Kurs Regulacji SINAMICS Micromaster i SIMATIC S7-300

Dzień 1: Wprowadzenie do regulacji i narzędzi Step7 oraz Starter.
Dzień 2: Konfiguracja i programowanie regulatorów na SINAMICS Micromaster oraz SIMATIC S7-300.
Dzień 3: Praktyczne ćwiczenia z obsługi i diagnostyki regulatorów.

Podczas kursu uczestnicy zdobędą wiedzę z zakresu regulacji na sprzęcie SINAMICS Micromaster i SIMATIC S7-300. Nauczą się konfigurować i programować regulatory z użyciem narzędzi Step7 i Starter oraz poznają techniki diagnostyki i rozwiązywania problemów.

Dzień 1: Podstawy regulacji, architektura systemów SINAMICS Micromaster oraz SIMATIC S7-300, funkcje narzędzi Step7 i Starter.
Dzień 2: Konfiguracja sprzętowa i programowanie regulatorów.
Dzień 3: Intensywne ćwiczenia praktyczne z obsługi i diagnostyki regulatorów.

Uczestnicy kursu zdobędą umiejętności konfigurowania i programowania regulatorów na sprzęcie SINAMICS Micromaster oraz SIMATIC S7-300, nauczą się korzystać z narzędzi Step7 oraz Starter, a także poznają metody diagnostyki i rozwiązywania problemów związanych z regulacją.

Kurs jest przeznaczony dla inżynierów automatyki, techników utrzymania ruchu, programistów PLC oraz wszystkich, którzy chcą zdobyć podstawową wiedzę i umiejętności w zakresie regulacji na sprzęcie SINAMICS Micromaster oraz SIMATIC S7-300.

SIMATIC S7-1200 Nowy sterownik, który stworzono jako następcę S7-200. Charakteryzuje się parametrami
nieznacznie słabszymi niż rodzina S7-300. Kilka wersji CPU dostępnych w rodzinie
umożliwia dobór zależnie od wymagań projektu.

Najważniejsze zalety:

• Modułowa konstrukcja CPU, którą można rozszerzyć o dodatkowe wejścia/wyjścia,
  moduły komunikacyjne i technologiczne.
• Wbudowane funkcje technologiczne zoptymalizowane do regulacji, ważenia,
  szybkiego liczenia, telemetrii, identyfikacji.
• Nowoczesne programowanie z nowymi funkcjonalnościami.
• Komunikacja: wbudowany PROFINET (również PROFIsafe w wersji F) i Modbus
  TCP-IP, procesory PROFIBUS, szeregowe (RS232, RS422/485).
• Zabezpieczenie danych: ochrona dostępu, kopiowania, poziomy dostępu.
• Wbudowana diagnostyka: komunikaty diagnostyczne wyświetlane w TIA Portal, na
  wbudowanym Web serwerze, w aplikacji SIMATIC oraz na HMI.

Korzyści dla klienta:

• Sprawdzone w wielu aplikacjach przemysłowych.
• Długoterminowo dostępne i kompatybilne.
• Przygotowane do pracy w trudnych warunkach środowiskowych.
• Modułowe, łatwe do rozbudowy, skalowalne.

Zakres zastosowania:

• Sterowanie z wykorzystaniem centralnych i rozproszonych wejść/wyjść.
• Zadania technologiczne.

SIMATIC S7-1200 to modułowy mikrosystem dla niskich i średnich wydajności aplikacji.
Jednostka centralna (CPU) zawiera system operacyjny i program użytkownika. Program
użytkownika znajduje się w pamięci load i jest odporny na awarię zasilania. Przetwarzane są
części programu użytkownika istotne dla wykonania w pamięci roboczej z szybkim dostępem.
Program użytkownika można przenieść do CPU za pomocą karty pamięci (MC) – jako
alternatywa dla przesyłania przez połączenie online z programatorem PG. Karta pamięci
może być również używana jako zewnętrzna pamięć ładowania lub do aktualizacji
oprogramowania (firmware). Połączenia z procesem (sygnały obiektowe) są realizowane
przez wejścia i wyjścia dostępne na pokładzie (wbudowane), ich liczba zależy od wersji
procesora (im wyższy model, tym ich więcej). Wbudowane wejścia i wyjścia są
zaprojektowane specjalnie do obsługi zintegrowanych szybkich liczników (HSC). System
operacyjny (firmware) zawiera dodatkowo generatory impulsów o szerokości impulsu
modulowane wyjście, a także obiekty technologiczne do sterowania silnikami krokowymi.

