TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI. Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií. Václav Žáček Jiří Vinš

Transkript

1 TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Bakalářský projekt Václav Žáček Jiří Vinš Liberec 2010 Materiál vznikl v rámci projektu ESF (CZ.1.07/2.2.00/ ) Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, KTERÝ JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

2 TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Studijní program: B 2612 Elektrotechnika a informatika Studijní obor: 2612R011 Elektronické informační a řídicí systémy Měření, řízení a regulace s průmyslovým řídicím systémem Bakalářský projekt Závěrečná zpráva Autor: Václav Žáček, Jiří Vinš Vedoucí práce: Ing. Petr Školník V Liberci

3 Zadání projektu bakalářského studia Název projektu: Měření, řízení a regulace s průmyslovým řídicím systémem Pro obor: EIŘS Řešitelé: Václav Žáček, Jiří Vinš Vedoucí učitel: Ing. Petr Školník Zadání: 1. Seznamte se s daným PLC, popis možností analogových i číslicových I/O (počet, rozsahy, typy, ), konfigurace a její popis při spojení s PC. 2. Vytvořte praktický příklad reálného využití číslicových I/O. 3. Vytvořte praktický příklad reálného využití analogových I/O. 4. Vytvořte praktický příklad, kde se budou využívat jak číslicové, tak analogové I/I, nejlépe ve vzájemné kooperaci (např. proměnným vstupním napětím měnit frekvenci blikání žárovky, ). 5. Popište a na praktickém příkladu zprovozněte komunikaci po ethernetové lince. Zkoumejte, popište a využijte případně i další komunikační rozhraní. 6. Realizujte, pomocí vhodného programu s GUI, sběr dat pomocí PC a ovládání PLC a PC. Literatura: [1] Dokumentace PLC Rockwell. Datum zadání: Podpis vedoucího učitele 2

4 Abstract The object of this work is the analysis ways of programming and controlling with PAC Allan- Bradley 1769 CompactLogix. This PAC is programmed by program developer by Allan-Bradley. It`s named RS Logix 5000 [11]. Possibilities of this environment are shown on several easy tasks. Obtained data about advantages, disadvantages have been written up in appropriate sections of this work. The goal of this project is to offer a basic view about installation PAC Allan-Bradley and to describe some important functions which are necessary for ordinary programmers. Abstrakt Práce má za úkol prozkoumat možnosti programování a řízení s PAC Allan-Bradley 1769 CompactLogix. Programování tohoto PAC bylo prováděno v programu vyvinutém firmou Allan- Bradley. Tento program se jmenuje RS Logix 5000 [11]. Možnosti tohoto řídicího systému jsou ukázány na několika poměrně jednoduchých úlohách. Získané poznatky o výhodách a nevýhodách programování v tomto vývojovém prostředí jsou popsány v odpovídajících oddílech této práce. Cílem práce je poskytnout základní přehled o instalaci PAC Allan-Bradley a popis některých funkcí programu, bez kterých se průměrný uživatel (programátor) neobejde. 3

5 Obsah 1 CompactLogix Úvod do systému Komunikační rozhraní Vizualizace Konfigurace RSLinx Nakonfigurování spojení PAC s PC Nakonfigurování spojení PAC s PC pomocí sériového portu Nakonfigurování spojení PAC s PC pomocí ethernetu Spojení PAC s PC Nakonfigurování PAC v programu RSLogix Programování Úvod do programování PAC Nahrání program do PLC Možnosti programování v RS Logix Popis nejdůležitějších příkazů pro programování PAC Allan-Bradley Popis vytvořených programů Program čtení a zápis pomocí digitálních I/O (Zpožděné zapnutí / zpožděné vypnutí) Program čtení a zápis pomocí analogových I/O Program změna frekvence blikání žárovky pomocí změny vstupního napětí Program Pulzní šířková modulace Závěr Terminologický slovník Použité zdroje Poděkování

