МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНСТИТУТ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ Кафедра «Информационные системы и технологии» Ю. Е. Лившиц В. И. Лакин Ю. И. Монич ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ КОНТРОЛЛЕРЫ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ Учебно-методическое пособие и лабораторные работы Часть 2 Минск БНТУ 2014 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНСТИТУТ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ Кафедра «Информационные системы и технологии» Ю. Е. Лившиц В. И. Лакин Ю. И. Монич ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ КОНТРОЛЛЕРЫ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ Учебно-методическое пособие и лабораторные работы для студентов всех форм обучения специальностей 1-53 01 01 «Автоматизация технологических процессов и производств», 1-53 01 06 «Промышленные роботы и робототехнические комплексы», 1-40 01 01 «Программное обеспечение информационных технологий», 1-40 01 02 «Информационные системы и технологии» В 2 частях Ч а с т ь 2 Минск БНТУ 2014 УДК 004.382+004.31(076.5)(075.8) ББК 32.97я7 Л55 Рецензенты : канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой РЭС БГУИР И. Н. Цырельчук ; канд. техн. наук, доцент БГУИР В. А. Алексеев Л55 Лившиц, Ю. Е. Программируемые логические контроллеры для управления техноло- гическими процессами : учебно-методическое пособие и лабораторные работы для студентов всех форм обучения специальностей 1-53 01 01 «Ав- томатизация технологических процессов и производств, 1-53 01 06 «Промыш- ленные роботы и робототехнические комплексы» , 1-40 01 01 «Программное обеспечение информационных технологий», 1-40 01 02 «Информационные системы и технологии»: в 2 ч. / Ю. Е. Лившиц, В. И. Лакин, Ю. И. Монич. – Минск : БНТУ, 2014. – Ч. 2. – 164 с. ISBN 978-985-550-023-1 (Ч. 2). В учебно-методическом пособии рассмотрены структурная схема, организация памяти программ и памяти данных, порты ввода/вывода, специальные функции, а также система команд однокристальных микроконтроллеров семейства PIC16F84 и основные правила составления программ на языке Ассемблер. Пособие предназначе- но для начинающих изучение технологии проектирования устройств на микро- контроллерах и поэтому содержит лишь основные сведения по указанным вопросам. Часть 1 данного издания выпущена в Белорусском национальном техническом университете в 2012 году. УДК 004.382+004.31(076.5)(075.8) ББК 32.97я7 ISBN 978-985-550-023-1 (Ч. 2) © Лившиц Ю. Е., Лакин В. И., ISBN 978-985-550-024-8 Монич Ю. И., 2014 © Белорусский национальный технический университет, 2014 3 Содержание Введение................................................................................................. 5 Требования к содержанию отчета........................................................ 7 Меры безопасности................................................................................ 8 Лабораторная работа № 1. Ознакомление с основами программирования ПЛК в пакете FX Trainer...................................... 9 1. Упражнение А-1 – Представление типичной последовательности операций и структуры обучающего программного обеспечения............................................................. 10 2. Упражнение А-2 – Примеры использования ПЛК................... 11 3. Упражнение А-3 – Управление конвейером............................. 11 Лабораторная работа № 2. Изучение основных приемов, применяемых при программировании контроллеров........................ 18 1. Упражнение B-1 – Изучение программ входов и выходов.......................................................................................... 18 2. Упражнение B-2 – Программа выхода с защелкой и инструкции SET/RST.................................................................... 20 3. Упражнение B-3 – Программа контроля приоритета............... 22 4. Упражнение B-4 – Обнаружение переднего или заднего фронта импульса.............................................................................. 24 Лабораторная работа № 3. Основные функции таймера. Методы управления на основе счетчиков........................................... 31 1. Упражнение С1 – Основные функции таймера........................ 31 2. Упражнение С-2 – Изучение программы таймера с задержкой выключения и таймера-одновибратора................... 35 3. Упражнение С-3 – Программа мерцания.................................. 36 4. Упражнение С-4 – Основная программа счета......................... 39 Лабораторная работа № 4. Управление сигналами светофоров и устройством звуковой сигнализации при обнаружении пешехода или автомобиля. Управление технологическим оборудованием в соответствии с сигналами датчиков...................... 44 1. Упражнение D-2 – Управление сигналами светофоров и устройством звуковой сигнализации при обнаружении пешехода или автомобиля............................................................... 44 2. Упражнение D-6 – Управление технологическим оборудованием в соответствии с сигналами датчиков................ 48 Лабораторная работа № 5. Управление сигналами светофора. Сортировка деталей по размеру............................................................. 55 1. Упражнение D-3 – Управление сигналами светофора............. 55 2. Упражнение D-4 – Сортировка деталей по размеру................. 58 4 Лабораторная работа № 6. Переключение сигналов светофора в ответ на нажатие кнопки. Сортировка деталей по размер.............. 65 1. Упражнение E-1 – Переключение сигналов светофора в ответ на нажатие кнопки.............................................................. 65 2. Упражнение E-2 – Сортировка деталей по размеру................. 69 Лабораторная работа № 7. Управление подачей деталей. Управление конвейером........................................................................ 75 Упражнение E-5 – Управление подачей деталей.......................... 75 Упражнение E-6 – Управление конвейером.................................. 81 Лабораторная работа № 8. Автоматическое функционирование двери........................................................................................................ 88 Упражнение F-1 – Автоматическое функционирование двери.................................................................................................. 88 Лабораторная работа № 9. Управление виртуальным оборудованием сцены............................................................................ 94 Упражнение F-2 – Управление виртуальным оборудованием сцены...................................................................... 94 Лабораторная работа № 10. Сортировка установленного числа деталей по размеру................................................................................ 102 Упражнение F-3 – Сортировка установленного числа деталей по размеру.......................................................................... 102 Лабораторная работа № 11. Отработка деталей................................. 109 Упражнение F-4 – Отбраковка деталей......................................... 109 Лабораторная работа № 12. Управление движением конвейера согласно определенному размеру детали............................................ 116 Упражнение F-5 – Управление движением конвейера................ 116 Лабораторная работа № 13. – Управление подъемным приспособлением................................................................................... 123 Упражнение F-6 – Управление подъемным приспособлением............................................................................. 123 Лабораторная работа № 14. Линия сортировки и распределения..... 130 Упражнение F-7 – Линия сортировки и распределения.............. 130 Лабораторная работа № 15. Разработка программы управления подсветкой рекламного щита............................................................... 138 Лабораторная работа № 16. Разработка программного обеспечения для управления шаговым двигателем............................ 154 5 Введение Современное производство основано на высоких технологиях, призванных обеспечить скорость, масштаб, надежность, безопасность и высокое качество исполнения заданий. Назревшая необходимость гибкого управления технологическими процессами, эффективного ис- пользования производственных мощностей, управления на расстоянии в режиме реального времени определила необходимость перехода от громоздких релейно-контактных схем к перепрограммируемым логи- ческим контроллерам. Любая задача, которая требует использования электрических устройств управления, легко решается при использова- нии программируемых логических контроллеров (ПЛК). Современные контроллеры быстро обрабатывают данные и автоматически управля- ют процессами. Возможность изменения программы позволяет макси- мально быстро менять технологический процесс в зависимости от те- кущей задачи. Курс лабораторных работ создан с целью научить студентов раз- рабатывать системы управления на базе ПЛК и программировать кон- троллеры на языке релейно-контактных схем Ladder Diagram (LD). Теоретические сведения, необходимые для выполнения лабора- торных работ, приведены в первой части учебно-методического посо- бия «Программируемые логические контроллеры для управления тех- нологическими процессами». Первые 14 лабораторных работ выполняются в пакете FX Trainer, специально разработанном Mitsubishi Electric Corporation с це- лью эффективного обучения программированию контроллеров на язы- ке релейно-контактных схем. После выполнения лабораторных работ в обучающем пакете FX Trainer студенты приступают к выполнению следующей серии лабораторных работ, главной целью которых являет- ся разработка систем управления на базе ПЛК, включая создание про- граммного обеспечения. В лабораторных работах этой серии задей- ствованы контроллеры фирмы Mitsubishi Electric серии FX0S. Про- граммирование контроллеров может быть выполнено с помощью цело- го ряда пакетов ПО, соответствующих стандарту МЭК 1131-3. В лабо- раторных работах для программирования ПЛК используется пакет GX Developer, который поставляется фирмой Mitsubishi Electric совместно со своей продукцией. Обязательной задачей студента является разра- ботка управляющей программы и схемы ее алгоритма, проверка рабо- 6 ты созданного программного обеспечения в режиме 3D графической имитации или на лабораторных стендах. Таким образом, лабораторные работы позволяют на практике за- крепить теоретические сведения в области программирования ПЛК и создания СУ на их базе. 7 Требования к содержанию отчета 1. Титульный лист 2. Название лабораторной работы 3. Цель 4. Задание 5. Структурная схема системы управления 6. Схема подключения 7. Схема алгоритма управляющей программы 8. Листинг программы 8 Меры безопасности При эксплуатации контроллера необходимо строго соблюдать требова- ния пожарной безопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.004–76, требований электробезопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.019–80, а также общие требования безопасности в соответствии с ГОСТ 12.2.003–74. Перед подключением ПЛК к сети напряжением 220 В, корпуса бло- ков процессоров, ввода – вывода и пульта программирования и диагности- ки должны быть соединены с контуром заземления медной шиной или проводом. Сопротивление заземления между болтом заземления и корпу- сом ПК должно быть не более 0,1 Ом. К работе с ПЛК допускаются лица, прошедшие инструктаж по тех- нике безопасности на рабочем месте в лаборатории. Не разрешается включать ПЛК без разрешения преподавателя. Запрещается эксплуатировать ПЛК при отсутствии или неисправно- сти заземления, при открытых крышках и снятых кожухах. Не разрешается касаться одновременно корпуса ПЛК и корпусов других электроприборов. Не следует во время работы ПЛК отключать кабели, соединяющие между собой отдельные составные части. Студентам запрещается выполнять какие-либо ремонтные работы ПЛК. Выполнение лабораторной работы рекомендуется проводить брига- дами в составе 2–3 студентов. 9 Лабораторная работа № 1 ОЗНАКОМЛЕНИЕ С ОСНОВАМИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ПЛК В ПАКЕТЕ FX TRAINER Цель работы 1. Ознакомиться с обучающим пакетом программирования кон- троллеров на языке релейно-контактных схем (LD) FX Trainer. 2. Рассмотреть предложенные примеры использования ПЛК в раз- личных отраслях народного хозяйства. Краткий обзор обучающего пакета FX Trainer Пакет FX Trainer разработан фирмой Mitsubishi Electric с целью быстрого и эффективного обучения программированию ПЛК на языке LD. В процессе инсталляции программного обеспечения устанавливаются все необходимые для изучения составляющие: • инструменты программирования; • виртуальный PLC; • имитатор оборудования; • экранные переключатели входов-выходов и лампы индикации. Пакет состоит из ряда упражнений, сгруппированных по 6-ти уров- ням сложности (см. рисунок 1.1). Упражнения описывают применение контроллеров в различных сферах деятельности. Например, сортировка деталей по размерам, управление конвейером, сверление, управление све- тофором, параметрами сцены, устройством оповещения в ресторане и т.д. Первые вводные упражнения содержат подробные комментарии по работе с пакетом, а также основные инструкции и приемы, применяемые при про- граммировании. Главное достоинство пакета – 3D графическая имитация, которая моделирует работу оборудования в соответствии с созданной программой в режиме off-line. Кроме того, структура экрана обучения включает в себя панель управления, посредством которой осуществляется имитация управ- ления переключателями, таблицу состояния входов-выходов и световое табло. Все это позволяет ускорить процесс отладки программы. Начиная с 4-й лабораторной работы, в задачу студента входит самостоятельная раз- работка программы в строгом соответствии с заданной ситуацией. Упраж- нения содержат подсказки и советы по подтверждению соответствия со- зданной программы заданным условиям. 10 Рисунок 1.1 − FX Trainer. Структура Главного меню 1. Упражнение А-1 – Представление типичной последовательности операций и структуры обучающего программного обеспечения Для первоначального ознакомления со структурой обучающего па- кета FX Trainer достаточно изучить структуру Главного меню, и затем схему Упражнения, структурную схему Урока и структуру Экрана обучения. Доступ к их подробным описаниям осуществляется нажатием соответствующих кнопок Главного меню (см. рисунок 1.1). Подробные пошаговые инструкции по работе с пакетом, записи программы и тестиро- вания ее работы посредством 3D графической имитации приводятся в Окне навигатора (рисунок 1.2). Задание 1.1 Изучить структуру обучающей программы FX Trainer. Разобраться с последовательностью функционирования СУ автома- тическим открытием-закрытием двери, приведенной в упражнении А-1. 11 Рисунок 1.2 − FX Trainer. Окно навигатора 2. Упражнение А-2 – Примеры использования ПЛК. Задание Рассмотреть примеры использования ПЛК в различных отраслях народного хозяйства, приведенные в упражнении А-2. Более подробные сведения о назначении ПЛК, их структуре и классификации приводятся в разделе 1 «Общие сведения. Введение в ПЛК» первой части учебно- методического пособия «Программируемые логические контроллеры для управления технологическими процессами». 3. Упражнение А-3 – Управление конвейером. На рисунке 1.3 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов-выходов ПЛК, кнопками и тумблерами, с помощью кото- рых задаются сигналы управления виртуальным оборудованием. Кнопка РВ1 (вход Х20 контроллера) на Панели управления задает для робота с выхода Y0 управляющий сигнал подачи детали на конвейер. Тумблер SW1 (вход Х24 контроллера) управляет пуском-остановом кон- вейера (выход Y1) в положениях ON/OFF соответственно. Датчик (вход Х0) фиксирует прохождение детали и останавливает конвейер, чтобы де- таль не упала на пол. Кнопка РВ2 (вход Х21 контроллера) задает управля- ющий сигнал с выхода Y2 контроллера «Столкнуть деталь в поддон» для толкателя. Для реализации поставленной задачи управления конвейером пред- лагается система управления, структурная схема которой показана на ри- сунке 1.4. 12 Рисунок 1.3 − Панель управления и виртуальное оборудование к упражнению А-3 Основным управляющим элементом системы является ПЛК, кото- рый по сигналам датчика реализует управление технологическим оборудо- ванием. Выходные сигналы датчика поступают на входы контроллера. Об- работка сигналов датчика осуществляется программно. Конвейер приводится в движение трехфазным асинхронным двига- телем с релейно-контактной СУ. С выходов контроллер инициирует запуск и остановку конвейера. Срабатывание пневмоцилиндра толкателя обеспе- чивается подачей напряжения с выхода контроллера на электромагнитный клапан управления пневмоцилиндром. Запуск программы промышленного робота осуществляется с выхода контроллера сигналом, поступающим на вход системы управления роботом. Дальнейшая работа ПР осуществляется по составленной для него программе. По окончании цикла загрузки и воз- врату в исходную позицию с СУ ПР выдается сигнал «Конец цикла», по- ступающий на вход ПЛК. Схемы подключения оборудования и входов-выходов ПЛК приве- дены на рисунках 1.5, 1.6. 13 СУ ПР СУ привода толкателя Д1 СУ конвейера пуск стоп ПЛК пуск стоп Пульт управления Толкатель Конвейер ПР Датчик Команды оператора пуск конец цикла обнаружние детали Рисунок 1.4 − Структурная схема СУ к упражнению А-3 14 Р исунок 1.5 − С хем а подклю чения оборудования (упраж нение А -3) 15 Рисунок 1.6 − Схема подключения входов-выходов ПЛК (упражнение А-3) L1, L2, L3, N – трехфазный источник питания (380 В, 50 Гц); GV1 – источник питания постоянного тока +24 В; РЕ – провод заземления QF1 – автоматический выключатель для двигателя с тепловым реле QF2…QF5 – автоматические выключатели KM1 – контактор для управления двигателем KM2 – контактор для управления толкателем K1 – реле для подачи управляющего сигнала роботу 16 Д1 – датчик положения детали PB1, PB2 – кнопки на панели управления SW1 – тумблер на панели управления SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией) Задание Так как упражнение носит обучающий характер, подробные ин- струкции по записи программы приведены в Окне навигатора, т.е. в зада- чу студента входит не самостоятельная разработка программы, а лишь обучение ее написанию, имитация записи программы в память ПЛК и про- верка ее соответствия заданным условиям. Теоретические сведения по операторам, которые используются при написании программы, приведены в разделе 11 «Язык релейно-контактных схем (LD)» главе 1 «Основные команды» Первой части учебно-методического пособия «Программируе- мые логические контроллеры для управления технологическими процес- сами». Следуя приведенным в упражнении А-3 инструкциям, набрать с по- мощью мыши и клавиатуры управляющую программу для реализации по- ставленной задачи управления конвейером с учетом следующих условий: a) Когда на панели управления нажата кнопка РВ1 (Х20), деталь подается на конвейер. b) Когда тумблер SW1 (Х24) на панели управления установлен в ON, конвейер выполняет перемещение детали вперед. c) Деталь останавливается у датчика X0 и при нажатии кнопки РВ2 (Х21) сталкивается на поддон. В соответствии с инструкциями, приведенными в Окне навигато- ра, выполнить проверку соответствия программы заданным условиям по- средством 3D- графической имитации. Составить схему алгоритма управляющей программы. Контрольные вопросы 1. Что такое программируемое логическое управление? 2. Приведите примеры использования контроллеров в различных отраслях промышленности и в повседневной жизни. 3. Перечислите команды, которые были использованы при написа- нии программы управления конвейером в задании А-3. 4. Какие 3 уровня совместимости инструментальных систем опре- деляет международная Ассоциация PLCopen и что они предполагают? 5. Какие языки программирования контроллеров Вы знаете? 6. Поясните назначение элементов на схеме подключения ПЛК. 17 18 Лабораторная работа № 2 ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПРИЕМОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ПРОГРАММИРОВАНИИ КОНТРОЛЛЕРОВ Цель работы 1. Ознакомиться с операторами, применяемыми при программиро- вании контроллера: входы, выходы, логическое И и логическое ИЛИ. 2. Изучить программу выхода с защелкой и SET/RST. 3. Изучить программу контроля приоритета. 4. Ознакомиться с инструкциями для обнаружения передне- го/заднего фронта импульса. 