Laboratorium Automatyki. Instrukcja do ćwiczenia nr 7. 

 

 

1

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Ćwiczenie 7. 

 

 

Sterownik PLC – Fanuc 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Laboratorium Automatyki. Instrukcja do ćwiczenia nr 7. 

 

 

2

 

1. Program 

ćwiczenia 

 

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, działaniem i sposobem programowania sterownika PLC. W 

ramach zajęć należy zaprojektować i zrealizować algorytm sterowania procesem mieszania dwóch cieczy w 

warunkach podwyższonej temperatury. 

 

2. Sterownik  

 

Sterownik  PLC  (ang.  Programmable  Logic  Controller)  jest  programowalnym  układem,  którego  program 

zapisany  w  jego  pamięci  i  wykonywany  jest  w  sposób  cykliczny.  Cykl  ten  wykonywany  jest  przez  procesor  i 

składa się z trzech podstawowych faz: 

 

• 

czytania aktualnego stanu wejść; 

• 

realizacji  sekwencji  programu  sterującego.  Wykonanie  programu  zaczyna  się  od  adresu  0000  i 

przebiega do końca programu lub ostatniego adresu pamięci; 

• 

uaktualnienia stanu wyjść. 

 

 

Rys. 1. Zdjęcie sterownika programowalnego Micro PLC.   

 

Wymienione  powyżej  trzy  funkcje  wykonywane  są  nieprzerwanie  w  celu  pełnej  kontroli  procesu.  Dodatkowo 

sterownik  w  każdym  cyklu  sprawdza  poprawność  funkcji,  aby  potwierdzić  prawidłowość  wykonania  operacji. 

Całkowity  czas  cyklu  wyrażony  jest  w  milisekundach.  Dla  sterownika  GE  Fanuc  Micro  PLC  wynosi  on  6 

milisekund na 1000 instrukcji binarnych. Funkcje matematyczne i inne bardziej złożone wykonywane są dłużej. 

 

Obwody wej

ścia/wyjścia 

 

Obwody wejścia/wyjścia są izolowane od obwodów elektronicznych sterownika poprzez optoizolatory. 

Aktualny  stan  wszystkich  wejść  jest  przechowywany  w  „tablicy  wejść”  sterownika  (w  pamięci  RAM). 

Laboratorium Automatyki. Instrukcja do ćwiczenia nr 7. 

 

 

3

Wszystkie  stany  wejść/wyjść  są  reprezentowane  w  tablicy  poprzez  oznaczenia  1-  włączone  (aktywne)  oraz  0- 

wyłączone (nieaktywne). Sterownik wypracowuje stany wyjść zależnie od stanów wejść i programu logicznego. 

 

Jednostka centralna CPU 

 

Jednostka centralna CPU w sterowniku jest odpowiedzialna za koordynację, kolejność wykonywanych 

operacji,  wykorzystanie  zasobów  i  kontrolę  wszystkich  elementów  systemu.  Główną  częścią  CPU  jest 

mikroprocesor,  pamięć  i  system  operacyjny.  CPU  wykonuje  wszystkie  instrukcje  pojedynczo,  w  kolejności 

zapisanej w programie sterującym. 

 

Pami

ęć sterownika 

 

W  sterowniku  standardowo  znajduje  się  pamięć  RAM.  Zaletą  tego  typu  pamięci  jest  możliwość 

dynamicznego zapisywania i zmiany danych, wadą utrata zawartości w przypadku przerwy w zasilaniu. Dlatego 

też sterownik zaopatrzony jest z baterię podtrzymującą, która zabezpiecza przed przypadkową utratą programu. 

Bateria pozwala na przechowywanie programu przez okres 6 tygodni. 

 

Typy danych 

 

Jednostka centralna CPU przechowuje program sterując i stany  wejść/wyjść  w pamięci  RAM. Tablice 

wejść/wyjść odseparowane są od danych dostępnych w programie (np. rejestry). Każda wielkość dyskretna (np. 

stan urządzeń wej/wyj) przechowywana jest w jednym bicie o odpowiadającym jej adresie. 

Dane analogowe (np. temperatura, ciśnienie) lub wartości liczników i zegarów przechowywane są w rejestrach. 

Rejestr zawiera 16 bitów.

