Obecný článek o PLC Millenium 3 francouzské společnosti Crouzet byl vydán na serveru automatizace.hw.cz již dříve (TEST - horká novinka na trhu - levné francouzké PLC Millenium3). Tento článek je pak konkrétně zaměřen na nejmenší zakrytovanou verzi s LCD displejem a tlačítky, tedy verzi CD12, určené pro napájení stejnosměrným napětím 24 V. Označení CD12 značí, že je k dispozici 8 binárních vstupů, resp. 4 binární a 4 sdílené binární / analogové vstupy (dle nastavení), a 4 reléové výstupy. Pro dále popisovaný program pro časování tisku tiskárny je důležitý integrovaný obvod reálných hodin RTC zálohovaný lithiovou knoflíkovou baterií, protože díky němu lze časování provádět dlouhodobě s velkou přesností a zajistit úspěšnou funkci i po vypnutí/zapnutí napájení.

Prakticky hlavním a jediným řídícím prvkem PLC je mikrokontrolér Atmel ATmega163, který je na základní desce plošných spojů doplněn o přidané periferie vytvářející hlavně rozhraní vstupů a výstupů. Do desky je zároveň připojena i malá vysunutá destička realizující HMI rozhraní, tedy již zmíněný žlutě osvětlený LCD displej poskytující 4 řádky po 18 znacích a soustavu 5 tlačítek (A, B, ESC, šipka nahoru, šipka dolu, OK). Od výroby běží v PLC nahraný firmware, který bez zásahu programátora ukazuje stav PLC, umožňuje spouštět a zastavovat v PLC nahraný program a zobrazovat a nastavovat hodiny (hod:min:sec). Mimo uvedených vstupů a výstupů se nalevo od tlačítek pod výsuvným krytem nachází 6pinové ISP programovací rozhraní fyzicky umístěné na základní desce plošných spojů (DPS). Otvor v pouzdru PLC není realizován samoúčelně, protože je proveden přesně tak, aby šel konec programovacího kabelu zastrčit jen v jedné pozici a nemohlo tedy dojít k otočení.

• Napájení: 24 V DC - napětí úrovně log. 1 vstupů = 24V DC
• Procesor: Atmel ATmega163
• Paměť: Flash EEPROM (až 250 funkčních bloků programu), EEPROM (368 bitů/200 slov s garantovaným udržením min. 10 let)
• LCD displej: 4 řádky a 18 znaků
• Vstupy:
  • 4 analogové napěťové 0-10 V sdílené s binárními vstupy
  • 8 binárních/diskrétních 0-24 V
• Výstupy: 4 reléové, spínání max. 250 V AC / 150 V DC/ 8 A; min. 5V / 10 mA
• Grafické programování: klasické reléové diagramy (Ladder diagram) nebo propojení funkčních bloků propojení/zapojení logických členů/sekvenčních členů
• Programování: pomocí ISP rozhraní, kabelu USB-ISP a vývojového programu Crouzet Logic M3
• Možná datová komunikace: MODBUS/RS-485, modem RTC, GSM
• Provozní teplota: - 20 až 40°C
• Vlhkost: až 95°
• Rozměry: 90 x 72 x 70 mm
• Stupeň krytí: IP40 (čelní panel)
• Upevnění:
  • na 35 mm DIN lištu - upevňovací mechanismus na spodní straně pouzdra PLC
  • dva vysouvací plastové držáky pro přišroubování na panel

Jediné co chybí a vadí je málo předdefinovaných prvků sekvenční logiky. Například úplně chybí D klopný obvod nebo posuvný registr. Ty je pak nutné skládat z menších "stavebních kamenů" a zbytečně se na obrazovce komplikuje a znepřehledňuje zapojení, i když lze často opakující se bloky označit jako MACRA a snadno opakovaně využívat. Po pár experimentech však lze zjistit, že funkci DKLO lze docela dobře nahradit speciálním nastavením a zapojením časovače-Timer, který obsahuje povolovací ENABLE vstup reagující na hranu. Podobně lze obvodem časovač vytvořit i oscilátor/generátor signálu s periodou v řádu milisekund. Pro časy v násobcích setin sekundy a celých sekund lze použít předpřipravené časovače a pro časování v minutách a hodinách již RTC hodiny.

K vývoji a testování programu slouží do vývojového programu zakomponovaný velmi kvalitní simulátor, který podrobně ukazuje funkci jednotlivých prvků, vstupů a výstupů a "tok" logických, digitálních i analogových signálů. Pak už nic nebrání program načíst z PC do zvoleného typu PLC Millenium3, který je nutné definovat ještě před úplným začátkem programování, prostřednictvím RS-232 nebo USB kabelu. Poté lze celý program odladit pomocí emulátoru. Ten pracuje vizuálně stejně jako simulátor, ale pouze simulované hodnoty a indikace jsou nahrazeny reálnými. Zkompilovaný a odzkoušený je možné chránit heslem proti přečtení.