1. Упражнение B-1 – Изучение программ входов и выходов. На рисунке 2.1 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов-выходов ПЛК, кнопками и тумблерами, с помощью кото- рых задаются сигналы управления виртуальным оборудованием. Кнопка РВ1 (вход Х20 контроллера) на Панели управления в со- стоянии ON включает лампу Функционирование (выход Y0 контроллера). При переходе кнопки РВ1 в состояние OFF лампа Функционирование (Y0) гаснет и загорается лампа STOP (выход Y1 контроллера). Лампа Ошибка (выход Y2 контроллера) горит при соблюдении следующих условий: 1. Тумблер SW1 (вход Х24 контроллера) переключен в состояние ON. 2. На Панели управления нажата кнопка РВ2 (Х21) или РВ3 (Х22). Задание Теоретические сведения по операторам, которые используются при написании программы, приведены в разделе 11 «Язык релейно-контактных схем (LD)» главе 1 «Основные команды» первой части учебно- методического пособия «Программируемые логические контроллеры для управления технологическими процессами». 19 Рисунок 2.1 − Панель управления и виртуальное оборудование к упражнениям В-1 и В-2 1.1 Следуя приведенным в упражнении В-1 инструкциям, набрать управляющую программу для реализации поставленной задачи включе- ния-выключения ламп с учетом следующих условий: a) Когда на панели управления кнопка РВ1 (Х20) находится в со- стоянии OFF, горит лампа STOP (Y1). Лампа STOP (Y1) гаснет при перехо- де РВ1 (Х20) в состояние ON. b) Когда РВ1 (Х20) на панели управления нажата, горит лампа Функционирование (Y0). c) Если тумблер SW1 (X24) переключен в ON и на панели управле- ния нажата кнопка РВ2 (Х21), то горит лампа Ошибка (Y2). d) Если тумблер SW1 (X24) переключен в ON и на панели управле- ния нажата кнопка РВ3 (Х22), то горит лампа Ошибка (Y2). 1.2 Выполнить проверку соответствия программы заданным усло- виям посредством 3D- графической имитации. Разработать схему алгоритма управляющей программы. 20 2. Упражнение B-2 – Программа выхода с защелкой и инструкции SET/RST. В упражнении В-2 предложено то же виртуальное оборудование, что и в упражнении В-1 (см. рисунок 2.1), однако управление им с помо- щью тех же кнопок и тумблера осуществляется иначе. Т.к. целью упраж- нения является изучение не только методов удержания состояния выходов контроллера, но и приемов контроля приоритета одних входов-выходов контроллера над другими, оно состоит из трех небольших программ, кото- рые дают наглядный пример по применению этих приемов. При нажатии на Панели управления кнопки РВ1 (вход Х20 кон- троллера) загорается лампа Функционирование (выход Y0 контроллера), причем лампа продолжает гореть даже когда кнопка РВ1 (Х20) отпущена. Тумблер SW1 (вход Х24) в положении ON выключает лампу Функциониро- вание (Y0). Задание По приведенным в Окне навигатора трем небольшим программам с подробными описаниями к каждой необходимо разобраться с методами удержания состояния выходов контроллера, изучить приемы контроля приоритета одних входов-выходов контроллера над другими. Теоретические сведения по операторам, которые используются при написании программ, приведены в разделе 11 «Язык релейно-контактных схем (LD)» главе 1 «Основные команды» первой части учебно- методического пособия «Программируемые логические контроллеры для управления технологическими процессами». 2.1 Программа удержания состояния выхода контроллера «с защел- кой», контроль приоритета тумблера над кнопкой. Следуя приведенным на вкладке Ch1 Окна навигатора инструкци- ям, набрать управляющую программу для реализации поставленной задачи включения-выключения лампы Функционирование (Y0) с учетом следую- щих условий: a) Когда кнопка РВ1 (Х20) на Панели управления нажата, горит лампа Функционирование (Y0). b) Даже если кнопка РВ1(Х20) на Панели управления отпущена, лампа продолжает гореть. Состояние выхода удерживается в ON контак- том лампы Функционирование (Y0). c) Если тумблер SW1(X24) установлен в ON, лампа не может быть зажжена независимо от того, в каком состоянии находится кнопка РВ1(Х20) – ON или OFF. Тумблер SW1(X24) имеет приоритет по отноше- нию к кнопке РВ1 (Х20). 21 2.2 Выполнить проверку соответствия набранной программы задан- ным условиям посредством 3D- графической имитации. 2.3 Программа удержания состояния выхода контроллера «с защел- кой», контроль приоритета кнопки над тумблером. Следуя приведенным на вкладке Ch3 Окна навигатора инструкци- ям, набрать управляющую программу для реализации поставленной задачи включения-выключения лампы Функционирование (Y0) с учетом следую- щих условий: а) Лампа Функционирование (Y0) включается по нажатию кнопки РВ1(Х20) и останется зажженной даже если кнопка РВ1(Х20) отпущена. Если тумблер SW1(X24) переключен в ON, лампа погаснет. Однако, если одновременно и кнопка РВ1(Х20), и тумблер SW1 (X24) находятся в состо- янии ON, лампа Функционирование (Y0) будет гореть. Кнопка РВ1(Х20) имеет приоритет по отношению к тумблеру SW1(X24). 2.4 Выполнить проверку соответствия набранной программы задан- ным условиям посредством 3D- графической имитации. 2.5 Программа удержания состояния выхода контроллера с исполь- зованием инструкций SET/RST. Следуя приведенным на вкладке Ch4 Окна навигатора инструкци- ям, набрать управляющую программу для реализации поставленной задачи включения-выключения лампы Функционирование (Y0) с учетом следую- щих условий: a) Когда кнопка РВ1 (Х20) на Панели управления нажата, горит лампа Функционирование (Y0). b) Даже если кнопка РВ1 (Х20) на Панели управления отпущена, лампа продолжает гореть. Состояние выхода лампы Функционирование (Y0) удерживается в состоянии ON инструкцией SET. c) Когда на Панели управления нажата кнопка РВ2 (Х21), лампа Функционирование (Y0) восстанавливает начальное состояние и гаснет. 2.6 Выполнить проверку соответствия набранной программы задан- ным условиям посредством 3D- графической имитации. 22 3. Упражнение B-3 – Программа контроля приоритета. На рисунке 2.2 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов-выходов ПЛК, кнопками и тумблерами, с помощью кото- рых задаются сигналы управления виртуальным оборудованием. Тумблер SW1 (вход Х24 контроллера) в положении ON включает лампу Красного цвета (Y0) светофора при условии, что не горит лампа Зеленого цвета (Y1). Тумблер SW2 (вход Х25 контроллера) в положении ON включает лампу Зеленого цвета (Y1) при условии, что не горит лампа Красного цвета (Y0) (тумблер SW1 (Х24) переключен в положение OFF). Рисунок 2.2 − Панель управления и виртуальное оборудование к упражнению В-3 Задание По приведенным в Окне навигатора двум небольшим программам с подробными описаниями к каждой изучить приемы контроля приоритета одних входов-выходов контроллера над другими. Теоретические сведения по операторам, которые используются при написании программ, приведены в разделе 11 «Язык релейно-контактных схем (LD)» главе 1 «Основные команды» первой части учебно- 23 методического пособия «Программируемые логические контроллеры для управления технологическими процессами». 3.1 Программа блокировки Следуя приведенным на вкладке Ch1 Окна навигатора инструкци- ям, набрать управляющую программу для реализации поставленной задачи включения-выключения ламп светофора с учетом следующих условий: a) Когда на панели управления тумблер SW1(X24) установлен в ON, на светофоре горит лампа Красного цвета (Y0). b) Даже когда на панели управления тумблер SW2(X25) будет установлен в ON, лампа Зеленого цвета светофора (Y1) не загорается. В этой программе Зеленый свет не появляется до тех пор, пока горит Крас- ный свет (Y0), так как контакт Y0 разомкнут. При изменении функционирования на обратное (первоначальная установка в ON тумблер SW2 (X25), и только затем тумблера SW1 (X24) ) включение Зеленого цвета светофора (Y1) имеет высший приоритет по отношению к Красному. 3.2 Выполнить проверку соответствия программы заданным усло- виям посредством 3D- графической имитации. 3.3 Программа контроля приоритета Следуя приведенным на вкладке Ch4 Окна навигатора инструкци- ям, набрать управляющую программу для реализации поставленной задачи включения/выключения ламп светофора с учетом следующих условий: a) Когда на Панели управления нажата кнопка РВ1 (Х20), горит сигнал Красного цвета (Y0). b) Когда кнопка РВ1 (Х20) на Панели управления отпущена, сиг- нал продолжает гореть. Состояние выхода для сигнала Красного цвета (Y0) сохраняется программой защелки выхода. c) Когда на Панели управления нажата кнопка РВ2 (Х21), сигнал Красного цвета (Y0) гаснет и загорается сигнал Зеленого цвета (Y1). d) Когда кнопка РВ2 (Х21) на Панели управления отпущена, сиг- нал Зеленого цвета (Y1) продолжает гореть. Состояние выхода для сигнала Зеленого цвета (Y1) сохраняется программой защелки выхода. e) Функционирование сигнала Зеленого цвета (Y1), который был включен в ON «последним», имеет более высокий приоритет. 3.4 Выполнить проверку соответствия программы заданным усло- виям посредством 3D- графической имитации. 4. Упражнение B-4 – Обнаружение переднего или заднего фрон- та импульса 24 На рисунке 2.3 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов/выходов ПЛК, кнопками и тумблерами, с помощью кото- рых задаются сигналы управления виртуальным оборудованием. Рисунок 2.3 − Панель управления и виртуальное оборудование к упражнению В-4 Тумблер SW1 (вход Х24 контроллера) управляет пуском/остановом конвейера (выход Y1) в положениях ON/OFF соответственно. При движе- нии конвейера вперед горит лампа Зеленого цвета (Y6). Кнопка РВ1 (вход Х20 контроллера) на Панели управления задает для робота с выхода Y0 управляющий сигнал подачи детали на конвейер. Кнопка РВ2 (вход Х21 контроллера) останавливает конвейер (при этом гаснет лампа Зеленого цвета (Y6)) и блокирует команду подачи для робота (Y0). Для реализации поставленной задачи управления конвейером пред- лагается система управления, структурная схема которой показана на ри- сунке 2.4. Структурная схема системы управления конвейером к упражнению В-4 25 СУ ПР Д1 СУ конвейера ПЛК пуск стоп Пульт управления Конвейер ПР Датчик Команды оператора Блок индикации и сигнализации вкл. вкл. вкл. вкл. Рисунок 2.4 − Структурная схема СУ к упражнению В-4 Основным управляющим элементом системы является ПЛК, кото- рый согласно состоянию опрашиваемых входов по записанной в память программе изменяет состояние выходов, т.е. реализует управление техно- логическим оборудованием. Конвейер приводится в движение трехфазным асинхронным двигателем с релейно-контактной СУ. С выходов контрол- 26 лер инициирует запуск и остановку конвейера. Запуск программы про- мышленного робота осуществляется с выхода контроллера сигналом, по- ступающим на вход системы управления роботом. Дальнейшая работа ПР осуществляется по составленной для него программе. По окончании цикла загрузки и возврату в исходную позицию с СУ ПР выдается сигнал “Конец цикла”, поступающий на вход ПЛК Схемы подключения оборудования и входов-выходов ПЛК приве- дены на рисунках 2.5, 2.6. Целью упражнения является изучение инструкций PLS/PLF, LDP/LDF, а также определение ситуаций, где наиболее предпочтительно использовать те или иные инструкции. В связи с этим оно состоит из трех небольших программ, которые дают наглядный пример по применению этих инструкций. Задание По приведенным в Окне навигатора трем небольшим программам с подробными описаниями к каждой необходимо разобраться с инструк- циями определения переднего/заднего фронта импульса. Теоретические сведения по операторам управления по фронтам входных сигналов LDP/LDF приведены в разделе 11 «Язык релейно- контактных схем (LD)» главе 1 «Основные команды» первой части учеб- но-методического пособия «Программируемые логические контроллеры для управления технологическими процессами», по операторам генерации одиночных импульсов по фронтам входных сигналов PLF/PLS – в главе 5 «Программирование одиночных импульсов. Команды (PLF) и (PLS)», по программированию внутреннего реле – в главе 2 «Программирование внутреннего реле». 4.1 Инструкции PLS/PLF Следуя приведенным на вкладках Ch1-Ch4 Окна навигатора ин- струкциям, набрать управляющую программу для реализации поставлен- ной задачи управления технологическим оборудованием с учетом следу- ющих условий: 27 Р исунок 2.5 − С хем а подклю чения оборудования (упраж нение B -4) 28 Р ис ун ок 2 .6 − С хе м а по дк лю че ни я вх од ов -в ы хо до в П Л К ( уп ра ж не ни е В -4 ) 29 а) В момент переключения тумблера SW1 (X24) в состояние ON Конвейер (Y1) начинает движение вперед и загорается Зеленая лампа (Y6). b) Когда нажата кнопка РВ2 (Х21), выходы Y1 и Y6 переключаются в OFF. c) Команда подачи (Y0) для робота срабатывает в момент переклю- чения кнопки РВ1 (Х20) из состояния ON в состояние OFF. d) Функционирование робота Y0 прекращается при нажатии на кнопку РВ2 (Х21). 4.2 Выполнить проверку соответствия программы заданным усло- виям посредством 3D- графической имитации. 4.3 Инструкции LDP/LDF Не изменяя функциональное назначение кнопок и тумблера на Па- нели управления реализуйте управление технологическим оборудовани- ем при помощи инструкций LDP/LDF, следуя указаниям, приведенным на вкладках Ch5-Ch6. 4.4 Выполнить проверку соответствия программы заданным усло- виям посредством 3D- графической имитации. 4.5 Способ предотвращения случайных запусков оборудования. Следуя приведенным на вкладке Ch7 Окна навигатора инструкциям, набрать управляющую программу для реализации поставленной задачи предотвращения случайных запусков оборудования с учетом следующих условий: a) Лампа Красного цвета (Y5) горит при условии, что тумблер SW1 (X24) установлен в положение ON. При этом лампа Y5 гаснет во время нажатия на кнопку РВ2 (Х21) и загорается вновь при ее отпускании. b) В момент переключения тумблера SW1 (X24) в состояние ON за- горается Зеленая лампа (Y6). При этом лампа Y6 выключается при нажатии на копку РВ2 (Х21) на Панели управления и не загорается вновь до тех пор, пока тумблер SW1 (X24) не будет переключен в положение OFF, а затем снова в ON. Этот прием предотвращает случайный запуск оборудо- вания. Выполнить проверку соответствия программы заданным условиям посредством 3D- графической имитации. 30 L1, L2, L3, N – трехфазный источник питания (380В, 50Гц) GV1 – источник питания постоянного тока +24В РЕ – провод заземления QF1 – автоматический выключатель для двигателя с тепловым реле QF2…QF4 – автоматические выключатели KM1 – контактор для управления двигателем (вперед) KM2 – контактор для управления двигателем (реверс) K1 – реле для подачи управляющего сигнала роботу Д1 – датчик положения детали H1 – Звуковая сигнализация HL1, HL2, HL3 – световая сигнализация (красная, зеленая, желтая соответственно) PB1, PB2 – кнопки на панели управления SW1 – тумблер на панели управления SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией) Контрольные вопросы 1. Как работают нормально разомкнутые и нормально замкнутые контакты? 2. Объясните логику работы «Последовательного И» и «Парал- лельного ИЛИ». 3. Для чего используются внутренние реле ПЛК? 4. Какие методы удержания состояния выхода Вы знаете? 5. Приведите примеры использования инструкций с высоким прио- ритетом. 6. В каких случаях используются инструкции PLS и PLF? 7. В чем принципиальное отличие между инструкциями PLS/PLF и LDP/LDF? Внесите необходимые изменения в первую или вторую программу упражнения В-4 по управлению технологическим оборудованием, чтобы заготовка при движении по конвейеру не падала на пол, а автоматически останавливалась по сигналу датчика (вход Х3 контроллера). 31 Лабораторная работа № 3 ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ТАЙМЕРА. МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ СЧЕТЧИКОВ Цель работы 1. Изучить основные функции и виды таймеров, приемы их про- граммной реализации. 2. Ознакомиться с методами управления на основе счетчиков. Упражнение С1 – Основные функции таймера На рисунке 3.1 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов-выходов ПЛК, кнопками и тумблерами, с помощью кото- рых задаются сигналы управления виртуальным оборудованием. Кнопка РВ1 (вход Х20 контроллера) на Панели управления в со- стоянии ON включает таймер Т0 контроллера. Когда текущее значение таймера достигает 3с, с выхода Y0 контроллера выдается сигнал открытия двери (Команда Дверь вверх). При переходе кнопки РВ1 в состояние OFF текущее значение таймера Т0 обнуляется. Для управления закрытием две- ри необходимо нажать и удерживать кнопку РВ2 (Х21) на Панели управ- ления до тех пор, пока текущее значение таймера T1 контроллера не до- стигнет 4с. В этот момент с выхода Y1 контроллера подается сигнал за- крытия двери (Команда Дверь вниз). При переходе кнопки РВ2 в состояние OFF текущее значение таймера Т1 обнуляется. Для реализации поставленной задачи управления открытием- закрытием двери предлагается система управления, структурная схема которой показана на рисунке 3.2. Основным управляющим элементом системы является ПЛК, кото- рый согласно состоянию опрашиваемых входов и сигналам датчиков Верхнего предела Д1 и Нижнего предела Д2 по записанной в память про- грамме изменяет состояние выходов, т. е. реализует управление открыти- ем-закрытием двери. Дверь приводится в движение трехфазным асинхрон- ным двигателем с релейно-контактной СУ. С выходов контроллер иници- ирует запуск и остановку двери. 32 Рисунок 3.1 − Панель управления и виртуальное оборудование к упражнениям С-1 и С-2 Схема подключения оборудования приведена на рисунке 3.3. Задание Теоретические сведения по назначению таймеров, их классифика- ции, инициализации и примерам использования приведены в разделе 11 «Язык релейно-контактных схем (LD)» главе 4 «Программирование тай- мера. Команда TIMER» первой части учебно-методического пособия «Программируемые логические контроллеры для управления технологи- ческими процессами». 1.1 Следуя приведенным в упражнении С-1 инструкциям, набрать управляющую программу для реализации поставленной задачи управления открытием-закрытием двери с учетом следующих условий: a) При нажатии и удерживании на Панели управления кнопки РB1 (Х20) запускается (устанавливается в состояние ON) программа тай- мера Т0. 33 b) Спустя 3 секунды после того, как Т0 установлен в ON, запуска- ется на выполнение Команда Дверь вверх Y0. c) Если на Панели управления нажать кнопку РВ2 (Х21), то тай- мер Т1 установится в ON, и через 4 секунды дверь начнет закрываться. d) В момент перехода в состояние OFF кнопок РВ1 (Х20) или РВ2 (Х21) текущее значение таймеров Т0 или Т1 соответственно обнуляется. Выполнить проверку соответствия программы заданным условиям посредством 3D- графической имитации. Структурная схема системы управления к упражнениям С-1 и С-2 Блок индикации Д1 СУ привода ворот вкл. ПЛК вверх вниз Пульт управления Привод ворот Датчик верхнего пределаКоманды оператора Д2 Датчик нижнего предела вкл. вкл. Рисунок 3.2 − Структурная схема СУ к упражнениям С-1 и С-2 L1, L2, L3, N – трехфазный источник питания (380 В, 50 Гц) GV1 – источник питания постоянного тока +24 В РЕ – провод заземления QF1 – автоматический выключатель для двигателя с тепловым реле QF2, QF3 – автоматические выключатели 34 KM1 – контактор для управления двигателем (ворота ВВЕРХ) KM2 – контактор для управления двигателем (ворота ВНИЗ) Д1, Д2 – датчики положения ворот HL1, HL2, HL3 – световая сигнализация (красная, зеленая, желтая соответственно) PB1, PB2 – кнопки на панели управления SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией) 2. Упражнение С-2 – Изучение программы таймера с задержкой выключения и таймера-одновибратора В упражнении С-2 предложено то же виртуальное оборудование, что и в упражнении С-1 (см. рисунок 3.1), однако управлять мы будем не открытием-закрытием двери, а включением-выключением ламп индика- ции, которые расположены непосредственно над дверьми. Отсюда следует, что назначение кнопок на Панели управления иное. Кнопка РВ1 (вход Х20 контроллера) в состоянии ON включает лам- пу Красного цвета (выход Y5 контроллера). В момент перехода кнопки РВ1 из состояния ON в состояние OFF включается таймер Т1 контролле- ра. Когда текущее значение таймера достигает 3с, лампа Красного цвета (Y5) гаснет и текущее значение таймера Т1 обнуляется. Здесь используется прием задержки выхода Y5 в состоянии ON в течение заданного времени после того, как задающий вход Х20 перешел в состояние OFF. В момент перехода кнопки РВ2 (вход X21 контроллера) из состоя- ния ON в состояние OFF загорается лампа Зеленого цвета (выход Y6 кон- троллера) и включается таймер-одновибратор Т2 контроллера. Когда те- кущее значение таймера T2 достигает 5с, лампа Зеленого цвета (Y6) гас- нет и таймер обнуляется. Таймер-одновибратор используется для удержа- ния выхода Y6 в состоянии ON в течение точно установленного промежут- ка времени, после того, как задающий вход Х21 перейдет в состояние ON. 35 Структурная схема СУ для реализации поставленной задачи вклю- чения-выключения ламп индикации показана на рисунке 3.2. Р исунок 3.3 − С хем а подклю чения оборудования (упраж нения C -1 и С -2) 36 Основным управляющим элементом системы является ПЛК, кото- рый согласно состоянию опрашиваемых входов по записанной в память программе изменяет состояние выходов, т.