UNIVERZITET U TUZLI MA INSKI FAKULTET
Fleksibilna automatika II
SEMINARSKI RADRealizacija punjenja/pra njenja rezervoara uz pomo
PLC kontrolera
Atlagi Aldin III 139/07 Mehatronika Tuzla, 20111
SADR AJ1 Uvod
..................................................................................................................4
2 Osnovne karakteristike PLC kontrolera
.............................................................5
2.1 2.2
Princip rada PLC-a
....................................................................................5
Adresiranje................................................................................................6
3 Realizacija procesa punjenja/pra njenja
rezervoara...........................................8 4 Literatura
.........................................................................................................16
2
POPIS SLIKASlika 1. Osnovne komponente PLC-a Slika 2. Ciklus
rada PLC-a Slika 3. Sistem adresiranja Slika 4. Rezervoar i
kontrolna tabla Slika5. Tabela ulaznih i izlaznih adresa Slika6.
Simatic step 7 Slika7. Novi projekat Slika 8. Dodavanje CPU-a Slika
9. Konfiguracija hardware-a Slika 10. Dodavanje ine Slika 11. Izvor
napajanja Slika 12. Dodavanje ulaznih i izlaznih modula Slika
13.Kompajliranje i pu tanje konfiguracije u PLC Slika 14.
Programiranje Slika 15. Programiranje Slika 16. Programiranje
3
1. UVODKrajem 60-tih godina industrijski proizvodni pogoni su
uglavnom bili upravljani sustavima zasnovanim na relejnim krugovima
(relejna logika). Svaki put kada bi se promjenio proizvodni program
morale su se napraviti prilagodbe upravlja kih sklopova to bi
iziskivalo veliko vrijeme praznog hoda proizvodnje, a s time i
velike tro kove. Iz toga se vidi da su relejni upravlja jki sustavi
bili vrlo nefleksibilni, te da bi se promjenila funkcija
upravljanja jednog takvog relejnog sklopa nije svaki put bilo
dovoljno promjeniti njegovo o i enje, nego je ponekad trebalo
krenuti sa sastavljanjem novog sklopa. Otprilike u isto vrijeme je
i razvoj mikroprocesora do ao do odre enog nivoa te se pojavila
ideja o izradi elektroni ko-kompjuterskog upravlja kog sustava koji
bi se jednostavno sa promjenom proizvodnog programa dao
reprogramirati. Tada su napravljeni prvi programabilni logi ki
kontroleri skra eno PLC i vrlo brzo pokazali izuzetne prednosti u
odnosu na relejni upravlja ki sustav pouzdaniji je od relejnog
sustava jer nema mehani kih pokretnih dijelova; fleksibilniji jer
ga pri promjeni proizvodnje treba samo reprogramirati, a ne
mijenjati o i enje; smanjeni je opseg o i enja i gre ke u o i enju;
dimenzije su vi estruko manje jer su vremenski releji, broja i i
ostale relejne upravlja ke komponente rije ene softverski. Osim
toga PLC kao industrijsko ra unalo otporan je na razne nepovoljne
utjecaje iz proizvodnje kao to su pra ina, vlaga, visoka
temperatura, vibracije, elektromagnetski utjecaji jer je samim
svojim ustrojem napravljen tako da se postavi u neposrednoj blizini
procesa kojim upravlja. Kao takvi sa visokim stupnjem
fleksibilnosti PLC-ovi su vrlo brzo bili iroko prihva eni. Danas se
programiranje PLC-a se naj e e provodi preko PC IBM ra unala u
jednom od tri PLC programska jezika: Ladder dijagrami, Statement
liste te programiranje pomo u funkcijskih blokova. Sve tri metode
programiranja imaju svoje prednosti i nedostatke te su podjednako
prihva ene me u in enjerima. Sa namjerom da se te metode i op enito
rad PLC-a malo pobli e objasni napisana je ova skripta. Skripta je
prvenstveno namjenjena studentima koji slu aju kolegij Procesna ra
unala na Elektrotehni kom odjelu Tehni kog veleu ili ta, ali mo e
poslu iti kao priru nik i ostalim tehni arima koji se ele baviti
ovom tematikom. Navesti u samo neke od najzna ajnijih prednosti
PLC-a pred relejnim upravljanjem: Pouzdanost nema mehani kih
pokretnih dijelova, izuzetno otporan na razne mehani ke,
elektromagnetske utjecaje, te op enito otporan na pogonske uvjete
rada, ako nestane napajanje ni ta se ne mijenja i kada se napajanje
vrati PLC nastavlja sa radom. Gre ke u o i enju svode se na minimum
s obzirom da se o i enje PLC-a svodi na o i enje njegovih ulaza i
izlaza; Adaptivnost - kad se napi e i testira, PLC program za
upravljanje nekog ure aja mo e se bez problema prenjeti na drugi
PLC u drugom ure aju. U slu aju identi nih ure aja ili ure aja gdje
se zahtijevaju manje izmjene programa to dovodi do smanjenja
vremena programiranja i vremena za otklanjanje gre aka.;
Fleksibilnost za izmjenu programa potrebno je vrlo malo vremena.
