LABORATIONSINSTRUKTION

Högskolan Dalarna Elektroteknik LABORATION LABORATIONSINSTRUKTION Introduktion till PLC-programmering KURS ETB016 Styrteknik LAB NR PLC 1 INNEHÅLL 1. PLC systemet FX1S 2. Introduktion till GX IEC Developer 3. Laborationskortet i styrteknik 4. Laborationsuppgifter Uppgift 1 Logisk 2 ingångars OCH-grind Uppgift 2 Logisk 3-ingångars OCH-grind med olika editorer Uppgift 3 Reläschema - logikschema Uppgift 4 Hållkretsar Uppgift 5 Styrning av en hiss, extra uppgift NAMN KOMMENTARER PROGRAM/KURS UTFÖRD GODKÄND SIGN

Laboration PLC 1 Introduktion till PLC-programmering Innehåll: Syfte: Inledande studier av styrsystemet MELSEC FX1S-14MT-DSS och inledande programmering med programvaran GX IEC Developer. Att praktiskt få studera programmering av ett styrsystem och få kunskap om grafiska och textbaserade editorer. Att kunna programmera booleska uttryck med ladderschema och logikschema. Att få kunskap om olika typer av hållkretsar. 1. PLC-systemet FX1S Vid laborationen kommer ett styrsystem från Mitsubishi att användas. Styrsystemet har beteckningen MELSEC FX1S-14MT-DSS och det tillhör en grupp av kompakta PLCsystem, MELSEC FX, som är mycket vanliga på den nordiska marknaden. Inom MELSEC FX familjen finns för närvarande typerna FX1S, FX1N, FX2N och FX3U. En kort beskrivning av de olika MELSEC FX systemen visas i listan: Styrsystemet MELSEC FX1S-14MT-DSS är monterat i en låda och alla in- och utgångar är lätt åtkomliga på ovansidan, se figuren: På övre delen i figuren finns anslutningarna: Spänningsmatningen 24 V DC ( ) Skyddsjord Source/Sink (S/S), för val av ingångstyp X7 X0, 8 digitala ingångar På den nedre delen finns anslutningarna: +V2, +V1, +V0, 24 V spänningsmatning till utgångstransistorerna Y5 Y0, 6 digitala utgångar För att en insignal skall tolkas som en logisk etta krävs inspänningen 24 V och inströmmen 4.5 ma. Utsignalerna kommer från transistorer och ger 24 V och 0.5 A vid hög logisk nivå. Totalt kan utgångarna ge enbart 0 8 A. Både in- och utgångarna är skyddade med optokopplare. Vid laborationen är alla in- och utgångar anslutna till ett laborationskort, se avsnitt 3 i laborationshandledningen. Lab 1-1 - pls 2007-04-09

2. Introduktion till GX IEC Developer Styrsystemet MELSEC FX1S måste programmeras innan det kan användas och vid laborationen används programvaran GX IEC Developer, se informationen från http://automation.beijer.se : GX IEC Developer är Mitsubishi Electrics mjukvara för effektiv programmering av styrsystem med kraftfulla struktureringsmöjligheter. Programmet stödjer den internationella standarden IEC 61131-3 och kraven enligt PLCopen. GX IEC Developer är en 32-bitars Windows mjukvara för programmering, simulering, monitorering, felsökning samt dokumentation av projekt för allt från små MELSEC FX-system till stora Q-system med flera centralenheter. Observera att programvaran: är avsedd för att programmera styrsystem från Mitsubishi även stöder den internationella standarden IEC 61131-3 Programvaran finns för närvarande installerad i laborationssalarna L333, L337, L338 och L339. Det går också bra att använda en demoversion av programvaran som kan hämtas från http://automation.beijer.se. Standarden IEC 61131-3 är definierad av International Electrotechnical Commission (IEC) och den nuvarande versionen är från år 2003. En mycket bra översikt av standarden IEC 61131-3 finns på Wikipedia: IEC-61131-3 är en standard för programspråk för PLC:n, som är något av en kompromiss mellan olika tillverkares egna språk. Den definierar 5 språk för programmering av PLC:n: Sequential Function Charts (SFC) Ladder Diagrams (LD) Instruction List (IL) Function Block Diagram (FBD) Structured Text (ST) Av dessa språk är tre grafiskt uppbyggda SFC, LD samt FBD. LD och FBD efterliknar de kretsscheman elektriker är vana vid reläscheman respektive ritningar för digital logik. SFC består av steg och övergångar, där varje steg representerar något arbetsmoment och övergången representerar det villkor som avgör när arbetsmomentet är avslutat, och är väl lämpat för det vanliga problemet att skapa en sekvens av arbetsmoment som ska följa i en viss ordning. ST och IL är bägge textbaserade språk. ST är ett språk som är ganska likt de traditionella högnivåspråken som C, Pascal med flera. IL liknar mer assembler, fast med andra instruktioner än assembler traditionellt har. Lab 1-2 - pls 2007-04-09

