S7-1200 PLC زیمنس یک راه حل فشرده، ماژولار و مقرون به صرفه است که طیف گسترده ای از ویژگی ها و انعطاف پذیری را برای برنامه های اتوماسیون کوچک تا متوسط ارائه می دهد. این ویژگی ها شامل گزینه های ارتباطی، حافظه، عملکرد CPU و پیکربندی IO می باشد. هنگامی که فرآیندی دارید که باید آن را کنترل کنید، باید PLC را انتخاب کرده و آن را طوری پیکربندی کنید که به بهترین شکل با نیازهای فرآیند شما مطابقت داشته باشد.
در این مقاله به پیکربندی سخت افزاری S7-1200 PLC می پردازیم و نمونه ای از نحوه پیکربندی آن در پورتال زیمنس تیا را بیان می کنیم.
پیکربندی سخت افزاری PLC چیست؟
پیکربندی سختافزار به اجزای خاص PLC زیمنس، مانند CPU، حافظه، ماژولهای ورودی/خروجی (I/O)، پورتهای ارتباطی، منبع تغذیه، و هر ماژول یا لوازم جانبی دیگری که ممکن است مورد نیاز باشد و به سیستم اضافه شود، اشاره دارد. .
پیکربندی سختافزاری یک PLC همچنین شامل فعال یا غیرفعال کردن برخی از ویژگیهای CPU، بسته به دستگاه، قابلیتهای آن و الزامات فرآیند شما است.
مراحل پیکربندی سخت افزار برای یک PLC معمولاً شامل موارد زیر است:
- مدل PLC مناسب را بر اساس الزامات برنامه انتخاب کنید.
- الزامات ورودی/خروجی سیستم را شناسایی کنید که شامل نوع و تعداد سنسورها، محرکها و سایر دستگاههایی است که به PLC متصل میشوند.
- پروتکل ارتباطی و توپولوژی شبکه را انتخاب کنید که برای اتصال PLC به دستگاه ها و سیستم های دیگر استفاده می شود.
- نیازهای منبع تغذیه PLC و لوازم جانبی آن را تعیین کنید.
- PLC را در محل مناسب نصب کنید و تمام کابل ها و سیم های لازم را به هم وصل کنید.
- نرم افزار PLC را برای ارتباط با اجزای سخت افزاری پیکربندی کنید و عملکردهای منطقی و کنترلی مناسب را تنظیم کنید.
- مراحل خاص برای پیکربندی سخت افزار ممکن است بسته به مدل PLC و الزامات برنامه متفاوت باشد، اما اینها مراحل اساسی هستند که معمولاً در این فرآیند دخیل هستند.
در این مقاله در مورد پیکربندی سخت افزاری که در پلتفرم TIA Portal انجام می شود صحبت خواهیم کرد. این بدان معنی است که ما فرض می کنیم که شما برنامه خود را می شناسید و قبلاً مدل PLC و منبع تغذیه خود را برای تغذیه آن انتخاب کرده اید. میتوانید به مقالههای قبلی بازگردید، جایی که ما در مورد چگونگی انتخاب PLC و منبع تغذیهای که به بهترین وجه مناسب برنامه شما است، بحث میکنیم.
اهمیت پیکربندی سخت افزار در PLC
پیکربندی صحیح سخت افزار تضمین می کند که سیستم قابل اعتماد و قوی است. اگر اجزای سخت افزاری به درستی پیکربندی نشده باشند، ممکن است آنطور که در نظر گرفته شده است کار نکنند و در نتیجه سیستم دچار نقص یا خطا شود.
پیکربندی سخت افزار بر عملکرد سیستم تأثیر می گذارد. با انتخاب قطعات سخت افزاری مناسب و پیکربندی مناسب آنها، سیستم می تواند با حداکثر کارایی و سرعت عمل کند و حجم بالایی از ورودی ها و خروجی ها را مدیریت کند.
پیکربندی سخت افزار بر مقیاس پذیری و انعطاف پذیری سیستم تأثیر می گذارد. انتخاب اجزای سختافزاری و پیکربندی آنها باید توسعه یا اصلاحات آینده سیستم را در نظر داشته باشد تا اطمینان حاصل شود که سیستم میتواند به راحتی تغییرات یا ارتقاء را در خود جای دهد.
پیکربندی سخت افزار بر هزینه سیستم تأثیر می گذارد. با انتخاب اجزای سخت افزاری و پیکربندی مناسب می توان از هزینه های غیر ضروری جلوگیری کرد و هزینه کلی سیستم را به حداقل رساند.
