ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΡΟΜΠΟΤ S7-200

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΡΟΜΠΟΤ S7-200.

Η σειρά S7-200 είναι << η μικρή της οικογένειας >>, αλλά δε θα πρέπει να μας ξεγελά, καθώς τα ρομπότ αυτής της σειράς είναι πολύ κοινά στη βιομηχανία και διαθέτουν παροχές και χαρακτηριστικά, που τα καθιστούν ιδιαίτερα ενδιαφέροντα προκειμένου να μας βοηθήσουν να εισχωρήσουμε στον κόσμο των ρομπότ.

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΝΟΣ S7-200.

Το ρομπότ S7-200 είναι μία συμπαγής μονάδα που περιλαμβάνει:

  • Κεντρική μονάδα επεξεργασίας (PLC):

Η PLC είναι μοναδική σε κάθε ρομπότ. Ακόμη και όταν αναφερόμαστε στο ρομπότ, αναφερόμαστε πολλές φορές άμεσα στην PLC. Καθορίζει τις παροχές λειτουργίας του ρομπότ και είναι το κύριο στοιχείο που ξεχωρίζει τα ρομπότ της σειράς S7-200 μεταξύ τους.

  • Πηγή τροφοδοσίας:

Αυτό το ρομπότ διαθέτει δύο πηγές τροφοδοσίας.

Η μία έχει τάση 5V DC για να τροφοδοτεί τα στοιχεία επέκτασης.

Η άλλη, με τάση 24V DC, χρησιμοποιείται για να παρέχει ηλεκτρική τάση στις εισόδους και εξόδους. Η ισχύς της είναι πολύ χαμηλή και χρησιμοποιείται συνήθως μόνο για να τροφοδοτεί κάποια είσοδο. Είναι προτιμότερο να χρησιμοποιούνται εξωτερικές πηγές.

  • Ενσωματωμένες ψηφιακές είσοδοι και έξοδοι:

Ένα ρομπότ έχει ενσωματωμένες πολλές εισόδους και εξόδους άμεσα συνδεδεμένες. Ακόμη, μπορούν να ενσωματωθούν επιπλέον μονάδες εισόδων και εξόδων.

  • Η PLC εκτελεί το πρόγραμμα και αποθηκεύει τα δεδομένα για την εργασία αυτοματισμού ή τη διαδικασία.
  • Χρησιμοποιώντας τις μονάδες επέκτασης, μπορούν να προστεθούν επιπλέον είσοδοι και έξοδοι στη PLC μέχρι το μέγιστο φυσικό μέγεθος που ενδείκνυται στον πίνακα των χαρακτηριστικών κάθε ρομπότ.
  • Η  πηγή τροφοδοσίας παρέχει ρεύμα στη κεντρική μονάδα και στις συνδεδεμένες μονάδες επέκτασης.
  • Το σύστημα ελέγχεται μέσω εισόδων και εξόδων. Οι είσοδοι ελέγχουν τα σήματα των συσκευών πεδίου (ανιχνευτές, μπουτόν…), ενώ οι έξοδοι ενεργοποιούν τις συσκευές που ελέγχουν τη διαδικασία αυτοματισμού.
  • Η θύρα επικοινωνίας επιτρέπει τη σύνδεση της PLC με τη μονάδα προγραμματισμού και με άλλες συσκευές που παρεμβάλλονται στη διαδικασία.
  • Οι φωτεινές δίοδοι δείχνουν τον τρόπο λειτουργίας της PLC (RUN ή STOP) και την κατάσταση των ενσωματωμένων εισόδων και εξόδων, καθώς και τα πιθανά λάθη του συστήματος που έχουν εντοπιστεί.
  • Κάποιες PLC έχουν ενσωματωμένο ένα ρολόι πραγματικού χρόνου, ενώ άλλες χρειάζονται μια κάρτα ρολογιού πραγματικού χρόνου.
  • Μία εισαγόμενη κάρτα μνήμης EEPROM επιτρέπει την αποθήκευση προγραμμάτων της PLC και τη μεταφορά προγραμμάτων από μία PLC σε μία άλλη.
  • Μία εισαγόμενη κάρτα με μπαταρία επιτρέπει την επέκταση του back up των δεδομένων της RAM.

SOFTWARE ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ.

Για τη σειρά PLC SIMATIC S7-200, το πρόγραμμα που θα χρησιμοποιήσουμε είναι το ακόλουθο:

STEP-7 MicroWin 4.0

Το περιβάλλον του STEP-7 MicroWin 4.0 παρουσιάζεται παρακάτω:

Πρωτόκολλα επικοινωνίας. Δείχνει τα πρωτόκολλα που θα προσθέσει το ρομπότ για την επικοινωνία και τον προγραμματισμό του.

Αρχική οθόνη του προγράμματος MicroWin.

Στην οθόνη εμφανίζεται μία σειρά στοιχείων και υπο-οθονών που θα χρησιμοποιούμε διαρκώς όταν εργαζόμαστε με τον προγραμματισμό των ρομπότ. Γι’ αυτό, είναι υψίστης σημασίας να δούμε μία φορά όλα αυτά τα στοιχεία ώστε να μπορούμε να ξεκινήσουμε να δουλεύουμε γνωρίζοντας τι έχουμε στα χέρια μας.

Μενού Αρχείο.

Μενού Επεξεργασίας.

Μενού Προβολή.

  • STL, LADDER, FDB. Είναι τρεις γλώσσες προγραμματισμού που υποστηρίζει το περιβάλλον S7-200. Θα επιλέξουμε τη γλώσσα εργασίας μας με ένα μόνο πάτημα. Έπειτα, το πρόγραμμα θα κάνει μία αυτόματη μετατροπή περνώντας από τη μία γλώσσα στην άλλη. Θα επικεντρωθούμε στην εργασία με τη γλώσσα LADDER.

Μενού PLC.

  1. RUN, STOP. Επιτρέπει να θέτουμε το ρομπότ σε αυτές τις καταστάσεις από απόσταση.
  2. Κατάρτιση (compile). Μεταφράζει το δικό μας πρόγραμμα σε έναν κώδικα, τον οποίο καταλαβαίνει το ρομπότ, δηλαδή 1 και 0.

Μενού Debug.

Αυτό το μενού περιέχει μία σειρά εντολών που μας επιτρέπουν να δούμε την κατάσταση του προγράμματος κατά την εκτέλεση του, αφού δημιουργηθεί και μεταφερθεί. Πρόκειται για ένα μενού εργαλείων που μας επιτρέπει να εκκαθαρίσουμε το πρόγραμμα.

Μενού Εργαλεία.

Το μενού εργαλεία μας παρέχει βοηθήματα διαμόρφωσης των διαφόρων συσκευών που μπορούν να συνδεθούν με το ρομπότ, όπως και βοηθήματα για τη διαμόρφωση πολύπλοκων λειτουργιών.

Οι γραμμές εργαλείων είναι μια συλλογή εικονιδίων που μας επιτρέπουν τη γρήγορη πρόσβαση στις διαθέσιμες εντολές των μενού εντολών ή σε λειτουργίες που είναι διαθέσιμες στο δίκτυο λειτουργιών. Οι γραμμές εργαλείων είναι επεξεργάσιμες. Μπορούμε να επιλέξουμε τέσσερα μενού εικονιδίων για τη γραμμή εργαλείων.

Γραμμή πλοήγησης.

Μας επιτρέπει τη γρήγορη πρόσβαση στην υπηρεσία ή την επεξεργασία των ομάδων και των πινάκων που συνοδεύουν το πρόγραμμα χρήστη, ώστε να το συμπληρώσουν όσον αφορά στη διαμόρφωση του ρομπότ και στη χρήση των δεδομένων.

Μενού – Προβολή – Οθόνη – Γραμμή Πλοήγησης.

Ομάδα του προγράμματος.

