Lucrarea nr. 2. Automatizarea vopsirii unei piese

Transcription

1 Lucrarea nr. 2. Automatizarea vopsirii unei piese 1. Introducere 1.1. Conectarea intrărilor şi ieşirilor unui automat programabil Cataloagele firmelor constructoare de AP indică modul specific de legare al intrărilor şi ieşirilor unui AP la un proces. În general conectarea unei intrări se face în funcţie de modul de realizare a acesteia de către producător. Există două variante de intrări: intrări în curent continuu şi intrări în curent alternativ. Modul de legare al unei intrări de curent continuu este prezentat în fig. 1. Fig. 1. Conectarea intrărilor automatului la o sursă de curent continuu La automatele cu alimentare în curent alternativ se realizează variante în care alimentarea se poate face fie direct de la sursa de curent alternativ (fig. 2), fie în curent continuu, obţinut în automat prin redresare. În acest ultim caz pe panoul automatului se vor găsi borne de curent continuu. Fig. 2. Conectarea intrărilor automatului la o sursă de curent alternativ Ieşirile automatelor programabile pot fi de două tipuri: ieşiri sub formă de tranzistor şi ieşiri sub formă de releu (fig. 3). Există, de obicei trei borne: una la care se cuplează sursa exterioară, borna de ieşire propriu-zisă şi borna de legătură cu pământul. Uneori borna de legătură cu sursa exterioară este comună pentru mai multe ieşiri, legătura fiind făcută în interior. Aceasta se poate vedea în cataloagele firmei producătoare. Activarea unei ieşiri sub formă de tranzistor are ca efect deschiderea tranzistorului, dacă este alimentat. Sarcina ieşirii trebuie să fie alimentată ca în fig. 3, astfel încât la activarea ieşirii să fie legată la sursa de alimentare. Activarea unei ieşiri sub formă de releu are ca efect închiderea contactului acestuia. Sarcina ieşirii trebuie să fie alimentată astfel încât la activarea ieşirii să fie legată la sursă. 1

2 Fig. 3. Conectarea elementelor de execuţie (sarcinii) la ieşirile automatelor a. ieşire sub formă de tranzistor. b. ieşire sub formă de releu 2. Automatele Siemens S7-200 Vor fi programate în mediul Step7 Micro/WIN utilizând limbajele STL, LAD şi FBD. Se poate folosi atât adresarea directă, cât şi cea indirectă. Adresarea directă: intrări: I0.0 I0.7, I1.0 I1.7; memorie internă: poate fi adresată pe bit (V0.0 V0.7, V1.0 V1.7.), pe octet (VB0, VB1, VB2 ), pe cuvânt (VW0 este alcătuit din octeţii VB0 şi VB1, octetul cel mai semnificativ fiind VB0, VW2,VW4 ), sau pe dublu cuvânt (VD0 alcătuit din octeţii VB0, VB1, VB2 şi VB3, octetul cel mai semnificativ fiind VB0, VD4, VD8 ). În mod similar se adresează şi memoria internă cu prefixul M, diferenţa dintre cele două fiind că memoria internă V se poate utiliza pentru pointeri; ieşiri: Q0.0 Q0.7, Q1.0 Q1.7. Pentru adresarea indirectă variabilele trebuie declarate în Symbol Table. Constantele pot fi de tip întreg sau reale. Constantele de tip întreg se pot specifica în mai multe baze, de exemplu: constantă zecimală: sau 180_123 constantă binară: 2#0101 constantă octală: 8#17 constantă hexazecimală: 16#F constantă ASCII: Un text Caracterul _ poate fi introdus pentru a facilita citirea mai uşoară a constantelor. Constantele reale vor fi specificate folosind literele e sau E sau caracterul., de exemplu: 4e2, - 3.4, 3E10. 2

