Программируемые логические контроллеры Siemens LOGO! — полное руководство
В данной статье мы рассмотрим программируемые логические контроллеры Siemens LOGO!, их технические характеристики, особенности программирования, подключение и практическое применение. Материал будет особенно полезен как для начинающих, так и для опытных инженеров автоматизации.
Содержание
Введение в мир Siemens LOGO!
Siemens LOGO! — это компактный программируемый логический контроллер (ПЛК), разработанный компанией Siemens для решения простых задач автоматизации в промышленности, зданиях и домашней автоматизации. С момента своего первого появления в 1996 году, LOGO! стал одним из самых популярных и доступных решений для базовой автоматизации, предлагая оптимальное соотношение цены и функциональности.
Рис. 1. Схематическое изображение контроллера Siemens LOGO! с основными элементами
LOGO! представляет собой модульную систему, состоящую из базового модуля и опциональных модулей расширения. Базовый модуль включает в себя процессор, память, входы/выходы, интерфейс пользователя и коммуникационные порты. Компактный дизайн LOGO! позволяет устанавливать его в небольших распределительных щитах, что делает его идеальным решением для ограниченных пространств.
Основные преимущества Siemens LOGO!
Компактность
Компактный дизайн позволяет экономить место в шкафах управления. Ширина базового модуля составляет всего 71,5 мм или 107 мм в зависимости от серии.
Модульность
Возможность расширения системы с помощью дополнительных модулей. К одному базовому модулю можно подключить до 24 дискретных и 8 аналоговых входов/выходов.
Простота программирования
Интуитивно понятный интерфейс программирования через ПО LOGO! Soft Comfort или с помощью кнопок на передней панели устройства.
Линейка моделей Siemens LOGO!
Siemens предлагает различные модели LOGO!, которые отличаются по типу питания, количеству входов/выходов и дополнительным функциям. Рассмотрим основные модели, представленные на рынке:
| Модель | Напряжение питания | Цифровые входы | Цифровые выходы | Аналоговые входы | Особенности |
|---|---|---|---|---|---|
| LOGO! 230RC | 115-240В AC/DC | 8 | 4 (реле) | 0 | Наиболее распространенная модель для питания от сети 220В |
| LOGO! 230RCE | 115-240В AC/DC | 8 | 4 (реле) | 0 | С Ethernet интерфейсом, серия 8 |
| LOGO! 24RC | 24В DC | 8 | 4 (реле) | 0 | Для систем с питанием 24В постоянного тока |
| LOGO! 24RCE | 24В DC | 8 | 4 (реле) | 0 | С Ethernet интерфейсом, серия 8 |
| LOGO! 12/24RC | 12/24В DC | 8 | 4 (реле) | 4 | Универсальное питание 12/24В, с аналоговыми входами |
| LOGO! 12/24RCE | 12/24В DC | 8 | 4 (реле) | 4 | С Ethernet интерфейсом, серия 8 |
| LOGO! 24C | 24В DC | 8 | 4 (транзистор) | 0 | Транзисторные выходы для высокочастотной коммутации |
| LOGO! 24CE | 24В DC | 8 | 4 (транзистор) | 0 | С Ethernet интерфейсом, серия 8 |
Буквенные обозначения в названии моделей имеют следующие значения:
- R — выходы релейного типа
- C — встроенные часы реального времени
- E — наличие Ethernet интерфейса (только в серии LOGO! 8)
Важно! При выборе модели LOGO! необходимо учитывать не только напряжение питания, но и тип выходов. Релейные выходы обеспечивают гальваническую развязку и способны коммутировать как постоянный, так и переменный ток, но имеют ограниченный ресурс переключений. Транзисторные выходы предназначены только для постоянного тока, но обеспечивают более высокую частоту переключений и длительный срок службы.
Программное обеспечение LOGO! Soft Comfort
LOGO! Soft Comfort — это специализированное программное обеспечение для программирования контроллеров Siemens LOGO!. Программа предоставляет интуитивно понятный графический интерфейс, позволяющий создавать, тестировать и документировать программы для LOGO!.
