LABORATIONSINSTRUKTION

Högskolan Dalarna Elektroteknik LABORATION LABORATIONSINSTRUKTION Trafikljus med SFC-programmering KURS El- och styrteknik för tekniker ET1015 INNEHÅLL LAB NR PLC 5 Ver 1.0 1. Inledning 2. Laborationskortet i styrteknik 3. Laborationsuppgifter Uppgift 1: Uppgift 2: Uppgift 3: Introduktion till SFC-programmering med GX IEC SFC-program med alternativa sekvenser SFC-program med olika tasks NAMN KOMMENTARER PROGRAM/KURS UTFÖRD GODKÄND SIGN

Laboration PLC 5 Trafikljus med SFC-programmering 1. Inledning Syftet med laborationen är praktiskt få studera programmering av ett styrsystem med sekventiella program. Vid laborationen används begreppen SFC (Sequential Function Chart) och task med olika prioritet enligt standarden IEC 61131-3. Vid laborationen används laborationskortet enligt beskrivningen nedan. Kortet ska vara byglat för trafikljus. Laborationen består av tre uppgifter: En enkel styrning av trafikljus med SFC (Sequential Function Chart). Styrningen består enbart av 3 tillstånd. En styrning av trafikljus med en parallell sekvens. I styrningen används MOV_M funktionen för att mata ut trafikljusets olika ljusbilder på ett enkelt sätt. En styrning av trafikljuset med två olika styrsekvenser som beskrivs med olika tasks. De två sekvenserna är normal och blinkande gult ljus. 2. Laborationskortet i styrteknik Laborationsutrustningen består av en PLC, MELSEC FX1S-14MT-DSS, och ett laborationskort som är monterat på en platta. Till laborationskortet ansluts matningsspänningen 24 V DC via en batterieliminator. Laborationskortet är uppdelat två delar, trafik och hiss. Vilken av delarna som ska användas väljs med byglingar på LIST1 och LIST2 på kretskortet, se figuren nedan. Figur 4: Laborationskortet med PLC-systemet Lab PLC5-1 - pls 2011-11-08

I manualerna till styrsystemet MELSEC FX1S betecknas in- och utgångarna med: X0 till X7 8 stycken ingångar Y0 till Y5 6 stycken utgångar Normalt är det bättre att använda symboliska namn och tabellerna nedan visar förslag till namn för ingångarna respektive utgångarna. INGÅNGAR: Kortet byglat för hiss Kortet byglat för trafik Ingång Symb. namn Ingång Symb. namn X0 BTN_VAN1 X0 SW_DGV X1 BTN_VAN2 X1 SW_DGO X2 BTN_VAN3 X2 SW_KGS X3 BTN_NOD X3 SW_KGN X4 SENS_VAN1 X4 BTN_DGOG X5 SENS_VAN2 X5 BTN_DGVG X6 SENS_VAN3 X6 BTN_KGSG X7 RUN X7 BTN_KGNG UTGÅNGAR: Kortet byglat för hiss Kortet byglat för trafik Utgång Symb. namn Ingång Symb. namn Y0 LED1_GUL Y0 LEDKG_RED Y1 LED2_GUL Y1 LEDKG_GUL Y2 LED3_GUL Y2 LEDKG_GREEN Y3 LEDV3_GREEN Y3 LEDDG_RED Y4 LEDV2_GREEN Y4 LEDDG_GUL Y5 LEDNOD_RED Y5 LEDDG_GREEN Utöver in och utgångar finns det i alla PLC-system ett antal interna register som man måste känna till. De vanligaste är minnesceller (M), timerfunktioner (T), räknarfunktioner (C) och dataregister (D). Tabellen nedan visar vad som finns i MELSEC FX1S: M M0 till M383 384 minnesceller, matade med normal DC M M384 till M511 128 minnesceller, permanenta (retentiva) T T0 till T62 100 ms timer, utsignal efter 0.1 till 3276.7 sek T T32 till T62 10 ms timer, om spec. minne M8028 = 1 T T63 1 ms timer, utsignal efter 0.001 till 32.767 sek C C0 till C15 16 bitars räknare C C16 till C31 16 bitars räknare, retentiva C C235 till C255 32 bitars high speed counter D D0 till D127 Nollställs när PLC stoppas/spänning från D D128 till D255 Behåller informationen (latch) Mer data om in- och utgångar och olika typer av register finns i kapitel 4 i manualen MELSEC FX Family. När man skriver program kan man ange vilket register som ska användas och för en del maskinnära instruktioner är det praktiskt att göra så. Vanligtvis använder man registren i olika funktioner eller funktionsblock och då får programvaran styra vilka register som används. Vilka register som får användas av användaren respektive programvaran bestäms med menyalternativet Extras/Options/System Variables, se sidan 10 i kompendiet. Lab PLC5-2 - pls 2011-11-08

