MOBIILIPEDAKOGIA OPETUKSESSA. Ohjelmoitavan logiikan ohjelmointi ja käyttö ipverkon. Uudenkaupungin ammatti- ja aikuisopisto Novida

Transkriptio

1 MOBIILIPEDAKOGIA OPETUKSESSA Ohjelmoitavan logiikan ohjelmointi ja käyttö ipverkon yli Uudenkaupungin ammatti- ja aikuisopisto Novida Sähkö- ja automaatiotekniikka LSKKY Ohjaaja Matti Lundén Opiskelija Janne Kosonen

2 Ohjaukset ja mittaukset case, PLC Festo FC640 Taustatiedot Tavoite Tehdään harjoitus ohjelmoitavalla logiikalla, jossa on myös webpalvelin, johon voidaan luoda kotisivut sekä ip -verkon kautta seurata logiikan tuloja ja lähtöjä. Käytettävissä on Feston FC640 harjoituslaitteisto ja ohjelmistot sekä kannettava PC tai taulutietokone, joissa on MS Word ja Excel ohjelmistojen 2012 versiot. 1) Asentaa tietokoneeseen tarvittavat ohjelmistot FC640:n ohjelmointia varten ja tehdä asennuksesta ja logiikan tilojen lukemisesta ip verkon kautta dokumentointi. 2) Tehdä yksinkertainen ohjelmointityö projektiin, jossa kytkimellä (tulo) ohjataan lediä (lähtö) päälle ja pois. 3) Ladata toimiva projekti combilen (käännöksen) jälkeen logiikalle 4) Tehdä Excel ohjelma, jolla logiikasta saadaan tilatieto ja välitettyä ohjauksia. 5) Tehdä Word ohjelmalla web-sivu. 6) Seurata logiikan tulojen ja lähtöjen tiloja ohjelman muuttuessa Työn vaiheet Ohjelmistojen asennus tietokoneeseen, harjoituslaitteiston kytkeminen ja yhteyksien testaus. Asennettavat ohjelmistot: TRENDnet TU-S9 USB/RS-232-sovittimen ajurit. Tämä asennetaan siksi, että logiikassa on RS-232 portti, mitä nykyisissä PC:ssä ei ole. Feston FST 4.10 ohjelma PLC:n ohjelmointiin. IPC dataserver tiedonvaihtoon tietokoneen ja PLC:n välillä. 2

3 Festo FC640 ohjelmistojen asennus Festo FC640:tä on mahdollista hallita RS-232 liitännän tai ethernet -verkon kautta. Aluksi kuitenkin TCP/IP asetukset on saatava asetettua logiikkaan RS-232 yhteyttä käyttäen, vaikka hallinta toteutetaankin ethernetillä. Tietokoneessa ei ole sarjaporttia, joten siihen tarvitaan ulkoinen USB-RS-232 sovitin. Käytössä on TRENDnet TU-S9, jonka ajurit löytyvät windowsista automaattisesti. Festo FST 4.10 ohjelmisto asennetaan CD:ltä. Kuva 1. FST 4.10 asennuksen aloitussivu Asennus käynnistyy klikkaamalla Install FST Ohjelman tarjoamat oletukset ovat sopivat lukuun ottamatta kieliasetuksia, joista voi halutessaan poistaa valinnan kohdista German ja Chinese. Jättämällä valinnan Sample Files, asentuvat ohjelmassa valmiina olevat esimerkit. Kuva 2. Valintaruutu ennen asennuksen aloittamista 3

4 Lopuksi tulee ruutu joka ilmoittaa asennuksen olevan valmis. Poistetaan valinta kohdasta Start FST 4.10 ja klikataan Finish. Kuva 3. Asennus on valmis IPC dataserver asennetaan erillisestä paketista (mkserver_160.exe) joka on FST4.10 cd - levyllä. Suorita itsepurkautuva ZIP ja pura tietokoneelle sijaintiin josta löydät sen myöhempää käyttöä varten. Suorita SETUP.EXE tiedosto. Ohjelmisto voidaan asentaa oletusasetuksilla. Kuva 4. IPC dataserverin asennuksen aloitussivu Kun ohjelmistot ovat asennettu, on vuorossa laitteiston kytkeminen ja FST-ohjelmiston asetusten läpikäynti, jotta yhteys logiikkaan saadaan ja ohjelmointityö voidaan aloittaa. Kuva 5. Tietokone kytkettynä logiikkaan sarjaportin ja adapterin kautta 4

