Методическое пособие к выполнению лабораторной работы

Методическое пособие к выполнению лабораторной работы

«Знакомство с основными принципами работы программируемого логического контроллера

Siemens LOGO»

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение..............................................................................................……..                3

1 Цели и задачи лабораторной работы……………………...................…                3

2 Содержание лабораторной работы и требования к отчету                              3

3. Знакомство с LOGO                                                                  ………             4

4. Монтаж и подключение LOGO                                                                        5

4.1 Подключение входов LOGO                                                                                  5

5. Программирование LOGO                                                                                       6

5.1 Соединительные элементы                                                                               7

5.2 Блоки и номера блоков                                                                                            7

5.3 От коммутационной схемы к LOGO                                                                     9

5.4 Ввод и запуск коммутационной программы                                                        11

5.5 Объем памяти и размер схемы                                                                              12

6 Функции LOGO                                                                                                          15

6.1 Константы и соединительные элементы                                                              15

6.2 Список основных функций – GF                                                                           16

6.3 Основные сведения о специальных функциях                                                     23

7 Применения                                                                                                              23

7.1 Насос для хозяйственной воды                                                                            23

7.2 Требования к системе управления насосом для хозяйственной воды             24

7.3 Предыдущее решение                                                                                           25

7.4 Насос для хозяйственной воды с LOGO 230 RC                                                25

7.5 Другие возможности применения                                                                        26

Порядок выполнения лабораторной работы                                                          27

9. Контрольные вопросы                                                                                              27

Список литературы                                                                                                 28

Приложение А (обязательное) Варианты заданий……………………….              29

 

Введение

 

В пособии рассмотрены вопросы использования программного комплекса “LOGO!Soft Comfort V5.0”. Приведены основные требования к содержанию лабораторной работы и отчета. Рассмотрены назначение, особенности программного комплекса “LOGO!Soft Comfort V5.0”, компоненты и язык программирования – Список Инструкций, Диаграммы Функциональных блоков и Релейно-контактные схемы. Приведен порядок выполнения проекта в программном комплексе “LOGO!Soft Comfort V5.0”. Даны контрольные вопросы и список рекомендуемой методической и справочной литературы. В приложении приведен пример.

 

Цели и задачи лабораторной работы

       Основной целью выполнения лабораторной работы является знакомство с программируемым логическим контроллером Siemens LOGO; получение навыков программирования в среде программного комплекса LOGO Soft Comfort V5.0, а именно опыт программирования посредствам диаграмм функциональных блоков.

 

2. Содержание лабораторной работы и требования к отчёту

 

       В результате выполнения лабораторной работы должны быть разработаны:

- главная программа на языке программирования диаграмм функциональных блоков (FBD);

- визуализация проекта;

- отчет.

       Отчет должен содержать следующие разделы:

       - задание;

- введение, в котором описывается решаемая задача, кратко описываются разделы лабораторной работы;

- разработка главной программы на языке программирования диаграмм функциональных блоков (FBD);

- разработка визуализации проекта;

- результаты вычислительного эксперимента

- выводы;

- список литературы.

 

Знакомство с LOGO

LOGO - это универсальный логический модуль фирмы Siemens. LOGO включает в себя устройство управления, панель управления и индикации с фоновой подсветкой, блок питания, интерфейс для модулей расширения, интерфейс для программного модуля (плата) и кабеля PC, готовые стандартные функции, часто используемые на практике, например, функции задержки включения и выключения, импульсное реле и программируемая клавиша, часовой выключатель, цифровые и аналоговые флаги, входы и выходы в соответствии с типом устройства.

LOGO предлагает решения различных технических задач, в том числе в электрооборудовании жилых помещений (например, освещение лестничных клеток, внешнее освещение, шторы, жалюзи, освещение витрин магазинов и т.д.), в коммутационных шкафах, в управлении машинами и аппаратами (например, системы управления воротами, вентиляционные системы или насосы для хозяйственной воды и многое другое).

LOGO можно использовать также для специальных систем управления в оранжереях и теплицах, для предварительной обработки сигналов управления и, при подключении коммуникационного модуля (напр., ASi), для децентрализованного управления машинами и процессами на месте. Имеются специальные варианты без панели управления и индикации для серийных приложений в микромашиностроении, аппаратостроении и шкафах управления.

Существующие типы устройств. LOGO Basic имеется для двух классов напряжения: Класс 1 < 24 В, т.е. 12 В пост. тока, 24 В пост. тока, 24 В перем. тока. Класс 2 > 24 В, т.е. 115...240 В пост. и перем. тока, в вариантах:

. с дисплеем: 8 входов и 4 выхода.

