Технические характеристики воздухонагревателя ТАГ – 100

 

1.3.9  Описание средств программирования контроллера

1.3.9.1  Описание возможностей среды программирования контроллера

Разработка  управляющей программы для ПЛК  Simatic s7-200 производится в среде программирования Step7MicroWin. Рабочее окно Step7MicroWin представлено на рисунке 1.14.

 

 

 

 

 

Рисунок 1.14 - Рабочее окно Step7MicroWin

Навигационная панель предлагает группы символов для доступа к

различным функциям программирования STEP 7-Micro/WIN. Дерево команд отображает все объекты проекта и команды, необходимые для создания программы управления. Вы можете буксировать отдельные команды из этого дерева в свою программу или вставлять команду двойным щелчком в текущее положение курсора в редакторе программ.

Редактор  программ содержит логику программы и таблицу локальных переменных, в которой вы можете назначить символические имена для временных локальных переменных.

Подпрограммы  и программы обработки прерываний появляются как закладки в нижней части окна редактора программ. Для перемещения между подпрограммами, программами обработки прерываний и основной программой щелкайте по этим закладкам.

STEP 7-Micro/WIN имеет в своем распоряжении  три редактора для создания  программ:

цепная  логическая схема (LAD), , называемая также  контактным планом (KOP);

список команд (STL или AWL);

функциональная  блок-схема (FBD), называемая также функциональным планом (FUP).

С некоторыми ограничениями, программы, написанные в любом из этих редакторов программ, могут отображаться и редактироваться с помощью других редакторов программ.

Функции редактора STL

Редактор STL отображает программу на языке, имеющем  текстовую основу. Редактор STL дает возможность создавать программы управления, вводя мнемонические обозначения команд. В редакторе STL можно создавать программы, которые невозможно создать в редакторе LAD или FBD. Это объясняется тем, что, используя STL, вы программируете на "родном языке" S7–200, а не в графическом редакторе, в котором имеются некоторые ограничения, чтобы можно было правильно изображать схемы соединений.

В STL логика управления реализуется с помощью  логического стека. В STL вы должны вводить команды для обработки стековых операций.

При выборе редактора STL примите во внимание следующее:

- STL лучше  всего подходит опытным программистам.

- STL иногда  позволяет решать проблемы, которые  вы не можете достаточно легко решить при помощи редактора LAD или FBD.

- Вы можете  использовать редактор STL только  с системой команд SIMATIC.

- Тогда  как вы всегда можете использовать  редактор STL для просмотра или редактирования программы, созданной с помощью редактора LAD или FBD, обратное не всегда возможно. Вы не всегда можете использовать редактор LAD или FBD для отображения программы, написанной при помощи редактора STL.

Функции редактора LAD

Редактор  цепных логических схем LAD отображает программу в виде графического представления, имеющего сходство с электрической монтажной схемой. Цепные логические схемы позволяют программе имитировать протекание электрического тока от источника напряжения через ряд логических условий на входах, которые, в свою очередь, активизируют логические условия на выходах. LAD-программа включает в себя находящуюся слева шину, находящуюся под напряжением, которая является источником потока сигнала. Замкнутые контакты позволяют потоку сигнала протекать через эти контакты к следующему элементу, а разомкнутые контакты препятствуют протеканию потока сигнала.

Логика  подразделяется на сегменты. Программа исполняется сегмент за сегментом слева направо и сверху вниз. Различные команды представляются графическими символами, имеющими три основные формы. Контакты представляют логические состояния входов, например, выключателей, кнопок или внутренних условий. Катушки обычно представляют логические результаты выходов, например, ламп, пускателей электродвигателей, промежуточных реле или внутренних выходных условий. Блоки представляют дополнительные команды, например, таймеры, счетчики или математические команды.

При выборе редактора LAD примите во внимание следующее:

- Цепная  логическая схема проста в  использовании для начинающих  программистов;

- Графическое  представление легко понимается  и популярно во всем мире;

- Редактор LAD можно использовать и с системой  команд SIMATIC, и с системой команд IEC 1131–3;

- Для  отображения программы, созданной  при помощи редактора SIMATIC LAD, всегда можно использовать редактор STL.

