Osnove Automatskog Upravljanja II Polugodiste

  • View
    134

  • Download
    3

Embed Size (px)

Transcript

Trendovi u automatizaciji procesaU dananjem industrijskom okruenju obino smo suoeni sa potrebom nadzora i upravljanja raznim procesima. U najprostijem sluaju to znai da je proces opremljen sa nekom vrstom ureaja za merenje za potrebe nadzora i nekom vrstom ureaja za upravljanje. Opremljen tim alatima, odreeni sistem moe kontrolisati proces za koji je odgovoran. Prve ideje o primeni raunara kao sastavnih delova sistema za upravljanje procesima javljaju se tokom 50-tih godina dvadesetog veka, a prvi raunarski sistem proizveden namenski za upravljanje procesima potie iz 1954. godine i korien je za automatsko upravljenje letilicom. Primat instalacije raunara u industriji pripada elektrodistribuciji u dravi Luizijana (SAD), koja je 1958. godine pustila u rad raunar za praenje i nadzor rada elektrine centrale u mestu Sterling. Prvo raunarsko upravljanje nekim postrojenjem vezuje se za naftnu kompaniju Texaco, koja je instalirala raunar u rafineriji u Port Arturu (SAD) 1959. godine i tada je ostvareno upravljanje u zatvorenoj sprezi. Ideja o formiranju nadzorno-upravljakih raunarskih sistema stara je vie od pola veka. Uprkos prvim uspesima, primena raunara nije zabeleila neki spektakularni napredak. Tokom 60-tih godina iskristalisale su se specifinosti raunarske opreme za nadzor i upravljanje procesom i pristupilo se razvijanju specijalizovanih raunarskih sistema za procesnu industriju. Nastojanja da se ree problemi vezani za on-line akviziciju podataka i zadavanje komandi izvrnim organima, kao i za brzinu obrade podataka, doveli su do poveanja cene raunarske opreme. Otuda se primena raunara, sa ekonomske take gledita, mogla pravdati samo u sluaju kada se jedan raunar koristi za vie funkcija na nekom sloenom procesu. Posledica zahteva za sloenim upravljanjem bila je potreba za izuzetno sloenim softverom. Pokazalo se da se programi za korienje ovakvih raunarskih sistema vie ne mogu pisati u mainskom kodu i da oni zahtevaju vie memorije od one sa kojom su raunari tada raspolagali. Formiranje prvih mikroraunara poetkom 70-tih godina predstavlja pravu revoluciju u procesnoj primeni raunara. U jesen 1971. godine Intel izbacuje na trite mikroprocesor 4004. Ubrzo zatim sledi sistem Intel 8008, pa Motorolla 6800, Z-80 itd. Raunari zasnovani na ovim procesorima odlikovali su se visoko integrisanom tehnologijom (koja je dovela do izuzetno malih gabarita), veoma niskom cenom, velikom fleksibilnou i pouzdanou. Na alost ili na sreu odlikovali su se jo neim potpunim odsustvom korisnikog softvera. Ova injenica dovela je do toga da procesna primena raunara krene u sasvim drugaijem smeru. injenica da je mikroraunar malih dimenzija i niske cene ininjeri upravljanja doekali su rairenih ruku. Konano se dolo do ureaja koji moe da radi u realnom vremenu i na kome je isplativo da se zatvori samo jedna povratna sprega u okviru koje se mogu isprobati, pa na kraju i realizovati razliiti digitalni upravljaki algoritmi. Za trenutak je zaboravljena upravljako-nadzorna funkcija raunara i panja je usmerena na najnii procesni nivo na kome je poela zamena klasinih analognih regulatora digitalnim, realizovanim pomou mikroraunara. Ovaj trend bio je sa jedne strane svakako indukovan svojevrsnom dugogodinjom tenjom ininjera upravljanja da projektuju sisteme za rad u realnom vremenu, ali je na to izvesno uticala i injenica da je primena mikroraunara, koji su imali samo rudimentirani operativni sistem i asembler, bila izuzetno sloena i odvraala je i one najambicioznije od nekih sloenijih nadzorno-upravljakih zahvata. U nastojanju da se mikroraunari uine to prisutnijim u procesnoj industriji, proizvoai su se prirodno okrenuli ka reavanju onih zadataka koji su, sa jedne strane bili najrasprostranjeniji, a sa druge relativno jednostavni za programiranje. Tako se prirodno dolo do razvoja PLC-ova (Programmable Logic Controller - programabilni logiki kontroler) namenjenih prvobitno za zamenu logikih kola i sekvencijalnih elemenata koji su bili realizovani pomou banke releja, tajmera, brojaa i drugih elemenata automatizacije karakteristinih za vreme pre PLC-ova. Postepeno repertoar operacija PLC-a se irio i ukljuivao i sloenije operacije koje je zahtevala realizacija digitalnog upravljanja. 1

Razvoj PLC-ova, kao raunarskih ureaja koji se spreu direktno sa pojedinim delovima postrojenja, neminovno je vodilo ka razvoju distribuiranih upravljakih sistema. U prvo vreme na vrhu piramide bili su miniraunari, dok su PLC-ovi imali ulogu samo akvizicije podataka i prenoenja komandi. Kasnije su miniraunari zamenjeni industrijskim PC raunarima, dok su PLC-ovi obogaeni sloenijim funkcijama. U svakom sluaju, ponovo se otvorilo pitanje koordinacije i nadzora. Dakle, posle gotovo pola veka od prve ideje da se raunar primeni za formiranje nadzorno-upravljakog sistema, ininjeri upravljanja nali su se gotovo na samom poetku, istina u potpuno izmenjenim tehnolokim uslovima i otpoeli sa projektovanjem SCADA sistema.

