i opiunea Station. Dac se alege staia SIMATIC S7-300, ea apare alturi de reeaua MPI. Apoi ea se aranjeaz n a doua treapt sub proiect printr-o evideniere i dublu clic (fig. 2.131

Fig. 2.131. Alegerea staiei sau controlerului programabil de automatizare

n mod analogic se alege prin meniul Insert i opiunea Subnet sau Program o alt reea (de exemplu PROFIBUS), sau urmtorul obiect iniial pentru elaborarea programelor necesare - S7 Program sau M7 Program, n care sunt incluse mapele goale ale fiierelor iniiale (Source) i blocurilor (Blocks) (fig. 2.132). n mapa Source poate fi introdus STL Source file. Pachetul STEP 7 prevede 2 moduri de elaborare a programului: S7 mai nti programul i apoi componentele reale, iar M7 invers, inclusiv i n limbajul C sau C++. Toate aceste obiecte se numeroteaz automat cu numrul 1, deoarece n caz de necesitate pot fi alese i altele, care vor fi numerotate cu numerele 2, 3 i aa mai departe. Fiecrui din ele i se poate atribui un alt nume, fa de cel propus de SIMATIC Manager, utiliznd procedura standardizat prin tasta Return.

Fig. 2.132. Selectarea obiectelor structurale iniiale ale proiectului definitivat

Urmtorul pas prevede configurarea staiei alese selectarea din catalog i aranjarea tuturor modulelor necesare, precum i setarea parametrilor principali ai lor, care se efectueaz cu ajutorului subprogramului Hardware Configuration. Iconia acestuia apare n partea dreapt a zonei de lucru printr-o evideniere a staiei alese (SIMATIC 300(1)). Aceasta din urm poate s conin un singur bloc de module (1 caset sau Rack) cu modului procesorului central CPU, sau mai multe blocuri de module (casete) de expansiune (pn la 32), comandate de acelai CPU prin intermediul modulelor de interfa IM. Caseta central este denumit, de asemenea, i caset universal (Universal Rack UR1).

Configurarea staiei ncepe cu selectarea i aranjarea modulelor n caseta central, fcnd un dublu clic pe subprogramul Hardware. Ca urmare, apar 3 ferestre, cea din dreapta ecranului fiind catalogul de module al controlerelor SIMATIC S7 (opiunea Standard) sau al controlerelor VIPA. Dac n aceast fereastr se selecteaz caseta Rack 300 i opiunea ei Rail din staia SIMATIC 300, atunci n ferestrele din stnga apar tabelele de selectare a modulelor casetei (0) UR (fig. 2.133). ns selectarea i aranjarea modulelor n caset sau tabel prim dublu clic trebuie efectuate strict ntr-o anumit ordine, deoarece pentru fiecare loc (slot) este rezervat un anumit modul. Primul loc n caset, sau primul rnd n tabel, este rezervat blocului de alimentare de 24 V Power Suplay (PS 300) de 2, 5 sau 10 A. Locul (rndul) doi este rezervat modulului procesorului central CPU 300, dup care urmeaz modulul de interfa a casetelor IM 300. Rndurile (sloturile) 4-11 sunt prevzute pentru modulele semnalelor discrete i analogice de intrare-ieire SM 300. n tabelul de configurare din figura 2.133 este ales, spre exemplu, un bloc de alimentare PS 307 de 5 A, un procesor central CPU 314, un modul de interfa IM 365, cte un modul de semnale analogice de intrare i ieire SM 331AI de 14 -16 bii, cte un modul cu 16 intrri discrete SM 321 DI de 24 V DC i 230V AC i un modul de 8 ieiri de tip releu SM 322 DO 8xReleu . Aranjarea n tabel a fiecrui modul se face n mod automat la o selectare obinuit i un dublu clic pe fiecare modificaie dorit, care se deschide n catalogul de module. Dup alegerea ultimului modul, tabelul de configurare se salveaz n memoria calculatorului prin al 4-lea instrument din stng.

Fig. 2.133. Tabelurile de selectare a modulelor controlerului SIMATIC S7 300

n tabelul de configurare a modulelor sunt indicate, de asemenea, adresele iniiale ale fiecrui modul, care trebuie mai apoi indicate n tabelul de simboluri i adrese. Fiecrui modul i se rezerveaz 32 de bii (4 octei) de memorie, care sunt complet utilizai numai de modulele de semnal ale controlerelor SIMATIC S7-400, care conin pn la 32 de bii. Modulele de semnal ale controlerelor SIMATIC S7-300 conin pn la 16 bii, de aceea n fiecare slot se pierd 2 octei de memorie. Adresa, precum i alte proprieti ale fiecrui modul pot fi identificate prin dublu clic pe fiecare rnd din tabel, sau prin meniul Edit i opiunea Object Properties. Un tabel general al acestor proprieti este indicat de un instrument special Address Overview ( fig. 2.134). n acest tabel sunt indicate deja intervalele adreselor fiecrui modul, numrul sertarului (R-Rack) i numrul slotului (S). Acest lucru practic exclude comiterea unor greeli n adresare, de exemplu a unei adresri duble, i uureaz substanial programarea controlerelor modulare, spre deosebire de limbajul clasic ASSEMBLER, n care utilizatorul trebuie singur s repartizeze adresele i s configureze memoria de program a microcontrolerelor.