Figurerna visar exempel på de 5 olika typerna av programspråk enligt IEC 61131-3 Sequential Function Charts, SFC Med programvaran GX IEC Developer kan man välja mellan sex olika editorer: 3 text editorer IEC Instruction List MELSEC Instruction List Structured Text 3 grafiska editorer Ladder diagram Function Block Diagram Sequential Function Chart Den andra editorn, MELSEC använder en instruktionslista som är Mitsubishis egen, de övriga följer IEC-standarden. På kurswebben finns en manual som beskriver programvaran (GX IEC Developer 7.00, Beginners Manual) Vilken av editorerna man använder är inte speciellt viktigt när man lär sig grunderna i PLCprogrammering. I kompendiet beskrivs ladder diagram (LD) och sequential function chart (SFC) men det skulle gå lika bra att använda någon av de andra editorerna. Vid laborationerna används samma editorer som i kompendiet, men exempel på samtliga varianter kommer att göras. Observera att de olika programvarianterna översätts till de instruktionerna som styrsystemet förstår. När vi använder MELSEC FX1S så är det bara MELSEC Instruction List som är användbar internt i styrutrustningen. Lab 1-3 - pls 2007-04-09

3. Laborationskortet i styrteknik Laborationsutrustnngen 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 vanlig 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. Laborationskortet med PLC-systemet 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. 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 Lab 1-4 - pls 2007-04-09

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) och räknarfunktioner (C). 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, batterimatade 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, batterimatade C C235 till C255 32 bitars high speed counter 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 1-5 - pls 2007-04-09

4. Laborationsuppgifter För att kunna göra laborationsuppgifterna måste kapitel 12 och 13 i kompendiet vara genomlästa. Kapitlen ger grundläggande kunskap om hanteringen av programvaran. Mycket kortfattat gäller att programvaran GX IEC Developer styrs med menykommandon och att man arbetar med ett User Interface som består av: Meny bar och Tool bar högst upp på bildskärmen Project Navigator som bestämmer vilket objekt som ska behandlas Work space där det valda objektet kan editeras Innan programvaran startas bör man definiera var projektet ska sparas: Skapa foldern styrteknik\program\lab1\uppgift1 på din användare Uppgift 1 Logisk 2 ingångars OCH-grind Programvaran kan startas genom att: Starta GX IEC Developer med Start/Programs eller på annat sätt Välj Project/New och välj PLC series FX, PLC type FX1S Skapa en Project Path till projektet med sökvägen styrteknik\program\lab1\uppgift1 Observera att GX IEC Developer arbetar med en ny underkatalog för varje nytt projekt. Välj Ladder Diagram i rutan New Project Startup Options Programmet startar editeringsfönstret för ett Ladder diagram i Work Space. Vänta med att använda det. Dubbelklicka på Global_Vars i Project Navigator. Programmet visar en tom Global Variabel List (GVL), skriv in variablerna för laborationskortets trafik enligt nedan: Nya rader erhålles i GVL med Shift/Enter Kontrollera att syntaxen är riktig med Check innan du fortsätter Högerklicka på Global_Vars i Project Navigator och välj alternativet Export Spara variabellistan under ett valfritt namn. (Den exporterade variabellistan kommer att vara åtkomlig med Import från andra projekt.) Programmera en logisk OCH-grind med hjälp av Ladder Diagram och de globala variablerna. Konstruktionen skall bli: Konstruktionen består av bara ett Network och beskriver en OCH-grind. Kontrollera att syntaxen är riktig med Check Överför programmet till en PLC med Download Project och testa funktionen. Observera att byglarna måste vara i läget trafik på laborationskortet. Demonstrera funktionen för labhandledaren, ingen annan redovisning behövs. Lab 1-6 - pls 2007-04-09