 

 

•

 Dane dyskretne 

 

Dane  dyskretne  są  przedstawiane  w  postaci  0  lub  1.  Są  one  przechowywane  w  pamięci  bitowej.  W 

sterowniku dysponujemy trzema typami danych dyskretnych:  

-dyskretnymi wejściami – I 

-dyskretnymi wyjściami – O 

-stykami wewnętrznymi – C 

 

•

 Rejestry 

 

Każdy  rejestr  jest  16  bitowy.  Sterownik  nie  ma  możliwości  programowych  odwołania  się  do 

pojedynczego bitu. Podobnie jak dane dyskretne, również rejestry są reprezentowane w trzech typach: 

- rejestry wejściowe – IR dla sygnałów analogowych 

- rejestry wyjściowe – OR dla sygnałów analogowych 

- rejestry wewnętrzne – R. Nie korespondują one z urządzeniami wejścia/wyjścia. Są to  

Laboratorium Automatyki. Instrukcja do ćwiczenia nr 7. 

 

 

4

najczęściej używane rejestry do przechowywania i przetwarzania danych.

 

 

 

           

Rys. 2. Przykład schematu drabinkowego. 

 

Programowanie drabinkowe 

 

Programowanie  drabinkowe  stało  się  amerykańskim  standardem  określonym  normami.  Obecnie  jest 

jednym  z  najbardziej rozpowszechnionym  sposobem  programowania  sterowników  PLC  na  rynku  europejskim. 

Nazwa  sposobu  programowania  pochodzi  od  wyglądu  diagramu.  Przykładowa  „drabinka”  została  pokazana  na 

rys.  2.  Linie  poziome  odpowiadają  operacjom  logicznym,  pionowe  –  zasilaniu.  Przepływ  sygnału  następuje  z 

lewej na prawą stronę. 

 

Procedura tworzenia szczebli. 

 

Aby  utworzyć  nowy  szczebel  w  menu  Offline  należy  nacisnąć  klawisz  F1  OFFLINE/EDIT.  Teraz 

można  wprowadzać  elementy  w  miejscu  podświetlonym  kursorem.  Użyć  klawisza  <ESC}  w  celu  zaniechania 

operacji. 

 

1)  W  celu  wprowadzenia  wybranego  elementu  należy  użyć  odpowiadający  mu  klawisz  funkcyjny,  a 

następnie nadać mu etykietę (najpierw podaje się mnemonikę elementu, później jego kolejny numer); 

2)  przesunąć strzałkami kursor w nową pozycję i wprowadzić kolejny element; 

3)  usunięcie elementu wykonuje się poprzez naciśnięcie na klawiaturze klawisza <Del> 

4) 

klawiszem <ESC> można wrócić do menu.

 

 

•

 Bloki funkcyjne – styki wej

ść 

 

 

Styk  wejściowy  jest  zawsze  pierwszą  instrukcją  szczebla.  Programista  może  wybrać  jeden  z  czterech 

styków wejść: 

 

-| |- 

F1 

 

styk otwarty – przewodzi sygnał, gdy wartość logiczna przypisanej  

 

 

 

zmiennej wynosi 1  

Laboratorium Automatyki. Instrukcja do ćwiczenia nr 7. 

 

 

5

 

-|/|- 

Shift F1  

styk zamknięty – przewodzi sygnał, gdy wartość logiczna przypisanej 

  

 

 

zmiennej wynosi 0 

-|↑|- 

F2 

 

styk uaktywniany narastającym zboczem impulsu na czas jednego cyklu 

-|↓|- 

Shift F2  

styk uaktywniany opadającym zboczem impulsu na czas jednego cyklu 

 

Styki wejściowe mogą mieć następujące mnemoniki: 

 

I 

wejście fizyczne 

C 

styk wewnętrzny 

O 

wyjście fizyczne 

 

•

 Bloki funkcyjne – styki wyj

ść 

 

 

Styki  wyjścia  są  zawsze  ostatnimi  stykami  w  szczeblu.  Z  menu  Offline  wybrać  klawisz  F3  [-(  )-], 

pojawi się kolejne podmenu: 

 

-()- 

 

F1 

 

styk wyjścia, normalnie otwarty, w momencie podania sygnału 

powoduje ustawienie wartości logicznej wyjścia na 1 

-(SET)   

F2 

 

styk przerzutnika RS – ustawia wartość logiczną na 1 do 

momentu podania sygnału na styk sprzężony (RST) 

-(RST)-   

F3 

 

styk przerzutnika RS – zmienia stan wyjścia na logiczne 0 (do  

 

 

 

 

czasu uaktywnienia styku SET) 

-(MCR)- 

F4 

 

gdy styk ten zostanie ustawiony na wartość logiczną 1, szczeble  

 

 

 

 

znajdujące się  między nim a stykiem -(END)- są opuszczane. 

