Системи даљинског надзора и управљања

Аутори текста:

Наташа Штрбац-Хаџибеговић, дипл. ел. инж.

Милорад Карановић, дипл. ел. инж.

Проф. др Зоран Радаковић, дипл. ел. инж.

Никоћа Ђорђевић, дипл. ел. инж.

Новембар 2015

Предговор

Текст је намењен студентима седмог семестра Енергетског одсека Електротехничког факултета у

Београду који слушају предмет Специјалне електричне инсталације. Циљ текста је да се студенти

упознају са основама система даљинског надзора и управљања: њиховом наменом, концептом,

елементима, начинима комуникације између елемената. Кроз рад на лабораторијском склопу

студенти ће се ближе упознати са PLC-ом (PLC програмабилни логички контролер). Студенти ће

самостално програмирати један управљачки програм, због чега се у тексту детаљније објашњава

само програмирање PLC-ова и алати за конкретни PLC.

1. Увод

У разним областима индустрије потребно је остварити технолошке процесе у циљу

добијања некаквог производа. Производ треба схватити у широком смислу речи: класична финална

производња (аутомобила, сокова, електронских уређаја итд.), петрохемијска индустрија (нафтни

деривати), индустрија полуфабриката (челичане, ливнице итд.), водопривреда (производња воде за

пиће, пречишћавање отпадних вода, наводњавање итд.), системи за повећање комфора у

пословним и стамбеним објектима итд.

Да би се овакви технолошки процеси остварили неопходно је вршити одређено управљање

пријемницима електричне енергије – њихово укључивање / искључивање, регулацију снаге, броја

обртаја итд. Алгоритми управљања су диктирани технолошким процесом. Одређене операције

управљања по правилу треба да се учине када се за то стекну одређени услови. Услови могу бити

различитог типа: када протекне одређено време, када процесна величина (температура, ниво,

притисак итд.) достигне одређену вредност итд. Да би се детектовали ти услови, потребно је имати

информацију о величинама на основу којих се услов дефинише (време, температура, ниво итд.).

Дакле, те величине је потребно мерити.

Савремена решења управљања, на бази мерења величина из технолошког процеса,

конципирана су тако да се за мерења користе претварачи неелктричних величина у електричне

сигнале, ти електрични (напонски или струјни) сигнали доводе до електричних склопова (или

уређаја) које врше одређена поређења и у којима се може оставрити некаква логика управљања. Са

тих електричних склопова (уређаја) се затим издају управљачке акције ка пријемницима

електричне енергије (уобичајен термин за ове пријемнике је актуатори).

Из основног курса електричних инсталација познат је принцип управљања помоћу релејних

управљачких шема. Овакво решење се и даље може срести у пракси, али само код веома

једноставних процеса. Ако је потребно комплексније управљање, стандардно се користе

управљачки уређаји базирани на микропроцесорској технологији. Термин који се користи код нас

за овакве уређаје је „Програмабилни логички контролери“ (на даље ће се користити њихова

стандардна скраћеница PLC). Они омогућавају неупоредиво већу комплексност управљачких

алгоритама и много су удобнији за имплементацију и накнадне промене. Треба ипак поменути да

је у пракси чест случај да поред PLC-ова за управљање као редундантни систем остају релејне

управљачке шеме – наравно, само за основно управљање процесом.

Овај текст садржи опис основа технике управљања применом PLC-ова: њихове структуре,

везе ка пријемницима електричне енергије, везе ка сензорима (мерним и индикаторским), начину

програмирања, начину преноса информација ка другим PLC-овима или централним рачунарима,

начину организације софтвера и функционалности централних рачунара итд. Савремени системи

поседују и „интелигентне периферије“, са којима PLC може да размењује и информације, а не само

да му задаје команде. Тиме се добија на функционалности и флексибилности система. Примера

ради, фреквентни регулатор на свом излазу може да подеси учестаност и напон у складу са

информацијом која му је пренета од стране PLC-а.

