Sterowniki programowalne PLC. Podstawy cz.4.pdf

A U T O M A T Y K A

Sterowniki programowalne PLC

Podstawy, część 4

Prze³¹cznik

bistabilny

Lampka

modu³u wejúciowego PLC. Lampka pod-

³¹czona jest do modu³u wyjúciowego.

Sterownik CPU nieustannie sprawdza

stany wejúÊ. Kiedy wykryje otwarty

prze³¹cznik na wejúciu I0.0, ustawia na

wyjúciu Q0.0 logiczne ì0î. Lampka po-

zostaje wy³¹czona. Po wciúiniÍciu prze-

³¹cznika na wyjúciu Q0.0 pojawia siÍ

logiczna ì1î, zapalaj¹ca øarÛwkÍ. Pro-

gram pracy sterownika w†postaci gra-

ficznej i†listingÛw przedstawiamy na

rys. 51 i † 52 .

PLC

Rys. 47.

Przyk³ady aplikacji

W³¹cznik

Aby wyjaúniÊ dzia³anie sterownika

programowalnego, wykorzystany zosta-

nie prosty uk³ad z†lampk¹ i†rÍcznym

prze³¹cznikiem. W†przyk³adzie przed-

stawionym na rys. 47 lampka jest wy-

³¹czona jeúli prze³¹cznik jest otwarty,

a†zapalona kiedy prze³¹cznik jest za-

mkniÍty.

Tab. 3. Zakresy przetwarzania sygnałów

analogowych przez moduły EM231 i 235.

Moduł wejść

Analogowy moduł

analogowych EM231

mieszany EM235

3 wejścia

analogowe

Zakresy

W†przedostatniej czÍúci

naszego kursu

przedstawiamy dwa proste

przyk³ady aplikacji

sterownikÛw PLC oraz

przybliøamy zagadnienia

zwi¹zane ze stosowaniem

analogowych wejúÊ i†wyjúÊ

w†systemach sterowania.

Prezentowane w†artykule

aplikacje wzbogacono

przyk³adami prostych

programÛw napisanych

w jÍzyku drabinkowym.

0..5VDC

unipo−

bipo−

Kontrolka

0..10VDC

larne

0..20mA

0..50mV

±25mV

0..100mV

±50mV

0..500mV

±100mV

0..1V

±250mV

0..5V

±500mV

0..10V

±1V

0..20mA

±2,5V

±5V

Prze³¹cznik

Starter silnika

Kolejny, nieco bardziej zaawanso-

wany, przyk³ad wykorzystania sterow-

nika, to uk³ad uruchamiaj¹cy i†zatrzy-

muj¹cy silnik elektryczny. Schemat

z† rys. 53 ilustruje, jak standardowo ste-

ruje siÍ prac¹ silnika za pomoc¹ dwÛch

przyciskÛw. Starter silnika M jest w³¹-

czony szeregowo z†normalnie otwartym

przyciskiem Start , normalnie zamkniÍ-

tym przyciskiem Stop i†normalnie za-

mkniÍtymi stykami przekaünika prze-

ci¹øeniowego OL .

Chwilowe wciúniÍcie przycisku

Start zamyka obwÛd przep³ywu pr¹du

( rys. 54 ) i†pobudza stycznik silnika M .

Za³¹czone zostaj¹ styki g³Ûwne M i†sty-

ki pomocnicze Ma (pomocnicze styki

umieszczone w†obwodzie podtrzyma-

nia). Kiedy przycisk Start zostanie

zwolniony, podtrzymanie zasila cew-

kÍ stycznika M poprzez styki pomoc-

nicze Ma .

Silnik bÍdzie pracowa³ do momen-

tu, kiedy normalnie zamkniÍty przycisk

Rys. 48.

Aby zrealizowaÊ to zadanie, prze-

³¹cznik moøna pod³¹czyÊ do wejúcia

PLC pomiÍdzy zacisk wejúciowy I0.0

Prze³¹cznik

bistabilny

CPU

I0.0

0.0

Lampka

Wejœcie

Wyjœcie

Rys. 49.

