Программирование ПЛК Siemens на Simatic Step7

Добрый день, хабровчане! Полазив по Хабру, мною было обнаружено всего несколько топиков, в котором упоминалось бы словосочетание «Simatic Step 7». Хочу поделиться с Вами небольшой частью информации, накопленной мною за все время работы с программируемыми логическими контроллерами, и показать, что из себя представляют ПЛК, оболочка и что мне приходилось на них строить.

Данный пост содержит общую ознакомительную информацию о программировании ПЛК Siemens.

Введение

Устроилась я в эту фирму еще на 5м курсе института. К слову, образование мое к программированию относится весьма косвенно и было это больше увлечением. Познания мои на тот момент ограничивались курсом Delphi и весьма базовым Ассемблером. Компания занималась (да и занимается) проектированием, строительством и обслуживанием грузоподъемных машин, таких как погрузчики, портальные, козловые, мостовые и прочие краны. К ГП машинам мое образование имело еще меньше отношения. Поэтому я решила попробовать. 🙂

Программируемые логические контроллеры Siemens

ПЛК фирмы Siemens — это промышленные контроллеры и используются для автоматизации технологических процессов. У нас, в частности, использовались для автоматизации работы грузоподъемных машин.

Simatic включает в себя несколько линеек ПЛК — Simatic S5 и Simatic S7. В свою очередь линейка Simatic S7 содержит семейства S7-200, S7-300, S7-400 и S7-1200.

Чаще всего мы использовали ПЛК семейств S7-300 и S7-400, для которых компанией Siemens было разработано собственное программное обеспечение Simatic Step 7.

Кроме этого, к ПЛК через сеть Profibus подключалось большое количество ведомых устройств, таких как частотные преобразователи, приводы, абсолютные/инкрементные энкодеры и пр.

Вся работа ГП машины по максимуму автоматизировалась и крановщику нужно применять минимум усилий для управления оной.

Что из себя представляет Simatic Step 7?

Главной утилитой является Step 7 — Simatic Manager, которая позволяет производить конфигурацию ПЛК и сетей (утилиты HWConfig и NetPro).

В процессе конфигурации определяется состав оборудования, способы подключения, используемые сети, адреса, выбираются настройки для используемых модулей. Готовая конфигурация загружается в ПЛК, что так же является настройкой оборудования.

Утилиты конфигурации позволяют осуществлять диагностику оборудования, обнаруживать аппаратные ошибки или неправильный монтаж.

ПЛК выполняет команды в порядке, определяемом программой, сверху вниз, затем начинает сначала.
С помощью редактора STL всегда можно посмотреть или отредактировать программы, созданные на LAD или FBD, обратное не всегда возможно.

Я работала с самого начала в STL, пробовала LAD, мне показался слишком непонятным и многие вещи таки не удавалась так просто в нем сделать, как в STL. Плюс еще в том, что при загрузке программы в ПЛК, она компилируется в STL и, соответственно, при выкачке ее из ПЛК на программатор она так же представлена в STL.

Вместо заключения

Программирование ПЛК занятие увлекательное, особенно когда это не стенд, а реальное оборудование.
Моя работа заключалась в создании программы на ПЛК для управления всей ГП машины либо отдельных ее частей, а так же загрузке программного обеспечения непосредственно в оборудование и его отладке.
Случалось разное, но работать с железом было очень интересно, хоть и не легко иногда.
А строили мы вот такие ГП машины:

Источник

Обучение программированию контроллеров: автоматизация технологических процессов и программирование ПЛК Siemens в TIA Portal

Быстрое технологическое развитие последних десятилетий сопровождается необходимостью постоянно изучать и узнавать о новых процессах и технологиях, которые влияют на нашу жизнь.

Основы программирования ПЛК

Логические реле LOGO! и контроллеры SIMATIC PLC компании Siemens значительно ускоряют работу за счет ее полной автоматизации.

Компания Siemens давно прочно заняла первое место по количеству произведенных и применяемых контроллеров в мире. Это самый популярный бренд в этой сфере. Контроллеры Siemens, которые постоянно разрабатываются и совершенствуются, задают тенденции в области промышленной автоматизации.

Курсы программирования контроллеров Siemens

Применение программируемых логических контроллеров (ПЛК) в промышленности

Программируемые логические контроллеры на протяжении десятилетий были неотъемлемой частью промышленной автоматизации и управления автоматизированными и автоматическими технологическими процессами.

