Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

  • View
    229

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    1/117

    OSNOVE AUTOMATIZACIJE

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    2/117

    Automatizacija je tehnika disciplina koja obuhvaa sve

    mjere s kojima se smanjuje udio ljudskog rada u proizvodnjii s kojima se postie vii stupanj ekonomine i rentabilneproizvodnje u pogledu utroka sirovine, energije i vremena.

    Automatika (engl. Automatic control) je znanstveno-tehnikadisciplina ija su podruja teorija voenja, istraivanje ianaliza uvjeta djelovanja i zakonitosti voenja razliitih

    sustava te sinteza i gradnja sustava za automatsko vo

    enje.

    Osnovne definicije

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    3/117

    Automatizacija broda

    - smanjenje brojnosti posade, - smanjenje trokova za posadu, - smanjenje vremena operacija s teretom,

    - smanjenje kvarova, - smanjenje utroka goriva,

    - poboljanje odravanja, - poboljanje radnih uvjeta.

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    4/117

    Automatizacija se provodi:

    daljinskim upravljanjem brodskih ureaja, regulacijombrodskih ureaja,daljinskim mjerenjima, signalizacijom,centralizacijom dobivenih informacija o procesima,predoavanjem i registracijom informacija u

    obliku najpogodnijem ovjeku, automatskom obradom dobivenih informacija,- programiranjemizvoenja vanijih i sloenijihoperacija, itd.

    Automatizacija broda

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    5/117

    protusudarni sustavi,

    odreivanje poloaja pomou satelita,

    izraunavanje poloaja zbrajanjem kurseva,

    navigacijski prorauni,

    upravljanje ukrcavanjem i iskrcavanjem tereta,

    nadzor strojarnice,

    registriranje podataka o strojevima u strojarnici,

    upravljanje zakretnim momentom glavnog

    stroja, dojava poara, automatsko gaenje ..

    Primjeri sustava automatizacije na brodu

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    6/117

    Osnovne definicije

    Mjerenje (engl. monitoring) je kad se odreuje stanje nekefizikalne veliine, primjerice da li je neto npr. vrue ilihladno, a mjerenje kad se odreuje kolika je temperatura,npr. 22C.

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    7/117

    Primjer sustava dinamikog pozicioniranja

    sustav automatizacije

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    8/117

    Pod pojmom automat podrazumijeva se tehniki ureajkoji samostalno izvrava rad kojeg je zamislio njegovkonstruktor.

    S motrita upravljanja sva sredstva rada i strojevi koji seupravljaju nazivaju se objektima upravljanja, a onajsustav kojim se ostvaruje to upravljanje naziva se sustav

    upravljanja.

    Osnovne definicije

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    9/117

    Stanje objekta upravljanja odreeno je:

    - unutarnjim svojstvima objekta- vanjskim djelovanjima na objekt.

    U vanjska djelovanja na objekt upravljanja ubrajaju se:

    - poremeajne veliine i upravljake veliine.

    Poremeajne veliine openito su sluajnog karaktera.

    Objekt upravljanja - proces

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    10/117

    Upravljaka veliina Izlazna veliina

    Poremeajna veliina

    Objekt upravljanja - proces

    Razina vode u tankuUlazni tok

    Izlazni tok

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    11/117

    Primjer procesa sa mrtvim vremenom

    Izlazna veliina se mijenja nakon kanjenja t

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    12/117

    Primjer procesa sa kanjenjem prvog reda

    Tank se puni po eksponcijalnomZakonu (zatvoren izlazni ventil):

    0 (1 )t

    TL L e

    T RC

    =

    =

    T- vremenska konstanta sustava

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    13/117

    Primjer procesa sa kanjenjem vieg reda

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    14/117

    Regulirana ili izlazna veliina sustavay(t)je fizikalna

    veli

    ina koja se regulira.Algoritam funkcioniranja sustava su zahtjevi kojimatrebaju udovoljiti izlazne veliine sustava.

    Algoritam upravljanja sustava je zakonitost djelovanjaautomatskog ureaja na objekt upravljanja.

    Zadaci sustava upravljanja

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    15/117

    Zadaci sustava upravljanja

    Razina vode u tankuUlazni tok

    Izlazni tok

    Sustav automatskog upravljanja

    osigurava da se izlazna veliinasustava mijenja prema algoritmu

    funkcioniranja bez obzira navanjske poremeaje.

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    16/117

    TEMELJNA NAELA

    SUSTAVA UPRAVLJANJA

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    17/117

    Temeljna naela sustava upravljanja

    Temeljna su naela sustava upravljanja:

    1. naelo otvorenog sustava,

    2. naelo kompenzacije

    3. naelo povratne veze.

