Firma Triangle Research International oferuje unikalne podejście do systemów sterowania dzięki sterownikom PLC z serii Fx w postaci otwartych płytek. W tym praktycznym samouczku omawiamy podstawy podłączania, okablowania i programowania jednego z tych sterowników. Od konfiguracji sprzętowej po wgrywanie prostego programu za pośrednictwem komunikacji szeregowej — ten przewodnik stanowi praktyczny punkt wyjścia dla inżynierów poznających konfigurowalne platformy PLC do zastosowań OEM i automatyki wbudowanej.

Chociaż odsłonięta płytka PCB może wydawać się nieznana wielu inżynierom z branży automatyki i systemów sterowania, PLC jest po prostu urządzeniem wykonującym funkcje logiczne za pomocą wejść i wyjść współdziałających ze światem rzeczywistym. Konstrukcje PLC różnią się znacznie pod względem poziomu ochrony i odporności środowiskowej, ale podstawowa funkcja pozostaje taka sama we wszystkich systemach.

Czym jest sterownik PLC z serii Fx?

Sterownik PLC z serii Fx firmy Mitsubishi Electric zawiera większość funkcji wymaganych w projektach — od prostego sterowania maszynami po umiarkowanie złożone systemy automatyki. Sterowniki te zazwyczaj obejmują interfejs Ethernet, RS-232, dwa porty komunikacyjne RS-485 oraz cyfrowe i analogowe wejścia/wyjścia, zależnie od modelu.

Liczbę punktów wejścia/wyjścia można zwiększyć za pomocą sieci Modbus, dzięki czemu system jest elastyczny i można go skalować na potrzeby zastosowań automatyki przemysłowej.

W tym samouczku użyto modelu Fx2424, który zapewnia:

• 24 wejścia cyfrowe
• 24 wyjścia cyfrowe
• 8 wejść analogowych
• 4 wyjścia analogowe

Ważne parametry techniczne dla programistów obejmują:

• Wejścia cyfrowe są typu sourcing i wymagają czujników lub przełączników typu sinking (NPN) podłączonych do 0 VDC.
• Wejścia są zasilane wewnętrznie z zasilacza 24 VDC i nie wymagają osobnego zacisku wspólnego.
• Wyjścia cyfrowe są typu sinking, co oznacza, że urządzenia obciążenia muszą być zasilane zewnętrznie.
• Wejścia/wyjścia analogowe obsługują sygnały 0–5 V, a opcjonalne sieci rezystorów umożliwiają podłączanie urządzeń 0–10 V lub 4–20 mA.

Konfiguracja sprzętowa projektu

W tym samouczku wprowadzającym używana jest prosta konfiguracja składająca się z jednego urządzenia wejściowego i jednego urządzenia wyjściowego połączonych za pomocą interfejsu komunikacyjnego RS-232. Wymagany sprzęt obejmuje:

• Sterownik TRi PLC serii Fx
• Przemysłowy zasilacz 24 V DC
• Kabel konwertera USB–szeregowego
• Przełącznik wyboru (urządzenie wejściowe)
• Przekaźnik elektromechaniczny (urządzenie wyjściowe)
• Standardowe okablowanie

Krok 1: Włącz zasilanie sterownika

Podłącz zasilacz 24 V DC do złącza zasilania oznaczonego +24 V i 0 V. Przed kontynuowaniem sprawdź, czy wskaźnik LED zasilania się świeci.

Krok 2: Podłącz przełącznik wejściowy

Ponieważ wejścia są typu source, podłącz przewód od zacisku 0 V zasilacza do przełącznika. Następnie podłącz stronę wyjściową przełącznika do zacisku 1 na listwie zaciskowej wejść.

Jeśli PLC i przełącznik korzystają z różnych zasilaczy, upewnij się, że oba zasilacze mają wspólne połączenie odniesienia 0 V.

Krok 3: Podłącz przekaźnik wyjściowy

Ponieważ wyjścia są typu sink, podłącz cewkę przekaźnika do +24 V DC. Następnie podłącz drugi koniec cewki przekaźnika do zacisku wyjściowego 1 w PLC.