Prze³¹cznik

bistabilny

CPU

Lampka

I0.0

0.0

Wejœcie

Wyjœcie

Rys. 50.

I0.0

0.0

ADDR

NETWORK 1

0 LD

2 =

INSTRUKCJA

a†24VDC zasilania PLC. Natomiast lamp-

kÍ naleøy pod³¹czyÊ do zacisku wyj-

úciowego Q0.0 i†24 VDC PLC ( rys. 48 ).

Na rys. 49 i † 50 przedstawiono ob-

s³ugiwan¹ przez sterownik sekwencjÍ

zdarzeÒ. Prze³¹cznik pod³¹czony jest do

I0.0

Q0.0

MEND

NETWORK2

MEND

Rys. 51.

Elektronika Praktyczna 4/2000

A U T O M A T Y K A

I0.0

0.0

ADDR

NETWORK 1

0 LD

2 =

NETWORK2

INSTRUKCJA

nika) pod³¹czony jest do 3†wejúcia

(I0.2) ( rys. 57 ). Wejúcie 1 (I0.0), wej-

úcie 2 (I0.1) i†wejúcie 3 (I0.2) s¹

po³¹czone w†uk³ad realizuj¹cy funkcjÍ

AND i†s¹ wykorzystane do sterowania

wyjúciem Q0.0. Stan wejúcia I0.1 jest

logiczn¹ ì1î, poniewaø normalnie za-

mkniÍty przycisk Stop (NC) jest za-

mkniÍty. Stan I0.2 jest logiczn¹ ì1î,

poniewaø normalnie zamkniÍte (NC)

styki przekaünika przeci¹øeniowego s¹

zamkniÍte. Dodatkowo, rÛwnolegle do

styku I0.0 pod³¹czony jest styk Q0.0

symbolizuj¹cy stan wyjúcia Q0.0. Sta-

nowi on obwÛd podtrzymania. Stycz-

nik silnika pod³¹czony jest do zacis-

kÛw wyjúcia Q0.0.

Kiedy przycisk Start zostaje wciú-

niÍty, CPU odbiera logiczn¹ ì1îz†wej-

úcia 1 (I0.0). Wszystkie trzy wejúcia s¹

teraz logicznymi ì1î. CPU wysy³a lo-

giczn¹ ì1î do wyjúcia 1 (Q0.0). Stycz-

nik silnika zostaje pobudzony i†silnik

uruchamia siÍ ( rys. 58 ).

Kiedy przycisk Start zostanie wciú-

niÍty ( rys. 59 ), stan wyjúcia 1 (Q0.0)

rÛwna siÍ ì1î i†w†nastÍpnym obiegu

normalnie otwarty styk Q0.0 bÍdzie za-

mkniÍty, przez co wyjúcie Q0.0 pozo-

stanie za³¹czone, nawet jeúli przycisk

Start zostanie zwolniony. Silnik bÍ-

dzie kontynuowa³ pracÍ do mo-

mentu wciúniÍcia przycisku Stop

( rys. 60 ). Wejúcie 2 (I0.1) bÍdzie

teraz logicznym ì0î. CPU wyúle

ì0î do wyjúcia 1 (Q0.0). Silnik siÍ

wy³¹czy.

Kiedy przycisk Stop zostanie

zwolniony, funkcja logiczna I0.1

ponownie bÍdzie prawd¹ i†obwÛd

bÍdzie gotowy do ponownego uru-

chomienia silnika przyciskiem

Start .

W†momencie uruchomienia silnika

przez PLC, wyjúcie 1 (Q0.0) jest w†wy-

sokim stanie logicznym. Normalnie ot-

warte styki Q0.0 w†obwodzie 2 s¹ teraz

prze³¹czone na logiczn¹ ì1î (zamkniÍ-

te) i†wyjúcie 2 (Q0.1) za³¹cza lampkÍ

START . Normalnie zamkniÍte styki Q0.0

w†obwodzie 3 prze³¹czaj¹ siÍ na logicz-

ne ì0î (otwarte), a†lampka wskaünika

STOP pod³¹czona do wyjúcia 3†(Q0.2)

jest teraz wy³¹czona ( rys. 62 ).

I0.0

Q0.0

MEND

Rys. 52.