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    18/117

    NAELO OTVORENOG

    SUSTAVA

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    19/117

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    20/117

    Regulator na temelju vodee veliine generiraupravljaku veliinu koja se pojaava u

    aktuatoru i stvara se izvrna veliina kojom sedjeluje na objekt upravljanja.

    Zeleno, uto i crveno svijetlo na semaforu mijenjajuse naizmjenino prema unaprijed utvrenimvremenskim intervalima, a bez obzira na gustousaobraaja.

    Naelo otvorenog sustava

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    21/117

    Primjer otvorenog sustava

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    22/117

    NAELO KOMPENZACIJE

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    23/117

    Sutina naela kompenzacije je u mjerenjuporemeajnih veliina, te, ovisno o rezultatimamjerenja, formiranja izvrnog djelovanja naobjekt regulacije.

    Namjera je osiguranje promjene izlazne veliineprema zadanoj vodeoj veliini uz ponitavanjemjerljivih poremeaja.

    Naelo kompenzacije

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    24/117

    Naelo kompenzacije

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    25/117

    Naelo kompenzacije

    Ako se eli odrati konstantan pritisak u posudi P (krivulja bez obzira na

    promjenu na pritiska vanjskog zraka (krivulja 1) tada treba pomicati zasun iregulirati protok zraka G2

    Poveanjem pritiska vanjskog zraka stie se posuda i pritisak zraka u posudi tei

    ka poveanju, meutim pritisak vanjskog zraka pritiska takoer i mijeh 2 teoprugu 1 i die zasun.

    Opruga koja otvara zasun, poveava se protok G2. Pritisak zraka u posudi ostaje

    konstantan

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    26/117

    NAELO POVRATNE VEZE

    Bl k h i

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    27/117

    Blok shema otvorenog sustava i sustava s povratnom

    vezom

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    28/117

    Primjeri povratne veze

    Primjer: zatvoreni sustav upravljanja automobilom. Privonji automobilom potrebno je uoiti etiri osnovneradnje:

    1) vozaprati poloaj automobila u odnosu na put - tuoi imaju funkciju detektora informacije o ostvarenomrezultatu upravljanja, ta se informacija prenosi u mozak;

    2)mozak vozaa vri usporedbu i analizu primljenihinformacija o putu (to je referentna ili vodea veliina) io trenutnom poloaju automobila (to je reguliranaveliina); mozak donosiodluku o aktiviranju izvrnogorgana, to su ruke, tj. stvara izvrnu veliinu yr (t);

    3) izvrenje odluke na objektu reguliranja: to jeupravljaautomobila kojega vozarukama pomie.

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    29/117

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    30/117

    Bitno je uoiti da se kod naela zatvorenog sustava ne mjere

    poreme

    ajne veli

    ine.

    Blok shema povratne veze

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    31/117

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    32/117

    Razlika izmeu referentne r(t) i regulirane veliiney(t) naziva seregulacijsko odstupanje sustava automatske regulacije.

    (t) = r(t) - r(t)

    Signal regulacijskog odstupanja se dovodi na ulaz regulatora.

    Zadatak regulatora je da generira signal u(t) koji e upravljatipomou aktuatora sa objektom regulacije na nain da to vie smanjiregulacijsko odstupanje (= 0).

    Naelo povratne veze

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    33/117

    U sustavu sa slike izlazna veliina je kurs (t). Odstupanjeizlazne veliine (t) od zadanog kursa 0 = konst.

    registrira se (mjeri) iroskopom (2). Uz pomo

    kormilarskog stroja (3) pomie se regulacijski ureaj (list

    kormila) za potreban kut . Izvrna je veliina (t) i ona

    kompenzira djelovanje poremeajnih veliina (valovi,

    morske struje, vjetar, itd.) te zadrava brod na zadanom

    kursu 0.

    Kormilarski sustav

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    34/117

    Kormilarski sustav

    U sustavu sa slike izlazna veliina je kurs (t). Odstupanje izlazne

    veliine (t) od zadanog kursa 0 = konst. registrira se (mjeri)

    iroskopom (2). Autopilot (regulator), na temelju signala greke

    upravlja kormilarskim strojem (3) pomie (list kormila) za potreban kut. Izvrna je veliina (t) kompenzira djelovanje poremeajnih veliina

    (valovi, morske struje, vjetar, itd.) te zadrava brod na zadanom kursu

    0.

