Sterownik LOGO! 8.4 to najnowsza generacja segmentu małych sterowników kompaktowych firmy Siemens. Zostały zaprojektowane tak, by łączyć prostotę „sterownika logicznego” z funkcjami łączności, jakie wymagane są we współczesnych systemach automatyki.
Wprowadzenie do sterowników LOGO! 8.4 Siemens
Ogólne założenia i zastosowanie
Sterowniki LOGO! 8.4 Siemens przeznaczone są do aplikacji automatyki budynkowej, mniejszych instalacji przemysłowych, systemów HVAC, monitoringu oraz prostych linii produkcyjnych. Idea sterownika LOGO! 8 to umożliwienie, nie tylko specjalistom automatyki, zautomatyzowania stosunkowo prostych zadań. W sytuacji, gdy układ sterowania jest rozbudowany, wymaga skomplikowanych operacji procesowych i możliwości komunikacji z innymi urządzeniami, zazwyczaj celuje się w sterowniki PLC. Istnieje jednak granica, przed którą inwestowanie w droższy sprzęt PLC nie jest konieczne i wtedy sterownik LOGO! 8 od Siemens jest doskonałym rozwiązaniem. Wraz ze swoimi możliwościami rozbudowy, możliwościami komunikacji oraz zaawansowanymi, a zarazem prostymi w obsłudze opcjami, LOGO! 8 radzi sobie z wieloma układami sterowania bez wysiłku.
Kompatybilność z poprzednimi generacjami
Wersja CPU 8.4 charakteryzuje się pełną kompatybilnością z wcześniejszą serią 8.3 - programy utworzone dla LOGO! 8.3 działają bez ograniczeń na LOGO! 8.4. Nowa generacja modułów logicznych LOGO! 8.4 zapewnia również pełną kompatybilność z wersją LOGO! 8.3, co gwarantuje łatwą migrację z wcześniejszych wersji.
Parametry techniczne i architektura LOGO! 8.4
Kluczowe aspekty techniczne
Urządzenia podstawowe LOGO! 8.4 są w pełni kompatybilne z Siemens LOGO! 8.3. Sterownik może być wyposażony w 8 wejść binarnych i 4 wyjścia przekaźnikowe (dla wersji 230 V). Obsługuje protokoły IoT i chmury, a programowanie odbywa się poprzez oprogramowanie LOGO! Soft Comfort (wersja 8.4 lub nowsza). Do rozbudowy sieci potrzebne są switche Ethernetowe.
Architektura i instalacja
Sterownik PLC LOGO! 8.4 jest przeznaczony do montażu na szynie DIN, co czyni go odpowiednim do rozdzielnic automatyki budynkowej i przemysłowej. W zależności od wersji zasilania dostępne są modele 24 V DC/AC lub 115/230 V AC/DC. Przykładem jest model 6ED1052-1FB08-0BA2 z zasilaniem 115…230 V AC/DC. Moduł posiada kompaktową obudowę o wymiarach, np. 71,5 × 90 × 60 mm w jednej z wersji. LOGO! 8 jest sterownikiem modułowym, co oznacza, że możemy go rozbudować o dodatkowe moduły wejść/wyjść lub moduły komunikacyjne. Istnieją moduły rozszerzeń cyfrowych i analogowych, co pozwala na elastyczne dopasowanie do wymagań instalacji. Dodatkowo Siemens daje możliwość rozbudowy o moduły komunikacyjne, takie jak moduł KNX oraz moduł switch. Sterownik ten jest w stanie obsłużyć do 24 wejść cyfrowych, 20 wyjść cyfrowych oraz po 8 wejść i wyjść analogowych (0-10V / 4-20mA / PT100, PT1000). Jednostka CPU występuje w czterech konfiguracjach ze względu na zasilanie oraz konfigurację wejść i wyjść.
Oprogramowanie LOGO! Soft Comfort - serce programowania
Programowanie i integracja
Programowanie realizowane jest w środowisku LOGO! Soft Comfort (wersja 8.4 lub nowsza). Konfiguracja komunikacji sieciowej, logowania danych, funkcji alarmowych i powiadomień (np. SMS-em) również odbywa się w tym oprogramowaniu. LOGO! Soft Comfort jest komfortowym narzędziem do tworzenia, edycji i zabezpieczenia programu sterownika LOGO!. Intuicyjny interfejs użytkownika pozwala w dowolny sposób łączyć gotowe bloki funkcyjne, tworząc w ten sposób program.
