УСТРОЙСТВО МОДУЛЯ SIEMENS LOGO

Общие сведения о контроллерах

Siemens LOGO!

Siemens LOGO! — логический контроллер или универсальное логическое многофункциональное программируемое реле концерна Siemens AG.

Данный класс оборудования был впервые представлен на рынке компанией SIEMENS в 1996 году.

В настоящее время контроллеры LOGO! широко используется по всему миру в различных областях человеческой деятельности, заменяя обычные технологии коммутации:

· LOGO! в промышленности: устройства управления промышленным оборудованием; системы управления двигателями, насосами, клапанами; системы фильтрации; системы обработки отходов; отрезные и сварочные станки и аппараты; системы травления и очистки.

· LOGO! в зданиях: управление нагревом и охлаждением, кондиционирование; управление энергией; отопление; системы охлаждения, вентиляции и кондиционирования.

· LOGO! у Вас дома: оборудование жилых домов и общественных зданий; управление поливом и орошением; управление жалюзи и навесами; управление специальными эффектами в помещениях для конференций и в выставочных залах.

УСТРОЙСТВО МОДУЛЯ SIEMENS LOGO

Основной логический модуль LOGO! Basic включает:

- 8 дискретных входов, 4 дискретных выхода;

- 39 встроенных функций, сгруппированных в библиотеки логических и специальных функций;

- объем программы до 200 программных блоков;

- 27 внутренних флагов;

- встроенный календарь и часы;

- встроенный жидкокристаллический дисплей с поддержкой кириллицы и клавиатура;

- интерфейс для установки модуля памяти/батареи или подключения кабеля персонального компьютера (ПК) для программирования с компьютера;

- интерфейс для подключения панели TD LOGO! или соединительного кабеля для аналогового модема;

- интерфейс расширения: до 24 дискретных входов + 8 аналоговых входов + 16 дискретных выходов + 2 аналоговых выхода.

На рис. 1 представлено устройство модуля Siemens LOGO.

1. Источник питания 4.Гнездо для модуля с крышкой 7. Разъем для кабеля LOGO! TD 2. Входы 5. Панель управления 8. Интерфейс расширения 3. Выходы 6. Дисплей 9. Механическое кодирование - гнёзда

Рис.1. Устройство модуля Siemens LOGO

Контроллеры LOGO! легко адаптировать для решения большинства задач. В максимальной комплектации возможно использование до 24 дискретных входов и до 16 дискретных выходов, до 8 аналоговых входов и до 2 аналоговых выходов.

2. ПРОГРАММИРОВАНИЕ МОДУЛЯ LOGO!

В СРЕДЕ LOGO! SOFTCOMFORT

Среда программирования LOGO! SOFTCOMFORT

Пакет LOGO! SoftComfort позволяет производить разработку и отладку программ для LOGO! на компьютере, документировать программы и эмулировать работу разрабатываемого устройства.

Готовая программа может загружаться в память логического модуля через кабель ПК или записываться в модуль памяти через специальное устройство LOGO! Prom.

LOGO! SoftComfort позволяет:

· Выполнять разработку программ для логических модулей LOGO! всех поколений.

· Проводить разработку, отладку, документирование и архивирование программ LOGO! как в автономном, так и в интерактивном режиме.

· Использовать для разработки программы языки LAD (Ladder Diagram - язык релейно-контактных символов) и FBD (Function Block Diagram – язык функциональных блоков).

· Выполнять настройку параметров модулей и используемых функций.

· Разрешать или запрещать автоматический переход с зимнего времени на летнее, и обратно.

· Осуществлять быстрый просмотр всей или некоторой части программы.

· Использовать символьную адресацию для входов, выходов и функций. Вводить комментарии для всех переменных и функций.

· Моделировать работу программы модуля LOGO! на компьютере. Загружать готовую программу в логический модуль или считывать программу из памяти логического модуля.

· Отображать состояния всех переменных и функций в режиме моделирования работы программы или в процессе работы программы в логическом модуле.

· Сохранять программу на жестком диске компьютера.

· Производить сравнение программ логических модулей.

· Запускать и останавливать выполнение программы логическим модулем.

· Определять состав функций, сохраняющих свои состояния при перебоях в питании логического модуля.

· Формировать тексты оперативных сообщений, включать в них необходимые значения параметров, и определять условия их появления на экране логического модуля.

· Использовать в процессе проектирования функции копирования, вырезания, вставки и т.д.

· Использовать мощную систему оперативной помощи и подсказок и т.д.

Основа программирования контроллера LOGO состоит в разработки логики преобразования входных (дискретных или аналоговых) сигналов в выходные (дискретные) сигналы. При этом программа представляет собой комбинационную схему логических элементов.

