Программирование ПЛК Siemens на Simatic Step7

Добрый день, хабровчане! Полазив по Хабру, мною было обнаружено всего несколько топиков, в котором упоминалось бы словосочетание «Simatic Step 7». Хочу поделиться с Вами небольшой частью информации, накопленной мною за все время работы с программируемыми логическими контроллерами, и показать, что из себя представляют ПЛК, оболочка и что мне приходилось на них строить.

Данный пост содержит общую ознакомительную информацию о программировании ПЛК Siemens.


Введение


Устроилась я в эту фирму еще на 5м курсе института. К слову, образование мое к программированию относится весьма косвенно и было это больше увлечением. Познания мои на тот момент ограничивались курсом Delphi и весьма базовым Ассемблером. Компания занималась (да и занимается) проектированием, строительством и обслуживанием грузоподъемных машин, таких как погрузчики, портальные, козловые, мостовые и прочие краны. К ГП машинам мое образование имело еще меньше отношения. Поэтому я решила попробовать. :)

Программируемые логические контроллеры Siemens


ПЛК фирмы Siemens — это промышленные контроллеры и используются для автоматизации технологических процессов. У нас, в частности, использовались для автоматизации работы грузоподъемных машин.

Simatic включает в себя несколько линеек ПЛК — Simatic S5 и Simatic S7. В свою очередь линейка Simatic S7 содержит семейства S7-200, S7-300, S7-400 и S7-1200.

Чаще всего мы использовали ПЛК семейств S7-300 и S7-400, для которых компанией Siemens было разработано собственное программное обеспечение Simatic Step 7.
image

ПЛК включали в себя:
  • модуль центрального процессора (CPU);
  • блоки питания (PS) для питания контроллера от сети переменного или постоянного тока;
  • сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода/вывода дискретных и аналоговых сигналов;
  • коммуникационные процессоры (CP), выполняющие автономную обработку коммуникационных задач в промышленных сетях Profibus, Industrial Ethernet и др.;
  • функциональные модули (FM), которые выполняли задачи автоматического регулирования, взвешивания, позиционирования и пр.;
  • интерфейсные модули (IM) для подключения стоек расширения к базовому блоку контроллера.


Кроме этого, к ПЛК через сеть Profibus подключалось большое количество ведомых устройств, таких как частотные преобразователи, приводы, абсолютные/инкрементные энкодеры и пр.

Вся работа ГП машины по максимуму автоматизировалась и крановщику нужно применять минимум усилий для управления оной.

Что из себя представляет Simatic Step 7?


Главной утилитой является Step 7 — Simatic Manager, которая позволяет производить конфигурацию ПЛК и сетей (утилиты HWConfig и NetPro).

image

В процессе конфигурации определяется состав оборудования, способы подключения, используемые сети, адреса, выбираются настройки для используемых модулей. Готовая конфигурация загружается в ПЛК, что так же является настройкой оборудования.

image

Утилиты конфигурации позволяют осуществлять диагностику оборудования, обнаруживать аппаратные ошибки или неправильный монтаж.

Программирование ПЛК производится так же с помощью Simatic Manager, обеспечивающий написание программ в трех редакторах:
  • LAD (Ladder Diagram) — релейные диаграммы. Редактор отображает программу в графическом представлении, похожем на электрическую монтажную схему. Логические схемы позволяют программе имитировать протекание электрического тока от источника напряжения через ряд логических условий на входах, которые активизируют условия на выходах. Источником напряжения выступает шина, находящаяся слева.
    Основными элементами являются нормально замкнутые и нормально разомкнутые контакты.

    image

    Соответственно, замкнутые контакты позволяют потоку сигнала протекать через них к следующему элементу, разомкнутые контакты — препятствуют протеканию потока сигнала.
    Логика делится на сегменты, т.н. нэтворки (Network), программа исполняется слева направо и сверху вниз.
    Особенностями редактора LAD является простота в использовании и понимании для начинающих программистов.
  • FBD (Function Block Diagram) — функциональные блочные диаграммы. Этот редактор отображает программу в виде обычных логических схем. Контактов нет, но есть эквивалентные функциональные блоки. В данном редакторе не используется понятие «поток сигнала», как в LAD, его выражает аналогичное понятие потока управления через логические блоки FBD.

    image

    Потоком сигнала называется пусть состояния «1» через элементы FBD. Логика программы вытекает из связей между функциональными блоками, обозначающими команды.
    Графическое представление функционального плана хорошо отражает процесс выполнения программы.
  • STL (Statement List) — список инструкций. Данный редактор дает возможность создавать программы, вводя мнемонические обозначения команд. В этом редакторе можно создавать программы, которые невозможно создать в редакторах LAD и FBD. Программирование в STL очень похоже на программирование на Ассемблере, несколько специфическое.

    image

    ПЛК выполняет команды в порядке, определяемом программой, сверху вниз, затем начинает сначала.
    С помощью редактора STL всегда можно посмотреть или отредактировать программы, созданные на LAD или FBD, обратное не всегда возможно.


