Plr studio руководство

ПРОГРАММИРОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ КОНТРОЛЛЕРОВ

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЭЛЕМЕНТЫ ЦИФРОВОЙ ЛОГИКИ
1.1. Основные понятия алгебры логики
1.2. Законы и правила алгебры логики
1.3. Проектирование логической схемы
1.4. Пример составления программы для логического контроллера на языке FBD
Контрольные вопросы и задания
ГЛАВА 2. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ПРОГРАММИРУЕМЫХ ЛОГИЧЕСКИХ КОНТРОЛЛЕРОВ
2.1. Модульное исполнение
2.2. Внутренняя структура контроллера
2.3. Входы и выходы контроллера
2.4. Согласование сигналов
Контрольные вопросы и задания
ГЛАВА 3. ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ РЕЛЕ SIEMENS LOGO!
3.1. Номенклатура логических реле SIEMENS LOGO!
3.2. Модули расширения
3.3. Подключение внешних цепей
3.4. Программное обеспечение LOGO! Soft Comfort
      3.4.1. Пользовательский интерфейс
      3.4.2. Создание нового проекта
      3.4.3. Работа с панелью симуляции
      3.4.4. Обзор специальных функций
            3.4.4.1. Таймеры
            3.4.4.2. Счетчики
            3.4.4.3. Аналоговые функции
            3.4.4.4. Прочее
      3.4.5. Примеры управляющих программ
            3.4.5.1. Автоматическое управление освещением
            3.4.5.2. Управляемые жалюзи
            3.4.5.3. Освещение охраняемой территории
            3.4.5.4. Гаражные ворота
      3.4.6. Загрузка программы в контроллер
Контрольные вопросы и задания
ГЛАВА 4. ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ РЕЛЕ ONI
4.1. Логические реле Микро ПЛК ONI PLR-M
4.2. Логические реле ONI PLR-S
4.3. Модули расширения
4.4. Подключение внешних цепей
4.5. Программное обеспечение ONI PLR Studio
      4.5.1. Пользовательский интерфейс
      4.5.2. Создание нового проекта
      4.5.3. Работа с панелью симуляции
      4.5.4. Примеры работы с блоками
      4.5.5. Примеры управляющих программ
            4.5.5.1. Импульсное регулирование температуры
            воздуха в помещении
            4.5.5.2. Управление насосной парой
            4.5.5.3. Сигнал SOS
            4.5.5.4. Управление двумя вентиляторами
      4.5.6. Загрузка программы в контроллер
Контрольные вопросы и задания
ГЛАВА 5. ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ РЕЛЕ ОВЕН
5.1. Номенклатура логических реле ОВЕН
5.2. Модули расширения
5.3. Подключение внешних цепей
5.4. Среда программирования OWEN LOGIC
      5.4.1. Пользовательский интерфейс
      5.4.2. Создание нового проекта
      5.4.3. Работа с панелью симуляции
      5.4.4. Библиотека компонентов
      5.4.5. Примеры управляющих программ
            5.4.5.1. Дозированный слив жидкости из бака
            5.4.5.2. Выключатель света с автоматическим
            отключением
            5.4.5.3. Светофор
            5.4.5.4. Гаражные ворота
            5.4.5.5. Управляемая рекламная подсветка
      5.4.6. Загрузка программы в контроллер
Контрольные вопросы и задания
6. Решения и ответы.
6.1. Решения к главе 1
6.2. Решения к главе 2
6.3. Решения к главе 3
6.4. Решения к главе 4
6.5. Решения к главе 5
ЛИТЕРАТУРА 

Введение

Программируемые логические контроллеры делятся на две большие группы: собственно программируемые логические контроллеры (ПЛК) и программируемые логические реле (ПЛР).

ПЛК (PLC) – это программируемые логические контроллеры верхнего уровня, которые применяются для средних и комплексных систем автоматизации, имеют более продвинутые технические и коммуникационные характеристики. Программное обеспечение для ПЛК включает в себя четыре или пять языков программирования, которые предоставляют широкие возможности для программирования разнообразных систем автоматизации.

ПЛР (PLR) – это программируемые логические контроллеры нижнего уровня, которые применяются для малых систем автоматизации, имеют более скромные технические и коммуникационные характеристики. Программное обеспечение для ПЛР, как правило, ограничено двумя или одним языком программирования, что подчас приводит к невозможности создания программ для сложных алгоритмов управления.

Далее представлен краткий обзор программируемых логических контроллеров компаний: Siemens, IEK Group и ОВЕН.

Линейка программируемых логических контроллеров немецкой компании Siemens AG (www.siemens.com) включает в себя: ПЛК серии Simatic S7 и ПЛР – логические модули LOGO.  Simatic – это сокращение, построенное из слов «Siemens» и «Automatic». У истоков этой серии стояла модель S7-200, выпуск которой начался в 1992 году. Текущие модели серии – Simatic S7-1200 и Simatic S7-1500.

ПЛК серии Simatic S7 программируются с помощью интегрированной среды программирования TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal). На данный момент последней версией является TIA Portal V17, которая включает в себя программные пакеты:

• Simatic Step 7для программирования контроллеров;
• Simatic WinCCдля разработки человеко-машинного интерфейса (от простейших кнопочных панелей до сложных конфигураций уровня SCADA);
• Simatic StartDrive для программирования и диагностики приводов;
• Simatic Step 7 Safety и другие.

Программный пакет Simatic Step 7 подразделяется на:

• Simatic Step 7 Professional, который можно использовать для программирования контроллеров Simatic всех поколений: S7-300, S7-400, S7-1200, S7-1500 и др.
• Simatic Step 7 Basic – это оптимизированное по цене программное обеспечение STEP 7, которое можно использовать для программирования контроллеров Simatic S7-1200 Basic и для настройки панелей Simatic HMI Basic с помощью Simatic WinCC, поскольку Simatic WinCC входит в состав программного пакета Simatic Step 7 Basic.

Логические модули (ПЛР) LOGO! предназначены для построения малых систем автоматизации. Они могут использоваться автономно или дополняться необходимым набором модулей расширения. Компактные размеры, относительно низкая стоимость, простота программирования, монтажа и эксплуатации позволяют получать на основе модулей LOGO! множество решений для различных областей промышленного производства и автоматизации зданий.

Для программирования логических модулей LOGO используется программное обеспечение (ПО) LOGO! Soft Comfort, включающее языки программирования FBD и LAD. В настоящее время актуальной является версия V8.3.  

Вследствие известных событий использовать в настоящее время продукцию компании Siemens затруднительно, поэтому переходим на отечественную продукцию. И у России есть чем заменить зарубежные контроллеры.

Линейка программируемых логических контроллеров серии ONI российской группы компаний IEK Group (www.oni-system.com) включает в себя: ПЛК ONI PLC-S и программируемые реле двух семейств: старшего – Микро ПЛК ONI PLR-M и младшего – ONI PLR-S.
ПЛК ONI PLC-S относятся к контроллерам верхнего уровня. Они имеют модульную конструкцию и используются для построения систем управления средней сложности. Габариты модулей ONI PLC-S имеют небольшие размеры, не более 91×63×30 мм. Несмотря на такую компактность, они обладают высокой надежностью и производительностью. Для заказа доступно несколько модулей центрального процессора, к каждому из которых можно дополнительно установить модули расширения. Все модули монтируются на стандартную DIN рейку шириной 35 мм.
Для программирования ONI PLC-S используется программное обеспечение ONI CICON, которое предоставляется бесплатно. ПО поставляется с широким набором готовых функциональных блоков, что позволяет существенно ускорить процесс разработки и отладки программ. Для разработки программ доступно 4 языка: LD, IL, SFC, FBD. Эти языки соответствуют международному стандарту IEC (МЭК) 61131-3. Загрузка разработанных проектов в контроллер осуществляется с использованием или стандартного кабеля miniUSB, или патч-корда Ethernet, или с помощью SD карты. Имеется возможность конфигурирования коммуникационных протоколов по каналам RS232, RS485 и Ethernet.

Программируемые реле ONI PLR-M и ONI PLR-S обладают высокой надежностью и производительностью при сравнительно невысокой цене. Развитые сетевые возможности ONI PLR-M позволяют организовывать обмен данными в промышленных сетях. Это достигается благодаря встроенным в модули ЦПУ интерфейсам Ethernet, RS485 и RS232 с протоколами связи Modbus RTU/TCP/ASCII. Модули ЦПУ ONI PLR-M и ONI PLR-S позволяют подключать модули расширения, что увеличивает их потенциальные возможности по использованию.

Программирование ONI PLR-M и ONI PLR-S осуществляется с помощью программного обеспечения ONI PLR Studio, которое предоставляется бесплатно. ПО поставляется с широким набором готовых функциональных блоков и специальных программ. 

Линейка программируемых логических контроллеров российской компании ОВЕН (www.owen.ru) включает в себя:
https://owen.ru/catalog/programmiruemie_logicheskie_kontrolleri – логические контроллеры;
https://owen.ru/catalog/programmiruemie_rele – логические реле.