Ustawienie 0 nie powoduje żadnych zmian w wykonywanym 

programie 

-(SKIP)-  

F5 

 

ustawienie tego styku na wartość 1 powoduje, że program 

sterujący podtrzyma trwale stany wyjść znajdujących się  

pomiędzy nim a -(END)- 

-(END)-  

F6 

 

styk sprzężony z MCR i SKIP (koniec procedury) 

 

 

•

 Bloki funkcyjne – przeka

źniki czasowe i liczniki 

 

Klawiszem  F4  uzyskuje  się  dostęp  do  menu  zawierającego  po  dwa  typy  przekaźników  czasowych 

(nazywanych tutaj potocznie zegarami) i liczników: 

 

F1 

 

zegar z wyjściem normalnie uaktywnianym po zadanym czasie  

(normalnie wyłączonym) 

Laboratorium Automatyki. Instrukcja do ćwiczenia nr 7. 

 

 

6

F2 

 

zegar z wyjściem ustawianym na 0 po zadanym czasie (normalnie załączonym) 

F3 

 

licznik w górę 

F4 

 

licznik w dół 

 

Zegar zlicza czas co 0.1 sekundy, tak więc chcąc np. uaktywnić wyjście po 10 sekundach należy wybrać funkcję 

[On  Timer].  W  miejscu  rejestru  wpisać  jego  numer  np.  R1,  a  poniżej  wartość  stałej  czasowej  np.  100 

(100*0.1=10). 

 

Licznik zlicza impulsy podawane na jego górne wejście. 

 

Na wejście bloków (z lewej strony) podawane są dwa sygnały: 

górny – podanie sygnału o logice 1 powoduje uruchomienie zegara/licznika; 

dolny – podanie sygnału na to wejście powoduje wyzerowanie rejestru zliczającego. 

Jeżeli  rejestry,  na  których  przeprowadzana  jest  operacja  zliczania  nie  są  rejestrami  z  pamięcią,  ich  wartość 

zostanie wyzerowana przy awarii zasilania. 

 

•

 Bloki funkcyjne - pozostałe 

 

 

Oprócz  wyżej  wymienionych  bloków  funkcyjnych  istnieją  także  funkcje  matematyczne,  funkcje 

przepisywania  oraz  bloki  funkcji  logicznych.  Wszystkie  z  nich  są  szczegółowo  opisane  z  instrukcji  obsługo 

sterownika Micro PLC firmy GE FANUC. 

 

3. Cz

ęść obiektowa – model procesu. 

 

 

W  ramach  zajęć  w  laboratorium  należy  zaprogramować  sterownik  PLC  za  pomocą  diagramu 

drabinkowego  tak,  aby  zapewnił  on  prawidłowe  sterowanie  procesem  mieszania  dwóch  cieczy.  Zarówno  do 

sterowania jak i kontroli warunków procesu technologicznego użyto tylko wejść/wyjść binarnych. Stanowią on 

kolejno: 

 

- wejście 1 sterownika – pierwszy czujnik poziomu cieczy  

- wejście 2 sterownika – drugi czujnik poziomu cieczy 

- wejście 3 sterownika – czujnik temperatury 

- wyjście 1 sterownika – sterowanie zaworem cieczy A 

- wyjście 2 sterownika – sterowanie zaworem cieczy B 

- wyjście 3 sterownika – załączenie grzałki 

- wyjście 4 sterownika – sterowanie zaworem odprowadzającym mieszaninę ze 

  zbiornika. 

 

 

 

Laboratorium Automatyki. Instrukcja do ćwiczenia nr 7. 

 

 

7

Proces technologiczny powinien przebiegać wg następującego schematu. 

 

1.  Nalać cieczy A do poziomu 60 l (na tej wysokości znajduje się pierwszy czujnik poziomu). 

2.  Nalać 40 l cieczy B (na poziomie 100 l znajduje się drugi czujnik poziomu). 

3.  Włączyć grzałkę umieszczoną na spodzie zbiornika i podgrzewać mieszaninę do temperatury 70 st. C.  

4.  Po  osiągnięciu  zadanej  temperatury  (wskaże  to  odpowiedni  czujnik)  wyłączyć  grzałkę  i  opróżnić 

zbiornik. 

5.  Proces powtarzać cyklicznie. 

 

Sterownik PLC   

 

 

Wirtualny proces 

                  

 

 

Rys. 3. Stanowisko laboratoryjne. 

 

 

 

Sterowanie 

Pomiar