Функции редактора FBD

Редактор  функционального плана FBD отображает программу в виде графического

представления, напоминающего обычные логические схемы. Нет никаких контактов  и

катушек, как в редакторе LAD, но имеются  эквивалентные команды, представленные в

виде блоков. На рис. 5–4 показан пример

Редактор  функционального плана FBD отображает программу в виде графического представления, напоминающего обычные логические схемы. FBD не использует понятия левой и правой токовой шины; поэтому понятие «поток сигнала» выражает аналогичное понятие потока управления через логические блоки FBD. По этой причине путь состояния «1» через элементы FBD называется потоком сигнала. Происхождение потока сигнала и место назначения его выхода ставятся в соответствие непосредственно операнду. Логика программы вытекает из связей между функциональными блоками, обозначающими команды. Т.е. выход одной команды (например, блок логического И (AND)) может быть использован для разблокирования другой команды (например, таймера), формируя необходимую логику управления. Эта концепция позволяет решать широкий спектр задач управления.

При выборе редактора FBD примите во внимание следующее:

- Графическое  представление функционального  плана хорошо отражает процесс выполнения программы;

- Редактор FBD можно использовать и с системой  команд SIMATIC, и с системой команд IEC 1131–3;

- Для  отображения программы, созданной  при помощи редактора SIMATIC FBD, всегда можно использовать редактор STL.

 

 

1.3.9.2  Порядок создания проекта

 

При запуске оболочки Step7 MicroWin откроется окно Simatic Manager. Оно включает поле написания программы, навигационную панель, панель инструментов, каталог операторов и команд Step7 /5/.

Для выбора языка программирования нужно выбрать меню View. В качестве языка программирования для данного проекта выберем Ladder – как наиболее наглядный и удобный для восприятия.

Для вставки в программу элемента “Контакт” следует выбрать в каталоге операторов директорию Bit Logic. В ней представлены все имеющиеся в Step7 MicroWin операторы-контакты и операторы-реле.

При введении нового оператора в  релейную схему над этим оператором появляются три вопросительных знака. Это означает, что Step7 запрашивает имя переменной, с которой будет работать данный оператор. Имена переменных в Step7 бывают двух типов: адресные и символьные.

Адресное имя переменной представляет собой адрес данной переменной в  памяти контроллера. Адреса могут иметь  вид: I0.0, VB2 и т.д.

Символьное имя переменной представляет собой некоторое произвольное имя, назначаемое для данной переменной оператором. При использовании символьных имён внизу соответствующего раздела  программы, который обозначен заголовком Network, появляется таблица, в которой будет отражено имя новой переменной, и пустые поля для ввода адреса данной переменной и комментариев. При написании сложных программ рекомендуется использовать символьную адресацию, так как она позволяет более легко ориентироваться в программе. До тех пор, пока адрес переменной с символьным именем не будет введён, её имя в тексте программы будет подчёркнуто зелёной волнистой линией.

Вся память ПЛК Simatic S7-200 разделена на следующие области:

• Регистр входов образа процесса: I. В начале каждого цикла S7–200 опрашивает физические входы и записывает полученные значения в регистр входов образа процесса. К образу процесса можно обратиться в формате бита, байта, слова и двойного слова: Бит: I[адрес байта].[адрес бита] I0.1 Байт, слово или двойное слово: I[длина][начальный адрес байта] IB4.
• Регистр выходов образа процесса: Q. В конце цикла S7–200 копирует значения, хранящиеся в регистре выходов образа процесса, в физические выходы. К образу процесса можно обратиться в формате бита, байта, слова и двойного слова: Бит: Q[адрес байта].[адрес бита] Q1.1 Байт, слово или двойное слово: Q[длина][начальный адрес байта] QB5
• Область памяти переменных: V. Память переменных можно использовать для хранения промежуточных результатов операций, выполняемых в вашей программе. В памяти переменных вы можете хранить также другие данные, имеющие отношение к процессу или к решению вашей задачи автоматизации. К памяти переменных можно обратиться в формате бита, байта, слова и двойного слова: Бит: V[адрес байта].[адрес бита] V10.2 Байт, слово или двойное слово: V[длина][начальный адрес байта] VW100
• Область битовой памяти: M. Биты памяти (меркеры) можно использовать как управляющие реле для хранения промежуточных результатов операций или другой управляющей информации. К битам памяти можно обратиться в формате бита, байта, слова и двойного слова: Бит: M[адрес байта].[адрес бита] M26.7 Байт, слово или двойное слово: M[длина][начальный адрес байта] MD20.
• Таймеры: T. S7–200 имеет в своем распоряжении таймеры, которые отсчитывают приращения времени с разрешениями (шагами базы времени) 1 мс, 10 мс или 100 мс. С таймером связаны две переменные: текущее значение - это 16–битовое целое со знаком хранит количество времени,отсчитанное таймером; бит таймера - этот бит устанавливается или сбрасывается, когда текущее значение становится равным предустановленному значению. Предустановленное значение вводится как часть таймерной команды. Вы обращаетесь к обоим этим элементам данных через адрес таймера (T + номер таймера). Происходит ли обращение к биту таймера или к текущему значению, зависит от используемой команды: команды с операндами в битовом формате обращаются к биту таймера, тогда как команды с операндами в формате слова обращаются к текущему значению.
• Счетчики: C. S7–200 имеет в своем распоряжении три вида счетчиков, которые подсчитывают нарастающие фронты на счетных входах счетчика: один вид счетчиков ведет прямой счет,другой считает только в обратном направлении, а третий вид считает в обоих направлениях. Со счетчиком связаны две переменные: текущее значение - это 16–битовое целое со знаком хранит счетное значение, накопленное счетчиком; бит счетчика - этот бит устанавливается или сбрасывается, когда текущее значение становится равным предустановленному значению. Предустановленное значение вводится как часть команды счетчика. Вы обращаетесь к обоим этим элементам данных через адрес счетчика (C + номер счетчика). Происходит ли обращение к биту счетчика или к текущему значению, зависит от используемой команды: команды с операндами в битовом формате обращаются к биту счетчика, тогда как команды с операндами в формате слова обращаются к текущему значению.
• Специальные биты памяти: SM. Специальные биты памяти (SM) предоставляют средство для обмена данными между CPU и вашей программой. Вы можете использовать эти биты для выбора и управления некоторыми специальными функциями CPU S7–200, например: бит, который устанавливается только в первом цикле; бит, который устанавливается и сбрасывается с фиксированной частотой, или бит, который указывает на состояние арифметической или иной команды. К SM-битам можно обращаться в формате бита, слова или двойного слова: бит: SM[адрес байта].[адрес бита] SM0.1 байт, слово или двойное слово: SM[длина][начальный адрес байта] SMB86
• Аналоговые входы: AI. S7–200 преобразует аналоговые величины (например, температуру или напряжение) в цифровые величины, имеющие длину слова (16 битов). Обращение к этим значениям производится через идентификатор области (AI), длину данных (W) и начальный адрес байта. Так как в случае аналоговых входов речь идет о словах, которые всегда начинаются на байтах с четными номерами (например, 0, 2, 4 и т.д.), то обращаются к этим значениям с помощью адресов четных байтов (например, AIW0, AIW2, AIW4). Аналоговые входы можно только считывать. Формат: AIW[начальный адрес байта] AIW4.

Кроме этого, при работе с переменными типов  WORD,INT,REAL,DWORD следует помнить, что WORD и INT имеют длину 16 бит, а REAL и DWORD – 32 бита. Исходя из этого обращения к данным типа INT будут иметь вид – VW0, VW2, VW4 и т.д. А обращения к переменным типа REAL должны производиться следующим образом: VD0, VD4, VD8 и т.д.

Кроме релейных и контакторных операторов в ходе работы программы должны выполняться  операции с действительными числами, а так же таймер для выдержки времени. Для того, чтобы внести в код управляющей программы операторы для сравнения действительных чисел, следует открыть в дереве операторов Step7 директорию Compare. Оператор содержит знак, обозначаюий операцию, а так же букву, которая показывает, с каким типом данных этот оператор может работать. При насоответствии типов данных у оператора и переменной перменная будет подчёркнута красной волнистой линией.