Η ομάδα προγράμματος είναι ο χώρος ή η ομάδα που προορίζεται για το σχεδιασμό του προγράμματος χρήστη, είναι η οθόνη όπου γράφεται το πρόγραμμα, ο επεξεργαστής του προγράμματος. Η παρακάτω εικόνα δείχνει ένα παράδειγμα όπου εμφανίζεται η ομάδα επεξεργασίας του προγράμματος, δηλαδή, η ομάδα προγράμματος.

Πίνακας συμβόλων.

Ο πίνακας συμβόλων αποτελείται από τρία πεδία ή στήλες για κάθε εγγραφή ή σειρά. Οι εγγραφές, όπως είπαμε, αναφέρονται στις μεταβλητές ή λειτουργίες του προγράμματος που θέλουμε να ταυτοποιήσουμε με ένα σύμβολο.

  1. Πεδίο σύμβολο. Σε αυτό το πεδίο, εισάγουμε το αναγνωριστικό σύμβολο.
  2. Πεδίο διεύθυνση. Σε αυτό το πεδίο εισάγουμε τη μεταβλητή ή λειτουργία που θέλουμε να αντικαταστήσουμε με μια ετικέτα ή συμβόλο.
  3. Πεδίο Σχόλιο. Σε αυτό το πεδίο, εισάγουμε ένα επιπλέον σχόλιο που ολοκληρώνει την περιγραφή του συμβόλου.

Πίνακας κατάστασης.

Ο πίνακας κατάστασης είναι μια λίστα μεταβλητών που χρησιμοποιούνται στο πρόγραμμα, οι οποίες, σε on-line σύνδεση με το ρομπότ, μας επιτρέπουν να δούμε την τρέχουσα κατάσταση των τιμών τους κατά την εκτέλεση του προγράμματος.

Ομάδα συστήματος.

Η ομάδα συστήματος αποτελεί τις διάφορες επιλογές διαμόρφωσης της PLC, δηλαδή του ρομπότ όπως:

  1. Διαμόρφωση θυρών επικοινωνίας.
  2. Διαμόρφωση των περιοχών μνήμης.
  3. Διαμόρφωση εισόδων.
  4. Διαμόρφωση εξόδων.

Συγκεντρωτική παρουσίαση.

Η συγκεντρωτική παρουσίαση είναι ένας ολοκληρωμένος χάρτης όλων των διευθύνσεων εισόδου, εξόδου και μνήμης που χρησιμοποι��ύνται στο πρόγραμμα.

  • Element: Το στοιχείο ή η διεύθυνση.
  • Block: Η ομάδα UOP στην οποία βρίσκεται.
  • Location: H τοποθεσία ή το τμήμα μέσα στην UOP στην οποία βρίσκεται.
  • Context: Το περιεχόμενο του κάθε στοιχείου ή διεύθυνσης.

Επικοινωνία.

Χρησιμοποιείται για την πρόσβαση στη διαμόρφωση της επικοινωνίας μετααξύ της PLC και των υπόλοιπων στοιχείων του δικτύου όπου βρίσκεται. Για τη διαμόρφωση της επικοινωνίας πρέπει να επιλεχθεί ένα πρωτόκολλο επικοινωνίας. Το πρωτόκολλο επικοινωνίας που χρησιμοποιούμε είναι το PPI. Υπάρχουν δύο τρόποι επικοινωνίας από το PC προς το ρομπότ:

Το πάνελ διαμόρφωσης ρύθμιση διασύνδεσης PG/PC.

Το πάνελ διαμόρφωσης επικοινωνίας.

Δέντρο εφαρμογών.

Προγραμματισμός.

Έστω ότι έχουμε το παρακάτω κύκλωμα: Αποτελείται από μία είσοδο την S1 ( μπουτόν εκκίνησης – start ) και μία έξοδο την K1M (ρελέ). Αυτά συνδέονται στην είσοδο I0.0 και έξοδο Q0.0 του ρομπότ.

