1. Увод у PLC-ove

PLC је у основи микропроцесорски систем који укључује сопствену програмску

подршку, спрегу са U/I уређајима,комуникацију са удаљеним рачунаром или контро-

лером,са операторским панелом или другим показивачким уређајима

Он обезбеђије функцију логичког или секвенцијалног аутомата у отвореној или

затвореној спрези. Унутар њега су уграђене једноставне математичке функције које

омогућавају реализацију спољних функција програмског управљања.

PLC је микрорачунар који извршава различите логичке и секвенционалне

функције, тако што на основу улазних сигнала одређује одговарајуће излазне сигна-ле.

Формиран је као замена за релејну и полупроводничку логику, рачунар који поред

логичких функција може да обавља и аритметичка израчунавања.

Опште одлике су :

1. програмирање на посебним симболичким програмским језицима прилагођеним

логици релејних мрежа,

2. могућност рада у индустријском окружењу, могућност инсталације на самој машини,

3. лакше одржавање, већа поузданост, конкурентност цене,

4. могућност повезивања у рачунарски интегрисани хијерархијски систем управ-

љања.

Општи захтеви које контролери морају да задовоље :

1. једноставно програмирање и одржавање програма од стране корисника на лицу

места,

2. модуларна организација , што одржава лакше одржавање,

3. велика поузданост рада,

4. мале димензије и прихватљива цена.

Предности командног ормана урађеног на бази PLC контролера :

1. потребно је 80% мање жице за повезивање у односу на конвенционални управ-

љачки сисзтем,

2. потрошња је значајно смањена,

3. дијагностичке функције контролера омогућују брзо и једноставно уочавање грешака,

4. измена у секвенци управљања или примена контролера на други процес управљања

може се једноставноо извршити изменом програма преко конзоле или уз помоћ

софтвера на рачунару,

5. потребан је знатно мањи број резервних делова,

6. много јефтинији у поређењу са конвенционалним управљачким системима, нарочито

у случајевима где је потребан велики број U/I уређаја и када су управљалке функције

комплексне,

7. велика поузданност.

Спољашњи изглед програмибилног контролера

2. Хардверска конфигурација PLC-a

PLC је индустријски микроконтролерски систем у коме су хардвер и софтвер

адаптирани индустријским окружењем. Блок шема типичних компоненти од којих је

начињен контролер дат је на следећој слици. Програмска јединица је обично рачунар

који се користи за писање програма.

Блок шема компоненти PLC-а

CPU (Central Processing Unit) – централна процесорска јединица је мозак кон-

тролера.То је обично неки од микроконтролера, раније су то били 8-битни микрокон-

тролери, а сада су 16-битни и 32- битни микроконтролери. CPU се брине о комуника-

цији, међусобној повезаности осталих делова контролера, извршавању програма, управ-

љању меморијом, надгледању улаза и постављањем излаза. На самом контролеру

постоји неколико индентификатора у облику светлећих диода за јављање грешке.

Меморија – Системска меморија (најчешће у FLASH технологији) користи се

од стране контролера за оперативни систем. Поред оперативног система у њој се налази

и кориснички програм преведен из ледер дијаграма у бинарни облик. Корисничка ме-

морија је подељена на блокове који имају посебне функције. Неки делови меморије ко-

ристе се за чување стања улаза и излаза (имају одговарајући бит у меморији), други де-

лови меморије користе се за чување сарджаја променљивих који се користе у корисни-

чком програму.

Напајање – Електрично напајање се користи за довођење електричне енeргије

до централне процесорске јединице. Већина PLC контролера ради или на 24 V DC или

на 220 V AC.Обично се не користи за покретање спољних улаза или излаза.

Улаз у PLC – Служи за прихват сигнала са процеса. Мањи контролери посе-

дују само дигиталне улазне линије, док већи имају и аналогне улазе. Сензори се обично

користе као улази у контролере, али то могу бити и роботи, видео системи итд.

Излази из PLC – Служе за повезивање контролера са излазним уређајима ко-

јима се управља. Могу бити аналогног или дигиталног типа.

Линије за проширење – Сваки контролер има ограничен број улазно/излазних

линија. Уколико је потребно тај број се преко одређених додатних модула може пове-

ћати проширењем система преко линија за проширење.

3. Архиктектура PLC контролера

Сваки PLC је у основи микроконтролерски систем са периферијама кји могу

бити дигитални улази, дигитални излази или релеји. Конкретан изглед контролера

CPM1A дат је на следећој слици.

Програмибилни логички контролер CPM1A

На горњој површини налазе се 4 LED индикатора и порт за повезивање са моду-

лом RS232 који је интерфејс према рачунару. Са горње и доње стране су видљиве клеме

за физичко повезивање са реалним системом и светлосни индикатори активности сва-

ког улаза или излаза. Прикључци L1 И L2 су за напајање које износи 220V~. Контро-

лери који раде на мрежном напону имају и извор једносмерног напајања од 24VDC за

напајање сензора.

