RAČUNALNO UPRAVLJANJE TEHNIČKIM SUSTAVIMA

1

RAČUNALNO UPRAVLJANJETEHNIČKIM SUSTAVIMA

2

LITERATURA

Skripte na web stranicama

NASTAVA I ISPITI

2+1 sat,

( 2 kolokvija 22.11.2010 i 24.01.2011 )ili usmeni ispit

– prethodno potrebno kolokvirati laboratorijske vježbe iz PLC-a kod Matića ( uvjet za potpis )

3

CILJ KOLEGIJA

Osigurati znanja iz područja vođenja procesa uz pomoć računala.

To uključuje znanja o:

•procesima kojeg želimo upravljati

•tehničkim sustavima za vođenje procesa (njihovim osnovnim djelovima, principima rada senzora i aktuatora, arhitekturi računala za vođenje procesa)

•osnovama izgradnje takovih sustava s naglašenom primjenom na brodu

4

1. UVOD

• Računala zauzimaju važan položaj u većini ljudskih aktivnosti. Većina procesa upravlja se računalom (avion, brod, automobilski motor…)

• Računala nadgledaju i vode proces po programu, “osjećaju” process i “djeluju” na process

• Ekspertni sustav – računalo koje zamjenjuje stručnjaka (eksperta) – primjer je sustav za diagnostiku kvarova

• Umjetna inteligencija – čovjek se trudi da računalu doda određene ljudske osobine ( primjer je prepoznavanje lica i emocija )

5

Proces je određeno djelovanje na materiju, energiju ili informaciju. Da bi se proces mogao voditi elektroničkim računalom određene veličine procesa se moraju pretvoriti u električne veličine ( brodski motor ). Zagađenje se ne može pretvoriti u električni signal (pijavice).

Brzi procesi se uglavnom prate pomoću računala, spori procesi se mogu pratiti i na drugi način.

6

MJERNA SREDINA,SENZORI I IZVRŠNI ORGANI

•Mjerna sredina – sredina u kojoj se mijenjaju fizikalne , u kojoj se odvija proces koji dovodi do promjene fizikalnih veličina•Senzori – pretvarači različitih fizikalnih veličina ( tlak, temperatura, sila, brzina, kut zakreta, radioaktivno zračenje, vlažnost, gustoća dima ) u električne signale (analogni, digitalni)• Informacija u električnom signalu može biti sadržana u amplitudi, frekvenciji, fazi, širini impulsa …•Izvršni organi – pod djelovanjem signala iz računala vrše regulacijsko djelovanje na proces.

7

2. VRSTE RAČUNALNIH SUSTAVAOn line sustav (sustav realnog vremena)

– sustav kod kojeg se podaci izravno električnim vodovima unose u računalo. Računalo izravno

upravlja izvršnim organima. -Vrijeme unosa podataka reda veličine mikrosekunde. -Upravljanje brzim procesima – npr. automobilski motor.

Off line sustav

- unos podataka ručno ili preko nekog medija.- vrijeme unosa podataka sati, dani, tjedni.- npr. program za obradu plaća

8

Koraci za izgradnju on line sustava:

•definiranje što sustav treba raditi?•izrada mjernog i upravljačkog algoritma (program)•specifikacija hardwaera - senzora, međusklopova, računala, izvršnih organa …

interdisciplinarni pristup – suradnja stručnjaka je neminovna. ( tunel, šok soba ).

9

PRIMJER INTELIGENTNOG ON LINE SUSTAVA

Inteligentno ponašanje – mogućnost sustava da se prilagodi novonastaloj situaciji.

10

Primjer križanja ( magnetski senzori, semafori )

Računalo koje upravlja križanjem omogućava-provjeru ulaznih mjernih vrijednosti (brzine od 5 do 75 km/h)

•-provjera izvršnih organa (da li rade svijetla semafora)•-diagnostički program (detekcija i označavanje pokvarenog sklopa)•inteligentna zamjena signalizacijskog plana ukoliko je

računalo “nezadovoljno” --protokom prometa•-rezervni način vođenja (redundantni sustavi) ili ručno vođenje

11

2.2 OSNOVNI PRINCIPI I SKLOPOVSKI ELEMENTI SUSTAVA

Usporedba čovjek - računalni sustavljudski senzori ( vid, sluh, okus, miris, dodir )

12

TERMINOLOGIJA

MJERENJE – mjerenje jedne mjerne veličine i prikaz korisniku (rad sa otvorenom petljom ) primjer: infracrveni daljinometar.PRAĆENJE PROCESA – istovremeno mjerenje i prikaz velikog broja različitih parametara i njihovog međudjelovanja. Računarski sustav ne donosi odluko o intervenciji. On samo sugerira odluku (ekspertni sustavi).REGULACIJA – reguliranje jedne veličine koristeći električnu zatvorenu petlju ( PID mikroprocesorski regulator )UPRAVLJANJE PROCESA – uključuje praćenje procesa i automatsku intervenciju u proces – manje složeni proces , mora se misliti i na nepredviđene situacije.

13

Osnovni sklopovski elementi sustava za mjerenje i praćenje procesa

Sustav =mjerna sredina+digitalno računalo+sklopovi koji ih povezuju

14

2.2.2. ANALOGNA OBRADA SIGNALA

Prije A/D pretvorbe nužno je kondicionirati signal koji sadrži mjernu veličinu

Kondicioniranje – prilagođivanje različitih signala koje dolaze sa senzora obliku i veličini koji se može dovesti na A/D pretvarač ( pri tome se mora održati točnost informacije ).

Kondicioniranje je moguće i u samom senzoru.

Kompenzacija nelinearnosti senzora

15

2.2.3 MULTIPLEKSORI

•Svrha mu je izbjegavanje više A/D pretvarača

•A/D pretvarači su brzi a ulazne veličine mjenjaju se relativno sporo pa je moguće da jedan A/D pretvarač poslužuje više senzora.

•Multiplexor usmjerava više senzora na jedan analogni izlaz. Mux svakom senzoru dodjeljuje određeno vrijeme (time sharing). Na izlazu Mux-a se u jednom trenutku vremena može nalaziti signal samo jednog senzora.

•Vrijeme koje Mux dodjeljuje senzorima može se razlikovati za različite senzore.

•Računalo upravlja multipleksorom i određuje redosljed “prozivanja” senzora koji ne mora biti strogo sekvencijalni.

16

2.2.4 UZIMANJE UZORAKA ANALOGNOG SIGNALA I A/D PRETVORBA

•Analogni siganal iz senzora mora se diskretizirati po vremenu i amplitudi ( otipkavanje i A/D pretvorba ) – mana digitalne obrade jer se unosi oštećenje informacije.

•Diskretizacija po vremenu mora biti takova da koraci uzimanja uzoraka signala budu dovoljno gusti da se ne izgubiti niti jedan harmonik korisnog signala i time ošteti informacija.

•Diskretizacija po amplitudi mora imati dobro razlučivanje. Mora se točno pratiti amplituda signala.

•A/D pretvarač pretvara analogni signal u binarni broj. A/D pretvarač mora imati dovoljan broj bitova kojima se prikazuje analogni signal

17

2.2.5 INTERFACE (SUČELJA) ZA ULAZ I IZLAZ PODATAKA

•Interfejs služi da bi se različiti vanjski sklopovi povezali s računalom. Interfejs koordinira i usklađuje rad računala i vanjskih sklopova. Računalo i vanjski sklopovi imaju različite načine i brzine rada.

•Interfejsi su sklopovski standardizirani. Različitosti ulazno-izlaznog prijenosa definira se programima ( pune se određeni registri interfejsa i time se standardizirani sklop interfejsa “nauči” da radi u specifičnoj situaciji )

•Paralelni interfejsi – prijenos cijele riječi odjednom•Serijski interfejs – prijenos bit po bit – udaljena komunikacija

18

2.2.6 DIGITALNO RAČUNALO

Najvažniji element sustava

Velika brzina rada, mogućnost obrade velike količine podataka u kratkom vremenu, davanje kvalitetne informacije voditelju procesa

Mjerni i upravljački algoritam kodira se u određenom jeziku i unosi u računalo

19

2.2.7 PRIKAZ IZLAZNIH PODATAKA

Izlazni podaci se mogu proslijediti izvršnim sklopovima (aktuatorima) koji vrše intervenciju u proces koji se upravlja ( rad sa električki zatvorenom peljom) ili se samo mogu prezentirati čovjeku preko ekrana .

Čovjek može reagirati na podatke koje mu prezentira računalo i intervenirati u proces ( petlja se zatvara preko čovjeka – otvorena petlja), ili ne intervenirati – mjerenje (nema zatvaranja petlje).

Prezentacija je moguća preko terminala (vertikalni štapići), ili printera. Moguće pamtiti sve promjene na vanjskoj memoriji.

20

2.2.8 DIGITALNO ANALOGNI PRETVARAČ

Pretvara binarne brojeve u analogni signal ( napon ili struju ) za upravljanje izvršnim organima

2.2.9 PRILAGOĐENJE IZLAZNOG ANALOGNOG SIGNALA IZLAZNOM ČLANU

U procesima se koriste najrazličitiji izvršni organi koji zahtjevaju različite pobude. Snaga pobude mjeri se u W i kW.

Izlazi D/A pretvarača reda veličine nekoliko volti i nekoliko desetaka mA pa je potrebno izvršiti energetsko prilagođenje (energetska elektronika)

21

3. SLOŽENIJI SUSTAV ZA UPRAVLJANJE PROCESIMA

22

•Složeniji sustav opslužuje više senzora i izvršnih organa ( brzina promjene ulaznih veličina u načelu spora, brzina rada računala u načelu brza )

•Redosljed uzimanja uzoraka senzora može određivati računalo. Redosljed uključivanja izvršnih organa takođe može određivati računalo.