Rozbudowa jednostki centralnej może być zrealizowana za pomocą:

• Płytki sygnałowe (SB) mogą być wykorzystane do rozszerzenia wbudowanych wejść i
  wyjść.
• Moduły sygnałowe (SM) dostępne w wersji cyfrowej i analogowej.

Totalnie Zintegrowana Automatyka (TIA): Środowisko programistyczne, które łączy PLC
(programowanie), HMI (wizualizacje) oraz StartDrive (technikę napędową). Oprogramowanie
występuje w dwóch wersjach:

• Basic – pozwala programować sterowniki PLC rodziny S7-1200.
• Professional – umożliwia programowanie wszystkich jednostek CPU wspieranych
  przez środowisko programistyczne.

Następca SIMATIC Manager: Dzięki temu efektywnie i wydajnie tworzysz projekty dla
systemów sterowania w aplikacjach przemysłowych. Najważniejsze cechy to:

• funkcjonalność drag & drop dla symboli, zmiennych, urządzeń,
• czytelność i intuicyjność edytorów,
• inteligentny interfejs dla automatyka programisty,
• wspólna symbolika i dane dla każdego urządzenia w projekcie,
• diagnostyka i testowanie w trybie online.

Łatwość użycia: Program intuicyjny, prosty do nauki i banalny w użyciu podczas pracy.
Zapewnia najwyższy poziom wydajności dla inżyniera. Narzędzie TIA Portal zostało
opracowane przez firmę Siemens dzięki wieloletniemu doświadczeniu w zakresie
projektowania oprogramowania dla automatyki przemysłowej.

Język programowania LAD (ang. Ladder Logic) służy do tworzenia kodu programu w formie graficznej (wykorzystanie specjalnie do tego celu bloków graficznych przygotowanych przez firmę Siemens). Język LAD jest też bardzo często nazywany językiem drabinkowym, ponieważ każda logikę umieszcza się w kolejnych „szczeblach”. Po dodaniu kilku takich szczebli widok całego kodu przypomina drabinę.
Wszystkie dostępne elementy, czyli styki, cewki oraz graficzne bloki łączy się razem. Wówczas widok kodu programu przypomina diagram z przekaźnikową logiką, która można zobaczyć na schematach elektrycznych.

Po otwarciu oprogramowania TIA Portal i bloku organizacyjnego OB1 widzimy Network 1, który jest też nazywany szczeblem. Z lewej strony można sobie przyjąć, że jest to dodatnia szyna zasilania. Po zaznaczeniu myszką tego szczebla jest możliwa jego edycja lub dodawanie nowych elementów znajdujących się w kacie instrukcji oprogramowania TIA Portal. Siemens tworząc język LAD wzorował się na schematach elektrycznych. Jak wiadomo, każdym połączenie elektryczne służy do włączenia lub wyłączenia elementu wykonawczego. W przypadku języka Ladder Logic takim zakończeniem jest cewka (coil). Zatem każdy network podczas tworzenia logiki w języku LAD należy zakończyć cewką.
W jednej szczebelce (networku) można umieścić wiele elementów.

Jeżeli jest taka potrzeba, to każdy network można rozgałęzić. Należy uważać, aby nie tworzyć pustych gałęzi równolegle do innego elementu lub elementów. Wirtualny przepływ prądu w networku powinien odbywać się zawsze przez elementy, którymi są styki (Normal Open oraz Normal Close). Jest jedno z najważniejszych założeń pisania program w graficznym języku LAD. Programiści firmy Siemens we wszystkich przykładach zwracają na to uwagę.

