Jest to pierwszy w Polsce podręcznik metodycznie ujmujący tematykę wykorzystania języka tekstu strukturalnego w sterownikach S7-1200/1500 w ujęciu praktycznym. Na przykładach omówiono wszystkie instrukcje i ich działanie, przedstawiono także komunikację ze sterownikiem oraz możliwości unikalnego ich wykorzystania, jak np. implementację komunikacji za pomocą strony HTML, sterowanie silnikiem skokowym, wykorzystanie filtra Kalmana w celu ograniczenia wpływu zakłóceń itd. Przydatnymi w praktyce są także opisy symulatora pracy sterownika oraz analizatora sygnałów.

Książka została napisana z myślą o studentach uczelnianych kursów automatyki i informatyki, będzie także przydatna szerokiej rzeszy kadry inżynierskiej i uczniom szkół technicznych. Aby ułatwić korzystanie z niej mniej zaawansowanym Czytelnikom, w książce znalazły się wyjaśnienia elementarnych pojęć, które ułatwią także systematyzację wiedzy zaawansowanym programistom systemów automatyki.

Rozdziały:

1. Programowalne sterowniki i panele operatorskie stosowane w automatyce
1.1 Ogólne zasady budowy i działania sterowników 12
1.2 Podstawowe parametry sterowników S7-1200 i S7-1500. 15
1.3 Ogólne dane o panelach operatorskich. 18
1.4 Charakterystyka paneli operatorskich SIMATIC HMI 20
1.5 Procedura projektowania nowego ekranu 22
1.5.1 Wybór obiektów na ekranie.25
1.5.2 Fizyczne przyciski funkcyjne.26
1.5.3 Zdarzenia27
1.5.4 Animacje obiektów30
1.5.5 Właściwości dodatkowe.31

2. Podstawy działania sterownika
2.1 Architektura sterowników SIMATIC S7 38
2.1.1 Model jednostki centralnej.39
2.1.2 System wykonawczy i typy bloków organizacyjnych.39
2.1.3 Priorytetowość.41
2.1.4 Model pamięci41
2.1.5 Architektura blokowa – strukturyzacja oprogramowania43
2.2 Typy bloków 48
2.3 Przechowywanie danych, obszary pamięci i adresowanie 52
2.4 Typy danych 58
2.5 Środowisko programistyczne sterownika. 62
2.6 Uruchamianie sterownika. 64
2.7 Symulator pracy sterownika. 67
2.8 Języki programowania w środowisku STEP7. 69
2.9 Typy adresowania. 71
2.10 Definiowanie zmiennych globalnych i lokalnych oraz stałych 72

3. Język tekstu strukturalnego
3.1 Podstawowe elementy języka tekstu strukturalnego 76
3.2 Wyrażenia języka tekstu strukturalnego. 77
3.3 Operatory języka tekstu strukturalnego 79
3.4 Konwersja typu zmiennych 79
3.5 Instrukcje w języku tekstu strukturalnego 80
3.6 Wywołanie funkcji i bloków funkcji w języku SCL 92