6 Seznam ilustrace Obrázek 1 Digitální program Obrázek 2 Analogový program Obrázek 3 Program analogově-digitální Obrázek 4 Program modulace PWM Obrázek 5 - Krabička Obrázek 6 - PAC a krabička

7 1 CompactLogix 1.1 Úvod do systému Systém CompactLogix patří do skupiny řídících automatů, které se nově označují názvem PAC (Programmable Automation Controllers) [1]. Mezi odbornou veřejností je sice stále vžitý název PLC (Programmable Logic Controllers), správné to sice není, ale nejedná se o veliký rozdíl. PAC je vlastně sofistikovanější PLC, které kromě běžných logických operací dnes již běžně zvládá i úlohy daleko složitější jako je například regulace, možnost připojení dalších nástrojů programu Matlab a podobě. PAC je tedy kombinace spolehlivosti PLC s flexibilitou a výpočetním výkonem běžných počítačů. Výhody systému CompactLogix jsou především[2]: vysoká funkčnost a ekonomické provedení modulární provedení pro snadnou instalaci může být zapojen až 8 I/O modulů celkový počet lokálně připojených modulů může být až 30(pokud PAC řadíme do vyšších celků) podporuje multithreadové aplikace, maximální počet threadů ale nemůže být větší než čtyři (na rozdíl od platformy ControlLogix) obsahuje analogové digitální a speciální moduly, které mají široký rozsah použití možnost komunikace mezi obsluhou a PAC pomocí grafického rozhraní na panelu PanelView Plus velikost vnitřní paměti je 2 MB. zálohování programu je zajišťováno baterií s minimální trvanlivostí 8 měsíců, pro delší archivaci je možnost nahrát program na CF kartu schopnost propojit mnoho systémů pomocí sítě EtherNet/IP, ControlNet nebo DeviceNet jednotlivé moduly jsou připojeny pomocí vnitřní sériové sběrnice ControlBus, ta ač je sériová je velmi rychlá, dosahuje až rychlosti 15Mb/s 6

8 1.2 Komunikační rozhraní Vnitřní sériová sběrnice vychází ze sítě ControlNet [3]. Každý z modulů, které sběrnice obsahuje má rovnocenný přístup a je jedno zda se jedná o řídicí procesor nebo I/O modul. Díky komunikačním sítím EtherNet/IP[5], ControlNet nebo DeviceNet [4]je umožněna vnější komunikace s podřízenými, souřadnými i nadřízenými systémy, například s inteligentními senzory, vzdálenými moduly vstupů a výstupů nebo vizualizačním panelem. Síť ControlNet [3]je nová generace datové sítě firmy Allan-Bradley pro automatizaci a řízení. Její přenosová rychlost je 5 Mb/s a umožňuje přednostně zasílat časově kritická data. Ostatní data jsou zasílána s nižší prioritou. Každý uzel může být odesilatel (producent), příjemce (konzument) nebo obojí. Silnou stránkou této sítě je možnost více přístupů v jeden okamžik. Například možnost více uzlů přijímat současně data vysílaná jedním uzlem. Tato metoda je mnohem efektivnější než master-slave modely. ControlNet je vhodný především pro aplikace vyžadující nepřetržitou kontrolu a řízení, stejně jako aplikace používající velké množství vzdálených vstupů/výstupů. Další sítí s níž CompactLogix spolupracuje je DeviceNet [4]. Jedná se o standardní otevřenou síť, což je velká výhoda, protože odpadají problémy s autorskými právy a je tedy přístupná všem výrobcům automatizační techniky. Umožňuje přenos dat na nejnižší úrovni řízení-snímačů a akčních členů. DeviceNet je založen na komunikačním protokolu Controller Area Network (CAN), který byl původně vyvinut pro evropský automobilový průmysl. Tato síť má vysokou odolnost proti rušení. Její integrované obvody používá mnoho celosvětových výrobců (Philips, Motorola, Intel, NEC, Siemens, atd.) DeviceNet byla původně vyvinuta firmou Allen-Bradley ale v současné době ji používána téměř stovka firem, zabývající se výrobou snímačů a akčních členů. Poslední sítí je Ethernet/IP [5]. Pochází z rodiny sítí s architekturou NetLinx se společným protokolem CIP (Common Industry Protocol). Ethernet/IP (IP znamená Industrial Protocol) je vystavěna na celosvětově známé síti Ethernet s protokolem TCP/IP [6] podle normy IEEE To je výhoda, protože pro komunikaci do této sítě nám stačí běžná síťová karta. Ethernet/IP je velmi oblíbená pro dostupnost hardwaru spojená s vysokou rychlostí komunikace, toto rozhraní bylo použito i při programování v této práci. 7

