Programiranje industrijskih kontrolera - es.elfak.ni.ac.rses.elfak.ni.ac.rs/plc/Materijal/Predavanja/PLC-UVOD.pdf · Programiranje industrijskih kontrolera PLC Namenski elektronski

Programiranje industrijskih kontrolera




Smer: Elektronska kola i sistemi Semestar: VII Fond: 2 + 2 + 1 Predmetni nastavnik: Goran Lj. Đorđević Asistent: Milica Jovanović Konsultacije: 306ž 1ž (u prizemlju)


Ocenjivanje Domaći zadaci i mini-projekti 40%

Završni ispit 60%

1092 -100

984 - 91

876 - 83

768 - 75

660 - 67

OcenaPoena


PLC Industrijski kontroler ili PLC od Programmable Logic

Controller - programabilni logički kontroler

Digitalni elektronski uređaj koji poseduje programabilnu memoriju za smeštanje instrukcija kojim se realizuju specifične funkcije, kao što su logičke i aritmetičke operacije, redosledno izvršenje različitih akcija, odmeravanje vremenskih intervala, prebrojavanje događaja itd, a sve u cilju upravljanja različitim mašinama i procesima putem digitalnih i/ili analognih ulazno/izlaznih jedinica .


PLC

Namenski elektronski uređaj, zasnovan na mikroprocesoru, koji je u mogućnosti da obavlja brojne tipove upravljačkih funkcija različitog nivoa složenosti.

Industrijski računar čiji su hardver i softver posebno prilagođeni radu u industrijskim uslovima, a koji se može lako programirati i ugrađivati u nove i postojeće industrijske sisteme


PLC PLC - (Programmable) - mogućnost programiranja.

Program rada se unapred priprema i puni u permanentu memoriju PLC kontrolera.

PLC program se razvija u jeziku lestvičastih (ladder) dijagrama, koji je nastao po ugledu na tzv. relejne šeme.

PLC - (Logic) - glavna osobina PLC kontrolera je mogućnost obavljanja logičkih (bulovih) funkcija. Generiše diskretne (digitalne) izlazne signale u funkciji

(logičkoj) diskretnih ulaznih signala Karakteristično za prvobitne tipove PLC kontrolera. Savremeni PLC-ovi, pored logičkih mogu da obavljaju:

aritmetičke operacije, odmeravaju vremenske intervale, prebrojavaju događaje, a prihvataju i generišu, pored diskretnih, i analogne signale.


PLC PLC (Controller)- Glavna primena u industriji

(proizvodnoj) gde se koristi kao upravljačka jedinica za automatsko upravljanje procesima Prati ključne parametre procesa (posredstvom priključenih

senzora i davača, i shodno memorisanom programu, generiše pobudu kojom deluje na proces (posredstvom aktuatora)

PLC

Proces


PLC v.s. računar opšte namene PLC nema spoljnu memoriju (diskove), kao i

niz standardne ulazno/izlazne opreme Operativni sistem PLC-a je jednostavniji i

pruža komparativno manje mogućnosti od računara opšte namene .

PLC je koncipiran i projektovan za relativno uzak i jasno definisan obim poslova vezanih za nadzor i upravljanje pojedinim uređajima, mašinama i procesima

Rezultat - izuzetna fleksibilnost i jednostavnost.


PLC v.s. mikroračunar Područje primene PLC kontrolera isto je kao i za

specijalizovane mikroračunarske kontrolere ili signal procesore

Razlika: PLC-a ne zahteva od korisnika gotovo nikakvo predznanje o arhitekturi mikroračunarskih sistema i programiranju.

Korisnik PLC-a je u najvećoj meri oslobođen rešavanja različitih problema vezanih za čisto računarski aspekt, i može da se u punoj meri skoncentriše na projektovanje same aplikacije


Izgled tipičnog PLC sistema


Primer - garaža


Primer - hemijski proces


Klasično rešenje - relejni sistem Relejni panel - mnoštvo

povezanih releja, relejnih tajmera i drugih elektromehaničkih sklopova

Mnoštvo problema: Promena logike rada

zahteva fizičko prepovezivanje

Teško pronalaženje i otklanjanje kvarova

Niska pouzdanost Visoka cena . .


Savremeno rešenje - PLC Kompaktniji. Laka promena logike

rada - reprogramiranje Niža cena Veća pouzdanost Veće mogućnosti ...