Każdy blok organizacyjny lub blok funkcyjny (FC lub FB) umożliwia tworzenie kodu programu w języku graficznym, jakim jest LAD. Właśnie ten język jest domyślne ustawiony.
Gałęzie w funkcjach mogą być dodane jedna po drugiej. Istnieje również możliwość wstawienia networku pomiędzy już istniejącymi gałęziami. Do tego celu są przygotowana dwa przyciski w pasku narzędzi edytora LAD. Można także skorzystać ze skrótów, czyli naciśnięcie odpowiedniej kombinacji klawiszy na klawiaturze wykonuje odpowiednią czynność. Wszystkie dostępne skróty można zobaczyć w ustawieniach narzędzia TIA Portal.

Wiekszość obiektów graficznych (przede wszystkim styki, cewki) wymagają wprowadzenia adresów (adresy fizyczne wejść lub wyjść cyfrowych albo zmiennych z pamięci M lub bloku danych). Można ten adres wprowadzić ręcznie (wpisująć dokładny adres fizyczny, jeżeli programista korzysta z programowania absolutnego) np. I0.0.
Siemens zaleca korzystanie z programowania symbolicznego, ponieważ kod programu wykonuje się wtedy szybciej. Wtedy jest również możliwość wpisania nazwy zmiennej, lub wybraniu interesującej programisty zmiennej z listy np. Manual_Mode.

Każdy network może zawierać komentarz oraz tytuł. To pozwala zwiększyć przejrzystość kodu programu oraz jego zrozumienie dla innych osób.

Styki
Użycie styku w networku pozwala sprawdzić aktualny stan binarnego adresu, który jest powiązany z tym stykiem (np. stanu wejścia cyfrowego). Wykorzystując odpowiednie ułożenie styków w networku tworzy się logikę sterowania. W tym przypadku można również powiedzieć, że taki networki w języku LAD odwzorowuje schemat elektryczny.
Są dwa rodzaje styków:
– Normal Open (NO) – taki styk „przewodzi prąd” tylko w momencie, gdy sygnał powiązany z tym stykiem jest w stanie wysokim,
– Normal Close (NC) – użycie takiego styku spowoduje „przewodzenie prądu” wówczas, gdy sygnał powiązany z tym stykiem będzie w stanie niskim.

Jeżeli mam w networku tylko jeden styk normal open i jedną cewkę, to cewka będzie w stanie wysokim tylko i wyłącznie wtedy, gdy styk będzie zwarty (jeżeli ze stykiem NO powiązany jest przycisk, to naciśnięcie przycisku spowoduje zwarcie styku).

Styki NO oraz NC możesz wykorzystać także do sprawdzania również stanu innych zmiennych.

Cewki
Użycie cewki na końcu networka powoduje ustawienie lub reset określonego bitu w powiązanym z tą cewką adresie.

Graficzne bloki
Dosyć często trzeba wykonywać operacja na innych typach niż bit. W tym przypadku język LAD bloki, które również zostają umieszczone w networku. Taki blok w większości przypadków posiada parametry wejściowe oraz wyjściowe. Do tych parametów np. parametrów wejściowych można podłączyć parametry wyjściowe innego bloku.
Wszystkie operacje (np. dodawanie, mnożenie) są wykonywane poprzed dodanie odpowiedniego bloku do networka.
Od niedawna w TIA Portal jest dostępny blok Calculate, gdzie można wpisać całą operację matematyczną. Wówczas korzystasz tylko z jednego bloku. Powoduje to mniejsze rozmiar wykorzystanej pamięci w sterowniku.

Parametr EN/ENO  
W języku LAD do bloków jest dodawany parametr EN (parametr wejściowy) oraz parametr ENO (parame wyjściowy). Wykorzystanie parametru EN, czyli podłączenie do szyny z lewej strony (dodatni potencjał zasilania) spowoduje, że dany blok się wykona, gdy nastąpi wykonywanie właśnie tego networka.

Timery korzystają z struktury przechowywanej w bloku danych; podczas wywoływania timera TP, TON, TOF, TONR należy utworzyć blok danych typu instancja DB, w którym funkcje będą przechowywać dane. Liczniki (counters) korzystają również ze struktury przechowywanej w bloku danych; podczas wywoływania licznika CTU, CTD, CTUD należy utworzyć blok danych typu instancja DB, w którym funkcje będą przechowywać dane.