Fig. 2.134. Tabelul general de adresare i identificare a proprietilor modulelor

Subprogramul Hardware Configuration prevede, de asemenea, o configurare a reelei de automatizare, n componena creea pot intra mai multe controlere (Staii S7-300 sau S7-400), panouri ale operatorului (OP), DP-staii ( ET 200). Ultimele staii se afl la o anumit distan, n apropiere de elementele lor de automatizare, fiind comandate de controlerul conductor (MASTER) doar prin 2 conductoare rsucite i ecranate n cazul unor reele MPI sau PROFIBUS DP. Aceast configurare se efectueaz cu ajutorul subprogramului Configure Neetwork, care poate fi deschis prin peni - ultimul instrument sau prin meniul OptionConfigure Network, precum i cu ajutorul catalogului corespunztor (fig. 2.135). El permite nu numai configurarea modulelor fiecrei staii i subreele, a conexiunilor dintre ele, ci i o reprezentare grafic a lor, cum este artat n exemplul din figura 2.136. Principiul de selectare a componentelor reelei este asemntor cu principiul de configurare a controlerelor.

Fig. 2.135. Subprogramul Configure Network de configurare a reelelor

Fig. 2.136. Reea cu 1 controler central S7-300-2DP i 3 staii SIMATIC ET-200M cu 1 modul de interfa IM 153 i cteva module de intrare - ieire Urmtorul pas n proiectarea sistemului de automatizare l constituie editarea tabelului de simboluri i adrese ale intrrilor-ieirilor globale, crearea i programarea blocurilor, care se efectueaz la fel ca i n cazul controlerelor VIPA. Evident, c aceast faz, la fel ca i celelalte, necesit un studiu al obiectului de automatizare, care se propune n continuare.2.4.3.2 Automatizarea transportrii pneumatice a cimentuluin acest compartiment se propune un exemplu de automatizare a unui sistem de transportare pneumatic a cimentului din cadrul unui proiect de producere a amestecurilor uscate pe baz de ciment, nisip, ghips i dalamit (meluz). Acest proiect de automatizare a fost elaborat de SRL SALONIX-TEH Chiinu, pe baza componentelor de automatizare ale companiilor germane Siemens i Festo, iar n acest manual se prezint doar un singur fragment (pompa MONLUS) din acest proiect n scopul instruirii studenilor.

n figurile 2.137 2.138 este prezentat schema tehnologic a sistemului de transportare a cimentului, divizat n 2 pri principale : silozurile de pstrare a cimentului 1-3 i pompa MONJUS de transportare pneumatic a cimentului n dou bunchere 1-2 ale sistemului de cntrire i dozare ulterioar a lui. ntre aceste dou pri este amplasat o sit vibratoare de cernere a cimentului, antrenat de 2 motoare AM4-AM5. Nivelul superior al cimentului n silozuri este controlat de traductoarele ASH1-ASH3, iar nivelul inferior ASL1-ASL3. Pentru ca cimentul din silozuri de 50t s nu se lipeasc n timpul pstrrii, este prevzut o amestecare pneumatic a lui, numit n rusete i realizat cu ajutorul a 3 ventile discrete AY1-AY3, care monitorizeaz procesul de suflare a aerului de presiune ridicat. Fiecare siloz are la fundul su conic o supap pneumatic de descrcare ABV1-ABV3 i un alimentator sau amestector de ciment i aer, care asigur o transportare pneumatic ulterioar prin evi a cimentului pn la sita de cernere, amplasat deasupra pompelor MONJUS. Ventilele de transportare ale alimentatoarelor AY10-AY12 sunt comandate de sistemul de automatizare mpreun cu ventilele de amestecare AY1-AY3. Aceast poriune de transportare a cimentului la o distan relativ mic poate fi asigurat i de transportoare cu necuri.

Fig. 2.137. Silozurile de pstrare i amestecare pneumatic a cimentului Pompa MONJUS reprezint o camer cilindric cu un diametru aproximativ de 1200 mm, care se umple mai nti cu ciment, suflat apoi n conducta de refulare sub o presiune de 4-6 bari (fig. 2.138-2.139). Ea este capabil s transporte cimentul pn la o distan de 200-400 m i o nlime de 35 m, iar productivitatea pompei la o funcionare ciclic constituie 40-60 t/h. ncrcarea ei se efectueaz prin intermediul a 2 supape cu cilindri de acionare pneumatic AY4-AY5, una fiind destinat pentru o etanare suficient, iar descrcarea prin AY6. Aceti cilindri sunt nzestrai cu traductoare de poziie AS1-AS6 (vizi cap. 4.7).Fig.2.138.Sistemul de transportare pneumatic a cimentului cu pomp MONJUS