Istorijat PLC-a Nastali kasnih 60’ i ranih 70’ godine prošlog veka. Prvobitna primena u automobilskoj industriji (u fabrikama automobila)

Težna da se smanji vreme zastoja prilikom promene proizvodnog procesa (novi model automobila).

Prvi PLC-ovi su se programirali kao konvencionali računari tog vremena -previše složeno za industrijske inženjere tog vremena

Uvođenje mikroprocesora 80’ god. - prekretnica u razvoju i ekspanzija u širenju PLC-ova

Praćeno napretkom u načinu programiranja (olakšano programiranje i korišćenje)

Širenje oblasti primene: Ne samo ON/OFF upravljanje već i složenije funkcije Specijalizacija za pojedine zahtevne zadatke upravljanja Mogućnost komunikacije sa drugim PLC-ovima ili računarima


Prednosti PLC-a Fleksibilnost

U prošlosti, svaka električno-upravljna mašina za proizvodnju zahtevala je svoju sopstvenu upravljačku jedinicu; u pogonu sa 15 mašina, postojalo je 15 različitih, namenski projektovanih, upravljačkih jedinica. Danas je moguće isti model PLC-a koristiti za upravljanje bilo kojom od 15 mašina. Uz to, verovatno neće biti potrebe za 15 PLC-ova, jer jedan PLC lako može da opsluži više različitih mašina, tako što će, konkurentno, za svaku priključenu mašinu izvršavati poseban, namenski program.

Laka promena programa i korekcija grešaka Kod tradicionalih, relejnih panela, svaka promena programa zahtevala je

značajno vreme za prepovezivanje panela i uređaja. Sa druge strane, kod PLC-a, promena programa je laka i brza. Novi program se preko tastature ili na neki drugi način učitava u PLC, a prepovezivanje obično nije potrebno, tako da celokupna aktivnost ne traje duže od nekoliko minuta. Takođe, uočene nepravilnosti u radu sistema, koje su posledica greške u programu se mogu lako i brzo ispraviti


Prednosti PLC-a Laka promena programa i korekcija grešaka

Prekidač 1

Prekidač 2

Ulazni modul

Logička jedinica

Izlazni modul

Sijalica2

+V -VIzvor napajanja

Sijalica1

Relejni sistem PLC sistem


Prednosti PLC-a Veliki broj kontakta

PLC možemo zamisliti kao mnoštvo ˝virtuelnih˝, nepovezanih relea (kontakta), tejmera, brojača i drugih složenijih komponenti, koje se programiranjem ˝povezuju˝ na željeni način.

Implementaciona moć zavisi isključivo od količine raspložive memorije Rele = 1 bit Tajmer, brojač = 24 bita

Memorija tipičnog PLC je reda više desetina KB


Prednosti PLC-a Niska cena

Napredak poluprovodničke tehnologije → povećanje mogućnosti uz pad cene

Danas je moguće, po ceni ispod 100$, nabaviti PLC sa ogromnim brojem interno-raspoloživih ˝virtuelnih˝ relea, tajmera, brojača, sekvencera i drugih funkcija (od kojih neke nemaj pandam u ˝relejnom˝ svetu).


Prednosti PLC-a Mogućnost probnog rada

Rad PLC-a se može ispitati u laboratoriji, pre ugradnje u proizvodni pogon.

Program se piše, testira, analizira i, ako je nophodno, modifikuje sve do trenutka kada se proceni da su sve zahtevane funkcije korektno realizovane.

Tek tada se program prenosi u PLC koji se instalira (ili je većinstaliran) u proizvodni pogon.

Velika ušteda skupog ˝fabričkog˝ vremena (nema zastoja u proizvodnji).

Nasuprot tome, testiranje konvencionalnih relejnih sistema se može obaviti samo u fabričkoj hali, što može biti veoma vremenski neracionalno.


Prednosti PLC-a Mogućnost vizuelnog praćenja rada :

Rad PLC-a se može direktno pratiti na ekranu monitora - na pogodan način se u grafičkom obliku prikazuju stanja ulaza i izlaza PLC-a uz ˝osvetljeno˝ prikazivanje logičkih putanja koje su trenutno aktivne i ispisivanje obaveštenja o evetualnom neispravnom radu sistema ili o nastanku nekih izuzetnih situacija


Prednosti PLC-a Brzina rada Vreme od trenutka kada se promeni stanje ulaza

PLC-a do trenutka kada PLC-a reaguje postavljajući svoje izlaze nije duže od nekoliko do nekoliko desetina milisekundi

PLC-ovi su brži od relejnih sistema

Brzina rada određena periodom sken ciklusa PLC-a


Prednosti PLC-a Leder programiranje

Za programiranje PLC kontrolera koristi se jezik lestvičastih logičkih dijagrama (ili leder dijagrama -ladder diagram),.