Для программирования логики функционирования контроллера среда LOGO! SoftComfort предоставляет разработчику широкий набор функций (табл. 1), объединенных в панель инструментов (рис. 2):

Таблица 1

Функции программирования контроллера LOGO!

Рис. 2. Интерфейс программной среды LOGO SoftComfort

Логическое программирование контроллера LOGO! на классе задач «дискретный вход – дискретный выход»

Пример 1.

Программирование работы группы сигнальных ламп («красный» – «желтый» - «зеленый»), включающиеся в соответствии с комбинациями нажатых клавиш-переключателей контроллера - F1, F2.

«Красный» сигнал должен включаться при следующих положениях переключателей:

F1- «включено», F2 – «отключено»;

«Желтый» – F1 – «отключено», F2 – «включено»;

«Зеленый» – F1 – «включено», F2 – «включено».

Работа сигнальных ламп задается таблицей, с введенными обозначениями:

· выход «Красный» - Q1;

· выход «Желтый» - Q2;

· выход «Зеленый» - Q3.

Таблица 2

Таблица истинности работы группы сигнальных ламп

По табл. 2 легко построить функции выходов в виде дизъюнктивно-конъюнктивной формы, отражающие логику работы устройства:

· ,

· ,

· .

Реализуя функции выходов с помощью элементарных логических элементов, получим схемную реализацию работы сигнальных ламп, в соответствии с заданной логикой (рис. 3).

Рис. 3. Схемная реализация работы сигнальных ламп

Представленная на рис.3 логическая схема легко создается и эмулируется в среде LOGO! SoftComfort.

Для определения функциональных клавиш F1 и F2 контроллера на экранной форме программного обеспечения (ПО) LOGO! SoftComfort устанавливаются две функциональных клавиши по средства выбора их из списка функций «Постоянные» → «Цифровые» → < F Функциональная клавиша LOGO! TD >.

На экранной форме отобразятся функциональные клавиши-переключатели (рис. 4).

Рис. 4. Задание функциональных клавиш

Дискретные выходы системы, отвечающие за сигнальные лампы, устанавливаются через меню функций - «Постоянные» → «Цифровые» → <Q Выход> (рис. 5).

Рис.5. Задание выходов схемы

Для реализации логики, соответствующей схеме, представленной на рис. 3, через панель инструментов <Базовые функции> на форму устанавливаются логические элементы (рис.6)

- AND (И) – логическое «И» (логическое умножение);

- NOT (НЕ) – логическое отрицание (инверсия).

Рис. 6. Задание логических элементов

В соответствие с имеющейся логикой (рис.3) устанавливаются связи элементов. Процедура связи в ПО производится по средствам визуального соединения входных и выходных контактов элементов, расположенных на форме (рис. 7).

Рис. 7. Связи элементов

Таким образом, логика работы контроллера задана.

Среда LOGO! SoftComfortпозволяет провести эмуляцию работы схемы. Включив режим эмуляции (кнопка на левой панели инструментов), пользователю дается возможность провести анализ работы смоделированной схемы. Для данного примера, замыкая или размыкая кнопки-переключатели F1, F2 демонстрируется активность выходов схемы Q1, Q2, Q3 («Красный», «Желтый», «Зеленый») (рис.8).

Рис. 8. Эмуляция работы конроллера в среде LOGO! SoftComfort

Пример 2. Программирование одно итерационной работы устройства из трех сигнальных ламп, включающегося по одной клавише-переключателю F1 и работающего по схеме:

1. На интервал времени 30с. загорается «Красный», затем выключается.

2. На интервал времени 5с. загорается «Желтый», затем выключается,

3. На интервал времени 25 с. загорается «Зеленый», затем включается.

Для реализации функций активизации линий схемы на заданное время, и запирания их, в схеме должны использоваться интервальные реле, включающиеся на заданные временные интервалы (в наше случае 30, 5 и 25 с. для первой, второй и третьей линий, соответственно).

Реализация линии схемы, включающий «Красный» сигнал на 30 с представляется в следующем виде.

По сигналу F1=1 (кнопка F1 нажата) запускается реле P на 30 с. – загорается красный сигнал (на линии Q1 единица), по истечению 30 с. реле закрывается (Q1=0) – красный сигнал заснет.

Схемная реализация для трех выходных линий (Q1 – «Красный», Q2 – «Желтый», Q3 – «Зеленый») будет иметь вид, представленный рис. 9.

Рис. 9. Схема управления с реле на выключение

По нажатию клавиши F1 запустятся реле всех линий. Одновременно загорятся все сигналы:

- реле в линии 1 («Красный») открыто на 30 с – горит «Красный», реле закрывается, «Красный» заснет;

- аналогично, «Желтый» и «Зеленый» будут включены на 5 и 25 с соответственно.