Uppgift 2 Logisk 3-ingångars OCH-grind med olika editorer Uppgift 2a Skapa ett nytt projekt med Project New och välj PLC series FX, PLC type FX1S Skapa en Project Path till projektet med sökvägen styrteknik\program\lab1\uppgift2 Välj Empty Project i rutan New Project Startup Options Högerklicka på POU_Pool och välj alternativet New POU/Ladderdiagram namge den nya POU:n till uppgift2a POU är en så kallad Program Organisation Unit. Varje POU är ett komplett program som kan överföras till styrsystemet. Ett normalt program består av flera PLU:er och de är praktiska att använda för att strukturera programmet. Högerklicka på Global_Vars och välj Import/Global Variables. Sök reda på den globala variabellistan från uppgift 1 och importera den till projektet. Under POU_Pool finns den nya enheten uppgift2a. Dubbelklicka på Body [LD] och notera att ett ladderschema öppnas i editeringsarean Work Space Editera en 3-ingångars OCH-grind enligt nedanstående: Kommentaren kan skrivas med: Tools/Network Elements/Comment eller med Ctrl/M. OBS gör rutan tillräckligt stor, byt textrad med Ctrl/Enter. Kompilera programmet med Build-ikonen och rätta eventuella fel. Högerklicka på Task_Pool, välj New Task, namnge till Main_uppg2 Dubbelklicka på Main_uppg2 och sök reda på uppgift2a, dvs den POU som innehåller OCH-grinden med 3 ingångar. Överför programmet till en PLC med Download Project och testa funktionen. Uppgift 2b Högerklicka på POU_Pool och välj alternativet New POU/Function Block Diagram namge den nya POU:n till uppgift2b Under POU_Pool finns den nya enheten uppgift2b. Dubbelklicka på Body [FBD] och notera att editeringsarean öppnas för ett Function Block Diagram. Ett FBDschema består av logiska komponenter, grindar, och är enkelt att använda. Editera en 3-ingångars OCH-grind enligt nedanstående: Grindsymbolerna finns under ikonen Function Block eller med Ctrl/F, In- och utgångar finns under ikoner eller anges med siffrorna 9 respektive 0. Skriv kommentarer på samma sätt som i uppgift2a. Dubbelklicka på Main_uppg2 och sök reda på uppgift2b, dvs den POU som innehåller den nya OCH-grinden med 3 ingångar. Överför programmet till en PLC med Download Project och testa funktionen. Lab 1-7 - pls 2007-04-09

Uppgift 2c Högerklicka på POU_Pool och välj alternativet New POU/MELSEC Instruction List namge den nya POU:n till uppgift2c Under POU_Pool finns den nya enheten uppgift2c. Dubbelklicka på Body [MELSEC IL] och notera att editeringsarean öppnas för editering av MELSEC Instruction List. Kommandon för MELSEC Instruction List finns beskrivna i kapitel 6 i kompendiet. Editera en 3-ingångars OCH-grind enligt nedanstående: Dubbelklicka på Task Pool/ Main_uppg2 och lägg in den nya POU: uppgift2c Överför programmet till en PLC med Download Project och testa funktionen. Uppgift 2d Högerklicka på POU_Pool och välj alternativet New POU/ Instruction List namge den nya POU:n till uppgift2d Under POU_Pool finns den nya enheten uppgift2d. Dubbelklicka på Body [IL] och notera att editeringsarean öppnas för editering av Instruction LIST. Observera att det finns två ikoner för List Operators och List Operands. Editera en 3-ingångars OCH-grind enligt nedanstående: Dubbelklicka på Task Pool/ Main_uppg2 och lägg in den nya POU: uppgift2d Överför programmet till en PLC med Download Project och testa funktionen. Figuren nedan visar ett exempel med tre av de olika editorerna: Lab 1-8 - pls 2007-04-09