К логическим контроллерам относятся следующие основные модели:
ОВЕН ПЛК200/ПЛК210 – новая линейка современных моноблочных контроллеров с расширенными коммуникационными возможностями и дополнительными функциями надежности;
ОВЕН ПЛК110[М02], ПЛК160[М02] – моноблочные контроллеры для средних систем автоматизации. Оптимальны для построения систем автоматизации среднего уровня и распределенных систем управления.

Программирование ПЛК ОВЕН осуществляется в профессиональной среде CODESYS v.2.3.x, максимально соответствующей стандарту МЭК 61131, и имеющей следующие отличительные черты:

• поддержка 5 языков программирования;
• наличие функции документирования проектов;
• практически неограниченное количество используемых в проекте счетчиков, триггеров, генераторов;
• большое количество логических операций, которое ограничивается только количеством свободной памяти контроллера.

Для программирования и отладки используются интерфейсы:  Ethernet, USB, RS-232.

Программируемые логические реле ОВЕН ПЛР отличаются от полноценных ПЛК меньшим числом каналов ввода-вывода, меньшим объемом памяти, невозможностью выполнения сложных математических операций. Коммуникационные возможности ОВЕН ПЛР ограничены, как правило, одним интерфейсом для загрузки программы или связи с АСУ верхнего уровня. Основные типы интерфейсов – это RS-485 или Ethernet.

Линейка ОВЕН ПЛР включает в себя следующие модели:
ПР103 программируемое реле с Ethernet;
ПР102 программируемое реле на 40 каналов ввода/вывода с возможностью их расширения;
ПР200 программируемое реле с дисплеем;
ПР100 компактное программируемое реле для локальных систем автоматизации;
ПР110 программируемое реле для дискретных локальных систем;
ПР114 программируемое реле с поддержкой аналоговых сигналов для локальных систем.

Для программирования ОВЕН ПЛР используется бесплатное ПО – OWEN Logic, включающее в себя язык программирования FBD. Загрузка программы в логическое реле производится с помощью кабеля miniUSB.

Read more …

ГЛАВА 1. ЭЛЕМЕНТЫ ЦИФРОВОЙ ЛОГИКИ

1.2. Законы и правила алгебры логики

1.3. Проектирование логической схемы

         При работе с логическими устройствами различают схемный анализ и схемный синтез. Схемный анализ заключается в определении уравнения логической функции по заданной логической схеме. Схемный синтез заключается в проектировании логической схемы по имеющемуся уравнению логической функции. Поскольку учебное пособие посвящено программированию контроллеров, то нас, в первую очередь, будет интересовать схемный синтез, поскольку именно он позволяет разработать программу, управляющую работой логического контроллера. Схемный синтез или создание логической схемы состоит из трех этапов.

• На первом этапе, исходя из описания решаемой задачи, составляется таблица истинности.
• На втором этапе по таблице истинности составляется уравнение логической функции. Для вывода уравнения логической функции используются или нормальная форма «ИЛИ», или нормальная форма «И», или карты Карно.
• На третьем этапе по логическому выражению составляется логическая схема, которая является прообразом программы для контроллера на языке FBD.

Пример 1.4. Рассмотрим пример на вывод логической функции и построение логической схемы. Пусть имеются четыре потребителя электрической энергии: А, В, C, D. Потребитель А потребляет 12 кВт электроэнергии, потребитель В – 10 кВт, потребитель С – 8 кВт, потребитель D – 14 кВт. Общее потребление электроэнергии всеми потребителями не должно превышать 22 кВт. В противном случае будет превышена допустимая нагрузка на сеть и будет выдан сигал на отключение сети, чтобы не допустить возгорания электропроводки.  

Составим таблицу истинности для данной задачи (табл. 1.2).

Таблица истинности состоит из пяти столбцов. Первые четыре столбца заполняются двоичными значениями для переменных А, В, C, D, и последний столбец заполняется значениями функции Y. Обратите внимание, как происходит заполнение двоичными значениями. В столбце под буквой D нули и единицы записываются поочередно. В столбце под буквой C нули и единицы записываются через две позиции. В столбце под буквой B нули и единицы записываются через четыре позиции. В столбце под буквой A нули и единицы записываются через восемь позиций.
Y – значение логической функции, которая принимает значение «0», если потребление электроэнергии меньше или равно 22 кВт, и принимает значение «1», если потребление электроэнергии больше 22 кВт. Для вывода уравнения логической функции будем использовать нормальную форму «ИЛИ». Она заключается в следующем. Для строк, у которых значение функции Y равно «1», составим частичные функции путем связки «И». Переменные с состоянием «0» отображаются при этом с отрицанием:

Теперь получим уравнение логической функции, используя нормальную форму «И». Для этого в таблице 1.2 выделим строки, для которых Y= 0.

