Sterownik PLC i jego Programowanie

Sterownik PLC różni się od komputera osobistego przede wszystkim brakiem pamięci dyskowej oraz typowego interfejsu użyt kownika w postaci np. klawiatury i monitora ekranowego. Dlatego też w celu programowania lub testowania sterownika jest on wyposażony w odpowiednie łącze, do którego można podłączyć programator. Może to być specjalizowany programator klawiaturowy, ale zwykle jest to komputer typu PC z zainstalowa nym oprogramowaniem umożliwiającym komunikację między użytkownikiem a sterownikiem PLC. Łącze takie zwykle jest wykonane w standardzie RS 232C lub RS 485. Obecnie coraz częściej jednostka centralna jest wyposażona w większą liczbę łączy w określonym standardzie (mogą to być łącza szeregowe lub Ethernet), umożliwiających łączenie sterowników w sieć lub połączenie z urządzeniami interfejsu MMI, np. wyświetlaczami ciekłokrystalicznymi lub panelami opera torskimi, a także komunikację z komputerami nadrzędnymi, stanowiącymi wę zły SCADA.Warto także zwrócić uwagę na występującą w układach wejść i wyjść izo lację galwaniczną między obwodami wewnętrznymi sterownika (logie side) a ob wodami zewnętrznymi (field side).

.

Szybki rozwój Sterowników PLC firmy Siemens

We współczesnej automatyce, teoretycy jak i praktycy zawodu ogromną rolę przypisują sterownikom PLC. Obserwuje się zdumiewający postęp technologiczny samych sterowników, jak i odpowiedzialnych za ich kontrolę oprogramowań . PG z niemieckiego Programmier Gerät (po polsku Urządzenie Programujące) to rodzina urządzeń do programowania i konfigurowania sterowników SIMATIC. Programatory produkowane poprzez spółkę SIMATIC wyglądają jak przenośne komputery PC (tzw laptopy). Różnią się wyłącznie tym, że mają wzmocnioną obudowę, wszystkie niezbędne interfejsy do komunikacji ze sterownikiem , a ponadto odpowiednie oprogramowanie. Programator może być też wykonany jako komputer typu desktop. Programatory spółki SIEMENS posiadają preinstalowany system operacyjny Windows, dlatego można je obsługiwać jako normalne komputery PC. W większości wypadków jednakże funkcję programatora stanowią normalne komputery PC. Wytwórca przewidział kilka sposobności połączenia programatora ze sterownikiem. Interfejsy te to kolejno MPI, PROFIBUS DP , a ponadto Industrial Ethernet. Jak widać, sposobności tego sprzętu są bardzo duże i trzeba się spodziewać, że w niedalekiej przyszłości będą jeszcze większe.

Większa wartość sterowników PLC nad Mikrokomputerem sterującym

Każdy z nas zdaje sobie sprawę ,że obydwa te układy sterujące mają kilka istotnych podobieństw które bardzo zbliżają je do siebie jeśli chodzi o ich wykorzystanie. Można tu tylko wspomnieć o podobnej mocy obliczeniowej i uniwersalności jak także zdolności do komunikacji z operatorem systemu. W poniższej notce wykaże jednak ,że jest kilka cech które wysuwa nasz sterownik PLC na przodującą pozycję.

A więc jakie to cechy?

Przede wszystkim jest to prosty język opisu algorytmu sterowania jak także prostota programowania operacji logicznych programowanie jest wspomagane prze specjalny system w czasie rzeczywistym. Jest to bardzo ważna zaleta dla tych wszystkich którzy dopiero zaczynają przygodę z programowaniem PLC i męczy ich żmudne przechodzenie przez zawiłe meandry programowania logicznego.

Jedna z kolejnych cech o której należy tutaj wspomnieć jest łatwość uruchamiania algorytmu sterowania i także jego diagnostyka. Zwłaszcza dla początkujących operatorów są to cechy bardzo istotne

Na koniec warto jeszcze wspomnieć o niższych kosztach stosowania nawet jeśli weźmiemy pod uwagę tylko proste urządzenia. Zakończyć można cechą której nie sposób przeoczyć a jest nią przystosowanie sterownika do pracy w trudnych warunkach

Takie są więc zalety które przeważają i przekonują nas do wykorzystywani systemów sterowników PLC

Początki Sterowników PLC

Historia rozwoju sterowników PLC

Istota przyjętego rozwiązania:

• zastąpienie sztywnej sieci połączeń elementów stykowych (styczników,

przekaźników) przez program zawierający ciąg instrukcji logicznych

wpisanych do pamięci sterownika,

• cykliczne wykonywanie instrukcji programu przez specjalny procesor,

• rejestrowanie bieżącego stanu sterowanego procesu reprezentowanego

przez stan wejść sterownika,

• zapisanie stanu wejść do pamięci,

• tworzenie, podczas cyklu, w pamięci obrazu wyjść i dopiero na końcu

generowanie sygnałów wyjściowych sterownika,

• przełączanie za pomocą sygnałów wyjściowych sterownika stanów

elementów i układów wykonawczych procesu.

