ПЛК S7-1200 — это компактное, модульное и экономичное решение, которое предлагает широкий спектр функций и гибкости для небольших и средних приложений автоматизации. Эти функции включают в себя параметры связи, память, производительность ЦП и конфигурацию ввода-вывода. Если у вас есть процесс, которым вам нужно управлять, вам следует выбрать ПЛК и настроить его так, чтобы он наилучшим образом соответствовал требованиям вашего процесса.
В этой статье мы обсудим конфигурацию оборудования ПЛК S7-1200 и приведем пример его настройки на портале Сименс Tia.
Содержание:
- Какова конфигурация оборудования ПЛК?
- Важность конфигурации оборудования.
- Простой пример проекта.
- Как настроить наш ПЛК с помощью данного примера?
- Конфигурация оборудования ЦП.
- Конфигурация оборудования ввода-вывода.
- Конфигурация ЧМИ.
- Заключение.
Какова конфигурация оборудования ПЛК?
Аппаратная конфигурация относится к определенным компонентам ПЛК, таким как ЦП, память, модули ввода/вывода (I/O), порты связи, источник питания и любые дополнительные модули или аксессуары, которые могут потребоваться и быть добавлены в систему.
Аппаратная конфигурация ПЛК также включает включение или отключение некоторых функций ЦП в зависимости от устройства, его возможностей и требований вашего процесса.
Шаги аппаратной конфигурации для ПЛК обычно включают следующее:
- Выберите подходящую модель ПЛК на основе требований приложения.
- Определите требования к вводу/выводу для системы, которые включают тип и количество датчиков, исполнительных механизмов и других устройств, которые будут подключены к ПЛК.
- Выберите протокол связи и топологию сети, которые будут использоваться для подключения ПЛК к другим устройствам и системам.
- Определите требования к источнику питания для ПЛК и его периферийных устройств.
- Смонтируйте ПЛК в подходящем месте и подключите все необходимые кабели и провода.
- Настройте программное обеспечение ПЛК для связи с аппаратными компонентами и настройте соответствующие логические и управляющие функции.
Конкретные шаги по настройке оборудования могут различаться в зависимости от модели ПЛК и требований приложения, но это основные шаги, которые обычно задействованы в процессе.
В этой статье мы поговорим о настройке оборудования, которая выполняется на платформе TIA Portal. Это означает, что мы предполагаем, что вы знаете свое приложение и что вы уже выбрали свою модель ПЛК и источник питания для его питания. Вы можете вернуться к предыдущим статьям, где мы обсуждали, как выбрать ПЛК и источник питания, которые лучше всего подходят для вашего приложения.
Важность настройки оборудования в ПЛК
Правильная настройка оборудования обеспечивает надежность и устойчивость системы. Если компоненты оборудования настроены неправильно, они могут работать не так, как задумано, что приведет к сбоям или ошибкам системы
Настройка оборудования влияет на производительность системы. При выборе правильных компонентов оборудования и их соответствующей настройке система может работать с максимальной эффективностью и скоростью и может обрабатывать большой объем входов и выходов.
Настройка оборудования влияет на масштабируемость и гибкость системы. Выбор аппаратных компонентов и их конфигурации должен учитывать будущее расширение или модификацию системы, чтобы гарантировать, что система сможет легко вносить изменения или обновления.
Аппаратная конфигурация влияет на стоимость системы. Выбрав соответствующие аппаратные компоненты и конфигурацию, можно избежать ненужных затрат и минимизировать общую стоимость системы.
Аппаратная конфигурация S7-1200
Мы предположим простой проект ПЛК и посмотрим, как мы можем настроить ПЛК в нашем проекте, прежде чем мы начнем писать наш код.
Система контроля температуры для реактора с использованием ПЛК
Проект включает в себя контроль температуры реактора с использованием ПЛК. Система должна измерять температуру реактора и регулировать температуру, управляя потоком охлаждающей жидкости.
В проекте используются четыре термопары для измерения температуры, два соленоидных клапана для управления потоком охлаждающей жидкости и двигатель для привода рабочего колеса реактора.
Конфигурация ввода/вывода
Входы:
Термопары 1–4: это 4 аналоговых входа, которые измеряют температуру в разных местах внутри реактора.
Кнопка аварийной остановки: это цифровой вход, который используется для остановки системы в случае возникновения чрезвычайной ситуации.
Потенциометр заданного значения температуры: это аналоговый вход, который позволяет оператору устанавливать желаемое заданное значение температуры.
Выходы:
Электромагнитный клапан 1 и 2: это 2 цифровых выхода, которые управляют потоком охлаждающей жидкости через трубы реактора.
Управление двигателем: это цифровой выход, который управляет скоростью и направлением двигателя, который приводит в движение рабочее колесо.
Управление нагревателем: это цифровой выход, который управляет системой нагрева реактора.
Работа системы:
- Система ждет, пока оператор установит заданное значение температуры с помощью потенциометра.