Dugi niz godina u upotrebi u industriji pri projektovanju logičkih i sekvencijalnih relejnih uređaja

Lako razumljiv industrijskim inženjerima.

Industrijski inženjeri ne moraju biti eksperti za programiranje da bi u svojim sistemima koristili PLC-ove


Leder dijagram (program)


Prednosti PLC-a Pouzdanost i lakoća održavanja

Poluprovodničke komponente, od kojih je PLC sačinjen, su, generalno, pouzdanije od mehaničkih sistema ili relea i tajmera

Troškovi održavanja upravljačkih sistema zasnovanih na PLC-u su niži, a vreme zastoja kraće


Prednosti PLC-a Jednostavnost naručivanja komponenti

upravljačkog sistema : PLC je jedan urađaj

Kada naručeni PLC stigne u industrijski pogon, svi brojači, relei, i druge ˝virtuelne˝ komponente ˝sadržane˝ u PLC-u su takođe stigle

Relejni sistem se sklapa od raznorodnih, fizičkih komponeti


Prednosti PLC-a Dokumentacija.

Leder dijagrami, kako grafički prikazi, su u toj meri samo-deskriptivni da obično nije neophodna neka dodatna dokumentacija koja bi upotpunjavala opis rada PLC-a i načina na koji su realizovane njegove funkcije.

Ne postoji opasnost da dokumentacija bude neažurna, što je često slučaj sa dijagramima i šemama relejnih panela (kada inženjer nakon učinjene intervencije ne unese izmenu u relejnu šemu) .


Prednosti PLC-a Bezbednost.

Program PLC-a se ne može promeniti pre nego što je PLC ˝otključan˝

Brzo reprogramiranje Otvara mogućnost za postizanje neke vrste adaptivnog

proizvodnog procesa, gde se program rada menja shodno karakteristikama svakog pojedinačnog prizvoda ili čestim varijacijama u procesu proizvodnje


Nedostaci PLC-a Nova tehnologija

Nije lako promeniti način razmišljanja industrijskih inženjera sa relejne logike na PLC koncept

Jednostavna instalacija Aplikacije sa fiksim programom

Pojedine aplikacije zasnovane su na samo jednoj funkciji koja se veoma retko ili nikada ne menja

Zamena postojeće opreme PLC-om ne donosi veliki dobitak, jer se glavna osobenost PLC-a – mogućnost reprogramiranja – praktično ne koristi

PLC je najbolje rešenje kada su neophodne periodične promene u načinu rada


Nedostaci PLC-a Uslovi rada.

PLC nije pogodno rešenje za ekstremne uslove rada, kao što su: visoka temperatura, vlažnost, vibracije, električne smetnje, a koji su karakteristični za pojedine proizvodne procese

Bezbednost u radu Kod relejnih sistema uvek postoji tzv. STOP prekidač, kojim se u bilo

kom momentu može trenutno prekinuti rad sistema (isključenjem napajanja).

Relejni sistem se automatski ne resetuje kada se napajanje uključi, već zadržava stanje u kome je bio kada je napajanje isključeno

STOP prekidač povezan na ulaz PLC-a nije bezbedno rešenje - šta ako PLC otkaže ?


PLC sistem


Konstrukcija PLC-a Kompaktni PLC


Kompaktni (mikro PLC) Measures 4.72”x 3.15” x

1.57”.

32 I/O points

Standard RS 232 serial communication port


Konstrukcija PLC-a Modularni PLC:


Proizvođači PLC-ova

ALLEN-BRADLEY

GE

MODICOM - GOULD

SQUARE-D

etc.


CPU i PM


CPU Konektori za povezivanje sa PM i drugim PLC-ovima. Backup baterija Ključ:

OFF - sistem nije operativan niti se može programirati RUN - sistem je operativan (radi), ali se ne može programirati. DISABLE - Isključuje sve izlaze, tj. postavlja ih u neaktivno stanje. MONITOR - uključuje ekran na kome će se prikazivati trenutne

operativne informacije RUN/PROGRAM - Sistem je operativan, a modifikacije programa

su dozvoljene. Ovaj način rada se mora oprezno koristiti, jer se svaka modifikacija programa trenutno manifestuje u radu sistema.