2. Опште о PLC-овима

PLC је наменски микроконтролер, са разрађеним системском функцијама и модуларном

структуром, које омогућавају једноставну употребу (пројектовање, монтажу и програмирање).

Хардвер је изведен у складу са условима уградње у индустријским условима – има одговарајућу IP

заштиту, отпорност на електромагнетске сметње, заштиту од приступа деловима под напоном итд.

Очитавање улаза (мерења и стања) из процеса и уписивање вредности у табелу у меморији(Input process image)

Извршење програма, током кога се користе променљиве из Input process image табеле

Исписивање резултата у табелу у меморији (Output process image), одакле се издају команде и задају референтне вредности ка процесу

Системски су решени комуникациони протоколи измећу PLC-ова, PLC-ова и „интелигентних

периферија“, PLC-ова и централних рачунара. Развијени су програмски језици лествичасти (ladder)

дијаграм), са логиком која „личи“ на логику по којој се праве управљачке шеме (ради олакшања

рада инжењерима), као и са блоковима вишег нивоа комплексности (на пример PID регулатор).

Принцип рада PLC-а, гледано са становишта управљачке функционалности, приказан је на

слици 1.

Слика 1

3. Хардверска структура PLC-ова

РLС се састоји од јединице за напајање, централне процесорске јединице (Central Processing

Unit - СРU), меморије и улазно/излазних тачака на које се повезују улазно/излазни уређаји. По

правилу, СРU се налази на једном хардверском модулу. РLС је модуларне конфигурације – могуће

је комбиновати један СРU са више хардверских модула улазних / излазних тачака, или других

модула, при чему постоји ограничење њиховог максималног броја. Поред општих модула за

улазно/излазне тачке, постоје и модули (јединице) специјалне намене (на пример јединице за

регулацију температуре) и јединице за комуникацију.

Уређаји који су повезани са PLC-ом и који шаљу сигнале у РLС називају се улазни уређаји.

Сигнали које ти уређаји шаљу називају се улазни сигнали, а места на којима улазни сигнали улазе

у РLС називају се улазне тачке. Свакој улазној тачки додељена је локација у меморији (улазни

бит), која показује њен статус (који може да буде оn или оff). Улазни уређаји су: фото-електрични

сензори, тастери, гранични прекидачи, итд.

На основу програма који је унет у РLС и стања улазних битова, контролер генерише

вредност излазних битова у меморији. Излазни битови у меморији су додељени излазним тачкама,

и преко њих се излазни сигнали шаљу према излазним уређајима. Излазни уређај може да буде:

индикатор, светлосна и звучна сигнализација, мотор, реле, контактор, електромагнетни вентил,

итд.

Сви наведени улази и излази су дигитални. Поред њих, већина РLС-ова подржава рад и са

аналогним улазима и излазима преко модула за аналогно-дигиталну конверзију.

Код управљања сложеним процесима, код којих постоји велики број улазно/излазних

сигнала, могуће је повезати више РLС-ова са централним рачунаром преко посебно развијених

комуникационих модула. По правилу, у том случају на алгоритме (генерисање излазних битова,

односно аналогних излаза) који се одвијају у РLС-у утичу и информације које се преносе од

централног рачунара ка РLС-у.

У поглављу 6. су дате информације о конкретном РLС-у, на коме ће студенти имати

прилику да раде у Лабораторији.

4. Индустријске комуникације (комуникацију у система даљинског надзора и

управљања)

Погледати текст у књизи.

5. Командно контролни центри

Погледати текст у књизи.

6. Лабораторијски склоп на коме ће радити студенти

6. 1. Програмабилни логички контролер СЈ1М

Основну конфигурацију чине јединица за напајање, централна процесорска јединица (СРU),

једна улазна и једна излазна јединица и поклопац, који су међусобно повезани, и чине основни

модуо (main rack) (слика 3). У основном модулу може да постоји највише 10 улазно/излазних

јединица.