Sterowniki Siemens LOGO! mogą komunikować się z innymi urządzeniami w sieci Ethernet, działać jako klient MQTT lub serwer webowy, co umożliwia implementację w architekturach IoT/Przemysł 4.0. Istnieje możliwość zapisu tak przygotowanego programu do LOGO!, jak również odczytu programu z LOGO!.
Interfejs i funkcje środowiska
LOGO! Soft Comfort jest przyjaznym środowiskiem, gdzie większość czynności jesteśmy w stanie wykonać metodą DRAG&DROP (przeciągnij i upuść). Do budowania logiki programu mamy do dyspozycji dwa języki: blokowy FBD oraz drabinkowy LAD. Początkującym często zaleca się język FBD jako pierwszy w LOGO!Soft Comfort ze względu na jego intuicyjność. Do dyspozycji mamy 43 funkcje o różnych zastosowaniach, które dają spore możliwości jak na sprzęt w tej cenie.
Oprogramowanie wyróżnia się spójnym i przystępnie zaprojektowanym menu, podziałem wyświetlania standardowego paska narzędzi oraz wygodnymi opcjami ładowania, tworzenia i zamykania projektów. Na plus zasługuje również rozbudowana pomoc programu - po wciśnięciu klawisza F1 mamy dostęp do ogromnej bazy wiedzy. LOGO! Soft Comfort oferuje większe możliwości w zakresie symulacji i dokumentowania projektów. Wersja testowa oprogramowania jest dostępna za darmo ze strony producenta i posiada dopracowany symulator sterownika, oferując ogromne możliwości edukacyjne początkującym. Wersja testowa nie jest ograniczona czasowo, jedynie nie pozwala na wgranie programu do fizycznego sterownika.
Jedną z zaskakujących funkcji jest UDF (User Defined Function), która umożliwia „grupowanie” kilku elementów logicznych programu i łączenie ich w jeden blok. Opcja ta jest niesamowicie przydatna w sytuacji, gdy w programie występują powtarzające się operacje.
Funkcje zaawansowane i łączność
Rozszerzona łączność z chmurą i IoT
Dzięki protokołowi MQTT i integracji z usługami chmurowymi, LOGO! 8.4 może wysyłać dane do chmury (m.in. AWS, Alibaba Cloud, MS Azure). Rozszerzona obsługa chmur, oprócz wcześniejszych opcji, umożliwia efektywne zarządzanie danymi i monitorowanie systemu z dowolnego miejsca. Sterownik może działać jako klient MQTT lub serwer webowy, co pozwala na jego implementację w nowoczesnych architekturach Przemysłu 4.0 i IoT.
Wbudowany Web Server i aplikacja mobilna
LOGO! 8 posiada wbudowany Web Server, który umożliwia dostęp do wszystkich funkcji sterownika oraz panelu LOGO! TDE z poziomu przeglądarki internetowej. Aby uzyskać dostęp, zarówno LOGO! 8, jak i urządzenie, na którym chcemy podejrzeć sterownik, muszą znajdować się w tej samej sieci. Jeżeli do sieci podłączymy router Wi-Fi, będziemy mieli dostęp do sterownika np. za pomocą smartfona - wystarczy w przeglądarce wpisać adres IP sterownika. Oprócz zdalnego dostępu przez przeglądarkę internetową, Siemens wypuścił darmową aplikację LOGO! na Android i iOS. Aplikacja ta oferuje znacznie więcej możliwości diagnostycznych, niż sam podgląd Web Serwera. Można podglądać zmiany w czasie stanu wejść, wyjść, markerów i pozostałych zmiennych użytych w programie w postaci tabeli lub trendów (wykresów). Aplikacja umożliwia również zmianę parametrów, wartości zadanych, limitów itp.
Komunikacja sieciowa
Sterownik LOGO! 8 na pokładzie posiada jeden port Ethernetowy, za którego pośrednictwem podłączamy się komputerem. Sieć można rozbudować do 16 urządzeń, mogą to być sterowniki LOGO!, sterowniki Simatic S7 i maksymalnie jeden panel HMI. Zintegrowany interfejs RJ45 dla całej serii produktów LOGO! 8 pozwala na wzajemną komunikację modułów LOGO! oraz komunikację z panelami HMI i sterownikami SIMATIC. Interfejs RJ45 eliminuje konieczność korzystania z dodatkowych dedykowanych przewodów służących do wgrania programu do LOGO!.
Oprócz komunikacji Ethernet, sterownik LOGO! 8 można wyposażyć w moduł LOGO! CMR 2020, który wzbogaci funkcjonalność o sieć GPRS/SMS/GPS. Dzięki temu urządzeniu, między innymi, można za pośrednictwem SMS wysyłać rozkazy dla sterownika LOGO! 8 czy wysyłać zapytania o parametry i stan LOGO! 8. Ciekawostką tego modułu jest GPS, dzięki któremu można zdalnie dowiedzieć się, w jakim miejscu znajduje się sterownik, co znajdzie zastosowanie w obiektach, które się przemieszczają. Zupełnie nowy sposób komunikacji przez wiadomości SMS umożliwia kontrolę sterownika przez telefon komórkowy.
Funkcja logowania danych (Data LOG)
Oprócz podstawowych operacji logicznych, LOGO! 8 udostępnia funkcję logowania (archiwizacji) danych Data LOG. Umożliwia ona rejestrowanie wartości wejściowych i wyjściowych oraz aktualnych wartości w używanych blokach funkcji i obszarów znaczników M. Dane zapisują się w określonych odstępach czasu lub w przypadku określonych zdarzeń w sterowniku. Zgromadzone informacje przechowywane są w pliku w formacie CSV (do odtworzenia w Excelu) bezpośrednio w sterowniku LOGO! 8 lub na karcie pamięci Micro SD. Maksymalna liczba zapisanych wierszy w pliku CSV to 20000. Po przekroczeniu tego limitu LOGO! nadpisuje najstarsze dane.
Wyświetlacz LOGO! 8 i jego możliwości
Wbudowany wyświetlacz w LOGO! 8 nie tylko służy do obsługi systemowego menu w celach konfiguracji. Można przejąć na nim kontrolę z poziomu programu, aby wyświetlić określone wartości procesowe lub stany logiczne. Do dyspozycji jest 6 wierszy po 16 znaków każdy. LOGO! Soft Comfort pozwala skonfigurować też do 50 komunikatów, np. wyzwalanych po przekroczeniu jakiejś wartości analogowej, stanu logicznego czy naciśnięciu przycisku na sterowniku. Wyświetlane alarmy mogą być przewijane, jeśli jest ich kilka, oraz ustawione jako wymagające potwierdzenia przez użytkownika. Cała obsługa dodatkowych komunikatów na wyświetlaczu odbywa się bez specjalnej konfiguracji czy zakładania nowego projektu. Do schematu połączeń dodaje się nowy blok „Message text” i w jego opcjach konfiguruje, jak ma wyglądać ekran komunikatu. Wszystkie możliwe opcje są dostępne w jednym okienku. Oprócz tego systemowe menu skrywa w sobie wiele przydatnych opcji. Jesteśmy w stanie zmieniać parametry każdej użytej funkcji w programie, a nawet edytować program z poziomu panela.
Zastosowania sterowników LOGO! 8, w tym systemy alarmowe
Uniwersalność w automatyce
Sterownik LOGO! - uniwersalny sterownik PLC firmy Siemens - służy do przełączania i sterowania zarówno w zastosowaniach domowych, jak i przemysłowych. Ideą powstania LOGO! było stworzenie łatwego w obsłudze modułu, który zastąpiłby tradycyjne sterowanie oparte o przekaźniki i styczniki. Prosta instalacja, minimalne okablowanie i wygodne programowanie za pomocą oprogramowania LOGO! Soft Comfort umożliwiają realizację rozwiązań sterowania przemysłowego dla małych projektów automatyki w różnych dziedzinach.
LOGO! znajduje zastosowanie w szerokim spektrum aplikacji, takich jak:
- Sterowanie oświetleniem, roletami, żaluzjami.
- Systemy grzewcze i klimatyzacyjne (HVAC).
- Systemy nawadniania i podlewania.
- Sterowanie i nadzór nad systemami monitorowania.
- Sterowanie urządzeniami kontroli dostępu.
- Automatyzacja maszyn w małych instalacjach przemysłowych.
W wielu szafach elektrycznych szereg urządzeń, styczników, przekaźników i przekaźników czasowych zabiera dużo miejsca i w parze z wymaganymi połączeniami powoduje „przewodowe spaghetti”. Tutaj pojawia się doskonały przykład zastosowania LOGO! 8, które wypierając konwencjonalny układ sterowania, nie tylko zaoszczędzi miejsca w szafie elektrycznej, ale w ostatecznym rozrachunku również wydatków.