4. Instrukcje podstawowe i przykłady ich zastosowań
4.1 Podstawowe wyrażenia logiczne (Bit logic operations) 97
4.2 Biblioteka zegarów (Timer operations)100
4.2.1 Generator impulsu TP o określonym czasie trwania103
4.2.2 Zegar opóźnienia załączenia TON o określony czas.104
4.2.3 Opóźnienie wyłączenia TOF o określony czas105
4.2.4 Opóźnienie załączenia TONR po zsumowanym czasie.107
4.2.5 Przykłady wykorzystania zegarów.108
4.3 Biblioteka liczników (Counter operations).109
4.3.1 Licznik zliczający w górę CTU.110
4.3.2 Licznik zliczający w dół CTD.111
4.3.3 Licznik zliczający w górę i w dół CTUD112
4.3.4 Przykłady zastosowań liczników.114
4.4 Instrukcje funkcji matematycznych (Math functions) 116
4.4.1 Deklaracja tablic i wpisywanie do nich danych.117
4.4.2 Działania na macierzach120
4.5 Instrukcje przenoszenia bloku danych (Move operations)123
4.5.1 Instrukcje przenoszenia obszarów danych MOVE_BLK i UMOVE_BLK123
4.5.2 Instrukcje wypełniania tablic FILL_BLK i UFILL_BLK.125
4.5.3 Instrukcja alokacji bajtów w danych SWAP126
4.5.4 Tablicowe bloki danych (Array data blocks).127
4.6 Adresowanie pośrednie (Move operations).128
4.6.1 Indeksowanie pośrednie tablic.128
4.6.2 Instrukcje z biblioteki Move operations do adresowania pośredniego129
4.7 Operacje konwersji danych (Conversion operations)131
4.7.1 Konwersja typu danych CONVERT132
4.7.2 Zaokrąglanie liczby zmiennoprzecinkowej ROUND132
4.7.3 Zaokrąglanie liczby zmiennoprzecinkowej w górę CEIL133
4.7.4 Zaokrąglanie liczby zmiennoprzecinkowej w dół FLOOR.133
4.7.5 Zaokrąglanie przez obcięcie TRUNC134
4.7.6 Skalowanie SCALE_X134
4.7.7 Normalizacja NORM_X135
4.7.8 Przykład normalizacji i skalowania toru zadawania impulsów do silnika skokowego.136
4.7.9 Konwersja wskaźnika VARIANT na wskaźnik DB_ANY VARIANT_TO_DB_ANY136
4.7.10 Konwersja wskaźnika DB_ANY na wskaźnik VARIANT DB_ANY_TO_VARIANT138
4.8 Operacje logiczne na słowach (Word logic operations)138
4.8.1 Ustawianie w słowie bitu na stan wysoki DECO138
4.8.2 Odczytanie adresu w słowie najmniej znaczącego bitu o wysokim stanie ENCO139
4.8.3 Kopiowanie jednego z dwóch wejść na wyjście SELECT140
4.8.4 Kopiowanie jednego z wielu parametrów wejściowych na wyjście MUX.140
4.8.5 Kopiowanie wartości wejścia na wybrane wyjście DEMUX141
4.9 Operacje przesuwania i rotacji danych (Shift and Rotate)141
4.10 Instrukcje dodatkowe (Additional instructions)142
4.10.1 Realizacja sekwensera DRUM.143
4.10.2 Dyskretny alarm na czas trwania stanu DCAT144
4.10.3 Alarm sterowany czasem trwania stanu MCAT.145
4.10.3 Porównanie wektora z maską IMC146
4.10.4 Porównanie macierzy bitów z macierzą maski SMC.147
4.10.5 Kompensator całkująco-różniczkujący LEAD_LAG147
4.10.6 Konwersja słowa na ciąg bitów dla wyświetlacza siedmiosegmentowego SEG148
4.10.7 Dopełnienie do dziesięciu 7-cyfrowej liczby w kodzie BCD BCDCPL149
4.10.8 Określanie liczby ustawionych bitów w słowie BITSUM.149
4.11 Konfiguracja analogowego toru pomiarowego.149