Контролер је висок око 8 cm и по вертикали подељен на две области:доња у ко-

јој је претварач са 220V~ на 24V DC и остале напоне потребне за рад CPU јединице.

Контролер се може монтирати на индустријску „шину“ са осталим елементима.

Подизањем малог пластичног поклопца долази се до конектора на који се при-

кључује RS232 модул за серијски интерфејс са рачунаром. Овај модул се користи при

пограмирању контролера за мењање програма или надзор извршавања.

RS232 интерфејс PLC контролера за повезивање са PC рачунаром

Серијски прикључак са 9 пинова – RS232 конектор

Максимална брзина преноса података код RS232 је 20Кb/s, максимална дужи-

на кабла је 15 m. За боље информисање програмера о стању контролера произвођач је

предвидео 4 светлосна индикатора у виду LED диода. Значење статуса сваке од њих

види се у следећој табели.

Значење LED индикатора

Поред ових индикатора, постоје индикатори статуса сваког појединачног

улаза и излаза. Ове диоде налазе се код клема и својим статусом показују стање улаза и

излаза. Ако је улаз/излаз активиран диода светли и обрнуто.

4. Улазно - излазне линије контролера

Између улазних линија и CPU јединице се поставља прилагодни степен-интер-

фејс. Намена интерфејса је да штити CPU од несразмерних сигнала од спољашњег

света. Улазни прилагодни модул претвара ниво стварне логике у ниво логике која одго-

вара CPU јединици. Ово се обавља путем ’’опто-изолације’’сигнали се пеносе паром

LED диода-фото транзистор.

На улазе PLC контролера могу се прикључити разни сензори, тастери, преки-

дачи и остали елементи који могу променити стање придруженог бита PLC улаза. Да

би се промена остварила потребан је извор напона за побуду улаза. Најпростији могући

улаз био би најпростији тастер. Пошто улази у PLC нису велики потрошачи могуће је

искористити извор постојећег напона за побуду свих 6 тастера. Начин повезивања дат

је на следећој слици:

Начин прикључења тастера на улаз контролера

Излазни интерфејс је сличан улазном, где CPU доводи сигнал на LED диоду

и укључује је. Светлост побуђује фото транзистор који почиње да проводи, чиме напон

између колектора и емитера пада на 0,7V, што уређај прикључен на тај излаз види као

логичку нулу. Фото транзистор није директно везан за излаз контролера, изнеђу њега и

излаза обично се налази релеј или јачи транзистор способан да врши прекидање јачих

сигнала.

Поред транзисторских излаза у PNP и NPN споју може имати и релеје као

излазе, што олакшава начин повезивања са спољним уређајима. Постоје 4 релеја чији су

радни контакти изведени на кућиште контролера у облику клема. У стварности то из-

гледа као на доњој слици. Активирањем фототранзистора шпулна релеја долази под

напон и активира контакт између тачака А и В. У каквом су стању контакти дефи-

нише CPU преко одговарајућих битова у меморијској локацији IR010.

Релејни излази контролера

Начин повезивања спољних елемената на релејне излазе контролера

5. Начин рада PLC контролера

Основа рада PLC контролера заснива се на континуалном скенирању програма.

Под скенирањем се подразумева пролаз кроз све услове у неком одређеном времену.

Скенирање се састоји из три основна корака :

Први корак – Провера статуса улаза .

На првом месту PLC проверава све улазе да би утврдио који од њих има статус ON а

који OFF, односно проверава да ли је неки сензор, прекидач или сл. повезан са улазом

акиван или не. Подаци до којих се долази у овом кораку смештају се у меморију да би

се искористили у следећем кораку.

Други кораак – Извршење програма.

У овом кораку PLC извршава програм, инструкцију по инструкцију. На основу про-

грама и информације о стању одговарајућег улаза покупљене у претходном кораку

спроводи се одговарајушћа акција, што значи да се активира неки излаз или се подаци

смештају у меморију да би касније у следећем кораку били искоришћени.

Трећи корак – Провера и исправка стања излаза.

У овом кораку PLC проверава статус излаза и по потреби га мења. Промена се врши на

основу стања улаза прикупљених у првом кораку и на основу резултата извршења про-

грама у другом кораку. После извршења трећег корака PLC се враћа на почетак циклу-

са и непрекидно понавља ове кораке. Време скенирања је дефинисано временом потре-

бним да се обаве сва три корака.

Циклус рада PLC контролера

По укључењу напајања PLC се прво инцијализује ( брисање IR, SR и АR области, ре-

сетовање системских тајмера и проверу улазно/излазних прикључака) и, уколико нису

детектоване грешке, процес надгледања, извршавања програма, позивања улазно/ изла-

зних прикључака, и опслуживање приферијских урађаја почиње циклично да се извр-

шава.

Табела циклуса рада PLC

6. Меморијска мапа PLC контролера

Под меморијском мапом подразумева се организација меморије PLC контролера.