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    35/117

    Servomehanizam

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    36/117

    Upravljanje procesom i servomehanizmom

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    37/117

    REGULATORI

    Primjer odravanja konstantne razine tanka

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    38/117

    Primjer odravanja konstantne razine tankaregulacijom izlaznog toka

    ulazni tok

    razina tanka

    Zadana razina

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    39/117

    Tipovi regulatora

    Postoje razliite vrste regulatora:

    P regulatorD regulator

    I regulator

    Mogue su i kombinacije

    P

    PI

    PID

    PD se ne koristi

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    40/117

    P-REGULATOR

    100( _ )

    p

    PB proportional bandk

    =

    p pojaanjek =

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    41/117

    Primjer P regulatora

    Realan sustav mora postojatiodstupanje od par stupnjeva

    vee pojaanje manje odstupanje- vee pojaanje manje vrijeme uspona- vee pojaanje vee oscilacije

    Idealan sustav

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    42/117

    Zadatak

    Proporcionalni kontroler se koristi za regulaciju pritiska zraka u cjevovodu, i podeen jena 80% PB. Senzor pritiska koji je spojen na kontroler je opsega 10 bara i registrirapritisak 6,5 bara (izmjerena regulacijska veliina).Vodea veliina (set point) je 7 bara.

    Ako se kontroler odspoji od aktuatora, kolika e biti promjenasignala na izlazu iz kontrolera (izraziti u postotcima). Izlazna stuja kontrolera je urasponu 4-20 mA. Struja na izlazu kontrolera je 12 mA u sluaju nema signala greke.

    [ ] 0,5 100% 5%10bare

    bar= = 100 100 1,2580

    GPB

    = = =

    Na izlazu kontrolera greka e se pojaava: 5% 1, 25 6, 25%e G = =

    Postotna promjena izlaza kontrolera je

    Raspon izlazne struje kontrolera je16 6,25

    1100

    mA

    =

    20 4 16mA =

    Izlazna struja iz kontrolera 12 1 13mA+ =

    I REGULATOR

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    43/117

    Integracijsko djelovanje regulatora

    I-REGULATOR

    e(t)- regulacijsko odstupanjeyr(t)-izlazni signal iz regulatora

    I REGULATOR

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    44/117

    I-REGULATOR

    PI REGULATOR

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    45/117

    Proporcionalno integracijsko djelovanje

    PI-REGULATOR

    kp proporcionalno pojaanje sustavaki integracijsko pojaanje sustava

    Ti integracijsko vrijeme [s, min]

    PI REGULATOR

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    46/117

    Vrijeme potrebno da izlazni signal

    iz regulatora postigne dvostrukoveu vrijednost od poetnogskoka(koji je posljedicaproporcionalnog dijelovanja) se

    naziva integracijsko vrijeme Tiizraava se u sekundama,minutama ili u broju ponavljanja uminuti

    PI-REGULATOR

    Z d t k

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    47/117

    Zadatak

    PI kontroler je u otvorenoj petlji (nije spojen na aktuator) sa podeenim PB 50% iintegracijskim vremenom od Ti=10 s. Izlazna struja kontrolera je 20% od maksimalnestruje.

    Ako se vode

    a veli

    ina (set point) iznenada pove

    a za 10%, treba odrediti za koliko

    evremena izlazna struja kontrolera postii svoju maksimalnu vrijednost?

    [ ]% 10%e = 100 100 2

    50

    G

    PB

    = = =

    Na izlazu kontrolera greka e se pojaava: 10% 2 20%e G = =

    Da bi se postigla maksimalna struja potrebno je jo 60% izlazne struje ili 3 putavei proporcionalni efekt (3*20%=60%)

    Postotak od maksimalne izlazne

    struje u t=0

    ( )20%(originalno) 20% 40%nakonpobude= =

    60% signala se postie za 3 3 10 30iT s = =

    TEMELJNE ZNAAJKE PI REGULATORA

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    48/117

    TEMELJNE ZNAAJKE PI REGULATORA

    Proporcionalno djelovanje daje neposrednost istabilnost djelovanja, dok integracijsko djelovanjeotklanja odstupanje.

    Postoje oscilacije za vrijeme prijelaznih pojava.

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    49/117

    D REGULATOR

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    50/117

    D-REGULATOR

    PD REGULATOR

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    51/117

    PD-REGULATOR

    Proporcionalno derivacijsko djelovanje

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    52/117

    Zadatak

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    53/117

    Zadatak

    PD kontroler je u otvorenoj petlji (nije spojen na aktuator). Izlazna struja kontrolera je40% od maksimalne struje. Signal mjerene temperature se poveava brzinom 1% u

    sekundi. Ako je pojaanje kontrolera PB=200% te derivacijsko vrijeme Td=40 s,odrediza koliko e vremena izlazna struja kontrolera postii svoju maksimalnu vrijednost?