Для последовательного срабатывания линий вводятся запирающие линии обратной связи.

Так, линия «Желтый» должна быть заперта когда горит «Красный» ( выход Q1=1). Исходя из этого на линии «Желтый» ставим логический элемент «И», на вход которого должен поступать нуль-сигнал, запирающий ее. Для этого инверсный Q1 подается на вход линии «Желтый». Когда «Красный» погаснет (Q1=0, ) линия «Желтый» отопрется. Сработает интервальное реле – горит «Желтый» сигнал.

Реализация данной ситуации приведена на рис. 10.

Аналогично, для линии «Зеленый». Она должна быть заперта, когда горит «Красный» или «Желтый» (Q1=1 или Q2=1). Отпирается она, когда Q1=0 и Q2=0. Для реализации этого, на линии 3 ставится элемент «И», на который подаются инверсные выходные сигналы линий 1 и 2 (рис.11).

Рис. 10. Схема последовательного включения «Красный», «Желтый»

Рис. 11. Схема последовательного включения «Красный», «Желтый», «Зеленый»

Для реализации схемы в среде LOGO! SoftComfortустанавливаются и соединяются элементы, соответствующие представленной на рис.11 схеме:

- функциональная клавиша F1;

- дискретные выходы Q1, Q2, Q3;

- логические элементы AND (И), NOT (НЕ);

- интервальные реле с импульсными выходами (с отключением через 30, 5 и 25 с);

Интервальные реле (импульсный выход) выбираются через меню – «Специальные функции» → «Таймеры» → < Интервальные реле (импульсный выход) >.

Настройка каждого реле производится путем установки времени его отключения. Это осуществляется через диалоговое окно, активизируемое двойным щелчком мыши по настраиваемому реле схемы.

На рис. 12 представлена реализация схемы (рис. 11) в LOGO! SoftComfort.

Рис. 12. Реализация в среде LOGO! SoftComfort

Пример 3. Программирование циклической работы устройства из сигнальных ламп. Запуск работы осуществляется нажатием функциональной клавиши F1 (F1=1). Устройство последовательно включает/выключает сигналы по схеме «Красный» → «Желтый» → «Зеленый» → «Красный» и т.д., образуя цикл работы сигнальных ламп. Прекращает работу по отжатию клавиши F1 (F1=0 – размыкание ключа).

Вариант 1. Для решения задачи в схему (см. предыдущий пример) добавлен асинхронный генератор импульсов. Генератор синхронно с реле формирует одиночные импульсы на протяжении всего времени работы устройства (25с + 5с +30 с). Затем сбрасываясь в нуль, образует тем самым паузу ( 1 с ) в генерации сигналов.

Схемная реализация организованна таким образом, что генератор, являясь подключенным ко всем линиям («Красный», «Желтый», «Зеленый») через логические элементы «И», формируя нуль в паузе генерации, сбрасывает тем самым реле всех линий, запуская новую итерацию работы светофора.

Реализация представленной постановки задачи представлена на рис. 15.

Рис. 13. Реализация устройства в среде LOGO! SoftComfort

Вариант 2. Альтернативным вариантом решения задачи может являться вариант с асинхронным генератором в каждой линии схемы. В данной реализации для каждой линии схемы используется отдельный асинхронный генератор импульсов, который генерирует единичный сигнал заданной длительности на выход (зажигает сигнальную лампу), после чего делает паузу, длительность которой определяется суммарным временем работы 2-х оставшихся сигналов.

Так, в линию «Красный» ставится генератор Г(30/30), формирующий единичный сигнал длительностью 30 с и паузу, длительность которой определяется как сумма 5 с + 25 с.

В линии «Желтый» генератор формирует сигнал 5 с и паузу в 30 с + 25 с., а в линии «Зеленый» сигнал генерируется 25 с и пауза в 30с + 5с.

Поскольку работа схемы запускается клавишей-переключателем F1, каждый генератор связан с одноименным входом. F1=1 запускает работу генераторов всех линий схемы.

Схемная реализация данного варианта имеет следующий вид.

Рис. 14. Реализация устройства с генератором импульсов в каждой линии сигналов

В данной реализации генераторы включатся одновременно, что не допустимо. Для последовательного включения генераторов, в линии 2 и 3 («Желтый» и «Зеленый») добавляются элементы «И», открывающие линии в соответствии с условиями (аналогично примеру 2):

· для линии «Желтый»: клавиша нажата (F1=1) и «Красный» погас (Q1=0);

· для линии «Зеленый»: клавиша нажата (F1=1) и «Красный» и «Желтый» погасли (Q1=0 и Q2=0).