Одређени делови меморије имају оређену улогу у раду. Меморија CPM1A организо-

вана је у 16-то битној речи. Скуп више таквих речи чине област. Скуп свих области чи-

ни меморију PLC контролера. За разлику од микроконтролерских система, где само не-

ке меморијске локације имају јасно дефинисану улогу, код PLC меморија је потпуно

дефинисана и што је још важније скоро цела је адресабилна по битима. Адресабилност

по битима значи да је довољно написати адресу меморијске локације и иза ње број би-

та да би се манипулисало са њим. То значи да се може написати као : ’’201.7=1’’ што

значи са се мисли на реч 201 и њен бит 7 који се поставља на јединицу.

Меморија код контролера подељена је на следећих 8 области :

- IR област

Меморијске локације намењене улазу и излазу из PLC -а. Неки њени битови су дирек-

тно повезани на улазе и излазе PLC контролера (клеме). Код CPM1A имамо 6 улазних

линија на адреси IR000. Свакој линији одговара један бит тако да прва линија има ад-

ресу IR000.0, а шеста IR000.5 . Када се на улазу добије сигнал то се директно одрази

на стање одговарајућег бита. У овој области се налазе речи са радним битима које се

користе у програму као флегови или неки услови бити.

- SR област

Специјална меморијска област за контролне бити и флегове. Намењена је првенствено

за бројаче и интерапте. На пример SR250 је меморијска локација која у себи садржи

вредност која се подешава аналогним потенциометром бр.0 (другим речима вредност

ове локације може се ручно подесити окретањем потенциометра бр.0).

- TR област

Када се приликом извршавања програма прелази у неки подпрограм сви важни подаци

се складиште у овој области до повратка из подпрограма.

- HR област

Веома је важно сачувати одређене информације и након нестанка напајања. Овај део

меморије је батеријски подржан тако да ће и након нестанка напајања зарджати све

податке који су се налазили у њему пре н станка напајања.

- AR област

Ово је област са контролним битима и флеговима. У овој области се налазе информа-

ције о стању PLC -а, грешакама, системском времену и слично. Као претходна област и

ова је батеријски подржана.

- LR област

Приликом повезивања са другим PLC -вима ова област се користи за размену података.

- ОБЛАСТ ТАЈМЕРА И БРОЈАЧА

Ова област садржи вредности бројача и тајмера, има их 128. Постоје две врсте тајме-

ра delay-off и delay-on (буквални превод би био „закасни са искључењем“ и „закасни

са укључењем’’ ). Први касни са искључењем а други са укључењем у односу на сигнал

који их је активирао. Сваки тајмер има по неколико временских снова. Типичне вредно-

сти су: 1s, 0,1s, 0,01 s. Ако је програмер унео 0,1s као временску основу и 50 као број

увећања кашњења, тајмер ће имати кашњење од 5 секунди. Тајмери морају да имају

унапред постављену вредност SV. Унапред постављена вредност је број временских

увеђања које је тајмер морао да рачуна пре него што промени стање излаза. Унапред

постављене вредности могу бити константе или променљиве. Ово омогућава да се каш-

њења мењају у зависности од услова у току рада. Бројеви тајмерског бројача се односе

на одређену адресу у меморији и не смеју се дуплицирати (не може се користити исти

број за тајмер и бројач).

- DM област

Садржи податке у вези сетовања комуникације са PC рачунаром и податке о грешкама.

Меморијске области контролера

Меморијска мапа контролера

7. Програмирање PLC-a

PLC контролери се могу програмирати на два начина. Први начин је помоћу

конзоле за програмирање, а други начин је помоћу PC рачунара и специјалног софт-

вера. Омрон је избацио софтвер за програмирање својих PLC контролера под називом

„CX Programmer“. Иначе овај програмски језик се доста разликује од до сада коришће-

них асемблера BASIC и C-a и назива се LАDDER. CPM1A је контролер који се са PC

рачунаром повезује помоћу RS232 интерфејса. Скоро сваки програм за програмирање

PLC контролера поседује разне корисне опције као што су принудно укључивање и

искључивање системских улазно/излазних линија, праћење рада програма у реалном

времену као и документовање ледер дијаграма.

Програмирање CPM1A контролера

7.1. Програмирање у LАDDER - u

Програмабилни контролери се углавном програмирају у ледер дијаграму који

није ништа друго до симболичко представљање електричних кола. Изабрани су симбо-

ли који су изгледали слично шематским симболима електричних уређаја, што је веома

олакшало прелазак на програмирање контролера.

Ледер дијаграм састоји се од једне вертикалне линије, која се налази на левој

страни и линија које се гранају према десном делу. Линија са десне стране назива се

„bus bar“ а линије које се гранају на десно су линије инструкција. Дуж линија инструк-

ција смештени су услови који воде до инструкција позиционираних на десном крају

дијаграма. Логичка комбинација ових услова одређује када и на који начин се инструк-

ција на десној страни извршава. Када се испуни услов инструкција бива извршена.