Рис. 2. Интерфейс программы LOGO! Soft Comfort с примером простой FBD схемы
Основные возможности LOGO! Soft Comfort:
Программирование
Поддерживаются два языка программирования: FBD (Function Block Diagram) и LAD (Ladder Diagram). FBD использует логические блоки, а LAD — релейно-контактные схемы.
Симуляция
Встроенный симулятор позволяет тестировать программы без физического подключения к устройству, что экономит время при отладке.
Документирование
Автоматическое создание проектной документации, включая схемы подключения, списки использованных функциональных блоков и настроек.
Последняя версия программного обеспечения — LOGO! Soft Comfort V8.3, которая поддерживает все модели LOGO!, включая новейшую серию LOGO! 8.3. Программу можно скачать с официального сайта Siemens после регистрации, а также приобрести на физическом носителе.
// Пример простой программы на языке FBD для управления освещением по таймеру
// 1. Добавляем блок таймера недельного расписания (Weekly timer)
// 2. Настраиваем включение в 8:00 и выключение в 18:00 в рабочие дни
// 3. Соединяем выход таймера с цифровым выходом Q1
// 4. Добавляем вход I1 как ручное управление через блок ИЛИ (OR)
// Результат: освещение включается по расписанию или вручную
Основы программирования LOGO!
Программирование контроллеров LOGO! может осуществляться двумя способами: непосредственно на устройстве с помощью кнопок или через программное обеспечение LOGO! Soft Comfort. Второй способ является более удобным и предпочтительным для создания сложных программ.
Языки программирования
LOGO! поддерживает два основных языка программирования:
FBD (Function Block Diagram)
Графический язык, использующий функциональные блоки, которые соединяются между собой линиями, представляющими логические связи. Этот язык интуитивно понятен и напоминает принципиальные электрические схемы.
LAD (Ladder Diagram)
Графический язык релейно-контактных схем, который отображает программу в виде электрической цепи с контактами и катушками реле. Особенно удобен для электриков, знакомых с релейной логикой.
Основные функциональные блоки
В LOGO! доступны следующие категории функциональных блоков:
| Категория | Примеры блоков | Применение |
|---|---|---|
| Базовые логические операции | AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR | Реализация логических условий |
| Специальные функции | RS-триггер, импульсное реле, детектор фронта | Запоминание состояний, обработка сигналов |
| Таймеры | Задержка включения, задержка выключения, импульсный таймер | Временные функции, задержки |
| Счетчики | Счетчик вверх/вниз, счетчик часов работы | Подсчет событий, отслеживание времени работы |
| Аналоговые функции | Компаратор, усилитель, преобразователь значений | Обработка аналоговых сигналов |
| Календарь и часы | Недельный и годовой таймер, астрономические часы | Управление по расписанию |
| Текстовые сообщения | Текстовый дисплей, SMS (только для LOGO! 8) | Отображение информации оператору |
Процесс создания программы
Типичный процесс создания программы для LOGO! включает следующие этапы:
- Определение требований и логики работы системы
- Создание нового проекта в LOGO! Soft Comfort
- Выбор используемого устройства LOGO! и его конфигурации
- Размещение функциональных блоков на рабочей области
- Соединение блоков в соответствии с требуемой логикой
- Настройка параметров каждого блока
- Симуляция программы для проверки правильности работы
- Загрузка программы в устройство LOGO!
- Тестирование и отладка в реальных условиях
Совет: При проектировании программы рекомендуется сначала создать простую базовую функциональность, затем протестировать ее и только после этого добавлять более сложные функции. Такой подход существенно упрощает отладку и поиск ошибок.
Подключение и монтаж LOGO!
Правильное подключение LOGO! является важным условием стабильной работы системы автоматизации. Рассмотрим основные аспекты подключения и монтажа:
Питание контроллера
В зависимости от модели, LOGO! может питаться от следующих источников:
- LOGO! 230RC/RCE: 115-240В переменного или постоянного тока
- LOGO! 24RC/RCE: 24В постоянного тока
- LOGO! 12/24RC/RCE: 12В или 24В постоянного тока
Внимание! При подключении питания необходимо строго соблюдать полярность для моделей с питанием постоянным током. Неправильное подключение может привести к повреждению устройства.
