1

Initiere PLC Simatic S7-200

2

ObiectiveLa terminarea acestui curs veti avea informatiile necesare pentru a: - identifica componentele majore ale PCL-urilor si descrie functiile lor - identifica intrarile si iesirile analogice si numerice tipice - citi o schema logica cu contacte si o lista de instructiuni - identifica diferentele de operare dintre diverse modele de PLC-uri S7-200 - identifica manualele adecvate pentru programarea sau instalarea PLC-urilor S7-200 - conecta o intrare sau iesire digitala la S7-200 - selecta modulele de extensie adecvate pentru intrarile si iesirile analogice - descrie operatiile cu timere (prog. de timp) si contoare

3

AUTOMATE PROGRAMABILE ( PLC-uri)Automatele programabile fac parte din familia computerelor. Utilizate atat in aplicatii industriale cat si comerciale, PLC-urile se comporta ca si regulatoarele pentru masini si procese.Ele monitorizeaza intrarile, iau decizii si comanda iesirile in scopul automatizarii masinilor si proceselor. Acest curs este realizat in ideea furnizarii informatiilor de baza despre functiile si configuratiile PLC-urilor.

4

Operatii de baza ale PLC-urilorPartile principale ale PLC-urilor sunt modulele de intrari, Unitatea Centrala (CPU) si modulele de iesiri, dupa cum se vede in diagrama.

Modulele de intrare accepta o varietate de semnale analogice sau digitale de la diversi senzori si le convertesc in semnale logice ce pot fi utilizate de catre CPU.

5

Operatii de baza ale PLC-urilorPartile principale ale PLC-urilor sunt modulele de intrari, Unitatea Centrala (CPU) si modulele de iesiri, dupa cum se vede in diagrama.

CPU ia deciziile si executa instructiunile de comanda, bazate pe un program din memoria sa.

6

Operatii de baza ale PLC-urilorPartile principale ale PLC-urilor sunt modulele de intrari, Unitatea Centrala (CPU) si modulele de iesiri, dupa cum se vede in diagrama.

Modulele de iesire convertesc instructiunile de comanda de la CPU in semnale care pot fi utilizate pentru a comanda diverse aparate de camp.

7

Operatii de baza ale PLC-urilorPartile principale ale PLC-urilor sunt modulele de intrari, Unitatea Centrala (CPU) si modulele de iesiri, dupa cum se vede in diagrama.O consola de programare este utilizata pentru a instala instructiunile (programul) care determina ce va face PLC-ul ca raspuns la anumite intrari specifice.

8

Operatii de baza ale PLC-urilorPartile principale ale PLC-urilor sunt modulele de intrari, Unitatea Centrala (CPU) si modulele de iesiri, dupa cum se vede in diagrama.Interfata cu operatorul permite afisarea informatiilor de proces si introducerea noilor parametri de comanda.

9

Operatii de baza ale PLC-urilor In acest exemplu, butoanele de comanda conectate la intrarile PLC-ului sunt utilizate pentru a porni si a opri un motor , ce este conectat la iesirile PLC-ului printr-un dispozitiv de pornire a motorului. (Un buton de comanda poate fi considerat ca fiind un “SENZOR” care detecteaza apasarea butonului)

10

Comanda prin logica cablata

Inainte de aparitia PLC-urilor, multe aplicatii de comanda automata erau realizate prin scheme cablate , bazate pe relee si contactoare.Circuitele trebuiau intai proiectate si desenate, creandu-se liste de cablare.Apoi se specificau componentele si se montau creeindu-se liste de cablare.Electricienii le puteau apoi lega intre ele. Daca ceva era gresit proiectantul si electricianul trebuiau sa refaca instalatia. Schimbarile facute ulterior insemnau timp si costuri suplimentare. PLC-urile pot indeplini aceleasi sarcini ca si comenzile prin logica cablata si unele functii mai complexe.Conectarile intre aparatele de camp si contactele releelor au loc inauntrul PLC-ului , in loc de a fi cablate extern.Cablarea, desi inca necesara la conectarea aparatelor de camp s-a diminuat, instalatiile sunt mai usor de modificat deoarece aceasta presupune, in cele mai multe cazuri, numai modificarea programului din PLC.

11

Avantajele PLC-urilor:Avantajele PLC-urilor sunt:- Dimensiune mica- Schimbari in sistem mai usoare si mai rapide- Functii de diagnosticare si suprareglare integrate- Diagnoza centralizata- Documentatie imediata- Multiplicarea aplicatiilor mai rapida si mai ieftina

12

PLC-uri SiemensSiemens a realizat cateva linii de produse PLC in familia SIMATIC S7, acestea fiind S7-200, S7-300 si S7-400

S7-200 este considerat un micro PLC, asta si datorita dimensiunilor mici. Are forma monobloc, ceea ce inseamna ca sursa si functiile I/O sunt (incluse) on-board S7-200 este ideal pentru aplicatii mici de sine statatoare , cum ar fi lifturile, spalatoriile de masini sau mixerele. Pot fi utilizate de asemenea si in aplicatii industriale mai complexe cum ar fi masinile de ambalat si imbuteliat.

13

SIMATIC S7-300/400S7-300 si 400 sunt utilizate in aplicatii mai complexe decat aplicatiile in care se utilizeazaa S7-200. Aceste aplicatii necesita un numar mai mare de I/O. Atat 300 cat si 400 sunt modulare si extensibile. Sursa si functiile de I/O sunt continute in module separate care se conecteaza la modulul CPU. Alegerea dintre S7-300 si S7-400 depinde de complexitatea temei si de posibilele extinderi viitoare.

14

Sisteme de numeratie – Zecimal &Binar

Deoarece PLC-ul este un calculator, el stocheaza informatiile sub forma unor conditii de ON sau OFF ( 1 sau 0), cunoscute ca digiti binari sau biti. Uneori bitii individuali sunt utilizati pentru a simboliza conditiile de ON si OFF. Alteori ei sunt combinati pentru a reprezenta valori numerice.Sunt posibile diverse sisteme de numeratie. Toate au trei caracteristici: cifre, baza si puteri. Sistemul zecimal , bazat pe numarul 10, are urmatoarele caracteristici:Zece cifre: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9Baza : 10Puteri: 1,10,100,1000,….( puteri ale bazei 10 )PLC-urile utilizeaza sistemul binar . El are urmatoarele caracteristici:Doua cifre: 0,1Baza: 2Puteri: 1,2,4,8,16,32,…( puteri ale bazei 2 )

15

0 Logic ,1 Logic In timp ce automatul programabil utilizeaza atat semnalele analogice cat si digitale, CPU-ul poate intelege doar semnalele digitale. Aceste semnale sunt fie ON sau OFF. Sistemul de numeratie binar este utilizat pentru reprezentarea semnalelor digitale, deoarece numerele binare pot fi reprezentate cu doar 2 digiti care sunt 1 si 0. Acesti digiti corespund starilor ON si OFF.1 binar indica faptul ca semnalul este prezent sau ca starea este ON. 0 binar indica faptul ca semnalul nu este prezent sau ca starea este OFF.

16

Senzor

Limbajul PLC-ului consta intr-un set unic de termeni utilizati. Cunoasterea acestora este esentiala pentru intelegerea conceptelor asociate PLC-ului.

Un senzor este un aparat (dispozitiv) care converteste o stare fizica intr-un semnal electric ce poate fi utilizat de PLC-uri. Senzorii sunt conectati la intrarile PLC-urilor. Un exemplu este un buton de comanda.Un semnal electric este trimis de la butonul de comanda la o intrare a PLC-ului, indicand starea contactelor butonului de comanda.

