INFORMATYCZNE SYSTEMY STEROWANIA

INFORMATYCZNE SYSTEMY STEROWANIA
INSTRUKCJA ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO
Ćwiczenie nr 13
Programowanie sterownika S7 200
Czas trwania: 4h
I. CHARAKTERYSTYKA ĆWICZENIA
Cel i zakres
Programowalne sterowniki S7 200, oprócz prostych operacji logicznych dostępnych także
w urządzeniach LOGO!, udostępniają projektantom systemów sterowania m.in. operacje
arytmetyczne, funkcje trygonometryczne oraz procedury numerycznego całkowania i
różniczkowania. Pozwalają one na implementację zaawansowanych algorytmów
sterowania, w tym automatycznie dostrajanego regulatora PID. Do tworzenia programów
sterowania wykorzystuje się komputer PC z zainstalowanym oprogramowaniem STEP 7
Micro, który łączy się ze sterownikiem za pomocą kabla USB. Program sterowania
tworzy się w sposób intuicyjny, wybierając odpowiednie bloki funkcyjne przy użyciu
wskaźnika myszy, a następnie rozmieszczając je i definiując połączenia między nimi
metodą „przeciągnij i upuść”. STEP 7 Micro umożliwia symulacyjną weryfikację
programu sterowania i umieszczenie go w pamięci sterownika, a także pobranie
programu już w tej pamięci zapisanego.
Najważniejsze c e l e ć w i c z e n i a są następujące:
1. Poznanie technicznych aspektów łączenia komputera PC z kompaktowym
sterownikiem PLC, łączenia kompaktowego sterownika PLC z rzeczywistymi
obiektami sterowania oraz instalowania oprogramowania PC współpracującego z
kompaktowymi sterownikami PLC.
2. Opanowanie umiejętności programowania kompaktowych sterowników PLC za
pomocą komputera PC.
Z a k r e s ć w i c z e n i a jest ograniczony do:
1. Wykorzystania oprogramowania STEP 7 Micro dla systemu operacyjnego MS
Windows.
Wymagane przygotowanie
1. Znajomość budowy sterowników S7 200
2. Znajomość zasad programowania w języku STL, LAD lub FBD.
Literatura
1. Instrukcja obsługi sterowników serii S7 200, oprac. Siemens, dostępna np. pod
adresem http://sklep.stesar.pl/media/dokumentacja/S7200_DT_Instrukcja_obslugi_PL.pdf
2. Schematy podłączeń sygnałów, oprac. Siemens, dostępna np. pod adresem
http://sklep.stesar.pl/media/dokumentacja/S7-200_Schematy_podlaczen_PL.pdf
3. Podręcznik S7 200 EN, oprac. Siemens, dostępna np. pod adresem
http://sklep.stesar.pl/media/dokumentacja/S7-200_DT_Podrecznik_EN.pdf
2
II. ZADANIA LABORATORYJNE
Zakres
Zadania obejmują zapoznanie się z funkcjonalnością oprogramowania STEP 7 Micro,
zaimplementowanie i badania eksperymentalne dwupołożeniowego algorytmu sterowania
z wykorzystaniem makietki klimatyzatora oraz zaimplementowanie i badania
eksperymentalne algorytmu sterowania PID dla wybranego zadania stabilizacji.
Zadanie 1. Podłączenie sterownika do komputera PC
W trakcie realizacji zadania należy:
A. Zainstalować oprogramowanie Step 7 Micro z dostarczonej płyty CD.
B. Zainstalować sterownik USB (wymagane uprawnienia administratora) z dostarczonej
płyty CD.
C. W ustawieniach transmisji wybrać opcję automatycznej detekcji szeregowego portu
komunikacyjnego.
D. Połączyć kablem USB sterownik i komputer PC.
E. Uruchomić Step 7 Micro i zapoznać się z interfejsem oraz funkcjonalnością
oprogramowania, m.in.:
E1. Odczytać informacje o sterowniku S7 200 (opcja „PLC/Information”).
E2. Pobrać z S7 200 program sterowania (opcja „File/Upload”).
Zadanie 2. Projekt, implementacja i badania eksperymentalne algorytmu sterowania
dwupołożeniowego
Realizacja zadania polega na:
A. Opracowaniu koncepcji systemu stabilizacji temperatury z pojedynczym czujnikiem
temperatury, grzałką i wentylatorem jako urządzeniami wykonawczymi załączanymi
przez przekaźniki dwupołożeniowe.
B. Zaimplementowaniu dwupołożeniowego algorytmu sterowania z rejestrowaniem
przebiegu błędu regulacji w trakcie sterowania.
C. Zestawieniu systemu sterowania poprzez połączenie sterownika z makietką
klimatyzatora.
D. Zapisaniu programu do sterownika S7 200 i uruchomieniu go.
E. Zarejestrowaniu przebiegów błędu regulacji dla 4 różnych wartości parametru (ów)
opisujących histerezę i skomentowaniu uzyskanych wyników.
Zadanie 3 (opcjonalne). Projekt i implementacja algorytmu sterowania
dwupołożeniowego z korekcją
Realizacja zadania polega na:
A. Rozważeniu możliwości poprawienia zaobserwowanych przebiegów błędu regulacji
poprzez dodanie tzw. członów korekcyjnych.
B. Ewentualnym uzupełnieniu algorytmu i programu sterowania o człon korekcyjny i
eksperymentalnym sprawdzeniu wpływu parametru członu korekcyjnego na przebieg
błędu regulacji.
Zadanie 4. Projekt, implementacja i badania eksperymentalne algorytmu sterowania
PID
Realizacja zadania polega na:
A. Opracowaniu koncepcji systemu stabilizacji (określenie obiektu, wielkości
wyjściowej i wielkości sterujących) dla wybranego zadania stabilizacji.
3
B. Zaimplementowaniu algorytmu sterowania PID.
C. Symulacyjnym zbadaniu programu sterowania w środowisku Step 7 Micro.
D. Zapisaniu programu do sterownika S7 200, uruchomieniu go i przebadaniu z
wykorzystaniem sprzętowych symulatorów sygnałów analogowych lub
rzeczywistych sygnałów pochodzących z wybranej makietki.
Wyniki
Należy przygotować ok. 4-stronicowe sprawozdanie zawierające schematy blokowe
badanych systemów sterowania wraz ze szczegółowym określeniem algorytmów
sterowania i ich parametrów. W sprawozdaniu zamieścić wykresy zmian błędu regulacji i
komentarze. Przebieg procesu sterowania zademonstrować podczas zajęć.