Silnik

Wy³¹cznik kraÒcowy

Aplikacja moøe byÊ dalej rozszerza-

na przez dodanie wy³¹cznika kraÒcowe-

go z†normalnie otwartymi stykami do

wejúcia 4†(I0.3). Wy³¹cznik kraÒcowy

moøe byÊ wykorzystany do zatrzymania

silnika lub zabezpieczenia silnika przed

przypadkowym uruchomieniem. Os³ona

silnika lub jego dodatkowego wyposa-

øenia mog¹ byÊ kontrolowane przez wy-

³¹cznik kraÒcowy. Jeúli os³ona zostanie

otwarta, to normalnie otwarte styki LS1

pod³¹czone do wejúcia 4†(I0.3) zostan¹

otwarte i†silnik nie bÍdzie mÛg³ byÊ

uruchomiony ( rys. 63 ).

Kiedy os³ona zostanie zamkniÍta,

normalnie otwarte styki wy³¹cznika

kraÒcowego (LS1) zamkn¹ siÍ. Na wej-

Stop

Start

Rys. 53.

Silnik

Stop

Start

Rys. 54.

Start (NO)

I0.0 I0.1 I0.2

Q0.0

I0.0

Q0.0

do silnika

Stop (NC)

Stycznik

silnika

I0.1

Obwód 1

Q0.0

Rys. 55.

I0.2

MEND

Obwód 2

Stop zostanie wciúniÍty ( rys. 55 ) lub

przekaünik przeci¹øeniowy otworzy sty-

ki OL przerywaj¹c obwÛd przep³ywu

pr¹du do stycznika M .

Realizacja sterowania z†wykorzysta-

niem sterownika PLC wygl¹da nastÍpu-

j¹co ( rys. 56 ): normalnie otwarty przy-

cisk Start pod³¹czony jest do 1†wejúcia

(I0.0), normalnie zamkniÍty przycisk

Stop pod³¹czony jest do 2†wejúcia (I0.1)

oraz normalnie zamkniÍty styk prze-

kaünika przeci¹øeniowego (ochrona sil-

Wejœcia

CPU

Wyjœcia

Rys. 57.

Start (NO)

I0.0 I0.1 I0.2

Q0.0

I0.0

Q0.0

do silnika

Stop (NC)

Stycznik

silnika

Rozszerzenie aplikacji

Lampki kontrolne

Prezentowana aplikacja moøe

byÊ ³atwo rozszerzona, np. poprzez

dodanie lampek kontrolnych dla

warunkÛw START i † STOP . W†tym

przyk³adzie lampka wskaünika

START pod³¹czona jest do wyjúcia

2 (Q0.1), a†lampka wskaünika

STOP do wyjúcia 3 (Q0.2)

( rys. 61 ).

Normalnie otwarte

Q0.0 (wyjúcie 1) pod³¹-

czone jest w†obwodzie 2 do

wyjúcia 2 (Q0.1), a†normalnie

zamkniÍty styk Q0.0 pod³¹-

czony jest do wyjúcia 3 (Q0.2)

w†obwodzie 3. W†stanie Stop wyj-

úcie 1 (Q0.0) jest otwarte. Normal-

nie otwarte styki Q0.0 w†obwodzie

2 s¹ otwarte, a†lampka START pod-

³¹czona do wyjúcia 2 (Q0.1) jest

wy³¹czona. Normalnie zamkniÍty

styk A†w†sieci 3 jest zamkniÍty,

a†lampka STOP pod³¹czona do wyj-

úcia 3†(Q0.2) úwieci siÍ.

I0.1

Obwód 1

Q0.0

I0.2

MEND

Obwód 2

Wejœcia

CPU

Wyjœcia

Rys. 58.

Start (NO)

I0.0 I0.1 I0.2

Q0.0

Stycznik silnika

I0.0

Q0.0

do silnika

Stop (NC)

Stycznik

silnika

I0.1

Obwód 1

Q0.0

I0.2

MEND

Obwód 2

Silnik

Wejœcia

CPU

Wyjœcia

Rys. 59.