е. реализует управление вклю- чением-выключением ламп индикации. Схема подключения оборудования приведена на рисунке 3.3. Задание 2.1. Следуя приведенным в упражнении С-2 инструкциям, набрать управляющую программу для реализации поставленной задачи управления включением-выключением ламп индикации: a) При нажатии на Панели управления на кнопку РВ1 (Х20) загорается лампа Красного цвета (Y5). b) Отпустите кнопку РВ1 (Х20) на Панели управления. Таймер Т1 устанавливается в состояние ON. c) Спустя 3 секунды лампа Красного цвета (Y5) гаснет. d) При нажатии на Панели управления на кнопку РВ2 (Х21) загорается лампа Зеленого цвета (Y6). Таймер Т2 устанавливается в состо- яние ON. e) Спустя 5 секунд лампа Зеленого цвета (Y6) гаснет. Выполнить проверку соответствия программы заданным условиям посредством 3D- графической имитации. 3. Упражнение С-3 – Программа мерцания. На рисунке 3.4 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов-выходов ПЛК, кнопками и тумблерами, с помощью кото- рых задаются сигналы управления светофором. Тумблер SW1 (вход Х24 контроллера) в положении ON запускает отсчет времени таймера Т3. Когда текущее значение таймера достигает 2с, загорается сигнал Зеленого цвета (Y1) светофора и включается таймер Т4. Когда текущее значение таймера Т4 достигает 4с, сигнал Зеленого цвета (Y1) гаснет и таймер Т3 обнуляется. Структурная схема СУ для реализации поставленной задачи мерца- ния Зеленого сигнала светофора показана на рисунке 3.5. Основным управляющим элементом системы является ПЛК, кото- рый согласно состоянию опрашиваемых входов по записанной в память программе изменяет состояние выходов, т.е. реализует управление сигна- лами светофора. Схема подключения СУ приведена на рисунке 3.6. 37 Рисунок 3.4 − Панель управления и виртуальное оборудование к упражнению С-3 Задание 3.1. Следуя приведенным в Окне навигатора инструкциям, набрать управляющую программу для реализации поставленной задачи мерцания Зеленого сигнала светофора: a) На Панели управления установите в состояние ON тумблер SW1 (Х24). b) После 2 секунд, отсчитанных таймером ТЗ, загорится сигнал Зеленого цвета (Y1). c) Сигнал Зеленого цвета (Y1) остается зажженным в течение 4 секунд, отсчитанных Т4. d) Впоследствии, Зеленый сигнал (Y1) будет мерцать, оставаясь в состоянии OFF в течение 2 секунд и в состоянии ON в течение 4 секунд. Выполнить проверку соответствия программы заданным условиям посредством 3D- графической имитации. 38 Структурная схема системы управления к упражнению С-3 Блок индикации вкл. ПЛК Пульт управления Команды оператора вкл. ПЛК Рисунок 3.5 − Структурная схема СУ к упражнению С-3 Схема подключения ПЛК к упражнению C-3 Рисунок 3.6 − Схема подключения СУ (упражнение C-3) 39 L1 – однофазный источник питания (220 В, 50 Гц) GV1 – источник питания постоянного тока +24 В РЕ – провод заземления QF1, QF2 – автоматические выключатели HL1 – лампа красного цвета HL2 – лампа зеленого цвета SW1 – тумблер включения на панели управления SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией) 4. Упражнение С-4 – Основная программа счета На рисунке 3.7 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов-выходов ПЛК, кнопками и тумблерами, с помощью кото- рых задаются сигналы управления виртуальным оборудованием. Рисунок 3.7 − Панель управления и виртуальное оборудование к упражнению С-4 Тумблер Х2 на Панели управления в состоянии ON включает лам- пу индикации Подача разрешена (Y0) для работника. Тумблер Х3 управля- 40 ет пуском-остановом конвейера с выхода Y1 контроллера в положениях ON/OFF соответственно. Датчик Х0 фиксирует прохождение детали по конвейеру. По сигналам от датчика происходит срабатывание внутреннего счетчика контроллера (С0). При достижении счетчиком заданного значе- ния 10 загорается Индикатор счета (Y6) на Панели управления. Обнуле- ние счетчика происходит при нажатии на кнопку Обнуление счетчика (Х1). Для реализации поставленной задачи счета деталей предлагается система управления, структурная схема которой показана на рисунке 3.8. Основным управляющим элементом системы является программи- руемый логический контроллер, который по сигналам датчика реализует управление технологическим оборудованием. Датчик Д1 регистрирует прохождение деталей, выходные сигналы датчика поступают на входы контроллера, программно обрабатываются и инициируют работу счетчика деталей. Конвейер приводится в движение трехфазным асинхронным дви- гателем с релейно-контактной СУ. С выходов контроллер инициирует за- пуск и остановку конвейера. Схема подключения СУ приведена на рисунке 3.9. Задание Теоретические сведения по назначению счетчиков, их классифика- ции, инициализации и примерам использования приведены в разделе 11 «Язык релейно-контактных схем (LD)» главе 3 «Программирование счет- чика. Команда COUNTER» первой части учебно-методического пособия «Программируемые логические контроллеры для управления технологи- ческими процессами». 4.1. Следуя приведенным в Окне навигатора инструкциям, набрать управляющую программу для реализации поставленной задачи счета дета- лей: a) На Панели управления переключите тумблеры Подача деталей (X2) и Продвижение конвейера (ХЗ) в состояние ON. b) Текущее значение счетчика (С0) должно возрастать с каждым проходом детали мимо датчика Х0. c) Заданное для счетчика значение (С0) - К10, поэтому, когда те- кущее значение достигнет 10, загорится Индикатор счета (Y6) на Панели управления. d) Когда будет нажата кнопка Обнуление счетчика (Х1), текущее значение счетчика (С0) установится в 0. Выполнить проверку соответствия программы заданным условиям посредством 3D- графической имитации. Структурная схема системы управления к упражнению С-4 41 Блок индикации Д1 СУ привода конвейера вкл. ПЛК вверх вниз Пульт управления Привод конвейера Датчик прохождения детали Команды оператора вкл. вкл. Рисунок 3.8 − Структурная схема СУ к упражнению С-4 42 43 L1, L2, L3, N – трехфазный источник питания (380 В, 50 Гц) GV1 – источник питания постоянного тока +24 В РЕ – провод заземления QF1 – автоматический выключатель для двигателя с тепловым реле QF2, QF3 – автоматические выключатели KM1 – контактор для управления двигателем SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией) Д1 – датчик обнаружения детали HL1, HL2, HL3, HL4, HL5 – световая сигнализация Контрольные вопросы 1. Какие виды таймеров вы знаете и как они работают? 2. Синтаксис инициализации таймера. 3. Что такое дискретность внутреннего времени таймера? 4. Перечислите виды погрешностей таймеров. 5. Назначение и виды счетчиков. 6. Синтаксис инициализации счетчика. 7. Какие бывают счетчики по способу обработки импульсов? 8. Усовершенствуйте записанную программу из упражнения С-1 таким образом, чтобы в процессе открытия двери горела лампа Зеленого цвета (Y6), а в процессе закрытия двери горела лампа Красного цвета (Y5). Измените записанную программу из упражнения С-3 так, чтобы сигналы Зеленого (Y1) и Красного (Y0) цвета мерцали попеременно с ин- тервалом 1 с. 44 Лабораторная работа № 4 УПРАВЛЕНИЕ СИГНАЛАМИ СВЕТОФОРОВ И УСТРОЙСТВОМ ЗВУКОВОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ ПРИ ОБНАРУЖЕНИИ ПЕШЕХОДА ИЛИ АВТОМОБИЛЯ. УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ОБОРУДОВАНИЕМ В СООТВЕТСТВИИ С СИГНАЛАМИ ДАТЧИКОВ Цель работы Самостоятельно создать программное обеспечение для заданных в упражнениях D-2 и D-6 СУ, используя изученные ранее инструкции, при- меняемые при программировании контроллеров. 1. Упражнение D-2 – Управление сигналами светофоров и устройством звуковой сигнализации при обнаружении пешехода или автомобиля На рисунке 4.1 показано виртуальное оборудование: 2 светофора (для пешехода и автомобиля) и устройство звуковой сигнализации, кото- рое срабатывает в случае, если автомобиль более 10с находится в так называемой активной зоне ворот (участок между датчиками Х2 и Х3). Во- рота на рисунке 4.1 не показаны, т.к. задачей упражнения является управ- ление светофорами и устройством звуковой сигнализации, но не открыти- ем-закрытием ворот. Датчики Человек у ворот (Х0) и Человек за воротами (Х1), Автомобиль у ворот (Х2) и Автомобиль за воротами (Х3) призваны контролировать местонахождение пешехода и автомобиля соответственно. Рисунок 4.1 − Виртуальное оборудование к упражнению D-2 45 Для управления предложенным в упражнении D-2 виртуальным оборудованием предлагается система управления, структурная схема ко- торой показана на рисунке 4.2. Структурная схема системы управления к упражнению D-2 Блок индикации Д1 вкл. ПЛК Блок датчиков вкл. вкл. Рисунок 4.2 − Структурная схема СУ к упражнению D-2 Основным управляющим элементом системы является ПЛК, кото- рый по сигналам блока датчиков реализует управление виртуальным обо- рудованием. Блок датчиков регистрирует местонахождение пешехода или автомобиля, выходные сигналы датчиков поступают на входы контролле- ра, программно обрабатываются, и с выходов ПЛК осуществляется управ- ление сигналами светофоров и устройством сигнализации. Схема подключения СУ приведена на рисунке 4.3. Задание Теоретические сведения о таймерах, использование которых необ- ходимо при написании программы управления предложенным оборудова- нием, приведены в разделе 11 «Язык релейно-контактных схем (LD)» гла- ве 4 «Программирование таймера. Команда TIMER» первой части учебно- методического пособия «Программируемые логические контроллеры для управления технологическими процессами». 1.1. Разработать управляющую программу для управления сигналами светофоров и устройством звуковой сигнализации при обнаруже- нии пешехода или автомобиля с учетом следующих условий: Со стороны человека 46 a) Когда датчик Человек у ворот (Х0) обнаруживает челове- ка, загорается сигнал Зеленого цвета (Y1) светофора. b) Спустя 5 секунд после того, как датчик Человек за воро- тами (Х1) обнаружит прохождение человека, сигнал Зеленого цвета (Y1) гаснет. Со стороны автомобиля a) Когда датчик Автомобиль у ворот (Х2) обнаруживает ав- томобиль, загорается сигнал Зеленого цвета (Y4) светофора. b) Спустя 5 секунд после того, как датчик Автомобиль за во- ротами (Х3) обнаружит прохождение автомобиля, проблесковый сигнал Зеленого цвета (Y4) гаснет. c) Если автомобиль не пересечет пространство между датчи- ками Х2 и Х3 в течение 10 секунд, то загорается сигнал Красного цвета (Y3) светофора и срабатывает Устройство звуковой сигнализации (Y7). d) Как только автомобиль минует датчик Автомобиль за во- ротами (Х3), сигнал Красного цвета светофора (Y3) гаснет и Устройство звуковой сигнализации (Y7) отключается. 1.2. Выполнить проверку соответствия программы заданным условиям посредством 3D- графической имитации. 1.3. Разработать схему алгоритма управляющей программы. 47 L1, L2, L3, N – трехфазный источник питания (380 В, 50 Гц) 48 GV1 – источник питания постоянного тока +24 В РЕ – провод заземления QF1, QF2 – автоматические выключатели Д1, Д2 – датчики обнаружения человека Д3, Д4 – датчики обнаружения автомобиля H1 – звонок (звуковая сигнализация) HL1…HL6 – световая сигнализация SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией) 2. Упражнение D-6 – Управление технологическим оборудованием в соответствии с сигналами датчиков На рисунке 4.4 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов-выходов ПЛК, кнопками и тумблерами, с помощью кото- рых задаются сигналы управления виртуальным оборудованием. Рисунок 4.4 − Панель управления и виртуальное оборудование к упражнению D-6 Кнопка РВ1 (вход Х20 контроллера) на Панели управления задает для робота с выхода Y7 управляющий сигнал подачи детали на конвейер при условии, что робот находится в отправной точке (нормально открытый контакт входа Х5 контроллера замкнут). Датчик Х0, обнаружив деталь, 49 выдает сигнал Верхний конвейер вперед (Y0). Датчик Х1, обнаружив де- таль, выдает сигнал Средний конвейер вперед (Y2) и останавливает верхний конвейер с выхода Y0 контроллера. Датчик Х2, обнаружив деталь, выдает сигнал Нижний конвейер вперед (Y4) и останавливает средний конвейер с выхода Y2 контроллера. Когда датчик Х3 обнаруживает деталь, он выдает сигнал на останов нижнего конвейера с выхода Y4 контроллера и Команду подачи (Y7) для робота, при условии, что последний находится в отправ- ной точке. Для реализации поставленной задачи управления технологическим оборудованием предлагается система управления, структурная схема ко- торой показана на рисунке 4.5. Основным управляющим элементом системы является ПЛК, кото- рый по сигналам блока датчиков реализует управление технологическим оборудованием. Выходные сигналы датчиков поступают на входы кон- троллера. Обработка сигналов датчиков осуществляется программно. Кон- вейеры приводятся в движение трехфазными асинхронными двигателями с релейно-контактной СУ. С выходов контроллер инициирует запуск и оста- новку конвейеров. Запуск программы промышленного робота осуществля- ется с выхода контроллера сигналом, поступающим на вход системы управления роботом. Дальнейшая работа ПР осуществляется по состав- ленной для него программе. По окончании цикла загрузки и возврату в исходную позицию с СУ ПР выдается сигнал “Конец цикла”, поступаю- щий на вход ПЛК. Схемы подключения оборудования и входов-выходов ПЛК приве- дены на рисунке 4.6, 4.7. Структурная схема системы управления к упражнению D-6 50 СУ ПР Блок датчиков СУ верхнего конвейера пуск стоп ПЛК пуск стоп д а Пульт управления Средний конвейер ПР Команды оператора СУ среднего конвейера пуск стоп е СУ нижнего конвейера Верхний конвейер Нижний конвейер подача отправная точка Рисунок 4.5 − Структурная схема СУ к упражнению D-6 Задание 2.1. Разработать управляющую программу для реализации постав- ленной задачи управления технологическим оборудованием в соответ- ствии с сигналами датчиков с учетом следующих условий: 51 a) Когда на Панели управления нажата кнопка РВ1 (Х20), роботу выдается Команда Подачи (Y7), при условии, что робот находится в От- правной точке (Х5). При отпускании кнопки РВ1 (Х20) Команда Подачи (Y7) защелкивается на период, пока робот не возвратится в Отправную точку (Х5). b) Когда датчик Х0 обнаруживает деталь, выдается команда Верх- ний конвейер вперед (Y0). c) Когда датчик Х1 обнаруживает деталь, выдается команда Сред- ний конвейер вперед (Y2) и осуществляется останов верхнего конвейера (Y0). d) Когда датчик Х2 обнаруживает деталь, подается команда Ниж- ний конвейер вперед (Y4) и осуществляется останов среднего конвейера (Y2). e) Когда датчик Х3 обнаруживает деталь, подается команда на останов нижнего конвейера (Y4). f) Если датчик Х3 перешел в состояние ON, то роботу выдается Команда подачи (Y7) и выполняется передача очередной детали на конвей- ер, при условии, что робот находится в Отправной точке (Х5). 2.2. Выполнить проверку соответствия программы заданным усло- виям посредством 3D -графической имитации. Разработать схему алгоритма управляющей программы. 52 53 54 L1, L2, L3, N – трехфазный источник питания (380 В, 50 Гц) GV1 – источник питания постоянного тока +24В РЕ – провод заземления QF1, QF2, QF3 – автоматические выключатели для двигателей с тепло- выми реле QF4 – автоматический выключатель KM1 – контактор для управления двигателем верхнего конвейера (впе- ред) KM2 – контактор для управления двигателем верхнего конвейера (ре- верс) KM3 – контактор для управления двигателем среднего конвейера (впе- ред) KM4 – контактор для управления двигателем среднего конвейера (ре- верс) KM5 – контактор для управления двигателем нижнего конвейера (впе- ред) KM6 – контактор для управления двигателем нижнего конвейера (ре- верс) K1 – реле для подачи управляющего сигнала роботу Д1…Д4 – датчики положения детали PB1 – кнопка на панели управления SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией) Контрольные вопросы 1. В чем заключается различие между нормально закрытым и нор- мально открытым контактами? 2. Какой из контактов, нормально закрытый или нормально откры- тый, должен соответствовать кнопке аварийного останова системы и по- чему? 3. Опишите структуру ПЛК и назначение его компонентов, как су- ществующих физически, так и моделируемых. 4. С помощью каких устройств при необходимости может быть расширен ПЛК? 5. Усовершенствуйте созданную в упражнении D-2 программу та- ким образом, чтобы устройство звуковой сигнализации срабатывало, если пешеход находится в активной зоне ворот (участок между датчиками Х0 и Х1) более 20 с. Измените созданную в упражнении D-6 программу таким образом, чтобы технологическое оборудование прекращало работу в случае, когда поддон с деталями будет наполнен (вместимость поддона 7 деталей). 55 Лабораторная работа № 5 УПРАВЛЕНИЕ СИГНАЛАМИ СВЕТОФОРА. СОРТИРОВКА ДЕТАЛЕЙ ПО РАЗМЕРУ Цель работы Самостоятельно создать программное обеспечение для заданных в упражнениях D-3 и D-4 СУ, используя изученные ранее инструкции, при- меняемые при программировании контроллеров. 1. Упражнение D-3 – Управление сигналами светофора На рисунке 5.1 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов-выходов ПЛК и кнопкой РВ1, по нажатию которой старту- ет процесс управления сигналами светофора. Рисунок 5.1 − Панель управления и виртуальное оборудование к упражнению D-3 56 Структурная схема СУ для реализации поставленной задачи управ- ления сигналами светофора показана на рисунке 5.2. Структурная схема системы управления к упражнению D-3 Блок индикации вкл. ПЛК Пульт управления Команды оператора вкл. ПЛК вкл. Рисунок 5.2 − Структурная схема СУ к упражнению D-3 Основным управляющим элементом системы является ПЛК, кото- рый согласно состоянию опрашиваемых входов по записанной в память программе изменяет состояние выходов, т.е. реализует управление сигна- лами светофора. Схема подключения СУ приведена на рисунке 5.3. Схема подключения СУ (упражнение D-3) Рисунок 5.3 − Схема подключения СУ (упражнение D-3) Задание 57 Теоретические сведения о таймерах, использование которых необ- ходимо при написании программы управления предложенным оборудова- нием, приведены в разделе 11 «Язык релейно-контактных схем (LD)» гла- ве 4 «Программирование таймера. Команда TIMER» первой части учебно- методического пособия «Программируемые логические контроллеры для управления технологическими процессами». 1.1. Разработать управляющую программу для реализации постав- ленной задачи управления сигналами светофора с учетом следующих условий: a) Процесс стартует по нажатию на Панели управления кнопки РВ1 (Х20). b) После запуска в течение 10 секунд горит сигнал Красного цвета (Y0). c) Сигнал Красного цвета (Y0) гаснет через 10 секунд. Загорается сигнал Желтого цвета (Y1) и горит в течение 5 секунд. d) Сигнал Желтого цвета (Y1) гаснет, загорается сигнал Зеленого цвета (Y2) и горит в течение 10 секунд, затем гаснет. e) Процедура функционирования продолжается, начиная с шага b). 1.2. Выполнить проверку соответствия программы заданным усло- виям посредством 3D- графической имитации. Разработать схему алгоритма управляющей программы. 58 L1 – однофазный источник питания (220 В, 50 Гц) GV1 – источник питания постоянного тока +24 В РЕ – провод заземления QF1, QF2 – автоматические выключатели HL1 – лампа красного цвета HL2 – лампа желтого цвета HL3 – лампа зеленого цвета PB1 – кнопка включения на панели управления SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией) 2. Упражнение D-4 – Сортировка деталей по размеру На рисунке 5.4 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов-выходов ПЛК, кнопками и тумблерами, с помощью кото- рых задаются сигналы управления виртуальным оборудованием. Рисунок 5.4 − Панель управления и виртуальное оборудование к упражнению D-4 59 Кнопка РВ1 (вход Х10 контроллера) на Панели управления в со- стоянии ON задает для робота с выхода Y5 управляющий сигнал подачи детали на конвейер. Тумблер Х14 управляет пуском-остановом конвейера с выхода Y3 контроллера в положениях ON/OFF соответственно. Датчики Х0, Х1, X2 фиксируют прохождение деталей большой, средней и малой величины соответственно. По сигналу от соответствующего датчика заго- рается одна из ламп индикации на Панели управления: Y10 для больших, Y11 для средних и Y12 для малых деталей. Лампы гаснут, когда датчик X4 зафиксирует прохождение детали по конвейеру. Для реализации поставленной задачи управления технологическим оборудованием предлагается система управления, структурная схема ко- торой показана на рисунке 5.5. Основным управляющим элементом системы является ПЛК, кото- рый по сигналам блока датчиков реализует управление технологическим оборудованием. Выходные сигналы датчиков поступают на входы кон- троллера. Обработка сигналов датчиков осуществляется программно. Кон- вейер приводится в движение трехфазным асинхронным двигателем с ре- лейно-контактной СУ. С выходов контроллер инициирует запуск и оста- новку конвейера. Запуск программы промышленного робота осуществля- ется с выхода контроллера сигналом, поступающим на вход системы управления роботом. Дальнейшая работа ПР осуществляется по состав- ленной для него программе. По окончании цикла загрузки и возврату в ис- ходную позицию с СУ ПР выдается сигнал “Конец цикла”, поступающий на вход ПЛК. Схемы подключения оборудования и входов-выходов ПЛК приве- дены на рисунках 5.6, 5.7. Задание Теоретические сведения по операторам управления по фронтам входных сигналов LDP/LDF приведены в разделе 11 «Язык релейно- контактных схем (LD)» главе 1 «Основные команды» первой части учеб- но-методического пособия «Программируемые логические контроллеры для управления технологическими процессами», по операторам генерации одиночных импульсов по фронтам входных сигналов PLF/PLS – в главе 5 «Программирование одиночных импульсов. Команды (PLF) и (PLS)», по программированию внутреннего реле – в главе 2 «Программирование внутреннего реле». 