23

3.1 SENZORI

Zadatak senzora je da se određena mjerna veličina iz procesa izrazi u električnom obliku ( vrlo složen zahtjev )

Danas postoji više od 10000 vrsta senzora koji obrađuju više od 100 različitih parametara

Svaki je senzor nauka za sebe – veoma su skupi

Postoje senzori s analognim izlazom i senzori sa digitalnim izlazom

24

Analogni senzori – položaj, tlak, temperatura, protok, brzina, razina … i pri tome se primjenjuju razni fizikalno kemijski principi za dobivanje električnog signala

Senzori sa digitalnim izlazom ili digitalni davači

Pametni senzori – analogni senzori sa mikroprocesorom. Mogu davati analogni ili digitalni izlaz. Oplemenjeni senzor daje kvalitetnije izlazne signale

Osnovno svojstvo senzora: ne smiju djelovati na sredinu u kojoj mjere.

25

3.1.1 SENZORI S ANALOGNIM IZLAZOM

Osnovna svojstva senzora su točnost i brzina odziva ( sposobnost senzora da se što više približi mjerenoj veličini ).

Na točnost senzora utječe:

-statička greška-dinamička greška-greška ponovljivosti dobivenog signala (reproducibilnost)-mrtvo vrijeme (dead time)-mrtvo područje (dead zone)

26

-statička greška – odstupanje vrijednosti koje je senzor detektirao od točne vrijednosti fizikalne veličine u slučaju stalne fizikalne veličine. Izražava se u postotcima odstupanja od cijelog mjernog područja

-dinamička greška - odstupanje vrijednosti koje je senzor detektirao od točne vrijednosti fizikalne veličine u slučaju promjene fizikalne veličine. Nastaje samo kad se mjerena veličina mjenja i pada na nulu kad se mjerena veličina ustali (uzrok je što vrijednost koju senzor mjeri kasne za stvarnom promjenom mjerene veličine).

27

-greška ponovljivosti dobivenog signala ( reproducibilnost ) – maksimalno odstupanje ponovnih mjerenja od srednje vrijednosti u slučaju kad je mjerena vrijednost stalna.

Ako senzor ima malu grešku ponovljivosti radi se o sistematskoj greški koju je moguće ispraviti određenim ugađanjima (senzor uvijek ponavlja istu pogrešnu vrijednost).

Ako senzor ima veliku grešku ponovljivosti onda se radi o slučajnim greškama i nije moguće popraviti senzor ugađanjima.

28

-- mrtvo vrijeme ( dead time )– vremenski pomak od trenutka kad se mjerena veličina stvarno promijeni da trenutka kada se iskaže na izlazu senzora – usporava cijeli ulazni lanac pa je neprihvatljivo za brze procese.

-mrtvo područje (zona) – najveća promjena mjerene veličine do koje može doći a da se ne promjeni izlazni signal iz senzora (osjetljivost senzora).

29

3.1.2 SENZORI S DIGITALNIM IZLAZOM ( DIGITALNI DAVAČI )

Najjednostavniji digitalni senzor –

prekidač – senzor sa jednobitnim izlazom – ili ima signala ili ga nema

( može se aktivirati ručno – javljač požara, plovkom, IC zrakom, porastom tlaka - presostat… )

30

Višebitni digitalni senzor: mjerač vremena

prednji brid impulsa start – početak brojenjaprednji brid impulsa stop – kraj brojenjazadnji brid impulsa start – zahtjev za prekid programa i prijenos podatka u računalo

31

•mjerenje vrlo točno, stabilnost frekvencije

•moguća greška kod senzora 1 bit radi• •nesinhroniziranosti start i stop impulsa sa impulsima u oscilatoru.

•otklanjanje greške velikom frekvencijom kvarcnog oscilatora i dovoljno veliki broj bita brojila

32

Višebitni digitalni senzor: inkrementni davač

33

-svaki sektor diska predstavlja odgovarajući binarni broj, a pojedini vjenci bit

•-moguće registrirati kut pomoću četiri para optocouplera ili pomoću četkica – prikaz azimuta, elektronička vaga

•disk se zakrene za odgovarajući kut, svaki kut generira binarni broj koji se unosi u računalo (tamni djelovi jedinice,svijetli nule)

34

Inkrementalni davač

35

•bar kod se sastoji od niza debljih i tanjih vertikalnih Linija

•nosioc informacije je štapić i svijetliji međuprostori

•EAN kod sa 13 znakova:

ZZZ PPPPAAAAA KZZZ - prefiks PPPPAAAAA - nacionalni broj artiklaK – kontrolni broj

Čitači bar kodova

36

37

3.2 OBRADA ANALOGNOG SIGNALA

Sklop za analolgnu obradu signala povezuje senzore sa multipleksorima i A/D pretvaračima, te također povezuje izvršne članove s D/A pretvaračima

Sve ono što treba napraviti sa signalom iz senzora da bi se prilagodio ulazu u A/D pretvarač spada u analognu obradu signala. Važan je oblik i napon analognog signala

.

38

Linearizacija prijenosne karakteristike – korektivnom mrežom ispavlja se greška nelinearnosti senzora ( moguća i digitalna linearizacija – računalo izvodi algoritam lineariziranja ).

Pojačala moraju imati linearnu prijenosnu karakteristiku. Oni prenose signal u neko drugo naponsko područje ali ne smiju mjenjati njegov oblik (informaciju).

39

Linearizacija prijenosne karakteristike

40

Filtriranje analognih signala (eliminacija smetnji i šumova) analogni i digitalni filtri

41

Svođenje svih ulaznih signala u određeno električno područje – kondicioniranje signala. Primjer: temperature 0 do 100 stupnjeva se svode na naponski opseg 0 do 10 V.

42

Digitalna obrada analognih signala

Za analognu obradu sugnala često se koriste i specijalni brzi procesori DSP – digital signal procesing koji imaju specijalan hardware za ubrzavanje (za industrijsku upotrebu nisu potrebni brzi procesori jer je frekvencija signala malena)

-gornja granična frekvencija reda veličine nekoliko desetaka kiloherca ( brzina uzimanja uzoraka 20 MHz )

-digitalna korelacija, procesiranje radarskih signala, govora, identificiranje tipa podmornice

-Za eventualne promjene o načinu obrade analognih signala nije potrebno mjenjati sklopove nego samo program

43

Digitalna obrada analognih signala

44

3.3 MULTIPLEKSORI I MULTIPLEKSIRANJE

MUX usmjerava više ulaza sa senzora na jedan izlaz ali u različitim vremenskim trenutcima (MUX-om upravlja računalo)

45

Postoje analogni i digitalni multipleksori

Analogni multipleksori usmjeravaju analogne signale, a digitalni multipleksori digitalne signale.

Pri tom usmjeravanju ne smije doći do oštećenja signala (teže je taj zahtjev ispuniti analognim multiplekserima nego digitalnim – lakše je oštetiti analogni signal )

46

Princip analognog multipleksiranja ( najčešće zbog potrebe za jednim A/D pretvaračem )

47

Princip multipleksiranja siganla iz različitih grupa vrlo različitih senzora

48

Princip multipleksiranja kad se odmah vrši A/D konverzija i digitalno multipleksiranje

49

•Ako se analognom signalu opsega od 0 do 5 V odgovara mjerena temperatura od 0 do 100C i uslijed smetnje napon sa 5 V (100C) se smanji na 4 V (smanjenje iznosi 1 V) nastaje greška od 20% (80C).

•U slučaju digitalnog signala gornja smetnja uopće ne utiječe na informaciju

•Greške digitalnih signala su rijetke, ali mogu biti katastrofalne – zato postoje metode korekcije grešaka ( više uzastopnih slanja podataka )

•MOS, CMOS, HTL bolji od TTL tehnologije – manja imunost na smetnje

50

3.4.1 SKLOPOVI ZA UZIMANJE UZORAKA

Uzimaju se uzorci analognog signala u određenim vremenskim razmacima – najkritičniji korak – velika mogućnost kvarenja informacije

Funkcija sklopa je uzimanje trenutne vrijednosti analognog signala i njegovo pamćenje dok se ne izvrši A/D konverzija

51

Sample and hold sklop ima dva načina rada:

•slijeđenje (tracking)•pamćenje (holding)

52

Idealni sklop za uzimanje uzoraka

-prelaz sa praćenja u pamćenje je trenutan-zapamćeni signal se za vrijeme pamćenja ne mijenja-za vrijeme praćenja ulaz=izlazu

53

•ulazni napon se preko ulaznog operacijskog pojačala dovodi na kondenzator•kondenzator slijedi “u stopu” ulazni napon•napon sa kondenzatora se preko izlaznog operacijskog pojačala dovodi na izlaz•u trenutcima uzimanja uzoraka odvaja se prekidač i kondenzator pamti napon neposredno prije iskapčanja sklopke

Funkcionalna električna shema S&H sklopa

54

Realni sklop za uzimanje uzoraka

55

•ulazni i izlazni signali nisu isti jer je sklop nije idealan

•prekidač treba izvjesno vrijeme da se otvori – tranzistorska sklopka desetak nanosekundi

•postoji kašnjenje kod prelaza sa praćenja u pamćenje (ne pamti se veličina ulaznog napona koja se htjela )

•zapamćeni signal se za vrijeme pamćenja mijenja – period smirivanja napona, pad napona zbog izbijanja kondenzatora

•za prijelaz iz stanja pamćenja u stanje praćenja potrebno određeno vrijeme kašnjenja i smirivanja

56

3.4.2 GUSTOĆA UZIMANJA UZORAKA

Svaka se funkcija može prikazati kao kombinacija sinusoida odgovarajućih frkvencija, amplituda i faza – Fourieova analiza

Teorem o uzorkovanju: Frekvencija uzorkovanja mora biti barem dvostruko veća od frekvencije najvišeg harmonika analognog signala – Shanonov teorem

Gustoća uzimanja uzoraka ( vremenski razmak između uzoraka ) ovisi o karakteru ulaznog signala. Ako je preniska – gube se viši harmonici, ako je previsoka – dobivaju se redundantni podaci.