9 1.3 Vizualizace CompactLogix nabízí také velmi zdařilé komunikační rozhraní mezi PAC a obsluhou systému, které je vyřešeno prostřednictvím vizualizačního softwaru RS View[7] komunikující přes RS Linx. [8] RS View obsahuje rozsáhlou knihovnu, ve které se nachází mnoho objektů, které zobrazují vypínače a různé druhy motorů a mnoho dalších v průmyslu používaných zařízení, čímž usnadňují práci běžnému uživateli. Pro obsluhu zařízení může sloužit například PanelView Plus [9], což je grafický panel, který se dá obsluhovat dotykovým displejem. Tento panel k zobrazování používá 400 barev, což je více než dostatečné množství. 8

10 2 Konfigurace 2.1 RSLinx RSLinx je kompletní komunikační server poskytující připojení pro širokou škálu aplikací Rockwell Software jako: RSLogix 5/500/5000 RSView 32 FactoryTalk View Site Edition [10] FactoryTalk Transaction Manager s procesory Logix. Obsahuje ovladače pro práci s programovatelnými automaty. Používá se k nahrávání programů do a z PAC, simulacím v emulátoru, nebo nahrávání vizualizací do panelu PanelView Plus. Po spuštění programu, z důvodů spojení PAC s programem RSLogix 5000, spustíme v záložce Communications nabídku RSWho, kde vidíme všechna naše aktivní připojení k síti. Obrazovka, je rozdělena na dvě části, kde levá část obsahuje stromovou nabídku, která hierarchicky zobrazuje sítě a zařízení. Pokud je před ikonou znaménko +, můžeme klikem na toto znaménko nebo dvojklikem na ikonu sítě nebo zařízení rozšířit pohled a začít prohlížet. Je-li před ikonou znaménko -, můžeme klikem na toto - nebo dvojklikem na ikonu sítě nebo zařízení pohled zúžit. Pravá část displeje RSWho je seznam řízení, což je grafické znázornění všech zařízení na přítomné síti. 2.2 Nakonfigurování spojení PAC s PC Ve spuštěném programu RSLinx si z hlavního menu Communications vybereme záložku Configure Drivers. Zobrazí se dialogové okno, kde můžeme upravovat, přidávat nebo odstraňovat ovladače. Ovladač je software pro naše zařízení, který umožňuje RSLinx komunikovat s řadičem. Dostupné ovladače jsou uvedeny v nabídce Available Driver Types a v seznamu Configured Drivers jsou zobrazeny už nainstalované ovladače. 9