Fig. 2.139. Pompe pneumatice moderne MONJUS ale unor companii ruseti Introducerea aerului n pomp se efectueaz cu ajutorul ventilului AY7, iar evacuarea lui n timpul ncrcrii prin ventilul AY8 (fig. 2.138). Nivelul maxim al cimentului este semnalizat de traductorul discret ASH4, iar valoarea presiunii aerului - de traductorul AMP1. Selectarea unuia din buncherele de recepionare 1-2, la finele conductei de transportare a cimentului, se efectueaz cu un cilindru pneumatic asemntor AY9 cu 2 traductoare de poziie - AS7-AS8. Nivelul maxim din bunchere este semnalizat de traductoarele ASH5-ASH6, iar nivelul minim de ASL5-ASL6. Sita vibratoare de ciment are i ea un semnalizator discret de nivel maxim ASH7, Funcionarea automatizat a acestui sistem de echipamente ncepe la comanda START de la panoul central de comand, continund odat cu consumarea cimentului i scderea nivelului din buncherele 1-2, semnalizat de traductoarele ASL5-ASL6, iar ciclurile pompei MONJUS odat cu depirea nivelului maxim de ciment ASH7 al sitei de cernere. Evident, c pentru oprirea sistemului trebuie s fie prevzut butonul STOP sau ATOP AVARIE. ns funcionarea acestui sistem necesit unele operaii pregtitoare, precum i o analiz a erorilor sau defeciunilor posibile (DEFAULT). De aceea trebuie prevzut nc un regim de comand Pregtit sau . Dup cum a fost menionat mai sus, fiecare siloz necesit o amestecare pneumatic automatizat a cimentului, care trebuie s fie realizat, la rndul ei, un anumit interval de timp i n 2 regimuri:

PASIV (de ateptare);

ACTIV (de descrcare);

n timpul regimului pasiv ventilul de aer comprimat are urmtorul ciclu de funcionare : 10 s nchis i 1 s deschis. n timpul ciclului activ ventilul respectiv trebuie s fie nchis 5 s i deschis 1 s.Pompa de transportare pneumatic a cimentului MONJUS, de asemenea, are regimurile sale de funcionare:

IIIAL, cnd toate ventilele i supapele sun nchise;

NCRCAREA CAMEREI CU CIMENT; RIDICAREA PRESIUNII AERULUI; DESCRCAREA CIMENTULUI.

Ultima operaie de descrcare a cimentului trebuie s decurg un anumit interval prestabilit de timp, de exemplu 30 s.

Aadar, automatizarea acestui sistem trebuie s prevad un algoritm general de comand, n care trebuie s intre mai multe subprograme de funcionare automatizat individual a componentelor sale principale silozurile i pompa. Algoritmul general trebuie s prevad, la rndul su, urmtoarele faze principale:1) Alegerea unuia din cele 3 silozuri de alimentare cu ciment;

2) Amestecarea pneumatic a cimentului n silozul ales;3) Alimentarea cu ciment a sitei de cernere ;4) Conectarea motoarelor de vibrare a sitei;

5) Alegerea unuia din cele 2 buchere de recepionare a cimentului;

6) Activarea subprogramului pompei MONJUS;7) Stoparea alimentrii cu ciment la depirea nivelului maxim din bunchr.

Ciclograma de funcionare a pompei MONJUS trebuie s includ urmtoarele faze :1) Controlul traductorului nivelului maxim ASH4.

Dac semnalul acestui traductor este nul, se activeaz urmtorul punct, iar dac este pozitiv, se face un salt n algoritm, trecnd la punctul 6:

2) Deschiderea ventilului de evacuare a aerului rmas AY8;3) Deschiderea supapei pneumatice de ncrcareAY5;

4) Deschiderea supapei pneumatice de etanare AY4 ;

5) Ateptarea semnalului pozitiv al traductorului nivelului maxim ASH4;6) nchiderea supapei de etanare AY4 la apariia semnalului ASH4;

7) nchiderea supapei de ncrcare AY5;

8) nchiderea ventilului de evacuare a aerului AY8;

9) Deschiderea ventilului de suflare a aerului comprimat AY7;

10) Ateptarea un anumit interval a semnalului de ridicare a presiunii AMP1;

11) Deschiderea supapei pneumatice de ieire AY6 la apariia semnalului AMP

12) Descrcarea camerei de ciment un anumit interval de timp;

13) nchiderea ventilului de suflare a aerului comprimat AY7;

14) nchiderea supapei pneumatice de descrcare AY6.Analiznd toate aceste condiii i operaii ale obiectului de automatizare, este necesar de elaborat un concept al programului de automatizare pe baza blocurilor de program, descrise la nceputul acestui paragraf. O variant simplificat a acestui concept este artat n figura 2.140, n care algoritmul general se preconizeaz pentru a fi realizat de blocul funcional principal FB 1. n acest bloc intr blocurile FB25-FB27 pentru comanda silozurilor i blocul FB 50 (DB50) pentru comanda pompei MONJUS. Un bloc funcional separat FB 20 cu un bloc de date constante FC 30 se rezerveaz pentru generarea semnalelor de alarm i deblocarea acestora. Gestionarea timpului i ceasului este asigurat de SFC0, SFC1, SFC101.