ПЛК управляют широким спектром приложений, от простых функций освещения до систем защиты окружающей среды и химических производств. Эти системы выполняют множество функций, обеспечивая множество аналоговых и цифровых интерфейсов ввода и вывода, обработку сигналов, конверсию данных и различные протоколы связи.

Все компоненты и функции ПЛК сосредоточены вокруг контроллера, который запрограммирован на выполнение определенной задачи.

Базовый модуль ПЛК достаточно гибкий. Входные сигналы (аналоговые или цифровые) поступают от машин, датчиков или технологических событий в виде напряжения или тока.

ПЛК должен точно интерпретировать и обрабатывать сигналы для ЦП, которые, в свою очередь, определяют набор инструкций для систем вывода, которые управляют исполнительными механизмами в здании, на улице, на заводе или в любой другой промышленной среде.

Промышленный контроллер SIEMENS

Логические модули Siemens LOGO!

Устройства LOGO! 8 сокращают затраты, связанные с выполнением электрических подключений по сравнению с традиционными элементами управления на основе реле и контакторов. Ими можно управлять с помощью кнопок на корпусе или с помощью программы LOGO! Soft Comfort.

Логические реле LOGO! 7 и LOGO! 6 являются более ранними версиями реле LOGO! 8.

Модульный логический контроллер SIEMENS LOGO 8

Контроллеры Siemens SIMATIC

Широкий спектр контроллеров SIMATIC позволяет выбирать подходящие решения для самых разнообразных приложений. Пользовательские программы построены единообразно и могут легко переноситься между ПЛК SIMATIC различной производительности.

Преимущества программируемых контроллеров Siemens SIMATIC:

Разработаны для многих промышленных приложений,

Модульная конструкция ЦП с возможностью расширения за счет дополнительных входов и выходов, технологических и коммуникационных модулей,

Интегрированные технологические функции для настройки, взвешивания, идентификации, высокоскоростного счета,

Связь: встроенные процессоры PROFINET и Modbus TCP-IP, PROFIBUS,

Защита данных: доступ и защита от копирования,

Быстрая диагностика благодаря сообщениям на портале TIA, на встроенном веб-сервере, приложениях SIMATIC и панелях HMI.

ПЛК Siemens Simatic S7-300

Обучение ПЛК SIMATIC S-7, программирование ПЛК с нуля

Это один из самых популярных программируемых контроллеров, используемых для построения как автоматических, так и распределенных систем управления на основе сетей связи.

Simatic S7-300 предоставляет универсальную платформу автоматизации для системных решений с упором на производственные технологии.

Эта система медленно отступает и заменяется новейшей системой управления S7-1200 или S7-1500.

Эта система медленно отступает и заменяется новейшей системой управления S7-1200 или S7-1500.

Программируемый логический контроллер серии SIMATIC S7

S7-1200/1500

Контроллеры серии S7-1200 имеют встроенные технологические функции, такие как: управление приводом ПИД-регулирование быстродействующие счетчики с частотой до 1 МГц поддержка аналоговых входов и выходов.

Они устранили необходимость в специальных модулях. В результате они требуют меньше места для установки и значительно сокращают расходы. Контроллеры серии S7-1200 поддерживают технологию TRACE, которая позволяет периодически сохранять до 16 переменных.

SIMATIC S7-1200 оснащены встроенными DIP-контроллерами для управления приводами с помощью непрерывных сигналов, ступенчатыми контроллерами и контроллерами для активных процессов нагрева и охлаждения. Благодаря функции автонастройки регуляторы самостоятельно выбирают оптимальные параметры управления.

Идентичные регуляторы имеют контроллеры S7-1500, благодаря которым можно легко переносить приложения между устройствами. Позиционирование оси позволяет управлять шаговыми двигателями, сервоприводами и преобразователями частоты.

Встроенные функции безопасности не нужно вызывать и использовать в программе пользователя. Устройство очень быстро реагирует на обнаружение сбоя, а диагностические сообщения и информация об ошибках отображаются в виде обычного текста на портале TIA, на устройстве HMI и на веб-сервере.

Кроме того, контроллер S7-1200 позволяет проводить диагностику определенных каналов, о состоянии которых сигнализируют светодиоды.

Программируемый контроллер S7-1500 обеспечивает гораздо более высокую производительность обработки данных по сравнению с другими доступными контроллерами SIMATIC.