Подключение входов
Цифровые входы LOGO! могут подключаться к различным типам дискретных датчиков и переключателей:
| Тип модели | Сигнал активации входа | Типичные датчики |
|---|---|---|
| LOGO! 230RC/RCE | 115-240В AC/DC | Кнопки, концевые выключатели, реле напряжения |
| LOGO! 24RC/RCE | 24В DC | Бесконтактные датчики, кнопки, фотоэлементы |
| LOGO! 12/24RC/RCE | 12/24В DC | Бесконтактные датчики, кнопки, фотоэлементы |
Аналоговые входы (в моделях LOGO! 12/24RC/RCE) принимают сигнал 0-10В постоянного тока и могут подключаться к аналоговым датчикам температуры, давления, уровня и других физических величин.
Подключение выходов
Выходы LOGO! могут быть двух типов:
Релейные выходы (R)
Обеспечивают гальваническую развязку и могут коммутировать как постоянный, так и переменный ток. Максимальный ток нагрузки: 10А для резистивной нагрузки, 3А для индуктивной нагрузки.
Транзисторные выходы (T)
Предназначены для коммутации постоянного тока до 0,3А при напряжении 24В. Обеспечивают более высокую частоту переключений (до 10 Гц) и практически неограниченный ресурс.
Схема подключения LOGO! 230RC
Рис. 3. Схема электрических соединений контроллера LOGO! 230RC
Монтаж и размещение
LOGO! монтируется на стандартную DIN-рейку шириной 35 мм. При монтаже необходимо учитывать следующие рекомендации:
- Обеспечить достаточное пространство для вентиляции (не менее 25 мм сверху и снизу)
- Избегать установки рядом с источниками тепла
- Располагать контроллер в местах, защищенных от пыли и влаги
- При подключении использовать провода с сечением от 0,5 до 1,5 мм²
- Для защиты от короткого замыкания использовать предохранители на линиях питания
Расширение возможностей LOGO!
Базовые модули LOGO! могут быть расширены с помощью дополнительных модулей, что позволяет увеличить количество входов и выходов, а также добавить специализированные функции.
Модули расширения
| Тип модуля | Описание | Применение |
|---|---|---|
| DM8/16 (Digital Module) | Дополнительные цифровые входы и выходы | Расширение количества дискретных сигналов |
| AM2 (Analog Module) | Аналоговые входы 0-10В или 0/4-20мА | Подключение аналоговых датчиков |
| AM2 RTD | Входы для датчиков температуры Pt100/Pt1000 | Измерение температуры с высокой точностью |
| AM2 AQ | Аналоговые выходы 0-10В или 0/4-20мА | Управление аналоговыми исполнительными механизмами |
| CM (Communication Module) | Модули связи для различных протоколов | Интеграция в сети AS-Interface, KNX, EIB |
К одному базовому модулю LOGO! можно подключить до 24 цифровых входов/выходов и до 8 аналоговых входов/выходов. Это соответствует базовому модулю плюс 7 модулей расширения.
Расчет максимальной конфигурации LOGO!
Базовый модуль LOGO! 12/24RCE:
- 8 цифровых входов
- 4 аналоговых входа (I1-I4 могут использоваться как аналоговые)
- 4 релейных выхода
+ 7 модулей расширения DM16 (8 входов + 8 выходов каждый):
- 7 × 8 = 56 дополнительных цифровых входов
- 7 × 8 = 56 дополнительных цифровых выходов
Итого: 64 цифровых входа + 60 цифровых выходов + 4 аналоговых входа
Примечание: Это теоретическая конфигурация. На практике рекомендуется не превышать 80% от максимальной емкости для обеспечения надежности системы.