Jest to język bardziej przeznaczony dla elektyka.

Podsumowując:

Kod programu w języku LAD składa się z tzw. poziomów lub obwodów (network). Algorytm jest ograniczony z lewej i prawej strony przez szyny prądowe, z których w sposób widoczny rysowana jest ta z lewej strony. Po stronie wejść znajdują się: kontakty, markery (zmienne wewnętrzne), stany timerów, liczników, przerzutników, funkcje, np. arytmetyczne, porównań. Po stronie wyjść znajdują się cewki lub polecenia. Jeden obwód (network) nie może się składać z dwóch sekwencji. Algorytm jest wykonywany od góry do dołu i od lewej strony do prawej. Nie wolno tworzyć rozgałęzień, w których może nastąpić przepływ energii w odwrotnym kierunku.

PROFINET to standard komunikacji oparty na Ethernet, zaprojektowany z myślą o automatyce przemysłowej. Jest to protokół komunikacyjny wykorzystywany do integracji urządzeń w systemach automatyki. Oto kluczowe informacje o PROFINET:

1. Prędkość i niezawodność: PROFINET oferuje szybkie transfery danych (do 100 Mbps i wyższe), co czyni go odpowiednim dla aplikacji wymagających dużych przepustowości i niskiego opóźnienia.
2. Bezpieczeństwo: Protokół wspiera różne mechanizmy bezpieczeństwa, takie jak PROFINET Security, zapewniające ochronę przed nieautoryzowanym dostępem i atakami.
3. Topologie: PROFINET obsługuje różne topologie sieciowe, w tym gwiazdę, pierścień i szeregowe połączenia urządzeń.
4. Podział na klasy: 
   • PROFINET IO: Komunikacja z urządzeniami we/wy (I/O).
   • PROFINET CBA: Komunikacja z komponentami aplikacyjnymi w rozproszonych systemach automatyki.
   • PROFINET IRT: Oparty na technologii Real-Time (RT), zapewniający precyzyjne synchronizowanie urządzeń w czasie rzeczywistym (wymagane w zastosowaniach motion control).
5. Kompatybilność z EtherNet/IP i innych protokołami: PROFINET umożliwia integrację z różnymi protokołami opartymi na Ethernet, co ułatwia rozbudowę i modyfikowanie istniejących instalacji.

Moduły bezpieczeństwa: Zastosowanie PROFIsafe w PROFINET umożliwia realizację aplikacji wymagających funkcji bezpieczeństwa, takich jak awaryjne zatrzymanie.

Podstawowa znajomość zagadnień automatyki przemysłowej oraz obsługi komputera. Wcześniejsze doświadczenie z narzędziami Step7 i Starter nie jest wymagane.

Po ukończeniu kursu zalecamy regularne ćwiczenie zdobytych umiejętności, udział w webinariach i seminariach technicznych organizowanych przez Siemens oraz korzystanie z dostępnych zasobów online, takich jak fora dyskusyjne, tutoriale wideo oraz dokumentacja techniczna Siemens.

Kurs rozpoczyna się od podstaw pracy ze sterownikami S7-1200, a kończy na zaawansowanych funkcjach i praktycznych zadaniach, co zapewnia wszechstronne przygotowanie uczestników.

Każdy kursant pracuje na indywidualnym stanowisku, co umożliwia maksymalną interakcję ze sprzętem i pełną kontrolę nad wykonywanymi ćwiczeniami.

• 3 dni intensywnych zajęć teoretycznych i praktycznych
• Materiały szkoleniowe
• Certyfikat ukończenia kursu
• Lunch i przerwy kawowe

Jan K., Kraków

„Szkolenie było niesamowicie wartościowe. Wszystko zostało dokładnie omówione, a praktyczne ćwiczenia pozwoliły na zdobycie realnych umiejętności. Prowadzący byli bardzo kompetentni i pomocni. Zdecydowanie polecam każdemu, kto chce pogłębić swoją wiedzę z zakresu automatyki.”

