Click here to load reader

2 PLC osnove poroba - keep.ftn.uns.ac.rs Sys i... · uključuju izlaz. Zatim , izlaz samog sebe drži sve dok neko ne pritisne stop_taster Ovo važi u slučaju da se za stop koriste

  • View
    225

  • Download
    9

Embed Size (px)

Text of 2 PLC osnove poroba - keep.ftn.uns.ac.rs Sys i... · uključuju izlaz. Zatim , izlaz samog sebe...

  • PLC

    Industrijski sistemi i protokolivebe

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 2

    ta je PLC ?

    PLC (programabilni logiki kontroler) je mikroprocesorski sistem u kome su hardver i softver specifino adaptirani industrijskom okruenju

    Elemenat automatizovanog sistema, koji na osnovu signala sa ulaznih ureaja, po odreenom programu, izvrava razliite logike i sekvencionalne funkcije, na osnovu kojih formira izlazne signale kojima upravlja izlaznim ureajima; istovremeno obavlja komunikaciju sa udaljenim raunarom, kontrolerom, operatorskim panelom ili drugim pokazivakim ureajem

    Prvobitno je formiran kao zamena za relejnu logiku, ali sada pored logikih funkcija moe da obavlja i aritmetika izraunavanja i sloeno, potpuno digitalno upravljanje.

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 3

    Uloga PLC-a

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 4

    PLC naspram klasinih upravljakih sistema

    Modularna organizacija, lako proirenje i adaptacija

    Potrebno je mnogo manje (80%) provodnika za povezivanje

    Dijagnostike funkcije - brzo i jednostavno otkrivanje greaka

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 5

    PLC naspram klasinih upravljakih sistema

    Potronja je znaajno smanjena

    Male dimenzije, mali broj rezervnih delova, lake odravanje

    Jednostavno programiranje i odravanje programa

    Visok stepen dokumentovanosti programa

    Mogunost povezivanja u hijerarhijski nadreeni sistem upravljanja

    Mogunost instalacije i testiranja na samoj maini

    Prihvatljiva cena, naroito kod sloenih sistema sa velikim brojemU/I

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 6

    Hardverska organizacija

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 7

    CPU (Central Processing Unit)

    Mikrokontroler; ranije su to bili 8-bitni, danas 16-bitni i 32-bitni

    Uloga CPU-a: nadgleda ulazeizvrava programpostavlja izlazeupravljanja memorijombrine o komunikacijivri samodijagnostiku

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 8

    Hardverska organizacija

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 9

    Ulazi i izlazi (galvanska izolacija)

    Digitalni ulazi(Primer: tasteri, prekidai...)

    Digitalni izlazi(Primer: upravljaju kontaktorima, relejima, LED diodama...)

    Vrste: 1. tranzistorski (PNP, NPN)2. relejni

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 10

    Digitalni ulazi

    sink koncept

    source koncept

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 11

    Digitalni ulazi

    Primer za sink koncept(najei)

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 12

    Digitalni ulazi

    Primer za source koncept

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 13

    Digitalni izlazi

    sink koncept

    source koncept

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 14

    Digitalni izlazi

    Primer za source koncept (najei)

    Relejni Tranzistorski

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 15

    Analogni ulazi i izlazi

    Ulazi(Ulazi sa raznih senzora: temperatura, napon, protok, pritisak...)

    Izlazi (promenjivi analogni signal za regulaciju, npr. servo ventil,frekventni regulator...)

    Opsezi strujni 0mA 20mA strujni 4mA 20mA naponski 0-10V naponski -10-+10V

    Najee 12 bitni

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 16

    Analogni ulazi i izlazi

    Izlaz: strujni ili naponski (jedan)

    Ulaz: naponski (dva)

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 17

    Siemens S7-200 (CPU 224XP)

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 18

    Siemens S7-200 (CPU 224XP)

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 19

    Dodatni moduli (ulazi)

    24V 120/230V

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 20

    Dodatni moduli (izlazi)

    24V Relejni 120/230V AC

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 21

    Dodatni moduli (analogni ulaz)

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 22

    Dodatni moduli (analogni izlaz)

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 23

    Naini vezivanja analognih ulaza

    Diferencijalno Sa zajednikim krajem

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 24

    S7-200 primer povezivanje ulaza/izlaza

    Izlazni portoviQ0.0 kontrolie motorQ0.1 kontrolie smer

    Koriste +24V iz PLC Relejni izlazi spoje +24V na motor ili na rele za smer

    Ulazni portoviI0.0 kontrolie motorI0.1 kontrolie smer

    ulazi primaju +24V i to opet iz PLC pritisnut taster dovodi 24V na ulaz nepritisnut ostavlja ulaz bez napona

    Napajanje u ovoj verziji AC kod nas 24V DC

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 25

    Nain rada PLC kontrolera

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 26

    Nain rada PLC kontrolera

    1. Prihvat stanja ulaza (senzor, prekida...) u memoriju, u posebno podruje koje predstavlja sliku ulaza

    2. Izvrenje programa - Ulazni operandi: memorija (slika ulaza). Rezultati: u memoriju (slika izlaza). Dakle, podaci: ne direktno sa ulaznih modula, niti se direktno iznose na izlazne module, veprogram razmenjuje podatke isljuivo sa memorijom!