2.1. Разработать управляющую программу для реализации постав- ленной задачи сортировки деталей в соответствии с сигналами различных датчиков с учетом следующих условий: 60 a) Когда на Панели управления нажата кнопка РВ1 (Х10), перехо- дит в ON Команда подачи (Y5) для робота. Если кнопка РВ1 (Х10) отпу- щена, Команда подачи (Y5) переходит в OFF. b) Когда на Панели управления тумблер Запуск на функциониро- вание (Х14) установлен в положение ON, подается команда Конвейер впе- ред (Y3). Когда тумблер Запуск на функционирование (Х14) установлен в положение OFF, подается команда на останов конвейера (Y3). c) Большие, средние или мелкие детали, переносимые конвейером, сортируются в соответствии с состоянием входов датчиков Верхний (Х0), Средний (Х1) и Нижний (Х2) и затем загораются соответствующие лампы Большой (Y10), Средней (Y11) или Малой величины (Y12). d) Лампы загораются сразу же после того, как датчик классифици- рует деталь и гаснут, когда деталь проходит датчик (Х4). 2.2. Выполнить проверку соответствия программы заданным усло- виям посредством 3D- графической имитации. Разработать схему алгоритма управляющей программы. 61 Структурная схема системы управления к упражнению D-4 СУ ПР Система индикации Блок датчиков СУ конвейера ПЛК пуск стоп а Пульт управления Конвейер ПР Команды оператора вкл. вкл. вкл. подача отправная точка Рисунок 5.5 − Структурная схема СУ к упражнению D-4 62 63 L1, L2, L3, N – трехфазный источник питания (380 В, 50 Гц) 64 GV1 – источник питания постоянного тока +24 В РЕ – провод заземления QF1 – автоматический выключатель для двигателя с тепловым реле QF2…QF4 – автоматические выключатели KM1 – контактор для управления двигателем K1 – реле для подачи управляющего сигнала роботу SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией) Д1…Д4 – датчики положения детали PB1 – кнопка на панели управления «Запуск на функционирование»– тумблер на панели управления Контрольные вопросы 1. Опишите 4 основных шага в цикле обработки программы кон- троллером. 2. Почему очень важное значение имеет обнуление данных при инициализации системы? 3. Из каких параметров складывается понятие «быстродействие ПЛК»? 4. Какие варианты решения проблемы недостаточно высокого быстродействия Вы знаете? 5. Каково оптимальное время продолжительности импульса и по- чему? 6. Измените созданную в упражнении D-3 программу таким обра- зом, чтобы после подачи сигнала на запуск функционирования (нажатие кнопки РВ1 (Х20) на Панели управления) цикл управления сигналами светофора отрабатывался 3 раза, а затем все сигналы гасли. Усовершенствуйте созданную в упражнении D-4 программу таким образом, чтобы управляющий сигнал подачи детали на конвейер (Y5) для робота срабатывал только при условии, что робот находится в Отправной точке (X5). 65 Лабораторная работа № 6 ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ СИГНАЛОВ СВЕТОФОРА В ОТВЕТ НА НАЖАТИЕ КНОПКИ. СОРТИРОВКА ДЕТАЛЕЙ ПО РАЗМЕРУ Цель работы Самостоятельно создать программное обеспечение для заданных в упражнениях Е-1 и Е-2 СУ, используя изученные ранее основные инструк- ции, применяемые при программировании контроллеров. Упражнение E-1 – Переключение сигналов светофора в ответ на нажатие кнопки На рисунке 6.1 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов-выходов ПЛК и кнопкой Х10, по нажатию которой загора- ется индикатор Y10 и стартует процесс управления сигналами светофора. Рисунок 6.1 − Панель управления и оборудование к упражнению E-1 66 Структурная схема СУ для реализации поставленной задачи управ- ления сигналами светофора показана на рисунке 6.2. Структурная схема системы управления к упражнению Е-1 Блок индикации вкл. ПЛК Пульт управления Команды оператора вкл. ПЛК вкл. Рисунок 6.2 − Структурная схема СУ к упражнению Е-1 Схема подключения СУ (упражнение Е-1) Рисунок 6.3 − Схема подключения СУ (упражнение Е-1) L1 – однофазный источник питания (220 В, 50 Гц) 67 GV1 – источник питания постоянного тока +24 В РЕ – провод заземления QF1, QF2 – автоматические выключатели HL1 – лампа красного цвета HL2 – лампа желтого цвета HL3 – лампа зеленого цвета HL4 – индикация на панели управления X10 – кнопка включения на панели управления SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией). Основным управляющим элементом системы является ПЛК, кото- рый согласно состоянию опрашиваемых входов по записанной в память программе изменяет состояние выходов, т. е. реализует управление сигна- лами светофора. Схема подключения СУ приведена на рисунке 6.3. Задание Теоретические сведения по назначению таймеров, их классифика- ции, инициализации и примерам использования приведены в разделе 11 «Язык релейно-контактных схем (LD)» главе 4 «Программирование тай- мера. Команда TIMER» первой части учебно-методического пособия «Программируемые логические контроллеры для управления технологи- ческими процессами». 1.1. Разработать управляющую программу для реализации постав- ленной задачи переключения сигналов светофора в ответ на нажатие кноп- ки с учетом следующих условий: a) Сигнал Красного цвета (Y0) мерцает с интервалом в одну секун- ду. b) Если на Панели управления будет нажата кнопка (XI0), загора- ется индикатор «Пожалуйста, обождите» (Y10), который продолжает гореть в течение 5с после того, как кнопка (Х10) будет отпущена. c) После того, как через 5с индикатор «Пожалуйста, обождите» (Y10) погаснет, запускается функционирование сигналов в соответствие с последовательностью приведенной в пунктах с d) по g). d) Пока в течение 5 секунд горит индикатор (Y10), продолжает мерцать сигнал Красного цвета (Y0). e) Сигнал Красного цвета (Y0) отключается, и в течение 5 секунд горит сигнал Желтого цвета (Y1). f) После погасания сигнала Желтого цвета (Y1) в течение 10 секунд горит сигнал Зеленого цвета (Y2). 68 g) После погасания сигнала Зеленого цвета (Y2) включается сигнал Красного цвета (Y0) и мерцает с интервалом в одну секунду. Повторяется функционирование, начиная с пункта a). 1.2. Выполнить проверку соответствия программы заданным усло- виям посредством 3D- графической имитации. Подтверждение соответ- ствия программы произвести по следующим пунктам: a) Функционирование в исходном состоянии Результат ► сигнал Красного цвета (Y0) мерцает с интервалом в одну секунду (1 секунда в ON и 1 секунда в OFF). b) Подтверждение работы кнопки (XI0) Результат ►когда кнопка (XI0) нажата, в течение 5 секунд горит индикатор с надписью «Пожалуйста, обождите» (Y10) и сигнал Красного цвета (Y0) продолжает мерцать. c) Функционирование после погасания надписи «Пожалуйста, обождите» (Y10). Результат ► в течение 5 секунд горит сигнал Желтого цвета (Y1). d) Функционирование после погасания сигнала Желтого цвета (Y1). Результат ► в течение 10 секунд горит сигнал Зеленого цвета (Y2). e) Функционирование после погасания сигнала Зеленого цвета (Y2). Результат ►сигнал Красного цвета (Y0) мерцает с интервалом в одну секунду. Для того чтобы иметь возможность повторить функционирование, следует инициализировать экран посредством щелчка на дистанционном управлении по кнопке Reset. Разработать схему алгоритма управляющей программы. 69 2. Упражнение E-2 – Сортировка деталей по размеру. На рисунке 6.4 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов-выходов ПЛК, кнопками и тумблерами, с помощью кото- рых задаются сигналы управления виртуальным оборудованием. Рисунок 6.4 − Панель управления и виртуальное оборудование к упражнению Е-2 Тумблер Х24 на Панели управления управляет пуском-остановом конвейеров с выходов Y1 и Y2 контроллера в положениях ON/OFF соот- ветственно. Кнопка РВ1 (вход Х20 контроллера) задает для робота с выхо- да Y0 управляющий сигнал подачи детали на конвейер при условии, что робот находится в отправной точке Х0. Сортировка деталей по размерам осуществляется по сигналам датчиков Верхнего (Х1) и Нижнего (X3), ко- торые фиксируют прохождение деталей большой и малой величины соот- ветственно. 70 Для реализации поставленной задачи управления технологическим оборудованием предлагается система управления, структурная схема ко- торой показана на рисунке 6.5. Структурная схема системы управления к упражнению Е-2 СУ ПР СУ привода толкателя Блок датчиков СУ конвейера1 пуск стоп ПЛК пуск стоп Пульт управления Толкатель Конвейер 1 ПР Команды оператора пуск отправная точка СУ конвейера2 пуск стоп Конвейер 2 Рисунок 6.5 − Структурная схема СУ к упражнению Е-2 Основным управляющим элементом системы является ПЛК, который по сигналам блока датчиков реализует управление технологическим оборудо- ванием. Выходные сигналы датчиков поступают на входы контроллера. Обра- ботка сигналов датчиков осуществляется программно. Конвейеры приводятся в движение трехфазными асинхронными двигателями с релейно-контактной СУ. С выходов контроллер инициирует запуск и остановку конвейеров. За- пуск программы промышленного робота осуществляется с выхода контролле- ра сигналом, поступающим на вход системы управления роботом. Дальней- шая работа ПР осуществляется по составленной для него программе. По окончании цикла загрузки и возврату в исходную позицию с СУ ПР выдается сигнал “Конец цикла”, поступающий на вход ПЛК. Схемы подключения оборудования и входов-выходов ПЛК приве- дены на рисунках 6.6, 6.7. Задание 71 2.1. Разработать управляющую программу для реализации постав- ленной задачи распределения деталей в определенное место в соответ- ствии с их размерами с учетом следующих условий: a) Когда на Панели управления тумблер SW1 (Х24) переведен в ON, конвейеры Y1 и Y2 движутся. Когда тумблер SW1 (Х24) установлен в OFF, конвейеры останавливаются. b) Когда на Панели управления нажата кнопка РB1 (X20), роботу выдается команда Подачи (Y0) при условии, что робот находится в от- правной точке Х0.. c) Робот подает детали больших и малых размеров. d) Детали больших размеров направляются к тыловому конвейеру, а мелкие детали направляются к переднему конвейеру. Размер деталей определяется входом датчиков Верхнего (Х1) и Нижнего (ХЗ), установлен- ных на конвейере. Направление движения деталей по конвейеру задается положением Сортирующей створки (Y5). ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ Для корректного выполнения программы необходимо задать усло- вие, что только одна деталь может одновременно находиться на конвейере. 2.2. Выполнить проверку соответствия программы заданным усло- виям посредством 3D- графической имитации. Подтверждение соответ- ствия программы произвести по следующим пунктам: a) На Панели управления установите в ON тумблер SW1 (Х24) Результат ► конвейеры перемещаются вправо. b) На Панели управления нажмите кнопку РBI (X20) Результат ►робот выполняет подачу детали. c) Сортировка деталей Результат ► большая деталь переносится к тыловому конвейеру. Маленькая деталь переносится к переднему конвейеру. d) Повторение операций Результат ►когда нажимается кнопка РB1 (X20), осуществляется повтор функционирования, начиная с пункта b). Разработать схему алгоритма управляющей программы. 72 73 L1, L2, L3, N – трехфазный источник питания (380 В, 50 Гц) 74 GV1 – источник питания постоянного тока +24 В РЕ – провод заземления QF1, QF2 – автоматический выключатель для двигателя с тепловым реле QF3…QF6 – автоматические выключатели KM1 – контактор для управления двигателем конвейера1 KM2 – контактор для управления двигателем конвейера2 KM3 – контактор для управления сортировочной створкой K1 – реле для подачи управляющего сигнала роботу Д1, Д2, Д3 – датчики определения размеров детали Д4, Д5 – датчики положения детали PB1 – кнопка на панели управления SW1 – тумблер на панели управления SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией) Контрольные вопросы 1. Приведите пример использования таймера с накоплением. 2. Нарисуйте схему и временную диаграмму работы таймера с накоплением. 3. Приведите пример использования таймера с памятью. 4. Нарисуйте схемы и временные диаграммы работы таймера с па- мятью. 5. Из чего складывается таймер-погрешность по входу и таймер- погрешность по выходу? Измените созданную в упражнении Е-2 программу таким образом, чтобы конвейеры Y1 и Y2 останавливались в случае, когда тыловой или передний поддон будут наполнены большими или маленькими деталями соответственно. Вместимость тылового поддона 4 детали, переднего – 6 деталей). 75 Лабораторная работа № 7 УПРАВЛЕНИЕ ПОДАЧЕЙ ДЕТАЛЕЙ. УПРАВЛЕНИЕ КОНВЕЙЕРОМ Цель работы Самостоятельно создать программное обеспечение для заданных в упражнениях E-5 и E-6 СУ, используя изученные ранее инструкции, при- меняемые при программировании контроллеров. 1. Упражнение E-5 – Управление подачей деталей На рисунке 7.1 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов-выходов ПЛК, кнопками и тумблерами, с помощью кото- рых задаются сигналы управления виртуальным оборудованием. Рисунок 7.1 − Панель управления и виртуальное оборудование к упражнению E-5 76 Тумблер SW1 на Панели управления (вход Х24 контроллера) управляет пуском-остановом конвейера (выход Y1) в положениях ON/OFF соответственно. Кнопка РВ1 (вход Х20 контроллера) задает для робота с выхода Y0 управляющий сигнал подачи ящика на конвейер при условии, что робот находится в отправной точке (нормально открытый контакт вхо- да Х0 контроллера замкнут). Датчик Х1, обнаружив ящик на конвейере, выдает сигнал на останов конвейера и загрузку деталей в ящик (Y2). Вме- стимость ящика 5 деталей. Подсчет поданных деталей осуществляется по входу датчика Х2. После того, как ящик наполнен, конвейер перемещает его к поддону. Для реализации поставленной задачи управления технологическим оборудованием предлагается система управления, структурная схема ко- торой показана на рисунке 7.2 Основным управляющим элементом системы является ПЛК, кото- рый по сигналам блока датчиков реализует управление технологическим оборудованием. Выходные сигналы датчиков поступают на входы кон- троллера. Обработка сигналов датчиков осуществляется программно. Кон- вейер приводится в движение трехфазным асинхронным двигателем с ре- лейно-контактной СУ. С выходов контроллер инициирует запуск и оста- новку конвейеров. Запуск программы промышленного робота осуществля- ется с выхода контроллера сигналом, поступающим на вход системы управления роботом. Дальнейшая работа ПР осуществляется по состав- ленной для него программе. По окончании цикла загрузки и возврату в исходную позицию с СУ ПР выдается сигнал “Конец цикла”, поступаю- щий на вход ПЛК. Схемы подключения оборудования и входов-выходов ПЛК приве- дена на рисунке 7.3, 7.4. Задание 1.1. Разработать управляющую программу для реализации постав- ленной задачи подачи точно установленного числа деталей в ящик, распо- ложенный на конвейере, с учетом следующих условий: Общее управление a) Когда на Панели управления тумблер SW1 (Х24) переведен в ON, конвейер движется. Когда тумблер SW1 (Х24) установлен в OFF, кон- вейер останавливается. b) Когда на Панели управления нажата кнопка РB1 (X20), роботу выдается ON команда Подачи (Y0). Команда Подачи (Y0) переходит в OFF, когда робот уходит от отправной точки (X0). Когда команда Подачи (Y0) переходит в ON, робот подает ящик на конвейер. Управление деталями 77 a) Когда датчик для определения Ящик на конвейере (X1) в устрой- стве линии подачи деталей перейдет в ON, конвейер остановится. b) В ящик помещаются пять деталей. Ящики, содержащие по 5 де- талей, переносятся к поддону справа. c) Подача деталей осуществляется, когда Команда подать детали (Y2) установлена в ON и ведется подсчет поданных деталей по установке в ON входа Поданные детали (X2). ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ Для корректного выполнения программы необходимо задать усло- вие, что только одна деталь может одновременно находиться на конвейере. 1.2. Выполнить проверку соответствия программы заданным усло- виям посредством 3D- графической имитации. Подтверждение соответ- ствия программы произвести по следующим пунктам: a) На Панели управления установите в ON тумблер SW1 (Х24) Результат ► конвейер перемещается вправо. b) На Панели управления нажните кнопку РBI (X20) Результат ►робот подает ящик на конвейер. c) Функционирование подачи деталей Результат ► ящик останавливается под линией подачи и в него по- падает точно установленное число деталей. d) После того, как детали поданы Результат ► конвейер движется вправо и переносит ящик к поддо- ну. e) Повторение операций Результат ►когда нажата кнопка РBI (X20), осуществляется повтор функционирования, начиная с пункта b). Для того чтобы иметь возможность повторить функционирование, следует инициализировать экран посредством щелчка на дистанционном управлении по кнопке Reset. Разработать схему алгоритма управляющей программы. 78 Структурная схема системы управления к упражнению Е-5 СУ ПР СУ привода заслонки бункера Блок датчиков СУ конвейера вверх вниз ПЛК пуск стоп Пульт управления Бункер Конвейер ПР Команды оператора подача отправная точка Рисунок 7.2 − Структурная схема СУ к упражнению Е-5 79 80 81 L1, L2, L3, N – трехфазный источник питания (380 В, 50 Гц) GV1 – источник питания постоянного тока +24 В РЕ – провод заземления QF1 – автоматический выключатель для двигателя с тепло-вым реле QF2…QF5 – автоматические выключатели KM1 – контактор для управления двигателем конвейера KM2 – контактор для управления сортирующей створкой K1 – реле для подачи управляющего сигнала роботу Д1…Д3 – датчики положения детали PB1 – кнопка на панели управления SW1 – тумблер на панели управления SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией) 2. Упражнение E-6 – Управление конвейером На рисунке 7.5 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов-выходов ПЛК, кнопками и тумблерами, с помощью кото- рых задаются сигналы управления виртуальным оборудованием. Кнопка РВ1 (вход Х20 контроллера) задает для загрузочной воронки с выхода Y10 контроллера управляющий сигнал подачи детали на конвей- ер. При нажатии на кнопку РВ2 (Х21) конвейер перемещает деталь вправо (Y11) до тех пор, пока не сработает конечный выключатель Правосторон- ний предел (Х11), затем начинается реверсивное движение конвейера (Y12), которое ограничивается срабатыванием конечного выключателя Левосто- ронний предел (Х10). Деталь находится в крайнем левом положении в те- чение 5 с, после чего конвейер перемещает ее вправо, пока не сработает датчик Останова (Х12), управляющий сигнал от которого останавливает конвейер. Для реализации поставленной задачи управления технологическим оборудованием предлагается система управления, структурная схема ко- торой показана на рисунке 7.6. 82 Рисунок 7.5 − Панель управления и виртуальное оборудование к упражнению Е-6 Основным управляющим элементом системы является ПЛК, кото- рый по сигналам блока датчиков Д1 реализует управление технологиче- ским оборудованием. Выходные сигналы датчиков поступают на входы контроллера. Обработка сигналов датчиков осуществляется программно. Конвейер приводится в движение трехфазным асинхронным двигателем с релейно-контактной СУ. С выходов контроллер инициирует запуск и оста- новку конвейера. Запуск программы промышленного робота осуществля- ется с выхода контроллера сигналом, поступающим на вход системы управления роботом. Дальнейшая работа ПР осуществляется по состав- ленной для него программе. По окончании цикла загрузки и возврату в исходную позицию с СУ ПР выдается сигнал “Конец цикла”, поступаю- щий на вход ПЛК. Схемы подключения оборудования и входов-выходов ПЛК приве- дены на рисунках 7.7, 7.78 Задание 83 2.1. Разработать управляющую программу для реализации постав- ленной задачи управления движением конвейера с учетом следующих условий: a) Когда на Панели управления нажата кнопка РB1 (X20), коман- да Подачи (Y10) для загрузочной воронки переходит ON и загрузочная во- ронка подает деталь. Когда кнопка РBI (X20) отпущена, команда Подачи (Y10) переходит в OFF. b) Когда на Панели управления нажата кнопка РB2 (X21), конвей- ер функционирует согласно описанной ниже в пунктах с с) по f) последо- вательности. Если РВ2 (Х21) отпущена, последовательность функциониро- вания продолжается. c) При нажатии на кнопку РВ2 (Х21) конвейер начинает переме- щаться вправо (Y11) и останавливается, когда срабатывает конечный вы- ключатель Правосторонний предел (X11). d) После срабатывания конечного выключателя X11 конвейер пе- ремещается в обратном направлении (Y12) до тех пор, пока не сработает конечный выключатель Левосторонний предел (XI0). e) Деталь остается у левостороннего предела в течение 5 секунд. f) 5 секунд спустя конвейер начинает перемещаться вперед (Y11) до тех пор, пока не сработает датчик Останова (Х12). 