Upload
vacsaa
View
69
Download
3
Embed Size (px)
DESCRIPTION
PLC teaching
Citation preview
11
Programozható irányító berendezésekés szenzorrendszerek
Az ipari irányítástechnika gyakorlati eszközei PLC-k
Az ipari automatizálásban alkalmazott villamos jelek (1)
Digitális (kétállapotú) jelek:Logikai érték: 0 – 1 (Hamis - Igaz)Leggyakrabban: 0 - 24V DC
Analóg jelek:Mintavételezett folytonos (értékkészlet) jelekMintavételezés: ~100 msecLeggyakrabban: 0 - 20mA, 4 - 20mA, 0 - 10V kimenet� távadók
t
mAV
ts (mintavételezsi id�)ts ts
Frekvencia jelek
Speciális kétállapotú jelek, ahol fontos az impulzusok száma / frekvenciája
Induktív érzékel�kr�l (forgásérzékel�k)Inkrementális jeladókról (elmozdulásmér�k, útadók)
Frekvencia: néhány kHz (10-30kHz)
U(t)
Az ipari automatizálásban alkalmazott villamos jelek (2)
• Nem programozható irányítások- Relés logikák- Pneumatikus logikák- Célhardver (pl. FPGA)
• Programozható irányítások- Speciális folyamatirányító számítógép
- Ipari PC Operációs rendszer megbízhatósága?
- PLC MegbízhatóIpari kivitel (ütés, rezgésállóság)Galvanikus leválasztás a külvilágtólEgyszer�en programozható / Karbantartható
Megoldások az automatizálásban
Megoldások az automatizálásbanMegoldások az automatizálásban
22
Megoldások az automatizálásban Megoldások az automatizálásban
Megoldások az automatizálásban Megoldások az automatizálásban
Megoldások az automatizálásban Megoldások az automatizálásban
33
Megoldások az automatizálásban A PLC-k kialakulása és fejl�dése
Egyszer� sorrendi és kombinációs hálózatok
Analóg jelek kezelése Aszinkron kommunikáció Speciális modulok
-Gyorsszámlálók -Soros komm. modulok -Motorvezérl�k
Magasszínt� aritmetika Lebeg�pontos számítások Komplex szabályozások Nagy sebesség� hálózatok Elosztott rendszerek Nagymegbízhatóságú redundáns rendszerek
‘70
‘80
’90..
Villamos tervek (1) Villamos tervek (2)
Villamos tervek (3)A PLC-k és rendszerek csoportosítása (1)
•KompaktTwido
•ModulárisTSX Premium, QuantumModicon M340
•Osztott - Távoli I/O rendszerekAdvantys I/OMomentum I/O
44
A PLC-k és rendszerek csoportosítása (2)
• Moduláris felépítés
– Hátlap
– Tápegység
– CPU modul
– I/O modulok
– Kommunikációs modulok
Moduláris felépítés (1)
– Hátlap
– Tápegység
– CPU modul
– I/O modulok
– Kommunikációs modulok
Moduláris felépítés (2)
– Hátlap
– Tápegység
– CPU modul
– I/O modulok
– Kommunikációs modulok
Moduláris felépítés (3)
– Hátlap
– Tápegység
– CPU modul
– I/O modulok
– Kommunikációs modulok
Moduláris felépítés (4)
– Hátlap
– Tápegység
– CPU modul
– I/O modulok
– Kommunikációs modulok
Moduláris felépítés (5)
– Hátlap
– Tápegység
– CPU modul
– I/O modulok
– Kommunikációs modulok
55
Elosztott - Távoli I/O rendszerek (1) Elosztott - Távoli I/O rendszerek (2)
KapcsolókÉrzékel�k...