3 3. Prezentarea modului de programare în Step 7 MicroWin Seria de automate programabile S7-200 este destinată aplicaţiilor de automatizare de mică complexitate şi cuprinde mai multe tipuri de unităţi centrale. Pentru realizarea unui program cu această serie sunt necesare, în afara automatului, un calculator PC, mediul de programare Step 7 MicroWIN 32 şi un cablu de comunicaţie între PC şi automat legat între portul PPI al automatului şi portul serial al calculatorului pe care rulează programul. Firma SIEMENS produce astăzi şi o serie nouă de automate de clasă mică S7-22x, prevăzute cu facilităţi de comunicare pe reţea înglobate, în unitatea centrală. Un automat S7-200 constă dintr-un modul CPU, singur sau cu mai multe extensii. Un modul CPU este alcătuit dintr-o unitate centrală, sursă şi intrări/ieşiri, într-o structură compactă. Un modul CPU are o serie de LED-uri de stare (RUN, STOP) şi de vizualizare a stării intrărilor şi ieşirilor. Step 7 MicroWIN 32 este un pachet software pentru programarea şi configurarea automatelor din seria S Acest pachet software permite setarea parametrilor hardware, editarea, depanarea şi încărcarea în automat a programelor elaborate. Limbajele suportate de Step 7 MicroWIN 32 sunt: STL, care este un limbaj de tip text, alcătuit din instrucţiuni; LAD, care este un limbaj semi-grafic, alcătuit din obiecte, prin interconectarea cărora se realizează circuite, numite reţele, care sunt asemănătoare celor realizate cu contacte şi relee; FBD, care este un limbaj semi-grafic, alcătuit din obiecte, prin interconectarea cărora se realizează circuite numite reţele, care sunt asemănătoare celor realizate cu circuite integrate. Atunci când se scrie un program în limbajele acceptate de acest pachet software se pot utiliza două moduri de adresare: directă şi indirectă. Adresarea directă specifică aria de memorie, dimensiunea şi locaţia. Se pot adresa diferite arii de memorie: V, M-pentru locaţii din memoria internă, I-pentru locaţii reprezentând imaginile în memoria RAM ale intrărilor automatului, Q-pentru locaţii reprezentând imaginile în memoria RAM ale ieşirilor automatului, T-pentru temporizatoare, C-pentru contoare, HC-pentru contoarele de mare viteză, AC-pentru acumulatoare, L-pentru variabile locale, AQ/AI-pentru ieşirile/intrările analogice, S-pentru variabilele utilizate pentru împărţirea programului în segmente logice şi SM-pentru locaţii speciale de memorie, adresate ca bit, octet, cuvânt sau dublu cuvânt. Pentru aceasta se foloseşte pe lângă arie şi terminaţia B, pentru octet, W, pentru cuvânt şi D, pentru dublu cuvânt. Locaţiile V şi M sunt de acelaşi tip. Amândouă sunt în memoria principală la CPU200. Există mici diferenţe în unele aplicaţii, de exemplu TD200 are nevoie de octeţi M pentru funcţiile tastelor şi de octeţi V pentru mesaje. La adresarea pe byte, cuvânt sau dublu cuvânt se specifică byte-ul de start al adresei. La variabilele care ocupă mai mulţi octeţi se foloseşte memorarea big-endian byte order *. * Big-endian byte-order înseamnă că primul octet este interpretat ca octetul cel mai semnificativ, iar următorii octeţi sunt în ordinea e la cel mai semnificativ spre cel mai puţin semnificativ. 3

4 Variabilele care încep cu litera T sunt variabile legate de temporizatoarele (timere) automatului. Acestea sunt de fapt numărătoare de impulsuri, care au perioade diferite, asociate cu numărul care urmează după litera T. Valorile perioadei sunt la CPU S7-200 egale cu 1 ms, 10 ms sau 100 ms. Fiecărui timer i se asociază două valori: Valoarea curentă, care este un întreg ce reprezintă timpul scurs de la validarea intrării timerului; O valoare pe bit, care are o evoluţie în timp în funcţie de un parametru (valoarea presetată) şi de tipul timerului. Ambele valori sunt accesate utilizând aceeaşi variabilă, compusă din litera T urmată de un număr. Accesul la una din cele două valori este funcţie de context. Instrucţiunile cu operanzi pe bit au acces la valoarea de bit, în timp ce instrucţiunile cu operanzi pe cuvânt accesează valoarea curentă (fig. 4). Fig. 4. Adresarea în funcţie de context avariabilelor de tip timer Variabilele care încep cu litera C sunt variabile legate de contoarele automatului. Acestea sunt numărătoare de impulsuri care provin din exterior şi care trebuie asociate unei intrări. Fiecărui contor i se asociază două valori: Valoarea curentă, care este un întreg ce reprezintă numărul de impulsuri numărate de la validarea intrării contorului; O valoare pe bit, care are o evoluţie în timp în funcţie de un parametru (valoarea presetată) şi de tipul contorului. Ambele valori sunt accesate utilizând aceeaşi variabilă, compusă din literă C urmată de un număr. Accesul la una din cele două valori este funcţie de context, la fel ca la timere. Instrucţiunile cu operanzi pe bit au acces la valoarea de bit, în timp ce instrucţiunile cu operanzi pe cuvânt accesează valoarea curentă. Contoarele de mare viteză au de asemenea un mod de adresare direct, care se realizează prin folosirea literelor HC, urmate de numărul contorului. Contoarele de mare viteză sunt folosite pentru evenimente rapide, care nu pot fi controlate în cadrul ciclurilor automatului, adică a acelora care au schimbări de stare aşa de rapide încât pot fi pierdute dacă sunt legate de intrările obişnuite ale automatului. La CPU S7-200 sunt disponibile trei contoare de mare viteză al căror conţinut, pe patru octeţi, poate fi accesat direct, utilizând variabilele HC0, HC1 şi HC2. Intrările acestor contoare sunt de obicei legate la traductoare incrementale, care dau un număr de impulsuri pe rotaţie şi un impuls de reset la fiecare rotaţie. HC0 este un contor UP/DOWN, care acceptă o singură intrare de ceas cu frecvenţa de maximum 2 KHz. Intrarea de numărare este legată la I0.0, iar direcţia de numărare este setată 4

5 prin intermediul unui bit special de memorie SM37.1 (Dacă este 0, contorul numără direct şi dacă este 1 contorul numără invers). Contoarele HC1 şi HC2 sunt contoare de mare viteză, foarte flexibile care pot fi configurate să funcţioneze în 12 moduri. Configuraţiile posibile sunt: contoare bidirecţionale cu control intern al direcţiei de numărare, contoare bidirecţionale cu control extern al direcţiei de numărare, contoare UP/DOWN cu intrări diferite din exterior pentru numărare directă şi inversă şi contoare de impulsuri în cuadratură. Înainte de a fi utilizat, un contor de mare viteză, trebuie realizată setarea unor biţi din categoria biţilor speciali de memorie, legaţi de contor. Aceşti biţi stabilesc nivelul de activare, al resetării şi startului. Ei sunt SM47.0, pentru HC1 şi SM57.0, pentru HC2, pentru reset respectiv SM47.1 şi SM57.1 pentru start. După setarea acestor biţi contorul trebuie configurat şi validat. Configurarea se realizează prin alegerea unuia din cele 12 moduri de lucru posibile. Se utilizează pentru aceasta instrucţiuni din setul de instrucţiuni al automatului. Diagramele de semnale şi alte indicaţii în legătură cu modul de utilizare al contoarelor de mare viteză se găsesc în manualele firmei producătoare. Acumulatorii sunt dispozitive care pot fi utilizate ca memorii. Aceştia se pot utiliza pentru transferul datelor către proceduri. La CPU S7-200 există patru acumulatori (AC0, AC1, AC2, AC3). Un acumulator poate fi adresat şi setat ca octet, cuvânt sau dublu cuvânt, în funcţie de instrucţiunea utilizată. Variabilele care încep cu literele SM sunt asociate biţilor speciali de memorie. Aceştia sunt un mijloc de comunicare între CPU şi program, fiind utilizaţi pentru selectarea şi controlul unor funcţii speciale: Biţi de stare care sunt actualizaţi de unitatea centrală la fiecare ciclu; Biţi de stare a rezultatelor unor operaţii aritmetice; Biţi de identificare a tipului CPU şi a prezenţei modulelor de externe. Pentru mai multe detalii se poate consulta help-ul programului Step 7 MicroWIN 32 sau manualele firmei. Bitul special de memorie SM0.1 este 1 în primul ciclu şi 0 în celelalte cicluri. El este utilizat la pentru introducerea marcajului iniţial. În cadrul unui program în Ladder Diagram (LAD), introducerea marcajului iniţial se va face ca în fig. 5. Se observă că transferul marcajului iniţial în locaţiile corespunzătoare (aici MB0) se face numai în primul ciclu, deoarece validarea blocului de transfer în memorie a vectorului I0 este realizată numai în primul ciclu. Fig. 5. Introducerea marcajului iniţial La automatul S7-200 este posibilă adresarea prin intermediul pointerilor care se numeşte adresare indirectă. Acest lucru este posibil pentru ariile de memorie de tip I, Q, M, V, T, C. Valorile pe bit sau analogice nu pot fi adresate indirect. 5

6 Pentru a adresa o locaţie în mod indirect trebuie creat mai întâi un pointer către acea locaţie. La CPU S7-200, pointerii sunt locaţii de memorie pe dublu cuvânt, care conţin adrese ale altei locaţii de memorie. Pentru pointeri se pot folosi doar locaţiile de tip V şi acumulatorii. Un pointer se creează mutând adresa unei locaţii de memorie într-o altă locaţie. La mutare, operandul care va reprezenta pointerul este precedat de caracterul &. În cazul în care se doreşte accesarea unei valori specificate printr-un pointer se foloseşte caracterul * în faţa operandului. Utilizarea adresării indirecte este ilustrată în exemplul din fig. 6. Fig. 6. Lucrul cu pointeri în Step7 MicroWin Asupra pointerilor se pot efectua operaţii aritmetice. Dacă, în programul de mai sus, se intercalează instrucţiunea +D +4, AC1, atunci programul de mai sus va conduce la transferul în AC0 a datelor de la adresa VB104. În continuare vom descrie modul de lucru cu versiunea 4.0 a programului de consolă STEP 7 MicroWIN 32. Această versiune are o serie de îmbunătăţiri faţă de versiunile anterioare printre care amintim: posibilitatea configurării aplicaţiilor cu noile tipuri de automate din seria 22x, posibilitatea configurării unor reţele Modbus, ASi şi Ethernet, posibilitatea utilizării unor vrăjitori (Wizard) pentru configurare etc. În acest paragraf nu ne propunem să prezentăm numai modul de realizare a unui program, utilizând cea mai simplă legătură, realizată printr-un cablu cu convertor de reţea serială. Vom presupune deci, că programul este instalat şi că un anumit tip de automat din seria S7-200 este legat prin intermediul unui cablu cu convertor de la RS-232 la RS-485 la interfaţa serială a calculatorului. La pornirea programului pe ecran va apare interfaţa din fig. 7. Fereastra conţine diferite componente ale mediului. Cea mai mare parte a spaţiului de lucru este rezervată ferestrei de editare, a arborelui de instrucţiuni şi ferestrei de navigare. Fereastra de ieşire în care se afişează o serie de informaţii asupra operaţiilor pe care le execută programul şi eventualele erori de compilare. Fereastra de instrucţiuni mai conţine şi fereastra arborelui proiectului. Aceasta permite schimbarea în fereastra de editare a editorului de program, a editorului tabelei de simboluri, a editorului tabelei de stare, a editorului de blocuri de date. Aceste ferestre se pot maximiza, minimiza sau cascada. Lansarea diferitelor editoare este posibilă şi din fereastra de navigare. Fereastra editorului de program este o fereastră de editor de semigrafic sau text în funcţie de tipul editorului lansat şi de limbajul ales pentru editare. Primul lucru care trebuie făcut este setarea comunicaţiei între program şi automat. Înainte de a seta comunicaţia cu programul de consolă se va avea în vedere realizarea prin intermediul comutatoarelor de pe convertor a vitezei de transmisie dorite. Pentru a ajunge în fereastra de setare a comunicaţiei, există mai multe căi: Selectarea din meniul programului a opţiunii PLC Type Communication; 6

7 Apăsarea butonului Communication din fereastra de navigare. La oricare cale aleasă va apare fereastra Communication. Aceasta arată ca în fig. 8. Dacă se apasă butonul Set PG/PC Interface, în care se poate alege interfaţa adecvată (în cazul nostru PC/PPI cable), iar prin apăsarea butonului Properties se pot seta proprietăţi pentru interfaţa selectată. Aceste proprietăţi trebuie să coincidă cu cele ale cablului de legătură şi portului la care este conectat acesta. Fig. 7. Interfaţa cu utilizatorul a programului STEP 7-MicroWin 32 Fig. 8. Fereastra Communication 7

8 După realizarea setărilor dorite, la revenirea în fereastra din fig. 8 parametrii de comunicaţie vor fi modificaţi corespunzător, iar prin efectuarea unui dublu clic în fereastră se va realiza şi vizualiza legătura cu automatul. Cu aceasta faza de setare a comunicaţiei se consideră încheiată 3.1. Componentele unui proiect Un proiect are următoarele componente: Blocul de program. Acesta cuprinde codul programului principal (MAIN), al subrutinelor şi al rutinelor de întrerupere; Tabela de simboluri (Symbol Table). Aceasta conţine un tabel de asociere a variabilelor din memorie cu nume simbolice alese de programator; Tabela de stări (Status Chart). Aceasta conţine unul sau mai multe tabele unde se poate urmări starea intrărilor, ieşirilor şi a variabilelor programului; Blocul de date (Data Block). Acesta conţine date care reprezintă valori iniţiale ale unor locaţii de memorie, constante şi comentarii; Blocul sistem (System Block). Acesta conţine date care se pot încărca în automat şi care se referă la adresa automatului, parametrii comunicaţiei, definirea zonelor de memorie care vor fi folosite la memorarea unor date la căderea tensiunii, setarea unor ieşiri de siguranţă la trecerea din RUN în STOP a automatului, setarea unor parametri ai filtrelor de pe intrările automatului etc.; Tabela de referinţe încrucişate (Cross References). Aceasta poate conţine un tabel unde se află o listă cu operanzii utilizaţi în program, locul şi contextul în care sunt utilizaţi Editorul de programe Dacă se apasă butonul Program Block, în fereastra de navigare se deschide editorul de programe. Un program în STEP 7 MicroWin are trei tipuri de unităţi de organizare (POU - Program Organization Unit ): Programul principal (OB1); Subrutine; Rutine de întrerupere. Se poate realiza o editare a programului într-unul din limbajele STL, LAD sau FBD. Comutarea între acestea este posibilă chiar în timpul editării din meniul View. Deoarece scrierea unui program în LAD este mai comodă decât în limbajul STL, vom descrie în cele ce urmează numai programarea în LAD şi vom face numai unele precizări asupra programării în FDB, care a devenit mai bine implementată în această versiune. Un program în LAD este alcătuit din una sau mai multe reţele. Fereastra editorului LAD este împărţită în celule. În fiecare celulă poate fi plasată o instrucţiune, poate fi scris un operand al instrucţiunii (parametru) sau poate fi plasată o linie de legătură orizontală sau verticală. Linia de alimentare stângă este prezentă în fiecare reţea, iar linia de alimentare dreaptă nu există. Construirea unei reţele se face prin plasarea în celulele din suprafaţa editorului a unui obiect al limbajului. Plasarea se poate face în mai multe moduri. Cel mai comod este alegerea obiectului din arborele de instrucţiuni şi realizarea unui dublu clic pe acesta. Orice obiect plasat are unul sau mai mulţi parametri pe care programatorul trebuie să-i seteze înainte de compilarea programului. Recomandat este ca parametrizarea să se realizeze imediat după plasarea obiectului. Pentru a realiza parametrizarea se utilizează tastatura, după ce în prealabil se selectează celula pentru parametru. Orice parametrizare trebuie realizată în 8

9 concordanţă cu valorile acceptate de obiectul respectiv. O parametrizare incorectă conduce la erori de compilare. Ea este semnalată încă din faza de editare prin sublinierea cu o linie roşie a parametrului incorect. În afara obiectelor limbajului, o reţea are un titlu şi un comentariu, care pot fi folosite pentru documentarea programului. Regulile cele mai importante care trebuie respectate la scrierea unui program în LAD sunt următoarele: Fiecare reţea trebuie să înceapă cu un contact, în timp ce o reţea nu se poate termina cu un contact. Această regulă poate fi ocolită utilizând un contact legat la o variabilă care este întotdeauna egală cu unu. Bitul special de memorie SM0.0 poate fi folosit pentru acest scop; O reţea poate avea mai multe contacte plasate în serie sau în paralel; O bobină nu poate fi plasată la începutul unei reţele, aceasta fiind posibil de utilizat la sfârşitul reţelei; Bobinele nu pot fi legate în serie, dar pot fi legate în paralel în orice punct al reţelei; Mai multe obiecte ale limbajului pot fi legate în serie utilizând ieşirea ENO, dacă utilizarea acestei ieşiri este suportată de automatul cu care se lucrează. Seria 22x acceptă acest mod de legare în cadrul reţelei; Numărul de celule pe orizontală sau pe verticală nu poate depăşi 32 în aceeaşi reţea; În această versiune nu este necesară plasarea instrucţiunilor END, RET şi RETI, ele fiind înserate automat de către compilator. Utilizarea subrutinelor într-un program este utilă pentru împărţirea acestuia în mai multe părţi mai mici, mai uşor de gestionat şi documentat. În acest fel se obţin performanţe mai bune în programare. Iniţial un program are în componenţă o subrutină (SUBR_0) şi o rutină de întrerupere (INT_0). Pentru scrierea instrucţiunilor acestora se selectează ferestrele corespunzătoare din editorul de program. Pentru a crea o nouă subrutină se poate realiza un clic dreapta în fereastra de editare şi apoi se alege Insert Subroutine. Întreruperile sunt generate de evenimente. Înaintea apelului unei rutine de întrerupere trebuie stabilită o asociere între eveniment şi segmentul de program, care se execută atunci când evenimentul apare. Pentru aceasta se foloseşte instrucţiunea ATCH (fig. 9). Fig. 9. Instrucţiunea de ataşare a unui eveniment unei rutine de întrerupere Invalidarea acestei asocieri se realizează cu instrucţiunea DTCH (fig. 10), care realizează dezactivarea întreruperii. Pentru a crea o nouă rutină de întrerupere se poate realiza un clic dreapta în fereastra de editare şi apoi se alege Insert Interrupt. Numărul evenimentului asociat unei întreruperi este funcţie de tipul automatului folosit. În help-ul programului Step 7 MicroWin se găsesc tabele de asociere a evenimentelor cu numere. De asemenea sunt precizate în aceste tabele şi priorităţile asociate acestor întreruperi. Fig. 10. Instrucţiune de dezactivare a unei întreruperi. 9

10 Servirea cererilor de întrerupere multiple se face în tehnica LIFO şi în funcţie de priorităţi. Stiva LIFO are 128 locaţii. Din momentul în care începe execuţia unei rutine de întrerupere ea nu mai poate fi întreruptă decât de o întrerupere cu prioritate mai mare. Versiunea 4.0 a programului are un editor FBD mai bine pus la punct decât versiunile anterioare. La fel ca şi editorul LAD, editorul FBD este semi-grafic bazat pe reţele şi celule în care se pot introduce blocuri şi parametri. Nu mai există linii de alimentare şi legarea blocurilor se face automat sau manual, în acest ultim caz utilizându-se Line Down, Line Up, Line Right şi Line Left de pe bara de scule. Legarea manuală este destul de greoaie. Pentru a putea utiliza bistabilele R-S şi S-R trebuie ca în Tools Options General să fie selectat Programming Mode: IEC şi Mnemonic Set International, ca în fig. 11. Fig. 11. Fereastra Options 3.3. Tabela de variabile globale şi tabela de variabile locale Variabilele globale sunt variabilele care au domeniul de vizibilitate extins la toate unităţile dintrun proiect. Ele asociază nume simbolice adreselor de memorie ale automatului sau intrărilor şi ieşirilor. Numele simbolice trebuie să înceapă cu o literă. Dacă se utilizează modul de programare SIMATIC, variabilele simbolice se definesc în Symbol Table, iar dacă se utilizează modul de programare IEC acestea se definesc în Global Variable Table. Fig. 12. Tabela variabilelor globale În fig. 12 este prezentată o tabelă de variabile globale, iar în fig. 13 modul în care această tabelă este reflectată în programul MAIN. 10

11 Fig. 13. Reflectarea în unitatea de program a variabilelor globale Fiecare unitate de program (POU) a unui proiect are propria sa tabelă de variabile locale de 64 octeţi de tip L. Această tabelă defineşte variabile cu domeniu de vizibilitate restrâns la unitatea de program respectivă. Utilizarea variabilelor locale este recomandată atunci când se doreşte elaborarea unor subrutine generale, utilizabile şi în alte programe. Dacă este vorba de subrutine atunci variabilele locale pot fi de mai multe tipuri: 3.4. Status Chart IN reprezintă un parametru provenit din apelarea POU; OUT reprezintă un parametru returnat în programul apelant; IN_OUT reprezintă un parametru înlocuit la apelare, modificat în cursul execuţiei subrutinei şi returnat în programul apelant; TEMP reprezintă valori care sunt salvate temporar în stiva variabilelor locale şi care după ce subrutina s-a executat sunt distruse. Termenul status se referă la informaţii asupra valorilor curente ale operanzilor atunci când programul este executat în automat. Aceste informaţii se pot vizualiza într-o tabelă completată de utilizator numită Status Chart şi/sau direct în program dacă se selectează Debug Status Chart şi/sau Debug Program Status. În fig. 15 sunt prezentate informaţiile de stare din program, iar în fig. 16 informaţiile din Status Chart. Fig. 15. Informaţii de stare într-un program STEP 7 MicroWin 11

12 Fig. 16. Informaţii de stare în Status Chart din STEP 7 MicroWin Informaţiile de stare sunt disponibile dacă sunt îndeplinite următoarele condiţii: 3.5. Data Block Programul a fost compilat şi încărcat în automat; Comunicaţia cu automatul este stabilită; S-a selectat Debug Status Chart şi/sau Debug Program Status. Fereastra Data Block (Data Initialize) permite iniţializarea valorilor unor variabile de tip V. Editorul din fereastra blocului de iniţializare este un editor de text liber, neavând zone definite pentru introducerea informaţiilor. Un spaţiu sau TAB constituie separator de câmpuri, iar o singură linie conţine maximum 255 caractere. O linie din blocul de iniţializare conţine adresa de start pentru una sau mai multe valori aflate într-o listă şi un comentariu, care trebuie precedat de caracterele //. Prima linie trebuie să aibă o adresă explicită. Următoarele linii pot să nu conţină adrese explicite, caz în care adresele care vor fi iniţializate urmează adresei explicite anterioare şi este de aceeaşi formă cu ea. După ce o linie este introdusă şi se apasă tasta ENTER se realizează în mod automat aranjarea liniei pe câmpuri. Se poate omite specificarea tipului variabilei. În acest caz se atribuie valoarea unei locaţii de memorie în concordanţă cu lungimea datei. În fig. 17 este prezentat un bloc valid de iniţializare. // //Comentariu la un bloc de date // VB0 1 // Atribuirea valorii 1 lui VB0 VB1 255, 233 // Atribuire multipla: 255 lui VB1 si 233 lui VB2 Fig. 17. Iniţializarea de date Erorile care pot apare la scrierea unui bloc de iniţializare sunt:: Specificarea unui alt tip de zona de memorie decât cel de tip V; Specificarea unei constante mai mari decât zona de memorie; Nerespectarea condiţiei ca zona de memorie să preceadă data; Specificarea unei adrese de mai multe ori. 12

13 La compilare sunt specificate erorile şi din Data Block. Dacă în fereastra de ieşire se realizează un dublu clic pe eroare, se deschide fereastra şi cursorul este poziţionat pe acea eroare. Dacă se alege PLC Create Data Block from RAM, valorile curente din RAM sunt introduse în blocul de date. Pentru aceasta trebuie ca automatul să fie conectat la PC şi să fie în modul STOP System Block La apăsarea butonului System Block va apare fereastra din fig. 18 cu mai multe pagini, în cadrul cărora se pot realiza setări importante ale automatului. În pagina Output Table se poate realiza setarea stării unor ieşiri ale automatului la trecerea din RUN în STOP. Se poate realiza de asemenea o îngheţare a ieşirilor. Aceste setări sunt importante pentru realizarea unor modificări ON-LINE ale unor programe şi anumite ieşiri sunt legate la elemente de acţionare, care trebuie să se afle în stări date la oprirea automatului. O astfel de ieşire este, de exemplu, ieşirea legată la electromagnetul de acţionare a frânei unui lift. Fig. 18. Fereastra System Block (pagina Output Table) În pagina Input Filters se pot realiza parametrizări ale filtrelor digitale de pe intrările automatului. Parametrizarea unui filtru digital înseamnă stabilirea timpului cât un semnal de intrare trebuie să rămână activ pentru a fi acceptat ca valid. În felul acesta, un astfel de filtru rejecteză zgomotele care apar pe linii de intrare impunând condiţia ca acestea să rămână stabile un timp înainte da a fi acceptate de automat. În pagina Analogue Input Filters, dacă automatul are module de intrări analogice, se poate seta o filtrare software a anumitor intrări. Filtrarea software se realizează prin medierea unui număr de eşantioane de pe intrarea analogică. 13

14 Filtrul realizează modificarea unei intrări analogice la ultima valoare de intrare, dacă aceasta depăşeşte o valoare numită bandă moartă (dead band), faţă de valoarea medie. Numărul de eşantioane şi banda moartă se stabileşte pentru toate intrările care se bifează în pagină. În pagina Pulse Catch Bits se poate realiza gestionarea impulsurilor scurte de pe intrările automatului. Pe intrările automatului pot apare impulsuri scurte a căror schimbare de stare şi revenirea în starea iniţială nu poate fi sesizată de automat deoarece au loc într-un timp mai scurt decât durata ciclului automatului. Modelele CPU-22x permit prin aceste setări prelungirea impulsului până la ciclul următor, astfel încât să fie citite în faza PIIT (Process Image Input Table) a noului ciclu. În pagină trebuie efectuată bifarea intrărilor care să realizeze prelungirea impulsului. Acest lucru nu poate fi realizat la modelele CPU-21x. În pagina Communication Port(s) se poate realiza schimbarea adresei automatului şi a vitezei de comunicaţie. Valorile implicite ale adresei şi vitezei sunt 2 respectiv 9600 bps. Toate modificările făcute în fereastra System Block devin operaţionale după încărcarea acestuia în automat Cross References Fereastra Cross References are trei pagini: Cross References, Byte Usage şi Bit Usage. Această fereastră permite cunoaşterea modului de utilizare a variabilelor în cadrul programului. Se pot evidenţia numele variabilei, blocul în care este utilizată, locul şi contextul. Se mai pot evidenţia care octet şi bit din care arie este utilizat în cadrul programului Realizarea unui program în STEP 7 MicroWIN Pentru a realiza şi încărca un program, utilizând STEP 7-MicroWIN 32 trebuie realizaţi următorii paşi: Instalarea programului STEP 7-MicroWIN 32 pe un PC; Conectarea cablului de legătură dintre PC şi automat; Conectarea automatului la sursa de alimentare; Setarea comunicaţiei dintre PC şi automat; Analiza caietului de sarcini şi întocmirea grafului automatizării; Realizarea programului pentru automat, utilizând una din metodele expuse în capitolele anterioare; Crearea programului în mediul de programare; Încărcarea programului în automat; Testarea programului, utilizând simulatoare de proces şi facilităţile oferite de meniul Debug Program Status şi/sau Debug Status Chart. Presupunând că primii paşi au fost efectuaţi în conformitate cu cele expuse în paragraful anterior, vom descrie modul de realizare a programului pornind de la caietul de sarcini. 4. Utilizarea variabilelor SCR în Step7MicroWin Utilizarea SCR în STEP 7-MicroWIN permite divizarea unui program în segmente logice care să reprezinte acţiunile secvenţiale realizate în cadrul etapelor unui graf. Se pot implementa secvenţe, divergenţe AND/OR, convergenţe AND/OR etc. 14

15 Utilizând instrucţiuni şi variabile SCR se pot defini segmente într-un program, care pot fi activate prin setarea unor biţi. Aceste segmente sunt încadrate de instrucţiunile LSCR (STL) şi SCR (LAD/FBD), care definesc începutul şi SCRE, care defineşte sfârşitul. Instrucţiunea SCRT, în cadrul unui segment, realizează setarea unui bit de tip S, permiţând activarea unui alt segment şi respectiv dezactivarea segmentului, care a apelat instrucţiunea de setare. În cadrul unui program, instrucţiunile care nu fac parte din segmente se execută ciclic. Pentru conţinutul unui segment SCR sunt următoarele restricţii: Instrucţiunile JMP şi LBL nu pot face parte dintr-un segment SCR; Instrucţiunile FOR, NEXT şi END nu pot face parte dintr-un segment SCR Implementarea unui graf secvenţial Fie graful din fig. 19. Pentru implementarea acestui graf, in STEP 7-MicroWIN se procedează în felul următor: Se definesc trei segmente SCR, corespunzătoare fiecărei etape; În cadrul acestor segmente se introduc acţiunile specifice; Ultima instrucţiune din fiecare segment testează condiţia Ci, pentru parcurgerea tranziţiei de dezactivare a etapei şi setează, la condiţie adevărată, bitul corespunzător activării etapei următoare. Implementarea în LAD a programului este prezentată în fig. 20. Fig. 19. Graf secvenţial Fig. 20. Implementarea cu variabile SCR 15

16 Implementarea divergenţelor şi convergenţelor Realizarea programelor în cazul, în care în graf apar divergenţe OR, nu implică dificultăţi deosebite, doar că în codul segmentului SCR corespunzător etapei care se află înaintea divergenţei se testează toate condiţiile de parcurgere a tranziţiilor, care urmează divergenţei şi se activează numai etapa care urmează tranziţiei care va fi parcursă. Implementarea convergenţelor OR nu diferă cu nimic de ceea ce se face la implementarea unui graf secvenţial. Realizarea programelor în cazul în care în graf apar divergenţe AND (fig. 21) nu implică dificultăţi deosebite, doar că în codul segmentului SRC corespunzător etapei care se află înaintea divergenţei se testează condiţia de parcurgere a tranziţiei, care urmează etapei şi se activează toate etapele care urmează divergenţei. Fig. 21. Divergenţă AND Un exemplu de implementare a unei divergenţe AND de mai sus este prezentat în fig. 22. Fig. 22. Implementarea unei divergenţe AND Implementarea unei convergenţe AND1 este mai dificilă. Pentru ca tranziţia 1 din fig. 23 să fie parcursă este necesar ca etapele 1 şi 2 să fie active şi condiţia de parcurgere a tranziţiei să fie adevărată. Activarea etapelor 1 şi 2 este dependentă de parcurgerea unor tranziţii anterioare lor şi este legată de ceea ce se întâmplă în sistemul condus. Se implementează o reţea de activare a etapei 3 în care se testează dacă ambele etape 1 şi 2 sunt active cât şi condiţia C1. Reţeaua aceasta este în partea ciclică a programului şi este situată de obicei la sfârşitul acestuia. Din această cauză biţii corespunzători etapelor, care se activează sau se dezactivează trebuie setaţi/resetaţi cu instrucţiuni care nu sunt din setul SCR. În fig. 24 este prezentată reţeaua pentru implementarea divergenţei din fig

17 Fig. 23. Convergenţă AND 5. Caietul de sarcini Fig. 24. Implementarea convergenţei AND În figura 25 este prezentată schema de principiu a instalaţiei de vopsit piese. Aceasta este alcătuită dintr-un cilindru pneumatic, alimentat de la o sursă de aer comprimat prin intermediul unui distribuitor 5/2 cu arc şi două restrictoare de o cale. Deplasarea în sus a pistonului are loc atunci când este alimentată bobina Y a distribuitorului, iar deplasarea în jos are loc atunci când bobina nu este alimentată şi sub acţiunea arcului distribuitorul se află în poziţia de jos. Instalaţia, care vopseşte piese pe o singură parte, funcţionează în felul următor: O piesă va trebui vopsită cu ajutorul unui pulverizator, prin mai multe cicluri (trei, patru sau cinci parcurgeri de jos în sus a suprafeţei de vopsit). Numărul de cicluri se va alege cu ajutorul a trei butoane B 1, B 2 şi B 3. Dacă se apasă B 1, va realiza vopsirea în trei cicluri, dacă se apasă B 2, instalaţia va realiza vopsirea în patru cicluri, iar dacă se apasă B 3, instalaţia va realiza vopsirea în cinci cicluri. Apăsarea unui anumit buton va avea ca efect aprinderea unei lămpi incluse în butonul respectiv sau a unui LED asociat butonului (L 1, L 2 respectiv L 3 ) care indică numărul actual de cicluri ales. Pulverizatorul este antrenat de un piston pneumatic (fig. 25), care are traductoare de proximitate la capetele cursei (S 1, pentru poziţia sus şi S 2 pentru poziţia jos). Dacă bobina Y a distribuitorului cu arc care alimentează traductorul este alimentată capul de vopsire se deplasează în sus, în caz contrar se deplasează în jos. Instalaţia porneşte la apăsarea unui buton de pornire BP. Înainte de pornirea instalaţiei trebuie apăsat butonul care selectează numărul de cicluri, iar această apăsare trebuie să fie memorată până operatorul va selecta un alt număr de cicluri prin apăsarea altui buton. 17

18 Fig. 25. Instalaţie de vopsit piese 6. Modul de lucru În cadrul lucrării de va folosi un singur automat (S7-214), care se află montat pe panoul care reprezintă fundul cofretului realizat pentru această automatizare. Se procedează în felul următor: Se porneşte mediul de programare Step7MicroWin şi se întocmeşte Symbol Table, conform legăturilor dintre automat şi reactor prezentate în fig. 26; Se realizează graful automatizării conform caietului de sarcini; Se alcătuieşte programul cu una din metodele: o Activarea şi dezactivarea sincronă; o Utilizarea variabilelor SCR. Se execută montajul din fig. 26. Se vor face numai legăturile punctate. În instalaţie se găsesc două şiruri de cleme notate: Sir cleme A şi Sir cleme B. Fiecare punct al şirului de cleme este marcat printr-un număr unic, care apare şi în instalaţie; Se încarcă programul în automat; Se verifică funcţionarea automatizării conform caietului de sarcini. 18

19 Fig. 26. Legăturile dintre automatul S7-214 şi instalaţia de vopsit 19