Zalety zaproponowanego sterownika:

• uniwersalność, przy niezmienionej strukturze zewnętrznej połączeń ,

• zmiana przebiegu sterowania wymaga jedynie zmiany programu

sterującego.

Tradycyjne układy sterowania logicznego:

• początkowo budowane w oparciu o podstawowe elementy dwustanowe

(przekaźniki, styczniki, kontaktrony, logiczne elementy elektroniczne),

• sygnały wejściowe do tych elementów wprowadzane były z przycisków

ręcznych i wyłączników krańcowych,

• sygnały wyjściowe sterowały stycznikami włączającymi.

Rok 1977 - firma Allan-Bradley zastosowała w programowalnych

sterownikach mikroprocesor.

* w tym okresie również pojawiają się na rynku mikrokomputery sterujące

(mikrokontrolery).

Różnice między sterownikami PLC a mikrokomputerem sterującym.

• nieistotne cechy: moc obliczeniowa, wielkość pamięci,

• istotne różnice: (sterownik PLC cechuje)

* specyficzna filozofia systemu operacyjnego i sposobu programowania,

* język programowania zorientowany na wykonywanie nie tylko operacji

słownych ale i bitowych,

* przechowywanie programów użytkowych w pamięci stałej EPROM i

bateryjne podtrzymywanie pamięci operacyjnej

Simatic WinCC Scada - System wizualizacji procesu przemysłowego

SIMATIC WinCC to skalowalny system wizualizacji procesu dla monitorowania procesów zautomatyzowanych. WinCC zapewnia kompletną funkcjonalność SCADA w środowisku Windows dla każdego sektora – od pojedynczego użytkownika do dystrybuowanych systemów dla wielu użytkowników z zastosowaniem serwerów współpracujących (zabezpieczonych od utraty danych w wyniku awarii).

System inżynierski WinCC flexible jest oprogramowaniem determinującym które z urządzeń HMI w zakresie SIMATIC HMI mogą być skonfigurowane. 

WinCC flexible Runtime jest częścią odpowiedzialną na wykonywanie projektu wizualizacji procesu. Do pakietu WinCC flexible można wykupić dodatkowe opcje licencyjne rozszerzające jego standardową funkcjonalność. Modularna konstrukcja pakietu pozwala na rozszerzanie zakresu obsługiwanych urządzeń i zwiększanie funkcjonalności. Migracja do nowszych edycji jest możliwa dla edycji PowerPack. WinCC flexible obejmuje zakres wydajności od mikropaneli do prostej wizualizacji PC, jest więc porównywalny z produktami z rodziny ProTool czy TP Designer. Można zintegrować istniejące projekty ProTool z WinCC flexible.

Siemens Simatic Step 7 Graph

S7 Graph jest pakietem oprogramowania opartym na zasadzie działania Step 7, wykorzystywanym do programowania sterowań sekwencyjnych. Sterowanie sekwencyjne w wielu praktycznych wypadkach współpracuje z procesami ciągłymi, obsługując zarówno załączenie czy wyłączenie danych komponentów procesu technologicznego jak również ustalenie wartości zadanej dla danego układu regulacji. Konfiguracja oraz programowanie sekwencji nie są skomplikowane, spełniają międzynarodowe normy IEC 61131-3 oraz DIN EN 61131. Działanie opiera się na krokowym wykonywaniu poleceń zależnych od czasu oraz przejściu do następnych kroków po spełnieniu ustalonych warunków procesowych. 

W S7 Graph definiowane są warunki przejścia dla poszczególnych kroków. Dodatkowo możliwe jest monitorowanie wykonywania sekwencji w celu wykrycia błędów. Wizualizacja procesu przedstawiona jest w przystępnej formie graficznej, dzięki czemu zmaksymalizowana zostaje jego przejrzystość. Wśród zalet systemu można również wymienić możliwość wykorzystania języków programowania LAD, FBD i STL i rozwiązywanie błędów z wbudowanymi funkcjami diagnostycznymi w celu minimalizacji kosztów przestoju maszyn i linii produkcyjnych.

S7 SCL - zakres stosowania języka

Poza tradycyjnymi zadaniami kontroli od dzisiejszych kontrolerów programowalnych coraz częściej wymaga się obsługi kompleksowych operacji matematycznych oraz przetwarzania dużej ilości danych. Właśnie dla takich zadań stworzony został SCL dla S7300/400, język programowania, który ułatwia programowanie PLC i jest zgodny ze standardem DIN EN-61131-3.

SCL (Structured Control Language) jest językiem programowania wyższego rzędu bazującym na języku PASCAL i standardzie PLC. SCL stosuje się z językiem PLCopen Basis Level of the ST (Structured Text) zdefiniowanym w tym standardzie. W pliku NORM_TAB.WRI znajduje się jego dokładna definicja. Poza elementami języka wyższego rzędu, SCL również zawiera elementy typowe dla PLC jak wejścia, wyjścia, timery, pamięć bitową, wywołania blokowe, itd. Innymi słowy, SCL uzupełnia i rozszerza oprogramowanie SIEMENS STEP7 i jego języki Ladder Logic, FBD (Function Block Diagram) i STL (Statement List).