KIMENETEK
CPU
BEMENETEK
MEMÓRIA
KontaktorokRelékLámpák
PLC
A PLC-k hardver felépítése (1)
KIMENETEK
BEMENETEK
MEMÓRIA
PLC
Tápegység
1,5-
2 kV
1,5-
2 kV
Galvanikus leválasztás1,5 - 2 kV szigetelés a ki-, és bemenetek között
A PLC-k hardver felépítése (2)
CPU
•Tipikusan 24V DC (általában küls�, ritkán bels� táppal)Forrás / Nyel� (Source / Sink )
- + C 0 1 2 3 4 5 ....24V
•115V / 240V AC (ritka)
Kétállapotú bemenetek (1)
• Pozitív logika - Nyel� - Sink
Kétállapotú bemenetek (2)
66
• Negatív logika - Forrás - Source
Kétállapotú bemenetek (3)
•Tranzisztoros
PLC + 24V -
Kétállapotú kimenetek (1)
Tranzisztoros kimenetek jellemz�i
•Nagy kapcsolási szám (elméletileg végtelen élettartam)
•Terhelhet�ség néhány 100 mA
•Érzékeny az induktív terhelésekre
•Védeni kell (küls� dióda)
Kétállapotú kimenetek (2)Kétállapotú kimenetek (3) – Tranzisztoros kimenetek
Kétállapotú kimenetek (4) – Tranzisztoros kimenetek
• Relés
PLC+ 24V -240V A.C
Kétállapotú kimenetek (5)
77
Relés kimenetek jellemz�i
•Korlátozott kapcsolási élettartam
•Nagyobb terhelhet�ség, (1-2A)
•Érzéketlen az induktív terhelésekre
•Nagyobb kapcsolási id� (100msec)
•A PLC szempontjából a legbiztonságosabb megoldás
Kétállapotú kimenetek (6)
Kétállapotú kimenetek (7) – Relés
• Szilárdtest relés (solid state, triac)
PLC 240V AC
Kétállapotú kimenetek (8)
Szilárdtest relés kimenetek jellemz�i
•Korlátlan kapcsolási élettartam
•Nagy terhelhet�ség
•Kevésbé érzékeny az induktív terhelésekre
•Tipikus alkalmazás: PWM f�tés (h�mérséklet szabályozás)
Kétállapotú kimenetek (9)
Kétállapotú kimenetek (10)
Tranzisztoros kimenetek védelme
Kétállapotú kimenetek (11)
Relés kimenetek védelme
88
Kétállapotú be- és kimenetek
Tipikus jeltartományok
• Feszültség: 0-10V, ±10V, (0..5V)
• Áram: 0..20mA, 4..20mA
•Ellenállásh�mér�: Pt100, Pt1000, Ni100, Ni1000 (2,3,4 vezetékes)
•H�elem: B,E,J,K,L,N,R,S,T,U típusok
Analóg bemenetek (1)
Analóg bemenetek (2)Alapfeladatok
• Kétállapotú és analóg érzékel�k beolvasása
• A beolvasott értékek és az el�zmények (sorrendi logikák) alapjána kimenetek (végrehajtók / beavatkozók) m�ködtetése
További feladatok
• Ki és bemenetek állapotának kijelzése (LED)
• Kommunikáció• Távoli I/O eszközökkel• Programozó terminállal (fejlesztés, online m�veletek)• Megjelenít� eszközökkel• Más PLC-kkel• Egyéb eszközökkel (pl. mérleg, nyomtató, vonalkód olvasó…)• Fels� irányító rendszerrel
• Önteszt
A PLC-k m�ködése (1)
Bels� program(önteszt, kommunikáció)
Bemenetek beolvasásaés eltárolása
Watchdog Alkalmazói program MemóriaTimer végrehajtása
Kimenetek állítása
A PLC-k m�ködése (2)Normál m�ködés - Ciklikus programvégrehajtás
t
Bels� %I %Qprog.
PROGRAM PROGRAM
CIKLUS ID�
(SCAN TIME)
A PLC-k m�ködése (3)
Bels� %I %Qprog.
CIKLUS ID�
Reakció id�: Tin + 2 * Tc + Tout
(Worst case)Tin: Bemeneti késleletetésTc: Ciklus id�Tout: Kimeneti késleltetés
99
A PLC-k m�ködése (4)
• Digitális technika – Szinkron sorrendi hálózatok
– Mealy modell: y = f (x, q)• A kimenet az aktuális bemenett�l és állapottól függ
– Moore modell: y = f (q)• A kimenet csak az aktuális állapottól függ
PLCMealy modell szerinti m�ködés, de a Moore modell el�nyeivel
A PLC-k m�ködése (5)
• M�ködési módok
– Ciklikus programvégrehajtás (normál)
– Periodikus programvégrehajtás
– Eseményvezérelt
A PLC-k m�ködése (6)Preemptív prioritásos ütemezés
Tápfeszültség bekapcsolása után
HIDEG INDÍTÁS
• A PLC nem emlékszik a kikapcsolás el�tti állapotra• Reset gomb / kapcsoló• Programozó szoftverb�l Init / Cold Start parancs• Alkalmazói programba beállítva
MELEG INDÍTÁS