Fig. 2.140. Conceptul blocurilor de program ale sistemului de automatizare

Toate aceste blocuri planificate se introduc, mpreun cu toate intrrile i ieirile globale din figurile 2.137-2.138, n tabelul de simboluri i adrese din figura 2.141, mprit n 3 pri. Procedeul de editare a acestui tabel este mai simplu fa de procedeul respectiv al softului WinPLC7 VIPA. n STEP 7 editarea se ncepe cu simbolul respectiv, fr a utiliza mai apoi tasta ENTER pentru confirmare, iar corectrile pot fi fcute chiar peste culoarea roie, care apare n cazul unor greeli. Dac trebuie de ters vre-un rnd, se aduce cursorul la nceputul lui i se apas butonul drept, alegnd apoi opiunea Delete din fereastra care apare.

Fig. 2.141. Tabelul de simbolizare i adresare a intrrilor-ieirilor globale Toate aceste intrri-ieiri globale reprezint mrimi reale. ns algoritmul de automatizare, mai include i mrimi variabile locale i virtuale (de program), prima dintre care este timpul, controlat de taimere. Aceste mrimi se declar deja n tabelul individual al fiecrui bloc FB/DB, care trebuie, de asemenea, editat .

Crearea blocurilor necesare goale se efectueaz n programul SIMATIC Manager prin meniul Insert, opiunea S7 Bloc i varianta dorit de bloc : OB, FB, FC, DB, VT (Variable Table, utilizat pentru testare), care apare i prin meniul de context, fcnd un clic n partea dreapt a zonei de lucru. Dac se alege, de exemplu FB, apare fereastra de definitivare a proprietilor dorite ale blocului ales: numrului FB1, simbolului Ciment i limbajului LAD (fig. 2.142).

Fig. 2.142. Fereastra de definitivare a proprietilor blocului ales FB1Confirmarea acestora prin OK plaseaz simbolul blocului gol FB1 alturi de blocul obligatoriu OB1 n mapa Blocks i n partea dreapt a proiectului deschis n prealabil (fig. 2.143). n mod analogic se aleg i celelalte blocuri goale de program, care se plaseaz alturi de FB1.

Fig. 2.143. Plasarea blocurilor selectate goale n mapa Blocks a proiectului Dup selectarea blocurilor necesare goale urmeaz deschiderea i programarea consecutiv a lor n limbajul dorit cea mai important faz din proiect. n momentul deschiderii oricrui bloc, STEP 7 activeaz n mod automat redactorul Program Editor LAD/STL/FBD, care plaseaz n partea stng catalogul (biblioteca) de selectare a elementelor i blocurilor necesare, n partea dreapt sus tabelul de declaraie a mrimilor variabile, iar n partea dreapt mai jos de tabel - dreptunghiurile pentru denumire, comentarii i circuitul (fragmentul) 1 de programare (Network 1) (fig. 2.144). Tabelul de declaraie a mrimilor variabile este constituit din 2 pri; partea stng, destinat pentru mrimi formale, i partea dreapt pentru mrimi reale. Ambele pri includ mrimile de intrare (IN), de ieire (OUT), de intrare / ieire (IN OUT), statice (STAT) i temporare (TEMP). Mrimile temporare nu se memorizeaz dup execuia funciei, de aceea n blocurile FB/DB nu se utilizeaz.

Mrimile variabile locale trebuie specificate nainte de faza de programare a blocului, sau n decursul acesteia, deoarece la elaborarea programului redactorul LAD/STL/FBD verific fiecare parametru introdus n Network-uri, cutndu-l n tabelul mrimilor globale constante, sau n tabelul mrimilor variabile locale. n caz dac-l gsete n tabelul mrimilor locale, i anticipeaz automat semnul #, iar dac-l gsete n tabelul mrimilor globale, i ia simbolul n ghilimele. n caz dac nu este gsit n ambele tabele, redactorul schimb culoarea lui n rou, atenionnd astfel utilizatorul de comiterea unei greeli, care trebuie corectat. Fig. 2.144. Deschiderea blocului FB50 pentru programarea funciilor necesare

Selectarea elementelor din catalog se efectueaz printr-un dublu clic pe elementul ales, fiind evideniat, mai nti, printr-o linie verde locul de destinaie din circuitul de program. Dup apariia elementului n circuit, prin tasta calculatorului RETURN, se anuleaz semnele de ntrebare i se nscrie n locul lor adresa din tabelul mrimilor globale reale, (fig. 2.141) sau simbolul din tabelul mrimilor variabile locale. Apoi se apas tasta ENTER pentru confirmare. Dac nu este comis nici o greeal, apare n locul adresei simbolul din tabel, iar n caz contrar programul avertizeaz simbolul prin culoare roie.

n figura 2.145 este prezentat pompa MONJUS n form n forma unui bloc general cu intrrile i ieirile globale i reale, corespunztoare schemei tehnologice iniiale (fig. 2.137-22.138). Ea conine n plus 2 intrri locale de comand a fiecrui ciclu - #Start Monjus i #Stop Monjus (ca semnal combinat IN OUT), precum i un ventil de aer suplimentar AY11 (OUT SuplAir), necesar pentru ridicarea presiunii la valoarea necesar pentru descrcare. Intrrile AS1-AS6 semnalizeaz starea nchis sau deschis a cilindrilor supapelor pneumatice de intrare i ieire. Intrarea logic EN (Enable) este o intrare general de permitere a funcionrii, iar ieirea logic ENO confirm n final execuia reuit a funcionrii blocului prin ENO=1.