5. Instrukcje rozszerzone i przykłady ich zastosowań
5.1 Instrukcje operujące na czasie i kalendarzu (Date and time-of-day).160
5.1.1 Konwersja jednostek czasu T_CONV.163
5.1.2 Suma arytmetyczna jednostek czasu T_ADD164
5.1.3 Różnica arytmetyczna jednostek czasu T_SUB.164
5.1.4 Różnica czasu między zmiennymi czasu T_DIFF.165
5.1.5 Scalanie zmiennych czasu T_COMBINE165
5.1.6 Ustawienie daty i czasu zegara w CPU – WR_SYS_T166
5.1.7 Odczytanie daty i czasu zegara w CPU – RD_SYS_T166
5.1.8 Odczytanie czasu lokalnego – RD_LOC_T.167
5.1.9 Ustawienia czasu lokalnego – WR_LOC_T167
5.1.10 Ustawienie strefy czasowej i czasu letniego, obliczenie czasu lokalnego – SET_TIMEZONE167
5.1.11 Synchronizacja zegaru slave – SNC_RTCB .169
5.1.12 Odczyt czasu systemowego – TIME_TCK169
5.1.13 Pomiar czasu pracy – RTM169
5.2 Instrukcje operujące na znakach i łańcuchach znaków String + Char170
5.2.1 Konwersja znaków i łańcuchów znaków S_CONV170
5.2.2 Konwersja łańcucha znaków na tablicę zmiennych – Strg_TO_Chars172
5.2.3 Konwersja tablicy zmiennych na łańcuch znaków – Chars_TO_Strg.172
5.2.4 Konwersja łańcucha znaków na ciąg liczb szesnastkowych – ATH173
5.2.5 Konwersja ciągu liczb szesnastkowych na łańcuch znaków – HTA173
5.2.6 Długość łańcucha znaków – LEN174
5.2.7 Połączenie łańcuchów – CONCAT174
5.2.8 Odczytanie znaków z lewej strony łańcucha – LEFT174
5.2.9 Odczytanie znaków z prawej strony łańcucha – RIGHT.175
5.2.10 Odczytanie znaków ze środka łańcucha – MID.175
5.2.11 Usunięcie elementów z łańcucha – DELETE175
5.2.12 Wstawienie znaków do łańcucha – INSERT.176
5.2.13 Zastąpienie elementów w łańcuchu REPLACE.176
5.2.14 Wyszukanie elementów w ciągu FIND177
5.3 Odświeżanie i synchronizacja obrazu procesu (Process image)177
5.4 Instrukcje obsługi rozproszonych wejść/wyjść (Distributed I/O)178
5.5 Oszczędzanie energii (PROFIenergy).183
5.6 Zapisywanie i transfer rejestrów danych (Module parameter assignment).187
5.7 Instrukcje obsługi przerwań (Interrupts)188
5.7.1 Przerwania sprzętowe – instrukcje ATTACH i DETACH.189
5.7.2 Przerwania cykliczne – instrukcje SET_CINT, QRY_CINT.193
5.7.3 Opóźnione przerwania – Time-delay interrupt196
5.7.5 Przerwania zdarzeń błędów asynchronicznych – instrukcje DIS_IRT, EN_IRT, DIS_AIRT i EN_AIRT.200
5.8 Alarmy (Alarming).202
5.9 Instrukcje diagnostyczne (Diagnostics)204
5.9.1 Instrukcja odczytu statusu diod LED w sterowniku – LED.204
5.9.2 Instrukcja odczytu statusu urządzeń wejścia/wyjścia – DeviceStates.207
5.9.3 Instrukcja odczytu statusu modułów wejścia/wyjścia – ModuleStates208
5.9.4 Instrukcja odczytu bufora diagnostycznego – GET_DIAG i GEN_DIAG209
5.10 Instrukcja generowania receptur i dziennika danych. 211
5.11 Instrukcje sterowania danymi (Data block control).215
5.12 Instrukcje konwertowania adresowania (Addressing)216
5.13 Instrukcja generowania impulsów (Pulse).218

6. Instrukcje technologiczne
6.1 Układ regulacji i rola elementu wykonawczego.224
6.2 Osie, napędy i enkodery227
6.3 Sterowanie silnikiem skokowym.236
6.4 Zestaw instrukcji do sterowania ruchem (Motion Control)250
6.5 Instrukcja sterowania szybkim licznikiem i wyjście impulsowe.267
6.5.1 Instrukcja szybkiego licznika CTRL_HSC w sterowniku S7-1200.267
6.5.2 Konfiguracja wyjścia PTO/PWM w sterowniku S7-1200.270
6.5.3 Moduły technologiczne i instrukcja High_Speed_Counters
w sterowniku S7-1500.272
6.6 Konfiguracja osi w zakładce Technological Objects dla S7-1200.281
6.7 Konfiguracja osi w zakładce Technological Objects dla S7-1500.290
6.8 Instrukcja regulatora PID_Compact w sterownikach S7-1500 .299
6.8.1 Konfiguracja regulatora PID_Compact.305
6.8.1.1 Parametry podstawowe. 305
6.8.1.2 Ustawienia zaawansowane 307
6.8.2 Uruchomienie regulatora PID_Compact310
6.8.2.1 Samodostrajanie parametrów podczas uruchamiania regulatora. 310
6.8.2.2 Samodostrajanie parametrów regulatora w czasie pracy 311
6.8.2.3 Wizualizacja sygnałów  311
6.9 Wykorzystanie analizatora przebiegów sygnału wejściowego i wyjściowego do badania obiektu wirtualnego312
6.10 Sterowanie obiektem wirtualnym z wykorzystaniem regulatora PID_Compact317
6.10.1 Model obiektu wirtualnego317
6.10.2 Zastosowanie regulatora PID_Compact do sterowania wirtualnym obiektem.321
6.11 Sterowanie obiektem wirtualnym z wykorzystaniem własnego regulatora PID z algorytmem prędkościowym324
6.11.1 Dobór nastaw regulatora PID z algorytmem prędkościowym metodą Chiena–Hronesa–Reswicka.326
6.11.2 Dobór nastaw regulatora PID z algorytmem prędkościowym metodą Zieglera–Nicholsa.329
6.11.3 Dobór nastaw regulatora PID z algorytmem prędkościowym metodą Cohen–Coona.331