    %1e

    s=

    100 1000,5

    200G

    PB= = =

    Na izlazu kontrolera greka e se pojaava: % %1 0,5 0,5e Gs s

    = =

    Inicijalni D efekt dakle iznosi 20%

    Za vrijeme

    Za ostalih 40% signala potrebno je

    40dT s= izlazni signal jednak je 1%

    0,5 40 20%e G T ss

    = =

    Izlaz = 40% (originalno)+20% (D efekt) = 60% (dakle ostaje 40%)

    40%80

    %0,5

    s

    s

    =

    TEMELJNE ZNAAJKE PD REGULATORA

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    54/117

    TEMELJNE ZNAAJKE PD REGULATORA

    Proporcionalno djelovanje daje neposrednost istabilnost djelovanja te otklanja vea odstupanja,dok se derivacijsko djelovanje daje brzinu odziva.

    Preostaje odstupanje regulirane i voene veliine.

    PID-REGULATOR

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    55/117

    PID REGULATOR

    Proporcionalno integracijsko derivacijsko djelovanje

    TEMELJNE ZNAAJKE PID REGULATORA

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    56/117

    Proporcionalno djelovanje mu osigurava stabilnost,integracijsko otklanja odstupanje, a derivacijskopoboljava brzinu odziva i priguuje eventualnu

    sklonost sustava k osciliranju.

    TEMELJNE ZNAAJKE PID REGULATORA

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    57/117

    PODEAVANJE REGULATORA

    D b d l t

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    58/117

    Dobro podeen regulator:

    Kratko vrijeme uspona T

    Kratko vrijeme smirivanja Ts

    ilacije

    Mali offset ESS

    Utjecaj P, I i D pojaanja na

    ponaanje regulatora

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    59/117

    Najbolji odziv proporcionalnog

    regulatora se dobije kada jeproporcionalno pojaanje to je vie

    mogue (preveliko pojaanje moedovesti do nestabilnosti sustava)

    Integracijsko djelovanje eliminira odstupanje (offset), takoe moeprouzrokovati i nestabilnost sustava (integracijsko djelovanje unosi

    pozitivnu povratnu vezu). Ukoliko se proporcionalnom djelovanjudodaje integracijsko djelovanje, proporcionalno pojaanje se mora

    smanjiti.

    Derivacijsko djelovanje smanjuje vrijeme smirivanja i vrijemeporasta te dodatno stabilizira sustav (derivacijsko djelovanje unosinegativnu povratnu vezu). Ukoliko se proporcionalnom djelovanjudodaje derivacijsko djelovanje, proporcionalno pojaanje se moe malo

    pojaati.

    Ziegler-Nicholls metoda otvorene petlje

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    60/117

    Koristi se za odreivanje parametara regulatora kod otvorene petlje

    Ziegler-Nicholls metoda otvorene petlje

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    61/117

    1. Runo narini step signal na ulaz regulatora (pomou potenciometra)2. Snimaj promjenu izmjerene regulacijske veliine (PV)3. Nacrtaj tangentu na odzivu PV u toki najvee derivacije

    4. Izmjeri se G=M/N, L i T

    Ziegler-Nicholls metoda otvorene petlje

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    62/117

    Ziegler-Nicholls metoda zatvorene petlje

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    63/117

    Koristi se za odre

    ivanje parametara regulatora kod zatvorene petlje

    1 I klj i i ij k i d i ij k dj l j ( )T 0T

    Ziegler-Nicholls metoda zatvorene petlje

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    64/117

    1.Iskljui se integracijsko i derivacijsko djelovanje ( )

    2. Poveeva se proporcionalno pojaanje do granice stabilnosti(do kritinog pojaanja G)

    2. Mjeri se Tc

    iT = 0

    dT =

    Zi l Ni h ll t d t tlj

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    65/117

    Ziegler-Nicholls metoda zatvorene petlje

    Modificirana metoda Ziegler-Nicholls zatvorene petlje

    (quoter decay)

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    66/117

    q y

    Koristi se za odreivanje parametara regulatora kod otvorene petlje.Nije potrebno sustav donjeti na rub stabilnosti.