. без дисплея ("LOGO! Pure [Чистый LOGO!]"):8 входов и 4 выхода.

Каждый вариант состоит из 4 субблоков (SU), снабжен интерфейсом для подключения расширения и предоставляет в ваше распоряжение 33 готовых к использованию основных и специальных функций для разработки программы коммутации.

Существующие модули расширения. Цифровые модули LOGO имеются для напряжений 12 В пост. тока, 24 В пост. и перем. тока и 115...240В пост. и перем. тока с 4 входами и 4 выходами. Аналоговые модули LOGO! имеются для напряжений 12 и 24 В пост. тока с двумя аналоговыми входами или двумя входами Pt100. Коммуникационные модули LOGO! (CM), например, коммуникационный модуль AS interface. Цифровые и аналоговые модули состоят из двух субблоков. Каждый из них имеет два интерфейса расширения для подключения дополнительных модулей. LOGO обеспечивает решения в диапазоне от небольших домашних установок и малых задач автоматизации до сложных инженерных задач, включающих встраивание системы шин (напр., коммуникационного модуля AS interface).

Монтаж и подключение LOGO

В рамах данной лабораторной работы не предусматривается монтаж логического модуля LOGO, но данные принципы монтажа электрооборудования характерны для всего низковольтного электрооборудования. При монтаже и подключении LOGO вы должны придерживаться следующих указаний:

. Используйте провода подходящего сечения в соответствии с величиной потребляемого тока. LOGO можно подключать с помощью проводов, имеющих поперечное сечение от 1,5 мм2 до 2,5 мм2. Не завинчивайте контакты слишком сильно. Максимальный крутящий момент равен 0,5 Нм. Проводку делайте как можно более короткой. Если требуются длинные провода, то должен быть использован экранированный кабель. Провода следует прокладывать парами: нейтральный или нулевой провод вместе с фазовым или сигнальным проводом.

. Прокладывайте отдельно:

- цепи переменного тока

- высоковольтные цепи постоянного тока с быстрыми последовательностями коммутационных операций

- линии сигналов низкого напряжения.

. Обеспечьте требуемую разгрузку натяжения проводов.

. Обеспечьте надлежащую защиту от перенапряжений для проводов, уязвимых для молнии.

 Не подключайте внешний источник питания к выходной нагрузке параллельно с выходом постоянного тока. Это может привести к появлению обратного тока на выходе, если в вашей конструкции нет диодной или иной блокировки.

Подключение входов LOGO

Подключите к входам датчики. Датчиками могут быть нажимные кнопки, переключатели, фотоэлектрические барьеры, управляющие выключатели, реагирующие на дневной свет, и т.д.

Программирование LOGO

В качестве программного пакета для ПК имеется программа LOGO Soft Comfort. Это программное обеспечение включает в себя следующие функции:

. графический интерфейс для создания коммутационной программы в режиме offline в виде цепной логической схемы (контактного плана / коммутационной схемы) или функциональной блок-схемы (функционального плана). имитация вашей коммутационной программы на компьютере

. генерирование и распечатка блок-схемы для коммутационной программы

. сохранение программы на жестком диске или иномсредстве хранения

. сравнение коммутационных программ

. удобная параметризация блоков

. передача коммутационной программы из LOGO в ПК и из ПК в LOGO

. считывание счетчика рабочего времени

. установка времени

. переход с летнего времени на зимнее и обратно

. тестирование в режиме online: отображение состояний и текущих значений переменных LOGO. В режиме RUN:

- состояния всех цифровых входов и выходов, флагов, битов регистра сдвига и клавиш управления курсором

- значения всех аналоговых входов, выходов и флагов

- результаты работы всех блоков

- текущие значения (включая времена) выбранных блоков

. Остановка выполнения коммутационной программы из ПК (STOP).

Под программированием мы подразумеваем создание коммутационной программы. Коммутационная программа LOGO является на самом деле ничем иным, как коммутационной схемой, представленной в слегка измененной форме. LOGO!Soft Comfort является программным средством для программирования LOGO, которое вы можете использовать для простого и быстрого создания, тестирования, изменения, сохранения и распечатки коммутационных программ. LOGO не программируется на самом устройстве. Коммутационная программа в это устройство передается из LOGO!Soft Comfort или из программных модулей (плат) других устройств LOGO. Используя подходящую аппаратуру (переключатели и т.д.), вы затем сможете выполнить свое первое тестирование.

Соединительные элементы

Входы обозначаются буквой I и номером. Когда вы смотрите на LOGO спереди, то сверху вы видите клеммы для входов. Выходы обозначаются буквой Q и номером.