PROGRAM - sistem nije operativan, ali se može programirati ili reprogramirati


PM - Programator/monitor


Ulazni i izlazni PLC moduli PLC pribavlja informacije iz okruženja posredstvom ulaznih,

a predaje informacije okruženju putem izlaznih modula

CPU + U/I moduli


Ulazni i izlazni PLC moduli Modul može imati 4, 8, 12 ili 16 terminala (pristupnih tačaka). Ulazni, izlazni ili kombinovani moduli (sa podjednakim ili različitim

brojem ulaznih i izlaznih terminala, npr. 12 ulaza i 8 izlaza). Kod većih PLC sistema, ulazni i izlazni moduli su smešteni u posebne

rekove koji su sa CPU-om povezuju pomoću odgovarajućeg višežičnog kabla.

Svaki U/I modul ima jedinstvenu adresu Karakteristike U/I modula:

Opseg napona ili struje DC ili AC Proizvođači PLC sistema nude palete ulaznih i izlaznih modula deklarisanih

za različite opsege Diskretni U/I moduli - prihvataju i generišu diskretne - digitalne, tj.

ON/OFF signala Analogni U/I moduli - prihvataju i generišu analogne signale. (Poseduju

ugrađene A/D, odnosno D/A konvertore.) Udaljeni U/I moduli -sprega sa CPU nije direktna, već komuniciraju prenosom

podataka


Uređaji sa kojima se PLC povezuje Ulazni ON/OFF uređaji Ulazni analogni uređaji Izlazni ON/OFF uređaji Izlazni analogni uređaji


Ulazni ON/OFF uređaji Prekidači i tasteri


Ulazni ON/OFF uređaji Normalno otvoren (NO) i normalno zatvoren (NC) kontakt.

NO NC


Prekidači

DPSTSPDT

Non-locking Locking

Normally Ope n Normally Close d

Multiple Throw

P1

P2

Multiple Pole

Break-before-make Make-before -bre ak


Granični prekidači


Ulazni analogni uređaji Ulazni analogni uređaji generišu promeljive električne signale

koji se vode na odgovarajuće (analogne) PLC ulazne module.

potenciometri

ugljeni žičani


LVDT Linearni varijabilni diferencijalni transformator (LVDT) Naizmenični (AC) izlazni napon LVDT-a varira, kako se jezgro pomera

(uvlači/izvlači) Koristiti za indikaciju pozicije nekog mehaničkog sklopa koji je fizički spojen sa

jezgrom


Termopar Spoj dva metala. Između spojeva se generiše napon koji zavisi od razlike

temperatura spojeva. Napon je obično veoma mali (reda nekoliko desetina uV/0C), Zavisnost napona od temperature nije linearna.


Izlazni ON/OFF uređaji - Solenoid

dvosmerni jednosmerni

Elektromehanički aktuator, čijim radom se upravlja pomoću elektromagnetne sile proizvedene u namotaju.

U zavisnosti od smera struje, menja se i smer sile magnetnog polja koja privlači gvozdeno jezgro ka centru namotaja ili ga odbija od centra.


Izlazni ON/OFF uređaji - Rele

Struja koja protiče kroz kalem stvara magnetno polje koje prilači kotvu i zatvara (ili otvara) kontakt, koji, dalja upravlja nekim drugim urađajem.

Rele obično ima, ne samo jedan, više kontakta od kojih su neki NO, a drugi NC tipa.

Kontakti relea su električno izolovani od PLC modula

Kroz kontakte relea može proticati veća struja, a kontakt može prekidati više napone nego kontakt izlaznog modula


Izlazni ON/OFF uređaji -Starter motora

Rele za upravljanje motorom Kontakti mogu da izdrže velike povratne

struje Detekcija preopterećena i automatsko

isključenje motora Dualni starteri motora - ˝napred/nazad˝ Za jednosmerne, naizmenične, trofazne

(sinhrone) motore


Izlazni analogni uređaji

Analogni aktuatori kojima se upravlja na kontinualan način, pomoću analognog (promenljivog) napona ili struja.

Servo motor: brzina rotiranja se reguliše kontinualno, pomoću posebne vrste analognog izlaznog PLC modula

Servo ventila: otvorenost ventila se može fino, kontinualno regulistati

Po pravilu poseduju dodatne uređaje za indikaciju trenutne pozicije (enkoderi)

Documents

Programiranje industrijskih kontrolera - es.elfak.ni.ac.rses.elfak.ni.ac.rs/plc/Materijal/Predavanja/PLC-UVOD.pdf · Programiranje industrijskih kontrolera PLC Namenski elektronski