Fig. 2.145. Pompa MONJUS n form de bloc cu intrri / ieiri reale n figura 2.146 sunt prezentate tabele de declaraie a acestor intrri / ieiri, precum i mrimile variabile statice (virtuale), care vor fi precizate n continuare.

Fig. 2.146. Tabelul de declarare a variabilelor locale ale blocului FB50 MONJUS

Primul fragment (Network 1) al programului blocului FB50 Startul ciclului pompei la apariia semnalului START n limbajele LAD i STL este artat n figura 2.147. Fontul pozitiv (POS n LAD sau FP n STL) al semnalului de Start Et1 activeaz ieirea static local StartCycle(S)=1. Operaia BLD nu realizeaz nici o transformare a operandului, ci susine n STL o imagine grafic n acest caz frontul pozitiv al semnalului de comand Start.

Fig. 2.147. Circuitul 1 de start al unui ciclu de funcionare automatizat a blocului FB50 MONJUS n limbajele LAD i STL Ciclul (algoritmul) pompei include mai multe operaii consecutive, numrul curent al crora este identificat de variabila static #Sub, care constituie un numr ntreg (INT, conform tabelului de declaraie a variabilelor blocului FB 50). Al 2-lea fragment al programului (Network 2) pregtete prima operaie a ciclului, atribuind variabilei #Sub valoarea #Sub=1. Pentru aceasta valoarea 1, aplicat la intrarea elementului de transfer MOVE, se copie sau se transfer (litera T n STL simbolizeaz operaia de transferare) n celula de memorie a variabilei #Sub (fig. 2.148). n limbajul STL codul JNB execut un salt (Jump) n program ctre reperul () 001, dac rezultatul operaiei logice RLO=0 (#StartCycle(S)=0). Dac ns #StartCycle(S)=1, n acumulator se ncarc valoarea 1, care apoi se transfer n memoria #Sub, unde se salveaz (SAVE).

Fig. 2.148. Circuitul 2 de pregtire a primei operaii a ciclului pompei MONJUS Prima operaie a acestui ciclu realizeaz deschiderea ventilului de evacuare a aerului AY8 (#OutAir(S))=1 i de ncrcare a pompei cu ciment AY5 (#IN2(S))=1, cnd variabila #Sub, comparat de comparatorul CMP==1, este egal cu #Sub=1 (fig. 2.149). Concomitent cu aceasta, prin elementul de transfer MOVE se incrementeaz variabila #Sub=2, pentru a pregti operaia a doua n ciclul pompei. n STL ea se realizeaz, utiliznd saltul JNB ctre reperul 002 de finalizare a operaiilor NOP 0.

Fig. 2,149. Circuitul 3 de executare a 1- ei operaii de deschidere a ventilului de evacuare a aerului i a supapei de ncrcare a cimentului, precum i de pregtire a operaiei urmtoare a ciclului A 2-a operaie din ciclu se bazeaz pe o nou comparare #Sub=2, asigurnd deschiderea supapei de etanare AY4 (#IN1(S))=1 i pregtind n mod analogic operaia a 3-a prin #Sub=3. ns ea are loc, numai dac supapa de deschidere a cimentului a fost deschis complet, monitorizat de traductoarele de poziie ale ei #IN2FBo=1 i #IN2FB2c=1 (fig. 2.150).Fig. 2.150. Circuitul 4 de deschidere a supapei de etanare i pregtire a operaiei a 3-a nchiderea supapei de etanare (#IN1(R)=0) are loc n momentul umplerii camerei cu ciment i semnalizrii nivelului maxim #SH=1 (fig. 2.151). Pregtirea operaiei a 4-a se efectueaz n mod analogic.

Fig. 2.151. Circuitul 5 de nchidere a supapei de etanare i pregtire a operaiei a 4 Cnd supapa de etanare se nchide complet i #IN1(R)=0, urmeaz operaia a 4-a de nchidere a ventilului de evacuare a aerului #OutAir(R)=0 i a supapei de ncrcare a cimentului #IN2(R)=0, realizat de o schem asemntoare fig. 2.150. n operaia a 5-a se deschide ventilul de ridicare a presiunii aerului #INAir(S)=1, se seteaz taimerul de control a duratei de ridicare (30 s) a presiunii #TimerCheckP.IN(S)=1 i se pregtete operaia a 6-a. n aceast operaie se ateapt ridicarea presiunii pn la valoarea prescris #MP=1. Dac camera pompei este etanat normal, aceast condiie este ndeplinit. Ca urmare, se reseteaz taimerul de control #TimerCheckP.IN(R)=0, se deschide ventilul de suflare a aerului suplimentar #OUTSuplAir(S)=1, se seteaz taimerul acestui ventil #TimerSuplOn.IN(S)=1 (5 s) i se pregtete operaia a 7-ea (fig. 2.152).