Это также самый быстрый контроллер для автоматизации, благодаря шине объединительной платы он очень быстро обменивается данными с модулями расширения, подключенными к центральному блоку, что значительно повышает эффективность.

Контроллеры SIMATIC S7-1500 имеют модульную структуру и позволяют подключать до 32 модулей расширения. Это могут быть технологические модули, коммуникационные модули или модули ввода-вывода.

Они отличаются высоким уровнем сложности, но благодаря множеству удобств их работа исключительно прозрачна. Встроенный дисплей обеспечивает легкий доступ к функциям и диагностической информации в центральных и распределенных модулях.

Программное обеспечение SIMATIC STEP7 Basic позволяет программировать контроллеры SIMATIC и панели оператора. Структура окон программы позволяет оптимально использовать пространство для создания пользовательской программы.

Процесс проектирования значительно упрощается за счет интеграции программного обеспечения STEP7 на платформе TIA Portal для программирования и управления контроллерами, панелями HMI и сетями.

SIEMENS TIA Portal — программный продукт для проектирования компонентов автоматизации SIMATIC

Даже самое лучшее оборудование бесполезно без хорошего программного обеспечения. Для этого нужна среда программирования, которая позволяет создавать программный код, компилировать его и помещать в память программируемого логического контрллера.

С появлением нового контроллера SIMATIC S7-1200 компания Siemens представила современную среду TIA Portal (Totally Integrated Automation), характерной особенностью которой была интеграция различных систем SIMATIC.

Среда включает Step7 V13 для создания и тестирования программного кода для контроллера ПЛК и WinCC V13 для создания визуализации работы станка или процесса для панелей SIMATIC HMI (человеко-машинный интерфейс).

Проектная часть подготовлена ​​таким образом, чтобы четко отделить проект, созданный для панели оператора HMI, от проекта для контроллера ПЛК, при одновременном сохранении предварительного просмотра обоих этих проектов.

Сохранен прямой доступ к аппаратной конфигурации контроллера ПЛК с уровня созданного программного кода. Объекты и переменные между проектами HMI и ПЛК можно перетаскивать с помощью мыши. Программирование осуществляется интуитивно благодаря удобному редактору.

Все редакторы доступны из одного места, и пользователь может свободно переключаться между ними. Вы можете создавать свои собственные библиотеки функций и объектов из проекта HMI, которые затем можно многократно использовать во вновь создаваемых проектах. Также имеются функции прямой диагностики и возможность предварительного просмотра работы контроллера в режиме онлайн.

Программирование контроллеров S iemens для начинающих

Компания Siemens представила две версии программного обеспечения:

Среда TIA Portal очень удобна и значительно ускоряет работу программиста ПЛК.

Хотите научиться программировать контроллеры SIEMENS?

Это можно сделать благодаря большому обучающему курсу по системам управления S7-300/400, S7-1200/1500 и программному обеспечению TIA PORTAL, который представляет собой сбалансированное сочетание теории и практики.

Курс ориентирован на практическое применение изучаемых вопросов. Все участники получат качественные знания об оборудовании компании SIEMENS, программном обеспечении и программировании. От слушателей курса не требуется специальных знаний в области информационных технологий и систем управления.

Это реально полезный курс от действительно толкового преподавателя с большим опытом в теме, который в простой и доступной форме делится своими навыками и знаниями.

Полное описание курса и дополнительная информация находится здесь:

Источник

Программирование ПЛК для начинающих: миксер на Siemens S7-300 и STEP 7

В этом уроке мы узнаем, как написать программу ПЛК, используя Siemens S7-300 и программное обеспечение «STEP 7».

У нас есть два насоса, которые используются для перекачки двух отдельных жидкостей в резервуар. Внутри резервуара внизу и вверху установлены два датчика уровня.

Внутри резервуара также находится смеситель с электрическим приводом, который начинает работать в течение определенного времени и после заполнения резервуара две жидкости смешиваются. В нижней части бака также находится сливной клапан, контролирующий слив жидкости из бака.

Когда уровень жидкости падает до уровня нижнего датчика уровня, контакт замыкается и посылает сигнал 24 В постоянного тока на вход ПЛК.

Мы хотим создать программу, чтобы при достижении этого минимума уровня жидкости включались насосы и резервуар начинал заполняться жидкостью.