17

Element de executie Elementele de executie convertesc semnalele electrice din iesirea PLC-ului in marimi fizice. Un exemplu. este dispozitivul de pornire a unui motor. In functie de starea iesirii din PLC , dispozitivul de actionare (starterul) fie va porni sau fie va opri motorul.

18

Intrari numericeIntrarile numerice , sau altfel spus intrarile digitale, recunosc fie conditiile de ON sau de OFF de la senzorii numerici.Butoanele de comanda,intrerupatoarele, limitatoarele, detectoarele de proximitate si pozitia contactelor de la carcasele echipamentului sunt exemple de senzori numerici. Acesti senzori numerici pot fi conectati la intrarile numerice ale PLC-ului.

In starea de ON, starea intrarii numerice poate fi considerata ca logic 1 sau logic high. Starea de OFF poate fi considerata ca logic 0, sau low.

19

Exemplu de Intrari Numerice- Buton cu Contact Normal DeschisIn urmatorul exemplu este folosit un buton cu un contact normal deschis ( NO). O borna a contactului este conectata la intrarea PLC-ului. Cealalta este conectata la o sursa de 24V c.c. Atata timp cat butonul nu este apasat, nu este tensiune pe intrarea in PLC.Aceasta este o conditie OFF. Cand butonul este apasat, la intrarea PLC-ului se aplica 24V c.c.. Aceasta este conditia ON.

20

Intrari analogiceO intrare analogica poate accepta semnale care variaza continuu. Intrarile analogice, tipic sunt in gamele de semnal unificat 0-20mA, 4-20mA, 0-10V . In exemplul din fig. un traductor de nivel monitorizeaza nivelul lichidului dintr-un rezervor . In functie de tipul traductorului de nivel , tensiunea din intrarea PLC-ului poate sa creasca sau sa scada atunci cand nivelul de lichid creste.

21

Iesiri discreteO iesire discreta , numita de asemenea iesire digitala, este fie ON sau OFF.Solenoizii, bobinele contactoarelor si lampile sunt exemple de elemente de comanda ce se pot conecta la iesirile numerice. In exemplul alaturat lampa poate fi aprinsa sau stinsa prin intermediul iesirii din PLC.

22

Iesiri analogice

Un semnal de iesire analogica variaza continuu. Iesirea poate fi o simpla indicatie a unui aparat de masura , intre 0-10V dc. Exemple de iesire analogica pot fi semnale continue catre aparate indicatoare de viteza, greutate si temperatura. Semnalul de iesire poate fi de asemenea utilizat in aplicatii mai complexe, cum ar fi convertorul electro-pneumatic care comanda un ventil pneumatic.

23

CPUUnitatea centrala ( CPU) este un sistem cu microprocesor care reprezinta unitatea de decizie a unui PLC. De asemenea CPU contine memoria sistem. CPU monitorizeaza intrarile si ia deciziile bazate pe instructiunile continute in memoria de program. Realizeaza operatii de tip releu, numarator, temporizator, comparator si operatii secventiale.

24

Program/Schema Logica

Un program este format din una sau mai multe instructiuni PLC care indeplinesc o sarcina data. Programarea unui PLC consta in crearea unui set de instructiuni. Exista mai multe metode pentru vizualizarea si intelegerea programelor. Printre acestea sunt schemele logice, liste de instructiuni si diagramele de blocuri functionale.Programarea schemelor logice utilizeaza componente care sunt asemanatoare cu elementele din diagramele schemelor cablate ( cu relee) . (Schemele liniare sunt utilizate pentru a descrie sistemele de comanda din schemele cu relee). Schemele din fig. alaturata sunt un exemplu de program pentru schema logica.

25

Citirea Schemei Logice

Linia verticala din stanga reprezinta conductorul de alimentare. Elementele de iesire sau instructiunile reprezinta neutrul sau calea de retur. ( Linia verticala din dreapta care ar fi trebuit sa indice nulul nu a fost reprezentata.) Schemele logice sunt citite de la stanga la dreapta si de sus in jos. Ramurile schemei sunt precum o retea. O retea poate avea mai multe elemente de comanda , dar o singura bobina de iesire.

26

Schema logica si Lista de instructiuni

I0.0, I0.1 si Q0.0 sunt primele combinatii de instructiuni. Daca intrarile I0.0 si I0.1 sunt activate releul de iesire Q0.0 este activat. In cea de a doua combinatie de instructiuni, daca fie I0.4 sau I0.5 sunt activate, va fi activat si releul de iesire Q0.1

O alta cale de vizualizare a unui program este lista de instructiuni. Operatiile sunt indicate in stanga. Operanzii sunt indicati in dreapta.Compararea listei de instructiuni cu schema logica arata ca au o structura similara si definesc acelasi program

27

Diagrame cu blocuri de functiiDiagramele cu blocuri de functii furnizeaza o alta cale de vizualizare a programelor. Fiecare functie are un nume pentru a desemna sarcina specifica si este reprezentata de un dreptunghi cu acest nume in interior.Intrarile sunt indicate in stanga si iesirile in dreapta. Diagrama bloc de functie alaturata realizeaza aceeasi functie ca si schema logica si lista de instructiuni anterioara.

28

Scanarea PLCProgramul PLC e executat ca o parte a unui proces repetitiv respectiv ca o scanare.O scanare incepe prin citirea de catre PLC a starii intrarilor sale.Programul aplicatie e executat bazat fiind pe aceasta informatie. Cand programul a fost terminat PLC indeplineste si sarcini de diagnoza interna si de comunicatie. Ciclul de scanare se incheie prin reactualizarea iesirilor si apoi se reia. Durata ciclului unei scanari PLC depinde de marimea programului, numarul de I/O si cantitatea de date care se transfera.

29

SoftwareSoftul e orice informatie intr-o forma pe care un PLC sau calculator poate sa le folosesca.Soft-ul include instructiuni sau programe care actioneaza asupra hardului.

30

HardwareHardul este echipamentul fizic existent. Automatul programabil, consola de programare si cablurile de conectare sunt exemple de hard.

31

Marimea memoriei

Kilo prescurtat K, in mod normal se refera la 1000 unitati. Totusi, cand vorbim despre memoria de calculator sau PLC, 1K se refera la 1024 unitati. Aceasta deoarece in sistemul de numeratie binar folosit in calculatoare si PLC-uri ( 2 10 = 1024).Acestia pot fi 1024 biti, 1024 byti sau 1024 cuvinte, depinzand de tipul memoriei.

32

RAM/ROM/EPROMCu RAM(memorie cu acces aleatoriu), datele pot fi scrise si citite direct de la orice adresa. E folosita ca o zona de memorare temporara. RAM este o memorie volatila, datele memorate se pierd cand sursa de alimentare e indepartata..Un acumulator e adesea folosit pentru a preveni pierderea datelor in timpul intreruperii alimentarii.ROM (memorie numai de citire) poate fi numai citita nu si scrisa.E folosita pentru protectia datelor si programelor de la stergeri accidentale.ROM e nevolatila, astfel ca datele si programele nu se pierd pe parcursul intreruperii alimentarii.In mod normal ROM e folosita pentru a memora programele de baza care definesc competentele PLC.EPROM (memorie programabila numai de citire ce se poate sterge ) e proiectata ca datele sa poata fi citite usor, dar sa nu fie usor de alterat.Schimbarea unei date din EPROM necesita o procedura speciala.UVEPROM poate fi stearsa cu lumina ultravioleta, in timp ce EPROM poate fi stersa numai electronic.