Коммуникационные возможности
Начиная с серии LOGO! 8, все модели с буквой "E" в названии имеют встроенный Ethernet-интерфейс, что открывает следующие возможности:
- Программирование через Ethernet
- Интеграция в сети PROFINET
- Обмен данными между несколькими контроллерами LOGO!
- Подключение к веб-серверам и системам SCADA
- Отправка email-уведомлений
Для связи с устройствами прошлых поколений или отладки программ можно использовать кабель LOGO! USB PC-кабель (6ED1057-1AA01-0BA0).
Практические примеры использования LOGO!
Рассмотрим несколько практических примеров использования LOGO! в различных областях автоматизации.
Пример 1: Система управления освещением
Задача: Автоматизировать включение освещения в офисном помещении по расписанию, с учетом уровня естественного освещения и возможностью ручного управления.
Оборудование:
- LOGO! 12/24RCE
- Датчик освещенности с выходом 0-10В
- Кнопки ручного управления
- Контакторы для управления группами освещения
Алгоритм работы:
- В рабочие дни с 8:00 до 18:00 система работает в автоматическом режиме: освещение включается при недостаточном уровне естественной освещенности (менее 300 люкс).
- Вне рабочего времени освещение выключено, но может быть включено вручную на 1 час.
- Ручное управление имеет приоритет над автоматическим.
// Упрощенная логика программы на FBD:
// 1. Блок недельного таймера (B001) -> выход X определяет рабочее время
// 2. Блок аналогового компаратора (B002) сравнивает значение с датчика освещенности с пороговым значением
// 3. Логическое И (B003): B001.X AND B002.Q -> выход определяет необходимость включения по автоматике
// 4. Кнопка ручного включения (I1) -> импульсное реле с функцией ручного сброса (B004)
// 5. Логическое ИЛИ (B005): B003.Q OR B004.Q -> выход управляет реле Q1 (освещение)
Пример 2: Управление насосной станцией
Задача: Автоматизировать работу насосной станции водоснабжения с двумя насосами, обеспечив поддержание давления в системе и защиту от сухого хода.
Оборудование:
- LOGO! 24RC
- Датчик давления с выходом 4-20мА (через модуль AM2)
- Реле защиты от сухого хода
- Контакторы для управления насосами
Алгоритм работы:
- При снижении давления ниже 2.5 бар включается первый насос.
- Если давление не поднимается в течение 30 секунд, включается второй насос.
- При достижении давления 4 бар насосы отключаются.
- Для равномерного износа насосы чередуются через каждые 24 часа работы.
- При срабатывании защиты от сухого хода насосы немедленно отключаются с блокировкой на 5 минут.
Рис. 4. Функциональная схема управления насосной станцией на базе LOGO!
Расчет энергопотребления системы
Базовый модуль LOGO! 24RC: 0.1А при 24В = 2.4Вт
2 реле при срабатывании: 2 × 10Вт = 20Вт
Датчик давления: 0.02А при 24В = 0.48Вт
Итого: примерно 23Вт
При работе 24/7 годовое потребление составит:
23Вт × 24ч × 365дней = 201.5 кВт·ч/год
Пример 3: Система вентиляции с рекуперацией тепла
Задача: Автоматизировать работу системы вентиляции с рекуперацией тепла в частном доме, обеспечивая оптимальный микроклимат и энергоэффективность.
Оборудование:
- LOGO! 12/24RCE
- Датчики температуры Pt1000 (через модуль AM2 RTD)
- Датчик влажности и CO2
- Частотные преобразователи для управления вентиляторами
- Сервоприводы воздушных заслонок
Алгоритм работы:
- Система автоматически регулирует скорость вентиляторов в зависимости от уровня CO2 и влажности в помещении.
- При низкой температуре наружного воздуха (ниже -20°C) активируется режим предварительного подогрева.
- В летний период при высокой температуре воздуха (выше 26°C) активируется режим охлаждения (bypass рекуператора).
- Система имеет несколько предустановленных режимов: "Дома", "Отсутствие", "Вечеринка", "Сон".