    Modificirana metoda Ziegler-Nicholls zatvorene petlje

    (quoter decay)

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    67/117

    1. X/Y mora biti oko 4

    2. Oitati period P

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    68/117

    KASKADNA REGULACIJA

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    69/117

    Ventil za regulaciju e moi vrlo teko regulirati razinu utanku 2 radi vremenskog kanjenja u sustavu velikoodstupanje razine tanka 2

    Kaskadno spojeni kontroleri

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    70/117

    Puno bolja regulacija razine tanka 2.Ponitava se efekt vremenskog kanjenja tanka 1.

    SLAVE P ili PI

    MASTER - PID

    Podeavanje kaskadno

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    71/117

    Podeavanje regulatora se vri tako da seprvo podeava SLAVE

    kontroler (unutranja petlja) uz iskljueni MASTER, a tek ondaMASTER kontroler (vanjska petlja) uz ukljueni SLAVE kontroler

    spojenih kontrolera

    Kaskadna regulacija temperature rashladne vode

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    72/117

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    73/117

    DISKRETNI SUSTAVI

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    74/117

    Izvrni mehanizmi (aktuatori) su u praksi ostvareni kaoelementi s kontinuiranim djelovanjem. To su najeemotori (elektriki, pneumatski, hidrauliki).

    Regulatori mogu biti diskretni - najee suelektronika raunala koji mogu obraivati digitalne

    brojeve (diskretne veli

    ine).

    Kako su prisutne i kontinuirane i diskretne veliine nuni

    su A/D (analogno-digitalni) i D/A (digitalno-analogni)pretvornici.

    Jednostavni diskretni sustav

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    75/117

    Regulacija temperature prostorije

    Sustav s pretvorbom diskretnog u kontinuirani

    signal

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    76/117

    g

    U sustavu se mogu uoiti tri diskretna elementa: D/A pretvornik,

    komparator i A/D pretvornik te tri analogna elementa: pojaalo

    K, motor M i reduktor R.

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    77/117

    Logiki kontroler moe upravljati sustavima sadiskretnim dogaajima

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    78/117

    a b p

    m

    D L Z

    upravljaki dio

    (logiki kontroler)

    procesni dio sustava

    (motor vozila, vrata

    spremita...)

    alogiki kontroler

    b

    m

    p

    D

    L

    Z

    ulazi logikogkontrolera

    izlazi logikogkontrolera

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    79/117

    79

    to je to PLC?

    Programabilni

    Logiki

    Controler (Regulator)

    - je univerzalna programibilna upravljaka

    jedinica, razvijen kao zamjena za sloenerelejne upravljake sklopove

    Osnovne cjeline PLC-a

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    80/117

    80

    Podjela PLC ureja

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    81/117

    81

    Prema broju ulaznih i izlaznih stezaljki (poveanjem brojaulazno/izlaznih stezaljki poveava se i sloenost ureaja, snaga

    procesora i kapcitet memorije) S obzirom na tip signala s kojim rade ureaji, tj. imaju li

    digitalne i analogne ulaze/izlaze

    Pri podijeli na jednosavnije i sloenije ureaje treba uzeti uobzir mogunost izvoenja matematikih operacija nadrealnim brojevima (floating point), PID regulaciju,mogunost proirenja, itd.

    Prednosti koritenja PLC-a u odnosu na druge

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    82/117

    82

    (npr. relejne) upravljake skolopove

    Pouzdanost nema mehanikih pokretnih dijelova, otporan

    na pogonske uvjete rada (temperaturu, vlagu, udarce,...). Adaptivnost - kad se napie i testira, PLC program za

    upravljanje nekog ureaja moe se bez problema prenijeti nadrugi PLC u drugom ureaju.

    Fleksibilnost jedan PLC ureaj moe izmjenom programaobavljati funkciju sasvim novog, razliitog upravljakogsklopa. Za izmjenu programa potrebno je vrlo malo vremena.

    Brzina brojne aplikacije na automatiziranim strojevimazahtjevaju vrlo brzu reakciju na pojavu signala. Takveaplikacije jednostavno su izvedive uz pomo PLC-a

    Ulazni dio

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    83/117

    83

    Prikljune vijane stezaljke na koje se spajaju signali iz

    okoline (dojavni signali iz procesa kojim se upravlja) Mjesto poetka prilagodbe signala

    Digitalna ulazna informacija su sklopke, tipkala, senzori

    Analogna ulazna informacija npr. naponski signal od 0do 10 V s mjernog pretvornika tlaka, temperature i sl.