Το παρακάτω κύκλωμα αποτελείται από το μπουτόν διακοπής (stop) S0, το μπουτόν εκκίνησης (start) S1, το ρελέ Κ1Μ και την ανατροφοδότηση Κ1Μ. Η λειτουργία του παρακάτω συστήματος είναι εξής: Με το μπουτόν διακοπής S0 απενεργοποιείται το κύκλωμα, ενώ με το μπουτόν εκκίνησης S1 ενεργοποιείται. Χρησιμοποιούμε την επαφή Κ1Μ έτσι ώστε όταν πατήσουμε το μπουτόν S1 και το αφήσουμε, να παραμένει ενεργοποιημένο το ρελέ ισχύος Κ1Μ. Αντίθετα στο πρώτο κύκλωμα αν αφήσουμε το μπουτόν εκκίνησης S1, αυτό θα απενεργοποιηθεί.

Αν εφαρμόσουμε ρομπότ στο παραπάνω κύκλωμα θα γίνει ως εξής:

Σε αυτή την περίπτωση έχουμε δύο εισόδους την I0.1 και την I0.0, όπου I0.1 το μπουτόν διακοπής S0 και I0.0 το μπουτόν εκκίνησης S1.

Η λογική του προγράμματος φαίνεται στο παρακάτω σχήμα και θα έχει ως εξής: Για να έχουμε Q0.0=1 πρέπει I0.0=1 και I0.1=1. Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι οι συσκευές διακοπής και έκτακτης ανάγκης ή ασφάλειας συνδέονται πάντα μέσω επαφών κανονικά κλειστών. Αυτό σημαίνει ότι η είσοδος με την οποία συνδέονται θα είναι στο 1 όταν δεν ενεργοποιούνται.

Στη συνέχεια θα κάνουμε το παραπάνω πρόγραμμα με το STEP 7 – MicroWin.

ΛΟΓΙΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΚΑΙ ΕΠΑΦΕΣ.

Η ΕΠΑΦΗ ΝΟ.

Η επαφή ΝΟ (Normally Open) κανονικά ανοιχτή δεν επιτρέπει τη διέλευση του ρεύματος στη φάση ηρεμίας και την επιτρέπει όταν η συσκευή στην οποία ανήκει είναι ενεργοποιημένη.

Όταν η συσκευή είναι ενεργοποιημένη, η αντίστοιχη επαφή ΝΟ αλλάζει κατάσταση και κλείνει το κύκλωμα, ώστε να επιτρέπεται η διεύλεση του ηλεκτρικού ρεύματος.

Όταν θα προγραμματίσουμε το ρομπότ με το συντάκτη LADDER θα συναντήσουμε μία παρόμοια λογική, την ανοικτή επαφή που απεικονίζεται παρακάτω:

Η ΕΠΑΦΗ NC.

Μία επαφή NC (Normally Closed), κανονικά κλειστή επιτρέπει τη διεύλεση του ρεύματος σε φάση ηρεμίας και δεν την επιτρέπει όταν είναι ενεργοποιημένη η συσκευή στην οποία ανήκει.

Όταν η συσκευή είναι ενεργοποιημένη, η NC αλλάζει κατάσταση και ανοίγει το κύκλωμα, ώστε να διακόπτεται η διεύλεση του ηλεκτρικού ρεύματος.

Όταν θα προγραμματίσουμε το ρομπότ με το συντάκτη LADDER θα συναντήσουμε μία παρόμοια λογική, την κλειστή επαφή που απεικονίζεται παρακάτω:

Οι επαφές σχετίζονται με διευθύνσεις bit. Όταν bit=1 για NO περνά ρεύμα και όταν bit=0 δεν περνά ρεύμα. Για NC όταν bit=1 δεν περνά ρεύμα και όταν bit=0 περνά ρεύμα. Η διαφορά ανάμεσα στη λογική καλωδίωσης και στην προγραμματισμένη λογική είναι ότι στην πρώτη περίπτωση το ρεύμα που περνά είναι ηλεκτρικό ενώ στη δεύτερη περίπτωση είναι εικονικό.

Το πρώτο μας πρόγραμμα με το STEP 7 – MicroWin.