پیکربندی سخت افزار S7-1200
ما یک پروژه پی ال سی زیمنس ساده را فرض می کنیم و می بینیم که چگونه می توانیم PLC را در پروژه خود پیکربندی کنیم قبل از اینکه شروع به نوشتن کد خود کنیم.
سیستم کنترل دما برای یک راکتور با استفاده از PLC
این پروژه شامل کنترل دمای یک راکتور با استفاده از PLC است. این سیستم باید دمای راکتور را اندازه گیری کند و با کنترل جریان سیال خنک کننده، دما را تنظیم کند.
این پروژه از چهار ترموکوپل برای اندازه گیری دما، دو شیر برقی برای کنترل جریان سیال خنک کننده و یک موتور برای به حرکت درآوردن پروانه راکتور استفاده می کند.
پیکربندی I/O
ورودی ها:
- ترموکوپل 1 تا 4: اینها 4 ورودی آنالوگ هستند که دما را در مکان های مختلف داخل راکتور اندازه گیری می کنند.
- دکمه فشاری توقف اضطراری: این یک ورودی دیجیتال است که برای توقف سیستم در مواقع اضطراری استفاده می شود.
- پتانسیومتر نقطه تنظیم دما: این یک ورودی آنالوگ است که به اپراتور اجازه می دهد تا نقطه تنظیم دمای مورد نظر را تنظیم کند.
خروجی ها:
- شیر برقی 1 و 2: اینها 2 خروجی دیجیتال هستند که جریان سیال خنک کننده را از طریق لوله های راکتور کنترل می کنند.
- کنترل موتور: این یک خروجی دیجیتال است که سرعت و جهت موتوری که پروانه را به حرکت در می آورد را کنترل می کند.
- کنترل بخاری: این یک خروجی دیجیتال است که سیستم گرمایش راکتور را کنترل می کند.
عملیات سیستم:
- سیستم منتظر می ماند تا اپراتور با استفاده از پتانسیومتر، نقطه تنظیم دما را تنظیم کند.
- PLC نقطه تنظیم دما را می خواند و آن را با دمای فعلی راکتور مقایسه می کند که توسط چهار ترموکوپل اندازه گیری می شود.
- اگر دمای راکتور کمتر از نقطه تنظیم باشد، PLC خروجی کنترل بخاری را برای افزایش دما فعال می کند.
- اگر دمای راکتور بالاتر از نقطه تنظیم باشد، PLC یکی از خروجی های شیر برقی را برای افزایش جریان سیال خنک کننده و کاهش دما فعال می کند.
- PLC به طور مداوم دما را کنترل می کند و سیستم های گرم کن و خنک کننده را برای حفظ نقطه تنظیم مورد نظر تنظیم می کند.
- PLC همچنین موتوری را که پروانه را برای مخلوط کردن محتویات راکتور هدایت می کند، کنترل می کند.
- اگر دکمه توقف اضطراری فشار داده شود، PLC تمام خروجی ها را غیرفعال می کند و سیستم را متوقف می کند.
بسته به نیازهای خاص پروژه، پروژه PLC را می توان بیشتر گسترش داد و تغییر داد تا شامل عملکردهای اضافی مانند آلارم، ثبت اطلاعات یا نظارت از راه دور باشد. با این حال، ما به کدنویسی منطق PLC این سیستم اهمیتی نمی دهیم، بلکه از این مثال برای توضیح نحوه پیکربندی سخت افزاری PLC برای متناسب با پروژه خود استفاده می کنیم.
این شامل:
- انتخاب CPU PLC
- انتخاب ماژول های IO
- تخصیص تگ های ورودی و خروجی به ماژول های سخت افزاری.
- اختصاص IP به PLC برای ارتباط.
- اختصاص رمز عبور حفاظتی
- پیکربندی زمان محلی PLC.
- HMI را پیکربندی کنید و اتصال را با PLC تنظیم کنید.
چگونه PLC را با مثال داده شده پیکربندی کنیم؟
در زیر به ایجاد پروژه اولیه PLC با سخت افزار مورد نیاز خواهیم پرداخت.
پیکربندی سخت افزاری CPU:
انتخاب CPU:
هنگامی که یک پروژه جدید را در TIA Portal شروع می کنید، باید یک دستگاه جدید را پیکربندی کنید و آن را به پروژه خود اضافه کنید. تصویر 1 را ببینید.
همانطور که از تصویر قبلی می بینید، پورتال TIA قبلاً به شما نشان می دهد که اولین قدم باید پیکربندی یک دستگاه جدید باشد.