33

AsamblareaMemoria PLC-ului Siemens S7-200 e impartita in trei zone : spatiu de program, spatiu de date si spatiu de parametri configurabili.Spatiul de program memoreaza instructiunile programului. Aceasta zona de memorie controleaza felul in care sunt folosite spatiul de date si canalele de I/O. Instructiunile LAD (schemele logice) si STL(lista de instructiuni ) sunt scrise cu ajutorul unei console de programare si apoi sunt incarcate in zona de memorie.

Spatiul de date e folosit ca o zona de lucru si include memoria pentru calcul, memorarea temporara a rezultatelor intermediare si a constantelor.Include locatii pentru dispozitive precum timere, contoare si iesiri si intrari analogice.Poate fi accesat sub comanda programului.

Spatiul de parametri configurabili memoreaza fie parametri impliciti fie parametri de configuratie modificati.

34

Cerinte minimePentru a modifica un program, aveti nevoie de urmatoarele:

PLCConsola de programareSoftware de progranareCablu de interconectare

35

Consola de programare

Programul e creat pe o consola de programare si apoi e trasferat la PLC. Programul pentru S7-200 poate fi creat prin utilizarea unei console de programare dedicate Siemens SIMATIC S7.

De exemplu se poate utiliza PG 740 cu soft-ul STEP & Micro/WIN instalat.

36

Software

Un program software care lucreaza pe un PC, poate fi folosit pentru a crea un program pentru PLC. Acest software de programare este specific unui PLC sau unei familii de PLC-uri. S7-200 foloseste un program sub Windows numit STEP 7 – Micro/WIN32, ce poate fi instalat pe un PC in acelasi mod ca orice software de calculator.PG 720 si PG 740 au software-ulSTEP 7 preinstalat.

37

CabluriAtunci cand calculatorul personal e folosit ca o consola de programare este nevoie de un cablu special cu adaptor . Acest cablu , numit cablu PC/PPI, permite ca interfata seriala a PLC –ului sa comunice cu interfata seriala a calculatorului (PC).Switch-urile DIP de pe cablul PC/PPI sunt folosite pentru a selecta rata de transfer adecvata pentru transferul informatiei intre PLC si calculator.

38

Micro PLC S7-200Micro PLC S7-200 este cel mai mic membru al familiei de automate programabile SIMATIC. Unitatea centrala (CPU) este integrata PLC-ului. Intrarile si iesirile o conecteaza la sistemul de comanda. Intrarile monitorizeaza aparatele de camp, precum comutatoare si senzori. Iesirile comanda dispozitive precum motoare si pompe.Portul de programare e folosit pentru conectarea la consola de programare.

39

Modele S7-200

Exista patru tipuri de CPU: S7-221, S7-222, S7-224 si S7-226. Pentru fiecare tip de CPU exista doua surse de alimentare disponibile, DC si AC

Descriere model Sursa alimentare Intrari digitale Iesiri digitale

221 DC/DC/DC

221 AC/DC/Relay

20.4-28.8 VDC 85-264 VAC 47-63HZ

6 Intrari DC 6 Intrari DC

4 Iesiri DC 4 Iesiri de releu

221 DC/DC/DC

221 AC/DC/Relay20.4-28.8 VDC 85-264 VAC 47-63HZ

8 Intrari DC 8 Intrari DC

6 Iesiri DC 6 Iesiri de releu

221 DC/DC/DC

221 AC/DC/Relay20.4-28.8 VDC 85-264 VAC 47-63HZ

14 Intrari DC 14 Intrari DC

10 Iesiri DC 10 Iesiri de releu

221 DC/DC/DC

221 AC/DC/Relay20.4-28.8 VDC 85-264 VAC 47-63HZ

24 Intrari DC 24 Intrari DC

16 Iesiri DC 15 Iesiri de releu

Descrierea modelului indica tipul CPU, sursa de alimentare, tipul intrarii si tipul iesirii

Sursa de alimentare Intrare Iesire

CPU222 DC /DC/DC

40

Caracteristicile S7-200Caracteristici CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226

Memoria

Program 4 kbyti 4kbyti 8 kbyti 8 kbyti

Data utilizator 2 kbyti 2 kbyti 5 kbyti 5 kbyti

Tip memorie EEPROM EEPROM EEPROM EEPROM

Memorie tip cartridge EEPROM EEPROM EEPROM EEPROM

Backup date 50 ore 50 ore 190 ore 190 ore

I/O

I/O digitale locale 6 In / 4 Ies 8 In / 38 Ies 14 In / 10 Ies 24 In/ 16 Ies

Nr. maxim de module de extensie

Nici unul 2 7 7

I/O digitale max cu extensie 6 In / 4 Ies 40 In / 38 Ies 94 In /74 Ies 128 In / 120 Ies

I/O analogice max cu extensie

Nici unul 8 In / 38 Ies sau 0 In / 4 Ies

28 In/ 7 Ies sau 0 In / 14 Ies

28 In / 7 Ies sau 0 In/ 14 Ies

41

Caracteristici suplimentare CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226

Nr. de viteza mare inglobate 4 ( 30 KHz) 4 ( 30 KHz) 6 ( 30 KHz) 6 ( 30 KHz)

Ajustari analogice 1 1 1 1

Iesiri in impuls 2 (20 KHz, DC) 2 (20 KHz, DC) 2 (20 KHz, DC) 2 (20 KHz, DC)

Intreruperi de comunicatie 1 Transmite / 2 Receptie 1 Transmite / 2Receptie

1 Transmite / 2 Receptie

1 Transmite / 2 Receptie

Intreruperi de temporizare 2(1ms-255ms) 2(1ms-255ms) 2(1ms-255ms) 2(1ms-255ms)

Intreruperi hardware intrare 4 4 4 4

Ceas timp real Da (cartridge) Da (cartridge) Da (incorporat) Da (incorporat)

Protectie parola Da Da Da Da

Comunicatii

Numar de porturi 1 (RS-485) 1 (RS-485) 1 (RS-485) 2 (RS-485)

Protocoale acceptate de Port0 PPI, MPI Slave , Port liber

PPI, MPI Slave, Protocol liber

PPI, MPI Slave, Protocot liber

PPI, MPI Slave,

Protocol liber

Profibus Peer-to-Peer NETR/NETW NETR/NETW NETR/NETW NETR/NETW

Caracteristicile S7-200

42

Caracteristici CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226

Instructiuni

Viteza de executie instr. booleana 0.37s/inst 0.37s/inst 0.37s/inst 0.37s/inst

Relee interne 256 256 256 256

Contoare ( Numaratoare) 256 256 256 256

Timere (Temporizatoare) 256 256 256 256

Relee de control secvential 256 256 256 256

Bucle For/ Next Da Da Da Da

Calcule cu numere intregi (+-*/) Da Da Da Da

Calcule cu numere Reale (+-*/) Da Da Da Da

Caracteristicile S7-200

43

Comutator de mod si ajustare analogicaCand comutatorul de mod este in pozitia RUN, CPU executa programul. Trecerea comutatorului in pozitia STOP opreste executia programului .Trecera comutatorului in pozitia TERM permite consolei de programare sa selecteze modul de operare.

Ajustarea analogica este folosita pentru a creste si descreste valorile memorate in memoria speciala.Aceste valori pot fi folosite pentru a actualiza un timer sau un contor sau pentru a seta limitele.

44

Cartridge optional

S7-200 accepta un cartus de memorie optional care furnizeaza memoria EPROM portabila pentru programele voastre. Cartridge-ul poate fi folosit pentru a copia programe de la un S7-200 la altul.