57

Ako se ove dvije sinusoide različitih frekvencija i faza uzorkuju svakih T, vidljivo je iz slike da obje u trenutcima uzimanja uzoraka imaju iste vrijednosti – dakle iz uzoraka nije moguće rekonstruirati o kojoj sinusoidi se radi.

58

12 2cf T T

cos tT

cos kT

T

cos k kT

cos k kT

cos( ) cos( )x x

cos 2k k kT cos k kT

cos tT

cos( ) cos(2 )x k x

MATEMATIČKI DOKAZ

uzorkovanje

59

Teorem uzorkovanja – frekvencija uzorkovanja mora biti dvostruko veća od najveće moguće frekvencije ulaznog signala – Shanonnov teorem

1

2uzorkovanja cf fT

U praksi brzina uzimanja uzoraka 5 do 10 puta veća od najvišeg korisnog harmonika

Najveću brzinu uzimanja uzoraka određuje i brzina konverzije A/D pretvarača.

60

Iz korisnog signala obavezno odstraniti VF smetnje. VF smetnje se uzorkovanjem mogu preslikati u niže frekventno područje ako gustoća uzoraka nije dovoljno velika da se one prenesu u obliku originalne frekvencije

VF signal smetnje

NF signal smetnje

61

4.5 ANALOGNO-DIGITALNI I DIGITALNO-ANALOGNI PRETVARAČI

62

4.5.1 OSNOVNE KARAKTERISTIKE ANALOGNO-DIGITALNIH PRETVARAČA

Pretvara ulaznu analognu veličinu ( informacija o mjernom parametru ) u digitalnu veličinu ( broj )

Izlazna veličina iz A/D pretvarača mjenja se u diskretnim koracima koje određuje bit najmanje težine ( least significant bit )

8 bitni A/D pretvarač 0 – 255, a 10 bitni A/D pretvarač 0 – 1023, od 0 do 2n+1

63

Na slici je 3 bitni A/D pretvarač koji prikazuje brojčanu vrijednost napona

64

Pretvaranje analognog signala u digitalni nužno uključuje proces kvantizacije ulaznih uzoraka signala

Naponi od 0,5 do 1,5 V su prikazani na izlazu kao binarna jedinica – greška se kreće od –0,5 V do + 0,5 V.

Ovakova greška se da smanjiti ali ne nažalost i potpuno izbjeći – svojstvena je A/D pretvaračima – greška kvantizacije ili digitalizacije +/- 0,5 LSB (greška zaokruživanja, grupiranja)

65

2 2g g

g gi x i

0, 1, 2,...i

g gx x n

Klasa intervala

Ulaz u A/D

Izlaz iz A/D

Korak kvantizacije

66

Kvantizacijski teorem – Opisuje odnos između svojstva amplitude signala i koraka kvantizacije g na isti način kako teorem uzimanja uzoraka opisuje odnos između frekvencijskih svojstava signala i periode uzimanja uzoraka T.

Ako se signal dovoljno fino kvantizira po amplitudi, tada se statistika signala može u potpunosti rekonstruirati

KVANTIZACIJSKI TEOREM

67

a)– ulazni signalb)– frekvencijski spektar ulaznog signalac)– f(x) amplitudna razdioba ulaznog signalad)– ( )g karakteristična funkcija signala

Fourieova transformacija

Fourieova transformacija

Što je veći finije je uzorkovanje po amplitudi

68

Teorem uzimanja uzoraka kaže da je uzorke potrebno uzimati

brzinom većom od da bi se signal mogao rekonstruirati po vremenu.

Teorem kvantizacije kaže da ako kvantiziramo

signal dovoljno fino tako da vrijedi 1

2g

tada se signal može rekonstruirati po amplitudi.

1

2f

T

69

GREŠKE REALNIH A/D PRETVARAČA

DIFERENCIJALNA NELINEARNOST – nisu jednaka područja analognog signala koji se prikazuju jednim digitalnim brojem.

INTEGRALNA NELINEARNOST – stepeničasta prijenosna karakteristika ne presjeca pravac nego povijena krivulja. Kod niskih vrijednosti ulaznog analognog signala – velike promjene izlaznog podatka, a kod visokih vrijednosti ulaznog analognog signala – male promjene izlaznog podatka.

70

Digitalnim brojem 100 prikazan je raspon napona od 3,5 do 4,9 a ne od 3,5 do 4,5 kao kod idealnog A/D pretvarača. Digitalnim brojem 101 prikazan je raspon napona od 4,9 do 5,5 a ne od 4,5 do 5,5 kao kod idealnog A/D pretvarača

DIFERENCIJALNA NELINEARNOST

71

TOČNOST A/D PRETVARAČA ( accuracy ) – razlika između sredine teorijskog i stvarnog ulaznog analognog signala koji proizvodi određeni izlazni kod.

72

GREŠKA NULE – vrijednost podatka na izlazu kad bi on trebao biti nula. – promjena temperature – da se kompenzirati

73

GREŠKA SKALE – izlazni podatak ne poprima svoju konačnu pravu vrijednost nego drugu manju ili veću.

OTVORENOST ULAZA ( aperture time ) Brzo promjenjivi ulazni signal se može znatnije promjeniti na ulazu A/D pretvarača za vrijeme dok A/D pretvarač vrši konveziju

74

NEPOSTOJEĆI KODOVI – obično se binarni brojevi porastom analognog signala uvećavaju za jedan ( 100, 101, 110, 111 ). Nekad se može desiti da nastane ekstremno brza promjena ulaznog signala i tada se može desit da sa 100 odmah skoči na 110, tada je 101 nepostojeći kod.

MONOTONOST PROMJENE – zahtjeva se da prilikom sporog povećanja ulaznog analognog signala će se i izlazni digitalni podatak takođe mijenjati ili u najmanju ruku ostati konstantan ( ne nikako smanjivati ) – isto tako i za pad analognog signala.

75

3.5.2 NAČIN RADA A/D PRETVARAČA

Wilkinsonova metoda

Pretvaranje amplitude analognog signala u vrijeme, a zatim u digitalni broj.

Amplituda ulaznog sklopa uzeta u sample and hold krugu se dovodi na A/D pretvarač.

A/D pretvarač se sastoji od generatora pilastog napona, komparatora i sklopova za mjerenje vremena.

76

A/D pretvarač po Wilkinsonovoj metodi

Na – komparatora je spojen generator pilastog napona, a na + komparatora se dovodi uzorak. Izlaz komparatora daje pravokuni impuls čija duljina odgovara amplitudi ulaznog uzorka

77

A/D pretvarač po Wilkinsonovoj metodi

78

Vrijeme A/D pretvorbe ovisi o amplitudi signala.Vrijeme A/D pretvorbe je mrtvo vrijeme A/D pretvarača i o tome ovisi frekvencija uzorkovanja

Povećavanje broj bitova povećava se razlučivanje po amplitudi i smanjuje se razlučivanje po vremenu (smanjuje se brzina uzimanja uzoraka).

8 bitni A/D pretvarač – razlučivanje po amplitudi = 1/256 = 0,0039 od maksimalne veličine signala, a vrijeme pretvorbe najvećeg signala 255 mikrosekundi

10 bitni A/D pretvarač – razlučivanje po amplitudi = 1/210 = 0,00097 od maksimalne veličine signala, a vrijeme pretvorbe najvećeg signala 1023 mikrosekundi – 4 puta duže ( ovo vrijedi samo ako su iste frekvencije oscilatora, nagib pile … )

79

Metoda sukcesivne aproksimacije

Mjerni se ulazni napon uspoređuje sa sumom stepeničastih naponskih koraka dok ta suma ne bude jednaka ulaznom signalu.

Primjer: Mjerimo vagom dinju od 13,5 kg, a imamo utege 1, 2, 4, 8 kg

1 pokušaj - uteg od 8 kg i pogledaš ( dinja teža )2 pokušaj - uteg od 8 +4 kg (12 kg) i pogledaš (dinja teža )3 pokušaj - uteg od 8 +4 +2 kg (14 kg) i pogledaš (dinja lakša)4 pokušaj - uteg od 8 +4 +1 kg (13 kg) i pogledaš (dinja teža)

- zaključak: dinja između 13 i 14 kg (greška kvantizacije +/- 0,5 kg)da imamo uteg od 0,5 kg i izvršimo još jedan pokušaj dobili bi točno

80

Princip rada sukcesivne aproksimacije

81

Metoda sukcesivne aproksimacije

82

Vrijeme pretvorbe isto za bilo koji ulazni signalVrijeme pretvorbe ovisi o broju bitova i brzini sklopovaDodavanjem jednog bita vrijeme pretvorbe se povećava

1nT n T

Gdje je:

n – broj bitova, T – vrijeme između skokova stepeničastog napona

83

8 – bitni A/D pretvarač – vrijeme pretvorbe 8 ms

10 – bitni A/D pretvarač – vrijeme pretvorbe 10 ms (20% više)

A/D pretvarači sa pilastim naponom – jako točni, vrijeme pretvorbe u milisekundama

A/D pretvarači sa sukcesivnom aproksimacijom –vrijeme pretvorbe u mikrosekundama, točnost ovisi o cijeni

Usporedba A/D pretvarača

84

3.5.3 DIGITALNO – ANALOGNI PRETVARAČI

85

86

Veoma važna točnost i nepromjenjivost iznosa struja (koje ovise o naponu i otporu) – temperatura, vrijeme. Ako se struja MSB kod 8 bitnog pretvarača promjeni samo za 1 % to je više nego utjecaj struje LSB – hibridne tehnologije.