Adam P., Gdańsk

„Kurs na SINAMICS Micromaster i SIMATIC S7-300 to najlepsza inwestycja w moją karierę. Trzy dni pełne intensywnej nauki, ale było warto. Nauczyłem się konfigurować i programować regulatory oraz przeprowadzać diagnostykę, co znacząco wpłynęło na moją efektywność w pracy.”

Marek S., Poznań

„Świetne szkolenie! Wysoki poziom merytoryczny i praktyczne podejście do nauki. Każdy dzień był pełen cennych informacji i praktycznych zadań. Dzięki temu kursowi czuję się pewniej w obsłudze i programowaniu systemów Siemens. Zdecydowanie polecam!”

Paweł R., Warszawa

„Szkolenie przeszło moje najśmielsze oczekiwania. Program był bardzo dobrze zorganizowany, a prowadzący dzielili się swoją wiedzą i doświadczeniem w bardzo przystępny sposób. Szczególnie podobały mi się praktyczne ćwiczenia, które były bardzo realistyczne.”

Tomasz W., Kraków

„To szkolenie było strzałem w dziesiątkę! Materiał został przedstawiony w sposób zrozumiały, a zajęcia praktyczne pozwoliły na solidne opanowanie nowych umiejętności. Atmosfera na kursie była bardzo profesjonalna, a jednocześnie przyjazna. Serdecznie polecam każdemu inżynierowi automatyki.”

Dzień 1

1. Koncepcja budowy układu automatycznej regulacji

• Wprowadzenie do automatyki regulacji: Omówienie podstawowych zasad automatycznej regulacji, jej znaczenia w systemach przemysłowych oraz korzyści z jej zastosowania.
• Typowe układy pomiarowe: Przegląd różnych typów czujników i urządzeń pomiarowych stosowanych w automatyce (np. czujniki temperatury, ciśnienia, przepływu).
• Elementy wykonawcze: Omówienie różnych rodzajów elementów wykonawczych, takich jak zawory, silniki, pompy, siłowniki oraz ich rola w układach regulacji.
• Pętla regulacji: Definicja pętli regulacji, jej składników (czujnik, regulator, element wykonawczy) oraz jak współpracują ze sobą w systemie.

2. Podstawy regulatora dwupołożeniowego

• Działanie regulatora dwupołożeniowego: Wyjaśnienie zasady działania regulatora dwupołożeniowego, jego zalet i wad oraz zastosowania w praktyce.
• Przykłady zastosowań: Praktyczne przykłady, gdzie regulator dwupołożeniowy znajduje zastosowanie, np. w systemach grzewczych.

3. Schemat blokowy regulatora PID

• Działanie bloku P (Proporcjonalnego): Omówienie zasady działania proporcjonalnej części regulatora PID, jej wpływ na regulację oraz jak jest stosowana.
• Działanie bloku I (Całkującego): Wyjaśnienie funkcji całkującej części regulatora PID, jej wpływ na eliminację uchybu stałego oraz zastosowania.
• Działanie bloku D (Różniczkującego): Omówienie działania różniczkującej części regulatora PID, jej wpływ na poprawę odpowiedzi dynamicznej oraz zapobieganie przeregulowaniom.

4. Obiekty dynamiczne, omówienie i przykłady

• Obiekty 1-go rzędu z opóźnieniem: Charakterystyka obiektów pierwszego rzędu z opóźnieniem, ich modele matematyczne i przykłady praktyczne.
• Obiekty 1-go rzędu bez opóźnienia: Omówienie obiektów pierwszego rzędu bez opóźnienia, ich dynamiczne zachowanie i zastosowania.
• Obiekty 2-go rzędu: Charakterystyka obiektów drugiego rzędu, analiza ich odpowiedzi dynamicznej, przykłady w systemach przemysłowych.
• Obiekty całkujące: Omówienie obiektów całkujących, ich charakterystyka, modelowanie oraz przykłady praktyczne.