Насосы продолжают наполнять резервуар до тех пор, пока уровень не достигнет максимума на датичке верхнего уровня. Если это произойдет, разомкнутые контакты (NO) в переключателе закроются (NC), и еще один сигнал 24 В постоянного тока будет отправлен на вход ПЛК, информируя нас о том, что резервуар полон. После отправки этого сигнала необходимо сначала выключить насосы, чтобы жидкость не попала в резервуар, а затем этот смеситель должен быть включен.

Мы хотим, чтобы миксер проработал семь секунд и смешал жидкости, которые были закачаны в резервуар. Через семь секунд смеситель должен автоматически выключиться, а сливной клапан должен открыться. При открытом клапане жидкость будет сливаться из резервуара и перемещаться в другое место на предприятии по переработке.

Когда уровень жидкости в резервуаре падает до минимально установленного уровня нижнего переключателя, контакты переключателя снова замыкаются, начиная повторение цикла.

Источник

Simatic S7-200 быстрый старт. Часть 1

В этой статье показаны основы работы с ПЛК SIMATIC S7-200 фирмы SIEMENS. Рассмотрены вопросы конфигурирования GKR? соответствия периферии областям памяти, существующие симуляторы. Также напишем первую программу и проверим ее функционирование на симуляторе.

Итак приступим. Будем считать что ПКЛ смонтирован и к нему подключено питание. А также подключен кабель PPI. Для программирования, загрузки и отладки контроллера необходимо установить пакет STEP 7 MicroWin.

Настройка оборудования

Запускаем MicroWin. В открывшемся окне нажимаем Set PG/PC interface.

Выбираем PC/PPI cable.

Нажимаем Properties и на вкладке LocalConnection выбираем номер com порта на который установлен второй конец кабеля (для кабеля PPI – USB номер виртуального com порта).

Закрываем вкладку. В основном окне MicroWin выбираем Communications.

Ставим галочку «search all baud rates» и справа нажимаем «double click to refresh».

В процессе поиска должен появиться контроллер.

Выбираем его и нажимаем OK.

Теперь соединение с ПЛК установлено и можем управлять им переводя его в разные режимы работы, залить в него программу, скачать из него программу, отлаживать программу в реальном времени и т.д.

Теоретические основы

Теперь коротко расскажу как работает ПЛК. Сначала считываются все входа и переносятся в так называемую область отображения входов. Потом идет цикл выполнения программы с обработкой эти вводов, выполнением каких либо математических операций и формированием по результату выполнения области отображения выходов. И в самом конце происходит перенос из области отображения выходов на реальные выходные регистры. После этого цикл повторяется. Из этого следует, что если в процессе выполнения программы происходит например включение какого либо выхода в состояние единицы, а следующие за этим инструкции переводят его в 0, то состояние входа не измениться в процессе выполнения программы. В этом главное отличие ПЛК от микроконтроллеров где воздействие на выхода осуществляется непосредственно внутри цикла программы записью значения в регистр выходов.

Программа выполняется в основном цикле OB1.

В процессе выполнения программы могут запускаться соответствующие подпрограммы и вызываться различные функции. Также в процесс выполнения программы может вызываться настроенное ранее прерывание, после выполнения которого продолжиться выполнение основного цикла.

Память в ПЛК делиться на области отображения дискретных входов (обозначается латинской буквой I), дискретных выходов (обозначается буквой Q), аналоговых входов (обозначается буквами AIW), аналоговых выходов (отображается буквами AQW). Аналоговые входа имеют выход размерности 16 бит и соответственно формат «слово» WORD. Если вход специализированный (например под термосопротивление или термопару) то выход будет иметь значение температуры с десятыми долями градуса Цельсия (например аналоговый вход под Pt100 AIW10 и температура на датчике 36.6 С то AIW = 366). С дискретными входами и выходами можно общаться как побитно (например I0.0) означает дискретный вход I0 бит 0), так и побайтно (например IB2). Аналогично и дискретными выходами. Важно заметить, что выхода можно не только устанавливать но и опрашивать.

Существует меркерная память, она сохраняет свои значения при пропадании питания, (обозначается буквой М) например M0.0 MB2 MW4 MD6. Есть так называемые системные меркеры (обозначаются SM), в них хранятся всяческие системные данные доступные для пользователя (об этом будет ниже). B обычная память (отображаемая буквой V) например VB0, VD4, VW10. Также существуют аккумуляторы для хранения промежуточных результатов при вычислении они имеют разрядность 32 бита и обозначаются AC0, AC1, AC2, AC3.

Первая программа

Напишем простую программу опрашивающую дискретный вход и устанавливающий дискретный выход.