DAC je dio A/D pretvarača sa sukcesivnom aproksimacijom – dio koji generira stepeničasti napon

Bistabili upravljaju strujom čija je vrijednost proporcionalna težinskoj vrijednosti bistabila u binarnom brojnom sustavu

87

Karakteristike koje određuju kvalitetu D/A pretvarača

GREŠKA KVANTIZACIJE – greška svojstvena D/A pretvaraču koji na izlazu ne daje kontinuirani analogni signal nego stepeničasti – greška kvantizacije +/- 0,5 LSB

88

APSOLUTNA GREŠKA – razlika između stvarnog analognog izlaza i izlaza koji se očekuje pri određenom digitalnom kodu na ulazu i to na sredini stepenice. Izvori pogrešaka: pogreška razlučivanja, pogreška nule, pogreška pojačanja, pogreška nelinearnosti …( izražavaju se pomoću veličine doprinosa bita najmanje težine )

NELINEARNOST – odstupanje od idealne prijenosne karakteristike kad krivulja prolazi kroz nulu i maksimalnu vrijednost. Nelinearnost se može prikazati i kao odstupanje “najboljeg” pravca od idealne prijenosne karakteristike.

89

NELINEARNOST

90

Nelinearnost se može prikazati kao odstupanje od najboljeg pravca

91

GLICHES (šiljci) – moguća pojava negativnog šiljka ako bistabil B0 prije prebaci iz 1 u 0 nego što B3 pređe iz 0 u 1. Postoje sklopovi koji “glade” šiljke (degliches).

Šiljci nemaju utjecaja na trošila velike tromosti

92

3.6 POVEZIVANJE RAČUNALA SA VANJSKIM JEDINICAMA

Interfejsi izvršavaju ulazno – izlazni transfer podataka

PARALELNI PRIJENOS – odjednom se prenosi više bitova – cijeli bajt ili riječ – potrebno je vodiča koliko ima bitova. Brz prijenos velikog broja podataka na male udaljenosti – karakteristično unutar računala.

SERIJSKI PRIJENOS – preko jednog vodiča se prenosi bit po bit – potreban jedan vodič ali je spor prijenos malog broja podataka na velike udaljenosti – karakteristično van računala. ( relativno - USB ??)

93

PARALELNI INTERFEJS - SUČELJE

94

adresni bus – jednosmjeran – računalo proziva interfacebus za podatke – razmjena podataka računala i interfacestatus – interface obavještava računalo da li je spreman za prijenos ukoliko inicijativa za prijenos dolazi od računalazahtjev za prijenos - interface ili vanjska jedinica obavještavaju da žele prijenos ukoliko inicijativa za prijenos dolazi od vanjske jedinice IRQčitanje i upis – signali za strobiranje podataka na BUS-u za podatke

95

UVJETNI PRIJENOS (računalo inicira prijenos ) 1. računalo adresira interface preko ADRESNOG BUS-a,2. interface računalo obavjesti da je spreman za prihvat

podataka preko STATUS linije,3. računalo postavlja podatke na BUS za podatke,4. računalo pošalje impuls UPIS – podaci se iz računala

preko BUS –a za podatke se prebace u interface. Na sličan način komunicira interface sa vanjskom

jedinicom.

96

Svaka vanjska jedinica je “priča za sebe” pa bi bilo potrebno izrađivati interface “po mjeri” vanjske jedinice.

Svaka od Mikroprocesorskih porodica imaju svoje standardizirane interface koji se daju programirati (Motorola, Intel, Atmel, …).

Standardizirani interface se priprema za rad sa određenom vanjskom jedinicom na način da se mikroračunalo u pripremnom dijelu programa u interface upiše podatke u određene registre. Na taj način intarface “nauči” kako će raditi u zajednici sa određenom vanjskom jedinicom.

97

Primjer standardiziranog sučelja sa 2 porta

Vanjske jedinice

Mikroračunalo

98

MOTOROLA 6800 PIA (Programmable Interface adapter )

99

•Interfejs ima 2 sekcije PA0-PA7 i PB0-PB7 vodova za prijenos podataka ka i od vanjske jedinice ( portovi )

•CB1 i CB2 su upravljački signali

•DRA registar – registar za prenošenje podataka

100

DDRA registar za smjer podataka – određuje koji će bit u DRA biti ulazni u računalo, a koji izlazni iz računala ( ako u DDRA piše 00000000 onda su svi podaci ulazni, a ako piše 11111111 onda su svi podaci izlazni, a ako piše 11110000 onda su prva četiri bita porta izlazna, a druga četiri bita ulazna )

Uloga i oblik CA1 i CA2 signala može se odrediti zapisom podatka u CRA registar

101

Primjer povezivanja analognog senzora s računalom

102

Primjer povezivanja računala sa LED display

103

INTEL 8255A Programable Peripheral Interface

Interfejs ima tri U/I porta. Samo cijeli port može biti ulazni ili izlazni.

104

PPI se može podijeliti na dva dijela i svaki njegov dio posebno programirati:•D0 - D7 - vodovi podataka•RD - čitaj sadržaj vanjske jedinice•WR – piši na vanjsku jedinicu•A0 – A7 – adresa na koju se ili sa koje se prenosi podatak A0 i A1 određuju port unutar čipa, a A2 – A6 određuju čip – čip je odabran kada je adresa 111100XX ili od F0 – F3

105

106

3.6.2 SERIJSKI PRIJENOS PODATAKA

Paralelni prijenos maksimalno do 20m ( problemi sa parazitnim kapacitivnostima )

serijski prenos uz upotrebu modema – neograničena udaljenost

Paralelno - serijska i serijsko – paralelna pretvorba

107

SERIJSKI PRIJENOS PODATAKA

108

3.6.2.1 ASINKRONI PRIJENOS PODATAK

Za asinkroni prijenos postoje specijalizirani čipovi ( Universal Asynchronous Receiver Transmiter ) koji izvršava paralelno – serijsku pretvorbu i još dodaje START i STOP bitove na početku i kraju riječi.

109

UART – Universal asynchronous receiver - transmiter

110

111

GREŠKE U ASINKRONOM PRIJENOSU PODATAKA – PARITETNI BIT

Prijemnik mora uvijek primiti paran broj bitova – inače je nastala greška u prijenosu

112

Izgled sklopa za generiranje i provjeru paritetnog bita (8 bitni sklop) – mora ga imati predajnik i odašiljač

EXILI daje 1 na izlazu kad je na ulazu neparan broj jedinica

Paritetom se nemože otkriti dvostruka greška u prijenosu

113

GREŠKE U ASINKRONOM PRIJENOSU PODATAKA – GREŠKA SINKRONIZACIJE

GREŠKA SINKRONIZACIJE – nastaje kad UART zbog greške nemože prepoznati START bit ga zamjeni sa nekim od bitova podataka. Tada UART ne može detektirati ni STOP bit pa odbacuje takav podatak – traži se retransmisija

114

3.6.2.2 SINKRONI PRIJENOS PODATAKA

Karakterističan za prijenos velikog broja podataka odjednom – file transfer. Ne uokviruje se svaki bajt START i STOP bitovima nego se nekoliko stotina ili tisuća bajtova ukviruje START i STOP sekvencama. Greška jednog bita zahtjeva retransmisiju cijelog okvira

115

3.6.3 KANALI ZA PRIJENOS PODATAKA

Kanali su putevi za prijenos podataka (kabel, radio, sateliti, optika) – odlikuje ih propusnost za prijenos podataka. Svaki kanal ima definiranu brzinu u baudima koja odgovara BW.

116

Karakteristike kanala

Kapacitet kanala Bit error rate (odnos pogrešno prenjetih i ukupno prenjetih bitova)Pouzdanost kanala (vjerojatnost da će kanal raditi bez prekida u određenom vremenu )MTBF – mean time between failureMTTR – mean time to repairRaspoloživost kanala

MTBFR

MTBF MTTR

117

SREDSTVA ZA PRIJENOS PODATAKA

Žićna parica

–signali raznih frekvencija putuju različitim brzinama–atenuacija i izobličenje na višim frekvencijama (max 1MHz)–primjer pravokutnog signala kroz RL liniju

118

Koaksijalni kabel

manja osjetljivost na vanjske smetnjebrzine 50 MHz/km (10000 tel razgovora jednim kablom)

Radio relejni sustavi

sustavi kopno-kopno, more-satelit (1000-36000 km)-kopno. Frekvencije 1,7 – 13 GHz, velike brzine

119

Svjetlovod

Širina pojasa 1GHz/km – 200 GHz/km uz repetitore na 100 km. Neosjetljiv na elektromagnetske smetnje, nema preslušavanja, manji kabel.

Valne duljine 780-900 nm i od 1200-1600 nmLED do 200 MHz, laser 1 GHz

Brzine prijenosa 1410 bit/s

120

3.6.3.1 STANDARDNI KOMUNIKACIJSKI KANALI

•Serijski prijenos može se vršiti:

•po jednom vodu (single-ended signal) – podložno greškama

•po dva voda (differential signal)

121

TTL može do 5 m i za manje brzine prijenosa.

RS-232C jedan od najstarijih standarda za serijsku komunikaciju (nastao prije TTL logike) – do 20 Kbauda na 15 m Logička 1 (signali manji od -5V na predaji - 3V na prijemu)Logička 0 (signali veći od +5V na predaji +3V na prijemu)

Pretvorba TTL razina u RS 232 C razine:

122

Izgled konektora:

Standard RS- 232C definira:

DTE – Data terminal equipement – printeri terminaliDCE – Data communication equipement – modemi

123

124

Postoji i 9 pinska verzija konektora

125

DTEDCE

Povezivanje DTE i DCE

126

MODEM – uređaj koji digitalne signale modulira i demodulira u signale pogodne za prijenos u kanalu. Kanal je podložan smetnjama, i zbog toga mora postojati «error control protocol» (povratna veza prijemnog i predajnog modema)

127

3.6.3.2 PRIJENOS PODATAKA POMOĆU MODEMA

Izravan prijenos serijskih digitalnih podataka preko telefonskog analognog kanala nije moguć bez većih izobličenja.