5. Regulatory PID dostępne w Tia Portal, rodzaje i ich zastosowanie

• Rodzaje regulatorów PID w Tia Portal: Przegląd dostępnych regulatorów PID w środowisku Tia Portal, ich specyfikacja i różnice.
• Zastosowanie regulatorów: Praktyczne przykłady zastosowania różnych regulatorów PID w systemach automatyki przemysłowej.

Dzień 2

6. Parametryzacja bloku PID Compact

• Konfiguracja bloku PID Compact: Szczegółowe omówienie procesu konfiguracji bloku PID Compact w Tia Portal, ustawienia parametrów i ich znaczenie.
• Przykłady parametryzacji: Praktyczne przykłady, jak poprawnie skonfigurować blok PID Compact dla różnych aplikacji.

7. PID Compact – Oscyloskop

• Zastosowanie oscyloskopu w PID Compact: Jak używać wbudowanego oscyloskopu w PID Compact do monitorowania i analizy sygnałów.
• Praktyczne ćwiczenia: Ćwiczenia z użyciem oscyloskopu do analizy odpowiedzi systemu na zmiany w nastawach regulatora.

8. Obsługa sygnałów analogowych, funkcje skalujące w Tia Portal

• Przetwarzanie sygnałów analogowych: Omówienie metod obsługi i przetwarzania sygnałów analogowych w Tia Portal.
• Funkcje skalujące: Jak stosować funkcje skalujące do przetwarzania sygnałów wejściowych i wyjściowych w projektach regulacji.

9. Przygotowanie projektu w Tia Portal, omówienie dostępnych obiektów regulacji

• Tworzenie projektu: Krok po kroku proces tworzenia projektu regulacji w Tia Portal, włącznie z konfiguracją sprzętu i oprogramowania.
• Dostępne obiekty regulacji: Omówienie obiektów regulacji dostępnych w Tia Portal, ich funkcje i zastosowania.

10. Praktyczne wykorzystanie bloku PID Compact z wykorzystaniem wyjścia analogowego, strojenie regulatora wykorzystując wbudowaną procedurę autotuningu

• Praktyczna aplikacja: Ćwiczenia praktyczne z użyciem bloku PID Compact i wyjścia analogowego do sterowania rzeczywistym obiektem.
• Strojenie regulatora: Jak używać procedury autotuningu w PID Compact do automatycznego strojenia regulatora.

Dzień 3

11. Kryteria doboru nastaw do regulatorów PID

• Dobór nastaw: Omówienie kryteriów i metod doboru nastaw do regulatorów PID, w zależności od charakterystyki obiektu i wymagań systemu.

12. Metody identyfikacji obiektów regulacji

• Identyfikacja obiektów: Przegląd metod identyfikacji charakterystyk dynamicznych obiektów regulacji, takich jak metoda krokowa, metoda oscylacyjna itp.
• Praktyczne ćwiczenia: Ćwiczenia praktyczne z identyfikacji obiektów regulacji.

13. Metoda Zieglera-Nicholsa

• Teoria i praktyka: Omówienie metody Zieglera-Nicholsa do strojenia regulatorów PID, teoria i zastosowanie w praktyce.
• Przykłady: Praktyczne przykłady użycia metody Zieglera-Nicholsa w różnych aplikacjach.

14. Sterowanie PWM, dobór parametrów

• Sterowanie PWM: Wprowadzenie do sterowania PWM (Pulse Width Modulation), zasady działania i zastosowania.
• Dobór parametrów: Jak prawidłowo dobrać parametry sterowania PWM dla różnych typów obiektów.

15. Praktyczne wykorzystanie bloku PID Compact z wykorzystaniem wyjścia PWM

• Praktyczna aplikacja: Ćwiczenia praktyczne z użyciem bloku PID Compact i wyjścia PWM do sterowania rzeczywistym obiektem.
• Strojenie regulatora: Jak dostosować nastawy regulatora PID do pracy z wyjściem PWM.

16. Regulator 3Step – konfiguracja regulatora trójstanowego

• Konfiguracja regulatora 3Step: Szczegółowy proces konfiguracji i parametryzacji regulatora trójstanowego w Tia Portal.
• Praktyczne przykłady: Praktyczne przykłady zastosowania regulatora trójstanowego w różnych systemach automatyki.