Upload
zahir-best
View
76
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
PLC -programovatelné automaty. Automatizační technika. Bloková struktura programovatelného automatu. Definice PLC podle IEC 1131-1. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
PLC -programovatelné automaty
Automatizační technika
Bloková struktura programovatelného automatu
Definice PLC podle IEC 1131-1
Programovatelný logický automat (PLC) je číslicový elektronický systém navržený pro použití v průmyslovém prostředí, který používá programovatelnou paměť pro uložení uživatelsky orientovaných instrukcí sloužících k implementaci specifických funkcí, jako jsou logické funkce, funkce pro vytváření sekvencí, funkce pro časování, funkce pro čítání a funkce pro aritmetické výpočty, a to za účelem řízení různých typů výrobních strojů a procesů pomocí číslicových a analogových vstupů a výstupů
Funkce PLC
Různá označení pro PLC
• PLC - Programmable Logic Controller
• PC - Programmmable Controller
• SPS - Speicher Programmierbare Steuerung
• FPC - Free Programmable Controller
• PA - Programovatelný automat
• špatné překlady: kontrolér, řadič, regulátor,….
Vznik PLC
• 1968 - inženýři v automobilce General Motors hledali alternativní řešení ke komplexním elektromechanickým (reléovým) řídicím systémům
nevýhody reléového řízení: • pevné propojení• obtížná změna řídicí funkce• nákladné uvádění do provozu a údržba
Požadavky na nový řídicí systém
• jednoduché programování
• změny programu beze změn v zapojení
• menší, levnější a spolehlivější než odpovídající reléové řízení
• jednoduché uvádění do provozu
• jednoduchá a levná údržba
První PLC (sedmdesátá léta)
• jednoduchý systém umožňující připojení a zpracovávání binárních signálů
• pouze logické operace
• jednobitový procesor
• programování v grafickém jazyku podobném reléovým schématům zapojení (rekvalifikace dělníků)
PLC dnes
• průmyslový mikropočítač přizpůsobený nasazení v podmínkách průmyslové výroby
• odolný proti rázům, prachu, výkyvům teplot,vlhkosti, elekrickému i elekromagnetickému rušení
• klíčový prvek průmyslové automatizace
Třídění PLC
Hlediska :
1. velikost (počet I/O)
2. provedení
3. počet procesorů
Typy PLC - podle 1. velikosti I
• mikro PLC - (někdy název programovatelná relé) do 20 I/O, malá paměť, bez možnosti komunikace (např. Siemens: LOGO!, Mitsubishi: ALFA, Moeller: EASY)
• malá PLC (někdy označení mikro) - do 128 I/O, některá velmi výkonná i s možností komunikace (např. Festo: FEC20, FEC30, Siemens: S7-200, Teco: TECOMAT TC600 )
Typy PLC -podle 1. velikosti II
• střední výkonnostní třída - 128 až 512 I/O modulární provedení (např. Siemens SIMATIC S7-300, Festo FPC 404)
• nejvyšší výkonnostní třída - až tisíce I/O, vždy modulární provedení, velký formát karet (např. Festo FPC 405, Siemens SIMATIC S7-400)
• trend: distribuované systémy řízení
Typy PLC - podle 2. provedení
• kompaktní - vše v jednom - napájecí zdroj, CPU a vstupy a výstupy jsou v jednom modulu, PLC lze rozšiřovat pomocí dalších funkčních modulů
• modulární- různé typy modularity - napájecí zdroj, CPU a vstupy a výstupy jsou v samostatných modulech, tato PLC lze rozšířit o více modulů než kompaktní PLC
Kompaktní PLC - uživatelský pohled
Vstupy
Výstupy
Ovládací prvky (RUN, STOP) a seřizovací prvky
(trimmer)
Diagnostika chodu
Komunikačníkanály
LED-vstupy
LED-výstupy
Pouzdro
Pouzdro
Kompaktní PLC:
• pouzdro, kazeta, vana
• montáž na lištu DIN do rozvaděče
• svorkovnice
• rozšíření pomocí kompaktních rozšiřujících modulů
Kompaktní PLC a rozšiřující modul
Modulární PLC - uživatelský pohled - tzv. konfigurace
Základní rám
Rozšiřující rám
Modul napájení Modul CPU Signálové moduly(binární, analogové)
Signálové moduly Komunikační moduly Speciální moduly
Expanzní (propojovací) moduly
Základní a rozšiřující rám
Modulární PLC:
• rám, nosná deska, lišta
• systémová a napájecí sběrnice
• zásuvné moduly (periferní jednotky)
• rozšiřující rám
• expanzní moduly (umožňují propojení základního a rozšiřujícího rámu)
• různé šířky rámů (11“,13“,15“,19“)
Modulární PLC
Typy PLC-podle 3. počtu procesorů
• Jednoprocesorová - některá mohou umožňovat i multitasking (kvaziparalelní běh několika procesů)
• Víceprocesorová - většina modulárních PLC (komunikační a speciální moduly mají většinou vlastní procesor) - je možný multiprocessing (paralelní běh několika procesů), např. FESTO FPC 404
Aplikační oblasti PLC
Podle časopisu Control Engineering :
• 87 % pro řízení strojů
• 58 % pro řízení procesů
• 40 % pro řízení pohybů
velká aplikační oblast budoucnosti:
• řízení budov
PLC hardware
Obvyklá výstavba kompaktních a modulárních PLC a související
problematika
Zdroj
• nejčastěji 24 V DC nebo 230 V AC
• buď integrován v modulu CPU
• nebo v samostatném modulu
• řada modulů zdrojů s různými výkony (podle potřeby dalších periferních jednotek)
pozor na správnou konfiguraci!