    3. Ispis stanja izlaza - prenos podataka iz slike izlaza na izlazne linije (registre izlaznih modula)

    4. Komunikacija

    5. Odravanje auriranje internih asovnika i registara, upravljanje memorijom, kontrola ispravnosti PLC-a, kao i niz drugih poslova vezanih za odravanje sistema

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 27

    Nain rada PLC kontrolera

    Posle izvrenja petog koraka PLC se vraa na poetak ciklusa i neprekidno ponavlja sve korake

    Osnovni sken ciklus moe biti modifikovan pomou zahteva za prekid ili nekih drugih specijalnih programskih naredbi

    Prihvat ulaza, obrada, ispis izlaza, komunikacija i odravanje se cikliki ponavljaju i u skladu sa unesenim programom, njihovo pojedinano trajanje zavisi od broja ulaza i izlaza i sloenosti algoritma i vrste primenjenog procesora. Ciklusi obrade obino traju od 0,1ms do nekoliko desetina ms.

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 28

    Nain rada PLC kontrolera

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 29

    Normalno otvoren i zatvoren kontakt

    Pojam normalnostanje u kom se kontakt nalazi dok se na njega ne deluje spolja silom (odnosno dok je u nepobuenom stanju)

    Primer:NO (taster): provodi kada je pritisnut NO (rele, kontaktor): kontakt provodi kada ima napajanja na

    namotaju

    NC obratno

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 30

    Normalno otvoren i zatvoren kontakt

    Taster: mirni (alarm, zatita rukovaoca)radni (zvono na vratima)

    Primer: NO i NC kontakt upravljani releom

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 31

    Ulazi

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 32

    Izlazi

    Motori (poluprovodniki - mala optereenja (PWM)), rele (srednja optereenja), kontaktor (velika optereenja), signalizacija, alarmi, ventili, relei, solenoidi...

    Jednosmerni solenoid Dvosmerni solenoid

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 33

    Izlazi

    Zatita kod upravljanja induktivnim potroaima

    DC optereenje

    AC optereenje

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 34

    Siemens SIMATIC S7-200 PLC serija

    S7-200 serija je Micro PLC serija

    Razliite CPU i broj ulaza/izlaza u S7-200 serijiCPU 221 DC/DC/DC 6 Inputs/4 Outputs CPU 221 AC/DC/Relay 6 Inputs/4 RelaysCPU 222 DC/DC/DC 8 Inputs/6 Outputs CPU 222 AC/DC/Relay 8 Inputs/6 RelaysCPU 224 DC/DC/DC 14 Inputs/10 Outputs CPU 224 AC/DC/Relay 14 Inputs/10 RelaysCPU 224XP DC/DC/DC 14 Inputs/10 Outputs CPU 224XP AC/DC/Relay 14 Inputs/10 RelaysCPU 226 DC/DC/DC 24 Inputs/16 Outputs CPU 226 AC/DC/Relay 24 Inputs/16 Relays

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 35

    Moduli za proirenja

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 36

    Moduli za proirenja

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 37

    PLC S7-200 osnovni model - Prednja ploa

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 38

    PLC S7-200 CPU 224XP - Prednja ploa

    Analogni ulazi/izlazi

    digitalni izlazi napajanje 24V

    digitalni ulazi izlaznih +24VDva komunikacionaserijska porta

    kabel za proirenje

    dva potenc.

    prekidarun/stop

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 39

    PLC S7-200 CPU 224XP - ulazi/izlazi/komande

    Oznake imaju znaenje:AIO analogni ulazi i izlaziDO digitalni izlaziDI digitalni ulaziPE, M, L+ napajanje PLC-a: zatitni (uzemljenje), - i + kraj

    jednosmernog naponskog izvora, respektivnoSF/DIAG LED dioda za signalizaciju u sluaju sistemske grekeRUN LED dioda za signalizaciju radnog reima PLC-a STOP LED dioda za signalizaciju stop reima PLC-aK konektor za nadogradnju ureaja (memorijskim

    kertridom, tajmerom, spoljnom baterijom)S prekida za biranje eljenog radnog reima ureajaAP potenciometri za regulaciju raspoloivog internog

    analognog signalaEP port za povezivanje sa modulima za proirenjeP0,P1 portovi za povezivanje sa raunarom, tekst displej

    jedinicom, touch panelomPSFS jednosmerni naponski izvor od 24V, napajanje senzora