Для программирования имеются в распоряжении следующие входы, выходы и флаги: от I1 до I8, от Q1 до Q4. Кроме того, имеются биты регистра сдвига от S1 до S8, 4 клавиши управления курсором C▲, C►, C▼ и C◄

Соединительные элементы LOGO!

Термин «соединительный элемент» относится ко всем соединениями и состояниям в LOGO. Цифровые входы и выходы могут принимать состояние ’0’ или ’1’. ’0’ означает, что на входе нет напряжения; ’1’ означает, что оно есть. Соединительные элементы ’hi’, ’lo’ и ’x’ были введены, чтобы облегчить вам создание коммутационной

программы: ’hi’ (high = высокий) имеет фиксированное состояние ’1’, ’lo’ (low = низкий) имеет фиксированное состояние ’0’.

Информацию о прикладной программе вы найдете в базе данных продуктов фирмы Siemens, начиная с версии J

или по адресам: http://www.siemens.de/gamma http://www.siemens.de/logo

Блоки и номера блоков

В этой части показано, как с помощью элементов LOGO можно создавать большие схемы и как блоки соединяются друг с другом, а также с входами и выходами.

Блок в LOGO – это функция, которая преобразует входную информацию в выходную информацию. При создании коммутационной программы вы связываете соединительные элементы с блоками. Для этого вы просто выбираете желаемое соединение из меню Co. Для обозначения меню используется имя Co, являющееся сокращением английского термина «Connector», т.е. соединительный элемент.

Логические операции. Простейшими блоками являются логические операции:

• AND [И]

• OR [ИЛИ]

Входы I1 и I2 подключены здесь к блоку OR [ИЛИ]. Последние два входа блока не используются и обозначены разработчиком коммутационной программы символом 'x'.

 

 

Данное программное обеспечение позволяет использовать более сложные логические блоки, но не используемые в рамках данной лабораторной работы, такие как специальные функции:

• Импульсное реле

• Реверсивный счетчик

• Задержка включения

• Программный выключатель

Представление блоков на дисплее LOGO!

На следующем рисунке показан типичный вид дисплея LOGO. Как видно из рисунка, в каждый момент времени может быть представлен только один блок. Поэтому мы ввели номера блоков, чтобы помочь вам контролировать структуру схемы.

Назначение номера блока

Всякий раз, когда вы вставляете в программу блок, LOGO назначает этому блоку номер. LOGO использует номера блоков для отображения связей между блоками. Поэтому номера блоков служат, прежде всего, для того, чтобы облегчить вам ориентирование в коммутационной программе.

На вышеприведенном рисунке показаны три представления дисплея LOGO, которые вместе образуют коммутационную программу. Как видно из рисунка, LOGO связывает блоки друг с другом с помощью их номеров.

Преимущества номеров блоков

Вы можете соединить почти любой блок с входом текущего блока, используя номер блока. Таким образом, вы можете многократно использовать промежуточные результаты логических или иных операций. Это экономит ваши усилия, необходимые для повторного ввода элементов, а также место в памяти и обеспечивает сохранение ясности схемы. В этом случае вы должны знать, какие имена LOGO присвоил блокам.

Пример подключения

На следующем рисунке показано подключение варианта LOGO! на 230 В переменного тока.

Коммутационная схема

Так выглядит соответствующая коммутационная схема:

Нагрузка включается ключом S1 или ключом S2. LOGO интерпретирует это параллельное соединение как логическое 'ИЛИ', так как ключ S1 или ключ S2 включает выход.

 

 

Будучи преобразовано в коммутационную программу LOGO!, это означает: реле К1 (в LOGO! через выход Q1) управляется блоком ИЛИ.

Коммутационная программа

S1 присоединяется к входу I1, а S2 к входу I2 блока ИЛИ. Итак, программа в LOGO выглядит следующим образом:

Подключение

Соответствующее подключение:

Ключ S1 действует на вход I1, а ключ S2 на вход I2. Нагрузка подключена к реле Q1.

Объем памяти и размер схемы

Размер коммутационной программы в LOGO ограничен объемом памяти (местом в памяти, занимаемым блоками).

Области памяти

• Программная память:

Для своей программы в LOGO вы можете использовать лишь ограниченное количество блоков. Второе ограничение определяется максимальным количеством байтов, которое может содержать коммутационная программа. Общее количество используемых байтов может быть определено путем сложения количества байтов, используемых для соответствующих функциональных блоков.