Izvo a i upravlja kog sustava mogu bez problema poslati korisniku
izmjenu programa na bilo kojem mediju (disketa npr.) ili putem
modema direktno u PLC bez da alju tehni ara za odr avanje na
lokaciju korisnika.Korisnik mo e jednostavno prenjeti program u PLC
i izvr iti eventualno manje promjene; Naprednija funkcionalnost PLC
programske aplikacije mogu se sastojati od jednostavnih akcija
ponavljanja neke automatske radnje do kompleksne obrade podataka i
slo enih upravlja kih sustava. Upotreba PLC-a u upravlja kim
sustavima nudi projektantima takvih sustava i osoblju u odr avanju
brojne mogu nosti neizvedive pomo u standardnog relejnog
upravljanja; 4
Komunikacija sa operatorskim panelima, drugim PLC ure ajima i
nadzornim upravlja kim ra unalima olak ava prikupljanje podataka s
ure aja i obradu prikupljenih informacija; Brzina brojne aplikacije
na automatiziranim strojevima zahtjevaju vrlo brzu reakciju na
pojavu nekog signala. Takve aplikacije jednostavno su izvedive uz
pomo PLC-a, a vrlo te ko i slo eno putem relejnog upravljanja;
Dijagnostika pomo u funkcija za otklanjanje pogre aka i
dijagnostiku, PLC-i nude brzo i jednostavno otklanjanje softverskih
i hardverskih (sklopovskih) gre aka upravlja kog sustava;
2. Osnovne karakteristike PLC kontrolera 2.1 Princip rada
PLC-aDa bi se objasnio na in rada PLC ure aja potreban je kratak
pregled njegovih osnovnih cjelina. Svi PLC ure aji od mikro PLC-a
do najve ih PLC sustava od preko 1000 U/I signalaimaju, u principu,
istu hardversku strukturu, odnosno iste osnovne cjeline: - ulazni
dio (digitalni, analogni ulazi) - izlazni dio (digitalni, analogni
izlazi) - CPU, tj. Centralnu procesorsku jedinicu - memorijski blok
za program i podatke - mre ni dio za napajanje te komunikacijsko su
elje - moduli za pro irenje
Slika 1. Osnovne komponente PLC-a
Sam rad ure aja najzornije je prikazan slikom. Po to PLC prema
promjeni stanja na njegovim ulazima mora kontinuirano korigirati
stanja izlaza kako je to odre eno logikom u
5
korisni kom programu on tu internu obradu podataka vrti cikli ki
u beskona noj petlji. U osnovi ciklus obrade podataka podijeljen je
na nekoliko dijelova:
Slika 2. Ciklus rada PLC-a
1. Obrada ulaznog stanja o itanje stanja ulaza te prijenos
podataka ulaznog stanja u ulazni memorijski registar procesorske
jedinice; 2. Obrada programa programska obrada ulaznih stanja prema
logici korisni kog programa te slanje rezultata u izlazni
memorijski registar procesorske jedinice; 3. Prijenos obra enog
programa na izlaze prijenos obra enih podataka iz izlaznog
memorijskog registra na fizi ke izlaze PLC-a; 4. Procesorsko
organizacijsko vrijeme i komunikacija odvijaju se operacije
potrebne za funkcioniranje operativnog sustava PLC ure aja te
komunikacija sa vanjskim jedinicama. Vrijeme jednog ciklusa za oko
500 programskih naredbi se kre e oko 1,5 ms.