Для выделенных строк составим частичные функции путем связки «ИЛИ». Переменные с состоянием «1» отображаются при этом с отрицанием. Затем запишем полную функцию Y из частичных функций путем связки «И».

Для нормальной формы «И» получили формулу, аналогичную формуле для нормальной формы «ИЛИ», что и следовало ожидать.

На практике для составления уравнения целесообразно выбирать такую нормальную форму, которая имеет меньше строк. Например, если строк со значением «1» меньше, чем со значением «0» (как в нашем случае), то для составления уравнения надо выбирать нормальную форму «ИЛИ». Тогда уравнение функции становится короче и с ним легче работать.  

Упрощение полученного уравнения функции может оказаться нетривиальной задачей. Но этот этап работы можно существенно упростить, если использовать программу компьютерного моделирования электрических цепей – Multisim.
Описание работы с программой Multisim приведено в [1]. Интерфейсное окно программы Multisim представлено на рис. 1.2, где цифрами обозначено:

1. Главное меню.
2. Панель Стандартная.
3. Панель Реальные компоненты.
4. Панель Рисование.
5. Панель Главная.
6. Панель Виртуальные компоненты.
7. Панель Установить пробник.
8. Панель Моделирование.
9. MCU (панель микроконтроллеров). 10. Панель Вид.
11. Панель Многозвенные схемы.
12. Строка состояния.
13. Приборы.
14. Рабочее поле.
15. Блок информации.
16. Закладки рабочих полей.
17. Закладки блока информации.
18. Панель разработки.
19. Закладки панели разработки.

На панели Приборы (поз.13) имеется пиктограмма вызова инструмента Логический преобразователь (Logic Converter). Эту пиктограмму можно найти по подсказке, которая появляется при наведении курсора мыши на пиктограммы.
Логический преобразователь – это виртуальный прибор, не имеющий реальных аналогов. Он предназначен для работы с логическими схемами и логическими выражениями. Условное изображение логического преобразователя показано в верхней части рисунка 1.3 и его лицевая панель в нижней части рисунка 1.3. Лицевая панель прибора появляется после щелчка мыши по условному изображению. Прибор имеет 8 входов (8 входных переменных) A, B, C, D, E, F, G, H и один выход Out (крайний правый контакт).
С помощью логического преобразователя можно осуществлять следующие операции:
– получение таблицы истинности для логической схемы (клавиша 1);
– преобразование таблицы истинности в логическое выражение (клавиша 2);
– минимизация логических выражений (клавиша 3);
– обратное преобразование логического выражения в таблицу истинности (клавиша 4);
– синтез логических схем по логическому выражению в базисе И, ИЛИ, НЕ (клавиша 5);
– синтез логических схем по логическому выражению в базисе И-НЕ (клавиша 6).

Щелкнем левой кнопкой мыши по буквам A, B, C, D и в лицевой панели автоматически появится стандартная таблица истинности для 4-х переменных (рис. 1.3), заполненная двоичными значениями. Далее необходимо заполнить правый столбец, который соответствует значениям логической функции Y. Значения для Y возьмем из таблицы 1.2. Первоначально, вместо значений «0» и «1» в правом столбце расположены вопросительные знаки. Чтобы задать соответствующее значение функции, нужно несколько раз щелкнуть левой кнопкой мыши по вопросительному знаку, пока не появится нужное значение.
Когда вся правая часть таблицы заполнена, щелкнем по клавише 3, и в нижней строке лицевой панели появится уже упрощенное (simp) логическое выражение для функции Y, как показано на рис. 1.4.

Это уравнение соответствует уравнению, полученному ранее аналитическим путём. Если теперь щёлкнуть по клавише 5, то автоматически будет построена логическая схема, которая представлена на рис. 1.5.

 Таким образом, использование программы Multisim существенно упрощает и процесс получения логической функции, и процесс построения логической схемы.

 Пример 1.5. На прибор поступают четыре команды A, B, C, D. Прибор срабатывает только в том случае, если на него одновременно поступят команды A и С или B и D. Составим таблицу истинности (табл. 1.3) по описанию задачи. 