Alte doua cartridge-uri sunt disponibile. Pentru S7-221 si 222, este disponibil un ceas de timp real cu baterie. ( S7-224 si 226 au ceasul inglobat , deci nu mai au nevoie de aceasta optiune). La intreruperea alimentarii se asigura pastrarea datelor pana la 200 de zile . E de asemenea disponibil un cartus cu baterie electrica pentru mentinerea continutului memoriei RAM la caderea tensiunii de alimentare.

45

Module de extensie

Siemens S7-200 este extensibil. Modulele de extensie contin intrari si iesiri suplimentare. Ele sunt conectate la modulul de baza ( cel situat in partea stanga a modulului care se conecteaza) cu un cablu panglica prin care se realizeaza schimbul de date si comenzi cu unitatea centrala.

46

Module de extensie

Conectorul de la extremitatea cablului panglica ce se fixeaza pe modulul de baza este protejat de un capac. Montarea alipita a modulelor acopera si protejeaza complet cablul panglica.

47

Extensie disponibila

S7-221 dispune de 6 intrari digitale si 4 iesiri digitale si nu este extensibil.S7-222 cu 8 intrari digitale si 6 iesiri digitale va accepta 2 module de extensie.S7-224 si 226 va accepta fiecare 7 module de extensie.

48

Indicatori de stareIndicatorii de stare ai CPU-lui reflecta modul curent al operarii CPU.De exemplu, daca, comutatorul de mod e setat pe RUN, indicatorul verde de RUN va fi luminat.In modul STOP , va fi luminat indicatorul galben de STOP.Indicatorii starii I/O ne arata starea de On sau Off a intrarilor si iesirilor.De exemplu, cand o intrare e On, e luminat indicatorul verde corespunzator.

49

Instalarea

S7-200 poate fi instalat in doua feluri. O clema DIN permite instalarea pe o sina standard DIN.Clema se deschide pentru instalare si se inchide pentru fixare. S7-200 poate fi de asemenea montat pe un panou folosind gauri localizate in spatele capacului de acces.

50

Surse de alimentare externe

In functie de modelul de CPU, PLC S7-200 poate fi conectat la surse de alimenatre fie de 24 VDC sau fie de 120/230 VAC De exemplu, S7-222 DC/DC/DC poate fi conectat la 24 VDC. Terminalele pentru conectarea sursei de alimentare sunt situate in extremitatea din partea dreapta a barei superioare cu terminale.

51

Surse de alimentare externe

Modelul S7-222 AC/DC/Relay se conecteaza la 120Vca sau 230Vca printr-un cablu cu 3 fire. Terminalele pentru conectarea sursei de alimentare sunt pozitionate in extremitatea din dreapta a barei superioare.

52

Numerotarea I/OIntrarile si iesirile S7-200 sunt inscriptionate la capetele conectorului si pe urma la indicatorii de stare.Aceste simboluri alfanumerice identifica adresele de I/O la care sunt conectate dispozitivele.Aceste adrese sunt folosite de CPU pentru a determina care intrari sunt prezente si care iesiri au nevoie de a fi pornite sau oprite. I indica o intrare numerica si Q indica o iesire numerica.Primul numar din indicator identifica byte-ul si al doilea bit-ul adresei de I/O. De exemplu, intrarea I0.0 reprezinta byte 0, bit 0.Urmatoarea tabela identifica denumirile de intrare si iesire, folosind CPU 224 ca exemplu:

I0.0 Intrare 1 I1.0 Intrare 9 Q0.0 Iesire 1 Q1.0 Iesire 9

I0.1 Intrare 2 I1.1 Intrare 10 Q0.1 Iesire 2 Q1.1 Iesire 10

I0.2 Intrare 3 I1.2 Intrare 11 Q0.2 Iesire 3

I0.3 Intrare 4 I1.3 Intrare 12 Q0.3 Iesire 4

I0.4 Intrare 5 I1.4 Intrare 13 Q0.4 Iesire 5

I0.5 Intrare 6 I1.5 Intrare 14 Q0.5 Iesire 6

I0.6 Intrare 7 Q0.6 Iesire 7

I0.7 Intrare 8 Q0.7 Iesire 8

53

IntrariDispozitivele de intrare, precum comutatoare, butoane si alti senzori sunt conectate la bara cu cleme terminale detasabila de sub capacul PLC-ului.

54

Simulator de intrare O metoda comoda de testare a unui program consta in legarea comutatoarelor de manipulare la intrari.Simulatoarele de intrare cu switch-uri preconectate sunt disponibile la modelele S7-200. Switch-urile sunt conectate intre sursa de alimentare de 24VDC (L+) si intrari. De exemplu, switch-ul indepartat din stanga e legat intre prima intrare (I0.0) si L+. Cand switch-ul este deconectat, se aplica la intrare semnalul logic 1 de la 24 VDC. 0 VDC se aplica la intrare cand switch-ul e conectat .Acesta reprezinta logic 0.

55

IesiriDispozitivele de iesire, precum releele, sunt conectate la bara de cleme de sub capacul de sus al PLC-ului. Cand testam un program nu e necesar sa conectam dispozitivele de iesire. Daca o iesire este activa starea LED-ului indica semnal.

56

Conector optionalUn cablu conector optional permite ca legaturile din camp sa ramana fixe, atunci cand inlaturam S7-221 sau 222.Conectorul adecvat aluneca fie in terminalul de intrare, iesire sau modul de extensie.

57

Clema ce se inlaturaS7-224 si S7-226 nu au nevoie de conectori optionali detasabili. In schimb, bara de cleme e detasabila.Aceasta permite ca legaturile de camp sa ramana fixe atunci cand se inlocuieste sau se inlatura PLC-ul.

58

Super capacitorSuper condensatorul, numit astfel datorita proprietatii sale de a alimenta pentru o perioada lunga de timp, protejeaza datele memorate in RAM pe perioada intreruperii alimentarii. RAM e mentinuta pana la 50 de ore pentru S7-221 si 222 si pana la 72 de ore pentru S7-224 si 226.

59

Manual de referinta

Manualul de sistem al Automatului programabil SIMATIC S7-200 furnizeaza o informatie completa despre instalarea si programarea PLC-ului S7 -200.

60

TD200Portul de programare S7-200 poate fi folosit pentru a comunica cu o varietate de dispozitive externe.Un astfel de dispozitiv este unitatea de afisare texte TD200. TD200 afiseaza mesajele citite de la S7-200. El permite fortarea starii I/O , setarea datei si orei. El poate fi conectat la o sursa de alimentare externa sau poate fi alimentat de la S7-200.

61

Modul FreeportPortul de programare are un mod numit modul freeport, care permite conectarea diverselor elemente inteligente , cum ar fi cititorul de coduri de bare.

62

ImprimantaModul freeport poate fi utilizat pentru conectarea unei imprimante.

63

InterconexiuniEste posibil sa utilizam o singura consola de programare pentru a adresa mai multe dispozitive S7-200 pe acelasi cablu de comunicatie Se pot interconecta pana la 31 de unitati, fara a fi nevoie de un repetor.

64

STEP 7 Micro/WIN32Step 7-Micro/WIN32 este software-ul utilizat impreuna cu PLC-ul S7-200 pentru a realiza programe de operare. STEP7 contine un numar de instructiuni care trebuiesc aranjate intr-o ordine logica pentru a obtine secventa dorita de operatii a PLC-ului. Aceste instructiuni sunt impartite in 3 categorii: standard, speciale si de viteza ridicata.