Слика 3 – Основни модуо програмабилног контролера

Ако је потребан већи број улазних и/или излазних јединица, поред основног, могу да

постоје и додатни модули (слика 3). Сваки модуо има своју јединицу за напајање. Веза између

основног и додатних модула остварује се помоћу контролне I/O јединице у основном модулу, и I/O

интерфејса у додатном модулу. Контролна улазно/излазна јединица (I/O) у основном модулу

постоји само ако постоје додатни модули.

Слика 4 – Основни и додатни модули контролера

У сваком модулу може да постоји највише по 10 улазно/излазних јединица. Централна

процесорска јединица СРU1З, коју имамо у лабораторији, дозвољава прикључивање само једног

додатног модула, што значи да је максимални број улазно/излазних уређаја 20.

Улазно/излазни уређаји се деле на основне (дигитални улази и дигитални излази),

специјалне (аналогни улази, аналогни излази, температурни модули, јединица за контролу

положаја, итд.) и СРU Bus јединице (јединице за серијску комуникацију, контролне јединице за

повезивање више РLС-ова, итд).

Дигиталне улазне и излазне јединице могу да имају по 8, 16, 32 или 64 улаза, односно

излаза. Дигиталне излазне јединице могу да се поделе, у зависности од типа излаза, у три групе:

са релејним, транзисторским и тријак излазима. За овај тип РLС-а постоје улазне аналогне

јединице са 4 и са 8 улаза, и аналогне излазнејединице са 2 и са 4 излаза.

У лабораторији постоји јединица за напајање СЈ1W-РА202, СРU јединица СJ1М-СРU13,

дигитална улазна јединица СЈ1W-ID211 са 16 дигиталних улаза, излазна јединица СЈ1W-OD211,

са 16 дигиталних транзисторских излаза, и аналогно/дигитална јединица СЈ1W-МАD42, са 4

аналогна улаза и 2 аналогна излаза. У табелама 2 – 6 дати су основни подаци о овим елементима.

Табела 2 Основни подади о јединнци за напајање СJ1W-РА202

Улаз 100-240 V АС (85-264 V АС) 50/60 Hz (47-бЗНz)

Излаз 2,8А при 5V DС 0,4 А при 24 V DС укупно 14 W

Маса 200 g

Табела 3 – Основни подаци о СРU јединици СJ1M-СРU13

Потрошња 0,58 А, 5VБрој I/O бита 640Меморија за кориснички програм 20 k stepsМеморија за смештање података 32 kwords

Табела 4 – Основни подаци о дигиталној улазној јединици СJ1W-ID211

Улазни напон 24 V DCДозвољени улазни напон 20,4-26,4 V DСУлазна импеданса 3,3 kΩУлазна струја 7 mА при 24V DСНапон и струја укључења 114,4 V DС, З mA minНапон и струја искључења 5 V DС, 1 mА mах.Време одзива при укључењу 8 ms mах.Време одзива при искључењу 8 ms mах.Број кола 16 (16 улаза+common, 1 коло)Интерна потрошња 80 mА mах.Маса 110 g

Табела 5 – Основни подаци о дигиталној излазној јединици СЈ1W-ОD211

Напон 12-24 V DСНапон оптерећења 10,2-26,4 V DСМаксимална струја оптерећења 0,5 А по излазу, укупно 5 АВреме одзива при укључењу 0,1 ms maxВреме одзива при искључењу 0,8 ms maxБрој кола 16 (16 излаза+common, 2 кола)Интерна потрошња 5 V DС, 100 mА mахМаса 110 g