Основни елементи ледер дијграма се виде на слици:

Основни елемент ледер дијаграма

Највећи број инструкција захтева коришћење најмање једног операнда, често и више

њих. Операнд може бити нека меморијска локација, један бит меморијске локације или

нека нумеричка вредност – број. Пример ледер дијаграма:

Горња слика представља пример у коме се активира релеј у PLC контролеру

када се појави сигнал на улазној линији 00. Парови вертикалних линија називају се ус-

лови. Сваки услов у ледер дијаграму има вредност ON или OFF, зависно од статуса

бита који му је дедељен. У овом случају тај бит је додељен као улазна линија (клема ) у

PLC контролеру. Уколико се прикључи тастер на клему који му одговара могуће је ме-

њати стање бита из стања логичке јединице у стање логичке нуле и обрнуто. Стање ло-

гичке јединице најчешће се означава као „ON“ а стање логичке нуле као „OFF“, који би

у буквалном преводу значиле „укључено“ и „искључено“.

Десни део ледер дијаграма је инструкција која се извршава у случају да је

леви услов испуњен. Постоји више врста инструкција које би се најлакше могле поде-

лити на једноставне и сложене. Пример једноставне инструкције је активирање неког

бита у меморијској локацији. У горњем примеру тај бит има и физичко значење јер је

повезан на релеј унутар PLC контролера. Када CPU активира неки од прва четири

бита у речи IR 010 контакти релеја се померају и врше спајња линија која су повезана

на њега. У овом случају то су линије спојене на клему обележену са 00 и једну од COM

клема.

Ледер дијаграм мора бити документован из разлога да би сваки техничар

могао да га разуме, а не само особа која је развила програм. Сваки програм мора садр-

жати могућност праћења рада PLC -а у реалном времену и могућност укључења/ис-

кључења системских улаза и излаза.

7.1.1. Ледер дијаграм - инструкције Операнд је адреса речи или бита у меморији PLC контролера (већина инструк-

ција има један или више операнада). Ако се ради о речи обично се зове “operand” а ако

је бит онда јe „operand bit”. Поред тога, операнд може бити и непосредна нумеричка

вредност која се означава се “#” испред вредности (нпр.#12,#345 итд.). Стање операнд

бита може бити ON или OFF. Ако је ON - значи да је његово логичко стање “1”, у су-

протном је OFF или ’’0’’. Поред ових, користе се изрази ‘’setovan’’ и ‘’resetovan’’.

7.1.2. Ледер дијаграм - инструкције

LOAD - Нормално отворен улаз

Први услов којим почиње било који логички блок унутар ледер дијаграма, зах-

тева једну линију у мнеморичком коду, са десне стране ове инструкције може се кори-

стити било која извршна инструкција. Нема ограничења, сем да се користи као прва

инструкција од леве ка десној страни. Нема утицаја на неки посебан флег. Свако ON

стање бита на улазу проузрукује ON стање на излазу.

ЛЕДЕР СИМБОЛ:

ПРИМЕР:

AND - Логичко “I” са нормално отвореним контактима

Када се два или више услова налазе редно повезани на једнос линији инструкција

првом од њих одговара инструкција LOAD или LOAD NOT, док остали представљају

инструкције AND или AND NOT. Нема ограничења. Нема утицаја на неки посебан

флег. Инструкција на десној страни биће извршена само када су оба услова који се

налазе на линији испуњена, када су улази ’00’ и ’01’ у стању ON.

ЛЕДЕР СИМБОЛ:

ПРИМЕР

AND NOT - Логичко “I” са нормално затвореним контактима

Када се два или више услова налазе редно повезани на једној линији инс-

трукције, првом од њих одговара инструкција LOAD или LOAD NOT, док остали

представљају инструкције AND или AND NOT. Нема ограничења. Нема утицаја на

неки посебан флег. Инструкција на десној страни биће извршена само када су оба

услова која се налазе на линији испуњена, односно када је улаз ’00’ у стању ON а излаз

’01’ у OFF стању.

ЛЕДЕР СИМБОЛ :

ПРИМЕР

OR - Логичко “ILI” са нормално отвореним контактима

Када се два или више услова налазе на одвојеним линијама, које су поста-

вљене паралелно, и које се у једном тренутку спајају, првом услову одговара LOAD

или LOAD NOT инструкција док осталим одговарају OR или OR NOT инструкције.

Нема ограничења. Нема утицаја на неки посебан флег. Довољно је да један од улаза

буде у ON стању да би био активан излаз 00.

ЛЕДЕР СИМБОЛ:

ПРИМЕР :

OR NOT - Логичко „ILI” са нормално затвореним контактима

Када се два или више услова налазе на одвојеним линијама које су поста-

вљене паралелно и које се у једном тренутку спајају, првом услову одговара LOAD

или LOAD NOT инструкција док осталима одговара OR или OR NOT инструкције.

Нема ограничења. Нема утицаја на неки посебан флег. Довољно је један од улаза буде

у ON стању да би активирао излаз ’00’.