Оператор  сравнения в релейной схеме функционирует  следующим образом – до тех  пор, пока выполняется условие, обозначаемое этим оператором, он замыкает цепь. При  нарушении условия цепь размыкается.

Операторы математических операций над действительными  числами находятся в директории Integer Math. Такие операторы имеют 3 входа и два выхода. Один из входов логический, по которому оператор включается в релейную цепь. При появлении сигнала на этом входе производится сама математическая операция. Два других имеют тип INT, на них подаются операнды, над которыми будет производиться операция. Из выходов один является так же логическим и служит для продолжения релейной цепи, а второй имеет тип INT, на него выдаётся результат операции.

Чтобы обеспечить выдержки времени для приготовления, воспользуемся таймером типа TON. Данный таймер находится в директории Timers и обеспечивает задержку включения, т.е. при появлении сигнала на входе таймера он включится, отсчитает заданное время, и после этого сигнал появится на выходе таймера /6/ .

После завершения разработки управляющей программы  следует произвести операцию компеляции, выбрав её в меню PLC/Compile All. Внизу панели Simatic Manager находится окно, в котором отображаются комментарии процесса компиляции. При нахождении ошибки компиляток выдаст её точные координаты – номер раздела и столбца. При отсутствии ошибок можно загружать программу в контроллер.

В начале необходимо подключить контроллер к источнику питания. Выбранная модель Simatic S7-200 с CPU 224XP запитывается от сети переменного напряжения 220 В.

Для соединения устройства программирования (это может  быть PC или специальный программатор) следует использовать кабель RS–232/PPI Multi–Master. Присоедините штекер RS–232 (обозначенный «PC») кабеля RS–232/PPI Multi–Master к коммуникационному порту устройства программирования (в данном случае следует использовать порт COM1)/ Присоедините штекер RS–485 (обозначенный «PPI») кабеля RS–232/PPI Multi–Master к порту 0 или 1 S7–200. Обратите внимание, чтобы DIP-переключатели кабеля RS–232/PPI Multi–Master были установлены, как показано на рис. 1.8.

Рисунок 1.15 – Установка DIP-переключателей

В окне Simatic Manager на навигационной панели проекта следует вызвать окно Communications. В данном окне производится настройка параметров обмена контроллера и программатора. Для успешной загрузки проекта следует установить следующие параметры обмена:

• Проверьте, чтобы адрес кабеля PC/PPI в диалоговом окне Communications был установлен на 0.
• Проверьте, чтобы в качестве интерфейса для сетевых параметров был установлен кабель PC/PPI (COM1).
• Проверьте, чтобы для скорости передачи (transmission rate) было установлено значение 9.6 Кбит/с.

После этого нужно дважды щёлкнуть на кнопке Double click to refresh в окне Communications. Step7 найдёт станцию ПЛК S7-200.

Теперь  нужно вернуться в окно Programm Block и нажать кнопку Download на панели инструментов. Отобразиться окно, в котором будет показан процесс передачи проекта из PC в ПЛК.

 

1.3.10  Разработка управляющей программы

1.3.10.1  Разработка алгоритмов управления

Общий алгоритм управления технологическим  процессом:

Алгоритм  тестирования системы:

 

 

 

 

 

Поскольку включение всех контуров регулирования  осуществляется аналогичным образом, рассмотрим алгоритм данного процесса на примере одного из контуров.

Алгоритм  работы первого контура регулирования  температуры (начало):

Алгоритм  работы первого контура регулирования  температуры (окончание):

 

 

 

 

 

 

 

1.3.10.2  Тексты управляющих программ

 

Согласно  алгоритмам регулирования температуры  воздушной среды, приведенным в  пункте 1.3.10.1, в среде программирования Step7 MicroWin была разработана управляющая программа для ПЛК Simatic s7-200. Ниже приведен текст программы, представленный на языке IL – Instruction List:

Основная  программа

// Подключение  подпрограммы контроля питающего  напряжения

LD     SM0.0

CALL   SBR0

// Подключение  подпрограммы первого контура  регулирования температуры

LD     SM0.0

CALL   SBR1

// Подключение  подпрограммы второго контура  регулирования температуры

LD     SM0.0

CALL   SBR2

// Подключение  подпрограммы третьего контура  регулирования температуры