- ПЛК считывает заданное значение температуры и сравнивает его с текущей температурой реактора, которая измеряется четырьмя термопарами.
- Если температура реактора ниже заданного значения, ПЛК активирует выход управления нагревателем для увеличения температуры.
- Если температура реактора выше заданного значения, ПЛК активирует один из выходов электромагнитного клапана для увеличения потока охлаждающей жидкости и уменьшения температуры.
- ПЛК непрерывно контролирует температуру и регулирует нагреватель и системы охлаждения для поддержания желаемого заданного значения.
- ПЛК также управляет двигателем, который приводит в движение рабочее колесо для перемешивания содержимого реактора.
- Если нажата кнопка аварийной остановки, ПЛК деактивирует все выходы и останавливает систему.
Проект ПЛК может быть дополнительно расширен и изменен для включения дополнительных функций, таких как сигналы тревоги, регистрация данных или удаленный мониторинг, в зависимости от конкретных требований проекта. Однако мы не будем беспокоиться о кодировании логики ПЛК этой системы, а воспользуемся этим примером, чтобы объяснить, как настроить оборудование ПЛК в соответствии с нашим проектом.
Сюда входит:
- Выбор ЦП ПЛК.
- Выбор модулей ввода-вывода.
- Назначение входных и выходных тегов аппаратным модулям.
- Назначение IP-адреса ПЛК для связи.
- Назначение пароля защиты.
- Настройка локального времени ПЛК.
- Настройка ЧМИ и установка соединения с ПЛК.
Как настроить ПЛК с помощью данного примера?
Ниже мы обсудим создание базового проекта ПЛК с необходимым оборудованием.
Конфигурация оборудования ЦП:
Выбор ЦП:
При запуске нового проекта в TIA Portal необходимо настроить новое устройство и добавить его в проект. См. рисунок 1.
Рисунок 1. Настройте устройство для вашего проекта
Как вы можете видеть на предыдущем рисунке, портал TIA уже показывает вам, что первым шагом должна быть настройка нового устройства.
В предыдущей статье мы обсуждали, как выбрать ПЛК, который подходит для вашего процесса, поэтому мы не будем упоминать это здесь снова, для нашего проекта, поскольку это простой проект, мы выберем ЦП 1214C AC/DC/RLY. См. рисунок 2.
Рисунок 2. Добавьте новый контроллер в проект
Свойства ЦП:
В зависимости от ЦП, который вы выбрали для своего проекта, будут доступны различные функции и свойства ЦП.
Вы можете включить или отключить эти функции в зависимости от ваших потребностей. Некоторые из функций потребуют дополнительной настройки. См. рисунок 3.
Рисунок 3 – Свойства ЦП
Как вы можете видеть на предыдущем рисунке, есть много свойств, которые вы можете задать для вашего ЦП в проекте.
Мы упомянем некоторые из этих свойств, которые вам нужно будет настроить в каждом проекте, некоторые другие свойства используются только в особых случаях.
Связь:
Это очень важная конфигурация для любого проекта ПЛК; ваш проект, скорее всего, будет иметь различные модули и устройства, которые должны общаться друг с другом. Настройка связи между вашим ПЛК и этими устройствами важна для вашего проекта.
Выбрав ЦП, вы уже определили, как будет осуществляться связь. Некоторые ЦП работают только с Profinet, некоторые работают только с Profibus, а некоторые могут использовать оба. Выбранный ПЛК для этого примера работает только с Profinet.
Из интерфейса Profinet вы установите IP-адрес для вашего ПЛК, этот IP должен быть уникальным в проекте; вы не можете использовать один и тот же IP для двух разных модулей. См. рисунок 4.
Рисунок 4 – Интерфейс Profinet
Время цикла:
Это еще одно важное свойство для вашего ПЛК, как вы знаете; время цикла вашей программы будет зависеть от того, сколько кода вы написали и сколько времени потребуется ПЛК для выполнения этого кода.
В свойствах времени цикла вы можете установить время мониторинга цикла, если ПЛК требуется больше этого установленного времени для выполнения программы, то ПЛК выдаст ошибку. См. рисунок 5.
Из этого свойства вы также можете определить минимальное время цикла для вашего ЦП, вы можете сделать это, если вы активировали «Включить минимальное время цикла для циклических OB».
Затем вы можете указать минимальное время цикла, которое вы хотите, и ПЛК отрегулирует свою производительность в соответствии с этим временем. Конечно, это время ограничено производительностью ЦП, поэтому вы не можете уменьшить это время ниже определенного предела.
Рисунок 5 – Свойство времени цикла
Биты системной и тактовой памяти:
Биты системной памяти и биты тактовой памяти являются встроенными битами внутри ЦП, которые операционная система использует для указания определенных событий в ПЛК.
