STEROWNIKI PROGRAMOWALNE ĆWICZENIA LABORATORYJNE

Sterowniki programowalne. Ćwiczenia laboratoryjne
J. Gustowski
A. Wojtulewicz

Skrypt został przygotowany jako materiał uzupełniający dla studentów realizujących przedmiot sterowniki programowalne prowadzony na Wydziale Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej. Celem opracowania jest prezentacja możliwości sterowników programowalnych – najpopularniejszych urządzeń sterujących wspołczesnej automatyki. Rozważane są przede wszystkim zagadnienia dotyczące języków programowania i algorytmów sterowania, a także interfejsów sprzętowych. Działanie sterowników jest prezentowane w kontekście ich wspołpracy z najczęściej stosowanymi w przemyśle, w rozproszonych systemach automatyki, urządzeniami pomiarowymi i wykonawczymi. Wykonanie zadań laboratoryjnych wymaga przyswojenia przez studentów wiedzy związanej ze środowiskami programistycznymi sterowników PLC oraz paneli HMI. Ponadto szczegółowe opisy techniczne pozwolają na poznanie obiektów wykorzystywanych podczas zajęć praktycznych.

Skrypt składa się z ośmiu rozdziałów. Pierwszy rozdział wprowadza w podstawową tematykę związaną ze sterownikami programowalnymi. Kolejne cztery dotyczą opisu poszczegolnych ćwiczeń laboratoryjnych.

Rozdział szósty opisuje budowę i działanie stanowisk laboratoryjnych. Wyróżnia się dwa rodzaje stanowisk. Pierwszy – wykorzystujący sterowniki firmy Mitsubishi Electric, a drugi – modele fizyczne stanowisk produkcyjnych MPS firmy Festo ze sterownikami firmy Siemens. Kolejne punkty opisują poszczególne zestawy laboratoryjne – w szczególności definicje sygnałów wejść i wyjść w odniesieniu do sterownika PLC. W każdym zestawie wykorzystywane są wejścia/wyjścia cyfrowe oraz analogowe.

Siódmy rozdział opisuje wszystkie narzędzia programistyczne, ktore będą wykorzystane podczas zajęć. Pierwszym narzędziem programowania jest pakiet GX Works3, który umożliwia parametryzowanie i programowanie sterowników PLC FX5U. Szczegółowy opis zawiera informacje, jak rozpocząć pracę z nowym projektem, podstawy programowania sterowników PLC, implementacje zaawansowanych automatów stanów oraz sterowanie procesami symulowanymi. Drugie narzędzie to pakiet TIA Portal, ktory umożliwia parametryzowanie i programowanie sterowników PLC SIMATIC S7-1200 oraz analogiczne przygotowanie do pracy dotykowych paneli wizualizacyjnych HMI KTP-700. Szczegółowy opis przedstawia kolejne czynności niezbędne do stworzenia i przetestowania zarówno programu PLC, jak i aplikacji wizualizacyjnej HMI.

Ostatni rozdział opisuje wykorzystywane podczas zajęć sterowniki PLC z punktu widzenia ich budowy sprzętowej oraz innych cech istotnych przy wykonywaniu kolejnych ćwiczeń.

Spis treści
1. Wstęp 7
1.1. Informacje ogólne 7
1.2. Sterowniki programowalne 8
2. L1: Sterowanie binarne PLC 23
2.1. Wprowadzenie 23
2.2. Realizacja programu PLC 23
2.3. Testowanie 25
2.4. Wykonanie ćwiczenia 27
3. L2: Sterowanie sekwencyjne PLC 28
3.1. Wprowadzenie 28
3.2. Realizacja programu PLC 28
3.3. Testowanie 34
3.4. Wykonanie ćwiczenia 35
4. L3: Obsługa interfejsów PLC 37
4.1. Wprowadzenie 37
4.2. Realizacja programu PLC 38
4.3. Testowanie 42
4.4. Wykonanie ćwiczenia 45
5. L4: Sterowanie obiektem rzeczywistym 47
5.1. Wprowadzenie 47
5.2. Metoda programowania sekwencyjnych zadań sterowania 47
5.2.1. Założenia metody 47
5.2.2. Przykładowe zadanie 48
5.2.3. Ważne spostrzeżenia 49
5.2.4. Budowa automatu 49
5.2.5. Kodowanie stanów automatu 50
5.2.6. Przejście od automatu do programu PLC 51
5.2.7. Uwagi końcowe 54
6. Stanowiska laboratoryjne 56
6.1. Stanowiska Mitsubishi Electric 56
6.1.1. Symulatory 56
6.1.2. Obsługa interfejsów sprzętowych 58
6.2. Stanowiska Siemens – Festo 62
6.2.1. Elementy pneumatyki i elektropneumatyki 63
6.2.2. Czujniki zbliżeniowe 71
6.2.3. Stanowiska MPS 79
7. Narzędzia programistyczne 87
7.1. GX Works3 87
7.1.1. Projektowanie programu dla sterownika PLC 87
5
SPIS TREŚCI
7.2. TIA Portal 104
7.2.1. Wprowadzenie 104
7.2.2. Projektowanie programu dla sterownika PLC 106
7.2.3. Projektowanie aplikacji dla panelu HMI 109
7.2.4. Sieć przemysłowa PROFINET 114
8. Sterowniki 119
8.1. Sterownik Mitsubishi Electric FX5U 119
8.1.1. Budowa sterownika 119
8.1.2. Organizacja pamięci 123
8.1.3. Obsługa interfejsów 123
8.2. Sterownik SIMATIC S7-1200 135
8.2.1. Budowa sterownika 135
8.2.2. Organizacja pamięci 136
8.2.3. Specjalne bity pamięciowe 137
Literatura uzupełniająca 138
6