2.2. Выполнить проверку соответствия программы заданным усло- виям посредством 3D- графической имитации. Подтверждение соответ- ствия программы провести по следующим пунктам: a) На Панели управления нажмите кнопку РB1 (X20) Результат ► деталь поступает из загрузочной воронки. b) На Панели управления нажмите кнопку РB2 (X21) Результат ►конвейер перемещается вправо и останавливается у Правостороннего предела (X11). c) Функционирование в обратном направлении Результат ► после остановки детали у правого предела, конвейер движется влево, и деталь останавливается у Левостороннего предела (X10). d) Функционирование у левостороннего предела Результат ► деталь остается у Левостороннего предела (Х10) в те- чение 5 секунд. e) Операция останова Результат ► После остановки детали у левостороннего предела в течение 5 секунд, конвейер движется вправо и деталь останавливается у датчика Останова (X12). 84 Для того чтобы иметь возможность повторить функционирование, следует инициализировать экран посредством щелчка на дистанционном управлении по кнопке Reset. Разработать схему алгоритма управляющей программы. Структурная схема системы управления к упражнению Е-6 Загрузочная воронка Блок датчиков СУ конвейера вверх вниз ПЛК вперед стоп Пульт управления Конвейер Команды оператора назад Рисунок 7.6 − Структурная схема СУ к упражнению Е-6 85 86 L1, L2, L3, N – трехфазный источник питания (380 В, 50 Гц) 87 GV1 – источник питания постоянного тока +24 В РЕ – провод заземления QF1 – автоматический выключатель для двигателя с тепловым реле QF2…QF5 – автоматические выключатели KM1 – контактор для управления загрузочной воронкой KM2 – контактор для управления двигателем (конвейер вперед) KM3 – контактор для управления двигателем (конвейер назад) Д1…Д3 – датчики положения детали PB1, PB2 – кнопка на панели управления SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией) Контрольные вопросы 1. Перечислите критерии оценки промышленных сетей как сред- ства транспортировки данных. 2. Назначение интерфейса PROFIBUS-DP. Какую скорость переда- чи данных он обеспечивает? 3. Опишите задачи, решаемые промышленными сетями уровня Field Level. 4. Опишите задачи, решаемые промышленными сетями уровня Sensor-Actuator Level. Какие средства визуализации ТП вы знаете? 88 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8 АВТОМАТИЧЕСКОЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ДВЕРИ Цель работы Самостоятельно создать программное обеспечение для заданной в упражнении F-1 СУ, используя изученные ранее инструкции, применяе- мые при программировании контроллеров. Упражнение F-1 – Автоматическое функционирование двери На рисунке 8.1 показано виртуальное оборудование: дверь, которая поднимается вверх и опускается вниз по сигналам от датчиков У ворот (Х2) и За воротами (Х3) соответственно, Устройство звуковой сигнализа- ции (Y7), которое работает во время движения двери, и Лампа (Y6), кото- рая включается, когда автомобиль находится между датчиками У ворот (Х2) и За воротами (Х3). Три лампы на Панели управления служат для индикации состояния двери: Дверь в движении (Y11), Дверь закрыта (Y10), Дверь открыта (Y13). Четвертая лампа Свет у ворот (Y10) горит, когда горит лампа (Y6). Дверь может быть открыта и закрыта вручную при нажатии кнопок Дверь вверх (Х10) и Дверь вниз (Х11) на Панели управле- ния. Для реализации поставленной задачи управления технологическим оборудованием предлагается система управления, структурная схема ко- торой показана на рисунке 8.2. Основным управляющим элементом системы является ПЛК, кото- рый по сигналам блока датчиков реализует управление виртуальным обо- рудованием. Блок датчиков регистрирует местонахождение автомобиля, выходные сигналы датчиков поступают на входы контроллера, программ- но обрабатываются, и с выходов ПЛК осуществляется управление откры- тием-закрытием двери, устройством сигнализации и включением- выключением лампы над дверью. Схема подключения оборудования и входов-выходов ПЛК приведе- на на рисунке 8.3. 89 Рисунок 8.1 − Панель управления и виртуальное оборудование к упражнению F-1 Задание 1. Разработать управляющую программу для реализации постав- ленной задачи управления функционированием двери с учетом следую- щих условий: a) Когда датчик У ворот (Х2) обнаруживает автомобиль, дверной механизм поднимает ее вверх. b) Когда автомобиль проезжает сквозь дверной проем, дверь опус- кается. c) При движении вверх дверь останавливается, когда срабатывает конечный выключатель Верхний предел (X1). d) При движении вниз дверь останавливается, когда срабатывает конечный выключатель Нижний предел (X0). e) Пока автомобиль находится между датчиком У ворот (Х2) и датчиком За воротами (ХЗ), дверь не опускается. f) Устройство звуковой сигнализации (У7) функционирует во вре- мя движения двери. g) Лампа (У6) горит во время нахождения автомобиля между дат- чиком У ворот (Х2) и датчиком За воротами (ХЗ). 90 h) Три лампы на Панели управления служат для индикации со- стояния двери: Дверь в движении (Y11), Дверь не движется – STOP (Y10), Дверь открыта (Y13). Четвертая лампа Свет у ворот (Y12) горит, когда горит лампа (Y6). i) Дверь может быть открыта или закрыта вручную посредством нажатия на Панели управления соответствующих кнопок ▲ Дверь вверх (Х10) и ▼ Дверь вниз (X11). 2. Выполнить проверку соответствия программы заданным услови- ям посредством 3D- графической имитации. Подтверждение соответ- ствия программы произвести по следующим пунктам: a) Для того, чтобы переместить автомобиль к двери, нажмите кнопку Управление автомобилем Результат ► дверь поднимается вверх, когда датчик У Ворот (Х2) обнаруживает автомобиль. b) Работа Устройства звуковой сигнализации Результат ► во время движения двери устройство звуковой сигна- лизации издает тональные звуки. Устройство звуковой сигнализации от- ключается, если дверь остановлена. (Если в вашем компьютере отсутству- ет звуковая карта, то проверьте ON/OFF состояние выхода (Y7). c) Свет над дверьми Результат ►В момент нахождения автомобиля между датчиком У ворот (Х2) и датчиком За воротами (ХЗ) горит Лампа желтого цвета. d) Нажмите кнопку Управление автомобилем и позвольте автомо- билю проехать сквозь ворота Результат ►Когда датчик За воротами (ХЗ) переходит в состояние OFF, дверь движется вниз. e) Операции, выполняемые на Панели управления вручную Результат ►Дверь может быть вручную открыта и закрыта за счет нажатия кнопок ▲ Дверь вверх (Х10) и ▼ Дверь вниз (X11). Однако, в то время как автомобиль находится в диапазоне обнаружения (между датчи- ками), дверь не может быть опущена. f) Лампы индикации на Панели управления Результат ►Каждая лампа загорается и гаснет согласно перемеще- нию двери и автомобиля. Для того чтобы иметь возможность повторить функционирование, следует инициализировать экран посредством щелчка на дистанционном управлении по кнопке Reset. Разработать схему алгоритма управляющей программы. Структурная схема системы управления к упражнению F-1 91 Блок световой и звуковой сигнализации Блок датчиков СУ привода ворот вкл. выкл. ПЛК вверх вниз Пульт управления Привод ворот Команды оператора Рисунок 8.2 − Структурная схема СУ к упражнению F-1 92 93 L1 – однофазный источник питания (220 В, 50 Гц) GV1 – источник питания постоянного тока +24 В РЕ – провод заземления QF1, QF2, QF3 – автоматические выключатели K1 – реле управления двигателем (поднять ворота) K2 – реле управления двигателем (опустить ворота) Д1…Д4 – датчики положения SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией) HL1…HL5 – лампы световой индикации H1 – устройство звуковой сигнализации Контрольные вопросы 1. Перечислите основные электрические параметры ПЛК. 2. Перечислите основные программные параметры ПЛК. 3. Какие устройства непосредственно подключаются к дискретным входам ПЛК? 4. Почему для аналого-цифрового преобразования в ПЛК исполь- зуются АЦП разрядностью не выше 8–12? 5. В каких случаях возникает необходимость использования специ- ализированных входов вместо стандартных дискретных? 6. Какие варианты исполнения выходов ПЛК Вы знаете? В чем их основные достоинства и недостатки? 7. Какие выходы, дискретные или аналоговые, более надежны и по- чему? 94 Лабораторная работа № 9 УПРАВЛЕНИЕ ВИРТУАЛЬНЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ СЦЕНЫ Цель работы Самостоятельно создать программное обеспечение для заданной в упражнении F-2 СУ, используя изученные ранее инструкции, применяе- мые при программировании контроллеров. Упражнение F-2 – Управление виртуальным оборудованием сце- ны На рисунке 9.1 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов-выходов ПЛК, кнопками, с помощью которых задаются сигналы управления виртуальным оборудованием сцены. Кнопка Начать (вход Х16 контроллера) на Панели управления при условии, что занавес закрыт и сцена расположена у Нижнего предела (Х7), задает для Устройства звуковой сигнализации с выхода Y5 управля- ющий сигнал включения. Устройство звуковой сигнализации (Y5) работа- ет в течение 5с, после чего выдается команда Открытия занавеса (Y0). Положение левого занавеса контролируется концевыми выключателями Левый занавес закрыт (Х0), Левый занавес в среднем положении (Х1), Ле- вый занавес открыт (Х2). Положение правого занавеса контролируется концевыми выключателями Правый занавес закрыт (Х3), Правый занавес в среднем положении (Х4), Правый занавес открыт (Х5). После срабаты- вания конечных выключателей Левый занавес открыт (Х2) и Правый за- навес открыт (Х5) выдается команда на Подъем сцены (Y2) до уровня, контролируемого конечным выключателем Верхний предел сцены (X6). При нажатии на кнопку Завершить (Х17) выдается команда Закрытия занавеса (Y1) и левая и правая половины занавеса закрываются до тех пор, пока не сработают концевые выключатели Левый занавес закрыт (Х0) и Правый занавес закрыт (Х3). При ручном управлении команды Откры- тия/Закрытия занавеса задаются кнопками на Панели управления X10/X11, команды Подъема и Опускания сцены – кнопками ▲Подьем сце- ны (Х12) и ▼Опускание сцены (Х13) соответственно. 95 Рисунок 9.1 − Панель управления и виртуальная сцена к упражнению F-2 Лампы индикации на Панели управления (см. рисунок 9.1) заго- раются и гаснут в соответствии с операциями, проводимыми с занавесом и сценой. Для реализации поставленной задачи управления виртуальным обо- рудованием сцены предлагается система управления, структурная схема которой показана на рисунке 9.2. Основным управляющим элементом системы является ПЛК, кото- рый согласно состоянию опрашиваемых входов по записанной в память программе изменяет состояние выходов, т. е. реализует управление вирту- альным оборудованием сцены. 96 Схемы подключения оборудования и входов-выходов ПЛК приве- дены на рисунках 9.3, 9.4. Задание 1. Разработать управляющую программу для реализации поставлен- ной задачи управления виртуальным оборудованием сцены с учетом сле- дующих условий: Спецификация для операций, выполняемых автоматически e) Когда на Панели управления нажата кнопка Начать (Х16), в течение 5 секунд работает Устройство звуковой сигнализации (Y5). Устройство звуковой сигнализации (Y5) срабатывает только в том случае, если занавес закрыт и сцена расположена у Нижнего предела (Х7). f) По окончании работы Устройства звуковой сигнализации (Y5), команда Открытия занавеса (Y0) устанавливается в состояние ON и зана- вес раздвигается в обе стороны до достижения предельных положений, контролируемых посредством конечных выключателей Х2 и Х5. g) После полного раскрытия занавеса, начинается Подъем сцены (Y2) до срабатывания конечного выключателя Верхний предел сцены (X6). h) Когда на Панели управления нажата кнопка Завершить (Х17), команда Закрытия занавеса (Y1) устанавливается в состояние ON и занавес закрывается до тех пор, пока не сработают концевые выключатели Левый за- навес закрыт (Х0) и Правый занавес закрыт (Х3). Спецификация для операций, выполняемых вручную Выполнение следующих операций допускается только в отсутствие описанных выше выполняющихся автоматических операций: a) Занавес может быть раскрыт только при нажатой на Панели управления кнопке Открытие Занавеса (Х10). Занавес останавливается, когда срабатывают конечные выключатели Левый занавес открыт (Х2) и Правый занавес открыт (Х5). b) Занавес может быть закрыт только при нажатой на Панели управления кнопке Закрытие Занавеса (Х11). Занавес закрывается до срабатывания конечных выключателей Левый занавес закрыт (Х0) и Пра- вый занавес закрыт (Х3). c) Сцена может двигаться вверх только при нажатой на Панели управления кнопке ▲Подьем сцены (Х12). Сцена поднимается до сраба- тывания конечного выключателя Верхний предел сцены (X6). d) Сцена может двигаться вниз только при нажатой на Панели управления кнопке ▼Опускание сцены (Х13). Сцена опускается до сраба- тывания конечного выключателя Нижний предел сцены (Х7). e) Лампы индикации на Панели управления загораются или гас- нут в соответствии с операциями, проводимыми с занавесом и сценой. 97 2. Выполнить проверку соответствия программы заданным услови- ям посредством 3D- графической имитации. Подтверждение соответ- ствия программы провести по следующим пунктам: 3. На Панели управления нажмите кнопку Начать (Х16) Результат ►выполняются операции, приведенные ниже с пункта a) по c). a) Устройство звуковой сигнализации (Y5) работает в течение 5 се- кунд. b) После выключения Устройства звуковой сигнализации (Y5) за- навес полностью раскрывается. c) После раскрытия занавеса сцена начинает подниматься. 4. На Панели управления нажмите кнопку Завершить (Х17) Результат ►закрывается занавес. 5. Операции, выполняемые вручную Результат ► Занавес может быть раскрыт и закрыт нажатием кно- пок Открытие Занавеса (Х10) и Закрытие Занавеса (Х11) соответственно. Сцена может быть поднята или опущена при нажатии кнопок ▲Подьем сцены (Х12) и ▼Опускание сцены (Х13). 6. Лампы индикации на Панели управления Результат ► лампы загораются и гаснут согласно состоянию вы- полняемых операций. Разработать схему алгоритма управляющей программы. 98 Структурная схема системы управления к упражнению F-2 Система звуковой сигнализации СУ привода сцены Блок датчиков СУ привода занавеса вверх вниз ПЛК закрыть открыть Пульт управления Привод сцены Привод занавеса Команды оператора вкл. выкл. Рисунок 9.2 − Структурная схема СУ к упражнению F-2 99 100 101 L1, L2, L3, N – трехфазный источник питания (380 В, 50 Гц) GV1 – источник питания постоянного тока +24 В РЕ – провод заземления QF1 – автоматический выключатель для двигателя с тепло-вым реле QF2…QF4 – автоматические выключатели KM1 – контактор для управления двигателем (поднять сцену) KM2 – контактор для управления двигателем (опустить сцену) K1 – реле для управления двигателем (открыть занавес) K2 – реле для управления двигателем (закрыть занавес) SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией) Д1…Д8 – датчики положения HL1…HL8 – световая индикация H1 – устройство звуковой сигнализации Контрольные вопросы 1. Какими критериями оценки необходимо руководствоваться при выборе ПЛК? 2. Охарактеризуйте четыре этапа выбора ПЛК. 3. Организация памяти в контроллерах. 4. Какие параметры следует учитывать при подключении нагрузки к выходам ПЛК? 5. Покажите схематично структуру команды на языке релейно- контактных схем. 102 Лабораторная работа № 10 СОРТИРОВКА УСТАНОВЛЕННОГО ЧИСЛА ДЕТАЛЕЙ ПО РАЗМЕРУ Цель работы Самостоятельно создать программное обеспечение для заданной в упражнении F-3 СУ, используя изученные ранее инструкции, применяе- мые при программировании контроллеров. Упражнение F-3 – Сортировка установленного числа деталей по размеру На рисунке 10.1 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов-выходов ПЛК, кнопками и тумблерами, с помощью кото- рых задаются сигналы управления виртуальным оборудованием. Рисунок 10.1 − Панель управления и виртуальное оборудование к упражнению F-3 103 Кнопка РВ1 (вход Х20 контроллера) на Панели управления в со- стоянии ON задает для робота с выхода Y0 управляющий сигнал подачи детали на конвейер. Тумблер Х24 управляет пуском-остановом конвейеров с выходов Y1, Y2, Y3, Y4 контроллера в положениях ON/OFF соответствен- но. Датчики Х1, Х2, X3 фиксируют прохождение деталей большой, средней и малой величины соответственно. Каждая деталь сталкивается одним из толкателей в определенный поддон в зависимости от ее размера: большие детали – в поддон L, средние – в поддон M, детали малой величины – в поддон S. В случае заполнения поддона детали соответствующего размера падают с правой стороны. Для реализации поставленной задачи управления технологическим оборудованием предлагается система управления, структурная схема ко- торой показана на рисунке 10.2. Основным управляющим элементом системы является ПЛК, кото- рый по сигналам блока датчиков реализует управление технологическим оборудованием. Выходные сигналы датчиков поступают на входы кон- троллера. Обработка сигналов датчиков осуществляется программно. Кон- вейеры приводится в движение трехфазными асинхронными и однофаз- ными двигателями с релейно-контактной СУ. С выходов контроллер ини- циирует запуск и остановку конвейеров. Запуск программы промышленно- го робота осуществляется с выхода контроллера сигналом, поступающим на вход системы управления роботом. Дальнейшая работа ПР осуществля- ется по составленной для него программе. По окончании цикла загрузки и возврату в исходную позицию с СУ ПР выдается сигнал “Конец цикла”, поступающий на вход ПЛК. Схемы подключения оборудования и входов-выходов ПЛК приве- дены на рисунках 10.3, 10.4. Задание 1. Разработать управляющую программу для реализации постав- ленной задачи сортировки точно установленного числа деталей по разме- рам с учетом следующих условий: a) Когда на Панели управления нажата кнопка РB1 (X20), коман- да Подачи (Y0) для робота установлена в состояние ON. Команда Подачи (Y0) переходит в состояние OFF, когда робот завершит перемещение дета- ли и возвратится в отправную точку. b) Когда тумблер SW1 (Х24) на Панели управления установлен в положение ON, конвейеры двигаются. Если тумблер SW1 (Х24) установлен в положение OFF, конвейеры останавливаются. c) Детали больших, средних и малых размеров, расположенные на конвейерах, сортируются по состояниям входов датчиков Верхний (X1), 104 Средний (Х2), Нижний (ХЗ) и переносятся к поддонам L, M, и S соответ- ственно. d) Когда расположенный в толкателе датчик Обнаружения детали (Х10, X11 или Х12) переходит в состояние ON, конвейер останавливается и деталь сталкивается на поддон. a) На поддонах должно оказаться указанное число деталей каждого из размеров. Поддон L: 3 детали Поддон M: 2 детали Поддон S: 2 детали Избыточные детали должны проходить перед толкателями и падать с правой стороны. ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ Для корректного выполнения программы необходимо задать усло- вие, что только одна деталь может одновременно находиться на конвейере. 2. Выполнить проверку соответствия программы заданным услови- ям посредством 3D- графической имитации. Подтверждение соответ- ствия программы провести по следующим пунктам: a) На Панели управления установите в положение ON тумблер SW1 (Х24) Результат ► конвейеры двигаются вправо. b) На Панели управления нажните кнопку РB1 (X20) Результат ► робот подает деталь. c) Сортировка по размеру Результат ►каждая деталь останавливается перед толкателем со- гласно ее размеру (большая, средняя или малой величины) и сталкивается на поддон. d) После заполнения соответствующих поддонов Результат ►соответствующие детали проходят перед датчиком и падают с правой стороны. Разработать схему алгоритма управляющей программы. 105 Структурная схема системы управления к упражнению F-3 СУ ПР СУ приводов толкателей Блок датчиков СУ блока конвейеров пуск стоп ПЛК пуск стоп Пульт управления Блок толкателей Блок приводов конвейеров ПР Команды оператора Рисунок 10.2 − Структурная схема СУ к упражнению F-3 106 107 108 L1, L2, L3, N – трехфазный источник питания (380 В, 50 Гц) GV1 – источник питания постоянного тока +24 В РЕ – провод заземления QF1 – автоматический выключатель для двигателя с тепло-вым реле QF2…QF10 – автоматические выключатели KM1 – контактор для управления двигателем (главный конвейер) KM2 – контактор для управления двигателем (левый конвейер) KM3 – контактор для управления двигателем (средний конвейер) KM4 – контактор для управления двигателем (правый конвейер) K1 – реле подачи управляющего сигнала роботу K2, K3, K4 – реле для управления толкателями (левым, средним, правым соответственно) SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией) Д1…Д10 – датчики положения Контрольные вопросы 1. Синтаксис обращения к подпрограмме и возврата в главную программу. 