Табела 6 – Основни подаци о аналогно/дигигалној јединици СЈ1W-МАD42

УлазБрој аналогних улаза 4Опсег улазног сигнала Напонски улази Струјни улази

1-5 V0-5 V0-10 V-10-10 V

4-20 mА

Спољна улазна импеданса 1 МΩ min. 250ΩРезолуција 4000/8000 (цела скала)Тип излазног податка 16-битни бинарни податакТачност 25° С ±0.2 %0-55° С ± 0.4%Време конверзије 1 ms/500 μs mах по улазуИзлазиБрој аналогних излаза 2Опсег излазног сигнала Напонски излази Струјни излази

1-5 V0-5 V0-10 V-10-10 V

4-20 mА

Спољна излазна импеданса 0.5 Ω max. -Максимална спољна излазна струја 2,4 mА -Максимална отпорност оптерећења - 600 ΩРезолуција 4000/8000 (цела скала)Подаци 16-битни бинарни податакТачност 25° С ±0,3% ±0,3%0-55° С ±0,5% ±0,6%Време конверзије 1 ms/500 μs mах по излазу

6. 2. Повезивање РLС-а

6. 1. 1. Повезивање РLС-а са рачунаром

РLС се преко периферијског порта повезује на перифериски порт рачунара помоћу кабла

СS1W-СN226 (дужине 2m), или преко кабла СS1W-CN626 (дужине 6 m). Модуо за напајање се

повезује на наизменични напон 220V.

6. 1. 2. Повезивање дигиталних улаза и излаза

На слици 5 je приказан начин повезивања улазних уређаjа на улазну јединицу контролера, а

на слици 6 реализација улазног кола.

Слика 5 – Повезивање улазних уређаја на улазну јединицу СJ1W-ID211

Слика 6 – Улазно коло CJ1W-ID211

На слици 7 приказан је начин повезивања излазних уређаја, а на слици 8 начин реализације

излазног кола, и пример прикључења сијалице, као једног излазног уређаја.

Слика 7 – Повезивање излазних уређаја на излазну јединицу CJ1W-OD211

Слика 8 – Излазно коло CJ1W-OD211

6. 3. Организација меморије

Поред саме процесорске јединице и улазно/излазних тачака, важна компонента

програмабилног контролера је меморија. Разумевање њене структуре је од суштинског значаја за

програмирање контролера. Распоред меморијских локација приказан jе у табели 7.

Табела 7 – Распоред меморијских локација

Сектор Број речи/битова Адреса речи Адреса бита

С10 Основне 1/0 јединице 1280 битова (80 речи) С10 0000-С10 0079 С10 000000 -С10 007915

Data link 3200 битова (200 речи) С10 1000-С10 1199 С10 100000-С10 119915

CPU Bus Unit 6400 битова (400 речи) С10 1500-С10 1899 С10 150000-С10 189915

Специјалне I/O јединице 15360 битова (960 речи) С10 2000 - С10 2959 С10 200000 -С10 295915

Serial PLC Link 1440 битова (90 речи) С10 3100-С10 3189 С10310000-С10318915

Device Net 9600 битова (600 речи) С10 3200-С10 3799 С10 320000 -С10 379915

Интерне I/O 37504 битова (2344 речи) + 4800 битова (300 речи)

С10 1200-С10 1499 +С103800-С10 6143

С10 120000 - С10 149915 + С10 380000 -С10614315

Радни (Work area) 8192бита(512 речи) WООО-W511 WООООО -W51115

Битови за чување (Holding area) 8192 бита (512 речи) НООО-Н511 НООООО -Н51115

Помоћни битови (Auxiliary bits) 15360 битова (960 речи) АООО - А959 АООООО-А95915

TR area 16 битова - ТR0-ТR15DM area 32768 речи D00000-D32767 -Timer completion flags 4096 битова - ТОООО-Т4095

Counter completion flags 4096 битова - СОООО-С4095

Timer PVs 4096 речи ТОООО - Т4095 -Counter PVs 4096 речи СОООО - С4095 -Task flag area 32 бита - ТКОО-ТК31Index registers 16 регистара IRО-IR15 IRООО-IR1500Data registers 16 регистара DRО-DR15 -

СIO област

Битови, односно речи из СIO сектора се користе за размену података са улазно/излазним уређајима

(основним, специјалним и СРU Вus), као и са другим контролерима, у случају да је више РLС-ова

повезано у мрежу (Data link у случају CONTROLLER link мреже, Serial PLC link у случају редне

везе више конгролера, Device Net у случају DeviceNet (CompoBus/D) даљинских I/O комуникација).