در مقاله قبلی، نحوه انتخاب PLC متناسب با فرآیند شما را مورد بحث قرار دادیم، بنابراین در اینجا دیگر به این موضوع اشاره نمی کنیم که برای پروژه ما، چون یک پروژه ساده است، CPU 1214C AC/DC/RLY را انتخاب می کنیم. تصویر 2 را ببینید.
ویژگی های CPU:
بسته به CPU که برای پروژه خود انتخاب کرده اید، ویژگی ها و ویژگی های مختلف CPU زیمنس در دسترس خواهد بود.
بسته به نیاز خود می توانید این ویژگی ها را فعال یا غیرفعال کنید. برخی از ویژگی ها برای ایجاد نیاز به پیکربندی اضافی دارند. تصویر 3 را ببینید.
همانطور که در تصویر قبلی مشاهده می کنید، ویژگی های زیادی وجود دارد که می توانید برای CPU خود در پروژه تنظیم کنید.
ما به برخی از این ویژگیها اشاره میکنیم که باید در هر پروژهای که میسازید پیکربندی کنید، برخی از ویژگیهای دیگر فقط در موارد خاص استفاده میشوند.
ارتباط:
این یک پیکربندی بسیار مهم برای هر پروژه PLC است. پروژه شما به احتمال زیاد دارای ماژول ها و دستگاه های مختلفی است که باید با یکدیگر صحبت کنند. راه اندازی ارتباط بین PLC و این دستگاه ها برای پروژه شما مهم است.
با انتخاب CPU شما قبلاً نحوه ارتباط را تعریف کرده اید. برخی از CPU فقط با Profinet کار می کنند، برخی فقط با Profibus کار می کنند و برخی توانایی استفاده از هر دو را دارند. PLC انتخاب شده برای این مثال فقط با Profinet کار می کند.
از رابط Profinet شما آدرس IP را برای PLC خود تنظیم می کنید، این IP باید در پروژه منحصر به فرد باشد. شما نمی توانید از یک IP برای دو ماژول مختلف استفاده کنید. تصویر 4 را ببینید.
زمان چرخه:
همانطور که می دانید این ویژگی مهم دیگری برای PLC شماست. زمان چرخه برنامه شما بستگی به این دارد که چه مقدار کد نوشته اید و چه مدت طول می کشد تا PLC این کد را اجرا کند.
در ویژگی های cycle time می توانید زمان نظارت چرخه را تنظیم کنید، اگر PLC بیشتر از این زمان تنظیم شده برای اجرای برنامه طول بکشد، PLC خطا می دهد. تصویر 5 را ببینید.
از این ویژگی شما همچنین می توانید حداقل زمان چرخه را برای CPU خود تعیین کنید، اگر “فعال کردن حداقل زمان چرخه برای OB های چرخه ای” را فعال کنید، می توانید این کار را انجام دهید.
سپس می توانید حداقل زمان چرخه مورد نظر خود را بنویسید و PLC عملکرد خود را مطابق با این زمان تنظیم می کند. البته این زمان توسط قابلیت عملکرد CPU محدود می شود، بنابراین نمی توانید این زمان را به زیر یک حد معین کاهش دهید.
بیت های حافظه سیستم و ساعت:
بیتهای حافظه سیستم و بیتهای حافظه ساعت، بیتهای داخلی CPU هستند که سیستم عامل برای نشان دادن رویدادهای خاص در PLC استفاده میکند.
به عنوان مثال، یک بیت حافظه وجود دارد که فقط در اولین اسکن به TRUE تغییر می کند یا یک بیت حافظه که در صورت تغییر وضعیت تشخیصی درست است، همچنین برخی از بیت های حافظه ساعت اختصاصی مانند بیتی وجود دارد که ساعت 10 هرتز را نشان می دهد یا بیتی که نشان دهنده یک ساعت است. یک ساعت 2 هرتز
این بیت ها می توانند در برخی از برنامه ها بسیار مفید باشند و می توانند کدهای برنامه نویسی زیادی را برای به دست آوردن عملکرد مشابه ذخیره کنند. تصویر 6 را ببینید.
می توانید استفاده از یک یا هر دو بایت حافظه را فعال کنید. همانطور که در تصویر می بینید می توانید آدرس این بایت ها را نیز تعیین کنید.
تنظیم زمان:
یکی دیگر از ویژگی های بسیار مهم PLC شما تنظیم زمان در داخل PLC است. تقریباً در هر پروژه ای که می سازید، باید زمان واقعی را بدانید تا بتوانید اقدامات خاصی را با تاریخ های مختلف اختصاص دهید.