65

Instructiuni

Instructiuni standard sunt cele care se regasesc in majoritatea programelor.Exemplele includ instructiuni de tip: timer, contor, matematic, logic, incrementare/decrementare/invert, mutare si blocuri . Instructiuni speciale sunt utilizate pentru manipularea datelor. Acestea includ instructiuni de tip deplasare,tabel,cautare,conversie,ciclul for/next si instructiuni de timp real.

Instructiuni de viteza ridicata permit evenimentelor si intreruperilor sa aiba loc independent de timpul de scanare al PLC-ului.Acestea includ instructiuni de tipul numaratoare de mare viteza, intreruperi, instructiuni de iesire si de transmisie.

Software-ul Micro/WIN 32 poate rula On-line sau Off-line.Modul on-line necesita conectarea PLC-ului la consola de programare. In acest mod schimbarile pot fi descarcate la PLC.Starea de I/O poate fi monitorizata si PLC-ul poate fi pornit,oprit sau resetat.In modul Off-line programele pot fi editate fara conectarea PLC-ului.

66

Simbolul contactuluiLimbajul PLC-ului pentru scheme logice consta intr-un set de simboluri uzuale ce reprezinta componentele de comanda si instructiunile.Doua dintre cele mai uzuale functii de programare sunt contactul normal deschis (NO) si contactul normal inchis (NC).In limbaj logic, contactul normal inchis este considerat ca fiind conditia ”adevarat”. Contactul normal deschis devine ”adevarat”, cand este inchis, cand intrarea sau iesirea bitului de stare este in 1 sau logical high.Contactul normal inchis este “adevarat” cand intrarea sau iesirea bitului de stare este in 0.

67

Bobine si cutiiBobinele reprezinta relee care sunt energizate cand trece curent prin ele. Cand o bobina este alimentata, ea face ca iesirea corespunzatoare sa treaca in on prin setarea bitului de stare in 1.Aceeasi stare a bitului poate fi folosita pentru a comanda contactele normal deschise si normal inchise oriunde in program.

Cutiile reprezinta diverse instructiuni sau functii care sunt executate cand trece curent prin ele. Cutiile de functii uzuale sunt releele de timp, contoarele si operatiile matematice.

68

Elemente de intrareElementele de comanda sunt introduse in schema logica pozitionand cursorul si selectand elementele dintr-o lista. In exemplul alaturat cursorul a fost plasat in dreapta intrarii I0.2. Din lista de simboluri a fost selectata o bobina care a fost introdusa in poz. din figura.

69

SI ( AND)Fiecare treapta sau ramura din schema logica reprezinta o operatie logica. Programul din exemplu arata o operatie SI (AND). In segmentul 1 sunt reprezentate 2 contacte normal deschise si o bobina. Pentru ca iesirea corespunzatoare bobinei- Q0.0 sa fie in “true” trebuie ca si ambele intrari I0.0 si I0.1 sa fie in “true”In reprezentarea STL (lista de instructiuni) a aceluiasi exemplu , trebuie observat ca o noua operatie logica incepe cu instructiunea de incarcare (LD). Valoarea lui Q0.0 este asociata cu operatorul “=“ care stabileste daca rezultatul este “true” (1).Blocul de functii reprezentat indica faptul ca pentru ca iesirea sa fie in “true” ambele intrari trebuie sa fie in “true”.

70

SI (AND)BooleanO alta metoda pentru a vedea cum lucreaza functia AND , este diagrama logica Booleana. In aceste diagrame , intrarile sunt reprezentate in stanga si iesirile in dreapta. Fiecare functie logica de baza este indicata in forma specifica . Exemplul de mai sus este pentru o poarta AND.Tabelul logic arata ca fiecare intrare a unei porti AND trebuie sa fie un 1 logic , pentru ca iesirea sa fie 1 logic.

71

SAU (OR)In acest exemplu o operarie OR este utilizata in segmentul 1.Daca una dintre intrari este “true” atunci iesirea Q0.1 este “true”. Dupa cum se poate vedea atat in STL cat si in FBD, daca una dintre intrarile I2.0 sau I0.3, sau amandoua sunt “true” atunci iesirea Q0.1 va fi “true”.

72

SAU( OR) BooleanO alta metoda de a vedea cum lucreaza functia OR este diagrama logica Booleana. Dupa cum se vede clar din diagrama, simbolul pentru OR Boolean difera de simbolul AND.Tabelul logic indica faptul ca daca una sau ambele intrari ale unei porti OR sunt in 1 logic, atunci iesirea va fi 1 logic.

73

Testarea ProgramelorOdata ce un program a fost scris el trebuie sa fie testat si corectat. O metoda pentru aceasta este simularea unor intrari din camp cu un simulator de intrari. Mai intai se descarca programul din consola de programare in CPU. Se pozitioneaza comutatorul pe pozitia RUN. Dupa aceea se actioneaza comutatoarele si reactia programului este monitorizata prin observarea starii lampilor indicatoare.

74

Functiile de stareDupa ce s-a incarcat programul si ruleaza in PLC, starea elementelor logice poate fi monitorizata utilizand software-ul STEP 7-Micro/Win. Metoda standard prin care se indica elementele logice se utilizeaza in starea dezenergizata sau de ne-operare. Cand privim diagrama logica in modul de stare, elementele de comanda care sunt active, sunt intens iluminate.

75

Functiile de stare Cand privim diagrama logica in modul de stare, elementele de comanda care sunt active, sunt intens iluminate

Comutatorul conectat la intrarea 1 s-a inchis.Energia va trece de la elementul de comanda asociat cu aceasta intrare (I0.0) si activeaza iesirea (Q0.0) ,iluminand lampa.

Intrarea 1 (I0.0) a fost programata ca un contact normal deshis.In starea sa normala, iesirea Q0.0 nu va fi activata (energia nu va ajunge la ea).

76

Fortare Fortarea este o metoda utilizata pentru testarea si depanarea programului. Este utilizata pentru a ignora temporar starea unor intrari si iesiri ale automatului , conectate la instalatie, in timpul testarii. Metoda permite saltul peste parti de program, ignorand stari reale ale canalelor I/Q.

In mod normal comutatorul trebuie sa fie inchis pentru a activa intrarea 1 (I0.0) si a aprinde lampa conectata la iesirea 1(Q.0)

77

Fortare

Fortand intrarea I0.0 in “1” se obtine aprinderea lampii deci comutatorul ramane deschisCand starea unui element este fortata, identificatorul elementului fortat( in exemplul dat I0.0) si cele afectate sunt intens luminate.

78

Elemente utilizate in schemele logice (LAD)Acest tabel exemplifica simbolurile folosite in schemele logice pentru starea de OFF, ON si FORTAT.

79

LampaConsideram circuitul cu lampa prezentat anterior. ( Acest circuit simplu, bineinteles ca nu necesita un PLC. Este doar pentru scop ilustrativ)

Pentru a implementa acest circuit utilizand un PLC S7-200, pe intrare este legat un contact si lampa este legata pe iesire.

80

Secventa

Pentru un circuit simplu cu lampa, urmatoarea schema ne prezinta secventa de evenimente.Utilizand acest program, CPU scaneaza intrarile.Cand gaseste comutatorul deschis, I0.0 primeste 0 binar.Acesta indica lui Q0.0 sa timita 0 binar la modulul de iesire.Lampa ramane stinsa.Cand comutatorul e inchis, I0.0 primeste 1 binar, ceea ce indica lui Q0.0 sa trimita 1 binar la modulul de iesire.Acesta aprinde lampa.

81

Dispozitiv cablat de pornire a unui motor

Acest exemplu este un circuit cablat de pornire si oprire a unui motor. Diagrama arata cum un buton de comanda normal deschis si unul normal inchis poate fi legat pentru a porni sau opri un motor. O bobina de pornire a motorului (M) e legata in serie cu ambele butoane de comanda. Contactul de pornire auxiliar, Ma, e legat in paralel cu butonul de comanda normal deschis.

82

Dispozitiv cablat de pornire a unui motor

Apasand pentru o clipa butonul de Start se inchide calea circuitului de curent si se activeaza dispozitivul de pornire al motorului, M.

83

Dispozitiv cablat de pornire a unui motor

Cand butonul de START e eliberat , se inchide circuitul la contactorul M prin intermediul contactelor auxiliare Ma.Motorul va lucra pana cand butonul de STOP e apasat sau pana cand declanseaza protectiile.

84

Dispozitiv de pornire a motorului cu PLC

Comanda de pornire a motorului poate fi de asemenea realizata cu un PLC.

85

Instructiuni de program

Un buton de (comanda) Start normal deschis e legat la I0.0, un buton de (comanda) Stop e legat la I0.1 si contactul Overload normal inchis e legate la I0.2.Toate cele trei intrari sunt folosite intr-o configuratie AND pentru a comanda iesirea Q0.0. In plus, un set de contactoare normal deschise asociate cu Q0.0 sunt programate pentru a forma un circuit OR.Iesirea Q0.0 e folosita pentru a comanda dispozitivul de pornire a motorului.

Cand butonul de comanda de Start e apasat, CPU primeste 1 logic de la I0.0, realizand inchiderea contactului. sau.Toate cele trei iesiri sunt 1 logic, astfel ca CPU trimite 1 la iesirea Q0.0, activand dispozitivul de pornire al motorului.

86

Extinderea aplicatiei

Aplicatia poate fi usor extinsa prin includerea de indicatori luminosi pentru conditiile de RUN si STOP.In acest exemplu, un indicator luminos de RUN va fi conectat la iesirea Q0.1 si unul de STOP la Q0.2.

87

Schema logica

Un contact normal deschis de la iesirea Q0.0 e legat in segmentul 2 la iesirea Q0. 1.Acesta va comanda indicatorul luminos de RUN. Un contact normal inchis de la iesirea Q0.0 conectat la iesirea Q0.2 in segmentul 3, va comanda indicatorul de STOP.

88

Schema logica

Cand PLC porneste motorul, iesirea Q0.0 este acum logic high. Contactul Q0.0 normal deschis pe reteaua 2 comuta in 1 logic si iesirea Q0.1 aprinde indicatorul de RUN.

Contactul normal inchis Q0.0 pe reteaua 3comuta in logic 0 si iesirea Q0.2 stinge butonul de STOP.

89

ExtindereaProgramul PLC poate fi extins pentru a gazdui numeroase aplicatii comerciale si industriale. Pot fi adaugate butoane de comanda suplimentare Start/Stop si un indicator luminos pentru operarea la distanta sau comanda motoarelor suplimentare.Pot fi adaugati limitatori de cursa impreuna cu senzori de proximitate pentru a detecta pozitiile obiectelor. Pentru a mari numarul de I/O pot fi adaugate module de extensie.Limitarile sunt date numai de numarul de I/O si de marimea memoriei disponibile in PLC.

90

Prelucrarea semnalelor analogice

PLC poate lucra cu semnale cu variatie continua (analogice) la fel de bine ca si cu cele numerice. Semnalele analogice uzuale variaza de la 0-10 VDC sau 4-20 mA. Semnalele analogice sunt folosite pentru a reprezenta valori variabile precum viteza, temperatura, greutate sau nivel.Un PLC nu poate prelucra semnalele in forma analogica. Ele trebuie mai intai sa fie convertite intr-o reprezentare digitala, ceea ce s-a realizat printr-un modul de extensie. Modulele analogice S7-200 convertesc valori de tensiune si de curenti standard intr-o reprezentare numerica pe 12 biti. Aceste valori numerice sunt transferate la unitatea centrala a PLC-ului pentru a fi utilizate in programele sale.

Modulele analogice sunt de asemenea disponibile pentru folosirea cu termocuple si senzori RTD pentru masurari precise de temperatura.

91

Exemplu de aplicatie

Un dispozitiv de camp care masoara o valoare variabila este conectat intr-un mod propriu la un traductor.In exemplul urmator un modul indicator e conectat la o platforma de masurare a masei ( greutatii). Platforma preia preia diverse valori de incarcare si le converteste intr-un curent sau tensiune variabila. In exemplul prezentat se convertesc greutati din gama 0-500 lbs intr-o iesire de 0-10Vcc.

92

Aplicatie extinsa

Aplicatia poate fi extinsa prin includerea unei benzi rulante cu o poarta ce directioneaza pachetele cu diverse greutati.In timp ce pachetele se deplaseaza de-a lungul benzii rulante ele sunt cantarite. Pachetele care cantaresc mai mult decat o valoare specificata sunt trimise pe o cale a benzii rulante.Pachetele care cantaresc mai putin dacat valoarea specificata sunt dirijate pe o alta cale, unde vor fi inspectate pentru lipsa continutului.

93

Iesiri analogice

Iesirile analogice sunt folosite in aplicatii ce solicita comanda aparatelor de camp ce raspund la niveluri de curent sau tensiune cu variatie continua. Iesirile analogice pot fi folosite pentru a produce semnale de referinta variabile pentru dispozitive precum valve de comanda, inregistratoare grafice, motoare electrice, instrumente de masura analogice si convertoare electro-pneumatice. In general ele sunt conectate la un dispozitiv de comanda prin intermediul unui traductor, care preia semnalul si care in functie de cerinte il amplifica, il micsoreaza sau il schimba in alt semnal ce comanda dispozitivul.

In exemplul urmator , un semnal intre 0-10 VDC comanda un instrument de masura cu scala analogica intre 0-500 Lb.

94

Introducerea Timerelor

Timerele sunt dispozitive care numara incrementarile de timp. De exemplu, ele sunt folosite la semafoare, pentru a comanda intervalul de timp intre schimbarile de semnal.

95

Circuit cablat de contorizare

Timererele folosite cu PLC-uri pot fi comparate cu circuitele cablate de temporizare.In exemplul urmator, un comutator normal deschis, S1, este folosit cu timer-ul TR1, care este setat la 5 secunde.TR1 este un timer de intirziere ON, ceea ce inseamna ca odata ce primeste un semnal permis, trebuie sa treaca un interval de timp inainte ca (contactele)timer-ul sa-si schimbe starea,.

Cand S1 e inchis, TR1 incepe cronometrarea.

96

Circuit cablat de contorizare

Timererele folosite cu PLC-uri pot fi comparate cu circuitele cablate de temporizare.In exemplul urmator,un comutator normal deschis, S1, este folosit cu timer-ul TR1, care este setat la 5 secunde.TR1 este un timer de intirziere ON, ceea ce inseamna ca odata ce primeste un semnal permis, trebuie sa treaca un interval de timp inainte ca, contactele timer-ului sa-si schimbe starea,.

Dupa ce au trecut 5 secunde contactele lui TR1 se vor inchide.

97

Circuit cablat de contorizare

TR1 a terminat cronometrarea, contactele sale sunt inchise si PL1 este luminat.