7. Instrukcje komunikacyjne
7.1 Synchronizacja czasowa pomiędzy urządzeniami w sieci338
7.2 Komunikacja między dwoma sterownikami S7-1200.348
7.2.1 Założenia programowe.350
7.2.2 Opis programu351
7.2.2.1 Program sterownika aktywnego PLC_1 (CPU 1214C) 352
7.2.2.2 Program sterownika pasywnego PLC_2 (CPU 1212C). 362
7.2.2.3 Program panelu operatorskiego HMI_1 (KTP 400 Basic). 368
7.3 Zdalna komunikacja ze sterownikiem za pomocą routera eWON.371
7.3.1 Typy routerów eWON371
7.3.2 Tworzenie połączenia ze sterownikiem.372
7.4 Komunikacja przy użyciu WEB Servera384
7.4.1 Aktywacja WEB Servera w TIA Portal.384
7.4.2 Standardowe strony WEB385
7.4.3 Projektowanie strony użytkownika392
7.4.3.1 Procedura tworzenia stron użytkownika 394
7.4.3.2 Podstawowe informacje o HTML 395
7.4.3.3 Podstawowe informacje o CSS 396
7.4.3.4 Polecenia AWP 399
7.4.3.5 Konfiguracja stron użytkownika 403
7.4.4 Przykładowa strona użytkownika. 406
7.5 Komunikacja PLC ze smartfonem pracującym pod systemem Android412
7.5.1 Struktura aplikacji413
7.5.2 Ekrany413
7.5.3 Połączenie ze sterownikiem.421
7.6 Implementacja sterowania głosowego w sterowniku PLC422
7.6.1 Moduł EasyVR i interfejs423
7.6.2 Programowanie modułu EasyVR.425
7.6.3 Interfejs RS-232.426
7.6.4 Opis magistrali interfejsu.427
7.6.5 Komunikacja Point-to-Point429
7.6.5.1 Konfiguracja portów modułu komunikacyjnego RS-232. 430
7.6.5.2 Konfiguracja parametrów nadawczych. 433
7.6.5.3 Konfiguracja parametrów odbiorczych. 435
7.6.5.4 Instrukcje komunikacyjne Send_P2P i Receive_P2P 440
7.6.5.5 Instrukcje pomocnicze 441
7.6.5.6 STATUS i kody błędów 442
7.6.6 Analiza sygnałów podczas komunikacji z EasyVR. 444
7.6.6.1 Analiza poprawnie wykonanej transmisji z rozpoznaniem głosu 445
7.6.6.2 Analiza niepoprawnych transmisji rozpoznania głosu. 445
7.6.7 Program do komunikacji sterownika PLC z modułem EasyVR446
7.6.8 Program sterowania głosowego modułem dla sterownika PLC447

8. Podsumowanie

Dodatki:
Dodatek A Typy danych obsługiwane przez S7-1200/1500.454
Dodatek B Wykaz programów zamieszczonych na serwerze Wydawnictwa BTC