Αφού ανοίξουμε το πρόγραμμα, θα εμφανιστεί το ακόλουθο παράθυρο:

Έχουμε πλέον ανοίξει το MicroWin. Για να ξεκινήσουμε να εργαζόμαστε θα κάνουμε μία σειρά ρυθμίσεων για να το προσαρμόσουμε στο έργο μας. Πρώτα επιλέγουμε σε ποια γλώσσα θα πραγματοποιήσουμε τον προγραμματισμό μας. Αυτό είναι που ονομάζεται συντάκτης. Όπως έχουμε πει, επιλέγουμε τον LADDER. Αυτό γίνεται στη γραμμή του μενού:

Μενού_Προβολή_LADDER.

Στη συνέχεια πρέπει να επιλέξουμε το σετ εφαρμογών ώστε να δημιουργήσουμε το πρόγραμμα μας. Επιλέγουμε το σετ εφαρμογών SIMATIC αφού προσφέρει μεγαλύτερη ποικιλία εντολών προγραμματισμού. Στη συνέχεια επιλέγουμε τη διεθνή τεχνική απομνημόνευσης για να χρησιμοποιήσουμε τη καθιερωμένη συμβολογία. Επιλέγουμε Μενού_Εργαλεία_Επιλογές, οπότε εμφανίζεται η ακόλουθη οθόνη διαμόρφωσης:

Στη συνέχεια επιλέγουμε το τύπο του PLC που θα χρησιμοποιήσουμε. Η S7-200 περιλαμβάνει διάφορες PLC ή ρομπότ. Στην περίπτωση μας θα εργαστούμε με την S7-224.

Το πρώτο μας πρόγραμμα είναι ένα σύστημα start-stop για τον έλεχγο της ενεργοποίησης ενός κινητήρα. Αποτελείται από

  • Κουμπί εκκίνησης (start). S1=I0.1.
  • Κουμπί διακοπής (stop). S0=I0.0.
  • Επαφέας ενεργοποίησης κινητήρα. K1M=Q0.0.

Η λειτουργία του συστήματος έχει εξηγηθεί παραπάνω.

Ανοίγουμε το παράθυρο της ομάδας του προγράμματος, αν δεν είναι ενεργό στην περιοχή εργασίας όπως φαίνεται παρακάτω:

Η ομάδα προγράμματος αποτελείται από μία σειρά τμημάτων που ονομάζονται τμήματα ή networks. Μέσα στα τμήματα γράφουμε το κώδικα του προγράμματος. Στην περίπτωση του LADDER, εκεί σχεδιάζονται οι επαφές και οι λειτουργίες που εκφράζουν τη λογική του προγράμματος.

Το τμήμα ξεκινά με ένα σημείο έναρξης σημαδεμένο με ένα βέλος στο αριστερό πλευρικό κομμάτι του τμήματος.

Για να εισάγουμε μία επαφή κάνουμε κλίκ στην περιοχή όπου θα εισάγουμε την επαφή όπως βλέπουμε παρακάτω:

Στη συνέχεια, στη γραμμή εργαλείων πατάμε το εικονίδιο εισαγωγής επαφών όπως απεικονίζεται παρακάτω:

Πατώντας το εικονίδιο εισαγωγής επαφής, εμφανίζεται μία λίστα στην οποία επιλέγουμε μία ανοικτή επαφή.

Ακολουθώντας τα ίδια βήματα και ονομάζοντας τις εισόδους και την έξοδο του προγράμματος, εμφανίζεται το ακόλουθο σχήμα:

Για να εισάγουμε την έξοδο Q0.0 πατάμε το εικονίδιο εισαγωγής πηνίου που βρίσκεται στη γραμμή εργαλείων μαζί με την εισαγωγή επαφής.

Στη συνέχεια εισάγουμε την ανοικτή επαφή του Q0.0 παράλληλα με το I0.1. Για να γίνει αυτό τοποθετούμε τον κέρσορα κάτω από την επαφή του I0.1.

Για να ενώσουμε τις γραμμές χρησιμοποιούμε τα βέλη ένωσης της γραμμής εργαλείων.

Το τελικό πρόγραμμα φαίνεται παρακάτω:

Απάντηση