ЛЕДЕР СИМБОЛ:

ПРИМЕР :

OUTPUT - Нормално отворен излаз

Најједноставнији начин за добијање резултата за испуњавање улазних услова

јесте њихово директно повезивање са инструкцијама OUTPUT и OUTPUT NOT. Ове

инструкције се користе за контролу статуса бита који се дефинише као носиоц ове инс-

трукције. Када се користи инструкција OUTPUT , њој додељен бит ће бити у стању ON

ако је услов извршења у стању ON, и обрнуто.Треба пазити да се инструкције не пре-

клапају по питању бита који се контролише. Ову инструкцију није могуће користити за

додељивање стања OFF или ON за више од једног бита .

ЛЕДЕР СИМБОЛ :

ПРИМЕР :

OUTPUT NOT - Нормално отворен излаз

Ова инструкција користи се за контролу статуса бита који се дефинише као

носилац ове инструкције. Када се користи инструкција OUTPUT NOT њој додељен бит

ће бити у стању ON ако је услов извршења у стању OFF и, обрнуто, имаће статус OFF

када је статус услов ON. Треба пазити да се инструкције не преклапају по питању бита

који се контролише. Ову инструкцију није могуће користити за додељивање стања OFF

или ON више од једног бита. У случају да постоји потреба за додељивање вредности

свим битовимас једне речи уз неки услов то је могуће урадити само бит по бит

ЛЕДЕР СИМБОЛ :

ПРИМЕР :

SET - Мења стање бита у ON

Инструкција мења стање бита на коме се примењује у ON када је услов из-

вршења ON. У случају када је услов OFF стање бита се не мења (за разлику од инструк-

ције OUT која стање бита мења у OFF када је стање услова OFF ). Нема ограничења.

Нема утицаја на неки посебан флег.

ЛЕДЕР СИМБОЛ :

ПРИМЕР :

RESET - Мења стање бита у OFF

Инструкција мења стање бита на који се примењује у OFF када је услов

извршења ON. У случају када је услов OFF стање бита се не мења. Нема ограничења и

нема утицаја на неки посебни флег.

ЛЕДЕР СИМБОЛ:

ПРИМЕР :

TIMER - Тајмер са резолуцијом 0,1 s

Тајмери су сложене инструкције које имају задатак да временски одвоје две

програмске акције. Промена стања услова у ON тајмер почиње да одбројава у корацима

од 0,1s до нуле. Вредност за параметар SV ( Set Value - подешена вредност ) множи се

са 0,1s и тако се добија укупно време у секундама. Вредност дата у средњем делу бло-

ка назива се TC број. Вредност TC броја може бити изабрана из опсега 000 до 127.

Доњи део блока резервисан је за приказивање почетне вредности тајмера. Исти број

тајмера се не може користити за бројач или поново за нови тајмер. Променом услова

стања бита IR000.00 у ON тајмер почиње да одбројава (у овом случају за време од

100*0,1s =10 sekundi ) по проласку задњег временског периода одговарајући бит TIM

002 мења стање у ON чиме се испуњава услов за извршење инструкције на десној стра-

ни. Бит услова мора бити стално у стању ON за задати временски период да би се бит

TIM002 сетовао. Уколико се у задатом временском периоду стање услова промени у

OFF, тајмер се ресетује и враћа се на почетак задатог временског периода.

ЛЕДЕР СИМБОЛ :

ПРИМЕР :

COUNTER - Бројач

Бројач декрементира вредност задату са SV на сваком ON стању услова

на CP линији ( Count Pulse - бројачки улаз). Сваки пут када се стање на линији проме-

ни из OFF у ON вредност SV се умањи за један. Испуњење услова на R (ресет) линији

бројач поставља у почетно стање са задатом SV вредности. Доласком до нуле инструк-

ција мења стање одговарајућег бита из TC области који одговара броју бројача (бит се

може вратити у OFF стање испуњењем услова на ресет линији). Уколико се параметар

SV задаје као константа потребно је испред вредности ставити знак „#“. Исти број

бројача се не може користити за тајмер или за нови бројач. Променом стања бита из

OFF у ON вредност бројача се смањује на 299, новом променом стања бита пада на 298

итд. Када вредност бројача падне на нулу стање бита CNT004 се мења у ON чиме се

испуњава услов за извршавање инструкције са десне стране (у овом случају то је нор-

мално затвеорен контакт који ће се отворити).

ЛЕДЕР СИМБОЛ :

ПРИМЕР :

7.1.3. Примери програмирања у Ледеру

Самоодржање

Програм омогућава да излаз остане у стању ON и по престанку услова који га је

у то стање довео. Притиском на тастер који је повезан на улаз мења стање излаза у ON.

Отпуштањем тастера излаз се не ресетује јер преко ILI кола сам излаз држи себе у ста-

њу ON у коме се остаје све док се не притисне тастер на улазу који се налази у I вези са

излазним пином чиме се раскида услов и тај бит се ресетује. Са два тастера без употре-

бе тастера може се остварити START и STOP функција.