Например, есть бит памяти, который изменится на TRUE только при первом сканировании, или бит памяти, который будет TRUE, если изменится состояние диагностики, также есть некоторые выделенные биты тактовой памяти, такие как бит, представляющий тактовую частоту 10 Гц, или бит, представляющий тактовую частоту 2 Гц.
Эти биты могут быть очень полезны в некоторых приложениях и могут сэкономить много программного кода для получения той же функциональности. Смотрите рисунок 6.
рисунок 6 – Включение битов системной и тактовой памяти
Вы можете включить использование одного или обоих байтов памяти; вы также можете определить адрес этих байтов, как вы можете видеть на рисунке.
Время суток:
Еще одним очень важным свойством вашего ПЛК является установка времени внутри вашего ПЛК. Практически в любом проекте, который вы делаете, вам нужно знать реальное время, чтобы иметь возможность назначать определенные действия с разными датами.
В предыдущей статье мы говорили о локальном и системном времени внутри ПЛК и о том, как их использовать. Это свойство ЦП позволяет вам устанавливать локальное время в нужном вам часовом поясе. Смотрите рисунок 7.
Рисунок 7 – Свойство локального времени
Защита и безопасность:
С помощью этого свойства вы можете определить уровень доступа и защиту паролем для вашего ПЛК. См. рисунок 8.
Рисунок 8 – Свойство защиты и безопасности
Упомянутые ранее свойства являются наиболее часто настраиваемыми свойствами практически для любого проекта ПЛК, который вы бы сделали. Есть некоторые другие свойства, которые вряд ли будут использоваться с простыми программами, такими как веб-серверы и OPC UA.
Следующий шаг в конфигурации оборудования вашего проекта – это настройка IO.
Конфигурация оборудования IO:
Еще один важный шаг вашего проекта – это настройка IO, что означает решение о том, сколько модулей IO вам нужно и какие модули IO вам нужны.
Принимая решение о ваших IO, вы должны учитывать некоторые ключевые моменты, такие как наличие некоторых запасных точек IO и выбор модулей IO, которые подходят для входных датчиков и выходных исполнительных механизмов внутри вашего проекта. См. рисунок 9.
Рисунок 9 – Добавление модуля аналогового ввода
Как мы уже упоминали в нашем примере проекта, у нас есть 4 термопары, используемые в качестве аналоговых входов для моего ПЛК, поэтому мне нужно добавить модуль аналогового ввода как минимум с 4 входными каналами, поскольку выбранный ПЛК имеет только 2 аналоговых входных канала.
Другое дело, что термопара — это особый тип аналогового ввода, для которого требуется выделенный входной модуль. Вот почему мы выбрали модуль AI 8xTC, который имеет 8 входных каналов, выделенных для использования с термопарами; мы выбираем 8-канальный модуль и 4, чтобы иметь запасные каналы для будущего использования в случае, если нам понадобится расширить наш проект.
Если вы перейдете к свойствам модуля AI 8xTC, вы увидите, что вы можете настроить каждый входной канал индивидуально, вы можете выбрать тип термопары, шкалу измерения и другие свойства. См. рисунок 10.
Рисунок 10 – Настройка модуля ввода
Далее вам нужно будет определить теги ввода-вывода и назначить каждый вход или выход, который у вас есть, правильной точке ввода-вывода в вашем ПЛК или в модулях ввода-вывода. См. рисунок 11.
Рисунок 11 – Назначение тегов ввода
Затем вы продолжаете назначать остальные теги входов и выходов, см. рисунки 12 и 13.
Рисунок 12 – Назначение тегов ввода для ПЛК
Рисунок 13 – Назначение тегов вывода вашему проекту
Конфигурация ЧМИ
Вашему проекту ПЛК, вероятно, понадобится ЧМИ, после выбора ЧМИ вы можете создать различные конфигурации.
В этой статье мы покажем только, как настроить связь между ЧМИ и ПЛК. Как вы видите на предыдущем рисунке, вы выбираете ЧМИ, добавляя новое устройство, а затем выбираете ЧМИ. Смотрите рисунок 14.
Рисунок 14 — Выбор ЧМИ
Существуют разные способы настройки связи между ЧМИ и ПЛК, но самый простой способ — через страницу просмотра сети. Смотрите рисунок 15.
Рисунок 15 — Настройка соединения ЧМИ
Внутри страницы просмотра сети вы можете настроить соединение между ЧМИ и ПЛК, просто щелкнув на маленьком зеленом квадрате, представляющем Profinet, из ЧМИ и перетащив его на ПЛК.
Затем TIA Portal нарисует зеленую линию между двумя модулями и автоматически предоставит ЧМИ IP-адрес для настройки связи между ними.
Заключение
- Конфигурация оборудования — очень важный этап любого проекта ПЛК.
- Правильная конфигурация оборудования вашего ПЛК обеспечит выполнение необходимых функций проекта.
- Конфигурации оборудования включают выбор модулей ввода-вывода, включение или отключение определенных свойств ЦП и настройку различных устройств, таких как ЧМИ, с вашим ПЛК.