11 2.2.1 Nakonfigurování spojení PAC s PC pomocí sériového portu. Z nabídky Available Driver Types vybereme položku RS-232 DF1 devices. Po stisknutí tlačítka Add New se objeví další dialogové okno, kde se zadává název řadiče. V tomto případě budeme akceptovat výchozí název. Kliknutím na tlačítko OK potvrdíme výchozí název AB_DF1-1. Nyní se zobrazí okno, k vyplnění údajů o připojení, jako je např. přenosová rychlost, název portu, atd. Každý uživatel si zde může nakonfigurovat připojení ručně, nebo použít tlačítko Auto-Configure. Před výběrem této funkce bychom měli ověřit, že zařízení, číslo stanice a číslo portu jsou správně nastaveny a také, jestli je připojen sériový kabel jak k PAC, tak k PC. Po stisknutí tohoto tlačítka dojde automaticky k nakonfigurování připojení přes sériový port a Logix 5000 serial port by měl být detekován. Objeví se též zpráva, že Auto-konfigurace byla úspěšně provedena. Stisknutím tlačítka OK se dostaneme zpět na dialogové okno Configure Drivers. Zde si můžeme povšimnout, že v seznamu nainstalovaných ovladačů se zobrazilo připojení přes sériový port. Jestliže je v provozu, je označeno jako Running. V případě, že bychom dané připojení chtěli zastavit, klikneme na tlačítko Stop. Stiskem Tlačítka Close dokončíme instalaci a následně se nám na obrazovce RSWho objeví připojení AB_DF1-1, DF Nakonfigurování spojení PAC s PC pomocí ethernetu Z nabídky Available Driver Types vybereme položku Remote Devices via Linx Gateway. Klikneme na tlačítko Add New. Po stisknutí se zobrazí dialogové okno, kde zadáme název připojení. Budeme se řídit výchozím názvem a necháme název TCP-1 a klikneme na tlačítko OK k potvrzení názvu. Zobrazí se okno, které se vztahuje k RSLinx Gateway TCP serverům. Server TCP funkce RSLinx Gateway umožňuje RSLinx aplikaci kdekoliv na síti Ethernet dosáhnout správce stanice, nebo kontrolu sítě. Stisknutím tlačítka Browse můžeme procházet Ethernet TCP sítě a zobrazit dostupné RSLinx Gateway servery. Do pole Server's IP Address or hostname zadáme IP[ I ] adresu předepsanou modelu 1769L32E která je Klikneme na tlačítko OK a tím se dostaneme na obrazovku s nakonfigurovanými ovladači, kde nyní můžeme vidět právě nakonfigurované připojení přes Etehrnet, které je ve stavu Running. Po stisku tlačítka Close vidíme na RSWho obrazovce jak v levé, tak v pravé části připojení TCP-1, Ethernet. 10

12 2.2.3 Spojení PAC s PC Po úspěšném nakonfigurování spojení PAC s PC si můžeme vybrat, přes co budeme komunikovat. Postup pro komunikaci přes Ethernet, nebo sériový port je úplně stejná. Dvojklikem na zvolené připojení rozbalíme nabídku, kde opět dvojklikem vybereme 01, L1, Slot 1. Po opětovném rozšíření nabídky vybereme sběrnici 1756A10A. Po rozšíření nabídky vidíme všechna zařízení, připojená ke sběrnici. Pokud proběhlo spojení tak jak mělo, na procesoru PAC bude kontrolní LED dioda pro signalizaci připojení blikat zeleně. 2.3 Nakonfigurování PAC v programu RSLogix 5000 Pro zahájení programování, musíme mít nakonfigurované spojení mezi PAC a PC. Po úspěšném spojení PAC s PC a spuštěním programu RSLogix 5000, vybereme z hlavní nabídky File položku New. V následujícím okně máme vysouvací nabídku Type, ve které můžeme vybrat typ našeho řadiče k naprogramovaní. Z této nabídky vybereme řadič 1769-L32E CompactLogix5332E Controller. Z vysouvací nabídky Revision pod nabídkou Type, vybereme revizi 15. Poté zadáme název našeho programu do pole Name a do pole Create In zadáme cestu ke složce na disku, kam se bude daný program ukládat. Stisknutím tlačítka OK dokončíme výběr řadiče. Zobrazí se nám obrazovka rozdělená na dvě části. V pravé části se budou zobrazovat informace k jednotlivým položkám z levé stromové nabídky a rovněž se zde bude programovat. Levá strana obsahuje již zmíněnou stromovou nabídku, ve které můžeme měnit jednotlivé parametry programu, pozorovat změny na vstupech a výstupech, konfigurovat moduly připojené k PAC a mnohé další. Abychom mohli začít programovat, musíme nainstalovat všechny moduly, které naše PAC obsahuje. Provedeme to tak, že v levé části obrazovky rozšíříme nabídku I/O Configuration buď dvojklikem, nebo znaménkem + před ikonou. Objeví se ikona Backplane, CompactLogix System. Tuto nabídku opět rozšíříme a klikneme pravého tlačítka myši na záložku CompactBus Local a vybereme položku New Module. Objeví se okno, kde jsou jednotlivé modely zobrazeny podle typů, např. digitální, analogové nebo jiné. Zde najdeme typ modulu, který je připojen k PAC a dvojklikem, nebo tlačítkem OK 11