Для срабатывания элементов «И», выходные сигналы линий 1 и 2 подаются инверсными ( – «Красный» погасший, – «Желтый» погасший).

Схема, реализующая последовательное включение/выключение сигналов с генераторами в каждой отдельной линии, примет вид.

Рис. 15. Последовательное включение генераторов линий

Для реализации данной схемы в среде LOGO! SoftComfortвводится новый элемент – асинхронный генератор импульсов («Специальные функции» → «Таймеры» → < Асинхронный генератор импульсов >), с устанавливаемыми параметрами – Длительность импульса и длительность паузы, определяемые исходя из постановки задачи.

Схема (рис.15), реализованная в среде LOGO! SoftComfort, представлена на рис. 16.

Рис.16. Реализация схемы в LOGO! SoftComfort

Пример 4. Мигающий сигнал в линии «Желтый».

В предыдущих примерах все сигнальные лампы последовательно загораются на заданное время. Однако в реальных системах сигналы могут переключаться в режим мигающего предупреждения.

Рассмотрим отдельно линию «Желтый».

Запрограммируем мигающий сигнал в этой линии, работающий по схеме: по нажатию функциональной клавиши F1 на 5 с. загорается «Желтый», затем три раза мигает и выключается.

Часть схемы зажигающая «Желтый» рассмотрена в предыдущих примерах. Для продвижения дальше повторим реализацию: по сигналу F1 запускается интервальное реле на время, равное 5 с., которое включает «Желтый» сигнал, затем отключается, выключая сигнал.

Рис.17. Запуск сигнала «Желтый» на 5с.

Схема «Мигающий Желтый» реализуется по средствам асинхронного генератора с длительностью импульса и паузой в одну секунду. Генератор формирует единичный импульс длительностью 1 с. – зажигает сигнал, затем пауза 1 с. – отключает сигнал).

Рис.18. «Мигающий Желтый»

Реализация данной схемы, запустит мигающий «Желтый» до тех пор, пока ключ F1 не будет разомкнут (разжата клавиша).

Для автоматического отключения сигнала необходимо отключение генератора. Управляя миганием сигнала, генератор формирует последовательность импульсов → ( 1, 0, 1, 0, 1, 0 ), каждый из которых длительностью в 1 с. Таким образом генератор, обеспечивая три включения и отключения сигнала «Желтый», проработает 6 с. По истечении этого времени он должен отключиться.

Для управления генератором легко использовать все тоже интервальное реле, включающееся по F1 и отключающееся через 6 с, формируя на выходе нулевой сигнал, отключающая тем самым генератор.

Рис. 19. «Мигающий Желтый» с отключение

Для реализации поставленной задачи «Горит-Мигает» необходимо последовательно соединить схемы рис. 17 и рис. 19. Реле первой схемы запускается по F1=1 (нажатие клавиши). Запуск второго реле (рис. 19) происходит в случае Q2=0 (отключение сигнала «Желтый»), поэтому на вход реле следует подать (единичный сигнал запуска).

Реализация данной задачи имеет следующий вид:

Рис. 20. Сигнал «Горит-Мигает» с двумя выходами

Как видно из реализации, логическая схема имеет два выхода, т.е. получается не один, два сигнала «Желтый».

Объединим два выхода в один. Логика объединения следующая: поскольку единичный сигнал на выходе схемы должен формироваться в случае появления единицы либо на одной, либо на другой линии схемы (либо сигнал горит 5 с, либо три раза мигает), то выходы линий подаются на элемент логического сложения, реализующего операцию «ИЛИ».

Исходя из этого, получена следующая реализация.

Рис. 21. Схемная реализация «Горит-Мигает» с одним выходом

Реализация данной схемы в ПО LOGO! SoftComfortпредставлена на рис. 22.

В схеме использованы уже известные элементы:

- функциональная клавиша F1;

- интервальное реле, отключающееся через 5 сек;

- интервальное реле, отключающееся через 6 сек;

- асинхронный генератор с длительностью импульса 1 сек и аналогичной паузой;

- элемент логическое НЕ (обозначение 1);

- элемент логического «ИЛИ» (обозначение ≥1).

Рис. 22. Схемная реализация «Мигающий Желтый» в среде LOGO! SoftComfort

ЗАДАНИЯ:

Задания 1 – 3 – контрольная работа

Задание 4, 5 – лабораторная работа

Задание №1. Имитация работы системы обнаружения и оповещения задымленности помещения. Описание: светодиод мигает при активации тумблер 1 и тумблер 2

(датчиков задымления)