Sekvensstyrning, laboration

En PLC skall programmeras för ett transportör-problem med en transportör (tåg) och tre stationer (A-C i bilden). Vid varje station finns en ljussensor och tåget styrs genom två signaler: KÖR och BYT_RIKTNING.

VERSION A:

I normala förhållanden skall vagnen röra sig enbart mellan stationerna A och B och vid varje station skall den stå stilla för en bestämd tid (väntetid för tömning/fyllning). Vagnen skall besöka stationen C endast ifall en C-knapp insignal registreras, och efter ett besök vid C skall vagnen först återvända till A och därefter återgå till det vanliga arbetet mellan A och B. I normala förhållanden skall vagnen inte kunna stanna mellan stationerna, endast vid stationerna, och den skall inte kunna passera stationerna A och C.

VERSION B:

I normala förhållanden skall vagnen röra sig enbart mellan stationerna B och C och vid varje station skall den stå stilla för en bestämd tid (väntetid för tömning/fyllning). Vagnen skall besöka stationen A endast ifall en A-knapp insignal registreras, och efter ett besök vid A skall vagnen först återvända till C och därefter återgå till det vanliga arbetet mellan B och C. I normala förhållanden skall vagnen inte kunna stanna mellan stationerna, endast vid stationerna, och den skall inte kunna passera stationerna A och C.

VERSION C:

Uppgiften:

1. Planera ett styrsystem för processen. Konstruera en tillståndsgraf och en primitiv tillståndstabell från vilken alla omöjliga och illegala insignalkombinationer har lämnats bort (reducera om möjligt). Alla eventuella illegala insignalkombinationer skall hanteras genom att ignorera dem, dvs. de förorsakar inte någon tillståndsförändring.
2. Bestäm de booleska algebraiska uttryck som beskriver systemet.
3. Konstruera ett kontaktdiagram för systemet.
4. Programmera PLC:n vid RT enligt den erhållna tillståndsgrafen. Då programmet fungerar enligt de uppställda specifikationerna, demonstreras programmets funktion för assistenten. (d-fallet kan göras i grupper om högst tre (3) personer, men individuella rapporter fordras). Varje grupp lämnar dessutom in en diskett med en kopia av programmet.

Översikt av en programmerbar logik-enhet

Laboratoriet för reglerteknik (RT) har en SLC 5/03 OS 302 programmerbar logik-enhet av märket Allen-Bradley. Den har 12 kb programminne, en digital inputmodul med 16 ingångar, en digital outputmodul med 16 utgångar, en analog inputmodul med 8 ingångar och en analog outputmodul med 4 utgångar. I denna tillämpning behövs endast de digitala modulerna.

Minnet i SLC 5/03 har delats in i ett antal minnesregister för olika ändamål t.ex T: (timer), C: (counter), B: (binary data), I: (input), O: (output). En digital input-enhet i PLC:n fungerar så att den lagrar ett binärt tal (0/1) i minnet beroende på om en input-kanal är utsatt för en bestämd spänning (10 V). Endast timer-funktionerna har tillgång till minnesregistret T:.

I detta arrangemang finns det 12 stycken insignaler till PLC:n och 11 stycken utsignaler till tåget, växlarna och lamporna i knapparna. Alla insignaler behövs inte i lösningen och alla utsignaler är inte signifikanta. SLC 5/03 har 7 stycken modulportar, av vilka port 0 alltid är reserverad åt prosessormodulen. Outputmodulen är i detta fall satt i modulport 1 och inputmodulen i port 2.

Transormatorn som styr tåget är kopplad till PLC via två releär, en för att köra / stanna och en för att ge riktnings bytes signal till tåget. Tåget byter riktning genom att ge en åtminstone 60 ms lång signal av O:1/2, och under den tiden kommer tåget även att stanna. Om båda reläer är på, kommer byt riktning att vara signalen som går fram. Mera om hur systemet är kopplat.

Följande minnesadresser kan användas för in- och utsignalerna:

Utsignalerna

Insignalerna

Kort presentation av programmeringsspråket

Den ovan beskrivna PLC:n programmeras m.h.a. en variation av kontaktdiagram-representationen, nämligen ladderdiagram-språket "RS Logix500 Industrial programming Software for Win95/NT for Allen-Bradley SLC 500 Family of Small logic controllers". Ett ladder-diagram är ett slags grafiskt programmeringsspråk med ett bibliotek av färdiga logisk-aritmetiska-rutiner, matematiska funktioner, samt input- och outputinstruktioner. De logiska villkoren med vilka programmets funktionssätt beskrivs matas in i form av ett antal förgrenade vågräta linjer (eng. rung) med de behövliga instruktionerna.