13 přistoupíme k jeho nastavení vlastností. Zadáme nějaký název tohoto modulu do pole Name a případně nějakou poznámku do pole Description. Nutné je, abychom zadali název a v oblasti Module Definition klikli na tlačítko Change a zde změnili položku Electronic Keying z Compatible Module na Disable Keying. Položka Slot se nastavuje postupně čísla modulů postupně od Procesoru PAC až po jeho konec, pokud ale nenastavujeme moduly postupně, vybereme si z této nabídky vhodné číslo. Klikem na tlačítko OK, dokončíme nastavení vlastností. Po dokončení přidání prvního modulu se pod nabídkou CompactBus Local objeví dva nově přidané moduly. První je virtuální sběrnice a druhý je náš vybraný modul. Jestliže má PAC více než jeden modul, opakujeme celý proces stejně, jako pro předchozí model. U některých modulů se musíme v jejich vlastnostech podívat i na ostatní záložky, poněvadž např. u modulu 1769-IF4XOF2 musíme v záložce Input Configuration zapnout požadované vstupy a v záložce Output Configuration zapnout požadované analogové výstupy, které budeme používat. Bez tohoto nastavení bychom u daného modulu nemohli využívat vstupy ani výstupy. Po nainstalování modulů můžeme v levé části obrazovky v rozšířené záložce Controller kliknout dvakrát na Controller Tags. Zobrazí se doplňující informace k nakonfigurovaným a připojeným modulům PAC. Jednotlivé moduly jsou zde popsány jako Local:X:K; kde X je číslo slotu modulu a K je písmeno udávající danou vlastnost. Pro příklad I znamená vstupy a O výstupy. Po rozkliknutí znaménka + u vybraného modulu nebo dvojklikem na vybraný modul rozšíříme pohled na jednotlivé vstupy nebo výstupy daného modulu. Zde také vidíme typ a aktuální velikost proměnné, což se nám může hodit pro programování. 12