(vyspělá programovací prostředí podporují správný výběr zdrojového modulu )
Centrální procesorová jednotka - -CPU (Central Processor Unit)
• jádro PLC určující výkonnost
• jednoprocesorová i víceprocesorová (matematické koprocesory, komunikační procesory, vstupně-výstupní procesory)
• operační rychlost posuzována podle doby cyklu (doba zpracování 1000 logických instrukcí) … 10-1 až 101 milisekund
• různá CPU pro daný typ automatu (rychlost, oper. paměť, cena)
Cyklické vykonávání programu
1.
2.
3.4.
1. Čtení vstupů
2. Zpracování programu
3. Vysílání výstupů
4. Režie systému(aktualizace systémových proměnných, komunikace)
1+2+3+4=“scan”, smyčka, cyklus
Cesta I/O signálů v PLC
Input Image(obraz vstupů)
Output Image(obraz výstupů)
Program pro PLC
Input Modul
Output Modul
Senzor
Aktor
CPU - paměťový prostor• Systémová paměť - systémový program,
(operační systém) - EPROM• Paměť dat - systémové registry, uživatelské
registry, zápisníkové registry ( merkery, flagy), čítače, časovače, vyrovnávací registry pro obrazy vstupů a výstupů (Input Image, Output Image) - RAM (RWM)
• Uživatelská paměť- uživatelský program (soubor tzv. procesů) - EPROM (EEPROM)
Moduly binárních (digitálních) vstupů - DI-princip
Vstupní signálz TP
Signál přicházející do CPU
Detekce chybného
napětí
Zpoždění signálu
(filtrace)
Optočlen (fotodioda
+ fototranzistor)
Signalizace (LED)
Galvanické oddělení
Moduly binárních (digitálních) vstupů - DI - typy
• stejnosměrné: 5V, 12V,24V,48V
• střídavé: 24V,48V, 115V,230V
• uspořádání do skupin po 4, 8, 16, 32
• společný vodič pro napětí kladné resp. záporné polarity (pro senzory s výstupním tranzistorem typu PNP resp. NPN)
Moduly binárních (digitálních) výstupů -DO-princip
Signál přicházející od CPU
Výstupní signáldo TP
Ochrana před zkratem
Zesílení signálu
Optočlen (fotodioda
+ fototranzistor)
Signalizace (LED)
Galvanické oddělení
Moduly binárních (digitálních) výstupů - DO - typy• pro stejnosměrné spínané napětí se spínacími
prvky tranzistorovými typu NPN i PNP: 24V,48V
• pro střídavé spínané napětí : 24 až 250V AC,24 až 48V AC, 115V až 230V AC se spínacími jednotkami triakovými
• pro stejnosměrné i střídavé napětí (do 250 V AC/ 60V DC) se spínacími prvky reléovými
Analogové vstupní moduly (AI)
• např. pro připojení senzorů teploty, vlhkosti, tlaku, hladiny, síly, polohy, rychlosti
• důležitá část: A/D převodník (šířka 8 nebo 12 bitů) - přesnost převodu
• některé s galvanickým oddělením
• specializované typy (pro termočlánky či odporové teploměry)
Analogové výstupní moduly (AO)• pro ovládání akčních členů či zařízení se spojitým
vstupním signálem - např. servopohony, frekvenční měniče, ručkové měřicí přístroje …
• D/A převodník (8 nebo 12 bitů)• napěťové• proudové - aktivní - akční člen napájen
přímo z automatu, omezen jeho max. odpor
- pasivní- akční člen musí mít vlastní zdroj proudu
PLC -SW vybavení
Systémové programové vybavení
Uživatelské programové vybavení
Systémové programové vybavení I
• Systémový program (operační systém - OS) HW závislý - každý výrobce jiný systém
• jednoúlohové zpracovávání uživatelského programu bez přerušení
• víceúlohové zpracovávání (multitasking) na jednom procesoru příp. i s přerušením
• víceúlohové zpracovávání (multitasking) na více procesorech včetně přerušení
Časovače
Časovače
Časovače
Čítače
Čítače
Tlačítka