Lampki kontrolne

Start (NO)

I0.0 I0.1 I0.2

Q0.0

I0.0

Q0.0

do silnika

Stop (NC)

Stycznik

silnika

Wejœcia

I0.1

Obwód 1

Q0.0

I0.2

MEND

Obwód 2

Start

Przyciski

Stop

Wy³¹cznik krañcowy

Wejœcia

CPU

Wyjœcia

Rys. 56.

Rys. 60.

Elektronika Praktyczna 4/2000

A U T O M A T Y K A

Start (NO)

I0.0 I0.1 I0.2

Q0.0

I0.0

Q0.0

do silnika

Stop (NC)

Stycznik

silnika

I0.1

Obwód 1

Q0.0

Q0.1

Kontrolka START

I0.2

Q0.2

Kontrolka STOP

Obwód 2

Wejœcia

Q0.0

Q0.2

Wyjœcia

Obwód 3

Obwód 4

MEND

Rys. 66.

CPU

úcie 4 (I0.3) zostanie ustawiona

logiczna ì1î i†silnik bÍdzie mÛg³

byÊ uruchomiony przyciskiem

Start ( rys. 64 ).

Program PLC moøe byÊ roz-

budowywany o†wiele dodatko-

wych zastosowaÒ komercyjnych

i†przemys³owych. Dla zdalnej

pracy dodane mog¹ byÊ dodat-

kowe lampki wskaünikÛw lub

przyciski Start/Stop . Pod³¹czyÊ

moøna takøe ³¹czniki kraÒcowe

ograniczaj¹ce przestrzeÒ robocz¹

napÍdzanego urz¹dzenia. Zasto-

sowania ograniczone s¹ tylko

przez liczbÍ wejúÊ/ wyjúÊ i†wiel-

koúÊ dostÍpnej pamiÍci PLC.

przetwornika pomiarowego. W†przyk³a-

dzie z† rys. 65 do przetwornika pomia-

rowego pod³¹czony jest czujnik wago-

wy. Przetwornik pomiarowy jest urz¹-

dzeniem, ktÛre odczytuje zmieniaj¹cy

siÍ sygna³ z†czujnika i†przetwarza go na

standardowe zmienne napiÍcie lub pr¹d

wyjúciowy. W†tym przyk³adzie prze-

twornik pomiarowy przetwarza wartoúÊ

ciÍøaru na sygna³ napiÍciowy w†zakre-

sie 0..10 VDC dla zakresu ciÍøaru

0..500kg. Wyjúcie sygna³u z†przetworni-

ka pomiarowego pod³¹czone jest do wej-

úcia przetwornika analogowo-cyfrowe-

go.

Rys. 61.

Start (NO)

I0.0 I0.1 I0.2

Q0.0

I0.0

Q0.0

do silnika

Stop (NC)

Stycznik

silnika

I0.1

Obwód 1

Q0.0

Q0.1

Kontrolka START

Q0.1

I0.2

Obwód 2

Q0.2

Kontrolka STOP

Q0.0

Q0.2

Wejœcia

Wyjœcia

Obwód 3

Obwód 4

MEND

CPU

Rys. 62.

Przyk³ad zastosowania wejúcia ana-

logowego przedstawia rys. 66 . Paczki,

po ich nape³nieniu przesuwaj¹ce siÍ

wzd³uø taúmoci¹gu, s¹ waøone. Paczka,

ktÛra ma okreúlon¹ wagÍ, kierowana jest

na jedn¹ úcieøkÍ taúmoci¹gu. Paczki,

ktÛre waø¹ mniej kierowane s¹ na drug¹

úcieøkÍ taúmoci¹gu, gdzie s¹ ponownie

kontrolowane dla sprawdzenia popra-

wnoúci zawartoúci.

Start (NO)

I0.0 I0.1 I0.2

Q0.0

Wejúcia i†wyjúcia

analogowe

Sterowniki programowalne

PLC obs³uguj¹ takøe sygna³y ana-

logowe. Typowe sygna³y analo-

gowe mieszcz¹ siÍ w†zakresach

0..10VDC lub 4..20mA. Sygna³y

analogowe uøywane s¹ do przed-

stawiania zmieniaj¹cych siÍ war-

toúci, takich jak prÍdkoúÊ, tem-

peratura, ciÍøar i†poziom. CPU

nie analizuje tych sygna³Ûw

w†postaci analogowej, lecz prze-

kszta³ca je do postaci cyfrowej.