Zacisk wspólny wyjść musi być podłączony do zacisku 0 V zasilacza obciążenia, aby zamknąć obwód.

Oprogramowanie do programowania PLC

Sterownik PLC serii Fx korzysta z oprogramowania programistycznego i-TRiLOGI. Przed podłączeniem sterownika zainstaluj oprogramowanie zgodnie z instrukcjami producenta.

Oprogramowanie udostępnia środowisko programowania w logice drabinkowej, służące do tworzenia, edytowania i pobierania programów do PLC.

Łączenie z PLC za pomocą komunikacji szeregowej

W tym samouczku używane jest połączenie szeregowe RS-232 zamiast Ethernetu. Podłącz kabel USB–szeregowy między komputerem a portem komunikacyjnym PLC.

Po podłączeniu kabla system operacyjny przypisze numer portu COM. Sprawdź przypisany numer portu za pomocą Menedżera urządzeń.

W oprogramowaniu programistycznym:

• Otwórz menu „Sterownik”
• Wybierz opcję „Połącz z serwerem”
• Wybierz port szeregowy/USB
• Skonfiguruj właściwy port COM
• Kliknij „Otwórz port”

Jeśli połączenie powiedzie się, oprogramowanie wyświetli komunikat potwierdzający nawiązanie komunikacji ze sterownikiem PLC.

Pisanie prostego programu w logice drabinkowej

Programowanie w języku drabinkowym rozpoczyna się od utworzenia szczebla definiującego zależność między warunkiem wejściowym a działaniem wyjścia. W tym przykładzie przełącznik steruje wyjściem przekaźnika.

Etapy programowania obejmują:

• Utwórz styk normalnie otwarty reprezentujący urządzenie wejściowe
• Dodaj cewkę wyjściową reprezentującą przekaźnik
• Przypisz adresy wejść/wyjść do obu urządzeń

Utworzony program drabinkowy realizuje prostą funkcję sterowania: po naciśnięciu przełącznika przekaźnik zostaje załączony.

Pobieranie programu do sterownika PLC

Po ukończeniu programu w języku drabinkowym prześlij go do sterownika PLC za pomocą funkcji pobierania programu.

Procedura transferu obejmuje:

• Wybierz sterownik
• Wybierz opcję Transfer programu do sterownika PLC
• Potwierdź port komunikacyjny
• Rozpocznij proces pobierania

Jeśli transfer zakończy się pomyślnie, sterownik PLC natychmiast rozpocznie wykonywanie nowego programu.

Kolejne kroki w programowaniu PLC

Ten przykład przedstawia najprostszy możliwy program w języku drabinkowym, wykorzystujący sterownik PLC połączony szeregowo. W praktycznych systemach automatyki przemysłowej zazwyczaj wdraża się dodatkowe funkcje, w tym:

• Przetwarzanie sygnałów analogowych
• Instrukcje timerów i liczników
• Komunikacja sieciowa
• Monitorowanie alarmów i usterek
• Rejestrowanie danych i diagnostyka systemu

Zrozumienie tych zaawansowanych funkcji pozwala inżynierom budować niezawodne i skalowalne systemy automatyki na potrzeby zastosowań produkcyjnych, opakowaniowych, związanych z transportem materiałów oraz sterowaniem procesami.

O autorze

Daniel Chen jest starszym inżynierem automatyki przemysłowej z ponad 15-letnim praktycznym doświadczeniem w programowaniu sterowników PLC, przemysłowych systemach sterowania i projektach automatyzacji fabryk. Projektował i uruchamiał rozwiązania automatyki w branżach produkcyjnej, opakowaniowej oraz transportu materiałów.

Jego wiedza techniczna obejmuje tworzenie programów w języku drabinkowym, okablowanie obiektowe, przemysłowe protokoły komunikacyjne oraz diagnozowanie systemów sterowania opartych na sterownikach PLC. Koncentruje się na praktycznych metodach inżynierskich, które zwiększają niezawodność systemów, upraszczają konserwację i wspierają ich długotrwałą eksploatację w przemyśle.