Выбираем OB1 (основной цикл программы) и дважды по нему щелкаем.

(это так называемы нормально разомкнутый контакт, что означает что он замкнется и пропустит сигнал дальше если его состояние равно «1». В появившемся над контактом поле со знаками вопроса

и щелкаем два раза. В появившемся над выходом поле со знаками вопроса вписываем Q0.0 (число под оператором установки или сброса бита соответствует числу сбрасываемых или устанавливаемых битов в этом байте начиная с указанного, например если написать снизу 1 то установиться только указанный бит и так далее) и нажимаем Enter, что означает мы устанавливаем дискретный выход Q0.0.

Все простейшая программа готова. Нажимаем compile All.

В нижней статусной строке видим, что размер кода 20 байт, ошибок и предупреждений нет.

В открывшемся окне нажимаем Download. Произойдет заливка программы и окно закроется. Переводим контроллер в состояние RUN

Теперь если подать на вход I0.0 +24В то на выходе Q0.0 появиться +24В. Состояние входов выходов также отображается на светодиодах контроллера.

Теперь краткое отступление для тех кто хочет попробовать работать с ПЛК но не имеет его. Существуют два симулятора S7-200.

позволяет посредством виртуального моста com – com устанавливать связь MicroWin с эмулятором ПЛК. Не поддерживает аналоговые входа выхода. Проект похоже мертв.

текущая версия 3.0. Не работает напрямую с MicroWin но позволяет загружать программу через awl файлы. Поддерживает аналоговые входа выхода. Просмотр состояния программы.

Вот как выглядит наша программа при работе в контроллере.

Запускаем симулятор S7_200.

В открывшемся окне выбираем наш файл и нажимаем открыть.

Теперь если мы передвинем крайний левый тумблер вверх то сработает выход Q0.0.

Отлично, наша программа работает.

Опять небольшое отступление. Как определить по каким адресам находятся входа и выхода? Это очень просто.

В таблице видим, что CPU у нас 226 имеет 24 дискретных входа начиная с I0.0 и 16 выходов начиная с Q0.0

Идем дальше. Естественно при программировании ПЛК с большим объемом входных выходных сигналов и сложной математикой работать с абсолютными адресами сложно. Символьная адресация тут тоже возможна. В MicroWin нажимаем Symbol Table.

В открывшемся окне

Вбиваем в поле address абсолютный адрес, в поле symbol символьное имя, в поле comment комментарий который тоже можно включить на отображение. Наименование вкладки можно изменить. Можно также добавить новую вкладку для удобства группировки дискретных входов выходов, аналоговых, результатов математических вычислений и т.д.

Вот теперь все отлично.

Появляется вкладка S7-200 Symbols. Если прочитать комментарии то видно что системные меркеры содержат много полезного. Например бит SM0.1 First_Scan_On – выполняется только при первом цикле после включения питания. Это часто используется для загрузки первоначальных данных. Например в программе мы используем переменную по адресу VW0 для сравнения дальше в программе с аналоговым входом. Причем эта переменная будет потом доступна для изменения (типовая уставка аварийного значения).При этом мы хотим загрузить в нее какое либо первоначальное значение. Тогда код будет выглядеть так

В переменную VW0 загрузиться значение 789 при первом цикле программы и в дальнейшем это значение будет доступно для изменения.

Часто используется системный меркер SM0.0 Always ON – используется для подключения математических операций и загрузки в регистр в языке LAD. Пример

Две ошибки. По правилам языка LAD перед подобными операциями должна стоять инструкция опроса контакта, а так как этот должен быть всегда замкнут то используют системный меркер SM0.0

Еще два интересных меркера SM0.4 SM0.5 – один переключается с периодом 1 секунда а второй с периодом 1 минута. На их базе можно реализовать цикличное выполнение какой либо подпрограммы или например простую мигалку. В OB1 набираем код

Экспортируем в awl. Загружаем в симулятор s7_200. Переключаем ПЛК в RUN и видим что выход Q0.1 переключается каждые 0,5 секунды.

Интересны и иногда полезны еще два специальных меркера SMW24 и SMW26 – они содержат минимальное и максимальное время выполнения цикла программы OB1 в миллисекундах.

В следующей статье рассмотрим основные операции выполняемые над входами выходами и аналоговыми данными. Рассмотрим конфигурирование и использование таймеров и счетчиков, а также создание и работу с функциями.

Источник