Я работала с самого начала в STL, пробовала LAD, мне показался слишком непонятным и многие вещи таки не удавалась так просто в нем сделать, как в STL. Плюс еще в том, что при загрузке программы в ПЛК, она компилируется в STL и, соответственно, при выкачке ее из ПЛК на программатор она так же представлена в STL.

Вместо заключения


Программирование ПЛК занятие увлекательное, особенно когда это не стенд, а реальное оборудование.
Моя работа заключалась в создании программы на ПЛК для управления всей ГП машины либо отдельных ее частей, а так же загрузке программного обеспечения непосредственно в оборудование и его отладке.
Случалось разное, но работать с железом было очень интересно, хоть и не легко иногда.
А строили мы вот такие ГП машины:
image

image

image
Поделиться публикацией
Похожие публикации
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее
Реклама
Комментарии 37
  • +2
    Вопросы отладки при работе с многотонным портовым краном наверное доставляют кучу адреналина…
    • 0
      Ко всему привыкаешь, мы за смену гробили сырья на миллионы рублей в процессе отладки…
      • 0
        Сырье ладно, а оборудование? А целые объекты? )) Страшно доставляет когда цена ошибки — «закозлить» доменную печь :)
        • 0
          Мы на ГЭС автоматику делали. Одно неосторожное движение иможно стать папой плохо будет всем. Но все равно пару лет на отладку потратили, мелочи до сих пор иногда вылезают.
          • 0
            У нас был случай, когда во время ПНР на консервном заводе из-за сбоя в регуляторе давления в автоклаве крышка этого самого автоклава просвистела в полуметре от головы моего напарника… так что промышленная автоматизация это вообще интересное занятие.
            • 0
              Предохранительный(сбросной, аварийный) клапан на автоклаве имел ли место быть?
      • +1
        Кучу адреналина доставляет отладка механизма, который работает не так, как предполагалось из-за ошибок электромонтажа, механических проблем или косяков в коде. Но интереснее, как всегда, выяснить, а кто же виноват)
        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
          • 0
            Ну, компания эта мировой гигант в краностроении, скажем так. Один из лидеров. Главный офис в Финляндии, у нас подразделение. У финов все четко, тестовая цеховая наладка как оборудования, так и ПО. По максимуму, с имитацией всех движений, на сколько это возможно. Но мы живем в Украине. Поэтому у нас только один несчастный стенд, и тот для обучения персонала.
            А так… Для иностранческих проектов мы тестили ПО у финов, для наших — непосредственно на объекте) Ну, всякое случалось. Но мне не пришлось ничего сжечь или сломать на миллион евро, так, по мелочи…
        • 0
          Довелось поработать с этим ПЛК несколько лет назад. Интересно, как давно они появились на рынке?
          Почему вы выбрали именно Siemens, а не тот же VIPA или вообще Schneider?
            • +1
              Нажал контрол-ентер, вместо ентера, запутался, в одном месте перевод строки так, в другом наоборот.
              Иногда заказчик просто говорит хочу Сименс и всё, бери делай, а иногда просто что более на слуху, то и выбирают. У сименсов наработка на отказ хорошая, тонна документации, неплохая скада.
              • +1
                Имхо, очень кривая скада — набор несвязанных утилит, из-за этого постоянные вываливания при работе в рантайме и кривизна при разработке (это если про WinCC), Flexible получше будет.
                • 0
                  У Сименсов скада с лохматых досовских времен свой код и свои косяки тянет.
                • 0
                  У сименсов наработка на отказ не хорошая. Она отличная.
                  Мне ещё ни разу не доводилось видеть сдохший не от внешних причин контроллер. Да что там, мне даже ни разу не доводилось видеть непредсказуемо глючащий контроллер. Все ошибки обычно в конце концов находились в коде проекта, либо были связаны с электрическими проблемами (плохой контакт, жуткие наводки на легкомысленно запущенный на 1.5 мбитах полукилометровый Profibus и т.д. :)
                  • 0
                    Абсолютно надежной техники не бывает. Со следующим сталкивался лично. В распределенной периферии ET200S модули отказывают, AI RTD целый мешок уже, внешне все нормально, что-то с микроконтроллером или прошивкой. Также несколько дохлых DI и DO на 24 В. Хорошо, что есть ЗИП и менять модули можно на лету.
                    Есть одна несчастливая кнопочная панель PP17, у ней постоянно (раз в пол года) умирает встроенный блок питания, причем рядом трудится еще одна такая вот уже 10 лет.
                    • 0
                      Есть на обслуживании несколько корзин S400. Все работают безотказно на протяжении уже 12 лет. С приводной техникой к сожалению не все так хорошо.
                      • 0
                        Таки дохнут. Память слетает. Старые 400 этим страдают. Но они уже достаточно наработали, им можно :)
                      • 0
                        Тонна совершенно безполезной документации(если из нее выкинуть воду, то документация по WinCC v7 займет максимум 200-250 страниц), рассчитаной на идиотов, переведенной промтом немецкий-английский-русский и хреновая скада.
                    • 0
                      Компания, в которой я работала, очень давно использует в краностроении именно семеновские ПЛК, начиная еще с 200й серии и LOGO. Были у меня на испытаниях еще ПЛК LSIS, но уверенно разобраться в их оболочке у меня не хватило ни терпения, ни времени) Используются ПЛК, проверенные временем.
                    • +2
                      Есть еще паскалеподобный язык SCL (странно что вы не упомянули его, особенно если учесть дельфийское прошлое :) ), есть CFC…
                      • 0
                        Это точно, посмотрел бы я на средний проект, с десяток тысяч строк SCL, чтобы его на SCL делали :)
                        • 0
                          *чтобы его на STL делали
                        • 0
                          Да, есть такой паскалеподобный. С ним, к сожалению, мне не пришлось работать вообще. А про CFC не слышала. Спасибо :)
                          • 0
                            Ну по стандарту языков вообще пять
                            ru.wikipedia.org/wiki/IEC_61131-3