2

Programabilni logiki kontroler (PLC)1. Osnovna struktura PLC-aPrema standardizaciji Udruenja proizvoaa elektrine opreme (The National Electrical Manufacturers Association -NEMA) programabilni logiki kontroler je definisan kao: Digitalni elktronski ureaj koji koristi programabilnu memoriju za pamenje naredbi kojima se zahteva izvoenje specifinih funkcija, kao to su logike funkcije, sekvenciranje, prebrojavanje, merenje vremena, izraunavanje, u cilju upravljanja razliitim tipovima maina i procesa preko digitalnih i analognih ulazno-izlaznih modula. Prvobitno PLC je zamiljen kao specijalizovani raunarski uredjaj koji se moe programirati tako da obavi istu funkciju kao i niz logikih ili sekvencijalnih elemenata koji se nalaze u nekom relejnom ureaju ili automatu. Postepeno, obim i vrsta operacija koju moe da obavi PLC proirena je uljuivanjem sloenijih funkcija potrebnih za direktno digitalno upravljanje nekim sistemom. Nezavisno od repertoara funkcija, od samog poetka projektovanja PLC-a, vodilo se rauna o tome da on treba da radi u krajnje nepovoljnim klimo-tehnikim uslovima koji vladaju u industrijskom okruenju i da treba da bude dovoljno fleksibilan u smislu prilagoavanja razliitim izmrnama na procesu. Otuda je PLC projektovan kao izuzetno pouzdan modularan ureaj koji se veoma lako odrava i programira. Pored toga, najvei broj metoda za programiranje PLC-a zasniva se na grafikom metodu - lestviasti logiki dijagram koji je ve dugi niz godina u upotrebi u industriji pri projektovanju logikih i sekvencijalnih relejnih ureaja.

Funkcionalna organizacija PLC-a prikazana je na slici Sl. 1. Procesorski modul sadri centralnu jedinicu i memorju. U okviru ovog modula smetaju se i program i podaci i odatle se upravlja radom celog sistema. Naziv izlazni i ulazni moduli se odnosi na digitalne ulaze i izlaze preko kojih se primaju binarni signali sa senzora, odnosno zadaju binarni signali pojedinim aktuatorima, dok specijalni U/I moduli obuhvataju analogne U/I kao i module posebne namene kao to su brzi broja,3

pozicioni servo sistem, PID regulator itd. Komunikacioni moduli obezbeuju spregu sa komunikacionom opremom preko koje se razmenjuju podaci sa drugim raunarskim ureajima u mrei i/ili operatoriskim uredjajima preko kojih se PLC programira i nadzire njegov rad. PLC se sastoji iz asije (rack) koja ima odreeni broj slotova u koji se stavljaju pojedini moduli kao to je to ilustrovano na slici Sl. 2 . Prvi dva slota u asiji zauzimaju uredjaj za napajanje i procesorski modul, dok je raspored modula u preostalim slotovima proizvoljan. U zavisnosti od broja modula, PLC moe imati i vie od jedne asije. Svaka asija ima sopstveno napajanje, dok se procesorski modul nalazi samo u prvoj asiji. Programabilini logiki kontroleri iz familije Allen Bradley SLC 500 Modular Controllers mogu imati najvie tri asije sa najvie 30 slotova. Pri tome, postoje asije sa 4, 7, 10 i 13 slotova.

Kao to se vidi, PLC se razlikuje od raunarskog sistema opte namene po tome to nema spoljnu memoriju (diskove), kao i niz standardne ulazno/izlazne opreme. Pored toga, njegov operativni sistem je jednostavniji i prua komparativno manje mogunosti od raunara opte namene. Zapravo, PLC je koncipiran i projektovan za jedan relativno uzan i jasno definisan obim poslova vezanih za nadzor i upravljanje pojedinim ureajima, to je rezultovalo u njegovoj izuzetnoj efikasnosti i jednostavnosti. U izvesnom smislu, podruje primene PLC-a isto je kao i za specijalizovane mikroraunarske kontrolere ili signal procesore. Kljuna razlika lei u injenici da korienje PLC-a ne zahteva od korisnika gotovo nikakvo predznanje o arhitekturi mikroraunarskih sistema i programiranju. Drugim reima, korisnik PLC-a je u najveoj moguoj meri osloboen reavanja razliitih problema vezanih za isto raunarski aspekt, kao to su promena ili dodavanje U/I jedinica, vezivanje u raunarsku mreu, razema podataka i sl. i moe da se u punoj meri koncentrie na projektovanje same aplikacije. Moe se slobodno rei da se PLC od svih drugih raunarskih uredjaja sline namene razlikuje po svom operativnom sistemu, koji je skrojen tano za odreenu vrstu primene. Naime, predpostavlja se da e u svojoj osnovnoj formi, PLC biti korien za realizaciju izvesnih logikih funkcija koje preslikavaju signale sa senzora u signale koji se prenose na aktuatore. Otuda se od PLC-a oekuje da periodino oitava (unosi) signale sa senzora, izvrava odreen broj aritmetiko-logikih operacija (u skladu sa zadanom funkcijom) iji rezultati se prenose na izvrne organe ili neke druge indikatorske ureaje. Pored toga, sa istom ili nekom drugom uestanou, PLC treba da odrava komunikaciju (razmenjuje podatke) sa nekim drugim raunarskim sistemima u mrei.

4

Polazei od ovog zahteva, operativni sistem PLC-a projektovan je tako da, u toku rada sistema, automatski obezbedi ciklino ponavljanje navedenih aktivnosti (Sken ciklus) kao to je to ilustrovano na Sl. 3. Sken ciklus zapoinje sa ulaznim skenom u okviru koga PLC oitava sadraj ulaznih linija (registara ula

Recommended

View more >