Technika mikroprocesorowa

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Elektronika i techniki mikroprocesorowe
Wprowadzenie do sterowników mikroprocesorowych
© LABORATORIUM STEROWANIA PROGRAMOWALNEGO, Gliwice 2002-2004
Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny
Sterowniki SIMATIC S7-200
1. STEROWNIKI SIMATIC S7-200
Firma Siemens produkuje kilka odmian sterowników PLC rodziny SIMATIC S7-200.
Sterowniki te są określane mianem mikro-PLC, a to ze względu na swoje niewielkie wymiary.
Jednostka centralna sterownika S7-200 zbudowana jest w postaci bloku, ze zintegrowanymi
wejściami / wyjściami obiektowymi. S7-200 można używać w mniejszych, samodzielnych
aplikacjach tj. np.: podnośniki, myjnie samochodowe, mieszarki czy szlabany, ale może być
również stosowany w bardziej kompleksowych rozwiązaniach typu.
Sterownik S7-200 dostępny jest w pięciu wersjach:
S7-210, S7-212, S7-214, S7-215, S7-216.
Różnią się one między sobą ilością wejść i wyjść, pojemnością pamięci, różną ilością
dostępnych elementów i rozkazów.
Porównanie przykładowych własności sterowników:
Pojemność pamięci
[k bajty]
Ilość wejść/wyjść
xI / xQ
CPU 212 CPU 214 CPU 215 CPU216
1,024
4
8
8
8I / 6Q 14I / 10Q 14I / 10Q 24I / 16Q
Ilość modułów
rozszerzających
Ilość liczników
2
7
7
7
64
128
256
256
czasu i zdarzeń
Zegar czasu
rzeczywistego
Nie
Tak
Tak
Tak
W Laboratorium Sterowania Programowalnego zastosowano sterowniki w wersji S7-212.
Budowa i zasada działania sterownika programowalnego SIMATIC S7-212.
Sterownik programowalny SIMATIC S7-212 (Rys.1.1) wyposażony jest w:
- 8wejść cyfrowych monitorujących dwustanowe urządzenia np. przełączniki,
- 6wyjść cyfrowych sterujących urządzeniami np. silnikami,
- 9-stykowezłącze przeznaczone do podłączenia urządzenia programującego,
- przełącznik trybu pracy
Przełącznik ten ma do dyspozycji trzy położenia: RUN, STOP i TERM.
Kiedy przełącznik znajduje się w prawym położeniu (RUN), to jednostka centralna (CPU)
znajduje się w trybie pracy i wykonuje program.
Natomiast kiedy przełącznik trybu znajduje
się w lewym położeniu (STOP), to działanie CPU jest wstrzymane
. Kiedy przełącznik ten
znajduje się w środkowym położeniu(TERM), to tryb pracy można wybrać
zdalnie
z
przyłączonego programatora.
1
Sterowniki SIMATIC S7-200
Rys. 1.1. Sterownik programowalny SIMATIC S7-212
Sterownik wyposażony jest dodatkowo we wskaźniki stanu CPU odzwierciedlające bieżący
tryb pracy (Rys.1.2). Jeśli urządzenie znajduje się w trybie pracy (RUN), to zapalony jest
zielony wskaźnik RUN. Kiedy zaś sterownik jest wyłączony, świeci żółty wskaźnik STOP.
Jeżeli zapalony zostanie czerwony wskaźnik SF oznacza to, że w czasie pracy wystąpił błąd
systemowy.
Poza tym sterownik posiada też wskaźnik
stanów wejść i wyjść, które
zobrazowują stan
załączenia – logiczna jedynka (przez zapalenie zielonej diody) lub wyłączenia odpowiednich
wejść i wyjść.
Rys.1.2.Wskaźniki stanu pracy sterownika
Podłączenie zasilania.
Sterownik może być (zależnie od typu CPU) podłączony poprzez zewnętrzny zasilacz do
napięcia 24 VDC, jak również zasilany z sieci 120 lub 230 VAC. Zaciski do podłączenia
zasilania umieszczone są po prawej stronie górnej listwy zaciskowej. Sterowniki w
Laboratorium są zasilane napięciem 24 VDC.
Sterowniki PLC zbudowane są z modułów wejściowych, jednostki centralnej (CPU) oraz
modułów wyjściowych (Rys.1.3).