2. Синтаксис обращения к программе обработки прерываний и в каких целях она используется. 3. Какую минимальную ширину импульса должны иметь сигналы прерывания и почему? 4. Какая из программ прерывания будет обрабатываться вначале в случае одновременного вызова нескольких программ прерывания? 5. Какая инструкция позволяет обрабатывать программу, время цикла которой превышает 200 мс? 109 Лабораторная работа № 11 ОТБРАКОВКА ДЕТАЛЕЙ Цель работы Самостоятельно создать программное обеспечение для заданной в упражнении F-4 СУ, используя изученные ранее инструкции, применяе- мые при программировании контроллеров. Упражнение F-4 – Отбраковка деталей На рисунке 11.1 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов-выходов ПЛК, кнопками и тумблерами, с помощью кото- рых задаются сигналы управления виртуальным оборудованием. Рисунок 11.1 − Панель управления и виртуальное оборудование к упражнению F-4 110 Кнопка РВ1 (вход Х20 контроллера) задает для загрузочной воронки с выхода Y0 управляющий сигнал подачи детали на конвейер. Тумблер SW1 (вход Х24 контроллера) управляет пуском-остановом конвейеров с выходов Y1 и Y3 в положениях ON/OFF соответственно. Датчик Деталь под сверлом (Х1) фиксирует прохождение детали и останавливает конвей- ер для запуска процесса сверления (Y2). После завершения цикла сверле- ния считываются показания датчиков Х2 (Просверлено правильно) и Х3 (Просверлено неправильно). В случае обнаружения бракованной детали встроенным в толкатель датчиком Обнаружение детали (Х10) конвейер останавливается, и толкатель (Y5) сталкивает ее на поддон дефектных де- талей. Хорошая деталь перемещается конвейером к правому поддону. Для реализации поставленной задачи управления технологическим оборудованием предлагается система управления, структурная схема ко- торой показана на рисунке 11.2 Основным управляющим элементом системы является ПЛК, кото- рый по сигналам блока датчиков реализует управление технологическим оборудованием. Выходные сигналы датчиков поступают на входы кон- троллера. Обработка сигналов датчиков осуществляется программно. Кон- вейеры приводятся в движение трехфазными асинхронными двигателями с релейно-контактной СУ. С выходов контроллер инициирует запуск и оста- новку конвейеров. Схемы подключения оборудования и входов-выходов ПЛК приве- дены на рисунках 11.3, 11.4. Задание 1. Разработать управляющую программу для реализации постав- ленной задачи разделения бракованных и хороших деталей в соответствии с сигналами датчиков с учетом следующих условий: Общее управление a) Когда на Панели управления нажата кнопка РB1 (X20), коман- да Подачи (Y0) для загрузочной воронки переходит в состояние ON и из загрузочной воронки подается деталь. Если кнопка РB1(X20) отпущена, ко- манда Подачи (Y0) переходит в состояние OFF. b) Когда тумблер SW1 (Х24) на Панели управления установлен в состояние ON, конвейеры движутся. Когда переключатель SW1(Х24) уста- новлен в состояние OFF, конвейеры останавливаются. Управление сверлением a) Когда установленный в сверлильной машине датчик Деталь под сверлом (X1) переходит в состояние ON, конвейеры останавливаются. 111 b) Когда Запуск сверления (Y2) переходит в состояние ON, запуска- ется процесс сверления. Запуск сверления (Y2) переключается в состояние OFF, когда датчик Сверление (Х0) находится в состоянии ON. c) После того, как сверлильная машина отработала один полный цикл, установится в состояние ON сигнал датчика Просверлено правильно (Х2) или датчика Просверлено неправильно (ХЗ). Сверлильная машина не может быть остановлена в середине цикла сверления. В этой имитации одна из трех деталей должна иметь дефект. Если в детали просверлено несколько отверстий, то такая деталь также считается дефектной. d) Когда дефектная деталь обнаружена встроенным в толкатель датчиком Обнаружение детали (Х10), конвейер останавливается и толка- тель сталкивает ее на поддон дефектных деталей. ЗАМЕЧАНИЕ Когда команда приведения в действие толкателя установлена в со- стояние ON, он выдвигается полностью. В состоянии OFF толкатель пол- ностью втягивается. e) Хорошую деталь конвейер перемещает к поддону, расположен- ному с правой стороны. 2. Выполнить проверку соответствия программы заданным услови- ям посредством 3D- графической имитации. Подтверждение соответ- ствия программы провести по следующим пунктам: a) На Панели управления установите в состояние ON тумблер SW1 (Х24) Результат ► конвейер движется вправо. b) На Панели управления нажмите кнопку РВ1 (Х20) Результат ► деталь поступает из загрузочной воронки. c) Сверление Результат ►деталь останавливается под сверлом, и в ней просвер- ливается отверстие. d) Функционирование после сверления хорошей детали Результат ► конвейер перемещает деталь к поддону, расположен- ному с правой стороны. e) Функционирование после сверления дефектной детали Результат ►деталь останавливается перед толкателем и выталкива- ется на поддон для бракованных деталей. f) Повторение функционирования Результат ►Если нажата кнопка РB1 (X20), то функционирование повторяется, начиная с пункта b). Для того чтобы иметь возможность повторить функционирование, следует инициализировать экран посредством щелчка на дистанционном управлении по кнопке Reset. 112 Разработать схему алгоритма управляющей программы. Структурная схема системы управления к упражнению F-4 СУ ПР СУ привода толкателя Блок датчиков СУ конвейера пуск стоп ПЛК пуск стоп Пульт управления Толкатель Конвейер ПР Команды оператора Привод загрузочной воронки вверх вниз Рисунок 11.2 − Структурная схема СУ к упражнению F-4 113 114 115 L1, L2, L3, N – трехфазный источник питания (380 В, 50 Гц) GV1 – источник питания постоянного тока +24 В РЕ – провод заземления QF1, QF2 – автоматический выключатель для двигателя с тепловым реле QF3…QF7 – автоматические выключатели KM1 – контактор для управления двигателем (конвейер 1 вперед) KM2 – контактор для управления двигателем (конвейер 2 вперед) K1 – реле для подачи управления загрузочной воронкой K2 – реле для подачи управляющего сигнала СУ сверлильного стан- ка K3 – реле для управления толкателем Д1…Д4 – датчики положения PB1 – кнопка на панели управления SW1 – тумблер на панели управления SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией) Контрольные вопросы 1. Какая команда инвертирует результат обработки предыдущей команды? 2. С помощью какой команды можно организовать пошаговую проверку программы? 3. Каким образом осуществляется маркировка точки в программе? 4. Таймеры каких порядковых номеров могут быть использованы в подпрограмме? Синтаксис задания цикла в программе. 116 Лабораторная работа № 12 УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ КОНВЕЙЕРА СОГЛАСНО ОПРЕДЕЛЕННОМУ РАЗМЕРУ ДЕТАЛИ Цель работы Самостоятельно создать программное обеспечение для заданной в упражнении F-5 СУ, используя изученные ранее инструкции, применяе- мые при программировании контроллеров. Упражнение F-5 – Управление движением конвейера На рисунке 12.1 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов-выходов ПЛК, кнопками и тумблерами, с помощью кото- рых задаются сигналы управления виртуальным оборудованием. Рисунок 12.1 − Панель управления и виртуальное оборудование к упражнению F-5 117 Кнопка РВ1 (вход Х20 контроллера) задает для загрузочной воронки с выхода Y0 управляющий сигнал подачи детали на конвейер. Тумблер SW1 (вход Х24 контроллера) управляет пуском-остановом конвейеров с выходов Y1, Y2 и Y5 в положениях ON/OFF соответственно. Датчики Х0, Х1, X2 фиксируют прохождение деталей большой, средней и малой вели- чины соответственно. После сортировки по размерам деталей по сигналам от датчиков осуществляется их перенос к определенным поддонам. Детали большой и малой величины сталкиваются толкателем Y5 на нижний кон- вейер и переносятся к правому поддону L для больших или к левому под- дону S для малых деталей. Детали средней величины переносятся в поддон M роботом. Тумблер SW2 (вход Х25 контроллера) в положении ON обеспечивает автоматическую подачу деталей из загрузочной воронки в случае, когда робот начинает переносить в поддон М деталь среднего размера, либо когда большая или малая деталь помещена в поддон. Для реализации поставленной задачи управления технологическим оборудованием предлагается система управления, структурная схема ко- торой показана на рисунке 12.2. Основным управляющим элементом системы является ПЛК, кото- рый по сигналам блока датчиков реализует управление технологическим оборудованием. Выходные сигналы датчиков поступают на входы кон- троллера. Обработка сигналов датчиков осуществляется программно. Кон- вейеры приводятся в движение трехфазными асинхронными и однофаз- ными двигателями с релейно-контактной СУ. С выходов контроллер ини- циирует запуск и остановку конвейеров. Запуск программы промышленно- го робота осуществляется с выхода контроллера сигналом, поступающим на вход системы управления роботом. Дальнейшая работа ПР осуществля- ется по составленной для него программе. По окончании цикла загрузки и возврату в исходную позицию с СУ ПР выдается сигнал “Конец цикла”, поступающий на вход ПЛК. Схемы подключения оборудования и входов-выходов ПЛК приве- дены на рисунках 12.3, 12.4. Задание 1. Разработать управляющую программу для реализации постав- ленной задачи управления движением конвейера согласно определенному размеру детали с учетом следующих условий: a) Когда на Панели управления нажата кнопка РB1 (X20), коман- да Подачи (Y0) для загрузочной воронки переходит состояние ON и осу- ществляется подача детали. Когда кнопка РВ1(X20) отпущена, команда Подачи (Y0) переходит в состояние OFF. 118 b) Когда тумблер SW1(Х24) на Панели управления установлен в положение ON, конвейеры движутся. Когда тумблер SW1(Х24) установлен в положение OFF, конвейеры останавливаются. c) Большие, средние и мелкие детали на конвейерах сортируются по сигналам, поступающим от датчиков Верхний (Х0), Средний (X1) и Нижний (Х2) и переносятся к установленным для каждого размера поддо- нам. Большая деталь: сталкивается на нижний конвейер и переносится к правому поддону L. Средняя деталь: переносится к поддону M роботом. Малая деталь: сталкивается на нижний конвейер и переносится к левому поддону S. d) Когда датчик Обнаружение детали (Х3) переходит в состояние ON, конвейер останавливается и большая или малая деталь сталкивается на нижний конвейер. ЗАМЕЧАНИЕ Когда команда приведения в действие толкателя установлена в ON, он выдвигается полностью. В состоянии OFF толкатель полностью втяги- вается. e) Когда состояние установленного в роботе датчика Деталь на столе (Х5) перейдет в состояние ON, команда Разгрузить (Y4) устанавли- вается в состояние ON и робот переносит деталь к поддону M. Когда Функционирование робота окончено (Х6) перейдет в состояние ON (состо- яние ON соответствует размещению детали на поддоне), команда Разгру- зить (Y4) устанавливается в состояние OFF. f) Если на Панели управления тумблер SW2(Х25) установлен в положение ON, осуществляется автоматическая подача детали в момент, когда: • робот начинает переносить деталь среднего размера; • малая или большая деталь помещена на поддон. 2. Выполнить проверку соответствия программы заданным услови- ям посредством 3D- графической имитации. Подтверждение соответ- ствия программы провести по следующим пунктам: a) На Панели управления установите в положение ON тумблер SW1(Х24) Результат ► конвейер движется вправо. b) На Панели управления нажмите кнопку РВ1 (Х20) Результат ► деталь поступает из загрузочной воронки. c) Сортировка деталей по размеру Результат ► Большая деталь: сталкивается на нижний конвейер и переносится к правому поддону L. 119 Средняя деталь: переносится к поддону M роботом. Малая деталь: сталкивается на нижний конвейер и переносится к левому поддону S. d) Функционирование во время установки тумблера SW2 (Х25) на Панели управления в положение ON Результат ► очередная деталь поступает из загрузочной воронки, когда робот начинает перемещать среднюю деталь или когда малая или большая деталь окажется на поддоне. 3. Разработать схему алгоритма управляющей программы. Структурная схема системы управления к упражнению F-5 СУ ПР СУ привода толкателя Блок датчиков СУ конвейеров пуск стоп ПЛК пуск стоп Пульт управления Толкатель Блок приводов конвейеров ПР Команды оператора разгрузить отправная точка завершение операции Рисунок 12.2 − Структурная схема СУ к упражнению F-5 120 121 122 L1, L2, L3, N – трехфазный источник питания (380 В, 50 Гц) GV1 – источник питания постоянного тока +24 В РЕ – провод заземления QF1, QF3 – автоматический выключатель для двигателя с тепловым реле QF2, QF4…QF8 – автоматические выключатели KM1 – контактор для управления двигателем (верхний конвейер вперед) KM2 – контактор для управления двигателем (поперечный конвейер вперед) KM3 – контактор для управления двигателем (нижний конвейер вперед) KM4 – контактор для управления двигателем (нижний конвейер назад) K1 – реле для подачи управления загрузочной воронкой K2 – реле для управления толкателем K3 – реле для подачи управляющего сигнала СУ робота («Разгру- зить») SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией) Д1…Д3 – датчики определения размера детали Д4…Д9 – датчики положения PB1 – кнопка на пульте управления («Подача детали») SW1, SW2 – тумблеры на панели управления Контрольные вопросы 1. Назовите функции регистров отображения входов и выходов. 2. Инструкция обновления регистров отображения. 3. Инструкции использования высокоскоростного счетчика. 4. Синтаксис выдачи определенного числа импульсов с жестко за- данной частотой и соотношением ширины импульса 50:50. 5. Синтаксис выдачи импульсов с жестко заданной шириной им- пульса и продолжительностью периода. Синтаксис выдачи определенного числа импульсов с заданной ча- стотой. 123 Лабораторная работа № 13 УПРАВЛЕНИЕ ПОДЪЕМНЫМ ПРИСПОСОБЛЕНИЕМ Цель работы Самостоятельно создать программное обеспечение для заданной в упражнении F-6 СУ, используя изученные ранее инструкции, применяе- мые при программировании контроллеров. Упражнение F-6 – Управление подъемным приспособлением На рисунке 13.1 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов-выходов ПЛК, кнопками и тумблерами, с помощью кото- рых задаются сигналы управления виртуальным оборудованием. Рисунок 13.1 − Панель управления и виртуальное оборудование к упражнению F-6 124 Кнопка РВ1 (вход Х20 контроллера) задает для бункера с выхода Y0 контроллера управляющий сигнал подачи детали на конвейер. Тумблер SW1 (вход Х24 контроллера) управляет пуском-остановом конвейера с вы- хода Y1 в положениях ON/OFF соответственно. Датчики Верхний (Х0), Средний (Х1) и Нижний (X2) фиксируют прохождение деталей большой, средней и малой величины соответственно. Датчик Деталь на подъемнике (Х3) фиксирует нахождение детали на подъемнике и в соответствии с по- казаниями датчиков Х0, Х1, X2 переносит деталь на верхний, средний или нижний конвейер. После того, как один из датчиков X10, Х12 или Х14 с левого конца конвейера обнаружит деталь, соответствующий конвейер переходит в состояние ON и переносит деталь к поддону с правой сторо- ны. Конвейер останавливается спустя 3 секунды после того, как деталь пройдет мимо датчика X11, Х13 или Х15 в правом конце конвейера. Подъ- емом (Y2) и опусканием (Y3) подъемника управляют сигналы датчиков Нижнее (Х4), Среднее (Х5) и Верхнее положение подъемника (Х6). Когда деталь перенесена с подъемника на конвейер, переходит в состояние ON команда Вращения подъемника (Y4) и он возвращается в начальное поло- жение. Для реализации поставленной задачи управления технологическим оборудованием предлагается система управления, структурная схема ко- торой показана на рисунке 13.2. Основным управляющим элементом системы является ПЛК, кото- рый по сигналам блока датчиков реализует управление технологическим оборудованием. Выходные сигналы датчиков поступают на входы кон- троллера. Обработка сигналов датчиков осуществляется программно. Кон- вейеры приводятся в движение трехфазными асинхронными двигателями с релейно-контактной СУ. С выходов контроллер инициирует запуск и оста- новку конвейера. Схемы подключения оборудования и входов-выходов ПЛК приве- дены на рисунках 13.3, 13.4. Задание 1. Разработать управляющую программу для реализации постав- ленной задачи управления движением подъемника с учетом следующих условий: Общее управление a) Когда на Панели управления нажата кнопка РB1(X20) команда Подачи (Y0) для загрузочной воронки переходит состояние ON и осу- ществляется подача детали. Когда кнопка РВ1(X20) отпущена, команда Подачи (Y0) переходит в состояние OFF. 125 b) Когда тумблер SW1 (Х24) на Панели управления установлен в положение ON, конвейер, на который поступают детали из загрузочной воронки, движется. Когда тумблер SW1 (Х24) установлен в положение OFF, конвейер останавливается. c) После того, как один из датчиков X10, Х12 или Х14 с левого кон- ца конвейера обнаружит деталь, соответствующий конвейер переходит в состояние ON и переносит деталь к поддону с правой стороны. Конвейер останавливается спустя 3 секунды после того, как деталь пройдет мимо датчика X11, Х13 или Х15 в правом конце конвейера. d) Большие, средние и мелкие детали на конвейере сортируются по сигналам, поступающим от датчиков Верхний (Х0), Средний (Х1) и Ниж- ний (Х2). Управление подъемником a) Когда встроенный в подъемник датчик Деталь на подъемнике (Х3) переходит в состояние ON, осуществляется перенос детали согласно ее размеру к одному из следующих конвейеров: Большая деталь: к верхнему конвейеру. Средняя деталь: к среднему конвейеру. Малая деталь: к нижнему конвейеру. b) Команды Подъемник вверх (Y2) и Подъемник вниз (Y3) подаются согласно положению подъемника, определяемому датчиками Верхний (Х6), Средний (Х5) и Нижний (Х4). c) Когда деталь перенесена с подъемника на конвейер, переходит в состояние ON команда Вращения подъемника (Y4). d) После того, как деталь перенесена, подъемник должен возвра- титься в начальное положение и находиться в ожидании. 2. Выполнить проверку соответствия программы заданным услови- ям посредством 3D- графической имитации. Подтверждение соответ- ствия программы провести по следующим пунктам: a) На Панели управления установите в положение ON тумблер SW1 (Х24) Результат ► конвейер движется вправо. b) На Панели управления нажмите кнопку РВ1 (Х20) Результат ► из загрузочной воронки подается деталь. c) Функционирование подъемника Результат ► Когда деталь большого или среднего размера установ- лена на подъемник, то он поднимается до верхнего или среднего конвейе- ра и останавливается. Когда деталь малой величины установлена на подъ- емник, он остается в начальном положении. d) Перенос детали 126 Результат ► Подъемник разворачивается и устанавливает деталь на конвейер, который переносит ее вправо к поддону. e) Возвращение подъемника Результат ► подъемник без детали возвращается в начальное поло- жение и находится в ожидании. f) Повторение функционирования Результат ► Когда нажата кнопка РB1 (X20), функционирование повторяется, начиная с шага b). Разработать схему алгоритма управляющей программы. Структурная схема системы управления к упражнению F-6 СУ заслонки бункера СУ привода подъемника Блок датчиков СУ блока конвейереов вверх поворот ПЛК пуск стоп Пульт управления Подъемник Блок придовов конвейереов Команды оператора вниз вверх вниз Бункер стоп Рисунок 13.2 − Структурная схема СУ к упражнению F-6 127 128 129 L1, L2, L3, N – трехфазный источник питания (380 В, 50 Гц) GV1 – источник питания постоянного тока +24 В РЕ – провод заземления QF1…QF5 – автоматические выключатели для двигателя с тепло- вым реле QF6…QF9 – автоматические выключатели KM1 – контактор для управления двигателем (главный конвейер вперед) KM2 – контактор для управления двигателем (поднять подъемник) KM3 – контактор для управления двигателем (опустить подъемник) KM4 – контактор для управления двигателем (нижний конвейер вперед) KM5 – контактор для управления двигателем (средний конвейер вперед) KM6 – контактор для управления двигателем (верхний конвейер вперед) K1 – реле для подачи управляющего сигнала заслонки бункера K2 – реле для управления поворотом подъемника Д1…Д3 – датчики определения размера детали Д4…Д13 – датчики положения PB1 – кнопка на пульте управления («Подача детали») SW1, SW2 – тумблеры на панели управления SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией) Контрольные вопросы 1. Инструкции для программирования шагового управления. 