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 40

    PLC S7-200 CPU 224XP - veza sa PC

    RS-232 ili USB/PPI Multi-Master kabel

    Izgled USB/PPI Multi-Master kabla

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 41

    Podaci

    Memorijske oblasti

    Process-Image Input Register: IBit: I0.1Byte, Word, or Double Word: IB4

    Process-Image Output Register: QBit: Q1.1Byte, Word, or Double Word: QB5

    Variable Memory Area: VBit: V10.2Byte, Word, or Double Word: VW100

    Bit Memory Area: M (CPU 224XP: 32byte )Bit: M M26.7Byte, Word, or Double Word: MD20

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 42

    Podaci

    Timer Memory Area: Ttrenutna vrednost: 16 bitatimer bit

    Counter Memory Area: Ctrenutna vrednost: 16 bitacounter bit

    High-Speed Counters: HCbrzi dogaaji, nezavisno od CPU scana.Oznaen, 32-bit integer

    Accumulators: ACAC0, AC1, AC2, AC3

    Special Memory: SMAlways On (SM0.0), First pass (SM0.1), 30 s off / 30 s on (SM0.4), analog pot. (SMB28)...

    Local Memory Area: Lstek (razmena podataka za potprograme)

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 43

    Podaci

    Analog Inputs: AI16 bita -> AIW0 i AIW2

    Analog Outputs: AQ16 bita -> AQW4

    Strings

    Constant value

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 44

    Podaci

    Opseg brojeva

    Pristup memorijskom bitu

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 45

    Podaci

    Pristup podacima:

    area identifier, data size, STARTING BYTE !

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 46

    Podaci

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 47

    Konfigurisanje S7-200

    Konfigurisanje digitalnog izlaza u STOP modu (defualt)

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 48

    Konfigurisanje S7-200

    Konfigurisanje analognog izlaza u STOP modu (defualt)

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 49

    Konfigurisanje S7-200

    Filtriranje ulaza (default)

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 50

    Konfigurisanje S7-200

    uvanje memorijskih oblasti u sluaju gubitka napajanja (default)

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 51

    Rezime S7-200

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 52

    Nain programiranja PLC

    Lestviasta logika (ladder logic) je nain crtanja el. logikih ema. To je grafiki jezik, veoma popular kod PLC. Originalno je izmiljen da zameni relejnu logiku. Ime je dobio jer program podsea na merdevine.

    LD start_tasterO izlazA stop_taster= izlaz

    Alternativa STL (statment list) - Instruction List language

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 53

    Normalno otvoren i zatvoren kontakt

    Ranije pomenuto:

    Pojam normalnostanje u kom se kontakt nalazi dok se na njega ne deluje spolja silom (odnosno dok je u nepobuenom stanju)

    Primer:NO (taster): provodi kada je pritisnut NO (rele, kontaktor): kontakt provodi kada ima napajanja na

    namotaju

    NC obratno

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 54

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi - Kontakti

    NO simboliki, energija tee kroz kontakt kada je zatvoren. NO je zatvoren kada je statusni bit koji kontrolie taj kontakt 1 (npr. kada je spoljni prekida zatvoren, tj. ima se 24V na ulazu PLC-a)

    NC obratno: provodan kada je statusni bit 0 (tj. kada je prekida otvoren)

    Namotaj (Coil)simboliki predstavlja relej koji je pobuen (energized) kada energija tee prema njemu. Kada je pobuen, on ukljuuje statusni bit odgovarajueg izlaza. Isti statusni bit moe biti korien da kontrolie NO i NC kontakte bilo gde u programu

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 55

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi - Kontakti

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 56

    PLC S7-200 samodranje

    Pritisnut normalno otvoren start_taster i nepritisnut normalno zatvoren stop_taster ukljuuju izlaz.Zatim , izlaz samog sebe dri sve dok neko ne pritisne stop_taster

    Ovo vai u sluaju da se koriste dva radna tastera.

    start_taster

    stop_taster

    24 V

    I0.1

    I0.2

    PLC

    Q0.0

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 57

    PLC S7-200 samodranje industrija

    Pritisnut normalno otvoren start_taster i nepritisnut normalno otvoren stop_taster ukljuuju izlaz.Zatim , izlaz samog sebe dri sve dok neko ne pritisne stop_tasterOvo vai u sluaju da se za stop koriste mirni taster! Na primer, podnaponska sklopka dok ima napona dri stopprovodnim, ako napon nestane, stop izbacuje pogon.

    start_taster

    stop_taster

    24 V

    I0.1

    I0.2

    PLC

    Q0.0

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 58

    PLC stare relejne eme

    Stara relejna ema (napajanje, ice, pulne, mirni i radni kontakti releja)

    Lestviasti PLC programi koji zamenjuju ovu emu

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 59

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    NO

    NC

    trenutni NO

    trenutni NC

    negacija

    pozitivna ivica

    negativna ivica

    namotaj (coil)

    trenutni namotaj

    set N bitova poev od Bit

    trenutno set N...

    reset N bitova poev od Bit

    trenutno reset N...

