Programiranje PLC-a M238 po standardu IEC 61131 sa demonstracijom dvoosnog

upravljanja

FAKULTET TEHNIČKIH NAUKA ČAČAK2012

Panto Ranković 886/2011 (M)

HARDVER

Drajveri za koračne motore PLC M238 Schnider Electric

HMI S5T Schnider Electric Sistem za dvoosno upravljanje pozicijom

PLC M238USB Mini-B port Poklopac

Brzi brojački ulazi 8 Obični

ulazi 6

Konektor

DisplejProcesora

CAN open

Brzi tranzistorski

Izlazi

Obični izlazi

Displej logičkih Stanja Napajanje

SerijskiPortovi

Rešetkastipoklopac

KONEKCIJA SA RAČUNAROM

Konekcija sa računarom vrši se preko klasičnog USB porta sa strane računara i usb Mini-B Porta sa

strane PLC-a

ALCO Drajver za upravljanje koračnim motorima

Drajveri su uređaji koji generišu impulse kojima se napajaju koračni motori. Broj impulsa nije fiksan.

Koristi se jedan drajver za jedan motor. U ovom radu koriste se dva drajvera zato što je cilj regulacija

kretanja u dve ose.

POVEZIVANJE DRAJVERA SA PLC-om

Slika pokazuje kako treba povezati brze brojačke izlaze (PTO) sa pinovima drajvera. Za napajanje drajvera treba obezbediti napon od 20 V do 45V . Treba izabrati odgovarajuće otpornike R kako bi se struja ograničila (0,75 A – 7,5 A)

KORAČNI MOTORI

Princip rada koračnog motora zasniva se na naizmeničnom dovođenju impulasa na faze statora. Na taj način obrazuje se obrtno polje koje prati rotor.

Osnovne karakteristike koračnih motora• Struja po fazi• Rezolucija• Odziv koraka• Statički moment

Osnovna podela koračnih motora:• Sa permanentnim magnetima• Reluktantni koračni motori• Hibridni koračni motori

POVEZIVANJE KORAČNOG MOTORA SA DRAJVEROM

DVOOSNI SISTEM KRETANJA

Sistem se sastoji od mašinskog i električnog dela. Mašinski deo čine dve vođice i sistem kajiša i zupčanika koje pokreću dva koračna motora. Na pokretnom delu ugrađen je uložak od hemijiske olovke koji se služi kao picač. U krajnjim tačkama nalaze se dva granična prekidača.

PRVI STEP MOTOR• 1A/Phase• 1,8Tajland

DRUGI STEP MOTOR• 1,1 A• 4,1 V• 1,8Japan

HMI (Human Machine Interface)TAČ PANEL

Hmi uređj predsavlja spregu između korisnika i automatskog procsa u industruji. Ovaj uređaj služi za upravljanje tim procesima. U ovom radu korišćen je za zadavanje, praćenje i prikupljanje koordinata tačaka u dvoosnom sistemu.

KOMUNIKACIJA HMI UREĐAJA

1 2 3 4

4 3 2 1

1. Konektor za napajanje2. RJ 45 PORT ZA RS485 ILI somachine3. SERIJSKI PORT ZA ethernet4. USB priključak5. USB mini-B priključak

HMI uređaj se napaja se jednosmernim naponom od 24V . Uređaj se programira preko USB Mini-B porta. Komunikacija HMI-a sa PLC-om ostvarena je preko schniderovog protokola SoMachine

SOFTVER

SoMachine je novi Schnider-ov softver za programiranje PLC kontrolera, HMI kontrolera, Motion kontrolera i Drive kontrolera. U sastavu ovog programa nalazi se program Visualisation koji služi za upravljanje i nadgledanje procesa koje obavljaju periferni uređaji kojima upravlja SoMachine program. Trace je vrsta editora u kome se mogu pratiti i uređivati promenljive u funkciji vremena.

Vijeo Designer je programski alat koji služi za kreiranje aplikacija za HMI. On se nalazi u sastavu paketa SoMachine , a može se koristiti i nezavisno od SoMachine Softvera.

POSTUPAK IZRADE PROJEKTA Kreiranje projekta Izbor i konfiguracija komponenti Konfiguracija ulaza ili izlaza po potrebi Kreiranje podloge za programiranje i aktiviranje zadataka Programiranje PLC-a Provera programa i otklanjanje grešaka ako ih ima Kreiranje HMI aplikacije Provra kompletnog projekta Prenos projekta na HMI i PLC

PROGRAMIRANJE PLC-a

Instruction list (IL)Ladder logic dijagram (LD) Function block dijagram (FBD)Structured text (ST)Sequential function charts (SFC)

Princip programiranja objašnjen je kroz 12

primera

Ladder logic dijagram (LD)Primer 1. Opisuje NO kontakt, NC kontakt kao i definisanje promenljivih tipa BOOL.

Primer 2. Opisuje Set – Reset releje i princip samodržećeg bita.

Primer 3. Opisuje princip rogramiranja automatizovanog sistema za pakovanje šljakanih blokova. Program je pojednostaljen i ima za cilj da simulira automatizovan sistem i opiše definisanje promenljivih tipa INT i TIME.

Primer 4. Ima za cilj da pokaže kako PLC može da izvršava više različitih funkcija (otvori, zatvori, izračunaj, resetuj sistem). Ovakav tip programa je u praksi najzastupljni.

Function block dijagram (FBD)Primer 5. Opisuje način programiranja u FBD-u . Za cilj ima da objasni kako se pozivaju i konfigurišu funkcionalni blokovi. U okviru ovog primera opisan je i način rada Trace editora u kome se vrši praćenje promenljivih u funkciji vremena.