• Сохраняемая память (Rem):

Область, в которой LOGO хранит фактические значения, которые должны быть сохранены, напр., значение счетчика рабочего времени. В блоках с необязательным использованием функции сохранения эта область памяти используется только в том случае, если свойство сохранения активизировано.

Ресурсы, доступные в LOGO!

Максимальный объем ресурсов, который может быть занят коммутационной программой в LOGO:

Байты Блоки REM

LOGO контролирует использование памяти и предлагает в списках функций только т.е. функции, для которых в данный момент еще имеется в распоряжении достаточное количество памяти.

Потребность в памяти

Следующая таблица дает обзор потребностей в памяти для основных и специальных функций:

Функции LOGO

Классификация

LOGO в режиме программирования предоставляет в ваше распоряжение различные элементы. Чтобы при этом не потерять общего представления, мы разделили эти элементы на списки. Этими списками являются:

. ↓Co: список соединительных элементов (Connector [Соединительный элемент])

. ↓GF: список основных функций AND [И], OR [ИЛИ],

. ↓SF: список специальных функций

. ↓BN: список готовых к использованию в коммутационной программе блоков

Цифровые входы

Цифровые входы обозначаются буквой I. Номера цифровых входов (I1, I2,...) соответствуют номерам входных клемм на LOGO! Basic и на подключенных цифровых модулях в том порядке, в котором они установлены. См. следующий рисунок.

Выходы:

Цифровые выходы

Цифровые выходы обозначаются буквой Q. Номера выходов (Q1, Q2,... Q16) соответствуют номерам выходных клемм на LOGO! Basic и на подключенных модулях расширения в том порядке, в котором они установлены. См. следующий рисунок. Кроме того, имеется возможность использования 16 неподключенных к блокам выходов. Они обозначены символом x и не могут повторно использоваться в коммутационной программе (в отличие, например, от флагов). В списке появляются все запрограммированные неподключенные выходы, а также один еще не запрограммированный неподключенный выход. Использование неподключенного выхода имеет смысл, например, у специальной функции «Тексты сообщений», если только текст сообщения имеет значение

для коммутационной программы.

Флаги

Флаги обозначаются буквами M или AM. Это виртуальные выходы, которые имеют на своем выходе такое же значение, как и на своем входе. В LOGO имеется 24 цифровых флага M1... M24 и 6 аналоговых флагов AM1... AM6.

Флаг запуска

Флаг M8 устанавливается в первом цикле работы программы пользователя и, следовательно, может использоваться в вашей коммутационной программе как флаг запуска. Он автоматически сбрасывается после первого цикла обработки программы. Во всех последующих циклах флаг M8 может использоваться таким же образом, как и другие флаги, для операций установки, удаления и анализа. Выходной сигнал флага всегда является сигналом предыдущего цикла обработки программы. Внутри цикла обработки программы этот сигнал не изменяется.

Биты регистра сдвига

LOGO предоставляет в распоряжение биты регистра сдвига S1 − S8, которые в коммутационной программе могут только считываться. Содержимое битов регистра сдвига может быть изменено только с помощью специальной функции «Регистр сдвига».

Клавиши управления курсором

В вашем распоряжении имеется четыре клавиши управления курсором: C ▲, C ►, C ▼ и C ◄ (»C» означает «Cursor»). Клавиши управления курсором программируются в коммутационной программе таким же образом, как и другие входы. Клавиши управления курсором можно активизировать на предусмотренном для этого дисплее, когда система находится в режиме RUN, и в активном тексте сообщения (ESC + желаемая клавиша). Использование клавиш управления курсором позволяет экономить выключатели и входы и делает возможным ручное вмешательство в работу коммутационной программы.

Уровни

Уровни напряжения обозначаются hi и lo. Если на блоке должно постоянно иметь место состояние «1» = hi или «0» = lo, то на вход подается фиксированный уровень или постоянное значение hi или lo.

AND (И)

Выход И принимает состояние 1 только тогда, когда всевходы имеют состояние 1 (т.е. все контакты замкнуты). Если какой-либо вход этого блока не подключен (x), то для этого входа x = 1.

Таблица значений функции    И

 

NAND (И-НЕ)

Выход функции NAND принимает состояние 0 только тогда, когда на всевходы подан сигнал 1 (в коммутационной схеме все контакты разомкнуты). Если какой-либо вход этого блока не подключен (x), то для этого входа x = 1.

Таблица значений функции И- НЕ

 

OR (ИЛИ)

 

Выход функции ИЛИ принимает состояние 1, если хотя бы одинвход имеет состояние 1 (т.е. замкнут). Если какой-либо вход этого блока не используется (x), то для этого входа x = 0.