14 3 Programování PAC se zpravidla programují na počítačích. Většina výrobců k tomuto účelu dodává i vlastní software (například Allan-Bradley RS Logix, TECO Kolín Mosaic, Siemens STEP7 Microwin). Software vytvořený na počítači se následně nahraje pomocí ethernetového kabelu nebo RS do řídící jednotky PAC. Poté se spojení odpojí a PAC může provádět nahraný program bez závislosti na počítači. Jednodušší PLC (Siemens LOGO!) se dají programovat pouze pomocí grafického panelu. My se zde ale bavíme o PAC mnohem složitějších, u kterých bychom se pouze s grafickým rozhraním obešli jen velice těžko. Programování PAC je trochu odlišné od programování běžných aplikací pro Windows. Největším rozdílem je asi to, že PAC pracuje v cyklu, jehož délka je přednastavená, naproti tomu u běžných aplikací si cykly vytváříme sami a můžeme jich vytvořit libovolně mnoho. PAC se může vyskytovat ve stavu HALT v tom případě je neaktivní (může probíhat režie, načítání programu ) Druhým stavem je režim RUN. Právě zde probíhá cyklus čtení ze vstupů, vykonávání programu, zápis na výstup, restart a to vše se stále opakuje. 3.1 Úvod do programování PAC Program RSLogix 5000 umožňuje programování ve čtyřech různých typech prostředí. Každý uživatel si může vybrat typ, jaký mu nejvíce vyhovuje. Nám se nejvíce osvědčil Ladder Diagram, a proto se bude, následují popis programování zaobírat tímto programovacím prostředí. Pro začátek musíme mít v programu nakonfigurované PLC. Bez nakonfigurování nelze použít vstupy ani výstupy PLC. V nově vytvořeném program najdeme programovací prostředí ve stromové nabídce v sekci Tasks, kde po rozšíření najdeme položku MainRoutine, což představuje hlavní programovací vlákno. Pravým kliknutím na ikonu Tasks, se nám umožní přidat další, vedlejší vlákno. Dvojklikem na MainRoutine se v pravé části obrazovky objeví programovací prostředí. Prioritně nastavené na Ladder Diagram. Zde, v pravé části obrazovky, můžeme nahoře vidět záložky, které obsahují mnoho funkcí a operací pro programování. Odtud je můžeme libovolně dávat na libovolný příčel (Rung). Například v záložce Timer najdeme funkce, jako jsou časovače a čítače a v záložce Math najdeme sčítání, odčítání, dělení atd. Stačí si už jen vybrat, jakou funkci 13

15 potřebujeme. Po vybrání musíme dané funkci či operaci zadat určité parametry, nebo třeba nadefinovat vstupy a výstupy. Ukážeme si, jak nadeklarovat vstup. V záložce Bit klikneme na ikonu Examine On, což představuje vstup, klikneme na první příčel, čímž se nám vybraná funkce uchytí na první příčel. Poté klikneme na námi vložený Examine On pravým tlačítkem myši a vybereme položku New Tag. Objeví se tabulka, kde Zadáme název spínače či tlačítka do pole Name. v Poli Type si můžeme vybrat, zdali chceme danému spínači přiřadit nějaký vstup z modulů PLC (Alias), nebo přiřadit nějakou systémovou funkci (Base). Při výběru typu Base se nám aktivuje spodní pole Data Type, kde si vybíráme vlastnosti, podle kterých se mají chovat, patří mezi ně čítač, časovač, reset, atd. Pro nadeklarování vstupu ovšem vybereme v poli Type typ Alias a v poli Alias For vybereme vstup našeho PLC modelu, který požadujeme. Moduly jsou zde opět značeny formou Local:X:K; kde X je číslo slotu modulu a K je písmeno udávající danou vlastnost. 3.2 Nahrání program do PLC Pro nahrání programu do PLC a jeho následné spuštění musíme aktivovat komunikaci s PLC. Z menu Communications vybereme položku Who Active. Zde se objeví podobná tabulka, jako při konfiguraci spojení mezi PLC a PC. Zde vybereme zvolené připojení a postupným rozšiřováním nabídky se dostaneme až na položku CompactLogix Processor. Klikneme na tuto položku a v pravé části tabulky stiskneme tlačítko Go Online. Tím aktivujeme spojení mezi PC a PLC. Následně se objeví okno, kde můžeme nahrát vytvořený program do PLC. K tomu slouží tlačítko Download a pro nahraní programu z PLC do PC slouží tlačítko Upload. 3.3 Možnosti programování v RS Logix 5000 RS Logix 5000 je vývojový software určený pro práci s platformami Logix firmy Rockwell: ControlLogix, CompactLogix, FlexLogix, SoftLogix 5800 a DriveLogix. Vývojový software RSLogix5000 nabízí více než 180 instrukcí a zápis aplikačního programu může být proveden v příčkovém (ladder) diagramu, funkčních blocích, sekvenčním funkčním diagramu nebo strukturovaném textu. Uvedené způsoby programování je možné kombinovat podle aktuální potřeby. Systém umožňuje programování v tzv. online režimu a lze též za chodu procesoru přidávat nové proměnné. 14