در مقاله قبلی در مورد زمان های محلی و سیستمی داخل PLC و نحوه استفاده از آنها صحبت کردیم. این ویژگی CPU به شما این امکان را می دهد که زمان محلی را به منطقه زمانی که می خواهید تنظیم کنید. تصویر 7 را ببینید.
حفاظت و امنیت:
از این ویژگی می توانید سطح دسترسی و محافظت از رمز عبور PLC خود را تعیین کنید. تصویر 8 را ببینید.
ویژگی های ذکر شده قبلاً رایج ترین ویژگیهایی هستند که تقریباً با هر پروژه PLC که انجام میدهید پیکربندی میشوند. برخی از ویژگی های دیگر وجود دارد که کمتر با برنامه های ساده مانند وب سرورها و OPC UA مورد استفاده قرار می گیرند.
مرحله بعدی در پیکربندی سخت افزار پروژه شما، پیکربندی IO ها است.
پیکربندی سخت افزار IOs:
یکی دیگر از مراحل مهم پروژه شما پیکربندی IO است، به این معنی که تصمیم بگیرید به چه تعداد ماژول IO نیاز دارید و به چه نوع ماژول های IO نیاز دارید.
هنگام تصمیم گیری در مورد IO های خود، باید نکات کلیدی مانند داشتن چند نقطه IO اضافی و انتخاب ماژول های IO که متناسب با سنسورهای ورودی و محرک های خروجی در پروژه شما هستند را در نظر بگیرید. تصویر 9 را ببینید.
همانطور که در پروژه مثال خود ذکر کردیم، ما 4 ترموکوپل به عنوان ورودی آنالوگ برای PLC من داریم، بنابراین باید یک ماژول ورودی آنالوگ با حداقل 4 کانال ورودی اضافه کنم زیرا PLC انتخاب شده فقط 2 کانال ورودی آنالوگ دارد.
نکته دیگر این است که ترموکوپل نوع خاصی از ورودی آنالوگ است که نیاز به یک ماژول ورودی اختصاصی دارد. به همین دلیل است که ماژول AI 8xTC را انتخاب کردیم که دارای 8 کانال ورودی است که برای استفاده با ترموکوپل ها اختصاص داده شده است. ما ماژول 8 کانال و 4 کانال را انتخاب می کنیم تا در صورت نیاز به گسترش پروژه خود، کانال های یدکی برای استفاده در آینده داشته باشیم.
اگر به مشخصات ماژول AI 8xTC بروید، خواهید دید که می توانید هر کانال ورودی را به صورت جداگانه پیکربندی کنید، می توانید نوع ترموکوپل، مقیاس اندازه گیری و سایر ویژگی ها را انتخاب کنید. تصویر 10 را ببینید.
در مرحله بعد، باید تگ های IO خود را تعریف کنید و هر ورودی یا خروجی را به یک نقطه IO مناسب در PLC یا ماژول های IO اختصاص دهید. تصویر 11 را ببینید.
سپس به تخصیص بقیه تگ های ورودی و خروجی ادامه می دهید، تصاویر 12 و 13 را ببینید.
تصویر 12 – تگ های ورودی را برای PLC اختصاص دهید
تصویر 13 – تگ های خروجی را به پروژه خود اختصاص دهید
پیکربندی HMI
پروژه PLC شما احتمالاً به HMI نیاز دارد، پس از انتخاب HMI زیمنس، تنظیمات مختلفی وجود دارد که می توانید انجام دهید.
در این مقاله، ما فقط نحوه پیکربندی ارتباط بین HMI و PLC را نشان خواهیم داد. همانطور که در تصویر قبلی مشاهده می کنید، با اضافه کردن یک دستگاه جدید، یک HMI را انتخاب کرده و سپس یک HMI را انتخاب می کنید. تصویر 14 را ببینید.
راه های مختلفی برای تنظیم ارتباط بین HMI و PLC وجود دارد، اما ساده ترین راه از طریق صفحه نمایش شبکه است. تصویر 15 را ببینید.
در داخل صفحه نمای شبکه، می توانید اتصال بین HMI و PLC را به سادگی با کلیک بر روی مربع سبز کوچک نشان دهنده Profinet از HMI و کشیدن آن به PLC تنظیم کنید.
سپس TIA Portal یک خط سبز بین دو ماژول ترسیم می کند و به طور خودکار یک آدرس IP به HMI برای تنظیم ارتباط بین آنها می دهد.