                            и у Сименса еще два своих, с бОльшим функционалом чем стандартные.
                            • 0
                              Очень советую посмотреть на этот «паскалеподобный» попристальнее — многие вещи получаются гораздо компактнее и удобочитаемее, чем на графических языках. Живой пример — реализация SELECT CASE на FBD — жуть получается.
                            • 0
                              SCL хорош хотя бы тем, что позволяет косвенно адресовать элементы массивов. И компилируется потом в такую кашу на STL, что желающие стащить проект непосредственно из контроллера потом долго в нём ковыряются :)
                              • 0
                                SCL обычно используется при разработке проектов на PCS-7. PCS-7 — это такая гремучая смесь всего Simatic Step 7, WinCC и пр.
                              • 0
                                LAD из MicroWin для 200й серии, что на скрине в статье не так красив :)

                                Вот настоящий LAD из Step 7, например:

                                creator.bcsoft.org/temp/lad.png

                                Кусочек программы, тоже управляющей неким рельсовым механизмом :)
                                • 0
                                  А с Allen Bradley (и в частности с Controllogic) не сталкивались? Было бы интересно почитать.
                                  • 0
                                    Нормальный, базовый обзор. Будет возможность — дополню чем-нибудь еще.
                                    • 0
                                      А так, по своему скромному опыту скажу, что Сименс — очень хороший продукт делает, недаром львиная доля на рынке ПЛК принадлежит им. Кроме того, сейчас они выпустили TIA PORTAL — смесь всего софта для программирования и визуализации «все в одном». Как по мне — задумка очень хорошая и удобная, немного еще «баженная», но в целом норм. Про него, наверно, и напишу.
                                      • 0
                                        Напишите обязательно, так и не поборол его.
                                    • 0
                                      Для новичков порекомендую книгу Ганса Бергера «Автоматизация посредством STEP 7 с использованием STL
                                      и SCL и программируемых контроллеров SIMATIC S7-300/400».

                                      Она есть в стандартной поставке документации, очень подробно всё расписано, позволяет безболезненно начать разработку.

                                      Мне она очень помогла в своё время.
                                      • 0
                                        Для FBD у него тоже книжка есть.
                                      • 0
                                        ПЛК от Siemens на Simatic Step7 действительно очень удобны и надёжны. Чего не скажешь о ЧПУ Sinumeric.
                                        • 0
                                          Для этого есть специальное оборудование для мостовых и козловых кранов belkran.com/kozlovye-krany

                                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.