Frekvencijska širina analognog kanala namijenjenog za prijenos govora:

128

Block shema modema

129

Primjer - povezivanje dvaju računala preko half – duplex modema

130

131

Bel 103 – Modem u duplexnom modu rada – 300 bauda

132

Ako se pretpostavi da jedna sinusoida na kanalupredstavlja 1 bit što predstavlja granični slučaj (bolje da se bit identificira sa više sinusoida):

Tada ispada da je maksimalni broj bitova koji se možeprenositi kanalom jednak najnižoj frekvenciji 1070 bit/s. Prihvatljive su brzine 300b/s ili 600 b/s (1200 b/s ne dolazi u obzir – manje od jedne sinusoide po bitu)

133

BAUD – jedinica za brzinu prijenosa signala kroz kanal – određuje je BW kanala

BIT/s – jedinica za brzinu prijenosa informacije, određuje je kvaliteta modema i primjenjena vrsta modulacije

U gornjem primjeru 1 signal/s = 1 bit/s pa je brzina u baudima jednaka brzini u bit/s.

Moguće je da brzina u bit/s bude 2, 3, 4 i više puta veća od brzine signala izražene u baudima ukoliko se 2, 3 ili više bitova prenesu jednim signalom.

134

135

136

SPAJANJE MODEMA NA KANAL

• Komutirana ili iznajmljena linija• 2 ili 4 žični

• Half – full duplex• Brzina prijenosa

• Tip modulacije (frekventna, fazna, fazno–amplitudna)• Standard po kojemu modem radi ( primjer V.90)

• Error correction MNP 5• Data compression

• Auto answer• Data, voice options

137

NAČINI PRIJENOSA PODATAKA S OBZIROM NA UDALJENOSTI

Mala udaljenost:

Line driver (naponski prijenos, 10m – nekoliko km, 38 Kb/s)

Current loop (20 ma strujni prijenos, nekoliko m – 2 km, 9,6 Kb/s)

LAN (stotinjak metara, 100 Gb/s), UTP spajanje

138

Srednje udaljenost:

Baseband modemi (ADSL 100 MB/s), mobilni modemi (3 Mb/s)

Velike udaljenosti:

preko analognih kanala – iznajmljene veze (128, 256 Kbit/sec), komutirane veze 56 Kbit/s

razne vrste digitalnih veza (kopnenih satelitskih), Internet – velike brzine

139

MODULACIJE

Modulacija je postupak oblikovanjasignala nosioca nekim drugim signalom (modulirajućim signalom).

Demodulacija – obratan postupak

140

Amplitudna modulacija

141

Frekvencijska modulacija

142

Fazna modulacija

143

Fazno – amplitudna modulacija

144

5. PROJEKTIRANJE I IZGRADNJA SUSTAVA ZA VOĐENJE PROCESA

1. Definicija cilja projekta2. Razviti dijagram toka mjerno upravljačkog algoritma3. Definicija hardwaera4. Implementacija algoritma u računalu

Interdisciplinarni pristup

145

Primjer: Mjerenje raspodjela energije radioaktivnog zračenja

Čestice radioaktivnog zračenja imaju različite energije. Pojava određene čestica sa određenom energijom je slučajan događaj.

Zadatak: Napraviti sustav koji će prikazati ovisnost broja čestica o energiji čestica.

Broj čestica u sekundi govori o intenzitetu zračenja i to se mjeri Geigerovim brojačem (jednostavno mjerenje), a raspodjela energije radioaktivnog zračenja govori o vrsti zračenja.

146


147


148

Senzor radioaktivnog zračenja – scintilacioni brojač – pretvara radioaktivno zračenje u svijetlost koja se pretvara u napon proporcionalan energiji zračenja. Impulsi traju do nekoliko mikrosekundi. Postoje i poluvodički detektori.

Sklopovi za analognu obradu signala – služe za pojačanje i eliminaciju od smetnji

A/D pretvorba – amplitudu analognog impulsa pretvara u digitalni broj (treba voditi računa da ukoliko stigne novi impuls za vrijeme A/D pretvorbe, podatak će biti izgubljen !!!). Nakon A/D konverzije pošalje se INTREQ preko interfacea u računalo. Računalo prekida izvršavanje glavnog programa i učita podatak u memoriju.

149

Blok shema kompletnog sustava

150

ANALOGNA OBRADA SIGNALA (AOS)

151

RAM memorija je podjeljena u 256 lokacija memorije (adrese 2000-2255) a to odgovara 256 raznih energija čestica (8 bitni A/D pretvarač).

U svakoj od lokacija upisan je broj detektiranih čestica sa energijom koja odgovara toj lokaciji.

ORGANIZACIJA RAM MEMORIJE

152

Glavni program za prikaz podataka na ekranu

Glavni program na X registar upisuje adrese lokacija RAMa po redosljedu, a na Y registar sadržaj lokacija RAM-a po redosljedu.

153

Glavni program

154

Nakon prikupljanja podataka adrese memorije predstavljaju energiju radioaktivnog zračenja, a sadržaj lokacije broj događaja s tom energijom

Servisna rutina

155

Asemblerski program

PROGRAM U ROM-u OPIS 1 iteracija 2 iteracija*START

INE interrupt omogućenLDA #2000 učitaj u A broj 2000 A=2000 A=2000MOV B,A (A)>B premjesti sadržaj akumulatora u B B=2000 B=2000

*PRIKAZSTORE 3001, B-2000 upiši u registar X broj B-2000 X=0 X=1LDA @B upiši u A sadržaj adrese koja piše u B (to je 2000) A=56 A=99STORE 3002, A sadržaj akumulatora pohrani u registar Y Y=56 Y=99STORE 3003,1 otvaranje weneltovog cilindra W=1 W=1WAIT čekaj wait waitSTORE 3003,0 zatvaranje weneltovog cilindra W=0 W=0INC B Uvećaj sadržaj registra B (to je 2001) B=2001 B=B+1CJNE B,#2255,*PRIKAZ Usporedi B i 2250 i ako nisu jednaki ajde na *PRIKAZ IF B=2255 GOTO START IF B=2255 GOTO STARTJP*START Ako je B=2255 onda skaci na *START ELSE GO TO PRIKAZ ELSE GO TO PRIKAZ

*POTPROGRAMIND onemogući prekidPUSH ALL pospremi sve registre u stack 1 prekid 2 prekidLDA 3000 učitati u A broj s registra U A=17 (prekid U=17) A=4 (prekid U=3)MOV B,A (A)>B premjesti sadržaj akumulatora u B B=17 B=3CLEAR A briši A A=0 A=0STORE 3000, A briši registar U, priprema za prihvat novog podatka U=0 U=0LDA @(B+2000) napuni A podatkom koji piše na adresi B+2000 A=99 A=34INC A povećaj sadržaj A za 1 A=100 A=35STORE @(B+2000),A upiši u memoriju na adresi 2017 broj 100, broj cestica energije 100POP ALL vrati sve sadrzaje registara nazad iz stackaINE omogući prekidRTJ povrat na glavni program

156

Jednočipni mikrokontroler

Jednočipni mikrokontroler je kompletno mikroračunalo sa memorijama, U/I jedinicama i A/D pretvaračima i ostalim na jednom čipu.

8K ROM-a ( mogućnost dogradnje na 64 K ),

256 bajta RAM-a (mogućnost dogradnje na 64 K ), 8 analognih ulaza, A/D pretvarač na principu sukcesivne aproksimacije.

Takt je 12 MHz.,

6 portova za U/I povezivanje,

157

158

PLC – izvrsiti download fajlova sa

www.pfst.hr → Nastavni materijali →Računalno upravljanje tehničkim sustavima →- Uvodno predavanje PLC (Petar Matić)-Programiranje PLC

-I izučiti materiju koju je predavao Petar Matić

http://www.pfst.hr/

159

Računalno upravljanje Računalno upravljanje tehničkim sustavimatehničkim sustavima

- vježbe -- vježbe -

Srijedom od 12.10 do 13.45Srijedom od 12.10 do 13.45

Elektrolab. (12)Elektrolab. (12)

160

Sadržaj:Sadržaj:

Što je to PLC ?Što je to PLC ?

Uvod u Siemensov PLC “LOGO”Uvod u Siemensov PLC “LOGO”

Programiranje PLC-aProgramiranje PLC-a

Vježba 1 : PLC sustav uključivanja i zaštite Vježba 1 : PLC sustav uključivanja i zaštite

asinkronih asinkronih motoramotora

Vježba 2 : PLC sustav upravljanja višebrzinskim Vježba 2 : PLC sustav upravljanja višebrzinskim

asinkronim asinkronim motorommotorom

Vježba 3 : PLC sustav upravljanja crpki sustava Vježba 3 : PLC sustav upravljanja crpki sustava

za za opskrbu vodomopskrbu vodom

Vježba 4 : PLC sustav upravljanja vratimaVježba 4 : PLC sustav upravljanja vratima

161

Što je to PLC?Što je to PLC?

PProgramabilnirogramabilni

LLogičkiogički

CControler (Regulator)ontroler (Regulator)

- je univerzalna programibilna - je univerzalna programibilna upravljačka jedinica, razvijen kao upravljačka jedinica, razvijen kao zamjena za složene relejne zamjena za složene relejne upravljačke sklopove upravljačke sklopove

162

Osnovne cjeline PLC-a Osnovne cjeline PLC-a

163

Ulazni dioUlazni dio

Priključne vijčane stezaljke na koje se Priključne vijčane stezaljke na koje se spajaju signalia iz okoline (dojavni signali spajaju signalia iz okoline (dojavni signali iz procesa kojim se upravlja)iz procesa kojim se upravlja)

Mjesto početka prilagodbe signalaMjesto početka prilagodbe signala

Digitalna ulazna informacija s sklopke, Digitalna ulazna informacija s sklopke, tipkala, senzoratipkala, senzora

Analogna ulazna informacija npr. naponski Analogna ulazna informacija npr. naponski signal od 0 do 10 V s mijernog pretvornika signal od 0 do 10 V s mijernog pretvornika tlaka, temperature i sl.tlaka, temperature i sl.

164

Izlazni dioIzlazni dio

Priključne vijčane stezaljke na koje se spajaju Priključne vijčane stezaljke na koje se spajaju izvršni uređaji iz procesa kojima PLC šalje izvršni uređaji iz procesa kojima PLC šalje upravljačke signaleupravljačke signale

Na digitalne izlaze spajaju se magnetni svici, Na digitalne izlaze spajaju se magnetni svici, releji, sklopnici, motorske sklopke, signalne releji, sklopnici, motorske sklopke, signalne lampe, pneumatski razvodnici i sl.lampe, pneumatski razvodnici i sl.