Uppgift 2e Högerklicka på POU_Pool och välj alternativet New POU/ StructuredTtext namge den nya POU:n till uppgift2e Under POU_Pool finns den nya enheten uppgift2e. Dubbelklicka på Body [ST] och notera att editeringsarean öppnas för editering av Instruction LIST. Observera att det finns två ikoner för List Operators och List Operands. Editera en 3-ingångars OCH-grind enligt nedanstående: (*3-ingångars OCH-grind Editot: IEC ST (Structured Text) Name: *) LEDKG_RED:=BTN_DGVG AND SW_KGS AND BTN_KGSG; LEDKG_GREEN:=LEDKG_RED; LEDKG_GUL:=LEDKG_RED; Dubbelklicka på Task Pool/ Main_uppg2 och lägg in den nya POU: uppgift2d Överför programmet till en PLC med Download Project och testa funktionen. Uppgift 2ö Normalt består en TASK av flera POU:er och det är mycket lätt att göra det. Antag att man vill utföra uppgift2a och uppgift2b i samma task. Funktionen kommer i så fall att bli båda POU:erna,dvs: Uppgift 2a: uppgift 2b: Dubbelklicka på Task Pool/ Main_uppg2 och lägg in POU: uppgift2a Markera den första POU-raden och tryck Shift/Enter. Om allt fungerar visas en till rad där nästa POU kan läggas in. Lägg in POU: uppgift 2b på den nya raden Kompilera och överför programmet till en PLC med Download Project och testa funktionen. REDOVISNING av hela uppgift 2: Markera översta raden i Project Navigator, kontrollera utskriften med Print Preview, justera eventuellt med Print Options och skriv ut rapporten. Samtliga skall lämna in en egen rapport. Lab 1-9 - pls 2007-04-09

Uppgift 3 Reläschema - logikschema Skapa ett nytt projekt med Project New och välj PLC series FX, PLC type FX1S Skapa en Project Path till projektet med sökvägen styrteknik\program\lab1\uppgift3 Välj Empty Project i rutan New Project Startup Options Högerklicka på Global_Vars och välj Import/Global Variables. Sök reda på den globala variabellistan från uppgift 1 och importera den till projektet. Uppgift 3a Skapa en POU med valfritt namn för nedanstående logik. Välj själv om du vill använda reläschemat eller logikschemat. Programmera funktionen och använd t.ex. vippströmställarna som finns på trafikdelen. Tänd alla gröna lysdioder som utsignal. Använd de symboliska namnen för ingångarna respektive utgången så att programmet blir mer lättläst. Det går att använda namnen (X0..X3, Y0) direkt men det är inte tillåtet i den här uppgiften. Uppgift 3b Skapa en ny POU med valfritt namn för logiken nedan. Välj själv om du vill använda reläschemat eller logikschemat. Programmera funktionen enligt reläschemat. Använd t.ex. vippströmställarna som finns på trafikdelen. Tänd alla Gula Lysdioder som utsignal. Uppgift 3c Skapa en ny POU med valfritt namn. Skriv ett programm som: tänder alla röda lysdioder om BTN_DGVG trycks ned släcker alla röda lysdioder om BTN_KGSG trycks ned. REDOVISNING av uppgift 3: Markera översta raden i Project Navigator, kontrollera utskriften med Print Preview, justera eventuellt med Print Options och skriv ut rapporten. Samtliga skall lämna in en egen rapport. Lab 1-10 - pls 2007-04-09