Fig. 2.152. Circuitul 8 de descrcare a pompei la ridicarea presiunii stabilite n operaia a 7-ea se deschide supapa de ieire a pompei #OUT(S)=1, se reseteaz ultimul taimer, se seteaz taimerul de descrcare #TimerRazIN(S)=1 i se pregtete operaia a 8-a (fig. 2.153).

Fig. 2.153. Deschiderea supapei i a taimerului de descrcare a cimentului Operaia a 8-a se desfoar pn expir temporizarea taimerului #TimerRaz.Q=1, dup care se nchide supapa de ieire #OUT(R)=0 i ventilul de suflare a aerului #INAir (R)=0, se reseteaz taimerul de descrcare #TimerRaz.IN(R)=0 i se pregtete operaia a 9-a. Dup nchiderea complet a supapei de ieire, cnd #OUTFBc=1, se seteaz nc un taimer - #TimerSupl.Off.IN(S)=1. Expirarea temporizrii acestuia din urm asigur nchiderea ventilului suplimentar de aer #OUTSuplAir(R)=0 i nregistrarea ciclului ntr-un numrtor de cicluri Count ale pompei MONJUS (fig. 2.154).

Fig. 2.154. Operaia de nregistrare a numrului de cicluri ale pompei MONJUS n final se genereaz comanda automatizat Stop pentru ncheierea ciclului pompei MONJUS (fig. 2.155).

Fig, 2,155.Operaia de generare a semnalului #Stop i fininalizare a ciclului Dac taimerul de control a duratei de ridicare a presiunii #TimerCheckP.IN nu se reseteaz n timpul prescris de el, arunci dup expirarea temporizrii lui, semnalul #TimerCheckP.Q=1 genereaz un semnal de alarm #Alarm (fig. 2.156). Semnalul de oprire manual a pompei este indicat n tabel sub codul Et2.

Fig. 2.156. Generarea semnalului de alarm n cazul unei etanri insuficiente Blocul funcional FB50 este asociat de un bloc de date DB50, care memorizeaz parametrii lui variabili de intrare i ieire. Aceti parametri sunt comuni pentru FB50 i DB50, de aceea blocul DB50 nu conine nici o schem, n afar de tabelul de declaraie a variabilelor. ns n blocul de date DB50 semnalele taimerelor trebuie specificate adugtor, n raport cu tipul lor de intrare, ieire i statice. De aceea tabelul de declaraie a variabilelor blocului DB50 conine un numr de parametri mai mare (fig. 2.157), fa de tabelul blocului FB50 (fig.2.146)

Fig. 2.157. Poriune din tabelul de declaraie a variabilelor blocului DB 50 2.4.3.3 Sisteme de reglare automat cu regulatoare standardizate PID Pentru bucle nchise de reglare automat PID compania Siemens a introdus n softul STEP 7 blocuri standardizate de sistem SFB41-SFB43 PID Control Parameter Assignment. Blocul SFB 41 asigur o reglare PID analogic (continu - CONT C), iar SFB 42 o reglare PID analogo-discret (CONT S- Step) pentru elemente de execuie integratoare (robinet sau van n conducte). Ele trebuie s fie accesate de CPU cu un anumit interval de timp (ciclu =1ms) cu ajutorul blocurilor organizaionale OB30 - OB38). Schema funcional a regulatorului analogic PID de sistem SFB 41 este artat n figura 2.158. Semnalul de prescriere interioar al lui SP INT (Setpoint Internal) este aplicat n format real, iar cel de reacie negativ a variabilei procesului (PV) poate fi aplicat n 2 formate: real - PV IN sau digital WORD (16 bii) de la periferia PEW- VP PER.

Fig. 2.158. Schema funcional a blocului SFB41 CONT de reglare PID continu Semnalul digital se transform n % n diapazonul -100 %...+100 % .El se normalizeaz PV NORM - prin nmulirea cu coeficientul PV FAC (1) sau adunarea PV OFF(0) n scopul acordrii zonei de reglare. n caz de necesitate diferena (eroarea) celor 2 semnale de intrare este trecut printr-o zon moart DEADB W pentru a exclude oscilaiile. Cele 3 componente reale proporional GAIN, integral INT i diferenial DIF sunt conectate paralel, de aceea regulatorul PID poate fi uor transformat n regulator P, I, PI, PD prin semnalele discrete de comand P SEL, I SEL i D SEL. Ieirea de comand a regulatorului LMN este trecut printr-un comutator de ntrerupere a buclei i instalare a regimului manual (MAN), printr-o limitare LMN LIMIT superioar HLM i inferioar LMN, i o transformare invers. n figura 2.159 regulatorul PID SFB 41 este artat n form de bloc cu toate intrrile i ieirile sale, asociat de blocul de date DB 30, care se utilizeaz n mod automat ca tampon (bufer) pentru memorizarea temporar a semnalelor variabile de intrare i ieire.