- При срабатывании пожарной сигнализации система немедленно отключается.
Преимущества и ограничения Siemens LOGO!
Преимущества
- Низкая стоимость по сравнению с полноценными ПЛК
- Простота программирования и настройки
- Компактные размеры
- Высокая надежность и промышленное исполнение
- Возможность расширения
- Встроенный дисплей в некоторых моделях
- Бесплатная демо-версия программного обеспечения
Ограничения
- Ограниченные вычислительные возможности
- Небольшой объем памяти программ (до 400 блоков)
- Ограниченная скорость обработки сигналов
- Отсутствие поддержки сложных коммуникационных протоколов
- Нет возможности программирования на текстовых языках (ST, IL)
- Ограниченная визуализация процессов
Советы по выбору модели LOGO!
При выборе модели LOGO! для конкретной задачи автоматизации рекомендуется учитывать следующие факторы:
- Напряжение питания: Выбирайте модель в соответствии с доступным напряжением питания (230В AC, 24В DC, 12В DC).
- Тип датчиков: Если планируется использование датчиков с питанием 24В, лучше выбрать LOGO! с соответствующим напряжением питания.
- Количество входов/выходов: Оцените необходимое количество входов и выходов с запасом ~20% для возможного расширения системы.
- Тип сигналов: При работе с аналоговыми сигналами выбирайте модели с аналоговыми входами (LOGO! 12/24RC/RCE) или добавляйте соответствующие модули расширения.
- Сетевые возможности: Для интеграции в сети Ethernet выбирайте модели с буквой "E" в названии (серия LOGO! 8).
- Частота коммутации: Для высокочастотных применений (более 2 Гц) предпочтительнее модели с транзисторными выходами вместо релейных.
- Визуализация: Если требуется отображение информации на встроенном дисплее, выбирайте модели с дисплеем.
Рекомендация: Для большинства применений оптимальным выбором будет LOGO! 12/24RCE (6ED1052-1MD08-0BA1) или LOGO! 230RCE (6ED1052-1FB08-0BA1) в зависимости от доступного напряжения питания. Эти модели предлагают оптимальное соотношение функциональности и стоимости, включая Ethernet-интерфейс и встроенный веб-сервер.
Заключение
Siemens LOGO! — это мощный и доступный инструмент для реализации простых и средних по сложности задач автоматизации. Благодаря своей модульности, простоте программирования и надежности, LOGO! получил широкое распространение в промышленной автоматизации, системах "умного дома", управлении освещением, вентиляцией, отоплением и других областях.
Для начинающих инженеров по автоматизации LOGO! представляет собой идеальную платформу для изучения основ программирования ПЛК и принципов автоматизации. Опытные специалисты ценят LOGO! за скорость реализации проектов и оптимальное соотношение цены и функциональности.
С выпуском серии LOGO! 8 компания Siemens существенно расширила коммуникационные возможности контроллера, что позволяет интегрировать его в современные сетевые инфраструктуры и системы "Интернета вещей" (IoT).
Рис. 5. Эволюция семейства Siemens LOGO! от начала производства до наших дней
Отказ от ответственности
Данная статья носит исключительно информационный характер и не является официальной документацией Siemens. Автор не несет ответственности за возможные неточности или ошибки. Перед применением приведенной информации в реальных проектах рекомендуется обращаться к официальной документации производителя. Siemens LOGO! является зарегистрированным товарным знаком Siemens AG.
Источники информации
- Официальный сайт Siemens: Логические модули LOGO!
- Руководство пользователя LOGO! Soft Comfort V8.3.
- Техническая документация "LOGO! System Manual", Siemens AG, 2019.
- Berger, Hans. "Automating with SIMATIC S7-1200: Configuring, Programming and Testing with STEP 7 Basic", Publicis Publishing, 2013.
- Müller, Jürgen. "Automatisieren mit LOGO!: Praktisches Wissen zur LOGO!-Programmierung", Publicis Publishing, 2018.
© 2025. Статья подготовлена исключительно в ознакомительных целях.