Wykorzystany jest tu przekszta³-

caj¹cy sygna³y z wejúÊ analogo-

wych modu³ przetwornika o†roz-

dzielczoúci 12 bitÛw. Wartoúci

cyfrowe transmitowane s¹ z†mo-

du³u konwertera do CPU do dal-

szego wykorzystania w†progra-

mie. W†sterownikach serii S7-

200 dostÍpne s¹ dwa analogowe

modu³y rozszerzaj¹ce. Modu³

wejúÊ analogowych EM231 po-

siada 3†wejúcia analogowe. Mo-

du³ mieszany EM235 posiada 3

wejúcia analogowe oraz 1†wyj-

úcie analogowe.

W† tab. 3 przedstawiono za-

kresy sygna³Ûw wejúciowych

i†wyjúciowych dla modu³Ûw ana-

logowych. Zakresy wybierane s¹

poprzez prze³¹czniki konfigura-

cyjne znajduj¹ce siÍ na module.

I0.0

Q0.0

do silnika

Stop (NC)

Stycznik

silnika

Obwód 1

Q0.0

Q0.1

Kontrolka START

Q0.1

I0.2

Obwód 2

Q0.2

Kontrolka STOP

LS1

Q0.0

Q0.2

I0.3

Wyjœcia

Obwód 3

Wejœcia

Wyjúcia analogowe

Wyjúcia analogowe wspÛ³pracuj¹

z†urz¹dzeniami obiektowymi, sterowa-

nymi ci¹g³ymi wartoúciami napiÍcia

lub pr¹du. Wyjúcia analogowe mog¹

byÊ wykorzystane jako ürÛd³a sygna³u

dla rejestratorÛw, elektrycznych napÍ-

dÛw silnikÛw, miernikÛw analogowych

i†regulatorÛw ciúnienia ( rys. 67 ). Po-

dobnie jak wejúcia analogowe, wyjúcia

analogowe pod³¹czane s¹ do urz¹dzeÒ

sterowanych przez dodatkowe prze-

tworniki wyjúciowe. Przetwornik po-

biera z†wyjúcia standardowy sygna³ na-

piÍciowy lub pr¹dowy i†zaleønie od

wymagaÒ - wzmacnia, t³umi lub zamie-

nia na inny sygna³, ktÛry steruje urz¹-

dzeniem. Na przyk³ad sygna³ 0..10VDC

steruje wskaünikiem analogowym o†za-

kresie 0..500kg.

MEND

Obwód 4

CPU

Rys. 63.

Start (NO)

I0.0 I0.1 I0.2

Q0.0

I0.0

Q0.0

do silnika

Stop (NC)

Stycznik

silnika

Obwód 1

Q0.0

Q0.1

Kontrolka START

I0.2

Q0.2

Kontrolka STOP

Obwód 2

LS1

Q0.2

Q0.0

I0.3

Wyjœcia

Obwód 3

Wejœcia

Obwód 4

MEND

CPU

Rys. 64.

Artyku³ opracowany na podstawie

podrÍcznika ìPodstawy sterownikÛw

programowalnych PLCî firmy Siemens.

Przetwornik pomiarowy

wzmacniacz

pomiarowy

wzmacniacz

wyjœciowy

wejœcie

analogowe PLC

Przetwornik wyjœciowy

Analogowy wskaŸnik

ciê¿aru

Wejúcia analogowe

Czujnik obiektowy, ktÛry wy-

konuje pomiary zmieniaj¹cej siÍ

wartoúci, pod³¹czany jest do

Wyjœcie

analogowe PLC

0-10 VDC

Napiêcie - Ciê¿ar

50 KG = 1 VDC

100 KG = 2 VDC

200 KG = 4 VDC

400 KG = 8 VDC

500 KG = 10 VDC

0 - 10 VDC

Rys. 65.

Rys. 67.

Elektronika Praktyczna 4/2000

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: