Инструментальная панель подключения представлена единственной кнопкой "Подключение". Дальнейшую информацию можно найти в справочной системе AL-PCS/WIN-E.
Министерство образования и науки Российской федерации
Балтийский Государственный Технический Университет «ВОЕНМЕХ»
Промышленные логические контроллеры Alpha 2 Mitsubishi Electric и их программирование в программном пакете AL-PCS/WIN-E.
Лабораторный практикум
Санкт-Петербург
2012
Составители: Кизоркин А.С. инж.,.Лычагин Ю.В. доц., Самотаев А.А. асп.
Методические указания для выполнения лабораторных / Сост: Кизоркин А.С.; Лычагин Ю.В., Самотаев А.А Балт. Гос. Техн. Ун-т – СПб., 2012. – 40 с.
Излагаются функциональные возможности программируемых логических контроллеров Alpha 2 производства Mitsubishi Electric (Япония) и правила их программирования в среде Windows в программном пакете AL-PCS/WIN-E.
Для студентов и слушателей, специализирующихся в области проектирования мехатронных и робототехнических систем.
© Кизоркин А.С., Лычагин Ю.В , Самотаев А.А. 2012
© БГТУ, 2012
Введение
Программируемые логические контроллеры (ПЛК, PLC) в последнее время находят широкое применение при создании автоматизированных систем управления производственными процессами различной степени сложности. Их основное назначение – обеспечить предписанную технологическим процессом последовательность пуска и останова технологического оборудования, контроль текущего состояния оборудования, отображение информации о состоянии объектов управляемого комплекса.
ПЛК пришли на смену использовавшимся многие десятилетия релейно – контактным схемам управления промышленными объектами. Основными недостатками релейно- контактных схем являются громоздкость, главное, отсутствие оперативности изменения структуры или параметров системы управления. ПЛК позволяет устранить эти проблемы, поскольку представляет собой компактное перепрограммируемое устройство. ПЛК – это перепрограммируемая ЭВМ, специализированная на программную реализацию логических функций управления.
ПЛК циклически опрашивает текущее состояние оборудования, по введенной в него программе обрабатывает данные о состоянии этих устройств и, в соответствии с результатами обработки, подает на свои выходы сигналы управления.
На рис. 1 представлен ПЛК Альфа2 (α2) компании ‘Mitsubishi Electric”.
Рис. 1 ПЛК α2.
Основные элементы контроллера, обозначенные на этом рисунке:
1. Монтажное отверстие;
2. Контактные клеммы подключения питания;
3. Контактные клеммы подключения входных цепей;
4. Монтажный винт для подключения модуля расширения;
5. Корпус модуля расширения ;
6. Канавка для соединения с DIN рейкой;
7. Монтажный замок для установки на DIN рейке;
8. Выходные контактные клеммы;
9. Операционные клавиши;
10. Дисплей;
11. Крышка порта связи для программирования;
Жидкокристаллический дисплей (LCD) на 12 символов и 4 строки предназначен для отображения текущего состояния и настройки параметров контроллера. Программирование контроллера происходит с помощью программного обеспечения AL-PCS/WIN-E для Windows. Язык программирования основан на функциональных блоках. Такое программирование осуществляется с использованием наглядного метода, при котором используются линии, соединяющие функциональные блоки в окне программирования.
Семейство контроллеров α2 представляет собой три модели с релейными выходами и входами переменного тока и три модели с релейными выходами и входами постоянного тока. К данным контроллерам можно подключить дополнительные модули, расширяющие их возможности.
Главные блоки
| Модель | Источник питания | Входная цепь | Выходная цепь | ||
| Тип | Кол-во | Тип | Кол-во | ||
| AL2-10MR-A | 100–240 В, перем. тока | 100–240 В, перем. тока | 6 | РЕЛЕ | 4 |
| AL2-10MR-D | 24 В пост. тока | 24 В пост. тока Сток/Источник | 6 | РЕЛЕ | 4 |
| AL2-14MR-A | 100–240 В, перем. тока | 100–240 В, перем. тока | 8 | РЕЛЕ | 6 |
| AL2-14MR-D | 24 В пост. тока | 24 В пост. тока Сток/Источник | 8 | РЕЛЕ | 6 |
| AL2-24MR-A | 100–240 В, перем. тока | 100–240 В, перем. тока | 15 | РЕЛЕ | 9 |
| AL2-24MR-D | 24 В пост. тока | 24 В пост. тока Сток/Источник | 15 | РЕЛЕ | 9 |
Расширительные модули
| Модель | Входная цепь | Выходная цепь | ||
| Тип | Кол-во | Тип | Кол-во | |
| AL2-4EX-A2 | 220–240 В, перем. тока | 4 | - | |
| AL2-4EX | 24 В пост. тока Сток/Источник | 4 | - | |
| AL2-4EYR | - | РЕЛЕ | 4 | |
| AL2-4EYT | - | ТРАНЗИСТОР | 4 | |
| AL2-ASI-BD | Вход AS-интерфейс | 4 | Выход AS-интерфейс | 4 |
| AL2-2DA | - | Аналоговый сигнал ("от 0 до 10 В" или "от 4 до 20 мА") | 2 | |
| AL2-2PT-ADP | Датчик температуры РТ100 | 2 | Аналоговый сигнал (от 0 до 10 В) | 2 |
| AL2-2PT-ADP | Датчик температуры термопарный (тип "К") | 2 | Аналоговый сигнал (от 0 до 10 В) | 2 |
Для подключения контроллеров этой серии к компьютеру необходим кабель AL-232CAB, который входит в состав лабораторной установки.
Контроллер AL2-24MR-D
В лабораторных работах используется ПЛК AL2-24MR-D. Напряжение питания контроллера - 24 VDC, он имеет 15 цифровых (двоичных) входов и 9 выходов типа реле. Основные характеристики электрических цепей контроллера приведены ниже.
Характеристики входных цепей постоянного тока
| Наименование | Сток (Общий "-") | Источник (Общий "+") | |
| Входное напряжение | 24 В пост. +20 % -15 % | 24 В пост. +20 % -15 % | |
| Входной ток | входы I01–I08 | 5.5 мА, 24 В пост. тока | 6.0 мА, 24 В пост. тока |
| входы I09–I15 | 5.5 мА, 24 В пост. тока | 5.5 мА, 24 В пост | |
| ВЫКЛ.→ВКЛ./ВКЛ.→ ВЫКЛ. | входы I01–I15 | Ток: ≥ 4.7 мА / ≤ 1.1 мА Напряжение: ≤ 4 В/≥ 18 В | Напряжение: ≥ 18 В/ ≤ 4 В |
| Время переход. процесса | 10–20 мс | ||
| Индикация функционирования | Жидкокристаллический дисплей | ||
| Изолирующая цепь | не имеется | ||
Часть двоичных входов контроллера AL2-24MR-D может быть использована в качестве аналоговых входов.
Характеристики аналоговых входных цепей
| Наименование | Характеристики аналоговых входных цепей |
| Количество точек ввода входного сигнала | 8 (входы I01–I08) |
| Диапазон оцифровки аналогового сигнала | 0–500 |
| Разрешение | 9 разрядов, 20 мВ (10 В/500) |
| Время преобразования | 8 мс |
| Входное напряжение | 0–10 В пост. тока |
| Полное входное сопротивление | 142 кОм ± 5 % |
| Общая точность | ± 5 % (0.5 В пост. тока) |
| Смещение/Коэффициент усиления | Величина смещения = 0 при 0 В пост. тока. Величина коэффициента усиления: 0–10 В = 0–500. Эти заданные по умолчанию величины могут быть изменены в функциональном блоке регулировки смещения/коэффициента усиления. |
| Температурный дрейф | ± 3 наименьших значащих разряда |
Характеристики выходных цепей с переключающими реле
| Наименование | Характеристики реле | |
| Переключаемое напряжение | 250 В перем. тока или менее, 30 В пост. тока, или менее | |
| Максимальный ток при резистивной нагрузке | O01–O04 | 8 А/ОБЩ. |
| O05–O09 | 2 А/точку (4 А/ОБЩ.) | |
| Количество циклов переключения за срок службы контактов (резистивная нагрузка) | O01–O04 | 100000 циклов при токе 8 Ампер/ 240 В перем. тока или 24 В пост. тока |
| O05–O09 | 100000 циклов при токе 2 Ампера/ 240 В перем. тока или 24 В пост. тока | |
| Минимальная нагрузка | 50 мВт (10 мА при 5 В пост. тока) | |
| Максимальная индуктивная нагрузка | O01–O04 | 249 ВА (1/3 л.с.)/125 В перем. тока, 373 ВА (1/2 л.с.)/250 В перем. тока |
| O05–O09 | 93 ВА (1/8 л.с.)/125 В перем. тока, 93 ВА (1/8 л.с.)/250 В перем. тока | |
| Время переходного процесса | ≤ 10мс | |
| Индикация функционирования | Жидкокристаллический дисплей | |
| Изолирующая цепь | Развязка при помощи реле | |
Используемый в лабораторной установке контроллер подключен по схеме с общим «+» (Источник). Пример схемы типового включения контроллера приведен на рис. 2.
Рис. 2 Пример схемы подключения входных цепей ПЛК к источнику питания
| № позиции на схеме | Наименование позиции |
| 1 | Источник питания напряжения, 24 В |
| 2 | Контактные клеммы подключения источника электропитания постоянного напряжения |
| 3 | Входные контактные клеммы для электрического соединения с стоком/источником |
| 4 | Входные датчики – выключатели |
| 5 | Входные контактные клеммы (1 – 15) |
| 6 | Пример аналогового входа на клемме 8 |
Программный пакет AL-PCS/WIN-E
Программный пакет AL-PCS/WIN-E является средством разработки приложений; он предназначен для программирования прикладных контроллеров серии ALPHA (ALPHA и ALPHA 2). Пакет совместим с операционными системами Microsoft Windows (95, 98, Me, NT, 2000, XP, Vista, 7 32разр), в пакет включен детальный файл справки. Для вызова справки необходимо нажать клавишу F1.
В программе AL-PCS/WIN-E пользователь работает с двумя окнами: окном функциональных блок-схем (окну FBD) и окном мониторинга в схематическом представлении.
Вид рабочего экрана
На рис. 3 приведён общий вид рабочего экрана, отмечены панели инструментов .
Строка меню – в строке меню находятся опции "Файл", "Правка", "Вид", "Вставить", "Инструментальные средства", "Поиск", "Контроллер", "Com", "Опция", "Окно", и "Справка".
Дальнейшую информацию можно найти в справочной системе AL-PCS/WIN-E.
Стандартная панель инструментов – Стандартная панель инструментов содержит кнопки "Новый", "Открыть", "Сохранить", "Вырезать", "Вставить", "Печатать", "O программе", "Контекстная справка", "Изменение размера окна", и "Прочитать информацию контроллера". Дальнейшую информацию можно найти в справочной системе AL-PCS/WIN-E.
Рис. 3 Рабочее окно программы AL-PCS/WIN-E
Панель изображения содержит кнопки "Импортировать" и "Экспортировать" в окне "Мониторинг в окне схематического представления". Кнопка "Импортировать" позволяет вставить предварительно экспортированный файл изображения (*.img) в окно "Мониторинг в окне схематического представления". Дальнейшую информацию можно найти в справочной системе AL-PCS/WIN-E.
Панель инструмента рисования содержит кнопки "Рисование линий", "Рисование прямоугольников", "Рисование овалов", "Тонкая линия", "Средняя линия", "Толстая линия", "Цвет линии", "Цвет кисти", и "Выравнивание объектов". Дальнейшую информацию можно найти в справочной системе AL-PCS/WIN-E.
Инструментальная панель контроллера содержит кнопки "Запись в контроллер", "Сверить данные контроллера", "Диагностика контроллера", "Запуск контроллера", "Остановить контроллер", "Мастер Авто FBD", "Запуск/останов мониторинга", и "Запуск/останов моделирования". Дальнейшую информацию можно найти в справочной системе AL-PCS/WIN-E.
Инструментальная панель принадлежностей кнопки "Входные сигналы", "Функции", "Логические функции", "Выходные сигналы", и "Функции пользователя". Дальнейшую информацию можно найти в справочной системе AL-PCS/WIN-E.
| Панель инструментов | Описание |
| Входные сигналы | Панель входных сигналов инструментальной панели принадлежностей содержит значки для входных сигналов и системных битов |
| Функции | Панель функций инструментальной панели принадлежностей содержит значки соответствующих функциональных блоков |
| Логические функции | Панель логических функций инструментальной панели принадлежностей содержит значки соответствующих логических функциональных блоков. |
| Выходные сигналы | Панель выходных сигналов инструментальной панели принадлежностей содержит значки для выходных сигналов и управляющих битов |
| Функции пользователя | Панель функций пользователя в инструментальной панели принадлежностей содержит значки для зарегистрированных функций пользователя |
Инструментальная панель подключения представлена единственной кнопкой "Подключение". Дальнейшую информацию можно найти в справочной системе AL-PCS/WIN-E.
Инструментальная панель функций пользователя содержит две кнопки: "User Func" (Функция пользователя) и "Регистрация функции пользователя". Дальнейшую информацию можно найти в справочной системе AL-PCS/WIN-E.
Строка состояния содержит текущее состояние "используемой серии", "процентного использования памяти контроллера", "клавиши Caps Lock", "клавиши Num Lock”, и "клавиши Scroll Lock". Дальнейшую информацию можно найти в справочной системе AL-PCS/WIN-E.
Окно функциональной блок-схемы (FBD)
Окно функциональной блок-схемы (FBD) используется для программирования контроллеров серии ALPHA. Окно FBD (рис. 4) представляет область подключений (база размещения функциональной блок-схемы). В верхней части окна находится диалоговое окно заголовка; с правой и левой стороны от базы размещения вертикально расположены прямоугольники входов и выходов, соответственно. Для создания программы для контроллеров серии ALPHA программируемые компоненты помещаются на базу размещения и соединяются одинарными проводами.
Рис. 4 Окно функциональной блок-схемы (FBD)
Размер области редактирования может изменяться мышью. Используя экран FBD, пользователь имеет возможность выполнять следующие десять операций:
1) Используя инструментальную панель принадлежностей, помещать сигналы ввода-вывода и функции;
2) Задавать параметры для функций;
3) Выполнять подключения различных компонентов с помощью анализатора подключений;
4) Записывать алгоритм программы и информацию об устройствах ввода-вывода в контроллер серии ALPHA;
5) Вызывать «Мастер Авто FBD», облегчающий процесс создания схем начинающим пользователям;
6) Проверять алгоритм программы с помощью внутренних устройств (сигналов входа и выхода, помещенных в области подключений функциональной блок-схемы);
7) Имитировать и проверять алгоритм программирования без реальных аппаратных средств контроллера серии ALPHA. Пользователь может:
· принудительно устанавливать/сбрасывать входные сигналы (ON/OFF);
· изменять параметры функций (таймеров, счетчиков, аналоговых данных, и т.д.);
· показывать на экране комментарии или значения функций;
· контролировать состояния компонентов, изменяя цвет соединительных проводов (например, красный провод = OFF, синий провод = ON).
8) Считывать информацию из контроллера серии ALPHA и обновлять программу на экране FBD;
9) Наблюдать за контроллером серии ALPHA в режиме «он-лайн»;
10) Получать распечатку экрана FBD и другой размещенной на экране информации.
Контроль в окне схематического представления системы
Контроль в схематическом представлении основан на использовании модифицированного окна мониторинга. Это окно (рис. 5) позволяет показать значки для ввода-вывода, функциональные блоки, изображения, a также состояние LCD дисплея контроллера.
Рис. 5 Окно мониторинга в схематическом представлении
Размер области редактирования в окне схематического представления может изменяться мышью. В окне пользователь имеет возможность выполнять следующие операции:
1) Создавать собственные схемы, используя Панель инструмента рисования;
2) Размещать устройства ввода-вывода и функциональные блоки, создавая структуру программы;
3) Помещать на экране схематического представления компоненты OLE (Object Linking and Embedding);
4) Осуществлять мониторинг/тестировать контроллер;
5) Имитировать и проверять алгоритм программирования в отсутствие реальных аппаратных средств построения контроллера;
6) Получать распечатку окна мониторинга в схематическом представлении и другой размещенной на экране информации;
7) Импортировать растровые изображения.
Режим программирования
В режиме программирования создаются все программы, добавляются и удаляются компоненты системы. При создании новых или открытии существующих файлов в окне FBD и окне схематического представления системы, оба окна будут по умолчанию установлены в режим программирования. Соответственно, в окне FBD будет показан заголовок "FBD (функциональная блок-схема)", a в окне схематического представления – "Мониторинг в окне схематического представления".