5 Festo FST 4.10 ohjelmiston asetukset Käynnistetään ohjelma työpöydän kuvakkeesta FST Tehdään uusi projekti (Project / New...). Annetaan projektille nimi ja klikataan (OK). Kuva 6. Projektin aloittaminen Tarkistetaan, että Controller on "FC Standard" ja Comment kenttään voidaan kirjoittaa kuvaus projektista. Klikataan (OK). Kuva 7. Projektin asetukset 5

6 Seuraavaksi valitaan IO Configuration (tulojen ja lähtöjen konfigurointi). Avautuvaan Insert IO module valikkoon lisätään rivejä hiiren kakkospainiketta klikkaamalla. Valitaan kaksi moduulia. Huomioidaan, että Rotary Switch valinnassa IW:lle annetaan arvo 10. (IW=input word OW=output word) Valintojen jälkeen suljetaan ruutu klikkaamalla punaisesta x- painikkeesta. Kuva 8. IO moduulien lisääminen TCP/IP liikennöinti saadaan toimimaan lisäämällä Driver Configuration (Ajurien konfigurointi) valinnasta ajurit. Kaksoisklikkauksella saadaan lisäysmahdollisuus. Lisätään alla olevassa kuvassa olevat ajurit. Annetaan logiikalle verkkoon soveltuva IP address (IP-osoite), IP netmask (verkon maski) ja IP address gateway (IP-osoitteen yhdyskäytävä) sekä varmistetaan, että web-serverin hakemisto on oikein. Kuva 9. TCP/IP ajurien asetusten määrittäminen (Huom! Tietokoneen verkkokortille tulee antaa IP-osoite -tiedot vastaavasta verkosta, jotta yhteys verkon kautta toimisi. Tässä asennuksessa käytettiin tietokoneessa osoitetta Tulee huomioida, että jokaisella verkon verkkolaitteella tulee olla yksilöllinen IP-osoite.) 6

7 Tietokoneen ip osoite voidaan tarkistaa ohjauspaneelista valitsemalla verkko- ja internetyhteydet -> verkkoyhteydet -> internet-protokolla TCP/IP (klikataan hiiren kakkospainikkeella) -> ominaisuudet Kuva 10. IP -asetuksien tarkistaminen tietokoneesta Ohjelmien siirtoa tietokoneelta logiikalle helpottaa, mikäli Controller Setting (Ohjaimen asetukset) -kohdassa Download (Lataus) välilehdelle lisää valinnat kahteen ylimpään kohtaan. Kuva 11. Ohjaimen asetukset Extras / Preferences kohdasta määritellään yhteysasetukset tietokoneen ja logiikan välille. RS-232 kohdasta tulee katsoa USB RS-232 sovittimen käyttämä portti. Tietokoneen laitehallinnasta muutetaan portti tarvittaessa samaksi. TCP/IP kohtaan annetaan logiikan IPosoite. "Naaman" kuva muuttuu hymyileväksi, kun yhteys logiikkaan on olemassa. Riippuen siitä kumpi yhteystapa on valittu, sitä käytetään liikennöinnissä. Valitaan lopuksi Save in Project. 7

8 Kuva 12. Yhteysasetusten määrittäminen projektiin Ohjelman luominen projektiin Tehdään yksinkertainen ohjelma, jolla yhteyden toiminta voidaan todentaa. Program / New..(Ohjelma/Uusi) -kohdasta aukeaa valikko jossa ovat vaihtoehtoina Statement List, (komento rivi) tai Ladder Diagram (tikapuukaavio). Jälkimmäinen on helpompi mikäli kokemusta komentorivien kirjoittamisesta ei ole. Kuva 13. Ohjelmointikielen valinta 8

9 Ohjelma pyytää muutamia tietoja ja kommenttiin voidaan kirjoittaa haluamamme kommentti, joka ei vaikuta varsinaiseen ohjelmaan. Lopuksi valitaan OK. Kuva 14. Ohjelman otsikkotiedot Tämän jälkeen aukeaa varsinainen ohjelmointi-ikkuna. Valitaan (LDR Shortcuts) listasta Contact (aputeksti tulee näkyviin, kun hiiren osoittimen vie toiminnon päälle) ja lisätään siihen tunnistetieto I0.0 (Input 0.0, ensimmäinen kytkin). Valitaan sen jälkeen Coil ja lisätään siihen osoitetieto O0.0 (Output 0.0, ensimäinen led). Samanlaisia input/output virtapiirejä voidaan lisätä yhteensä 8 kpl (0 7). Mikäli "Allocation List Entry" ikkuna avautuu, kuitataan se OK - painikkeella. Kun ohjelma on valmis, valitaan Program / Combile, joka kääntää ohjelman logiikan ymmärtämään muotoon. Lopuksi valitaan Program/ save as (Ohjelma/ tallenna nimellä). Kuva 15. Valmis ohjelma 9