Битови који нису додељени некој улазно/излазној јединици могу да се користе као радни битови.

Ознака овог сектора, СIO, не мора да се пише, и ако испред адресе не постоји ознака сектора,

подразумева се даје у питању овај сектор.

Битови и речи из радног сектора (Work area) могу да се користе само као помоћне променљиве

у програму. Садржај ових битова, као и битова из СIO сектора, губи се ресетовањем напајања.

Битови за чување (сектор HR-Holding area)

Бигови у овом сектору се користе за чување различитих врста података. На пример, у случају

стопирања неке операције, корисно је сачувати неке податке, како би имали запамћено стање када

се операција настави. Подацима у овом сектору може да се приступи и преко бита и преко речи.

Садржај ових битова се чува у случају престанка напајања, и при промени начина рада контролера.

Помоћни битови (сектор AR-Auxiliary area) Овај секгор садржи контролне битове и флегове који

служе за мониторинг и контролу рада контролера. Речи АООО-А447 су само за читање, а у речи

А448-А959 може и да се врши упис.

Привремени битови (сектор TR-Temporary area) У овом секгору постоји само 16 битова, у

којима се чува ON/OFF статус програмских гранања. Ови битови могу да се користе само при

неким начинима програмирања, и то у случају писања програма у симболичком машинском језику.

Меморија за податке (DM- Data memory area)

Битови у овом сектору се користе за чување различитих врста података коjи су неопходни за рад

контролера, као што су подешења система, резултати извршења инструкција, итд. Овим подацима

може да се приступи само као речима. Део меморије за податке је резервисан за чување подешења

специјалних I/O јединица (D20000-D29599). Садржаj ових битова се чува у случају престанка

напајања, и при промени начина рада контролера.

Timer area

Постоје две меморијске области које се односе на подешења тајмера. То су битови (флегови) кoји

показују испуњеност захтева (completion flag) и речи које показују тренутне (текуће) вредности

свих тајмера (Timer present values-PVs). Постоји 4096 тајмера који су нумерисани Т0000-Т4095.

Исти броj се користи за приступ флегу који показује испуњеност захтева и речи која показује

текућу вредност тајмера- Флегови који показују испуњеност захтева (completion flag) добијају

вредност ОN када тајмер одброји задато време.

Counter area

Слично као код тајмера, постоје две меморијске области које се односе на подешења бројача. То су

битови (флегови) који показују испуњеност захтева (completion flag) и речи које показују тренутне

(текуће) вредности свих бројача (Counter present values-PVs). Постоји 4096 бројача који су

нумерисани С0000-С4095. Исти број се користи за приступ флегу који показује испуњеност захтева

и речи која показује текућу вредност бројача. Флегови који показуjу испуњеност захтева

(completion flag) добијају вредносг ОN када бројач одброји задату вредност.

ТК Task Flag area

Флегови ТК00-ТК31 показују стање цикличних задатака 0-31. Ако се неки циклични задатак

извршава, одговарајући флег има вредност ON. У супротном, ако се циклични задатак не извршава,

или је на чекању, одговарајући ТК бит има вредност ОFF.

Индексни регистри IR Index Registers

У регистрима IR0-IR15 чувају се меморијске адресе РLС-а (апсолутне меморијске адресе у RАМ

меморији) за индиректно адресирање речи у I/O меморији.