3. Laborationsuppgifter För att kunna göra laborationen måste föreläsningarna om SFC-programmering med tillhörande teoriavsnitt vara genomgångna. Uppgift 1: Introduktion till SFC-programmering med GX IEC I uppgift 1 ska trafikljuset på KUNGSGATAN växla från rött-gult-grönt enligt diagrammet nedan. 1 Utgångsläge Tänd LEDKG_RED BTN_DVG = 1 2 Tänd LEDKG_GUL Vänta 8 sek 3 Tänd LEDKG_GREEN Vänta 16 sekunder Moment i GX-IEC: 1. Skapa ett nytt projekt i ett tomt directory på normalt sätt. Välj Empty Project när val av programmeringsspråk ska väljas. 2. Skapa en ny POU genom att klicka på POU_Pool. Välj Sequential Function Chart och namnge den nya POU:en. Importera den globala variabellistan för labkortets trafikljus. På bildskärmen visas Project Navigator med ungefärligt utseende enligt figuren till höger. Figuren visar: En POU med namnet ampel_test1. POU:n är av typen program (PRG). POU:n ska programmeras med Sequential Function Chart (SFC) Till POU:n finns en Action_Pool. Action Pool kommer att fyllas med ett antal Actions som definierar vad som ska utföras i de olika tillstånden i SFC-programmet Lab PLC5-3 - pls 2011-11-08

3. Editera Body[SFC] i POU:n genom att dubbelklicka på den och skapa ett tillståndsdiagram med samma utseende som det ursprungliga diagrammet. Några tips: Stäng av View/Grid för att få tydligare diagram. Använd symbolerna för att rita diagrammet. Varje tillstånd har ett namn (tex. KG_RED). Skriv in valfria namn på tillstånden. View/Extended Information/SFCeditor ger möjlighet att skriva 2 rader med kommentarer i varje tillstånd. Övergångsvillkoren är boolska variabler som påverkas av tillståndet ovanför villkoret. Ett övergångsvillkor kan också vara ett Network som ger utsignalen TRAN. 4. Skapa (minst) en Action för varje tillstånd. Högerklicka på Action Pool och gör ett normalt PLC-program, gärna av typen FBD. Figuren nedan visar Project Navigator med 3 olika Actions (KG_GREEN, KG_GUL, KG_RED). Till höger finns innehållet i Action KG_GREEN. Namnen på respektive Action är valfritt och behöver inte vara samma som tillståndets namn. Tilldela en/flera Action till respektive tillstånd Dubbelklicka tillståndet, tryck på F2 5. Tilldela övergångsvillkor (Transition), det finns 2 varianter Markera villkoret, tryck F2, välj boolesk variabel Vänsterklicka villkoret och definiera ett program med ett Network för villkoret. Utsignalen måste ha namnet TRAN. I exemplet ovan används enbart booleska variabler som övergångsvillkor. 6. Testa programmet på normalt sätt genom att skapa en ny task i Task_Pool. Dokumentera programmet enligt beskrivningen i laboration PLC1. Lab PLC5-4 - pls 2011-11-08

Uppgift 2: SFC-program med alternativa sekvenser I uppgift 2 skall ett trafikljus med alternativa sekvenser konstrueras. Styrningen skal ha nedanstående principiella utseende. Initial Ljusbilder Drottningg Kungsgatan G Y R G Y R 1 0 0 0 0 1 Vänta 15 sek State1 1 1 0 1 0 0 State2 0 0 1 0 0 1 State3a KG and State3b (KG) and 0 0 1 1 0 0 Vänta 15 sek Vänta 5 sek State4 0 0 1 1 1 0 State5 0 0 1 0 0 1 OBS En av ljusbilderna är kanske inte helt korrekt. Rätta den! För trafikljuset gäller att normalt har Drottninggatan grönt ljus längre än den mindre Kungsgatan. Om Kungsgatan har mycket trafik, d.v.s. om givaren KGS är ettställd, får båda gatorna grönt ljus under lika lång tid. Det finns åtminstone ett fel i ljusbilderna, rätta det! Några tips I varje state skall 6 binära utsignaler mats ut. Signalerna ska motsvara trafikljusets lampor. Med funktionen MOV_M är det lätt att göra det, se figuren I figuren är LB0 en konstant av typen integer med värdet 33. Värdet 33 motsvarar binärt 00100001 som kommer att skickas ut till Y0 Y7 och rätt lysdioder för ljusbild 1 kommer att tändas. Konstanterna ska definieras i Global Variable List. Lab PLC5-5 - pls 2011-11-08