10 Tietokone ja logiikka on kytkettävä yhteen, jotta projekti saadaan siirrettyä. Varmin tapa on sarjaportti-yhteys. Valitaan kuten edellä kerrottiin RSR232 yhteys. Kuva 16. RS232 USB-adapteri yhteys pc:n logiikan välillä Kuva 17. RS232 USB adapteri aktiivisena (data siirtyy) Ohjelma siirretään logiikalle (Download tarkoittaa tietokoneelta logiikalle.). Kohdasta Online / Download Project aloitetaan siirto. Siirron alkaessa tulee varoitus ohjelman kääntämis tarpeesta (jos ohjelmaa ei ole käännetty (combile) erikseen) ennen siirtoa. Klikataan Yes. Mikäli logiikassa on ennestään ohjelma, niin siitä varoitetaan. Klikataan Yes. 10

11 Kuva 18. Projektin siirto logiikalle Kuva 19. Ilmoitus aiemmasta Projektista Tämän jälkeen kestää hetken, kun tarvittavat tiedot siirtyvät logiikalle. Siirron loputtua voidaan tarkistaa toiminta. Käännetään IO simulaatiolaitteesta Strobe kytkin oikealle (vain tässä asennossa output tilojen muutokset näkyvät ledeissä). Bit 0 kytkimen tilan tulisi tämän jälkeen näkyä Bit 0 ledissä. Kun ohjelman siirto toimii RS-232 yhteydellä (kaapeli logiikassa Com liittimessä) vaihdetaan yhteys TCP/IP kautta. Kytketään tietokoneen ethernetkaapeli. (Tarvittaessa voidaan käyttää ristiinkytkettyä parikaapelia suoraan tietokoneen ja logiikan välillä.) Muutetaan ohjelmasta yhteystapa ja irrotetaan varmuuden vuoksi USB kaapeli, liitetään ethernet -kaapeli logiikassa liittimeen TP ja toistetaan testi. Kun perusasiat toimivat, voidaan siirtyä tekemään harjoitteita. Aluksi IPC dataserver on käynnistettävä ja konfiguroitava. Käynnistetään IPC dataserver Start All Programs Festo Software IPC Data Server IPC Data Server. Asetetaan Config kohdasta IPCs (TCP/IP) asetukset IPC 1:lle kuvan mukaisesti. Palataan takaisin ja jätetään IPC Data Server ikkuna auki. (Kohdassa IPCs Active tulee näkyä numero 1, kun yhteys logiikkaan on kunnossa.) 11

12 Kuva 20. IPC dataserverin konfigurointi ja käynnistys Kun asetukset ovat oikein ja ip-yhteys on saatu auki, avautuu Logiikan etusivu Kuva 21. Logiikan etusivu 12

13 Logiikan kiertokytkimen tilan lukeminen Excel ohjelmalla tehdään kysely, jolla tutkitaan logiikassa olevan kiertokytkimen asentoa. Syntaksi on " Data_serveri Logiikka!'Operandi' " ( IPC_DATA IPC_1!'EW10' ) Putki, joka saadaan painamalla samaan aikaan -alt gr- ja ->< näppäimiä Kuva 22. Excel taulukko Vastaavasti lisätään rivit, jotka tutkivat kytkinten ja ledien tilaa. Taulukkoon on lisätty kaavio, josta nähdään kiertokytkimen asento pylväsdiagrammina. Kuva 23. Kiertokytkimen asento luettu Taulukon B sarakkeen arvot muuttuvat logiikan muutosten mukaan. 13

14 Logiikan ohjaaminen Excelillä (Voit tehdä tämän esimerkiksi seuraavalle taulukko -välilehdelle.) Avaa ensin näkyviin ohjausobjekti -työkalurivi. Avaa ohjausobjektit. Mikäli sitä ei löydy saat sen näkymään seuraavasti. Valitaan Tiedosto asetukset muokkaa valintanauhaa, valitse kehitystyökaluista ohjausobjektit. Kuva 24. Ohjausobjektin esille tuonti Siirrytään suunnittelutilaan ja valitaan komentopainikkeen teko. Tämän jälkeen klikataan hiiren kakkospainikkeella lisäämämme painikkeen päällä. Annetaan painikkeelle toimintoa vastaava nimi editoimalla objektia. Kuva 25. Painikkeen luonti 14