Přesněji definované zadání:

Každých 30 minut má být tiskárnou připojenou na RS-232 výstup pásové váhy automaticky vytištěna hodnota počítadla množství naváženého materiálu od automatického vynulování počítadla, které má proběhnout pravidelně každá den v 6:00.

Rozbor zadání:

Elektronika pásové váhy Sartorius sice má RS-232 výstup na tiskárnu a umí tisknout po řádcích hodnoty naváženého množství, ale neumožňuje přesné časování tisku po 30 minutách 24 hodin denně, 365 dní v týdnu. Navíc neumožňuje nulování počítadla prošlého množství v určitý časový okamžik. K tomu je potřeba přesný obvod reálného času RTC, který je například obsažen v levném PLC Millenium 3 francouzské firmy Crouzet. PLC tedy bude provádět časování jak pravidelného tisku po 30 minutách, realizovatelné pomocí reléového výstupu PLC a vstupu elektroniky pásové váhy pro externí nulovací tlačítko, tak i pravidelné nulování hodnoty počítadla prošlého množství opět pomocí reléového výstupu PLC a vstupu váhy pro připojení externího nulovacího tlačítka. Mimo to by však PLC mělo umožňovat alespoň pro servisní účely okamžité vytištění hodnoty i nulování počítadla po stisku tlačítka. Zároveň by ať při automatickém, tak i ručním nulování počítadla mělo dojít nejdříve k vytištění stavu těsně před vynulováním a pak následně těsně po vynulování jako nulovou startovací hodnotu.

Výše uvedené zadání lze bez problémů splnit nejmenším PLC Millenium 3 s displejem a tlačítky, označené jako CD 14. Základem programu je funkční blok hodiny (Time Prog) B00 a B01, který je časován RTC obvodem a umožňuje nastavit až 50 časových údajů, kdy má dojít k překlopení výstupu bloku ze stavu log. 0 do stavu log. 1 či obráceně. Nastavit lze přesně hodinu, minutu, den v týdnu a týden v měsíci a měsíc v roce, kdy má změna stavu výstupu proběhnout. Navolit lze jak jednorázovou akci, tak častěji realizované periodické opakování. Periodu lze nastavit po dnech, týdnech či měsících. Ne však bohužel po minutách, což je jeden případ, který je nutné realizovat. Jedním blokem hodin se zadanou jednou akcí tak lze realizovat pravidelné nulování počítadla množství prošlého materiálu každý den v 6:00 ráno, zatímco druhým blokem hodin se zadanými 24 akcemi (zadanými řádky) se provádí časování pravidelného výpisu řádku na tiskárně. Každý řádek tedy realizuje sepnutí po zadaném časovém úseku 30 minut, tedy 6:30, 7:00, 7:30, 8:00, ... 5:00, 5:30. Těchto 24 řádků se pak opakuje každý den v roce. V případě potřeby lze snadno nastavením bloku tisk omezit třeba jen na pracovní dny (Po až Pá). Tisk v 6:00 pak realizuje samotný akt nulování počítadla prostřednictvím výstupu O1 (B03), kdy se po inicializaci akce nulování nejdříve vytiskne hodnota před vynulováním, pak se fyzicky provede nulování a poté opět vytištění počátečního stavu počítadla pro další směnu. To je ve schématu realizováno kombinací 3 časovačů (Timer) reagujících na hranu impulsu vygenerovaného blokem hodin, za který je připojen generátor impulsu při změně stavu.

Pomocí logických členů OR se pak realizuje možnost servisního vynulování počítadla či výtisku pomocí dlouhého stisku tlačítka A (B18), resp. tlačítka B (B20). délka po kterou musí být tlačítko držené stisknuté, aby se akce zahájila, je dáno nastavením bloků časovačů B19 a B22, na které jsou na vstupy tlačítek připojeny. Zařazené bloky generátorů impulsů (B09, B13, B14 ....) vytvářejí stejný signál pro generování požadované délky impulsu, na který je schopen zareagovat vstup elektroniky pásové váhy, případně jiného zařízení pro které lze tento systém použít.

Nakonec se ve schématu objevují bloky displejů, které generují programátorem požadované zobrazení textu na displeji. Pokud by nebyly v programu tyto bloky použity, je standardně na displeji zobrazován čas a aktuální stavy vstupů a výstupů PLC. To generuje v PLC běžící firmware Crouzet. Po stisku tlačítek lze pak spustit či zastavit program či změnit nastavení času a data obvodu RTC. Ve zde uvedeném případě se pak na úvodní obrazovce zobrazuje čas, datum a popis k funkci zaprogramovaných tlačítek A a B, které ve firmwaru nemají žádnou úlohu (po stisku se nic nestane). Po stisku OK se pak přejde zpět do menu firmwaru, pro potřebu nastavení hodin PLC bez potřeby počítače. Pomocí stisků tlačítka ESC se pak přejde opět na zaprogramovanou úvodní obrazovku.