Программируемый логический контроллер

ОСНОВЫ ЯЗЫКА

ПРОГРАММИРОВАНИЯ STEP 7 LITE

И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

ПЛК S7-300

 

 

Учебно-методическое пособие

 

 

Дисциплина

“Локальные системы управления”

 

Киров

2013

УДК 658.52 (07)

К897

 

 

Рекомендовано к изданию методическим советом факультета автоматики и вычислительной техники ФГБОУ ВПО «ВятГУ» в качестве учебно-методического пособия для выполнения лабораторных работ для студентов направления подготовки 220201 «Управление и информатика в технических системах», всех профилей подготовки всех форм обучения

 

Рецензент

Заведующий кафедры ЭПиАПУ, к.т.н., доцент C.И. Охапкин

 

 

Семеновых В. И., Луппов А. В., Шевчук Е.А.

Т 382

Основы языка программирования Step 7 Lite и программного обеспечения ПЛК S7-300: учебно-методическое пособие для студентов направления 220201 «Управление и информатика в технических системах» всех профилей подготовки, всех форм обучения / В.И. Семеновых, Луппов А.В., Шевчук Е.А. – Киров: ПРИП ФГБОУ ВПО «ВятГУ», 2013. – 147 с.

 

УДК 658.52 (07)

 

Редактор О.В. Славинская

 

© Семеновых В.И., Луппов А.В., Шевчук Е.А. 2013

© ФГБОУ ВПО «ВятГУ», 2013

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................... 4

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.................................................................................. 5

1.1 Программируемый логический контроллер........................................ 5

1.2 ПЛК Siemens SIMATIC S7-300............................................................ 6

1.3 Визуальный контроль индикаторов в S7-300.................................. 10

2 ТИПОВАЯ АРХИТЕКТУРА ПРОЦЕССОРА S7......................................... 11

2.1 Области памяти CPU......................................................................... 11

2.2 Регистры CPU.................................................................................... 12

3 ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММЫ.................................................. 16

3.1 Программы в CPU............................................................................. 16

3.2 Принцип выполнения программы в S7-CPU.................................... 16

3.3 Типы блоков...................................................................................... 17

3.4 Типы программ................................................................................. 19

3.5 Способы обработки программы........................................................ 20

3.6 Иерархия вызовов в программе пользователя................................. 22

3.7 Типы данных..................................................................................... 23

3.8 Обращение к данным в областях памяти......................................... 26

4 ОБЗОР ПАКЕТА STEP 7 LITE.................................................................. 29

4.1 Создание решения автоматизации................................................... 29

4.2 Структура пользовательского интерфейса Step 7 Lite..................... 30

4.3 Окно проекта в Step 7 Lite................................................................ 31

4.3 Справка и документация по Step 7 Lite........................................... 34

5 РАБОТА С ПРОЕКТОМ В STEP 7 LITE.................................................... 35

5.1 Понятие проекта в Step 7 Lite.......................................................... 35

5.2 Работа с проектом............................................................................. 35

5.3 Определение символьных имен......................................................... 36

5.4 Структура и компоненты таблицы символьных имен..................... 38

5.5 Работа с блоками............................................................................... 40

5.6 Редактирование элементов LAD в области кода.............................. 46

5.7 Создание блоков данных.................................................................. 50

5.8 Установка online-соединения с процессором................................... 52

5.9 Загрузка в ЦПУ и обратная загрузка в программатор.................... 53

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК............................................................ 55

 

ВВЕДЕНИЕ

Процесс автоматизации производства зародился вместе с самим производством и в процессе своего развития прошел целый ряд этапов: от управления при помощи простейших технических устройств, до современных автоматизированных систем управления, построенных на базе вычислительной техники.

Комплексное использование вычислительной техники при автоматизации производства позволяет создавать гибкие автоматизированные производства (ГАП). Создание ГАП – генеральное направление развития и автоматизации производственных процессов. В настоящее время широкое применение при создании автоматизированных систем управления широко применяются программируемые логические контроллеры фирмы SIEMENS, при создании управляющих программ для которых применяется язык программирования Step 7.

Пакет Step 7 Lite предназначен для создания проектов, решающих задачи автоматизации станков, участков, технологических процессов. Рассматриваемый пакет позволяет проводить разработку программных средств в пределах одного проекта, в результате чего на основе требований к программной и аппаратной частям происходит создание и конфигурирование необходимых средств, рабочих программ и блоков данных для решения задач автоматизации.