Analogni izlazi daju strujne signale za prikaz Analogni izlazi daju strujne signale za prikaz neke veličine na pokaznom instrumentu, služe neke veličine na pokaznom instrumentu, služe kao referenca brzine za frekvencijski pretvarač, kao referenca brzine za frekvencijski pretvarač, predstavljaju PID upravljački signal i sl. predstavljaju PID upravljački signal i sl.

165

Centralana procesorska jedinica Centralana procesorska jedinica (CPU)(CPU)

Centralna procesorska jedinica s Centralna procesorska jedinica s memorijom glavna je jedinica PLC uređaja. memorijom glavna je jedinica PLC uređaja.

Procesorska jedinica čita stanja svih ulaza Procesorska jedinica čita stanja svih ulaza PLC uređaja (analognih i digitalnih), logički PLC uređaja (analognih i digitalnih), logički ih obrađuje u skladu s programom ih obrađuje u skladu s programom izrađenim od strane korisnika, te upravlja izrađenim od strane korisnika, te upravlja izlazima prema rezultatima dobivenim izlazima prema rezultatima dobivenim nakon logičke obrade.nakon logičke obrade.

166

Programiranje i komunikacijaProgramiranje i komunikacija

Program za PLC se piše na računalu, a Program za PLC se piše na računalu, a potom snima na PLC. Računalo i PLC potom snima na PLC. Računalo i PLC povezani su komunikacijskim kabelom (RS povezani su komunikacijskim kabelom (RS 232 standard).232 standard).

167

Rad uređajaRad uređaja

PLC prema promjeni stanja na njegovim ulazima PLC prema promjeni stanja na njegovim ulazima mora kontinuirano korigirati stanja izlaza, na način mora kontinuirano korigirati stanja izlaza, na način određen logikom u korisničkom programu. PLC tu određen logikom u korisničkom programu. PLC tu internu obradu podataka vrti internu obradu podataka vrti cikličkiciklički u u beskonačnoj petlji.beskonačnoj petlji.

Vrijeme jednog ciklusaVrijeme jednog ciklusaza oko 500 za oko 500 programskih naredbiprogramskih naredbise kreće oko 1,5 ms.se kreće oko 1,5 ms.

168

Podjela PLC uređjaPodjela PLC uređja

Prema broju ulaznih i izlaznih stezaljkiPrema broju ulaznih i izlaznih stezaljki (povećanjem broja ulazno/izlaznih stezaljki (povećanjem broja ulazno/izlaznih stezaljki povećava se i složenost uređaja, snaga povećava se i složenost uređaja, snaga procesora i kapcitet memorije)procesora i kapcitet memorije)

S obzirom na tip signala s kojim rade uređaji, S obzirom na tip signala s kojim rade uređaji, tj. imaju li tj. imaju li digitalne i analogne digitalne i analogne ulaze/izlazeulaze/izlaze

Pri podijeli na jednosavnije i složenije uređaje Pri podijeli na jednosavnije i složenije uređaje treba uzeti u obzir mogućnost izvođenja treba uzeti u obzir mogućnost izvođenja matematičkih operacija nad realnim matematičkih operacija nad realnim brojevima (float point), PID regulaciju, brojevima (float point), PID regulaciju, mogućnost proširenja, itd.mogućnost proširenja, itd.

169

Prednosti korištenja PLC-a u Prednosti korištenja PLC-a u odnosu na druge (npr. relejne) odnosu na druge (npr. relejne) upravljačke skolopoveupravljačke skolopove

PouzdanostPouzdanost – nema mehaničkih pokretnih dijelova, – nema mehaničkih pokretnih dijelova, otporan na pogonske uvjete rada (temperaturu, otporan na pogonske uvjete rada (temperaturu, vlagu, udarce,...). vlagu, udarce,...).

AdaptivnostAdaptivnost - kad se napiše i testira, PLC program - kad se napiše i testira, PLC program za upravljanje nekog uređaja može se bez problema za upravljanje nekog uređaja može se bez problema prenijeti na drugi PLC u drugom uređaju.prenijeti na drugi PLC u drugom uređaju.

FleksibilnostFleksibilnost – jedan PLC uređaj može izmjenom – jedan PLC uređaj može izmjenom programa obavljati funkciju sasvim novog, različitog programa obavljati funkciju sasvim novog, različitog upravljačkog sklopa. Za izmjenu programa potrebno upravljačkog sklopa. Za izmjenu programa potrebno je vrlo malo vremena.je vrlo malo vremena.

BrzinaBrzina – brojne aplikacije na automatiziranim – brojne aplikacije na automatiziranim strojevima zahtjevaju vrlo brzu reakciju na pojavu strojevima zahtjevaju vrlo brzu reakciju na pojavu signala. Takve aplikacije jednostavno su izvedive uz signala. Takve aplikacije jednostavno su izvedive uz pomoć PLC-apomoć PLC-a

170

PLC ‘LOGO’PLC ‘LOGO’

LOGO je Siemensov univerzalni logički LOGO je Siemensov univerzalni logički modul koji je u osnovi građen kao modul koji je u osnovi građen kao standardni PLC uređaj, a služi za standardni PLC uređaj, a služi za rješavanje upravljačkih zadataka iz rješavanje upravljačkih zadataka iz područja:područja: kućne i instalacijske tehnikekućne i instalacijske tehnike strojeva i raznih uređaja (upravljanje strojeva i raznih uređaja (upravljanje vratima, crpkama, ventilacijom)vratima, crpkama, ventilacijom) u upravljačkim ormarimau upravljačkim ormarima

171


Izgled i osnovni dijelovi

PLC-a LGO Basic

• Napajanje• Ulazi• Izlazi• Priključak za PC• Tipkovnica• Display

172

LOGO nosi oznaku koja daje LOGO nosi oznaku koja daje informaciju o njegovim informaciju o njegovim karakteristikamakarakteristikama

Koristit ćemo LOGO! 230RCKoristit ćemo LOGO! 230RC

Ova oznaka znači da se PLC Ova oznaka znači da se PLC priključuje na mrežni napon 230V priključuje na mrežni napon 230V AC, da ima relejne izlaze a na izlazu AC, da ima relejne izlaze a na izlazu 230V i 10A, te da ima integrirani sat 230V i 10A, te da ima integrirani sat realnog vremena (timer)realnog vremena (timer)


173

Spajanje napajanja LOGO! PLCaSpajanje napajanja LOGO! PLCa

174

Spajanje ulaza PLCa LOGO! 230RCSpajanje ulaza PLCa LOGO! 230RC

Ovaj tip PLCa ima samo digitalne ulaze na koje se dovode dojavni signali sa senzora (iz procesa) ili se taj signal može simulirati spajanjem sklopke na ulazu.

- log 0 < 40V (0.03 mA) - log 1 > 79V (0.08 mA)

175

Spajanje izlaza PLCa LOGO! 230RCSpajanje izlaza PLCa LOGO! 230RC

Izlazi ovog PLCa su digitalni što znači da stanje na izlazu može biti uključeno ili isključeno, tj. log ‘0’ ili log ‘1’Pri tom u uključenom stanju smije kod omskog opterećenja teći struja od maksimalno 10A, a kod induktivnog opterećenja maksimalno 3A.

176

LOGO! – modovi radaLOGO! – modovi rada

Postoje dva moda rada :Postoje dva moda rada : StopStop (kada želimo da LOGO (kada želimo da LOGO

prestane s izvođenjem programa ili prestane s izvođenjem programa ili za promjene programa)za promjene programa)

Run Run (za izvođenje već učitanog (za izvođenje već učitanog programa)programa)

177

Izvođenje vježbi u laboratorijuIzvođenje vježbi u laboratoriju

Zadatak/problem je zadan električnom shemom ili Zadatak/problem je zadan električnom shemom ili

u obliku scenarijau obliku scenarija

Potrebno je napisati program na računalu, u Potrebno je napisati program na računalu, u

SiemensLOGO!Soft: LOGOComfort_V3 SiemensLOGO!Soft: LOGOComfort_V3

programskom jeziku, specializiranom za programskom jeziku, specializiranom za

programiranje Siemensovog PLC-a “LOGO”programiranje Siemensovog PLC-a “LOGO”

Programi se pišu u Ladder dijagramu i Programi se pišu u Ladder dijagramu i

Funkcijskom dijagramuFunkcijskom dijagramu

Učitati program u PLCUčitati program u PLC

Testirati programTestirati program

178

Siemensov Siemensov ‘LOGO’‘LOGO’

Programiranje PLCaProgramiranje PLCa

179


Pisanje programaPisanje programa najčešće se izvodi preko najčešće se izvodi preko nadređenog PC računalanadređenog PC računala na kojem je instaliran na kojem je instaliran softver za korišteni PLC.softver za korišteni PLC.

Svaki proizvođač uz svoj PLC daje softver koji je u Svaki proizvođač uz svoj PLC daje softver koji je u stvari kombinacija programskog stvari kombinacija programskog editoraeditora, prevodioca , prevodioca ((compileracompilera), te ), te komunikacijskog softverakomunikacijskog softvera. .

U editoru se napiše programski kod u nekom od U editoru se napiše programski kod u nekom od programskih jezika te se zatim provjeri sintaksa programskih jezika te se zatim provjeri sintaksa (compiler). Ako program nema sintaksnih grašaka (compiler). Ako program nema sintaksnih grašaka softver ga šalje u RAM memoriju PLC-a softver ga šalje u RAM memoriju PLC-a (komunikacijski softver), koji je tada spreman za (komunikacijski softver), koji je tada spreman za rad. rad.