Fig. 2.159. Notarea blocului funcional SFB 41 CONT C de reglare continu PID

Schema funcional a regulatorului PI analogo-discret (bipoziional) SFB 42 CONT S este reprezentat n figura 2.160. Semnalele de intrare, de transformare relativ i de calculare a erorii ER dintre semnalul de prescriere SP INT i variabila procesului tehnologic PV, sunt realizate n mod analogic, ca i n schema precedent. ns acest regulator este completat cu unele dispozitive de transformare a semnalului continuu (erorii) n semnal discret bipoziional QLMN UP (deschidere) sau QLMN DN (nchidere) i de apreciere indirect a poziiei organului de reglare vanei sau robinetului de strangulare a unei conducte cu lichid sau gaz. Poziiile extremale ale acestui organ sunt controlate direct prin limitatoarele de curs: LMNR HS (complet deschis) i LMNR LS (complet nchis).

Fig. 2.160. Schema funcional a regulatorului PI discret SFB42 CONT S

Elementul principal al blocului este regulatorul tripoziional THREE ST, la intrarea cruia se aplic eroarea analogic ER , ns acest regulator nu asigur o reglare direct i individual a elementului integral de execuie, deoarece n acest caz sistemul ar funciona n regim de oscilaii ntre valorile extremale cu o eroare foarte mare a variabilei procesului tehnologic. De aceea acest regulator este inclus ntr-o bucl interioar adugtoare de poziionare a organului de reglare din conduct, ns fr msurarea direct a poziiei acestui organ, ci printr-o apreciere indirect a ei. Reglarea discret a acestei poziii cu o frecven, capabil s asigure o precizie satisfctoare de stabilizare a valorii impuse, este efectuat cu ajutorul unui generator de impulsuri PULSE OUT. Acesta din urm este comandat, la rndul su, fie de regulatorul tripoziional n bucl nchis i n regim AUTOMAT, fie de semnalele LMN UP (deschidere) sau LMN DN (nchidere) n regim manual MAN i bucl deschis. Aceste regimuri pot fi alese prin comutatorul LMNS ON . Aadar, blocul SFB 42 include n acest caz o reglare n cascad a 2 parametri prin 2 bucle: bucla exterioar de reglare analogic a variabilei procesului tehnologic, de exemplu a temperaturii agentului termic cu regulator pur proporional (P) de temperatur cu un coeficient de amplificare GAIN, i bucla interioar de poziionare analogo-discret a robinetului sau vanei de strangulare a seciunii conductei reelei termice cu regulator tripoziional. Acesta din urm este realizat cu zon de histerezis, care influeneaz asupra frecvenei de funcionare a buclei interioare. Semnalul de reacie negativ a acestei bucle (de nchidere-deschidere real a supapei) nu poate fi msurat direct, de aceea el se identific indirect printr-o simulare temporizat (integrat) a valorilor 100 % n timpul impulsurilor generatorului, sau 0 % - n timpul pauzelor dintre impulsuri.

Sistemul de reglare funcioneaz n felul urmtor. Presupunem, c el se afl n stare de echilibru cu un semnal nul la ieirea regulatorului tripoziional, iar ca urmare cu o stare deconectat a motorului supapei de reglare a seciunii conductei. Dac se aplic, de exemplu, o cretere a semnalului de prescriere a temperaturii SP INT, atunci eroarea pozitiv ER>0 transfer regulatorul THREE ST n starea de cretere a debitului conductei LMN UP, iar generatorul PULSE OUT ncepe s aplice la ieirea QLMN UP impulsuri cu o durat de 3s, care conecteaz periodic motorul supapei n sensul de deschidere a acestea. La intrarea integratorului INT din circuitul de reacie a buclei interioare este aplicat, semnalul de deschidere maxim 100 % a supapei n momentele de aplicaie a impulsurilor generatorului ctre motorul de acionare a acestei supape. Constanta de timp a integratorului n raport cu acest semnal este egal cu timpul de funcionare a motorului dintr-o poziie extrem pn n cealalt poziie extrem, de exemplu TMT= 30 s, ntruct semnalul aplicat este de 100 %, fiind ntrerupt doar de pauzele dintre impulsuri. Ca urmare, semnalul de la ieirea integratorului repet practic poziia real a supapei, iar cnd eroarea de temperatur se micoreaz pn aproape de zero, regulatorul tripoziional trece n starea zero, blocnd generatorul i motorul organului de reglare a conductei. ns n acest caz semnalul de reacie a poziiei simulate devine egal cu zero, de aceea regulatorul este meninut n starea de echilibru printr-o aplicare a semnalului ER la ambele lui intrri.