NOR (ИЛИ-НЕ)

 

Выход функции ИЛИ-НЕ принимает состояние 1 только тогда, когда всевходы имеют состояние 0 (т.е. они выключены). Как только любой из входов включается (состояние 1), выход И-НЕ устанавливается в 0. Если какой-либо вход этого блока не используется (x), то для этого входа x = 0.

XOR (исключающее ИЛИ)

 

Выход исключающего ИЛИ принимает состояние 1, если входы имеют разныесостояния. Если какой-либо вход этого блока не используется (x), то для этого входа x = 0.

 

Применения

Требования к системе управления насосом для хозяйственной воды

. Система должна быть готова подавать воду в любое время. При аварии система управления должна автоматически переключаться на питьевую воду.

. Система не должна допускать попадания дождевой воды в водопровод при переключении на питьевую воду.

. Насос хозяйственной воды не должен включаться, если в резервуаре недостаточно воды (защита от работы всухую).

Предыдущее решение

Насос и электромагнитный вентиль управляются посредством манометрического выключателя и 3 поплавковых выключателей, помещенных в резервуар для дождевой воды. Насос должен включаться, когда давление в цилиндре падает ниже минимального уровня. Когда достигнуто рабочее давление, насос снова выключается после короткого интервала переработки в несколько секунд. Время переработки не дает водяному насосу постоянно включаться и выключаться, когда отбор воды производится в течение длительного времени.

Блок-схема решения с LOGO

Список литературы

Ослендер Д., Риджи Дж., Ринггенберг Дж. Управляющие программы для механических систем: объектно-ориентированное проектирование систем реального времени. – М.: БИНОМ Лаборатория базовых знаний, 2004. – 413 с.

Приложение А

(обязательное)

Варианты индивидуальных заданий

              ----------------------

1. Q3 = I1 & I2 V I3 & I4

              ----

2. Q3 = I1 & I2 V I3 & I4

                             ----

3. Q3 = I1 & I2 V I3 & I4

                             ----

4. Q2 = I1 V I2 V I3 V I4

                     -----

5. Q2 = I1 V I2 V I3 & I4

                              ----

6. Q1 = I1 & I2 V I3 V I4

                             ----- -----

7. Q2 = I1 V I2 & I3 & I4

                             ----

8. Q3 = I1 & I2 V I3 V I4

             -----

9. Q2 = I1 & I1 V I2 & I5

                              ----  ----

10. Q4 = I1 & I2 & I3 V I4

             -----

11. Q3 = I1 & I1 & I2 & I3

          

12. Q2 = I5 & I6 V I2 & I3

                        ----

13. Q2 = I1 & (I2 V I3) & I4

             ----

14. Q5 = I4 & I5 V I2 & I3

                              ----

15. Q7 = I4 V I1 V I2 V I3

              ----

16. Q6 = I0 & I1 & I2 & I3

             ----

17. Q3 = I1 V I1 & I2 V I3

             ----

17. Q5 = I4 & I5 & I6 V I7

                                      ----

18. Q3 = I5 V I4 V I6 & I7

                              ----------

19. Q2 = I1 V I1 & I2 & I3

                        ----------

20. Q1 = I4 & (I4 V I6) & I7

              ---------------------

21. Q1 = I1 & I1 V I2 & I3

 

Методическое пособие к выполнению лабораторной работы

«Знакомство с основными принципами работы программируемого логического контроллера

Siemens LOGO»

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение..............................................................................................……..                3

1 Цели и задачи лабораторной работы……………………...................…                3

2 Содержание лабораторной работы и требования к отчету                              3

3. Знакомство с LOGO                                                                  ………             4

4. Монтаж и подключение LOGO                                                                        5

4.1 Подключение входов LOGO                                                                                  5

5. Программирование LOGO                                                                                       6

5.1 Соединительные элементы                                                                               7

5.2 Блоки и номера блоков                                                                                            7

5.3 От коммутационной схемы к LOGO                                                                     9

5.4 Ввод и запуск коммутационной программы                                                        11

5.5 Объем памяти и размер схемы                                                                              12

6 Функции LOGO                                                                                                          15

6.1 Константы и соединительные элементы                                                              15

6.2 Список основных функций – GF                                                                           16

6.3 Основные сведения о специальных функциях                                                     23

7 Применения                                                                                                              23

7.1 Насос для хозяйственной воды                                                                            23

7.2 Требования к системе управления насосом для хозяйственной воды             24

7.3 Предыдущее решение                                                                                           25

7.4 Насос для хозяйственной воды с LOGO 230 RC                                                25

7.5 Другие возможности применения                                                                        26