    Izlazni dio

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    84/117

    84

    Prikljune vijane stezaljke na koje se spajaju izvrni ureaji izprocesa kojima PLC alje upravljake signale

    Na digitalne izlaze spajaju se magnetni svici, releji, sklopnici,motorske sklopke, signalne lampe, pneumatski razvodnici i sl.

    Analogni izlazi daju strujne signale za prikaz neke veliine napokaznom instrumentu, slue kao referenca brzine zafrekvencijski pretvara, predstavljaju PID upravljaki signal isl.

    Centralna procesorska jedinica (CPU)

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    85/117

    85

    Centralna procesorska jedinica s memorijom glavna je jedinicaPLC ureaja.

    Procesorska jedinica ita stanja svih ulaza PLC ureaja

    (analognih i digitalnih), logiki ih obraujeu skladu sprogramom izraenim od strane korisnika, te upravlja izlazimaprema rezultatima dobivenim nakon logike obrade.

    Rad ureaja

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    86/117

    86

    PLC prema promjeni stanja na njegovim ulazima mora kontinuirano korigirati

    stanja izlaza, na nain odreen logikom u korisnikom programu. PLC tu internuobradu podataka vrticikliki u beskonanoj petlji.

    Vrijeme jednog ciklusaVrijeme jednog ciklusa

    za oko 500za oko 500

    programskih naredbiprogramskih naredbi

    se krese kree oko 1,5 ms.e oko 1,5 ms.

    Programiranje i komunikacija

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    87/117

    87

    Program za PLC se pie na raunalu, a potom snima

    na PLC. Raunalo i PLC povezani sukomunikacijskim kabelom (RS 232 standard).

    Programiranje PLC-a

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    88/117

    88

    Pisanje programa najee se izvodi preko nadreenog PC

    raunala na kojem je instaliran softver za koriteni PLC.

    Svaki proizvoa uz svoj PLC daje softver koji je u stvarikombinacija programskog editora, prevodioca (compilera), tekomunikacijskog softvera.

    U editoru se napie programski kod u nekom od programskihjezika te se zatim provjeri sintaksa (compiler). Ako program nemasintaksnih graaka softver ga alje u RAM memoriju PLC-a(komunikacijski softver), koji je tada spreman za rad.

    Programiranje PLC-a

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    89/117

    89

    Proizvoai PLC-a nude raznetehnike programiranja.

    Najee uporabljivane tehnike su :

    ljestviasti dijagrami (eng. ladder diagram, njem. kontaktplan), funkcijsko blokovski dijagrami (grafiko programiranje), STL (eng. statement list) instrukcijske liste. Grafcet

    Programiranje PLCa- Ljestviasti dijagram

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    90/117

    90

    Ljestviasti dijagrami (eng. ladder diagram)

    nastali su na bazi strujnih upravljakih shema kojima

    se prikazuje protok struje u strujnom krugu i koje slueelektriarima kao podloga za oienje istog

    Programiranje PLCa - Ljestviasti dijagram

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    91/117

    91

    Svaki programski logiki put u ljestviastom dijagramu moraimati najmanje jednu izlaznu naredbu, a obino sadrijedanili vie uvjeta koji moraju biti zadovoljeni da bi se izvrila

    izlazna naredba.

    Uvjeti su najee signali koji dolaze sa ureaja prikljuenih naulaz PLC-a u kombinaciji sa statusom izlaza, pomonih

    memorijskih varijabli, vremenskih i brojakih lanova.

    Na desnoj strani svakog logikog puta nalazi se izlazna naredbakoja se aktivira/deaktivira s obzirom na stanje uvjeta. Izlazne

    naredbe su npr. 'ukljui izlaz' .

    Programiranje PLCaProgramiranje PLCa -- LjestviLjestviasti dijagramasti dijagram

    U db strujnog puta ( l kt i

    k ti it t ) t j j h ii l ik t j j d li ij k k d (l ik

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    92/117

    92

    Ekvivalencije:

    Stanje kontakta ~

    istinitost naredbe

    Strujni put ~ logiki

    put

    Izvrni ureaj ~izlazna naredba

    Usporedba strujnog puta (elektri nog kontinuiteta) u strujnoj shemii logikog puta, tj. jedne linije programskog koda (logikogkontinuiteta) u ljestviastom dijagramu.