n continuare se propune un exemplu de reglare automat continu PID a temperaturii unui schimbtor de cldur abur-lichid cu traductor termorezistiv de temperatur din platin Pt100 n conducta de lichid i regulator standardizat de sistem SFB 41 CONT C, ca un fragment din alt program, elaborat de SRL SALONIX-TEH Chiinu. Acest bloc de sistem se apeleaz din catalogul elementelor de program ale pachetului STEP 7 ntr-un bloc funcional de reglare i se introduce, mpreun cu modulele analogice de intrare i ieire ale controlerului, n tabelul de simboluri i adrese ale mrimilor globale. n acest exemplu blocul SFB 41 se apeleaz n blocul funcional FB 53. iar gestionarea acestuia din urm se efectueaz prin blocul organizaional OB 35. Blocul funcional FB 53, introdus n OB 35, are ca mrime de intrare analogic semnalul traductorului de temperatur ATT1 Real, iar ca mrime de ieire analogic semnalul AY13 Real, aplicat la intrarea unui ventil de reglare continu a aburului de nclzire a unui schimbtor tipic de cldur (fig. 2.161).

Fig. 2.161. Gestionarea blocului funcional FB 53 de blocul organizaional OB 35 Programarea blocului funcional de program FB 53 poate fi fcut numai n limbajul STL, deoarece sunt necesare salturi de program i o scriere textual a parametrilor regulatorului PID, indicai n figura 2.159. Ea ncepe cu alegerea regimului manual #Man i introducerea valorii 1.000000e+000 n acumulatorul CPU, care este transferat apoi n celula de memorie a coeficientului de multiplicare a semnalului de ieire al regulatorului #PIDInst. LMN FAC (fig. 2.162). n regim automat, cnd semnalul logic #Man=0, codul JNB face un salt n program ctre reperul 002, care asigur o finalizare a operaiilor (NOP=0).

Fig. 2.162. Fragmentul 1 de alegere a regimului manual i instalare a coeficientului de multiplicare a semnalului de ieire #PIDInst.LMN FAC=1 n limbajul STL Apelarea blocului SFB 41 se face prin operaia CALL, care apeleaz variabila #PIDInst n fragmentul 2 al programului FB 53, cnd nu este activat comanda unui RESTART complet (COM RST=FALSE). Sub aceast comand se indic toi parametrii formali din figurile 2.159 - 2.160, iar prin semnele := - valorile reale ale lor (fig. 2.163). Dac valoarea vreunui parametru este nul, dup semnul egal nu se indic nimic, de exemplu coeficientul de nsumare a semnalului de ieire al regulatorului LMN OFF : = .

Fig. 2.163. Fragmentul 2 al programului blocului de reglare FB 53 n limbajul STL Fragmentul 3 al programului blocului FB 53 specific parametri lui n caz de activare a semnalului de RESTART complet COM RST = TRUE, care este asemntor cu cel precedent, cu excepia resetrii parametrilor (fig. 2.164). Cnd aceast comand lipsete, JNB face un salt ctre ultimul operand NOP=0.

Fig. 2.164. Fragmentul 3 al programului blocului de reglare FB 53 Blocul de reglare FB 53 este asociat de un bloc de date DB 111 pentru memorizarea parametrilor variabili ai lui. Aceti parametri trebuie declarai n tabelul parametrilor locali ai blocului DB 111. Ei se divizeaz n mai muli parametri de intrare, de ieire i statici (fig. 2.166). n acest tabel se indic i parametrii de intrare i reali ai regulatorului PID : coeficientul prii proporionale GAIN=2.0, constanta izodrom a componentei integrale TI=20 s, constanta de anticipare TD=10 s, coeficientul de derivare D F=5.0. Sensul real al acestor parametri este ilustrat de figura 2.165. Fig. 2.165. Rspunsul regulatorului PID la o eroare treapt

Fig. 2.166. Tabelul de declaraie a parametrilor locali ai blocului de date DB 111Blocuri de date

(DB)

Blocuri

funcionale

(FB)

Blocuri cu date

constante

(FC)

Standardizate i apelate de utilizator

Create de utilizator

Blocuri de program

Studiul i identificarea cerinelor obiectului de automatizare

Introducerea programului n controlerul real i testarea n regim OnLine

Testarea programului elaborat n regimul OffLine

Monitorizarea i modificarea variabilelor i adreselor

Selectarea blocurilor necesare i programarea lor

Editarea tabelului de simboluri i adrese a intrrilor ieirilor globale

Selectarea echipamentelor necesare i configurarea controlerului

Crearea / deschiderea unui proiect nou sau a unui subproiect

Blocuri

de funcii

de sistem (SFC) i

funciona

le de sistem (SFB)

Blocuri

cu date

constante

(FC) i

funcionale standardizate

(FB)

Blocuri

de interfa sau organizaionale

(OB)

Fig. 2.89. Clasificarea

blocurilor de program

SFC0, SFC1 SFC 101

FC 30

FB 50

DB 50

FB(DB)277

FB(DB) 26

FB(DB)25

OB 1

PAGE

_1286138345.unknown