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 60

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi - primer

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 61

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    Set ili Reset dominantan bistabil

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 62

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    Compare- byte- integer- double- real

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 63

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    Broja (Counter)1. Count Up2. Count Down 3. Count Up-Down

    Oznake: Cxx C0 do C255CU, CD - brojaki ulazi (uvek broje na uzlaznu tranziciju!)R resetLD loadPV preset value

    Counter bit:1. Cxx PV Cxx bit =12. Cxx 0 Cxx bit =13. Cxx PV Cxx bit =1

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 64

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    Counter down, primer

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 65

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    Counter up down, primer

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 66

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    Timer1. TON2. TOFF3. TONR (Retentive)

    Timer Type Resolution Maximum Value Timer NumberTONR 1 ms 32.767 s (0.546min) T0, T64

    10 ms 327.67 s (5.46min) T1-T4, T65-T68 100 ms 3276.7 s (54.6min) T5-T31, T69-T95

    TON, TOF 1 ms 32.767 s (0.546min) T32, T96 10 ms 327.67 s (5.46min) T33-T36, T97-T100 100 ms 3276.7 s (54.6min) T37-T63, T101-T255

    Oznake: Txx TC0 do T255IN dozvola rada (+reset)PT preset time

    Timer bit:1. Txx PT Txx bit =12. Txx PT Txx bit =13. Txx PT Txx bit =1 (bez reseta)

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 67

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    1. TON

    - Broji vreme kada je IN ulaz ON- Kada je Txxx PT -> Tx bit = 1- Reset: kada je IN ulaz OFF

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 68

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    2. TOFF

    - Broji vreme tek za ON -> OFFtranziciju na IN ulazu!

    - Kada je Txxx PT -> Tx bit = 0- Reset: kada je IN ulaz OFF

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 69

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    3. TON Retentive

    - Isti kao TON, samo se ne resetuje kada je IN ulaz OFF, ve samo R instrukcijom

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 70

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    Interval tajmeri (ITIME)

    - BGN_ITIME ita vrednost ugraenog 1ms tajmera i vrednost

    smeta u OUT (2^32 = 49.7dana)

    - CAL_ITIME rauna razlikutrenutnog vremena i ulaza IN

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 71

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    PTO (pulse train output) PWM (Pulse width modulation)

    Za Step motor:

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 72

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    Osnovne matematike instrukcije

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 73

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    PID regulator

    M(t) = Kp * e + Ki * e dt + Kd * de/dt

    M(n) = Kp * e(n) + Ki * e(k) + Kd/T * [e(n) - e(n-1)]

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 74

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    Prekid (interrupt)

    - Enable interrupts (ENI) - dozvola interapata- Disable Interrupt (DISI) - zabrana int.- Attach Interrupt (ATCH) - pridruuje int. dogaaj int. rutini i dozvoljava int.- Detach Interrupt (DTCH) raskida int. dogaaj int. sa rutinom i zabranjuje int.- RETI - povratak iz interapta

    Interapt dogaaji:

    ...

    ...

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 75

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    Prekid (interrupt)

    -Interapt se deava trenutno, tj. ne eka kraj scan-a! (prekida se sama instrukcija (koja se sastoji od vie manjih) koja se trenutno izvrava)

    -Princip je: prvi se pojavio - prvi e biti servisiran; ostali idu u que (red)

    -Postoji prioritet: 1. komunikacioni2. diskretni3. vremenski

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 76

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    Dodela vrednosti (MOV)

    Kontrola toka programa (JMP and LBL)

    - byte- integer- double- real

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 77

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    Traenje stringa u stringu (STR_FND)(IN1 se trai u IN2, poev od OUT pozicije)

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 78

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    Odreivanje duine, kopiranje, dodavanje stringa

  • Porobi V.: Industrijski sistemi i protokoli 79

    PLC S7 osnovni Ladder blokovi

    Pozivanje potprograma (subroutine)

    Iz glavnog programa PLC skae u potprogram, izvrava ga i vraase nazad, na mesto odakle je imao skok

    Parametar OpisIN Ulaz u ppIN_OUT ulazi u rutinu i vraa se kao njen rezultatOUT izlaz