    Programiranje PLCaProgramiranje PLCa -- LjestviLjestviasti dijagramasti dijagram --

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    93/117

    93

    Razlika izmeu ljestviRazlika izmeu ljestviastog dijagrama i strujne sheme jeastog dijagrama i strujne sheme je totostrujna shemastrujna shema prikazuje stanje kontakata (otvoreno ili zatvoreno) iprikazuje stanje kontakata (otvoreno ili zatvoreno) itako ostvarujetako ostvaruje elektrielektrini kontinuitetni kontinuitet, dok se u, dok se u ljestviljestviastomastomdijagramudijagramu ispituje je li naredba istinitaispituje je li naredba istinita 11 ili neistinitaili neistinita 00 i takoi takoostvarujeostvaruje logilogiki kontinuitetki kontinuitet..

    Strujni put (elektriStrujni put (elektrini kontinuitet) u strujnoj shemi zavrni kontinuitet) u strujnoj shemi zavravaavaizvrizvrnim (upnim (upravljanim) urravljanim) ureajemeajem, a logi, a logiki put u ljestviki put u ljestviastomastomdijagramu izlaznom naredbom.dijagramu izlaznom naredbom.

    Programiranje PLCa - Ljestviasti dijagram

    S ki t j i k t j j h i ik j k b strujni put

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    94/117

    94

    Svaki strujni krug u strujnoj shemi prikazan je kao zaseban strujni put, asvaki strujni put sadri minimalno jedan upravljani ureaj (npr. motor,relej, arulja ili slino). Iz strujnog puta moe se uoiti da je rad

    upravljanog ureaja odreen uvjetima (npr. tipkala, pomoni kontakti islino) za njegovo ukljuenje.

    Programiranje PLCa - Ljestviasti dijagram -

    Osnovne naredbe za programiranje PLC-a

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    95/117

    95

    Naredba !" - !ormall# "pen :

    Ova naredba ispituje je li adresirani bit stanje na ulazu !0.1" u stanju logi

    kejedinice. #ko je uvjet je zadovoljen ostvaruju se logiki kontinuitet.

    Naredba !C - !ormall# Closed :

    Ova naredba ispituje je li adresirani bit stanje na ulazu !0.$" u stanju logikenule.#ko je uvjet je zadovoljen ostvaruju se logiki kontinuitet.

    Naredba "utput% ukljui izlaz:

    Naredba Output koristi se za promjenu stanja 0&1" adresirane lokacije izlaza '0.0"kada stanje kruga logiki kontinuitet" poprimi vrijednost (1( & (0(.

    Programiranje PLCa - Ljestviasti dijagram -

    Osnovne naredbe za programiranje PLC-a

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    96/117

    96

    Osnovne naredbe za programiranje PLC-a

    $"! % timer, on)dela*

    +ON vremensko brojilo poinje brojati vrijemekada se stanje pripadajueg kruga postavi u (1(.

    ve dok je stanje kruga visoko, vrijednost

    akumulatora se poveava.

    -ada vrijednost akumulatora dostigne predeinirano vrijeme eng. preset time / +"vremensko brojilo zavri s radom i na izlazu daje (1(, u me2uvremenu je na izlazu (0(.

    Ovaj bit, da bi bio iskoriten, je potrebno adresirati.

    Programiranje PLCa - Ljestviasti dijagram -

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    97/117

    97

    Osnovne naredbe za programiranje PLC-a

    $"&& % timer' o)dela*

    +O33 vremensko brojilo poinje brojati vrijemekada se stanje pripadajueg kruga postavi u (1(.ve dok je stanje kruga visoko,

    vrijednost akumulatora se poveava.

    -ada vrijednost akumulatora dostigne predeinirani vrijeme +" vremensko brojilozavri s radom i na izlazu daje (0(, u me2uvremenu je na izlazu (1(. Ovaj bit,

    da bi bio iskoriten, je potrebno adresirati.

    Ovi bitovi se koriste na nain da se pozove na stanje izlaza vremenskog brojilanaredbom NO ili N4 .

    Programiranje PLCa - Funkcijski dijagram -

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    98/117

    98

    Kod programiranja u funkcijskom blok dijagramu ulazi, izlazi i

    naredbe su predstavljene blokovima, tako da se programiranjePLC-a svodi na povezivanje blokova.

    Na ulaz bloka dovode se uvjeti koji se ispituju (ulazi u PLC iliizlaz iz prethodnog bloka). U skladu s funkcijom koju predstavljana izlazu iz bloka generira se izlazni signal.