2. Какие виды STL-разветвлений вы знаете? 3. Команды сложения и вычитания двух числовых данных. 4. Команды умножения двух числовых данных. Команды умноже- ния 16-битных и 32-битных данных. 5. Команды деления двух числовых данных. Команды деления 16- битных и 32-битных данных. 6. Синтаксис команд приращения и уменьшения. Назначение и функциональные возможности SCADA-систем. 130 Лабораторная работа № 14 ЛИНИЯ СОРТИРОВКИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ Цель работы Самостоятельно разработать программное обеспечение для задан- ной в упражнении F-7 СУ, используя изученные ранее инструкции, приме- няемые при программировании контроллеров. Упражнение F-7 – Линия сортировки и распределения На рисунке 14.1 показана Панель управления с индикаторами со- стояния входов-выходов ПЛК, кнопками и тумблерами, с помощью кото- рых задаются сигналы управления виртуальным оборудованием. Рисунок 14.1 − Панель управления и виртуальное оборудование к упражнению F-7 131 Кнопка РВ1 (вход Х20 контроллера) задает для робота с выхода Y0 управляющий сигнал подачи детали на конвейер. Тумблер SW1 (вход Х24 контроллера) управляет пуском-остановом конвейеров с выходов Y1, Y2, Y4 и Y5 в положениях ON/OFF соответственно. Датчики Верхний (Х1), Средний (Х2) и Нижний (X3) фиксируют прохождение деталей большой, средней и малой величины соответственно. Детали большой и малой вели- чины посредством Сортирующей створки (Y3) переносятся к тыловому конвейеру, после чего большая деталь падает с правой стороны от конвей- ера, а малая сталкивается толкателем (Y6) в поддон. Детали средней ве- личины переносятся к переднему конвейеру и затем помещаются роботом в поддон. Тумблер SW2 (вход Х25 контроллера) в положении ON обеспечивает автоматическую подачу деталей в случае, когда робот-разгрузчик начинает переносить деталь среднего размера в поддон, либо когда малая деталь помещена в поддон или большая упала с правой стороны конвейера. Для реализации поставленной задачи управления технологическим оборудованием предлагается система управления, структурная схема ко- торой показана на рисунке 14.2. Основным управляющим элементом системы является ПЛК, кото- рый по сигналам блока датчиков реализует управление технологическим оборудованием. Выходные сигналы датчиков поступают на входы кон- троллера. Обработка сигналов датчиков осуществляется программно. Кон- вейеры приводятся в движение трехфазными асинхронными двигателями с релейно-контактной СУ. С выходов контроллер инициирует запуск и оста- новку конвейера. Запуск программы промышленного робота осуществля- ется с выхода контроллера сигналом, поступающим на вход системы управления роботом. Дальнейшая работа ПР осуществляется по состав- ленной для него программе. По окончании цикла загрузки и возврату в исходную позицию с СУ ПР выдается сигнал “Конец цикла”, поступаю- щий на вход ПЛК. Схемы подключения оборудования и входов-выходов ПЛК приве- дены на рисунках 14.3, 14.4. Задание 1. Разработать управляющую программу для реализации постав- ленной задачи сортировки деталей в точно установленное место в соответ- ствии с их размерами с учетом следующих условий: a) Когда на Панели управления нажата кнопка РB1(X20), команда Подачи (Y0) для робота переходит в состояние ON и робот подает деталь. Ко- манда Подачи (Y0) переходит в состояние OFF, когда робот закончил пере- мещать деталь и возвратился в отправную точку. 132 b) Когда на Панели управления тумблер SW1 (Х24) переведен в положение ON, конвейеры движутся. Когда тумблер SW1 (Х24) установлен в положение OFF, конвейеры останавливаются. c) Большие, средние и мелкие детали на конвейерах сортируются по сигналам, поступающим от датчиков Верхний (X1), Средний (Х2) и Нижний (ХЗ) и переносятся к установленным для каждого размера детали конвейерам и поддонам. Большая деталь: Переносится к тыловому конвейеру, когда Сорти- рующая створка (Y3) конвейера с отводами установлена в состояние ON и далее, перемещаясь по конвейеру, падает с правой стороны. Средняя деталь: Переносится к переднему конвейеру, когда Сор- тирующая створка (Y3) конвейера с отводами установлена в состояние OFF и далее роботом-разгрузчиком переносится в поддон. Малая деталь: Переносится к тыловому конвейеру, когда Сор- тирующая створка (Y3) конвейера с отводами установлена в состояние ON. Когда датчик Обнаружения детали (Х6) в конвейере с отводами фик- сирует прохождение детали, конвейер останавливается и деталь сталкива- ется в поддон. d) Когда встроенный в робот-разгрузчик датчик Деталь на столе (X11) переходит в состояние ON, команда Разгрузить (Y7) устанавливает- ся в состояние ON и робот-разгрузчик переносит деталь в поддон. Когда деталь помещена в поддон, команда Разгрузить (Y7) переходит в состоя- ние OFF. e) Если тумблер SW2 (Х25) на Панели управления переключен в положение ON, очередная деталь автоматически подается роботом в мо- мент когда: • Робот-разгрузчик начинает переносить деталь среднего размера; • Малая деталь помещена в поддон или большая упала с правой стороны конвейера. f) Проблесковые огни зажигаются следующим образом: • Красный горит во время загрузки детали роботом; • Зеленый горит во время перемещения конвейера; • Желтый горит во время остановки конвейера. 2. Выполнить проверку соответствия программы заданным услови- ям посредством 3D- графической имитации. Подтверждение соответ- ствия программы провести по следующим пунктам: a) На Панели управления установите в положение ON тумблер SW1 (Х24) Результат ► конвейер перемещается вправо. b) На Панели управления нажните кнопку РB1 (X20) 133 Результат ►робот выполняет подачу детали. c) Сортировка деталей по размеру Результат ► Большая деталь: Переносится к тыловому конвейеру и падает с правой стороны. Средняя деталь: Переносится к переднему конвейеру и помещается роботом-разгрузчиком в поддон. Малая деталь: Переносится к тыловому конвейеру и сталкивается толкателем в нижний поддон. d) Функционирование во время установки тумблера SW2 (Х25) на Панели управления в положение ON Результат ► очередная деталь автоматически подается роботом в момент, когда: • Робот-разгрузчик начинает переносить деталь среднего размера; • Малая деталь помещена в поддон или большая упала с правой стороны конвейера. 3. Разработать схему алгоритма управляющей программы. 134 Структурная схема системы управления к упражнению F-7 СУ привода створки СУ привода толкателя Блок датчиков СУ блока приводов конвейеров пуск стоп ПЛК пуск стоп Пульт управления Толкатель Блок придовов конвейереов Команды оператора влево вправо Сортирующая створка СУ ПР 1 СУ ПР 2 Рисунок 14.2 − Структурная схема СУ к упражнению F-7 135 136 L1, L2, L3, N – трехфазный источник питания (380 В, 50 Гц) 137 GV1 – источник питания постоянного тока +24 В РЕ – провод заземления QF1…QF4 – автоматические выключатели для двигателя с тепло- вым реле QF5…QF9 – автоматические выключатели KM1 – контактор для управления двигателем (главный конвейер вперед) KM2 – контактор для управления двигателем (сортировочный кон- вейер вперед) KM3 – контактор для управления двигателем (нижний конвейер вперед) KM4 – контактор для управления двигателем (верхний конвейер вперед) K1 – реле для подачи управляющего сигнала роботу 1 (команда по- дачи) K2 – реле для управления сортирующей створкой K3 – реле для управления толкателем К4 – реле для подачи управляющего сигнала роботу 2 (команда раз- грузить) Д1…Д3 – датчики определения размера детали Д4…Д7 – датчики положения PB1 – кнопка на пульте управления SW1, SW2 – тумблеры на панели управления SA1 – кнопка аварийного выключения (кнопка-гриб с фиксацией) Контрольные вопросы 1. Классификация и структура регистров (16 и 32-битных). 2. Перечислите форматы чисел, с которыми могут работать ПЛК. 3. Инструкция передачи данных. 4. Инструкции сравнения числовых данных. 5. Инструкция копирования и инвертирования. 6. Инструкция обмена данными между двумя регистрами. 7. Команды сдвига регистра вправо-влево. 8. Синтаксис двоично-десятичного преобразования данных. Синтаксис команды, выполняющей конвертирование «BCD»- данных в двоичный формат. 138 Лабораторная работа № 15 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОДСВЕТКОЙ РЕКЛАМНОГО ЩИТА Цель работы 1. Получение практических навыков программирования логиче- ских контроллеров в среде GX Developer. 2. Разработка программы управления подсветкой рекламного щита в соответствии с заданным алгоритмом. 3. Осуществление диагностики работы программы в off-line и on- line режимах. Краткий обзор пакета GX Developer фирмы Mitsubishi Программирование ПЛК может быть выполнено с помощью целого ряда пакетов ПО, соответствующих стандарту МЭК 1131-3 (более подроб- ная информация приведена в главе 10 «Классификация языков по стандар- ту МЭК 61131-3» первой части учебно-методического пособия «Програм- мируемые логические контроллеры для управления технологическими процессами»). В данной работе для программирования ПЛК используется “родной” пакет ПО, поставляемый фирмой Mitsubishi совместно со своей продукцией – GX Developer. GX Developer представляет собой стандартное средство программи- рования контроллеров Mitsubishi семейства FX. Пакет сочетает в себе набор функций разработки, отладки и записи программы в ПЛК с исполь- зованием интерфейсных возможностей Windows. Внешний вид среды GX Developer приведен на рисунке 15.1. 139 Рисунок 15.1 − GX Developer. Внешний вид среды разработки программы для ПЛК Законченные программные модули могут быть скопированы из од- ного проекта в другой. Также можно копировать строки инструкций в пре- делах созданной программы. Данный пакет обеспечивает доступ к пара- метрам контроллеров, конфигурациям сети и таблицам комментариев. Все параметры контроллеров и сетевые установки проверяются на достовер- ность при входе. Пакет позволяет использовать при программировании следующие взаимно конвертируемые языки описания приложения: язык релейно-контактных схем MELSEC ladder diagram (LD) - ис- пользует в качестве базовых элементов программирования графические элементы "контакты" (contacts) и "катушки" (coils), связанные с входными и выходными каналами соответственно. 140 список инструкций MELSEG instruction list (IL) - унификация ин- терфейса языка программирования низкого уровня, неориентированного на какую-либо микропроцессорную архитектуру. На его основе можно создавать оптимальные по быстродействию программные единицы. язык последовательных функциональных схем (Sequential Function Charts, или Grafcet) позволяет формулировать логику программы на основе чередующихся процедурных шагов и транзакций (условных переходов), а также описывать последовательно-параллельные задачи в понятной и наглядной форме. Другой важной особенностью является интеграция программы Ladder Logic Test, которая позволяет программисту производить имита- 141 цию работы программы в режиме off-line (см. рисунок 15.2). Интегриро- ванные редакторы Ladder Logic Test позволяют манипулировать всеми ре- гистрами данных, вводами-выводами и реле. Рисунок 15.2 – Имитация работы программы Ladder Logic Test Краткие сведения по работе с программой Пакет GX Developer имеет интуитивно понятный пользовательский интерфейс. Для создания нового проекта следует нажать кнопку New Pro- ject на панели инструментов и в открывшемся диалоговом окне ука- зать серию и тип программируемого контроллера, а также выбрать язык программирования. Для программирования на языке релейно-контактных схем (LD) в программе предусмотрена отдельная панель инструментов Ladder Symbols с подписями «горячих» клавиш. Переключение между языками описания приложения релейно- контактных схем (LD) и списком инструкций (IL) осуществляется нажати- ем кнопки Ladder/Instruction list view switches. Для ввода или изменения инструкций должен быть активирован режим записи (Write mode). Режим чтения (Read mode), в котором изменение программы невозможно, служит для просмотра программы или поиска операндов. Если в программе указываются только служит для просмотра про- граммы или поиска операндов. 142 Если в программе указываются только операнды с их адресами, то очень быстро утрачивается обзорность программы. Программы с несколь- кими сотнями цепей без каких-либо комментариев понимает только разра- ботчик. Поэтому подробное документирование программы настолько же важно, как и само программирование. GX Developer предлагает три способа документирования: - комментарии к операндам - текстовые вставки (Statements) - надписи Комментарий к операнду - это краткое описание, присвоенное операнду. Комментарии к операндам можно либо обрабатывать в файле COMMENT независимо от программирования (см. рисунок 15.3), либо вводить во время программирования при вводе операнда. В последнем случае файл COMMENT обновляется автоматически. Чтобы комментарии можно было вводить при программировании, необходимо в меню Tools открыть окно диало- га Options и на закладке Program Common акти- вировать опцию Continuous during write. В этом случае при вводе операнда вы имеете возможность заново ввести комментарий для этого операнда или обработать уже имеющий- ся комментарий. Как правило, функция входов и выходов известна уже до програм- мирования, и поэтому комментарии можно ввести заранее, непосредствен- но в файл комментариев. Для обработки этого файла щелкните в навигаторе проектов двой- ным щелчком по COMMENT. Рисунок 15.3 − Ввод комментариев к операндам в файл COMMENT 143 Для каждого операнда можно ввести комментарий (Comment) дли- ной до 32 знаков и альтернативное название (Alias) длиной до 8 знаков. Альтернативное название представляет собой краткое обозна- че- ние операнда, которое можно пока- зы- вать на экране вместе с настоящим названием операнда или вместо него. В качестве альтернативных названий можно использовать, например, идентификационные обозначения кон- структивных элементов, по которым можно однозначно идентифицировать входы и выходы установки. В меню View можно выбрать, должны ли в программе показываться комментарии к операндам и (или) альтернативные обозначения. Кроме того, если комментарии к операндам планируется сохранить в контроллере, то в параметрах контроллера MELSEC семейства FX для этого должна быть зарезервирована память. При этом место, резервируе- мое для комментариев, отнимается от памяти для программы. Например, в контроллере серии FX1s можно сохранить 2000 шагов программы. Если в нем создается 1 блок для комментариев, как это показано на иллюстрации справа, то в этом контроллере можно сохранить 50 комментариев к опе- рандам. Каждый блок с 50 комментариями уменьшает объем памяти для программы на 500 шагов программы. В контроллере FX1s можно зарезер- вировать до 3 блоков комментариев с 150 комментариями к операндам. После этого еще остается место для 500 шагов программы. Размер файла с комментариями к операндам можно уменьшить, выполнив в меню Tools функцию Delete unused comments (стереть неиспользуемые комментарии). Рисунок 15.4 − Текстовые вставки в GX Developer Текстовые вставки Statements (см. рисунок 15.4) служат для разъ- яснения и структурирования программы. Они призваны улучшить и уско- рить понимание программы. Каждая текстовая вставка изображается в ви- 144 де одной строки и может содержать до 64 знаков. Для каждой цепи можно ввести 15 строк текстовых вставок. Надпись (рисунок 15.5) можно сделать для каждой команды вывода или прикладной инструкции в конце цепи тока, в виде одной строки дли- ной до 32 знаков. Рисунок 15.5 − Надписи в GX Developer Возможность ввода текстовых вставок и надписей можно активиро- вать в меню Edit –Documentation – Statement или Edit – Documentation – Note. Следует отметить, что запись текстовых вставок и надписей в кон- троллеры семейства FX невозможна. Чтобы проанализировать работу программы в режиме off-line, необ- ходимо сначала конвертировать ее в «понятный» контроллеру язык (ко- манда Convert в меню Convert или клавиша F4). Затем вызывается про- грамма Ladder Logic Test нажатием соответствующей кнопки на па- нели инструментов. Появляется окно запуска программы на выполнение, ее остановки или пошагового выполнения (см. рисунок 15.2) и имитирует- ся запись данных в ПЛК. Используя монитор переменных Entry data monitor, можно наблюдать текущие состояния операндов. Двойным щелчком по пустой ячейке в столбце Device (см. рисунок 15.6) вызывается окно регистрации операндов, используемых в программе. Кнопка Start monitor в окне Entry data monitor запускает программу на выполнение, в ходе которого, следуя заданному алгоритму, выводятся значения зарегистрированных операндов, что дает пользователю максимум прозрачности при анализе работы про- граммы. При тестировании программы имеется также возможность влиять на состояния или значения операндов непосредственно из программатора. 145 Если, например, для запуска определенного процесса нужен входной сиг- нал выключателя, то на компьютере этому входу можно присвоить требу- емое состояние, а затем наблюдать за дальнейшим ходом программы. Для этого двойным щелчком по операнду, состояние которого нужно задать принудительно, вызывается окно Device test (внешний вид его показан на рисунке 15.6), в котором нужно нажать Force On для данного элемента. Рисунок 15.6 − Device test. Внешний вид Прежде чем записать программу в контроллер, ее необходимо проверить на наличие ошибок. Для этого выберите в меню Tools функцию Check program. Проверка за- пускается по нажатию кнопки Execute. Ре- зультат проверки выводится в нижней части диалогового окна. Переход к месту в про- грамме, где обнаружена ошибка, осуществля- ет- ся двойным щелчком по соответствующему сообщению об ошибке. В этом примере в качестве операнда команды вы- вода два раза использован один и тот же выход. Запись программы в память контроллера осуществляется через по- следовательные интерфейсы (RS232 – RS422) с помощью специального кабеля подключения через порты Com1 - Com4. Следует отметить, что перед записью программы необходимо перевести переключатель 146 RUN/STOP на контроллере в режим STOP, а также стереть из памяти кон- троллера предыдущую программу нажатием в диалоговом окне Write to PLC кнопки Clear PLC memory… Настройка подключения контроллера к программатору вызывается в ме- ню Online –Transfer setup. Рисунок 15.7 − Transfer Setup. Настройка подключения контроллера к программатору Двойным щелчком по пиктограмме Serial вызывается диалоговое окно настройки порта и скорости передачи дан- ных по интерфейсу RS232. Стандартная скорость передачи данных 9,6 кбод. Про- верка связи осуществляется по нажатию кнопки Connection test в диалоговом окне Transfer Setup (см. рисунок 15.7). Если устройства могут обмениваться между собой данными, появляется сообщение: Successfully connected with the FX0sCPU. Нажатием кнопки Write to PLC на стандартной панели ин- струментов GX Developer вызывается диалоговое окно Write to PLC, пред- ставленное на рисунке 15.8., в котором необходимо отметить пункт Pro- 147 gram – MAIN. Нажатие кнопки Execute осуществляет запись программы в память контроллера. Рисунок 15.8 − Write to PLC. Запись программы в память контроллера После выдачи сообщения об успешной записи следует перевести переключатель RUN/STOP на контроллере в режим RUN, после чего мож- но запускать отработку контроллером заданной программы. 148 Описание лабораторного стенда В лабораторной работе в основе СУ подсветкой рекламного щита заложен программируемый логический контроллер Mitsubishi MELSEC FX0S-30MR-DS. Описание контроллера приведено в таблице 2.1 – Техни- ческие характеристики контроллеров главы 2 «Основные характеристики и параметры ПЛК» первой части учебно-методического пособия «Програм- мируемые логические контроллеры для управления технологическими процессами». Внешний вид рекламного щита представлен на рисунке 15.9, схема подключения контроллера – на рисунке 15.10. Каждой букве и логотипу компании Mitsubishi соответствует свой светодиод, подключен- ный к соответствующим выходам контроллера (Y0…Y12). Справа на щите находится тумблер ON/OFF, подключенный к входу Х0 контроллера. В качестве источника питания используется стабилизированный источник питания постоянного тока на 24В. Рисунок 15.9 − Внешний вид рекламного щита Схема подключения контроллера Рисунок 15.10 − Схема подключения ПЛК 149 Задание Вариант 1. Разработка программы управления подсветкой ре- кламного стенда 1. Разработать программу, управляющую подсветкой рекламного стенда, по следующему алгоритму: 1.1 с интервалом 1с после включения тумблера (вход Х0) включа- ются попарно лампочки 1 и 10 (выходы У0 и У12), 2 и 9 (выходы У1 и У11) и т.