Przykład: System pomiaru temperatury z alarmem
Przedstawiony projekt ma za zadanie mierzyć temperaturę otoczenia za pomocą sensora półprzewodnikowego, wyświetlać zmierzoną wartość w postaci cyfrowej i analogowej (bargraf) na wyświetlaczu LCD wbudowanym w LOGO! 8. Mierzona temperatura ma być porównywana z zadanymi przez użytkownika progami. W przypadku przekroczenia kolejnych progów mają być zwierane styki przekaźników na kolejnych wyjściach sterownika. Ponadto, po przekroczeniu krytycznej wartości temperatury, włączy się czerwone podświetlanie, które zasygnalizuje krytyczną sytuację wymagającą interwencji obsługi. Projekt będzie implementowany w sterowniku LOGO! 8.FS4 z wykorzystaniem oprogramowania LOGO! Soft Comfort 8.1.
Ze względu na łatwą dostępność, niewielki koszt i wygodny w skalowaniu współczynnik konwersji temperatura-napięcie (10mV/oC), w projekcie został użyty półprzewodnikowy sensor temperatury MCP9700 firmy Microchip. Ponieważ zakres pomiarowy toru ADC w LOGO! wynosi 0…10 VDC, sensor został „obudowany” wzmacniaczem, który skaluje sygnał wyjściowy sensora do możliwości LOGO!, dodatkowo znoszony jest offset napięcia wyjściowego MCP9700. Potencjometr P1 umożliwia skalibrowanie napięcia początku skali przetwarzania (która w przykładzie wynosi +5oC). Na wyjściu wzmacniacza U2A (rail-to-rail) uzyskujemy zakres napięć wyjściowych bliski 0…10 VDC dla zakresu temperatur +5…+105oC.
Tor analogowy pokazany na rysunku 1 został zaimplementowany w sprzętowym symulatorze otoczenia dla LOGO! 8. Programowanie rozpoczyna się od skonfigurowania adresu IP w sterowniku (np. 192.168.0.165), a następnie w LOGO! Soft Comfort tworzony jest nowy projekt w zakładce Network Project.
Po dodaniu nowego urządzenia i skonfigurowaniu jego adresu, w oknie Network View pojawia się symbol graficzny sterownika dołączonego do PC. Możliwe jest zweryfikowanie poprawności połączenia poprzez opcję Go Online. Sensor temperatury z układem dopasowującym będzie dołączony do kanału wejściowego AI2. W programie, oprócz symbolu Analog input, wykorzystywany jest wzmacniacz analogowy (Analog Amplifier) z sekcji Special functions>Analog, który pełni rolę konfigurowalnego konwertera ADC.
Programowanie ogólnego systemu alarmowego w LOGO! Soft Comfort
Dyskusja często dotyczy programowania alarmu w środowisku LOGO! Soft Comfort, gdzie użytkownicy chcą stworzyć system alarmowy z funkcjami opóźnionego uzbrajania (np. 1-2 minuty po wyjściu z domu), sterowaniem stanem czuwania za pomocą kluczyka oraz całkowitym wyłączaniem alarmu po otwarciu drzwi domu. W programie zazwyczaj wykorzystuje się trzy wejścia: czujniki w drzwiach i bramce oraz wejście odpowiadające za kluczyk wyłączający alarm. Możliwe jest również dodanie funkcji automatycznego włączania i wyłączania alarmu według harmonogramu tygodniowego i weekendowego. Wśród automatyków i elektroników sterowniki logiczne Siemens LOGO! są znanym i często używanym elementem systemów automatyki. Dzięki intuicyjnemu oprogramowaniu i konfiguracji są dostępne i wykorzystywane przez osoby z podstawową wiedzą o układach elektrycznych.
Ograniczenia LOGO! 8
LOGO! 8 to sterownik, który jak na swoją cenę i możliwości konfiguracji, oferuje duże możliwości. Niemniej jednak, nie jest on zaliczany do klasy sterowników PLC w kontekście zastosowań wymagających presji czasu, np. do szybkich maszyn wymagających funkcji przerwania. Prezentowany sterownik nie poradzi sobie również ze złożonymi operacjami matematycznymi. Możliwości komunikacyjne nie są przystosowane do złożonej komunikacji otwartej, jak np. w przypadku sterowników Simatic S7. LOGO! 8 co prawda można używać do ambitnych zadań, jednak nie należy na siłę zmagać się z jego ograniczeniami i we właściwym czasie zastosować pełnowymiarowy sterownik PLC.