2
Sterowniki SIMATIC S7-200
Rys.1.3. Budowa sterownika programowalnego
Wejścia i wyjścia PLC
akceptują różne sygnały:
wejścia (I)i wyjścia(Q) cyfrowe rozróżniają stan logicznej jedynki i logicznego zera,
wejścia analogowe(AIW) sygnały ciągłe o parametrach: dla prądu 0..20 mA, dla napięcia
0..10V,
wyjścia analogowe (AQW) sygnały ciągłe napięciowe o parametrach: 0..10V.
W przypadku sterownika S7-212 sygnały analogowe podłącza się poprzez analogowe moduły
rozszerzające.
Jednostka centralna
sterownika programowalnego (CPU) to system mikroprocesorowy,
który zawiera pamięć systemową oraz podejmuje decyzje określające działanie sterownika.
CPU monitoruje wejścia i podejmuje decyzje w oparciu o instrukcje zapisane w pamięci
programu. CPU odpowiada za realizację wszystkich procesów sterowania: przełączania,
zliczania, synchronizację i porównanie danych oraz operacje sekwencyjne.
W sterowniku SIMATIC S7-200 wyróżnić można dwa rodzaje pamięci:
RAM, w której dokonywane są bieżące obliczenia, a której zawartość jest kasowana po
odłączeniu zasilania. W zależności od zastosowanego modułu CPU istnieje możliwość
podtrzymania jej zawartości do kilku dni; może też być opcjonalnie zastosowane
podtrzymanie bateryjne,
EEPROM, która służy do stałego przechowywania programu, wybranych danych oraz
danych konfiguracyjnych.
Pamięć S7-212 podzielona jest na trzy obszary: pamięć programu, pamięć danych oraz
pamięć znaczników (Rys.1.4):
pamięć programu przechowuje program zapisany w postaci schematów drabinkowych
(LAD) lub listy instrukcji (STL); ten obszar pamięci steruje sposobem wykorzystywania
danych i stanów wejść/wyjść,
pamięć danych wykorzystywana jest jako obszar roboczy oraz zawiera obszary dla
obliczeń, chwilowego przechowywania wyników pośrednich i stałych; pamięć danych
zawiera obszary dla obsługi liczników czasu, liczników zdarzeń oraz wejść i wyjść
analogowych, a dostęp do przestrzeni danych jest możliwy z poziomu programu
sterującego.
pamięć znaczników przechowuje stany pośrednie obwodów sterowniczych i dzieli się
ona na pamięć V i M.
3
Sterowniki SIMATIC S7-200
Rys.1.4 Podział pamięci RAM i EEPROM.
Pamięć EEPROM zawiera ponadto oprogramowanie systemowe, które jest oprogramowaniem
użytkowym dostarczanym wraz ze sprzętem. Nadaje ono sterownikowi jego podstawową
funkcjonalność. Zawiera m.in. informacje dotyczące specjalnych bitów pamięci (SMB-
Special Memory Bits), których funkcje są z góry określone. SMB służą np. do inicjalizowania
trybu pracy swobodnego portu lub związane są z obsługą przerwań.
Część z nich nie posiada konkretnie określonego zadania ale np. związana jest ściśle z tzw.
cyklem skanowania. Do takiej grupy należą bity SM0.x.
SM Bity
Opis
SM0.0
Ten bit jest zawsze włączony.
SM0.1
Bit ten jest włączony jedynie w czasie pierwszego skanowania. Może służyć do
wywoływania podprogramu inicjalizującego.
SM0.2
Bit ten jest włączony na przeciąg jednego skanowania gdyby zapamiętane dane
zostały utracone.
SM0.3
Bit ten jest włączony na przeciąg jednego skanowania gdy tryb RUN został
zainicjowany w po włączeniu zasilania.
SM0.4
Bit ten jest załączany i wyłączany co 30 sekund.
SM0.5
Bit ten jest załączany i wyłączany co 0.5 sekundy.
SM0.6
Bit ten jest przełączany co jeden cykl skanowania.
SM0.7
Bit ten określa położenie przełącznika trybu pracy (wyłączony w położeniu TERM,
włączony w położeniu RUN)
Ładowanie programu do pamięci.
Program wgrywany z programatora do sterownika składa się z trzech części:
Program Code Block
zawiera program, który będzie wykonywany przez sterownik,
Data Block
zawiera początkowe wartości, które będą użyte w programie,
CPU Configuration zawiera informacje dotyczące m.in. szybkości transmisji danych,
założonego hasła,
W momencie przegrywania elementy te są ładowane do pamięci RAM, a następnie
automatycznie kopiowane do stałej pamięci EEPROM. Automatycznie kopiowane są również
dane z pamięci V i M w momencie zaniku zasilania (Rys.1.5).
4
[ Pobierz całość w formacie PDF ]