Uppgift 4 Hållkretsar Skapa ett nytt projekt med Project New och välj PLC series FX, PLC type FX1S Skapa en Project Path till projektet med sökvägen styrteknik\program\lab1\uppgift4 Välj Empty Project i rutan New Project Startup Options Dubbelklicka på Global_Vars i Project Navigator. Programmet visar en tom Global Variabel List (GVL), skriv in variablerna för laborationskortets hiss enligt nedan: Ingång Symb. namn Utgång Symb. namn X0 BTN_VAN1 Y0 LED1_GUL X1 BTN_VAN2 Y1 LED2_GUL X2 BTN_VAN3 Y2 LED3_GUL X3 BTN_NOD Y3 LEDV3_GREEN X4 SENS_VAN1 Y4 LEDV2_GREEN X5 SENS_VAN2 Y5 LEDNOD_RED X6 SENS_VAN3 X7 RUN Nya rader erhålles i GVL med Shift/Enter Kontrollera att syntaxen är riktig med Check innan du fortsätter Högerklicka på Global_Vars i Project Navigator och välj alternativet Export Spara variabellistan under ett valfritt namn. (Den exporterade variabellistan kommer att vara åtkomlig med Import från andra projekt.) Flytta alla byglar på LIST1 och LIST2 så att de kopplar in sidan med in- och utsignaler till hissen Uppgift 4a Skapa en ny POU med valfritt namn, editera med ladder-schema. Programmera följande Boolska funktion: A*B + C*D = Y Använd Tryckknapparna VÅN1, VÅN2, VÅN3 och NÖDSTOPP som insignaler. Använd lysdiod NÖD som utgång. Uppgift 4b Skapa en ny POU med valfritt namn, editera med ladder-schema. I kompendiet under punkt 2.3.1 andra figuren visas en självhållningskrets. Använd tryckströmställaren VÅN2 som X0 och SENS_VAN1 som X1. Som Y0 kan du använda lysdiod LEDV2_GREEN. Skriv ett program som visar hur det fungerar. Lab 1-11 - pls 2007-04-09

Uppgift 4c Skapa en ny POU med valfritt namn, editera med ladder-schema. I kompendiet under punkt 2.3.2 visas en självhållningskrets som använder ett batterimatat minne (M384). Det behåller sitt tillstånd även om strömmen slås av. Observera att du måste ändra vilka minnesceller (M) som systemet använder internt. Ändra Bit Range från 256 till 400 i menyn Extras/Options/SystemVariables. Använd tryckströmställaren VÅN2 som X0 och SENSOR_VÅN1 som X1. Som Y0 för att visa att det fungerar kan du använda lysdiod LEDV2_GREEN. Skriv ett program som visar hur det fungerar. Slå av strömmen till laborationskortet för att se att vi har använt ett batterimatat minne. Slå på strömmen igen. Uppgift 4c Skapa en ny POU med valfritt namn, editera med ladder-schema. I kompendiet under punkt 6.2.2 visas funktionerna SET och RST. De kan användas för att göra en tredje typ av självhållningskrets. Använd tryckströmställaren VÅN1 som X0 och VÅN2 som X1. Som Y0 för att visa att det fungerar kan du använda lysdiod LEDV2_GREEN. Skriv ett program som visar hur det fungerar. REDOVISNING av uppgift 4: Markera översta raden i Project Navigator, kontrollera utskriften med Print Preview, justera eventuellt med Print Options och skriv ut rapporten. Samtliga skall lämna in en egen rapport. Uppgift 5 Styrning av en hiss, extra uppgift Nu får du på egen hand fundera ut hur en hiss ska fungera. Med SENSOR_VÅN1, SENSOR_VÅN2 och SENSOR_VÅN3 kan du känna efter om hissen har kommit fram. Det kan vara lämpligt att använda en linjal eller kort av något slag som kan föras mellan de olika givarna, SENSOR_VÅN1, SENSOR_VÅN2 och SENSOR_VÅN3. När du har tryckt på VÅN1, VÅN2 eller VÅN3, ska motsvarande lysdiod 1, 2 eller 3 visa var hissen är. Lysdioderna V2 och V3 ska lysa när hissen är på respektive våning. Här får du själv fundera hur du vill göra, men de olika uppgifterna i laborationen kan vara till hjälp. REDOVISNING av uppgift 5: Markera översta raden i Project Navigator, kontrollera utskriften med Print Preview, justera eventuellt med Print Options och skriv ut rapporten. Samtliga skall lämna in en egen rapport. Lab 1-12 - pls 2007-04-09