Прављење великих временских интервала

Уколико је потребно направити већи временски интервал од 999.9 секунди

(9999*0.1s ) могу се користити два везана тајмера или тајмер и бројач као у овом при-

меру. Бројач је сетован да броји до 2000 а тајмер је постављен на 5 секунди што даје

временски интервал од 10.000 секунди. Испуњавањем овог услова на улазу тајмер по-

чиње да одбројава, када дође на крају сетује флег TIM 001 који раскине везу и уједно

ресетује тајмер. По истеку 5 секунди флег TIM 001 мења у стање у ON и испуњава ус-

лов на улазу у бројач CNT 002. Када бројач изброји 2000 таквих промена стања флега

тајмера TIM 001 сетује свој флег CNT 002 чиме се испуни услов да излаз промени у

стање у ON. Време које је протекло између промене стања улаза у ON и промене стања

излаза у ON износи 10.000 секунди.

7.1.4. Пример програмирања у Ледеру - задатак

Написати програм који ће симулирати укључење и искључење релеја уз

помоћ тастера СТАРТ и СТОП. Притиском на тастер СТАРТ реле укључује сигналну

лампицу СТАРТ, а притиском на тастер СТОП укључује сигналну лампицу СТОП.

Шема везивања

Монтажна шема

Решење:

Ледер дијаграм

Стари начин управљања помоћу релеја замењује се са PLC-om.

Задатак 2: Бројач

Помоћу Ледер дијаграма написати програм у коме ће PLC да броји прола-

зак неких предмета и приказати њихов укупан број. Укључити Timer који ће држати

неко струјно коло укљученим 2 секунде када садржај бројача достигне 5. PLC може да

извршава функцију бројача, постоји могућност анулирања стања бројача када она до-

стигне одређену вредност. Бројач може радити у оба смера – инкремент или декремент.

Шема везивања бројача

Решење:

Ледер дијаграм бројача

8. Програмибилни терминал

Програмабилни терминали представљају један од значајнијих човекових утица-

ја на систем аутоматизације. Преко њих је могуће комуницирати са системом у виду

промене параметара или праћења стања појединих параметара.

Нпр. NT2S-SF123B-EV2 предвиђен је да се користи као јефтин операторски

интерфејс за PLC контролере. Обезбеђује елементарну контролу и визуелну информа-

цију између човека и система аутоматизације. Програмабилни терминал поседује

следеће особине:

1. дисплеј са позадинским осветљењем величине 2х16 карактера,

2. шест тастера,

3. две сигналне диоде,

4. повезивање са PLC контролером врши се преко посебног кабла који се добија уз

терминал,

5. шеснаест придружених бита за конфигурисање,преко којих се бира мод рада и још

неколико других функција.

Повезивање програмибилног терминала и CPM1A PLC-a

Два најчешће коришћена мода рада су :

1. Економски где се врши приказ порука и где терминал има више пасивну него актив-

ну улогу и

2. Регистарски где се преко терминала може мењати садржај меморијских локација у

меморијским областима PLC контролера.

9. Врсте комуникација

Host Link комуникација састоји се од интерактивних процедура како би

CPM1A вратио одговор на команду послату од IBM PC/AT или компатабилног рачу-

нара. Ове комуникације допуштају IBM PC/AT или компатабилним рачунарима да

читају и уписују у CPM1A I/O област и у подручје меморије података исто тако и у

области које садрже различит статус подешавања.

Директна веза између рачунара и контролера

Веза контролера преко адаптера са рачунаром

Веза између два контролера

Брзе комуникације могу бити остварене имајући у виду непосредан при-

ступ помоћу коришћења напредне технологије веза ( NT Link ) између CPM1A и про-

грамског терминала.

Повезивање терминала са контролером

9.1. Мобилна телефонија и PLC Даљинско управљање процесом путем мобилне телефоније или интернета по-

моћу SMS порука захтева посебан софтвер и хардевер. Корисник комуницира путем

добро дефинисане синтаксе која не зависи од сврхе и намене ресурса, а комуникација

се одвија уз посредовање тзв. апликационих модула (програма).

Хардверски део обухвата периферне јединице: компјутерска мрежа (мрежа кар-

тица или модема) и SMS модул који омогућава слање и примање SMS порука. За кому-

никацију путем SMS -а користи се Simens-ов GSM/GPRS модул MC35 спојен на се-

ријски порт.

Модул за бежичну комуникацију MC35i

GSM/GPRS модул MC35i је комуникацијски модул двојног опсега са ши-

роким подручјем примене: телеметрија, телематика и телефонија. MC35i омогућава

пренос података, гласа, SMS -а и факс апликација уз ниску потрошњу енергије. Ради у

фреквентном опсегу GSM 900MHz и GSM1800MHz.

MC35i користи појединачан 40-пини ZIF конектор за повезивање стан-

дардних целуларних уређаја. ZIF конектор успоставља интерфејс за контролне пода-

тке, звучне сигнале и напајање.

Целуларни уређај користи CDPD (Cellular Digital Packet Data) стандард за

бежични пренос који обезбеђује двосмерни пакетни пренос података на 19,2 Kbps пре-

ко постојећих канала за мобилну телефонију.