2.2 AdresiranjeSvi podaci u memoriji PLC-a su svrstani u tri
osnovne grupe zapisnika koji se dijele na podgrupe. Nave emo one
naj e e, a radi lak eg razumjevanja imena zapisnika (file) su na
engleskom jeziku.
DATA FILES: - Output file sprema vrijednosti koje su o itane za
vrijeme pretra ivanja stanja izlaznih stezaljki PLC-a (stanje
izlaza) - Input file - sprema vrijednosti koje su o itane za
vrijeme pretra ivanja stanja ulaznih stezaljki PLC-a (stanje ulaza)
- Bit file sprema vrijednosti veli ine bita (markere, flag) - Timer
file prati i sprema vrijednosti timera iz kontaktnog dijagrama
6
- Counter file sprema vrijednosti broja a iz kontaktnog
dijagrama - Integer file sprema podatak maksimalne veli ine 16 bita
- Long word file - sprema podatak maksimalne veli ine 32 bita -
Float file mo e spremiti realni broj veli ine 32 bita - Status file
sprema podatke o radu sistema i gre kama u radu (bitno jer se prema
broju gre ke vrlo lako obavlja dijagnostika sustava) - Message file
sprema podatke o stanju poruka izme u PLC ure aja
FUNCTION FILES: - Base hardware information file sadr i tehni ki
opis PLC-a - I/O status file sadr i informacije o modulima za pro
irenje - Communications status file sadr i informacije o
komunikacijskim parametrima i komunikacijskoj aktivnosti - Real
time clock vrijeme - Trim pot information sadr i informacije o
vrijednosti trimer potenciometra ako ih PLC posjeduje (ve ina da) -
Memory module sadr i informacije o naknadno ugra enoj memorijskoj
kartici (nemaju svi modeli PLC-a, uglavnom EEPROM)
PROGRAM FILES: - Program files programski kod napisan u nekoj od
tehnika programiranja npr. kontaktni dijagrami - System file
sistemski zapisnici
Slika 3. Sistem adresiranja
Memorijski registripri programiranju PLC-a su veli ine bita i
veli ine rije i (16 i 32 bitne rije i). U osnovi svi proizvo a i,
na vi e ili manje modificirani na in se slu e sistemom adresiranja
prema slici. 7
3. Realizacija procesa punjenja/pra njenja rezervoaraPritiskom
na taster START, ventil 1 se otvara i voda po inje da puni
rezervoar. U isto vreme motor za me anje po inje sa radom. Kada
nivo vode pre e senzor ni eg nivoa i dostigne senzor vi eg nivoa,
ventil 1 se zatvara i motor za me anje se zaustavlja. Nakon toga,
otvara se ventil 2 i po inje pra njenje rezervoara. Kada nivo vode
padne ispod senzora viseg nivoa, ventil 2 se zatvara. Nakon to se
ciklus operacija ponovi etiri puta, indikator operacije END
zasvetli, zujalica da zvu ni signal u trajanju od pet sekundi i
operacije punjenja i pra njenja ne mogu biti pokrenute, ak iako se
pritisne taster START.
Slika 4. Rezervoar i kontrolna tabla
Na osnovu tehnolo ke eme rezervoara, odnosno svih njegovih
komponenti potrebno je izvr iti proces pra njenja odnosno punjenja
rezervoara. Na slici je data i kontrolna tabla na kojoj su zadati
izgledi odre enih tastera i indikatora.