Primer 6. Opisuje mogućnost regulacije nivoa tečnosti pomoću histerezisnog regulatora. Korišćenjem jednog funkcionalnog bloka bloka rešava se problem za koji je potrebno ispisati 5 do 10 linija koda.

Primer 7. Opisuje kako se koriste matematičke funkcije (+, -, sin, atan, sqrt ...) i relacije (>, <, ...) za potrebe proračuna pozicije u x,y koordinatnom sistemu.

Structured text (ST)Primer 8. Opisuje osnovni princip programiranja u ST ( Set – Reset) kao i korišćenje uslovne naredbe IF – ELSE – END_IF

Primer 9. Opisuje kako se naredbom IF – ELSE – END_IF kreiraju brojači. (napred, nazad, napred-nazad)

Primer 10. Opisuje kako se koristie petlje WHILE i FOR. Primer je složeni matematički izraz koji se obično rešava programima Matlab, C ... ST je nasledio naredbe i interpukciju od Pascal-a, tako da se mogu rešavati i problemi ovog tipa koji nemaju neku praktičnu svrhu.

Primer 11. Opisuje princip inkrementiranja veličina pri prolasku kroz petlju. U ovom slučaju promenljiva se inkrementira za 1.

Primer 12. Opisuje princip izrade programa koji se ciklično ponavlja. U ovom slučaju to je nekoliko vremenskih elemenata koji se naizmenično setuju i resetuju.

VIZUELIZACIJA I PRAĆENJE PROCESA

VIZUELIZACIJATRACE

KREIRANJE APLIKCIJA ZA

HMI

Postupak kreiranja aplikacije za HMI sastoji se u formiranju tabele sa promenljivima koje se nadgledaju ili kojima se upravlja. Vjeo Designer je aplikativni softver u kome se intuitivno kreiraju tasteri displeji i sl. Bitno je samo dodeliti im promenljive iz tabele

PRINCIP REGULACIJE KORAČNIH MOTORA

SoMachine softver komunicira sa svim hardverskim komponentama. Na osnovu broja pulseva koje PLC saopštava drajveru vrši se regulacija koračnog motora. Broj pulseva određuje poziciju. Iako ne postoji fizički povratna sprega ona je ostvarena preko informacije o broju pulseva.

ZADATAK 1. Dati predlog programa koji omogućava relativno kretanje pokazivača kroz koordinatni sistem u xy ravni i omogućava prikupljanje informacija o koordinatama željenih tačaka. Program realizovati na taj način da bude što jednostavniji za upotrebu i opisati mogućnost praktične primene ovog rešenja

Ovaj zadatak je rešen pomoću funkcionalnih blokova pto koji omogućavaju upravljanje brzim brojačkim izlazima.

identifikuje izlaze odlazak u HOME poziciju

relativno kretanje na komandurelativno kretanje sa zadatom

distancom

Kada se program prebaci na HMI i PLC tada se na HMI uređaju pojavljuje aplikacija kao na slici.

Drajveri ON/OF

Taster za resetsistema

Taster za odlazak u HOME poziciju

Taster za memorisanje

Dzojstik

Displeji koji pokazuju trenutnu

poziciju

Displeji koji pokazuje koordinate

zapamćenih tačaka

Drajvere dovesti u stanje ON . Resetovati sistem, a zatim delovanjem na taster H Odvesti sistem u HOME poziciju. Zatim džojstikom izabrati željene tačke u koordinatnom sistemu i memorisati koordinate delovanjem na taster M.

ZADATAK 2 Dati predlog programa koji na osnovu zadatih tačaka u koordinatnom dvoosnom sistemu prebrisuje pisačem površinu trougla koja je ograničena tim tačkama. Program preko HMI uređaja učiniti dostupnim za korišćenje i tehničkom licu koje nije upućeno u kod program. Navesti mogućnost praktične primene programa

Algoritam rešenja sastoji se u sledećem

Matematički algoritam Programiranje PLC-a Programiranje HMI-a

MATEMATIČKI ALGORITAM

smerovi

distance vreme povlačenja linije

promena koordinata

konačna vrednost novih koordinata

PROGRAMIRANJE PLC-a I HMI-a

PLC je programiran struktuiranim tekstom. Program je sastavljen iz četri segmenta koji se naizmenično ponavljaju dok se ne ispuni zadata tačnost.

HMI aplikacija mora da poseduje displeje za unos podataka i kontrolne tastere

Upustvo za upotrebu

Dodirom polja u koje treba uneti numerički podatak otvara se tastatura pomoću koje se unose numerički podaci

Dovesti drajvre pod napon (DRAJVERI ON). Uneti širinu šrafure (vara) d. Uneti bzinu vara V. Uneti koordinate željenog trougla u pulsevima (0- 2500) u suprotnom smeru kazaljke časovnika (A B C). Pokrenuti program na taster kontrola (PROGRAM ON) i setovati ga na taster start.

REZULTAT ZADATKA 2.

Modifikacije programa koji predstavlja rešenje zadatka mogu dati još neka rešenja, kao npr.

ZAKLJUČAK

Osnovni cilj ovog diplomskog- master rada je da se opišu principi programiranja PLC-a 238 po standardu IEC61131, načinom upravljanja koračnih motora i upravljanjem sistema preko HMI uređaja.

Opisani su principi programiranja PLC kontrolera i problematika regulacije pozicije u dvoosnom sistemu pomoću koračnih motora. Veza između hardvera i programa kojim se kontroliše kretanje izvedena je pomoću HMI uređaja. Kroz dva projektana zadatka rešena su dva najzahtevnija problema, određivanje i memorisanje pozicije i prebrisavanje površine ograničene zadatim tačkama.

Većina problema u industriji rešavaja se po ovom principu. Dakle, PLC+ HMI = UPRAVLJANJE SISTEMOM.