Опрема GSM терминала

9.1.1. Принцип комуникације путем SMS -a

SMS робот се може схватити као софтвер који омогућује SMS, e-mаil и web

приступ ка софтверским пакетима и хардверу који нема могућност таквог приступа.

Блок шема SMS робота

Корисник шаље захтев путем SMS -а или e-maila или преко web -а, те зах-

теве прима мастербот који раставља на делове од којих се сваки односи на поједини

модул, проверава аутентичност корисника и његова права, те ауторизоване захтеве

прослеђује одговарајућим модулима.

Постоји и један специјални системски модул “scheduler” (распоређивач)

којем се може задати да шаље мастерботу захтеве према неком задатом распореду. Пу-

тем распоређивача корисник може задати да се неки захтев или захтеви изврше по

неком унапред одређеном прецизном распореду.

Комуникација путем SMS-a

SMS поруке

9.1.2. Мобилна телеметрија

Мерење актуелних вредности и управљање дислоцираним објектима/машина-

ма је основа GPRS и EDGE технологије и омогућава једноставан и функционалан да-

љински надзор и очитавање. Обједињене су предности савремених технологија за пре-

нос података, па се дислоцираним објектима може врло једноставно управљати путем

рачунара, мобилних телефона или PDA уређаја-подаци се размењују SMS, MMS или

e-meil порукама, што значи да могу бити у сваком тренутку и на сваком месту доступни

сваком ауторизованом кориснику. Прикупљени подаци се меморишу, па је могућа њи-

хова каснија анализа и обрада, чиме се у великој мери оптимизују и аутоматизују многи

пословни процеси. Решење je компатибилно са свим врстама PLC-a и SCADA уређаја.

Телеметријски систем за даљинско управљање и надзор

Основна обележија: велика брзина преноса података (до 115Kbps), може

се користити и без дозволе за радио–системе, за пуну функционалност довољно је ко-

ристити неки од Data M2M тарифних модела, имати web-server, рачунар и уређај који

ће слати информације са дислоцираног објекта. На следећој слици приказана је GSM

телеметрија:

GSM телеметрија

Све локалне станице опремљене су са Simens PLC уређајима ( S7-200)

и Simens GSM терминалима путем којих се подаци шаљу централној станици, која је

опремљена сличним уређајима (али већег капацитета) и PC рачунаром. Аутоматизо-

вана комуникација између локалне и централне станице је двосмерна, одвија се SMS -

ом, а поруке се могу слати редовно (у одређеним временским интервалима) или једно-

кратно, у случају потребе. За приказ и промену процесних вредности PC рачунару

користе се Simens WinCC SCADA графичка програмска апликација, а вредности се

могу видети и мењати на једном или на више мобилних GSM уређаја. Подаци се при-

мају са тзв. временским жигом, па је лако могуће изградити извештаје са приказом

тренутних или меморисаних података.

Индустријски протокол MMS за контролу и управљање

10. Увод у рад са SCADA системима

Систем процесног управљања чине: процес којим се управља, његова опрема и

човек –оператер, што називамо кратким именом SCADA систем.

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) - прокупљање података,

надзор, праћење и управљање – подразумева цео спектар опреме, система и решења

која омогућавају прикупљање података о неком процесу – удаљеном систему, обради

истих, надзор и, у појединим случајевима, реаговање на адекватан начин.

Најпростији пример SCADA система је обичан PC рачунар који преко акви-

зиционе-управљачке картице прима податке, обрађује их, формира информације о про-

цесу и на тај начин врши надзор, али и управљање ако је потврђено на том нивоу. Про-

грамска подршка за овај модел SCADA система се своди на подршку PC бус маги-

страли. То је у основи централизован систем аквизиције и управљања.

Комплекснији пример SCADA система је мрежа рачунаром подржаних радио

веза управљаних терминалом TU (Terminal Unit) који комуницирају са рачунарским

центром –дистрибутивни систем управљања (Distributed Control System).

И најкомплекснији пример scada система је мрежа SCADA система која функ-

ционише по принципу сервер-сервер, сервер-клијент - WASCAD системи (Wide Area

SCADA). Разменом података између два или више независних SCADA система који

контролишу различите сегменте истог технолошког процеса или привредног система.

Пример SCADA хетерогене мреже

Надзорно управљачки системи опремљени су обично PC рачунаром или

неким снажним рачунарским системом. Ти рачунари су програмски подржани аплика-

цијом типа MMI (Man-Mashine Interrface) која омогућава инерактиван дијалог са рачу-

наром за конкретан систем надзора и управљања. Основу за доношење одлука и управ-

љање на овом нивоу чине подаци примљени од терминалских јединица TU. Сви пода-

ци се формирањем централне базе података претварају у форму погодну за презентаци-

ју и генерисање управљачких акција (MMI апликације- SCADA програмска подршка).

MMI апликација је обавезно подржана графичким интерфејсом који нуди

могућност зумирања појединих делова извештаја или приказа више сигнала на једном

дијаграму, графичко приказивање објекта из разних перспектива, приказивање инста-

лације по етажама односно машинским подстаницама у облику mimik dijagrama (mimic

diagram) са приказом статуса рада, мерних величина итд.