Om man använder FBD (Function Block Diagram) kan man behöva grindar med inverteringar enligt figuren: På den övre ingången finns en inverterarsymbol. Inverteringen erhålls genom att vänsterklicka precis innanför ingångens anslutning i AND-rutan. Samma invertering kan erhållas på utgången av AND-symbolen. Även andra boolska utgångar, t.ex. på en timer, kan manipuleras på samma sätt. Notera att bilden visar ett övergångsvillkor för trafikljusstyrningen. Det kan vara praktiskt att kombinera den första tidsfördröjningen med en tryckknapp vid test av programmet. Det är bra att veta att programmet stannar i ett bestämt tillstånd. Med View/View Model kan man växla mellan symbolisk adress (t.ex. SW_DGV) och Mitsubishi adress (t.ex. X0). Det går alldeles utmärkt att använda Monitorn för SFC-program. Normalt vill man använda monitorn i flera fönster. Man gör då på följande sätt: Aktivera ett fönster Välj Online/Monitor Mode Aktivera nästa fönster Välj Online/Start Monitoring Aktivera nästa fönster Välj Online/Start Monitoring o.s.v. Konstruera trafikljusstyrningen, testa funktionen, dokumentera och redovisa på vanligt sätt. Uppgift 3: SFC-program med olika tasks I uppgift 3 skall trafikljusstyrning från uppgift 2 kompletteras så att trafikljuset har En NORMAL-sekvens enligt uppgift 2. En BLINK-sekvens där alla gula signallampor blinkar med frekvensen 1 Hz. Blinktiden erhålls med fördel från M8013, se kompendiet. Vid byte NORMAL=>BLINK skall bytet ske omedelbart när switchen SW_DGV ettställs. Vid byte BLINK=>NORMAL skall bytet ske omedelbart när switchen SW_DGV nollställs. NORMAL skall alltid börja med den första ljusbilden. Uppgiften ska lösas med olika tasks och beskrivningen nedan visar en lösning som använder 3 tasks, se figuren. Olika värden på Prio och Event kan ställas in med högerklick/properities på respektive task. Prio 31 resp 0 är den lägsta resp högsta prioriteten. Programmet i en PLC kan bestå av flera tasks och hur de ska exekveras bestäms med villkoren till respektive task. Efterson PLC:en arbetar med programvarv gäller: task main att utföras i alla programvarv task amp_normal utförs i alla programvarv om Event = NORMAL task amp_blink utförs i alla programvarv om Event = BLINK en task kan också utföras med vissa INTERVAL, om Event = FALSE Med Prio bestäms ordningen mellan de tasks som ingår i programvarvet. Här används samma prioritet eftersom ordningen inte har någon betydelse. Den task som inte ingår i ett programvarv exekveras naturligtvis inte och koden överhoppas med hoppinstruktioner. Lab PLC5-6 - pls 2011-11-08

En svårighet med styrningen av trafikljuset är att SFC-programmet NORMAL måste kunna nollställas så att det alltid börjar med den första ljusbilden vid övergång från BLINK till NORMAL. För att nollställa en sekvens finns en speciell rutin, SFC reset, som nollställer sekvensen till starttillståndet. Om variabel EMERGENCY_OFF =1 och POU:n med SFC-programmet är aktivt så nollställs programmet omedelbart. EMERGENCY_OFF kan skrivas in i POU:n genom att markera POU/Högerklicka/Properties, se figuren: För att åstadkomma EMERGENCY_OFF på rätt sätt måste den genereras vid övergången BLINK=>NORMAL och vara ettställd under det första programvarvet som NORMAL är aktiverat. Övergången mellan BLINK=>NORMAL styrs av en signal, SW_DGV, som går låg. Den negativa flanken på SW_DGV skall därför generera en puls på EMERGENCY_OFF under ett programvarv. Med funktionen PLF, Pulse Falling, erhålles detta, enligt hjälptexten: The PLF instruction with trailing edge from the input condition sets a device for one program scan. If the designated device is already set, this device will be reset for one program scan. PLF-funktionen används i task main enligt nedanstående figur: Konstruera SFC-programmet med olika tasks enligt ovanstående text och eventuella förklaringar, testa funktionen, dokumentera och redovisa enligt beskrivningarna i tidigare laborationer. Lab PLC5-7 - pls 2011-11-08