Чтобы запрограммировать контроллер, работающий по описанному алгоритму, надо:
— воспользоваться нормальной формой «ИЛИ» (так как строк со значением «1» меньше) и составить по таблице истинности логическое уравнение;
— упростить полученное уравнение;
— по уравнению составить логическую схему, которая послужит прообразом программы для контроллера.
Запишем с помощью нормальной формы ИЛИ выражение для логической функции Y:

А теперь воспользуемся программой Multisim. Откроем программу, запустим логический преобразователь, введем в него таблицу истинности, и получим аналогичное логическое выражение (рис. 1.6). Но обратите внимание, в выражении для логической функции в Multisim присутствуют переменные с верхним знаком штрих. В Multisim так принято обозначать инвертированное значение переменной.

Построим логическую схему с помощью Multisim. Для этого щелкнем по клавише 5 (рис. 1.3) и получим схему, показанную на рис. 1.7.

Пример 1.6. Имеется электродвигатель, вал которого может вращаться вправо или влево, в зависимости от того, какая нажата пусковая кнопка. При одновременном замыкании двух кнопок питание блокируется, чтобы не повредить двигатель. При этом загорается тревожная лампа.

Составим таблицу истинности. Пусть кнопка, которая запускает вращение против часовой стрелки – это переменная A, а выходной сигнал – Y1. Кнопка, которая запускает вращение по часовой стрелке – это переменная B, а выходной сигнал – Y2. Выходной сигнал на тревожную лампочку – Y3, когда нажаты обе кнопки.  

Применим нормальную форму «ИЛИ», чтобы написать логические уравнения

Построим логическую схему по уравнениям (1.1). Логическая схема показана на рис. 1.8.

Имея логическую схему, очень легко перейти к составлению коммутационной программы на языке FBD для программирования логических контроллеров. В этом, собственно, и заключается ценность создания логических схем.

1.4. Пример составления программы для логического контроллера на языке FBD

Рассмотрим пример на составление коммутационной программы для логического контроллера LOGO! на языке FBD. Сразу отметим, что методика составления коммутационной программы для других логических контроллеров не имеет принципиальных отличий от изложенной ниже.

Предположим, что имеется охраняемый объект, на котором установлены 4 датчика движения. Если сработал любой один датчик, то это предполагается случайным срабатыванием, и охранная система на него не реагирует. Если сработали любых два и больше датчиков, то включается усиленное освещение объекта. Если сработали любых три и больше датчиков, то в дополнение к усиленному освещению включается сирена.

Разработку программы начнем с получения логической функции.  Датчики движения обозначим буквами A, B, C, D. Для получения логических функций воспользуемся программой Multisim (работа с программой Multisim изложена в учебном пособии). Составим две таблицы истинности, в которых значение логической функции будем задавать в соответствии с описанным алгоритмом срабатывания охранной системы. Получим сначала уравнение логической функции для срабатывания освещения (логическую функцию обозначим Y1), а затем уравнение логической функции для срабатывания сирены (логическую функцию обозначим Y2). Логическая функция Y1 в таблице истинности на рис. 1.9 принимает значение 1, если сработали любых два и больше датчиков. Логическая функция Y2 в таблице истинности на рис. 1.10 принимает значение 1, если сработали любых три и больше датчиков.  

Итак, получили два логических выражения:
По полученным логическим выражениям строим логическую схему, которая приведена на рис. 1.11.

Для создания коммутационной программы на языке FBD применим программное обеспечение для логических контроллеров LOGO!, которая называется LOGO! Soft Comfort. Работа с этим программным обеспечением далее будет подробно рассмотрена в данном учебном пособии.

Коммутационная программа представлена на рис. 1.12. Программное обеспечение позволяет провести симуляцию (смоделировать) работу коммутационной программы. Симуляция показывает, что коммутационная программа работает в полном соответствии с изложенным алгоритмом работы охранной системы. Так, например, на рис 1.12 показано, что при срабатывании датчиков движения  A и D (выделено красным цветом) подключается выход Q1 (усиленное освещение). Задавая в коммутационной программе различные варианты срабатывания датчиков движения, получаем сигналы на выходах Q1 и Q2.

Рис. 1.12. Коммутационная
программа для логического контроллера LOGO!

После того, как мы убедимся, что коммутационная программа работает в соответствии с заданным алгоритмом, её можно загружать в логический контроллер. Процессы загрузки программы в логические контроллеры LOGO!, ONI и ОВЕН подробно рассмотрены в учебном пособии.

Стоимость учебного пособия — 490 руб. Порядок оплаты — в разделе «Контакты».