Τ.Ε.Ι. ΚΡΗΤΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΟΙ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΙ Εργαστηριακός Συνεργάτης: Βέλλος Κων/νος Ασκήσεις 3-4 Χρονικά - Μετρητές Ονοµατεπώνυµο: ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ Οι βασικοί στόχοι των ασκήσεων 3 και 4 είναι: α. Εξοικείωση µε την διαδικασία προγραµµατισµού του Προγραµµατιζόµενου λογικού ελεγκτή PLC µέσω του προγράµµατος Step7MicroWin. β. Κατανόηση των περιοχών µνήµης του PLC. γ. Κατανόηση και χρήση των χρονικών, µετρητών. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ Η µικρότερη µονάδα πληροφορίας σε ένα ψηφιακό σύστηµα είναι γνωστή σαν bit. Ένα bit µπορεί να έχει δύο µόνο τιµές: 0 (µη αληθές) ή 1 (αληθές). Ένας διακόπτης για το φως έχει και αυτός δύο µόνο δυνατές καταστάσεις: το φως είναι αναµµένο ή το φως δεν είναι αναµµένο. Η κατάσταση του διακόπτη είναι απάντηση στην ερώτηση Είναι το φως αναµµένο; και η απάντηση αυτή µπορεί να είναι είτε αληθές είτε µη αληθές. Εποµένως ο διακόπτης διαθέτει µέγεθος πληροφορίας όσο και ένα bit. Σε ένα PLC, τα bit είναι χωρισµένα σε οµάδες. Μια οµάδα από 8 bits ονοµάζεται byte. Κάθε bit καθορίζεται από τη θέση του που ονοµάζεται και διεύθυνση. Ένα byte έχει µια διεύθυνση byte και διευθύνσεις για τα bit από 0 έως 7. Μια οµάδα από 2 bytes ονοµάζεται word. Στα ψηφιακά συστήµατα οι αριθµοί είναι δυαδικοί, έχουν δηλαδή σα βάση το 2. 1
1 bit = 2 0 Αν η τιµή του bit αυτού είναι 0 (= µη αληθές...) τότε το bit έχει αξία 0 γιατί 0 * 2 0 = 0 (τιµή * θέση του bit). Αν η τιµή του bit ήταν 1 (= αληθές) τότε η αξία θα ήταν 1 γιατί 1*2 0 = 1 1 byte Αυτή είναι η θέση του bit 2 0 σε ένα byte! 2 7 2 6 2 5 2 4 2 3 2 2 2 1 2 0 Κάθε bit σε ένα byte µπορεί να έχει την τιµή 1 ή 0. Τα bit µπορούν να χρησιµοποιηθούν ξεχωριστά (π.χ. σαν επαφές) ή σαν οµάδα (π.χ. σε byte) αναπαριστώντας έναν αριθµό από 0 έως 255. (2 7 +2 6 +2 5 +2 4 +2 3 +2 2 +2 1 +2 0 = 255, 2 0 =1, 2 1 =2, 2 2 =4, 2 3 =8, 2 4 =16, 2 5 =32, 2 6 =64, 2 7 =128). Αυτή είναι η θέση ενός byte µέσα σε µια word! 1 word = 2 15 2 14 2 13 2 12 2 11 2 10 2 9 2 8 2 7 2 6 2 5 2 4 2 3 2 2 2 1 2 0 Μια word σε ένα PLC αναπαριστά έναν αριθµό από -32768 έως +32767. Με το bit 2 15 δηλώνουµε αν ο αριθµός είναι αρνητικός ή θετικός (αν η τιµή του είναι 1 ο αριθµός είναι αρνητικός). Ακόµα µπορεί να είναι διπλός αριθµός Double Word όπου αποτελείται από 2 Word και τιµές -2,147,483,648 έως 2,147,483,648. Περιοχές Μνήµης του PLC S7-200 Είσοδοι Οι είσοδοι ενός PLC συµβολίζονται µε το γράµµα Ι. Μονοσήµαντα µία είσοδος χαρακτηρίζεται από δύο στοιχεία σε ποία οκτάδα ανήκει (byte) και στα όρια αυτής της οκτάδας σε ποια επιµέρους θέση (bit). Χαρακτηρισµός Ιx.y x- ιεύθυνση byte (0..n, ανάλογα την CPU) y- ιεύθυνση bit (0..7) Παράδειγµα Ι1.4 Είσοδος στο 1byte 4 ο bit. IB4 Περιλαµβάνει τις εισόδους I4.0.. I4.7 IW2 Περιλαµβάνει τα byte εισόδων ΙΒ2 και ΙΒ3. 2
Έξοδοι Οι είσοδοι ενός PLC συµβολίζονται µε το γράµµα Q. Μονοσήµαντα µία είσοδος χαρακτηρίζεται από δύο στοιχεία σε ποία οκτάδα ανήκει (byte) και στα όρια αυτής της οκτάδας σε ποια επιµέρους θέση (bit). Χαρακτηρισµός Qx.y x- ιεύθυνση byte (0..n, ανάλογα την CPU) y- ιεύθυνση bit (0..7) Παράδειγµα Q2.0 Έξοδος στο 0byte 1 ο bit. QB6 Περιλαµβάνει τις εξόδους I6.0.. I6.7 QW4 Περιλαµβάνει τα byte εξόδων ΙΒ4 και ΙΒ5. Inputs: Outputs: 0 I1. I2. I3. I4. I5.... I15. Q0. Q1. Q2. Q3. -. Q4. Q5. Q15. ιεύθυνση Byte 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 ιεύθυνση Bit Είσοδοι ενσωµατωµένες στη CPU (I0.0 to I0.7) Περιοχή διευθύνσεων για τις µονάδες επέκτασης (η CPU 221 δεν δέχεται µονάδες επέκτασης) Περιοχή ελεύθερων διευθύνσεων στη CPU 221 (I0.6 ως I7.7) ιεύθυνση Bit Έξοδοι ενσωµατωµένες στη CPU (Q0.0 to Q0.5) Περιοχή διευθύνσεων για τις µονάδες επέκτασης στη CPU 221 (Q1.0 to Q4.7) Περιοχή ελεύθερων διευθύνσεων στη CPU 222 (Q5.0 to Q7.7) Οι περιοχές διευθύνσεων σε ένα PLC είναι οι περιοχές της µνήµης του που αντιστοιχούν στις καταστάσεις των εισόδων και των εξόδων του. Π.χ. αν σε µια είσοδο του PLC υπάρχει τάση τότε στη µνήµη του, στην αντίστοιχη διεύθυνση θα υπάρχει η τιµή 1. Η περιοχή µνήµης ενός PLC που αντιστοιχεί στις καταστάσεις των εισόδων ονοµάζεται process image of the inputs (PII) και η περιοχή µνήµης που αντιστοιχεί στις καταστάσεις των εξόδων ονοµάζεται process image of the outputs (PIO). 3
Bit περιοχές µνήµης Μ Πολλές φορές κατά την εκπόνηση του προγράµµατος µας καλούµαστε να επαναλάβουµε τµήµατα του κώδικα για να εκτελέσουµε κάποιες διαδικασίες. Ένας τρόπος είναι να γράψουµε τον επαναλαµβανόµενο κώδικα τόσες φορές όσες τον χρειαζόµαστε πράγµα που κοστίζει σε χρόνο και σε µνήµη του προγράµµατος. Έτσι η ενδεδειγµένη λύση είναι η χρησιµοποίηση βοηθητικών Μ όπου καταγράφεται µια φορά η λογική (αποθηκεύεται) και χρησιµοποιείται όσες φορές και σε όποιο σηµείο του προγράµµατος µας θέλουµε. (Η περιοχή µνήµης M µπορεί να είναι Bit Word ή Double Word) Χαρακτηρισµός Μx.y x- ιεύθυνση byte (0..n, ανάλογα την CPU) y- ιεύθυνση bit (0..7) Παράδειγµα Μ0.4 Είσοδος στο 0byte 4 ο bit. MB10 Περιλαµβάνει τα Μ10.0.. Μ10.7 MW2 Περιλαµβάνει τα byte ΜΒ2 και ΜΒ3. Μεταβλητή περιοχή µνήµης V Η µεταβλητή περιοχή µνήµης V χρησιµοποιείται για να αποθηκεύσει αποτελέσµατα ή άλλα στοιχεία τα οποία προέρχονται από την λογική του προγράµµατος. (Η περιοχή µνήµης V µπορεί να είναι Bit Word ή Double Word) Χαρακτηρισµός Vx.y x- ιεύθυνση byte (0..n, ανάλογα την CPU) y- ιεύθυνση bit (0..7) Παράδειγµα V0.4 Είσοδος στο 0byte 4 ο bit. VB1 Περιλαµβάνει τα V1.0.. V1.7 VD22 Περιλαµβάνει τα byte VΒ22, VΒ23, VB24, VB25 Περιοχή µνήµης χρονικού Τ To S7-200 παρέχει χρονικά τα οποία αλλάζουν την τιµή του µε ανάλυση των 1ms, 10ms, 100ms. ύο είναι οι τιµές που συσχετίζονται µε χρονικό: Η τρέχουσα τιµή του χρονικού, που είναι ένας ακέραιος 16-Bit αριθµός (1Word). Το Bit του χρονικού οπού θα πάρει την τιµή 1 ή 0 ανάλογα µε το αποτέλεσµα της σύγκρισης της τρέχουσας και της προκαθορισµένης τιµής. Περιοχή µνήµης µετρητή C To S7-200 παρέχει 3 µετρητές οι οποίοι αλλάζουν την τιµή τους προς τα πάνω, προς τα κάτω ή και προς τις δύο κατευθύνσεις. ύο είναι οι τιµές που συσχετίζονται µε τον µετρητή: Η τρέχουσα τιµή του µετρητή, που είναι ένας ακέραιος 16-Bit αριθµός (1Word). Το Bit του µετρητή οπού θα πάρει την τιµή 1 ή 0 ανάλογα µε το αποτέλεσµα της σύγκρισης της τρέχουσας και της προκαθορισµένης τιµής. 4
2.Εργαστηριακο µέρος 2.1 Χρήση Χρονικών - Timers Τα χρονικά TON, TOF, TONR είναι διαθέσιµα, ανάλογα µε τον αριθµό τους (χχ) σε 3 κατηγορίες σύµφωνα µε τον παρακάτω πίνακα. Έτσι π.χ. µια µέτρηση των 50 σε ένα χρονικό τον 10 ms είναι 50Χ10ms=500ms Tχχ IN PT TON TIMER TYPE Resolution Max Value Timer Number 1ms 32.767s T0,T64 TONR 10ms 327.67s T1..T4 T65..T68 100ms 3276.7s T5..T31 T69..T95 1ms 32.767s T32,T96 TON TOF 10ms 327.67s T33..T36 T97..T100 100ms 3276.7s T37..T63 T101..T255 2.2 Χρήση Μετρητών - Counters Οι παρακάτω µετρητές είναι διαθέσιµοι στο S7-200.O µετρητής προς τα πάνω CTU, o µετρητής προς τα κάτω CTD και ο µετρητής πάνω-κάτω CTUD. Όπου Cxxx το όνοµα του µετρητή µε χχχ 0..255, CU είσοδος για µέτρηση προς τα πάνω, PV τιµή µέτρησης, CD είσοδος για µέτρηση προς τα κάτω, LD φόρτωση του µετρητή µε την µέγιστή τιµή και R µηδενισµός του µετρητή. 5
ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ / ΠΡΟΧΕΙΡΟ 6
2.3 Άσκηση 3 3.1 Από το instruction tree και το menu ton Timers επιλέξετε τον ΤΟΝ και πραγµατοποιήστε την παρακάτω σύνδεση και γράψετε τις παρατηρήσεις σας. NETWORK 1 I0.1 +100 T37 T37 IN TON PT NETWORK 2 Q0.0 3.2 Από το instruction tree και το menu ton Timers επιλέξετε τον ΤOF και πραγµατοποιήστε σύνδεση όπως την 3.1, γράψτε τις παρατηρήσεις σας. 3.3 Από το instruction tree και το menu ton Timers επιλέξετε τον ΤOΝR και πραγµατοποιήστε σύνδεση όµοια µε την 3.1, γράψτε τις παρατηρήσεις σας, Τι άλλο χρειάζεται; 7
3.4 Να γραφεί πρόγραµµα το οποίο να ενεργοποιεί την έξοδο Q0.0 µετά από την µέτρηση 11 παλµών στην είσοδο Ι0.0 και να µηδενίζει τον µετρητή µε την είσοδο Ι0.1. 3.5 Να γραφεί πρόγραµµα το οποίο µε την είσοδο Ι0.0 να αυξάνει τον µετρητή µε την Ι0.1 να τον µειώνει και µε την είσοδο Ι0.3 να τον µηδενίζει. 3.6 Να γραφεί πρόγραµµα το οποίο, µετά 5 παλµούς στην είσοδο Ι0.0, να ενεργοποιεί την έξοδο Q0.0, µετά από 7 παλµούς την έξοδο Q0.1, µετά από 10 παλµούς να απενεργοποιεί την Q0.0 και Q0.1. 8
Άσκηση 4 4.1 Για το εµφιαλωτήριο του παρακάτω προβλήµατος να γραφεί πρόγραµµα µε τις παρακάτω προδιαγραφές: 1. Όταν ο διακόπτης του αυτόµατου είναι ενεργοποιηµένος και πατηθεί το µπουτόν του Start ξεκινάει ο ταινιόδροµος. 2. Ο ταινιόδροµός είναι σε λειτουργία µέχρι να ενεργοποιηθεί ο αισθητήρας 1 ή το Stop. 3. Όταν ενεργοποιηθεί το αισθητήρας 1 ξεκινάει η πλήρωση του µπουκαλιού µέσω της ηλεκτροβάνας V1 από το δοχείο και διαρκεί 5 δευτερόλεπτα. 4. Μετά την πλήρωση ξεκινάει ο ταινιόδροµος για την επανάληψη του 2 ου βήµατος. 5. Στην έξοδο του ταινιόδροµου υπάρχει αισθητήρας 2 ο οποίος µετράει τα γεµάτα µπουκάλια. V1 ιακόπτης auto/manual Μπουτόν start Μπουτόν stop Μ1 Αισθητήριο 1 Αισθητήριο 2 9