16 Programátor si proměnné sám pojmenovává a kromě toho si může vytvářet i vlastní nové instrukce V RS Logix 5000 také umožňuje přeložit programy ze starších PLC od Allan-Bradley např. pro SLC 500 nebo PLC Popis nejdůležitějších příkazů pro programování PAC Allan-Bradley TON- TIMER ON DELAY Jedná se o digitální časovač s funkcí zpožděné zapnutí. To znamená, je-li na vstup přiveden signál true, začne časovač odpočítávat čas do té doby, než se na výstupu objeví také signál true. Čas se u časovače počítá v ms., to platí u všech nastavování časů v RS Logix 5000, chceme-li tedy nastavit 6 s. musíme do řádku preset [III] nastavit Instrukce TON je k dispozici pouze při programování v Relay Ladder diagramu, při programování ve strukturovaném textu nebo ve funkčních blocích je nutno použít instrukci TONR. TOF- TIMER OFF DELAY Je to také časovač, ale tentokrát s funkcí zpožděného vypnutí. Změní-li se na výstupu hodnota s true na false, začne odpočítávat a poté co dosáhne přednastavené hodnoty, změní na výstupu hodnotu také z true na false. Pokud je ale během odpočítávání na vstup přivedena opět hodnota true, ACC [IV] se vynuluje. Při používání strukturovaného textu nebo funkčních bloků, je nutno použít instrukci TOFR. MOV MOVE Instrukce MOV kopíruje hodnoty ze zdroje do destinace. ADD- Sčítání SUB- Odčítání MUL- Násobení DIV - Dělení MOD- Modulo SQR- Druhá mocnina SQRT- Druhá odmocnina NEG- Negace ABS- Absolutní hodnota RTO- RETENTIVE TIMER ON Je to v podstatě obdoba TON ale zásobník se po změně hodnot na vstupu z true na false nenuluje, pouze se přestává čítat. LES- Porovnává dvě hodnot 15

17 4 Popis vytvořených programů 4.1 Program čtení a zápis pomocí digitálních I/O (Zpožděné zapnutí / zpožděné vypnutí) V tomto programu ovládáme zapnutí žárovky pomocí vypínače. Časovač TON (Timer on Delay) čítá po milisekundách do hodnoty nastavené v parametru Preset. Ve chvíli, kdy dosáhne této hodnoty, sepne žárovku, která bude svítit. Při následném vypnutí spínače žárovka nezhasne, poněvadž jí rozsvícenou udržuje časovač TOF (Timer Off Delay), který obdobně jako TON čeká, než jeho čítač Accum dočítá opět po milisekundách do předem nastaveného parametru Preset. Jde o velice jednoduchý program, ve kterém jsme se učili programovat základní věci s digitálními vstupy i výstupy. Obrázek 1 Digitální program 16

18 4.2 Program čtení a zápis pomocí analogových I/O V této aplikaci jsme vyzkoušeli funkčnost analogového vstupu a výstupu. Přivedené vstupní napětí bylo A/D převodníkem převedeno na celá čísla podle hodnoty vstupního napětí. Následně tato hodnota byla zesílena pětkrát a převedena na analogový výstup. Tato úloha je zesilovač se zesílením 5. Obrázek 2 Analogový program 17

19 4.3 Program změna frekvence blikání žárovky pomocí změny vstupního napětí Tento program je složen z analogového vstupu a digitálního výstupu, kde pomocí měnitelného vstupního napětí měníme rychlost blikáni žárovky. A/D převodník u analogového modulu PAC nám převede vstupní analogové napětí na odpovídající hodnotu 16bitového A/D převodníku. Tato hodnota se nám pohybuje od 0 do 32768, kde hodnotě odpovídá analogová hodnota napětí 10V. Již digitalizovaná hodnota napětí se pomocí příkazu MOV přesune na parametr Preset časovače RTO. Ten je nastaven pomocí příkazu RES na resetování vždy, když se naakumulovaná hodnota rovná hodnotě z A/D převodníku. V tom samém okamžiku je také na 500 milisekund zapnuta žárovka. Toto nám zajišťuje, že změnou vstupního napětí vidíme blikat žárovku. Obrázek 3 Program analogově-digitální 18