д.; 1.2 после включения последней пары лампочек 5 и 6 (выходы У4 и У5) и выдерживается пауза 1с; 1.3 после паузы включается лампочка 11 под логотипом (выход У12); 1.4 через 1 с все лампочки одновременно отключаются на 0,5 с; 1.5 через 0,5 с все лампочки одновременно включаются и выдер- живается пауза 0,5 с; 1.6 повторить пункты 1.4 и 1.5 еще 2 раза; 1.7 погасить одновременно все лампочки на 1 с; 1.8 продолжить отработку программой заданного алгоритма, начиная с п.1.1. 2. Произвести имитацию работы программы в режиме off-line по- средством программы Ladder Logic Test. 3. Убедившись в выполнении программой заданного алгоритма, записать ее в память контроллера и продемонстрировать работу на стенде. Более наглядно последовательность включения-выключения лампо- чек представлена в таблице 15.1. Таблица 15.1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Пауза Тумблер Х0 1с 1.1 1 - - - - - - - - 10 - 1с 1 2 - - - - - - 9 10 - 1с 1 2 3 - - - - 8 9 10 - 1с 1 1 2 3 4 - - 7 8 9 10 - 1с 1.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 - 1с 1.3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1с 1.4 - - - - - - - - - - - 0,5с 1.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0,5с 1.6 Возврат к п.1.4 (2 раза) 1.7 - - - - - - - - - - - 1с 1.8 Возврат к п.1.1 150 Вариант 2. Разработка программы управления подсветкой ре- кламного стенда 1. Разработать программу, управляющую подсветкой рекламного стенда, по следующему алгоритму: 1.1 с интервалом 1с после включения тумблера (вход Х0) включа- ется лампочка 11 под логотипом (выход У12); 1.2 через 1 с включаются поочередно лампочки 1, 2 и 3 (выходы У0, У1 и У2); 1.3 через 1с после включения лампочки 3 одновременно включает- ся лампочка 4 (выход У3) и отключается лампочка 1 (выход У0); через 1с после включения лампочки 4 одновременно включается лампочка 5 (выход У4) и отключается лампочка 2 и т.д.; 1.4 с интервалом 1с после одновременного включения последней лампочки 10 (выход У11) и отключения лампочки 7 (выход У6) отключа- ются лампочки 8, 9, 10 (выходы У7, У10 и У11) и лампочка 11 под логоти- пом (выход У12); 1.5 выдерживается пауза 1с и одновременно на 1с включаются все лампочки; 1.6 отключается лампочка 11 под логотипом (У12). Выдерживает- ся пауза 1с; 1.7 через 1с одновременно отключаются лампочки 1, 2 и 9, 10. Вы- держивается пауза 1с; 1.8 одновременно отключаются лампочки 3, 4 и 7, 8. Выдержива- ется пауза 1с; 1.9 одновременно отключаются лампочки 5 и 6; 1.10 повторить пункты 1.5 – 1.9 еще 2 раза; 1.11 продолжить отработку программой заданного алгоритма, начиная с п.1.1. 2. Произвести имитацию работы программы в режиме off-line по- средством программы Ladder Logic Test. 3. Убедившись в выполнении программой заданного алгоритма, записать ее в память контроллера и продемонстрировать работу на стенде. Более наглядно последовательность включения-выключения лампо- чек представлена в таблице 15.2 151 Таблица 15.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Пауза Тумблер Х0 1с 1.1 - - - - - - - - - - 11 1.2 1 - - - - - - - - - 11 1с 1 2 - - - - - - - - 11 1с 1 2 3 - - - - - - - 11 1с 1.3 - 2 3 4 - - - - - - 11 1с - - 3 4 5 - - - - - 11 1с - - - 4 5 6 - - - - 11 1с - - - - 5 6 7 - - - 11 1с - - - - - 6 7 8 - - 11 1с - - - - - - 7 8 9 - 11 1с - - - - - - - 8 9 10 11 1с 1.4 - - - - - - - - 9 10 11 1с - - - - - - - - - 10 11 1с - - - - - - - - - - 11 1с - - - - - - - - - - - 1с 1.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1с 1.6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 - 1с 1.7 - - 3 4 5 6 7 8 - - - 1с 1.8 - - - - 5 6 - - - - - 1с 1.9 - - - - - - - - - - - 1с 1.10 Возврат к п.1.5 (2 раза) 1.11 Возврат к п.1.1 Вариант 3. Разработка программы управления подсветкой ре- кламного стенда 1. Разработать программу, управляющую подсветкой рекламного стенда, по следующему алгоритму: 1.1 с интервалом 1с после включения тумблера (вход Х0) включа- ются поочередно лампочки 11, 1, 2, …10 (выходы У12, У0, У1, … У11); 1.2 через 1с после включения последней лампочки 10 поочередно отключаются лампочки 11, 1, 2, …10 с интервалом 1с; 1.3 через 1с после отключения лампочки 10 попарно включаются лампочки 1 и 10, 2 и 9, 3 и 8, 4 и 7, 5 и 6 с интервалом 1с; 1.4 выдерживается пауза 1с и все лампочки одновременно отклю- чаются; 1.5 повторить пункты 1.3 и 1.4 еще 2 раза; 1.6 продолжить отработку программой заданного алгоритма, начиная с п.1.1. 152 2. Произвести имитацию работы программы в режиме off-line по- средством программы Ladder Logic Test. 3. Убедившись в выполнении программой заданного алгоритма, записать ее в память контроллера и продемонстрировать работу на стенде. Более наглядно последовательность включения-выключения лампо- чек представлена в таблице 15.3 Таблица 15.3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Пауза Тумблер Х0 1с 1.1 - - - - - - - - - - 11 1с 1 - - - - - - - - - 11 1с 1 2 - - - - - - - - 11 1с 1 2 3 - - - - - - - 11 1с 1 2 3 4 - - - - - - 11 1с 1 2 3 4 5 - - - - - 11 1с 1 2 3 4 5 6 - - - - 11 1с 1 2 3 4 5 6 7 - - - 11 1с 1 2 3 4 5 6 7 8 - - 11 1с 1 2 3 4 5 6 7 8 9 - 11 1с 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1с 1.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 - 1с - 2 3 4 5 6 7 8 9 10 - 1с - - 3 4 5 6 7 8 9 10 - 1с - - - 4 5 6 7 8 9 10 - 1с - - - - 5 6 7 8 9 10 - 1с - - - - - 6 7 8 9 10 - 1с - - - - - - - 8 9 10 - 1с - - - - - - - - - 10 - 1с - - - - - - - - - - - 1с 1.3 1 - - - - - - - - 10 - 1с 1 2 - - - - - - 9 10 - 1с 1 2 3 - - - - 8 9 10 - 1с 1 2 3 4 - - 7 8 9 10 - 1с 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 - 1с 1.4 - - - - - - - - - - - 1с 1.5 Возврат к п.1.3 (2 раза) 1.6 Возврат к п.1.1 153 Контрольные вопросы 1. Какой интерфейс Вы использовали в лабораторной работе для программирования контроллера Melsec FX0s? 2. Какие взаимно конвертируемые языки программирования кон- троллеров поддерживает пакет GX Developer? 3. Для чего предназначена интегрированная в GX Developer про- грамма Ladder Logic Test? 4. В чем заключаются основные достоинства и недостатки визу- альных языков программирования ПЛК (FBD, SFC, LD) по сравнению с текстовыми (ST, IL)? В каком состоянии центрального процессора контроллера осу- ществляется передача данных в ПЛК? 154 Лабораторная работа № 16 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ Цель работы 1. Управление шаговым двигателем от электронной схемы и от контроллера. 2. Разработка программы управления шаговым двигателем от кон- троллера в соответствии с заданными условиями в пакете GX Developer. Краткие теоретические сведения Шаговый двигатель – это электромеханическое устройство, которое преобразует электрические импульсы в дискретные механические пере- мещения. Шаговые двигатели (ШД) являются одним из перспективных типов исполнительных двигателей для систем автоматизации. К достоин- ствам ШД можно отнести возможность осуществлять точное позициони- рование и регулировку скорости без датчика обратной связи, возможность непосредственного цифрового управления от ПК или специализированно- го контроллера, высокое быстродействие и большой вращающий момент. Основные особенности ШД: – угол поворота ротора определяется числом импульсов, которые поданы на обмотки управления двигателя; – скорость вращения вала пропорциональна частоте управляющих импульсов; – однозначная зависимость положения от входных импульсов обес- печивает позиционирование без обратной связи; – двигатель обеспечивает полный момент в состоянии останова, ес- ли обмотки запитаны; – прецизионное позиционирование; хорошие ШД имеют точность 3–5 % от величины шага. Эта ошибка не накапливается от шага к шагу; – возможность быстрого старта, остановки, реверсирования; – высокая надежность, связанная с отсутствием щеток, срок службы шагового двигателя фактически определяется сроком службы подшипни- ков. Существуют три основных типа ШД: – двигатели с переменным магнитным сопротивлением; – двигатели с постоянными магнитами; – гибридные двигатели. Большинство современных ШД являются гибридными. Гибридный двигатель является двигателем с постоянными магнитами, но с большим 155 числом полюсов. По способу управления все двигатели одинаковы. Чаще всего на практике двигатели имеют 100 или 200 шагов на оборот, соответ- ственно шаг равен 3,6 или 1,8º. В зависимости от конфигурации обмоток ШД делятся на биполяр- ные и униполярные. Биполярный двигатель имеет одну обмотку в каждой фазе, которая для изменения направления магнитного поля должна пере- полюсовываться управляющим контроллером. Всего биполярный двига- тель имеет две обмотки и, соответственно, четыре вывода (рисунок 16.1, а). Униполярный двигатель также имеет одну обмотку в каждой фазе, но от середины обмотки сделан отвод. Это позволяет изменять направление магнитного поля, создаваемого обмоткой, простым переключением половин обмотки (рисунок 16.1 б). При этом существенно упрощается схема систе- мы управления. Иногда униполярные двигатели имеют раздельные 4 об- мотки. Каждая обмотка имеет отдельные выводы, поэтому всего выводов 8 (см. рисунок 16.1 в). При соответствующем соединении обмоток такой двигатель можно использовать как униполярный или как биполярный. Рисунок 16.1 – Биполярный ШД (а), униполярный (б) и четырехобмоточный (в) Существует несколько способов управления фазами шагового дви- гателя. Первый способ обеспечивается попеременной коммутацией фаз, при этом они не перекрываются, в один момент времени включена только одна фаза (рисунок 16.2, а). Этот способ называют "one phase on" full step. Точки равновесия ротора для каждого шага совпадают с "естественными" точками равновесия ротора у незапитанного двигателя. Недостатком этого способа управления является то, что для биполярного двигателя в один и тот же момент времени иcпользуется 50 % обмоток, а для униполярного – только 25 %. Это означает, что в таком режиме не может быть получен полный момент. Второй способ - управление фазами с перекрытием: две фазы вклю- чены в одно и то же время. Его называют two-phase-on full step. При этом способе управления ротор фиксируется в промежуточных позициях между полюсами статора (рисунок 16.2, б) и обеспечивается примерно на 40 % больший момент, чем в случае одной включенной фазы. Этот способ 156 управления обеспечивает такой же угол шага, как и первый способ, но по- ложение точек равновесия ротора смещено на половину шага. Третий способ является комбинацией первых двух и называется по- лушаговым режимом, "one and two-phase-on" half step, когда двигатель де- лает шаг в половину основного. Каждый второй шаг запитана лишь одна фаза, а в остальных случаях запитаны две (рисунок 16.2, в). В результате угловое перемещение ротора составляет половину угла шага для первых двух способов управления. Еще один способ управления называется микрошаговым режимом или micro stepping mode. При этом способе управления ток в фазах нужно менять небольшими шагами, обеспечивая таким образом дробление поло- винного шага на еще меньшие микрошаги. Для реализации микрошагового режима требуются значительно более сложный управляющий контроллер, позволяющий задавать ток в обмотках с необходимой дискретностью. По- лушаговый режим является частным случаем микрошагового режима, но он не требует формирования ступенчатого тока питания катушек, поэтому часто реализуется. Рисунок 16.2 – Различные способы управления фазами шагового двигателя 157 Лабораторный стенд реализует полношаговый режим управления фазами ШД с одновременно включенными двумя фазами «two-phase-on" full step mode. Переключение управления ШД от электронной схемы к контроллеру осуществляется ключом. Электронная схема системы управления шаговым двигателем реша- ет две основные задачи: это формирование необходимых временных по- следовательностей сигналов и обеспечение необходимого тока в обмотках. На практике можно обойтись и без электронных схем. Например, функцию формирования необходимых временных последовательностей сигналов можно реализовать программно, а для обеспечения необходимого тока в обмотках применить набор дискретных транзисторов. Однако при этом схема управления может получиться слишком громоздкой. Несмотря на это, в некоторых случаях такое решение будет экономически выгодным. На рисунке 16.3 приведена функциональная схема управления ша- говым двигателем. Рисунок 16.3 – Функциональная схема управления шаговым двигателем Функциональная схема привода шагового двигателя состоит из ге- нератора импульсов (ГИ), который может быть представлен готовым устройством (микросхемой) либо выходом с какой-либо схемы управления работой двигателя. В любом случае этот блок отвечает за подачу на двига- тель импульсов регулируемой частоты напряжением 0,5В. Импульсы с выхода ГИ поступают на формирователь импульсов (ФИ), поступающих на синхронизирующий вход распределителя импуль- сов. Ко 158 Распределитель импульсов (РИ) непосредственно отвечает за управление обмотками шагового двигателя (ШД). РИ позволяет получить на выходе код, соответствующий подаче напряжения на обмотки ШД. Ключ используется для переключения управления ШД от микро- схемы к контроллеру. Инвертор предназначен для управления формирова- нием вектора магнитного потока одновременно на двух из трех статорных обмотках ШД. Диоды необходимы для защиты схемы от обратных токов, возникающих под действием ЭДС самоиндукции в момент коммутации обмоток ШД. Электрическая схема электронного блока системы управления ШД представлена на рисунке 16.5. Импульсы с выхода ГИ поступают на формирователь импульсов DD1, представляющий собой мультивибратор на микросхеме К155 ТЛ1. С выхода мультивибратора импульсы поступают на логическую схему рас- пределения импульсов DD2, состоящую из двух D-триггеров с динамиче- ским управлением и 4-х элементов 2-И-НЕ. Напомним, что запись информации в D-триггер с динамическим управлением происходит только в момент перехода тактового сигнала на синхронизирующем входе С из 0 в 1. При постоянном значении С=0, С=1 или отрицательном перепаде триггер хранит предыдущую информацию. На рисунке 16.4 показана временная диаграмма работы D-триггера с дина- мическим управлением в общем случае. Рисунок 16.4 – Временная диаграмма работы D-триггера Рассмотрим работу схемы распределения импульсов DD2. С ин- версных выходов DD2.1 и 2.2 (6 и 9 ножки) поступает сигнал высокого уровня на 3 элемента 2-И-НЕ (DD3). В итоге получаем сигнал низкого уровня на ножках 3, 6 и 8 микросхемы DD3 и сигнал высокого уровня на ножке 11 микросхемы DD3. Это значит, что на базы транзисторов VT1– VT3 поступают соответственно «0», «1», «0». Сигнал высокого уровня с ножки 11 микросхемы DD3 поступает на информационный вход D тригге- 159 ра DD2.1, а сигнал низкого уровня с прямого выхода DD2.1 (ножка 5) по- ступает на информационный вход D триггера DD2.2. При поступлении первого синхроимпульса с выхода мультивибра- тора на входы синхронизации D-триггеров происходит запоминание сиг- налов с информационных входов D – на прямом выходе триггера DD2.2 – «0», на инверсном – «1», на прямом выходе триггера DD2.1 – «1», на ин- версном – «0». Соответственно изменят свои выходные сигналы элементы 2-И-НЕ. На базы транзисторов VT1–VT3 поступают соответственно «1», «0», «0». Сигнал низкого уровня с ножки 11 микросхемы DD3 поступает на информационный вход D триггера DD2.1, а сигнал высокого уровня с прямого выхода DD2.1 (ножка 5) поступает на информационный вход D триггера DD2.2. При поступлении второго синхроимпульса с мультивибратора про- исходит запоминание сигналов с информационных входов – на прямом выходе триггера DD2.2 – «1», на инверсном – «0», на прямом выходе триг- гера DD2.1 – «0», на инверсном – «1». Соответственно изменят свои вы- ходные сигналы элементы 2-И-НЕ. На базы транзисторов VT1–VT3 посту- пают соответственно «0», «0», «1». С приходом третьего синхроимпульса происходит запоминание сигналов с информационных входов – на прямом выходе триггера DD2.2 – «0», на инверсном – «1», на прямом выходе триггера DD2.1 – «0», на ин- версном – «1». Соответственно изменят свои выходные сигналы элементы 2-И-НЕ. На базы транзисторов VT1–VT3 поступают соответственно «0», «1», «0». Транзисторы VТ1 – VТ3 выполняют функцию ключей. При поступ- лении высокого уровня напряжения на базу транзистора происходит его открытие и на соответствующей линии, а следовательно и на обмотке дви- гателя, напряжение будет равно 0. При низком уровне напряжения на базе транзистора последний будет закрыт, и все напряжение будет подаваться на соответствующую обмотку двигателя. 160 R D C S R SD C A 1 ГИ A B R 2 1 K R 1 1 K C 2 1 0 1 2 3 4 1 3 1 2 1 1 1 0 5 6 9 & & & 1 2 4 5 9 10 & 1 2 1 3 R 5 2 .7 K R 6 2 .7 K R 4 2 .7 K 1 1 R 7 8 2 K R 8 8 2 K R 9 8 2 K V T1 V T2 V T3 V D 2 V D 3 V D 4 V D 5 C B A П Л К B C C 3 7 8 D E F D E F V D 1 A Б П + 5 A 1 0m S 4 5 M S 3 0 M S Б П + 2 4 В D D 2 D D 1 A 2 A 3 A 4 4 5m S 3 0 m S D D 3 4 5m S 30 m S 161 Как видим, в любой момент времени напряжение будет подано на 2 из 3 обмоток двигателя, причем обмотки, переключаясь, заставят двига- тель вращаться с частотой в 3 раза меньшей, чем частота входных импуль- сов. Временные диаграммы работы схемы при частоте 200 Гц показаны на рисунке 16.6. U BDD1, U BDD2, ножка 6 U BDD2, ножка 9 U B, U BDD ,3 ножка 3 U BDD , 11 3 ножка U BDD , 8 3 ножка U B, обмотка 1 U B, 2обмотка U B, 3обмотка t t t t t t t t 10mS 30mS 45mS t Рисунок 16.6 – Временные диаграммы работы схемы при частоте 200 Гц Первый график отображает вид импульсов на выходе распределите- ля импульсов DD1. Второй и третий графики отображают вид импульсов на ножках 6 и 9 микросхемы DD2. Следующие три графика отображают импульсы на выходе микросхемы DD3 на ножках 3, 11 и 8 соответственно. 162 Последние 3 графика отображают импульсы на выходе транзисторов VТ1 – VТ3. Предложенная в лабораторной работе схема управления шаговым двигателем питается напряжением 5 В от универсального источника пита- ния ИПГ8В, двигатель и контролер питаются напряжением 24 В от источ- ника питания постоянного тока Б5-49. Частота управления ШД лежит в диапазоне 170-230 Гц. Задание 1. Изучить систему управления ШД на базе электронного блока и получить навыки работы с шаговым приводом, изменяя частоту управля- ющих импульсов от генератора. 2. Используя временные диаграммы работы схемы управления ШД (см. рисунок 16.6), разработать управляющую программу ШД с учетом следующих условий: – режим управления фазами ШД – полношаговый с одновременно включенными двумя фазами «two-phase-on" full step mode; – длительность импульсов, подаваемых на обмотку ШД 30мс; – длительность паузы 15 мс. Для задания требуемой длительности импульсов и пауз необходимо использовать специальные таймеры Т32–Т55 с таймерным временем дис- кретизации 10ms, тогда как у таймеров Т0–Т31, которые использовались в предыдущих лабораторных работах, время дискретизации 100ms. Актива- ция таймеров Т32-Т55 осуществляется при включенном специальном меркере М8028. Теоретические сведения о специальных меркерах приве- дены в разделе 11 «Язык релейно-контактных схем (LD)» главе 2 «Про- граммирование внутреннего реле», а также в разделе 12 «Инструкции про- цесса отработки программы» главе 4 «Ввод прерывания программы (IRET, EI, DI)» первой части учебно-методического пособия [23]. 3. Произвести тестирование работы управляющей программы в режиме off-line посредством программы Ladder Logic Test. 4. Убедившись в выполнении программой заданных условий, запи- сать ее в память контроллера и продемонстрировать работу ШД на стенде. Реализовать программно реверс направления вращения двигателя. 163 Контрольные вопросы 1. Опишите известные Вам способы управления фазами ШД, пояс- няя ответ временными диаграммами? Какой способ управления использу- ется в лабораторной работе? 2. Расскажите, поясняя ответ временной диаграммой, принцип ра- боты D-триггера с динамическим управлением. 3. Объясните по схеме принцип работы распределителя импульсов. 4. Для чего предназначены диоды VD3-VD5 на схеме управления ШД (см. рисунок 16.5)? В чем основное отличие в управлении ШД от контроллера и от электронной схемы? Учебное издание ЛИВШИЦ Юрий Евгеньевич ЛАКИН Владимир Иванович МОНИЧ Юлия Игоревна ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ КОНТРОЛЛЕРЫ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ Учебно-методическое пособие и лабораторные работы для студентов всех форм обучения специальностей 1-53 01 01 «Автоматизация технологических процессов и производств» 1-53 01 06 «Промышленные роботы и робототехнические комплексы», 1-40 01 01 «Программное обеспечение информационных технологий», 1-40 01 02 «Информационные системы и технологии» В 2 частях Ч а с т ь 2 Компьютерная верстка Т.М. Саковец Подписано в печать 29.08.2012. Формат 60×84 1/16. Бумага офсетная. Ризография. Усл. печ. л. 9,53. Уч.-изд. л. 7,45. Тираж 100. Заказ 890. Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет. Свидетельство о государственной регистрации издателя, изготовителя, распространителя печатных изданий № 1/173 от 12.02.2014. Пр. Независимости, 65. 220013, г. Минск.