180


Kako bi se uspješno provelo programiranje PLC-a koji će Kako bi se uspješno provelo programiranje PLC-a koji će potom upravljati procesom, program se na neki način mora potom upravljati procesom, program se na neki način mora ispitati. ispitati. Ispitivanje programaIspitivanje programa može se izvršiti samo na način da može se izvršiti samo na način da se na ulaze PLC-a dovede stanje veličina iz realnih uvjeta u se na ulaze PLC-a dovede stanje veličina iz realnih uvjeta u procesu. Za to se koriste tzv. simulatori stanja PLC-a. procesu. Za to se koriste tzv. simulatori stanja PLC-a. Simulator stanjaSimulator stanja je niz prekidača (na ulazu) i kontrolnih je niz prekidača (na ulazu) i kontrolnih indikatora (LED diode na izlazu PLC-a).indikatora (LED diode na izlazu PLC-a).

Proizvođači PLC-a nude razne Proizvođači PLC-a nude razne tehnike programiranjatehnike programiranja. . Najčešće uporabljivane tehnike su :Najčešće uporabljivane tehnike su :

ljestvičasti dijagrami (eng. ladder diagram, njem. ljestvičasti dijagrami (eng. ladder diagram, njem. kontakt plan), kontakt plan), funkcijsko blokovski dijagrami (grafičko programiranje),funkcijsko blokovski dijagrami (grafičko programiranje), STL (eng. statement list) instrukcijske liste.STL (eng. statement list) instrukcijske liste.

181

Programiranje PLCaProgramiranje PLCa- Ljestvičasti dijagram-- Ljestvičasti dijagram-

Ljestvičasti dijagramiLjestvičasti dijagrami (eng. ladder (eng. ladder diagram) diagram)

nastali su na bazi nastali su na bazi strujnih upravljačkih strujnih upravljačkih shemashema kojima se prikazuje protok struje u kojima se prikazuje protok struje u strujnom krugu i koje služe električarima strujnom krugu i koje služe električarima kao podloga za ožičenje istog.kao podloga za ožičenje istog.

182

Programiranje PLCa Programiranje PLCa - Ljestvičasti dijagram -- Ljestvičasti dijagram -

Svaki strujni krug u Svaki strujni krug u strujnoj shemi prikazan je strujnoj shemi prikazan je kao zaseban kao zaseban strujni putstrujni put, a , a svaki strujni put sadrži svaki strujni put sadrži minimalno jedan minimalno jedan upravljani upravljani uređajuređaj (npr. motor, relej, (npr. motor, relej, žarulja ili slično). žarulja ili slično).

Iz strujnog puta može se Iz strujnog puta može se uočiti da je rad upravljanog uočiti da je rad upravljanog uređaja određen uređaja određen uvjetima uvjetima (npr. tipkala, pomoćni (npr. tipkala, pomoćni kontakti i slično) za kontakti i slično) za njegovo uključenje. njegovo uključenje.

183

Programiranje PLCa - Ljestvičasti Programiranje PLCa - Ljestvičasti dijagram -dijagram -

Ekvivalencije:

Stanje kontakta ~ istinitost naredbe

Strujni put ~ logički put

Izvršni uređaj ~ izlazna naredba

UsporedbaUsporedba Strujnog puta (električnog kontinuiteta) u strujnoj Strujnog puta (električnog kontinuiteta) u strujnoj shemi i logičkog puta, tj. jedne linije programskog koda shemi i logičkog puta, tj. jedne linije programskog koda (logičkog kontinuiteta) u ljestvičastom dijagramu. (logičkog kontinuiteta) u ljestvičastom dijagramu.

RazlikaRazlika između ljestvičastog dijagrama i strujne sheme je što između ljestvičastog dijagrama i strujne sheme je što strujna shema prikazuje stanje kontakata (otvoreno ili zatvoreno) strujna shema prikazuje stanje kontakata (otvoreno ili zatvoreno) i tako ostvaruje i tako ostvaruje električni kontinuitetelektrični kontinuitet, dok se u ljestvičastom , dok se u ljestvičastom dijagramu ispituje je li naredba istinita ‘1’ ili neistinita ‘0’ i tako dijagramu ispituje je li naredba istinita ‘1’ ili neistinita ‘0’ i tako ostvaruje ostvaruje logički kontinuitetlogički kontinuitet. Strujni put (električni kontinuitet) u . Strujni put (električni kontinuitet) u strujnoj shemi završava izvršnim (upravljanim) uređajem, a strujnoj shemi završava izvršnim (upravljanim) uređajem, a logički put u ljestvičastom dijagramu izlaznom naredbom. logički put u ljestvičastom dijagramu izlaznom naredbom.

184

Programiranje PLCaProgramiranje PLCa- Ljestvičasti dijagram -- Ljestvičasti dijagram -

Svaki programski logički put u ljestvičastom dijagramu Svaki programski logički put u ljestvičastom dijagramu mora imati mora imati najmanje jednu izlaznu naredbunajmanje jednu izlaznu naredbu, a obično , a obično sadrži sadrži jedan ili više uvjetajedan ili više uvjeta koji moraju biti zadovoljeni koji moraju biti zadovoljeni da bi se izvršila izlazna naredba. da bi se izvršila izlazna naredba. Uvjeti su najčešće signali koji dolaze sa uređaja Uvjeti su najčešće signali koji dolaze sa uređaja priključenih na ulaz PLC-a u kombinaciji sa statusom priključenih na ulaz PLC-a u kombinaciji sa statusom izlaza, pomoćnih memorijskih varijabli, vremenskih i izlaza, pomoćnih memorijskih varijabli, vremenskih i brojačkih članova. brojačkih članova. Na desnoj strani svakog logičkog puta nalazi se izlazna Na desnoj strani svakog logičkog puta nalazi se izlazna naredba koja se aktivira/deaktivira s obzirom na stanje naredba koja se aktivira/deaktivira s obzirom na stanje uvjeta. Izlazne naredbe su npr. 'uključi izlaz' .uvjeta. Izlazne naredbe su npr. 'uključi izlaz' .

185

Programiranje PLCa - Ljestvičasti Programiranje PLCa - Ljestvičasti dijagram -dijagram -Osnovne naredbe za programiranje PLC-aOsnovne naredbe za programiranje PLC-a

Naredba NO - Normally Open :

Ova naredba ispituje je li adresirani bit (stanje na ulazu I0.1) u stanju logičke jedinice. Ako je uvjet je zadovoljen ostvaruju se logički kontinuitet. Naredba NC - Normally Closed :

Ova naredba ispituje je li adresirani bit (stanje na ulazu I0.2) u stanju logičke nule. Ako je uvjet je zadovoljen ostvaruju se logički kontinuitet.

Naredba Output – uključi izlaz:

Naredba Output koristi se za promjenu stanja (0/1) adresirane lokacije (izlaza Q0.0) kada stanje kruga (logički kontinuitet) poprimi vrijednost '1' / '0'.

186

Programiranje PLCa Programiranje PLCa - Ljestvičasti - Ljestvičasti dijagram -dijagram -

Osnovne naredbe za programiranje PLC-aOsnovne naredbe za programiranje PLC-a

TON – timer, on-delay

TON vremensko brojilo počinje brojati vrijeme kada se stanje pripadajućeg kruga postavi u '1'. Sve dok je stanje kruga visoko, vrijednost akumulatora se povećava.

Kada vrijednost akumulatora dostigne predefinirano vrijeme (eng. preset time = PT) vremensko brojilo završi s radom i na izlazu daje '1', u međuvremenu je na izlazu '0'. Ovaj bit, da bi bio iskorišten, je potrebno adresirati.

187

Programiranje PLCa - Ljestvičasti Programiranje PLCa - Ljestvičasti dijagram -dijagram -

Osnovne naredbe za programiranje PLC-aOsnovne naredbe za programiranje PLC-a TOFF – timer, off-delay

TOFF vremensko brojilo počinje brojati vrijeme kada se stanje pripadajućeg kruga postavi u '1'. Sve dok je stanje kruga visoko, vrijednost akumulatora se povećava.

Kada vrijednost akumulatora dostigne predefinirani vrijeme (PT) vremensko brojilo završi s radom i na izlazu daje '0', u međuvremenu je na izlazu '1'. Ovaj bit, da bi bio iskorišten, je potrebno adresirati.

Ovi bitovi se koriste na način da se pozove na stanje izlaza vremenskog brojila naredbom NO ili NC .

188

Programiranje PLCa Programiranje PLCa - Funkcijski dijagram -- Funkcijski dijagram -

Kod programiranja u funkcijskom blok Kod programiranja u funkcijskom blok dijagramu ulazi, izlazi i naredbe su dijagramu ulazi, izlazi i naredbe su predstavljene blokovima, tako da se predstavljene blokovima, tako da se programiranje PLC-a svodi na povezivanje programiranje PLC-a svodi na povezivanje blokova.blokova.

Na ulaz bloka dovode se uvjeti koji se ispituju Na ulaz bloka dovode se uvjeti koji se ispituju (ulazi u PLC ili izlaz iz prethodnog bloka). U (ulazi u PLC ili izlaz iz prethodnog bloka). U skladu s funkcijom koju predstavlja na izlazu iz skladu s funkcijom koju predstavlja na izlazu iz bloka generira se izlazni signal.bloka generira se izlazni signal.

189


Primjer Primjer

logičke funkcije ILI u logičke funkcije ILI u

ljestvičastom i funkcijskom dijagramuljestvičastom i funkcijskom dijagramu

190


Zadatak: Zadatak: Protupožarni sustav zaštiteProtupožarni sustav zaštite

Scenarij: Scenarij: Prisustvo dima ili visoke temperaturePrisustvo dima ili visoke temperature – – svjetlosna svjetlosna uzbuna (alarm 1. uzbuna (alarm 1. stupnja)stupnja)Moguća pojava vatreMoguća pojava vatre – svjetlosna i zvučna – svjetlosna i zvučna

uzbuna (alarm 2. uzbuna (alarm 2. stupnja) stupnja)

Vatra Vatra – prvo uključi svjetlosnu i zvučnu uzbunu, – prvo uključi svjetlosnu i zvučnu uzbunu, a ukoliko se stanje ne promjeni nakon 10 sekundi a ukoliko se stanje ne promjeni nakon 10 sekundi uključi prskalice.uključi prskalice.