Slika5. Tabela ulaznih i izlaznih adresa
8
Za rje avanje ovih zadataka, potrebno je postupati sistematski i
na slijede i na in: 1. Definisanje ulaza i izlaza a) Ulazi: - START
- STOP - RESET - TLB1 - TLB2 b) Izlazi: - MV1 - MV2 - M - END -
ZUJALICA 2. Definisanje stanja 3. Definisanje tranzicija 4.
Napraviti dijagram stanja 5. Pisanje jedna ina tranzicija i stanja
6. Pisanje jedna ina izlaza 7. Realizacija ljestvi astog dijagrama
Realizacija ljestvi astog dijagrama izvr ena je u software-u
SIMATIC STEP 7. Na slijede im slikama obja njen je na in ubacivanja
ljestvi astog dijagrama, kao i osnove pri pokretanju i ure ivanju
projekta u navedenom programu.
Slika6. Simatic step 7
9
Na slijede oj slici prikazano je kreiranje novog projekta,
odnosno pokretanje novog projekta i imenovanje istog.
Slika7. Novi projekat
Nakon to smo pokrenuli novi projekat i definisali negov naziv
potrebno je i dodavanje CPU-a u navedeni projekat, dodavanje CPU-a
prikazano je na slici 8.
Slika 8. Dodavanje CPU-a
Nakon dodavanja CPU-a potrebno je i konfigurisati novi hardver.
Za konfiguraciju novog hardvera potrebno je naravno prethodno izvr
iti odabir CPU-a, te nakon toga izvr avati konfigzraciju hardvera.
10
Na slici 9. Je prikazan na in konfiguracije, dvostrukim klikom
na Hardware otvara se novi prozor koji nudi nove opcije, tu dakle
vr imo naredna pode avanja.
Slika 9. Konfiguracija hardware-a
Pri dvostrukom kliku na hardware otvara se novi prozor s novim
mogu nostima. Jedna od mogu nosti je ubacivanje ine . taj na in
dodavanja obja njen je na slici 10. I to na na in da otvaraju i
SIMATIC 300 , zatim u padaju em meniju otvaraju i folder pod
nazivom RACK-300 imamo mogu nost ubacivanja RAIL odnosno ine.
Slika 10. Dodavanje ine
U ve spomenutom meniju osim dodavanja ine potrebno je izvr iti
jo nekoliko dodavanja, kao prvo potrebno je ubaciti izvor
napajanja. Dodavanje izvora napajanja prikazano je na slici 11.
Izvor 11
napajanja dodaje se izabiraju i napajanja.
PS 300 iz menija i nakon to ga izabrati nama odgovaraju i
izvor
Slika 11. Izvor napajanja
Prije samog kompajliranja i pu tanja konfiguracije u PLC
potrebno je naravno definisati ulazne i izlazne module. Na koji na
in je to izvr eno prikazano je na slijede oj slici.
Slika 12. Dodavanje ulaznih i izlaznih modula
I nakon dodavanja ulaznih i izlaznih modula, potrebno je izvr
iti kompajliranje i pu tanje konfiguracije u PLC, naravno za to je
potrebno izvr iti odabir veze, odnosno komunikaciju da bi veza bila
ostvarena.
12
Na slici 13 prikazan je na in kompajliranja, i pu tanja
konfiguracije uPLC, na slici tako e se vidi da je ve izvr en odabir
komunikacije.
Slika 13.Kompajliranje i pu tanje konfiguracije u PLC
Na slijede im slikama prikazana je implementacija navedenih
ljestvi astih dijagrama u programu SIMATIC STEP 7.
Slika 14. Programiranje
13
Slika 15. Programiranje
14
Slika 16. Programiranje
15
4 Literaturawww.wikipedia.org www.fer.hr/
-
Dinamika industrijskih sustava. Igor Erceg Programirljivi logi
ki kontroleri, Goran Mal i dip.ing.
16