10.1. SCADA системи

Основна улога SCADA система у интегрисаном DMS је :

1. обезбеђивање и преглед тренутних и архивираних мерених вредности елемената

дистрибутивне мреже уведених у систем,

2. обезбеђивање и преглед тренутних статуса расклопне опреме уведене у систем

3. обезбеђивање и преглед аларма, који могу бити и тригери („окидачи“) за извршавање

појединих аналитичких функција SAF,

4. обезбеђивање и преглед погонских догаја (хронолошки редослед догађаја –HRD ли-

ста) у обсервабилном делу DM.

Извршавањем наведених функција SCADA система остварују се две основне

функције над дистрибутивном мрежом:

1. НАДЗОР –под овом функцијом подразумева се сталан увид у токове електричне

енергије, односно у режиме дистрибутивне мреже (напон, струја,снага,учестаност итд.)

2. КОМАНДОВАЊЕ - под фумкцијом командовање подразумева се командовање

комутационом опремом, што за последицу има промену тополошке структуре мреже

(нпр. промена статуса прекидача или растављача), командама које се издају кроз сис-

тем, могу се мењати и величине режима дистрибутивне мреже (промена статуса регу-

лационе склопке напојног трансформатора 110/х kV, или укључивање/искључивање

тарифе што има за последицу промену оптерећења конзума).

За реализовање наведених SCADA функција предуслов је прикупљање и

прослеђивање података са удаљених објеката обсервабилног дела дистрибутивне

мреже који се у рачунарском амбијенту диспечерског центра ( SCADA сервер) претва-

рају у читљиве техничке податке ( DMS- дистрибутивни менаџмент система).

Основне функције SCADA система

Елементи SCADA система могу се приказати као на следећој слици:

Елементи SCADA система

Један крај SCADA система налази се у објектима дистрибутивне мреже, у

чијим се RTU уређајима врши концентрација свих сигнала са објекта који се преносе у

удаљени диспечерски центар и пријем и реализација команди из диспечерског центра.

Централни део RTU је рачунар којим се формира пакет дигиталних сигнала

за величине уведене у SCADA систем (сигналима из PBP се придружују тренутне вре-

дности које се у форми пакета података шаљу у диспечерски центар). Путем модема

који се налазе у рачунару врши се повезивање RTU на TK систем на чијем се другом

крају, у диспечерском центру, налази модем у рачунару SCADA сервера. Сигнали се у

рачунару SCADA сервера обрађују и претварају у читљиве техничке податке у зави-

сности од врсте пренетог сигнала (мерење, аларм, индукација).

PBP – параметарска база података. RTU је један крај SCADA система који

се налази у сваком надзорном објекту дистрибутивне мреже.Улазне величине из по-

стројења могу бити :

1. Аналогне улазне величине - континуалне електричне и неелектричне величине из

процеса (напони, струје, термпературе, итд.)

2. Дигиталне (једноструке) улазне величине - о статусима елемената дистрибутивне

мреже (статуси укључено/искључено, отворен/затворен, гранични положај, аларми,

упозорења итд.)

3. Бројачке улазне величине - квантитативни подаци режима рада дистрибутивне

мреже (проток енергије кроз вод или трансформатор, време, итд.) који се уводе као

поворка дигиталних напонских сигнала, програмски броје и симулирају.

Блок шема програмске реквизације SCADA система у диспечерском центру

Сервер подсистема има функцију да, на основу конфигурације система описа-

ног помоћу PBP и радног окружења SCADA сервера (системски софтвер и хардвер),

изврши:

1. повезивање SCADA сервера са удаљеним RTU уређајима или другим SCADA си-

стемима у хијерархијски реализованом систему управљања,

2. обрада података и њихово архивирање,

3. повезивање диспечерских радних станица са SCADA сервером.

Основна функција MMI (Man- Machine Interface) подсистема је да се на основу

динамичких приказа надзорних објеката (једнополне eлектричне шеме објеката) и до-

бијених података са сервер подсистема, изврши стално освежавање приказа и тиме реа-

лизује функцију надзора над обсервативним делом дистрибутивне мреже. MMI подси-

стем служи за издавање команди ка управљивим елементима дистрибутивне мреже.

Помоћу MMI подсистема се такође врши увид у SCADA архиву.

Најбитније хардверске карактеристике система су :

1. процесор велике брзине,

2. велика оперативна меморија,

3. дискови великог капацитета.

На наведене хардверске карактеристике искључиво утиче број сигнала који се

обрађује у диспечерском центру, што је условљено хијеархијским нивоом центра. За

ниво предузећа и ниво подручног диспечерсоког центра у пракси је доста често засту-

пљено удвајање SCADA сервера из разлога поузданости рада. У дуалном раду, један

сервер је водећи, а други пратећи, при чему се у случају блокирања рада, улога водећег

аутоматски додељује другом рачунару.

Пример хијерахијски организованог DMS-а