Целью данного методического пособия является знакомство студентов с внутренней структурой ПЛК S7-300, основными инструкциями языка программирования ПЛК Step 7 Lite, освоение программы Step 7 Lite и приемов работы, позволяющих научиться создавать проект.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Программируемый логический контроллер

Программируемый логический контроллер (ПЛК) – электронная составляющая промышленного контроллера, специализированного (компьютеризированного) устройства, используемого для автоматизации технологических процессов.

В качестве основного режима длительной работы ПЛК, зачастую в неблагоприятных условиях окружающей среды, выступает его автономное использование, без серьезного обслуживания и практически без вмешательства человека. ПЛК являются устройствами реального времени.

Первые логические контроллеры появились в виде шкафов с набором соединенных между собой реле и контактов. Эта схема задавалась жестко на этапе проектирования и не могла быть изменена далее.

Первый в мире ПЛК – MOdular DIgital CONtroller (Modicon) 084, имеющий память 4 кБ, произведен в 1968 году.

В первых ПЛК, пришедших на замену обычным логическим контроллерам, логика соединений программировалась схемой соединений LD (Ladder logic Diagram). Устройство имело тот же принцип работы, но реле и контакты (кроме входных и выходных) были виртуальными, т.е. существовали в виде программы, выполняемой микроконтроллером ПЛК. Современные ПЛК являются «свободно программируемыми».

В системах управления технологическими объектами логические команды преобладают над числовыми операциями, что позволяет при сравнительной простоте микроконтроллера (шины шириной 8 или 16 бит), получить мощные системы, действующие в режиме реального времени. В современных ПЛК числовые операции реализуются наравне с логическими. В то же время, в отличие от большинства процессоров компьютеров, в ПЛК обеспечивается доступ к отдельным битам памяти.

ПЛК в своем составе не имеют интерфейса для человека, типа клавиатуры и дисплея. Их программирование, диагностика и обслуживание производится подключаемыми для этой цели программаторами – специальными устройствами или устройствами на базе более современных технологий – персонального компьютера или ноутбука, со специальными интерфейсами и специальным программным обеспечением (например, SIMATIC STEP 7 в случае ПЛК SIMATIC S7-300 или SIMATIC S7-400).

В системах управления технологическими процессами ПЛК взаимодействуют с различными компонентами систем человеко-машинного интерфейса (например, операторскими панелями) или рабочими местами на базе ПЛК, часто промышленных, обычно через промышленную сеть.

Датчики и исполнительные устройства подключаются к ПЛК:

- централизованно: в корзину ПЛК устанавливаются модули ввода-вывода. Датчики и исполнительные устройства подключаются отдельными проводами непосредственно, либо при помощи согласовательных модулей, к входам/выходам сигнальных модулей;

- по методу распределенной периферии, когда удаленные от ПЛК датчики и исполнительные устройства связаны с ПЛК посредством каналов связи и, возможно, корзин-расширителей с использованием связей типа «ведущий-ведомый» (англ. Master-Slave).

 

Для программирования ПЛК используются стандартизированные языки МЭК (IEC) стандарта IEC 61131-3:

- Графические языки программирования:

· LD (Ladder Diagram) – язык релейно-контактной логики. Представляет собой программную реализацию электрических схем на базе электромагнитных реле;

· FBD (Function Block Diagram) – язык функциональных блоков. Функциональный блок (ФБ) выражает некую подпрограмму. Каждый ФБ имеет входы (слева) и выходы (справа). Программа создается путем соединения множества ФБ;

· SFC (Sequential Function Chart) – язык диаграмм состояний. Создан на базе математического аппарата сетей Петри. Описывает последовательность состояний и условий переходов;

- Текстовые языки программирования:

· IL (Instruction List) – аппаратно-независимый низкоуровневый ассемблероподобный язык;

· ST (Structured Text) – паскалеподобный язык программирования.

В некоторых случаях для программирования ПЛК используются нестандартные языки, например:

- Блок-схемы алгоритмов;

- Си-ориентированная среда разработки программ для ПЛК;

- HiGraph 7 – язык управления на основе графа состояний системы.