52
PLC -programovatelné automaty Automatizační technika

PLC -programovatelné automaty

Embed Size (px)

DESCRIPTION

PLC -programovatelné automaty. Automatizační technika. Bloková struktura programovatelného automatu. Definice PLC podle IEC 1131-1. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: PLC -programovatelné automaty

PLC -programovatelné automaty

Automatizační technika

Page 2: PLC -programovatelné automaty
Page 3: PLC -programovatelné automaty

Bloková struktura programovatelného automatu

Page 4: PLC -programovatelné automaty
Page 5: PLC -programovatelné automaty
Page 6: PLC -programovatelné automaty

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

Page 7: PLC -programovatelné automaty

Funkce PLC

Page 8: PLC -programovatelné automaty

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,….

Page 9: PLC -programovatelné automaty

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

Page 10: PLC -programovatelné automaty

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

Page 11: PLC -programovatelné automaty

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)

Page 12: PLC -programovatelné automaty

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

Page 13: PLC -programovatelné automaty

Třídění PLC

Hlediska :

1. velikost (počet I/O)

2. provedení

3. počet procesorů

Page 14: PLC -programovatelné automaty

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 )

Page 15: PLC -programovatelné automaty

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

Page 16: PLC -programovatelné automaty

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

Page 17: PLC -programovatelné automaty

Kompaktní PLC - uživatelský pohled

Vstupy

Výstupy

Ovládací prvky (RUN, STOP) a seřizovací prvky

(trimmer)

Diagnostika chodu

Komunikačníkanály

LED-vstupy

LED-výstupy

Pouzdro

Page 18: PLC -programovatelné automaty

Pouzdro

Kompaktní PLC:

• pouzdro, kazeta, vana

• montáž na lištu DIN do rozvaděče

• svorkovnice

• rozšíření pomocí kompaktních rozšiřujících modulů

Page 19: PLC -programovatelné automaty

Kompaktní PLC a rozšiřující modul

Page 20: PLC -programovatelné automaty

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

Page 21: PLC -programovatelné automaty

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“)

Page 22: PLC -programovatelné automaty

Modulární PLC

Page 23: PLC -programovatelné automaty

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

Page 24: PLC -programovatelné automaty

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

Page 25: PLC -programovatelné automaty

PLC hardware

Obvyklá výstavba kompaktních a modulárních PLC a související

problematika

Page 26: PLC -programovatelné automaty

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 )

Page 27: PLC -programovatelné automaty

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)

Page 28: PLC -programovatelné automaty

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

Page 29: PLC -programovatelné automaty

Cesta I/O signálů v PLC

Input Image(obraz vstupů)

Output Image(obraz výstupů)

Program pro PLC

Input Modul

Output Modul

Senzor

Aktor

Page 30: PLC -programovatelné automaty

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)

Page 31: PLC -programovatelné automaty

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

Page 32: PLC -programovatelné automaty

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)

Page 33: PLC -programovatelné automaty

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

Page 34: PLC -programovatelné automaty

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

Page 35: PLC -programovatelné automaty

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)

Page 36: PLC -programovatelné automaty

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

Page 37: PLC -programovatelné automaty

PLC -SW vybavení

Systémové programové vybavení

Uživatelské programové vybavení

Page 38: PLC -programovatelné automaty

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

Page 39: PLC -programovatelné automaty
Page 40: PLC -programovatelné automaty

Časovače

Page 41: PLC -programovatelné automaty

Časovače

Page 42: PLC -programovatelné automaty

Časovače

Page 43: PLC -programovatelné automaty

Čítače

Page 44: PLC -programovatelné automaty

Čítače

Page 45: PLC -programovatelné automaty

Tlačítka

Page 46: PLC -programovatelné automaty
Page 47: PLC -programovatelné automaty
Page 48: PLC -programovatelné automaty
Page 49: PLC -programovatelné automaty
Page 50: PLC -programovatelné automaty
Page 51: PLC -programovatelné automaty
Page 52: PLC -programovatelné automaty