20 4.4 Program Pulzní šířková modulace Pro pulzní šířkovou modulaci (PWM) je potřeba vygenerovat trojúhelníkový, nebo pilový. V tomto případě je zvolený pilový průběh, který nám poskytuje časovač TON, který je resetován, když dočítá do určité hodnoty. Zadaná hodnota v Preset určuje, kolik stupňů bude PWM mít. Čím nižší číslo, tím méně stavů a menší možnost regulace ale zase čím nižší číslo, tím vyšší frekvence PWM. Nejvyšší frekvence je omezena rychlostí časovače, který čítá v milisekundách. Při hodnotě 20 má PWM 20 stavů a frekvenci 50Hz. Na analogový vstup je přivedeno napětí, kterým regulujeme PWM. Hodnota napětí z A/D převodníku je následně pro lepší manipulaci dělena v závislosti na maximální hodnotě z A/D převodníku a na hodnotě Preset časovače. Tato hodnota je následně porovnávána s již vytvořeným pilovým průběhem a výsledkem je pulzní šířková modulace. Obrázek 4 Program modulace PWM 19

21 5 Závěr Cílem této práce bylo nainstalovat, zprovoznit a zdokumentovat PAC CompactLogix 1769 a naprogramovat vzorové úlohy týkající se především čtení a zápisu na analogové, nebo digitální I/O. Během instalace se vyskytl problém s licencemi. Firma Allan-Bradley své produkty velmi dobře chrání proti padělání. Naše prvotní verze programu RSLogix 5000 byla určena k one-node [ II ] instalaci. Software, který jsme měli k dispozici, byl již před námi jednou nainstalován a nikdo o tom z počátku nevěděl. Trvalo tedy chvíli, než jsme na tento neopomenutelný fakt přišli. Během další práce nenastaly žádné vážnější komplikace. Vyskytla se pouze potřeba vytvořit nějaké testovací rozhraní, na kterém by bylo možno, vyzkoušet námi vytvořené programy. Na začátku, když jsme tvořili jednodušší aplikace, používali jsme k tomuto účelu nepájivé pole a obyčejné 24 V žárovky. Postupem času, při tvorbě složitějších programů se vyskytla potřeba nějakého sofistikovanějšího a praktičtějšího rozhraní. Vytvořili jsme tedy krabičku (viz Obrázek 5 Krabička a Obrázek 6 PAC a krabička) v které byli implementovány diody s předřadnými odpory, potenciometry a spínače, bez kterých bychom se při tvorbě složitějších programů neobešli. Závěrem je možno konstatovat, že dané PAC má mnoho funkcí, které by se dali dobře využít pro malé a střední aplikace. 20

22 6 Terminologický slovník [I] IP - IP adresa je v informatice číslo, které jednoznačně identifikuje síťové rozhraní v počítačové síti, která používá IP (internetový protokol) [II] one-node Typ licence určený k nainstalování pouze na jeden počítač. Prvním nainstalováním se licence znehodnotí. [ III ] preset Při překladu do Češtiny znamená předvolit nebo nastavit používá se například u časovačů k nastavení konečné hodnoty. [IV] ACC V Češtině užíváme výraz zásobník, slouží k uchování a nastavování proměnné hodnoty. 7 Použité zdroje [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] 8 Poděkování Tento text vznikl za podpory projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/ Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření. Formát zpracování originálu: titulní list barevně, další listy včetně příloh barevně. 21

23 Přílohy Obrázek 5 - Krabička Obrázek 6 - PAC a krabička 22