• A PLC emlékszik a kikapcsolás el�tti állapotra• Az összes változó értéke elment�dik• Általában ez történik
A PLC-k m�ködése (7)
RAM
Elem / Akkumulátor
FLASH
PLC
Program tárolás
EEPROM PCSzükséges: Szoftver
Programozó kábel
Kézi programozóval (régebben)
Szükséges: Kábel
Memória kártya (opció)
PLC-k programozása
1010
PLC - PC kapcsolat:
On line
Off Line
Minimum követelmény:
Programszerkesztés (Editor)
Program letöltés (Download)
Program indítás / leállítás (Run / Stop)
PLC programfejleszt� szoftverek(Pl.: TwidoSuite, Unity)
•Program szerkesztés
Több programozási nyelv (IL, LAD, FB, ST, SFC)
Szimbólumok használata
Hibajavítás
Program letöltés (Download)
Program felolvasás / visszaolvasás (Upload)
Program futás közbeni módosítása (Online)
Program védelem
Korszer� fejleszt� környezetek szolgáltatásai (1)
•Monitor üzemmód
Program indítás / leállítás
Változók állapotának megfigyelése
Változók / Kimenetek / Bemenetek Force-olása
Hardver diagnosztika
•Dokumentáció készítés támogatása
Programlisták
Konfiguráció listák (Hardver / Szoftver)
Keresztreferenciák készítése
Korszer� fejleszt� környezetek szolgáltatásai (2)
•Programozás hálózaton keresztül
Távdiagnosztika
•Debuggol-ás
Program lépésenkénti / ciklusonkénti végrehajtása (Ritka)
•Szimuláció
TwidoSuite, Unity
•Alkalmazás generátor
Teljes projekt tervezése, programozása egy fejleszt�
környezetben
Korszer� fejleszt� környezetek szolgáltatásai (3)
Programozás (1)(Áramút terv � Létra diagram)
Programozás (2)(Áramút terv � Létra diagram)
1111
Programozás (3)(Áramút terv � Létra diagram)
P
N
S
R
Alaphelyzetben nyitott kapcsoló (NO - záró kontaktus)
Alaphelyzetben zárt kapcsoló (NC - bontó kontaktus)
Felfutó él figyel� kontaktus
Tekercs (normál)
Tekercs (negált)
Tekercs (set)
Tekercs (reset)
Lefutó él figyel� kontaktus
Programozás (4)Létra diagram – Kontaktusok, Tekercsek
% Ix.y Kétállapotú bemenet
% Qx.y Kétállapotú kimenet% IWx.y %QWx.y Analóg bemenet / kimenet% Mx %MWx Memória bit / szó% Sx %SWx System bit / szó% KWx Konstans% TMx Id�zít� (Timer)% Cx Számláló (Counter)
Programozás (5)Címezhet� objektumok (változók)
.
.Q1 := A or B and C;.....Q1 := A and D and E;...Q1 ���� Kimeneti tranzisztor / relé
Programozás (6)Kimenet többszöri írása � programban lehetséges
.
.Q1 := A or B and C;..Q2 := Q1 and X or Y;..Q1 := A and D and E;...Q1,Q2 ���� Kimeneti tranzisztor / relé
Programozás (7)Kimenet többszöri írása � programban lehetséges
Programozás (8)
1212
Programozás (9) Programozási nyelvek (1)
• Régebben– Ahány gyártó annyi „nyelv”
• IEC61131-3 szabvány
– Szöveges nyelvek• Utasításlista (STL, AWL)• Strukturált text (ST) - C, Pascal nyelvekhez hasonló
magas szint� nyelv
– Grafikus nyelvek• Létradiagram (LAD, KOP)• Funkcióblokk (FB, FUP)• Sorrendi folyamatábra (SFC)
Programozási nyelvek (2)(Létra diagram)
Programozási nyelvek (3)(Funkcióblokk diagram – FBD)
LD, LDN Munkaregiszter töltése
ST, STN, S, R … Értékadás, tárolás
AND, ANDN, Logikai m�veletekOR, ORN, XOR …
MPS, MRD, MP … Stack m�veletek
JMP, JMPC, JMPCN Ugrások
SRI, RET … Szubrutin m�veletek
Programozási nyelvek (4)(Utasítás lista – Assembly)
Programozási nyelvek (5)(Strukturált text – ST)
1313
Programozási nyelvek (6)(Sorrendi folyamatábra – SFC) Létra diagram – Alapelemek
Élérzékeny kontaktusok – Példa (1)
Létra diagram – Alapelemek
Élérzékeny kontaktusok – Példa (2)
Létra diagram – Alapelemek
Élérzékeny kontaktusok – Példa (3)
Létra diagram – Alapelemek
Élérzékeny kontaktusok – Példa (4)
%IW0.0>50
%MW10:=33
Komparátor blokk
Aritmetikai blokk
Létra diagram – Alapelemek
1414
IEC61131-3 szabvány szerinti típusok
%Tx
Q