98

Timere S7-200In schemele logice timerele sunt reprezentate prin dreptunghiuri. Cand un timer primeste un semnal acceptat, el porneste cronometrarea, si compara continuu timpul curent cu timpul presetat (PT). Iesirea timer-ului este logic 0 atata timp cat timpul curent este mai mic decat timpul presetat. Cand timpul curent depaseste timpul presetat, iesirea se mofica in logic 1.

PLC-ul Siemens S7-200 foloseste trei tipuri de timere: de intarziere) On-Delay (TON), Retentiv off-delay (de intarziere) si Off-delay (TOF).Ele sunt dotate cu rezolutie de 1 milisecunda, 10 milisecunde si 100 milisecunde, ajungand la maximun 32.767 secunde, 327.67 secunde si respectiv 3276.7 secunde.O intarziere mai mare poate fi obtinuta folosind schema logica.?

99

On-delay TONCand un timer de intarziere (TON) primeste “1” (activat), la intrare (IN), inainte ca iesirea sa devina “1” se scurge un interval de timp (PT). Bitul de timer, sau T-bit, este o functie de timer interna ce nu apare pe simbol.Timer –ul reseteaza la timpul initial cand intrarea IN trece in “0”.

100

Exemplu de schema logica

In acest exemplu simplu de timer , un comutator e conectat la intrarea I0.3 si o lampa indicatoare e conectata la iesirea Q0.1.Cand comutatorul e inchis, iesirea I0.3 devine logic 1, ceea ce accepta timerul T37, care are o baza de timp de 100 milisecunde. Valoarea de timp presetat (PT) a fost stabilita la 50, astfel ca timerul se va opri dupa 5 secunde (50 X 100 mS). Becul conectat la iesirea Q0.1, se va aprinde dupa 5 secunde, dupa ce comutatorul e inchis.

Prin reprogramarea lui T37 ca un contact normal inchis, functia circuitului se schimba.

Becul se va stinge numai cand timerul ..??Aceasta functie alternativa poate fi realizata fara schimbarea sau reconectarea dispozitivelor I/O.

101

Timer On-delay Retentiv (TONR) Aceasta functie de temporizare este similara cu cea a releului de timp On-Delay , cu o singura diferenta. Temporizatorul On-delay Retentiv temporizeaza atata vreme cat intrarea corespunzatoare este ON, dar nu se reseteaza cand intrarea trece in OFF. Temporizatorul trebuie resetat cu instructiunea RESET(R)

102

Schema Logica cu timer TONRCand contactul de pe intrarea I0.3este inchis, releul de timp T5 incepe temporizarea.. Daca dupa 2 secunde este deschis contactul, T5 se va opri. Cand contactul se inchide din nou, T5 va incepe temporizarea la 2 secunde, si dupa 3 secunde se va aprinde lampa, timpul total fiind de 5 secunde.Butonul conectat la intrarea I0.2, este utilizat pentru resetarea lui T5. Astfel, daca se deschide dupa 2 secunde contactul de pe intrarea I0.3, T5 poate fi resetat prin inchiderea pentru o clipa a butonului din I0.2. Daca dupa aceea contactul din I0.3 se inchide din nou, T5 va incepe sa numere cele 5 secunde.

103

Timer Off-Delay ( TOF)Releul de timp Off-Delay este folosit pentru a intarzia o trecere in off a iesirii pentru o perioada fixata de timp dupa ce intrarea trece in Off.Cand intrarea necesara trece in ON, bitul releului de timp trece in ON imediat.. Valoarea de temporizare este setata in 0. Cand intrarea se inchide , releul de timp numara pana trece timpul setat, cand bitul de temporizare trece in Off.

104

Tabelul timerelor existente la S7-200PLC-urile Siemens S7-200 are 256 de temporizari. Numarul specific T ales pentru temporizare determina timpul de baza si tipul de releu de timp, TON, TORN sau TOF.

105

Exemplu de proces pentru care se utilizeaza timereIn acest exemplu un rezervor este umplut cu 2 substante chimice, care sunt amestecate impreuna si apoi evacuate.Cand este apasat butonul de Start din intrarea I0.0, programul porneste Pompa 1, comandata de Q0.0. Dupa 5 secunde, a fost pompata cantitatea suficienta din Substanta 1 si pompa se opreste. Atunci porneste Pompa 2 care pentru 3 secunde introduce in rezervor Substanta 2. Dupa aceea programul porneste motorul mixerului, utilizand iesirea Q0.2 si amesteca substantele timp de 60 de secunde.Urmatorul pas este deschiderea valvei de evacuare si, Pompa 3, controlata de iesirea Q0.4 functioneaza timp de 8 secunde, golind rezervorul.Un buton de Stop manual este prevazut la intrarea I0.1.

106

NumaratoareNumaratoarele utilizate in PLC-uri au functii similare contoareler mecanice. Ele compara valorile adunate cu valorile presetate, pentru a comanda functiile circuitului.Aplicatiile de comanda care utilizeaza numaratoare, contin in general urmatoarele instructiuni:- Numara pana la o valoare pre-setata si determina aparitia un eveniment.- Determina aparitia unui eveniment pana cand numaratorul geseste valoarea pre-setata.O masina de imbuteliat, de exemplu , poate utiliza un numarator sa numere sticle in grupuri de cate 6, pentru ambalare. (Acesta ar putea fi un exemplu pentru prima functie din lista de mai sus)

107

Simboluri utilizate in schema logicaNumaratoarele, reprezentate de dreptunghiuri in schema logica, incrementeaza sau decrementeaza cu un numar de fiecare data cand intrarea numaratorului trece din 0 logic in 1 logic. PLC-urile S7-200 SIEMENS utilizeaza 3 tipuri de numaratoare: numarator crescator (CTU), numarator descrescator (CTD) si numarator crescator/ descrescator (CTUD).S7-200 contine 256 numaratoare , numerotate de la C0 la C255.Acelasi numar nu poate fi asignat la mai mult de 1 numarator. De exemplu, daca unui numarator crescator ii este asignat numarul 45, acel numar nu poate fi asignat si unui numarator descrescator .Valoarea maxima suportata de un numarator este +/-32767

108

Numarator Crescator S7-200 Numaratorul Crescator numara crescator de la valoarea curenta pana la valoarea pre-setata (PV).Intrarea CU este intrarea numaratorului. De fiecare data cand CU trece din 0 logic in 1 logic , valoarea este incrementata cu 1. Intrarea R este utilizata pentru RESET-area numaratorului la 0. Valoarea pre-setata este stocata in intrarea PV. Daca valoarea curenta este egala sau mai mare decat valoarea pre-setata, atunci bitul de iesire (Q) se aprinde.

109

Numarator Descrescator S7-200Numaratorul descrescator numara descrescator de la valoarea presetata ( PV) de fiecare data cand CD trece din 0 logic in 1 logic. Cand valoarea curenta este egala cu 0, bitul de iesire al numaratorului (Q) se aprinde. Numaratorul reseteaza si incarca valoarea curenta cu valoarea presetata(PV) cand intrarea de incarcare (LD) este accesibila

110

Exemplu de aplicatie care utilizeaza counterUn numarator poate fi utilizat pentru a tine socoteala numarului de vehicule dintr-o parcare .De fiecare data cand trece de bariera un vehicul, numaratorul creste valoarea cu 1. Imediat ce un vehicul iese din parcare, numaratorul scade valoarea cu 1. Cand parcarea este plina, se activeaza un semnal la intrare.