    Programiranje PLCa

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    99/117

    99

    Primjer logike funkcije ILI u ljestviastom i funkcijskom dijagramu

    Primjer startera motora

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    100/117

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    101/117

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    102/117

    Grafcet grafiki alat za programiranje

    PLC-a

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    103/117

    1

    2

    3

    neaktivan korak

    aktivan korak

    poetni korak

    a)

    jednostavan prijelaz

    dva ulazna i dva izlazna

    luka iz prijelaza

    b)

    dva ulazna luka uprijelaz

    dva izlazna luka iz

    prijelaza

    Grafiki prikaz koraka i prijelaza u Grafcetu

    Grafcet grafiki alat za programiranje

    PLC-a

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    104/117

    1

    (1)

    (2)

    a)

    (5) (6)

    3

    c)

    2

    (3) (4)

    b)

    Prikazivanje orijentiranih lukova u Grafcetu

    Grafcet grafiki alat za programiranje

    PLC-a

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    105/117

    1 2

    3 4

    (1) (2)a a

    1 2

    3 4

    (1) (2)a a

    a= 1

    a) b)

    7

    8 9

    (6) (7)b b

    b= 1

    7

    8 9

    (6) (7)b b

    7

    8 9

    (67)

    b= 1

    b

    7

    8 9

    (67) b

    c)

    prije

    pokretanja

    prijelaza

    poslije

    pokretanja

    prijelaza

    A B

    koritenje

    utovarenog

    materijala

    zahtjev za utovarom

    materijala u vozilo utovar

    materijala u

    vozilo

    a)

    Grafcet primjer

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    106/117

    a

    m

    p

    bL D

    Z

    b)

    1 vozilo na poziciji A

    (1) zahtjev za utovarom

    2

    (2)

    3

    dolazak u poziciju B

    putovanje udesno

    utovar materijala

    (3)

    4

    zavretak utovara

    putovanje ulijevo

    (4) dolazak u poziciju A

    1

    (1) m

    2

    (2)

    3

    D

    Z

    (3)

    4 L

    (4)

    b

    p

    a

    a) b)

    Rezervoar s tekuinom

    V1

    V2

    mGrafcet kompleksniji primjer

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    107/117

    h1

    h2

    b2

    b1

    W1 W2

    Spremnik

    1

    Spremnik

    2

    5

    1

    V2

    (1)

    2

    6

    (4)

    (6) =1

    m

    V1

    3

    (2) h1

    h2

    74

    (3) b1

    (5)b2

    W2

    W1

    a) b)

    5 V2

    (1)

    2

    6

    (4)

    m

    V1

    3

    (2) h1

    h2

    (3) b1

    (5)b2

    W2

    W1

    74

    PLC LOGO primjer jednostavnog PLC-a

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    108/117

    108

    LOGO je Siemensov univerzalni logiki modul koji je u osnovigraen kao standardni PLC ureaj, a slui za rjeavanjeupravljakih zadataka iz podruja:

    kune i instalacijske tehnike

    strojeva i raznih ureaja (upravljanje vratima, crpkama,ventilacijom)

    u upravljakim ormarima

    PLC LOGO

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    109/117

    109

    PLC LOGO!zgled i osnovni dijelovi

    4)a 6O 7asic

    8 Napajanje8 9lazi

    8 !zlazi8 rikljuak za 48 +ipkovnica8 ispla*

    PLC LOGO

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    110/117

    110

    LOGO nosi oznaku koja daje informaciju o

    njegovim karakteristikamaKoristit emo LOGO! 230RC

    Ova oznaka znai da se PLC prikljuuje na mreninapon 230V AC, da ima relejne izlaze a na izlazu230V i 10A, te da ima integrirani sat realnogvremena (timer)

    PLC LOGO

    Spajanje napajanja LOGO! PLCa

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    111/117

    111

    p j j p j j

    Spajanje ulaza PLCa LOGO! 230RC

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    112/117

    112

    Ovaj tip 4a ima samo digitalneulaze na koje se dovode dojavni

    signali sa senzora iz procesa" ilise taj signal moe simuliratispajanjem sklopke na ulazu.

    ) log 0 ;

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    113/117

    113

    !zlazi ovog 4a su digitalnito znai da stanje na izlazu moebiti ukljueno ili iskljueno, tj. logB0C ili log B1Cri tom u ukljuenom stanju smije

    kod omskog optere

    enja te

    i strujaod maksimalno 10#, a kod

    induktivnog optereenjamaksimalno =#.

    LOGO! modovi rada

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    114/117

    114

    Postoje dva moda rada :

    Stop (kada elimo da LOGO prestane sizvoenjem programa ili za promjene programa)

    Run (za izvoenje ve uitanog programa)

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    115/117

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    116/117

    HIJERARHIJSKI SUSTAV AUTOMATSKOG

    UPRAVLJANJA

  • 7/25/2019 Folije Za Predavanje Iz Automatizacije

    117/117