Létra diagram – AlapelemekId�zít�k (1)
IN
Bekapcsolás késleltet� - TON Kikapcsolás késleltet� - TOF Pulzus - TP
ETPT
BOOL BOOL
TIME TIME
Létra diagram – AlapelemekId�zít�k (2)
• Bekapcsolás késleltet� id�zít� – TON (ON Delay Timer)
Létra diagram – AlapelemekId�zít�k (3)
• Kikapcsolás késleltet� id�zít� – TOF (OFF Delay Timer)
Létra diagram – AlapelemekId�zít�k (4)
• Pulzus id�zít� – TP (Pulse Timer)
Típusai• CTD El�re számláló• CTU Visszaszámláló• CTUD Kétirányú számláló
Bemenetek• R CV := 0• LD CV := PV• CU CV := CV+1• CD CV := CV-1• PV Beállított érték
Kimenetek• QU QU := (CV >= PV)• QD QD := (CV <= 0)• CV Számolt érték
CTUD
R
LD
CU
CD
PV
QU
QD
CV
Létra diagram – AlapelemekSzámlálók
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
INT
INT
Típusai
•SorosLétrasorok fentr�l lefelé egymás utánLétrasoron belül balról jobbra
•PárhuzamosLétrasorok párhuzamosan (egyszerre)Létrasoron belül balról jobbra
(Az áram haladásának megfelel�en)(Régebbi PLC-k,Programozható „vezérl�relék”: pl.: Zelio)
Létra diagramFeldolgozási / Kiértékelési sorrend (1)
1515
Soros
Létra diagramFeldolgozási / Kiértékelési sorrend (2)
Soros
Létra diagramFeldolgozási / Kiértékelési sorrend (3)
Soros
Létra diagramFeldolgozási / Kiértékelési sorrend (4)
Soros
Létra diagramFeldolgozási / Kiértékelési sorrend (5)
Soros
Létra diagramFeldolgozási / Kiértékelési sorrend (6)
Soros
Létra diagramFeldolgozási / Kiértékelési sorrend (7)
1616
Párhuzamos
Létra diagramFeldolgozási / Kiértékelési sorrend (8)
Létra diagramFeldolgozási / Kiértékelési sorrend (9)
Létra diagramFeldolgozási / Kiértékelési sorrend (10)
Sorrendi folyamatábra – SFC (1)
Technológiai m�veletek leírása folyamatábrával
• Eredet• Grafcet• Petri hálók• Digitális technika (1 – n állapotkódolás)
Lépésorientált leírásmód
Grafikus leírás, de létezik szöveges változata is
Fejlesztéstés lépései ahol a fejleszt�eszköz nem támogatja az SFC leírást:
• Folyamatábra megalkotása• LAD, FBD, IL kódolás
Sorrendi folyamatábra – SFC (2)
Állapotok• Kezd� állapot – dupla vonal• SingleToken – kivéve párhuzamos ág•Aktív állapot
Átmenetek• Logikai feltételek
• Közvetlen változók• LAD, FBD, IL, … nyelveken megírt logikai függvények
Akciók• Tetsz�leges nyelven írt programrészek• Min�sít�k
Sorrendi folyamatábra – SFC (3)Akciók min�sítése és a végrehajtás módja
• N Nem tárolt
• S SET (tárolt)
• R Reset (tárolt)
• L Id�ben limitált
• D Id�ben késleltetett
• Px Pulzus vezérlés (P1: 0 � 1 P0: 1� 0)
• SD Tárolt és késleltetett
• DS Késleltetett és tárolt
• SL Tárolt és id�ben limitált
1717
Sorrendi folyamatábra - SFC (4)Alternatív – VAGY elágazás
SFC – Single token GRAFCET – Multi token
Sorrendi folyamatábra – SFC (5)Alternatív – VAGY elágazás
Sorrendi folyamatábra – SFC (6)Alternatív – VAGY elágazás
Sorrendi folyamatábra – SFC (7)Alternatív – VAGY elágazás
Bels� ciklus
Sorrendi folyamatábra – SFC (8)Párhuzamos – ÉS típusú elágazás
Sorrendi folyamatábra – SFC (9)Párhuzamos – ÉS típusú elágazás m�ködése
1818
Sorrendi folyamatábra – SFC (10)Párhuzamos – ÉS típusú elágazás m�ködése
Sorrendi folyamatábra – SFC (11)Párhuzamos – ÉS típusú elágazás m�ködése
Sorrendi folyamatábra – SFC (12)Párhuzamos – ÉS típusú elágazás m�ködése
Sorrendi folyamatábra – SFC (13)Hibás szekvenciák
Sorrendi folyamatábra – SFC (14)Hibás szekvenciák
Sorrendi folyamatábra – SFC (15)Hibás szekvencia – Ugrás párhuzamos ág belsejébe
1919
Sorrendi folyamatábra – SFC (16)Hibás szekvencia – Kiugrás párhuzamos ágból
Sorrendi folyamatábra – SFC (17)Példa - 1
Sorrendi folyamatábra – SFC (18)Példa - 2
Sorrendi folyamatábra – SFC (19)Példa - 3