111

Exemplu cu counter reprezentat in schema logica In acest exemplu este utilizat numaratorul crescator/descrescator C48. Un contact conectat la poarta de intrare a fost legat la intrarea I0.0, in timp ce un alt contact a fost legat la intrarea I0.1. Al doilea contact este legat la poarta de iesire.Parcarea are 150 de locuri si aceasta valoare este stocata in PV. Iesirea 2(Q0.1) a fost conectata la semnalizatorul “Lot Full”. Cand masina intra, contactul incrementeaza numaratorul prin intrarea I0.0. Dupa ce masina iese, numaratoarea este decrementata prin intrarea I0.1. Daca numaratorul este pe 150, iesirea Q0.1 intra in nivel logic 1, aprinzandu-se semnalizatorul. Imediat ce iese o masina, contorul va decrementa valoarea la 149 si semnalizatorul se va stinge

112

Instructiuni Rapide (de mare viteza) si Timp de ScanareAsa cum s-a spus anterior, PLC-ul are un timp de scanare. Marimea timpului de scanare depinde de marimea programului, de numarul de I/O si de volumul de date transferat prin interfetele de comunicatie. Pot aparea anumite evenimente care necesita un raspuns din partea PLC-ului , inainte de terminarea scanarii. Pentru aceste aplicatii se pot utiliza instructiuni rapide.

O scanare a PLC-ului incepe cu citirea de catre CPU a starilor intrarilor. Dupa aceea este executat programul aplicatiei elaborand deciziile sale pe baza starii intrarilor. Atunci cand s-a terminat, CPU-ul executa diagnosticarea interna si transferul de date prin interfetele de comunicatie. Ciclul de scanare este incheiat prin reactualizarea iesirilor , dupa care se reia prin citirea starii intrarilor s.a.m.d.

113

Numaratoare RapideIn schema logica, numaratoarele rapide sunt reprezentate prin dreptunghiuri. S7-221 si S7-222 suporta cate 4 numaratoare rapide ( HSC0, HSC3, HSC5).CPU 224 si CPU226 suporta cate 6 numaratoare rapide (HSC0-HSC5).Definirea dreptunghiurilor(numaratoarelor) este utilizata pentru evaluarea numaratoarelor rapide in unul din cele 12 moduri posibile. ( Nu pot fi utilizate toate numaratoarele in toate cele 12 moduri. Pentru definire vezi S7-Programmable Controller System Manual).Fiecare numarator are intrari pentru ceas, sens de numarare, reset si start ( acolo unde aceste functii sunt permise). Frecventa maxima a ceasului este de 10-30kHz, in functie de nivelul de tensiune si de modul de lucru.

114

Pozitionarea unui element de executie Pozitionarea este un exemplu al unei aplicatii care poate utiliza numaratoare rapide. In desen, un motor este comandat prin iesirea unui PLC. Arborele motorului este cuplat la un encoder si la un element de executie pentru pozitionare. Encoderul emite o serie de impulsuri cand motorul porneste. In acest exemplu, programul va muta un obiect din pozitia 1 in pozitia 6.Se considera ca encoderul genereaza 600 de impulsuri la o rotatie si ca sunt necesare 1000 de rotatii ale motorului pentru a muta un obiect de la oricare din pozitiile numerotate la urmatoarea( pozitie numerotata). Pentru a muta un obiect din pozitia 1 in pozitia 6 este nevoie de 5000 de rotatii. Numaratorul trebuie programat sa numere pana la 3.000.000 ( 5000 de rotatii x 600 de impulsuri/rotatie) dupa care motorul se opreste.

115

Intreruperi/Tren de impulsuriIntreruperile sunt un alt exemplu de instructiuni care trebuiesc executate ca PLC-ul sa incheie ciclul de scanare. Intreruperile corespunzatoare lui S7-200 sunt prioritare dupa cum urmeaza:1. Comunicatii2. Intreruperi I/O3. Intreruperi de timpIesirea tren de impulsuri (PTO) este utilizata pentru a furniza o serie de impulsuri catre un element exterior, cum ar fi roata dintata a unui motor. PTO furnizeaza o iesire sub forma de unda patrata ( 50% din ciclul de functionare) pentru un numar specificat de impulsuri si un ciclu de timp specificat. Numarul de impulsuri poate fi de la 1 la 4.294.967.295. Numarul de impulsuri si ciclul de timp pot fi schimbate cu o intrerupere. In exemplul dat, fiecare impuls este pe ON 500 ms , dupa care pe OFF 500 ms. Dupa 4 impulsuri, intervine o intrerupere prin care se schimba ciclul de timp la 1000 ms.

116

Impulsuri modulate pe latime/Transmitere de dateFunctia de Modularea in Latimie a Impulsului (PWM) realizeaza impulsuri cu perioada fixa si factor de umplere variabil. Cand durata impulsului, pe ON, este egala cu perioada, factorul de umplere este 100%, si iesirea este continuu pe ON. In exemplul dat, iesirea are factor de umplere 10% ( 10% ON, 90% OFF). Dupa o intrerupere,se trecela factor de umplere 50% din ciclul de lucru(50%ON, 50%OFF).PWM poate fi utilizat pentru a realiza controlul programat al temporizarii unei masini. Astfel se pot realiza cu usurinta corecturi (compensari) necesare datorita uzurii masinilor sau atunci cand se schimba tipul articolelor produse.Transmisia permite comunicatia cu dispozitivele externe , cum ar fi modemurile, imprimantele, computerele, prin interfata seriala.

117

Introducere in Retele de ComunicatiiInformatia curge intre elemente inteligente, cum ar fi PLC-urile, computerele, convertizoarele de frecventa,elemente de actionare, senzorii care sunt legate intr-o retea locala (LAN). LAN-urile sunt folosite in birouri, fabrici si zone industriale.In trecut, aceste retele erau niste sisteme proiectate dupa standarde specifice vanzatorului. Siemens a fost primul furnizor care a orientat acest sistem catre un sistem deschis, bazat pe standarde internationale, dezvoltat in industrie. PROFIBUS-DP si AS-i sunt exemple de retele deschise.Modulul PROFIBUS-DP EM277 permite ca CPU S7-200 sa fie conectat ca slave la reteaua PROFIBUS-DP. Procesorul de Comunicatii CP243-2 permite comunicatia intre elementele AS-i si PLC-urile S7-200.

118

PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP este un standard de magistrala deschisa, utilizata pentru o gama larga de aplicatii din industrie si automatizari. Functioneaza la nivelul dispozitivelor de camp, cum ar fi contoarele de energie, intrerupatoarele automate si comanda iluminatului.PROFIBUS-DP permite ca toate facilitatile PLC-urilor S7-200 sa fie utilizate la capacitate maxima in sistemele distribuite. Un alt avantaj este ca permite o comunicatie uniforma intre toate elementele Siemens SIMATIC pe reteaua PROFIBUS-DP cu elemente PROFIBUS-DP de la alti producatori.

119

AS-iAS-i sau Interfata pentru senzori si elemente de executie este un sistem pentru legarea in retea a dispozitivelor binare de retea cum ar fi senzorii.Pana de curand, pentru conectarea senzorilor ;a elementele de comanda era nevoie de extensii de cabluri de comanda paralele. AS-i inlocuieste utilizarea unui cablu ce are mai multe fire cu un cablu cu doar 2 fire.. Cablul este astfel gandit incat elementele sa nu se poata conecta decat corect.

120

AS-I si PLC-urilePe langa conectarea senzorilor binari, AS-i se poate utiliza pentru conectarea unor butoane de operare si elemente de semnalizare. Prin AS-i pot fi pornite sau oprite mecanismele cu comanda ON/OFF din instalatie.

121

Sfarsit initiere PLC S7-200