15 Painikkeelle määritellään toiminta Visual Basic -funktiolla. Aloitetaan sen tekeminen klikkaamalla hiiren kakkospainiketta painikkeen päällä ja valitsemalla Näytä koodi. Kuva 26. Koodin näyttäminen VisualBasic -editointi ikkuna aukeaa. Täydennetään "Private Sub" ja "End Sub" rivien väliin kuvassa näkyvät rivit saadaksemme painikkeeseen toiminnon. Kuva 27. Painikkeen komentorivit Ohjelma kirjoittaa solun B10 arvon logiikalle lippuun FW5. Suljetaan VisualBasic -editointi ikkuna. Siirrytään pois suunnittelutilasta klikkaamalla uudelleen suunnitelutilan kuvaketta. Kirjoitetaan arvo soluun B10 ja klikataan tekemäämme painiketta. Arvo siirtyy logiikalle. 15

16 Asia voidaan todentaa FST 4.10 ohjelmalla. Käynnistetään ohjelma työpöydän kuvakkeesta FST Avataan valikosta (Online Online Display) Siirrytään (Flag Words) välilehdelle. Siellä FW5:n arvo muuttuu binäärimuodossa aina, kun Excelissä on arvoa muutettu ja siirto painiketta painettu. Kuva 28. B-sarakkeen tietojen siirtäminen logiikkaan Web sivujen luominen Wordilla Käynnistetään Word ja tehdään sinne tekstit ja lisätään kuva. Tallennetaan asiakirja htm - muodossa. Sulje Word. Kuva 29. Wordillä tehty valmis kotisivu 16

17 Testataan, että sivu toimii avaamalla tallentamasi tiedosto selaimeen. Tämän jälkeen tiedostot siirretään logiikkaan FST-ohjelmalla. Online File Transfer käynnistää siirto - ohjelman. Siellä valitaan kohteeksi B:\WEB -kansio. Siirretään Wordin tiedostot. Tässä esimerkissä r1.htm. Kansio r1_tiedot piti luoda File Transfer ohjelmalla, ennen kuin sinne voi siirtää tiedostot tietokoneelta. (filelist.xml ja image001.jpg) Alkuperäisen kansion nimi oli pidempi (r1_tiedostot), kuitenkin kansion luonnin yhteydessä nimi lyheni logiikassa. Kuva 30. Näkymä logiikan B-asemasta ja kansiosta WEB Testataan sivun toiminta selaimella ottamalla yhteys logiikan web-palvelimeen. IP-osoitteella ( ) avautuu Logiikan etusivu (Kuva 21). Oma kotisivu saadaan näkyviin lisäämällä IP-osoitteen jälkeen tekemämme htm -tiedoston nimi (Kuva 32). Kuva 31. Kannettavalla PC:lla yhteys labraverkon kautta 17

18 Kuva 32. Kotisivu selaimella Älypuhelimen selaimella yhteys logiikkaan ei onnistu, koska labraverkko on aliverkko, johon on ulkopuolisilta yhteyksiltä turvallisuuden vuoksi pääsy estetty. Kuva 33. Yhteys älypuhelimella logiikkaan älypuhelimen selaimen välityksellä ei onnistu, koska yhteys muodostetaan GSM-verkon kautta. Taulutietokoneella on kaksi vaihtoehtoa käyttää ip-verkkoa. GSM-verkon tai langattoman lähiverkon kautta. Kummallakaan ei ole pääsyä labraverkkoon, joten yhteyttä ei voida muodostaa. Taulutietokoneessa ei ole verkkokorttia, joten sitä ei saada liitettyä labraverkkoon 18

19 Kuva 34. Taulutiekoneella yhteysyritys logiikkaan Yhteydet saadaan toimimaan, kun internetoperaattorilta tilataan suora laajakaistayhteys kiinteällä ip-osoitteella. Edellä kerrotaan, että kuvan tulee olla.jpg -muodossa, mutta kotisivun kuva näkyy myös.png formaatissa. (Sivujen toiminnan kannalta on hyvä jos kuvat ovat pieniä..jpg -formaatin kuvat ovat pääasiassa pieniä.) Muita Kuvia: Logiikka kytkettynä virtalähteeseen ja I/O demo yksikköön Ohjelman lataus logiikalle käynnissä USB-/sarjaportin kautta 19

20 Inputit 1, 3, 5 ja 7 ovat aktiiviset Logiikan tulojen tilat labraverkon kautta luettuna Parilliset outputit ovat aktiiviset Logiikan lähtöjen tilat labraverkon kautta luettuna. Logiikka asettaa parilliset lähdöt aktiivisiksi, kun parittomat tulot ovat aktiiviset. 20