Mora postojati mogućnost potvrđivanja alarma kao i Mora postojati mogućnost potvrđivanja alarma kao i mogućnost mogućnost

ručnog prekida rada sustava ručnog prekida rada sustava

191


Ulazi:Ulazi:

I1 = uključi sustavI1 = uključi sustav

I2 = isključi (potvrdi I2 = isključi (potvrdi alarm)alarm)

I3 = detektor dimaI3 = detektor dima

I4 = detektor I4 = detektor temperaturetemperature

Timer:Timer:

T01 = ON Delay (10 s)T01 = ON Delay (10 s)

Izlazi:Izlazi:

Q1 = svjetlosna Q1 = svjetlosna uzbunauzbuna

Q2 = zvučna uzbunaQ2 = zvučna uzbuna

Q3 = prskaliceQ3 = prskalice

192

ARHITEKTURA RAČUNALNIH SUSTAVA

Centralizirana arhitektura – jedno računalo upravljacjelokupnim procesom - nepouzdano !!

Distribuirana arhitektura – više računala povezanih na odgovarajućinačin upravlja procesom

193

•Razina 0: Razina tehničkog procesa (engl. Field or Sensor-Actuator Level);• Razina 1: Razina lokalnog upravljanja i regulacije (engl. Direct Control or Local Control Level);• Razina 2: Razina vođenja postrojenja/procesa (engl. Plant Supervisory or Process Control Level);• Razina 3: Razina vođenja proizvodnje (engl. Production Control or Production Management Level – Shop level);• Razina 4: Razina vođenja poduzeća (engl. Plant Management or Corporate Management Level – Factory level).

HIJERARHIJSKA ARHITEKTURA DISTRIBUIRANIH RAČUNALNIH SUSTAVA

194

HIJERARHIJSKA ARHITEKTURA DISTRIBUIRANIH RAČUNALNIH SUSTAVA

195

U svakoj se razini izvode odgovarajuće funkcije automatizacije koje pokreću i nadziru izvođenje funkcija automatizacije susjedne podređene razine te koje se pokreću i nadziru funkcijama automatizacije susjedne nadređene razine.

Primjerice, PID algoritam, izveden kao funkcija automatizacije u razini 1, očitava vrijednost regulirane procesne veličine s odgovarajućeg mjernog člana i šalje upravljački signal izvršnom organu, koji su dio razine 0.

Optimalne referentne vrijednosti regulirane veličine PID algoritam dobiva od razine 2, u kojoj se izvode funkcije optimiranja rada upravljanoga procesa.

196

Razina lokalnog upravljanja i regulacije (razina 1)

• Akvizicija procesnih veličina: prikupljanje trenutačnih vrijednosti mjernih veličina procesa i stanja pojedinih komponenata postrojenja (npr. stanja crpki, ventila, motora isl.) koji su neophodni za učinkovito upravljanje procesom u otvorenoj i/ili zatvorenoj petlji, nadzor procesa, te izradbu izvješća o stanju procesa.

• Nadzor procesa/postrojenja i provjera ispravnosti sustava: procesiranje prikupljenih podataka, provjeravanje njihove prihvatljivosti, donošenje odluka o akcijama koje trebapoduzeti, provjeravanje funkcionalnosti računala i periferijskog sklopovlja, alarmiranje, dojavljivanje pogrešaka i kvarnih stanja.

• Sekvencijalno upravljanje i upravljanje u zatvorenoj petlji

197

Razina vođenja postrojenja/procesa (razina 2)

• Optimalno upravljanje procesom: optimiranje se provodi na temelju matematičkog modela procesa, a prema nekom kriteriju optimalnosti koji treba osigurati optimalan rad procesa/postrojenja u promjenljivim radnim uvjetima.

• Adaptivno upravljanje: na temelju mjernih vrijednosti procesnih veličina estimiraju se parametri matematičkog modela procesa iz kojih se zatim izračunavaju optimalne vrijednosti parametara regulatora koje se prosljeđuju podređenoj razini (razini 1) u kojoj je regulator implementiran (primjer autopilota).

• Optimalna koordinacija rada postrojenja: provodi se na temelju produktivnosti proizvodnje, stanja sirovina, stanja skladišta proizvedene robe, cijene energije i određenog kriterija optimalnosti (primjer rada grupe generatora).

• Nadzor performansi postrojenja, pohranjivanje podataka o kvarnim stanjima, izvješćivanje o stanju.

198

Razina vođenja proizvodnje (razina 3)

U ovoj se razini implementiraju funkcije koje više pripadaju području operacijskih istraživanja nego području automatskog upravljanja.

Glavna je funkcija ove razine određivanje redoslijeda proizvodnje (engl. production scheduling) za pojedinačne operacije energetskim ograničenjima i zahtjevima.

199

Raspored 6 operacija na 3 resursa – svaki resurs može izvršiti bilo koji posao

200

Razina vođenja poduzeća (razina 4)

Ovo je najviša razina sustava automatizacije složenih industrijskih postrojenja u kojoj se implementira široki spektar funkcija koje obuhvaćaju inženjerske, ekonomske, komercijalne i kadrovske aspekte vođenja poduzeća.

201

HIJERARHIJSKA ARHITEKTURA DISTRIBUIRANIH SUSTAVA POSTROJENJA NA BRODU

202

HIJERARHIJSKA ORGANIZACIJA PODATAKA

203

Funkcije automatizacije nižih slojeva obavljaju operativne zadaće, dok funkcije viših slojeva obavljaju zadaće planiranja i“scheduling-a”.

Svaka hijerarhijska razina prima samo odabrane podatke od drugih razina.

Za očekivati je da je protok podataka od nižih prema višim razinama slabijeg intenziteta od protoka podataka od viših prema nižim razinama.

Frekvencija komunikacije između nižih slojeva viša je od frekvencije komunikacije između viših slojeva.

ORGANIZACIJA BAZE PODATAKA

204

Primjerice, procesna baza podataka smještena na razini lokalnog upravljanja, sadrži podatke koji su neophodni za izvođenje funkcija te razine (akvizija, predobradba i provjera podataka, nadzor i alarmiranje, upravljanje u otvorenoj i zatvorenoj petlji, pozicioniranje, izvješćivanje itd.).

upis podataka u procesnu bazu i njihovo čitanje moraju se provoditi u stvarnom vremenu (engl. real-time database).

205

206

207

208

209

Koncepti izvedbe distribuiranih računalnih sustava automatizacije

210

SABIRNIČKA ORGANIZACIJA PODATAKA

211

212

213

• dekompozicija proizvodnog sustava na zone (engl. cells);

• fleksibilna automatizacija koja omogućuje jednostavnu promjenu proizvoda koji se proizvodi;

• optimiranje proizvodnje prema raspoloživim resursima i stanju narudžbi.

Integrirani informacijski sustav automatizacije

214

Sučelje prema čovjeku

• sučelje prema projektantu programske podrške za izradbu, ispitivanje, dokumentiranje i održavanje programa;

• sučelje prema operatoru postrojenja za nadzor i rukovanje postrojenjem na raznim hijerarhijskim razinama;

• sučelje za praćenje proizvodnje - za osoblje zaduženo za upravljanje proizvodnjom;

• sučelje za planiranje - za upravu tvrtke;

• sučelje za nabavu i prodaju – za odjele nabave i prodaje.

215

216

217

SCADA – Supervisor controll and data aquisition program

218

Polje poruka koristi se za prikaz poruka, alarma i upozorenja iz postrojenja. Za prikaz se koriste široki spektar boja, poglavito u iznimno kritičnim situacijama kada se izvodi i “žmiganje” odgovarajuće ikone uz istodobni zvučni signala.

Zbog relativno malog prostora u ovom se polju prikazuju samo najnovije poruke (alarmi), a starije se spremaju u tzv. zbirna izvješća, koja operator može naknadno prikazati na ekranu, u glavnom prikaznom polju.

219

Pregledno polje obično sadrži neophodne informacije o stanju pojedinačnog postrojenja ili grupe postrojenja cjelokupnog proizvodnog postrojenja. Informacije koje se prikazuju u ovom polju trebaju omogućiti operateru da vrlo brzo spozna u kojem je postrojenju ili u kojoj grupi postrojenja nastupilo neregularno stanje.

Za stjecanje dubljih spoznaja o stanju pojedinog postrojenja, operator jednostavno izabire to postrojenje (obično klikom miša na njegovu ikonu u preglednom polju) i na ekranu (u glavnom prikaznom polju) se pojavljuje detaljniji prikaznjegova stanja

220

Glavno prikazno polje zauzima središnji dio ekrana. Koristi se za detaljan prikaz stanja svih pojedinačnih postrojenja, upravljačkih petlji i procesnih veličina. U ovom se polju, također, prikazuje i “mimički” dijagram upravljanoga postrojenja.

Polje operatorskih instrukcija sadrži neke standardne ili korisnički-definirane simbole pomoću kojih operator obavlja interakciju s računalnim sustavom.

221

222

223

224

225

226

227

228

229

230

BRODSKI INTEGRIRANI NAVIGACIJSKI SUSTAV

1. grupiranje svih instrumenata na jednom mjestu2. integracija navigacijskih funkcija i funkcija 3. izbjegavanja sudara4. elektronička karta (zemljovid)5. automatsko praćenje svih podataka bitnih za 6. funkcioniranje brodskog sustava7. sustav alarma8. optimiranje rute i potrošnje goriva9. satelitska razmjena podataka

231

232

233

234

235

Iz mimicine, Petroviceve i Nebojisine skripte dodati materijal u skriptu racunalni sustavi

Po potrebi nastavi sa Đurovićevim Grafcetom

Vatrodojavne sustave prebaciti u Elektroničke sigurnosne sustave

Documents

RAČUNALNO UPRAVLJANJE TEHNIČKIM SUSTAVIMA