I det följande genomgås endast de viktigaste instruktionerna som kan användas vid sekvensstyrningsproblemets lösning.

Examine if Closed (XIC) XIC-instruktionen undersöker om biten i argument-adressen är 1. XIC sätter utgången till 1 om villkoret är sant, och till 0 om villkoret är falskt.
Examine if Open (XIO) XIO-instruktionen undersöker om biten i argument-adressen är 0. XIO sätter utgången till 1 om villkoret är sant, och till 0 om villkoret är falskt.
Less Than (LES) LES-instruktionen jämför de två aritmetiska värdena (A och B) i adresserna vilka ges som dess input-argument. LES sätter utgången till 1 om villkoret A < B är sant, och till 0 om villkoret är falskt.
Output Energize (OTE) OTE är en output-instruktion som sätter biten i argument adressen till 1 om input-värdet till modulen är 1. OTE sätter argument adressen till 0 om input-värdet till modulen är 0.
Output Latch (OTL) OTL-instruktionen motsvarar kontaktdiagrammets SET -funktion. OTL sätter biten i argument adressen till 1 om input-värdet till instruktionsmodulen är 1, men i motsats till OTE, sätter OTL inte argument adressen till 0 om input-värdet till modulen blir 0.
Output Unlatch (OTU) OTL-instruktionen motsvarar kontaktdiagrammets RESET-funktion. OTU sätter argument adressen till 0 om input-värdet till modulen är 1.
Timer On-delay(TON) TON-instruktionen sätter DONE-utgången till 1 efter att den har väntat en bestämd tid (PRE). Timern startar räknandet då input-värdet till modulen övergår från 0 till 1 och räknandet upphör om räknarens accumulerade värde (ACC) är lika med den totala väntetiden (PRE) eller om input-värdet till TON-modulen övergår till 0. Timer-Timing -biten (TT) är 1 alltid när TON räknar och inte har räknat upp till den totala väntetiden. Timer-Enable-biten (EN) är 1 alltid när TON räknar (oberoende om räknaren har räknat upp till totala väntetiden). Alla timer-funktionerna använder speciella register i minnet (t.ex. T4:0) för att lagra argument och räknarens mellanresultat.
One Shot-rising (OSR) Instruktionerna efter OSR-instruktionen exekveras en gång när instruktionerna före OSR:n går från false till true. Kräver en unik minnesbit som argument.

Anvisningar för programmering i praktiken

• Det lönar sig att hela tiden ha PLC:ns nyckel i "REM"-position (remote), så att man inte behöver vrida på nyckel när man skriver programmet.
• För att växlarna behöver inte ändras på i uppgiften kan man "tvinga" lämpliga värden för dom. Detta görs genom från projekt-fönstret öppna Forces / Output-föntret och skriva in värden för O:1/11 till O:1/14.
• För att underlätta programmeringen kan man namnge de olika minnesplatser. När du har ett instruktion men en address kan du helt enkelt aktivera instruktionen (genom att klicka på den) och skriva in namnet som du vill att addressen skall ha. Namn / address referens kan också modifieras i Address/Symbol-fönstret som kan öppnas från projekt-fönstret.
• Det har då och då förekommit ett sådant fel i systemet, att Märklin-transformatorn inte ger tillräckligt med spänning för byt riktning -signalen, och att tåget istället för att byta riktning kör framåt hårdare är någonsin. Om sådant händer, lönar det sig att stänga av hela PLC:n och vänta en stund. Orsaken till detta är okänd.
• Stäng av systemet (PLC och de två tranformatorn) när du slutar jobba genom att vrida på brytaren brevid PLC:n

Att skapa ett nytt projekt:

1. Klicka på ikonen "RSLogix500".
2. Välj "New" från "File"-menyn (tre fönster hoppar fram, den vänstra visar projektträdet och den högra visar ladder-diagrammet).
3. Dubbelklicka på "I/O Configuration" från projektträdet och tryck på "Read I/O Config" så att PC:n får veta vilka moduler PLC:n har.
4. Placera ut symbolerna i diagrammet.
5. Välj Comms / Download.Ifall det finns fel i programmet öppnas ett nytt fönster som anger var felet finns och felets natur. Kill the bugs och tryck igen på Comms / Download.
6. När systemet frågar om du vill go online?, svara Yes.
7. Kör programmet genom att välja Comms / Mode / Run
8. När du vill göra förändringar till programmet välj Comms / Mode / Program. Om du vill ändra på en tidigare rung välj Edit / Start rung edit och när editering är färdig välj Edit / Accept rung. Rung läggs till som vanligt. (Båda kommandon Start rung edit och Accept rung är också tillgängliga genom ett höger-klick.)