DR Data registers

Регистри DR0-DR15 користе се у комбинацији са IR регистрима. Садржај DR регистра дефинише

померај при неким начинима адресирања, и у тим случајевима адреса меморијске локације се

одређује као збир одговарајућих DR и IR регистара.

Поред наведених меморијских области, постоје и условни флегови (Conditions flags). Ту спадају

и тзв. аритметички флегови, који добијају одговарајуће вредности након извршења аритметичких

операција, као и флег Always on, који увек има вредност ON, и флег Always off који увек има

вредност ОFF. Овај сеетор је специфичан по томе што се битовима у овом сектору не може

доделити нека вредност, већ се подаци ускладиштени у овом сектору могу користити у

програмирању, у складу са функцијама које им је доделио произвођач. Код старијих Оmron-ових

конгролера, ови флегови су се налазили у SR сектору. При адресирању ових битова не користе се

адресе, већ лабеле (симболи). У програму СХ-Programmer, који се корисги за програмирање

Оmron-ових контролера, условни флегови се третирају као глобални симболи чије име почиње са

Р_. Неки од условних флегова, њихове лабеле и симболи приказани су у табели 9).

First cycle flag, који има вредност 1 само током првог циклуса, и који се код ранијих модела

контролера такође налазио у SR сектору, сада се налази међу помоћним битовима (у сектору AR-

Auxiliary area), и његова адреса је А20011.

Табела 9 – Условни флегови

Назив Лабела Симбол ОписCarry flag СY Р_СY Овај флег има вредност 1 (оn) када постоји пренос у

резултату приликом извршења наредбе

Greater than flag > Р_GТ Овај флег има вредност 1 (оn) кадаје први операнд у операцији поређења већи од другог операнда

Equal flag == Р_ЕQ Овај флег има вредност 1 (оn) када је први операнд у операцији поређења једнак другом операнду

Less than flag < Р_LT Овај флег има вредност 1 (оn) кадаје првиоперанд у операцији поређења мањи од другог операнда

Negative flag N Р_N Овај флег има вредност 1 (оn) ако је резултат операције негативан број

Overflow flag OF Р_ОF Овај флег има вредност 1 ако је приликом извршења операције дошло до прекорачења опсега

Greater than or equal flag >== Р_GЕ Овај флег има вредност 1 (оn) кадаје први операнд у операцији поређења већи или једнак другом операнду

Not equal flag <> Р_NЕ Овај флег има вредност 1 (оn) ако операнди у операцији поређења нису једнаки

Less than or equal flag <= Р_LЕ Овај флег има вредност 1 (оn) када је први операнд у операцији поређења мањи или једнак другом операнду

Always on flag ОN Р Оn Овај флег увек има вредност 1(оn)

Always off flag ОFF Р_Off Овај флег увек има вредност 0 (оff)

6. 4. Адресирање меморијских локација

При адресирању обавезно мора да се наведе ознака сектора. Изузетак представљају подаци

из С10 сектора, који су једнозначно дефинисани бројем речи. тако да се, ако се не наведе ознака

сектора, подразумева да је тражени податак у С10 сектору. При адресирању одређеног бита, мора

да се наведе и адреса речи у којој се тај бит налази. Препоручује се да се ознака речи и адреса бита

раздвоје тачком. На пример, ако желимо да адресирамо реч 200, и напишемо 200, програм би то

потумачио као адресу 2.00, тј. као нулти бит у речи 2. Ако желимо да приступимо речи 200, мора

да се напише 20000, или 200.00. При раду са програмом СХ-Programmer, згодније је дефинисати

листу локалних симбола, у којој се одређеним меморијским локацијама додељују симболичка

имена, па потом, приликом писања програма користити симболичка имена уместо адреса.

6. 5. Адресе улаза и излаза

6. 5. 1. Адресирање основних I/O јединица

Основним I/О јединицама додељене су меморијске локације СIO0000- СIO0079. I/O

јединици која се налази најближе СРU јединици, додељује се реч СIO 0000, следећој СIO 0001, итд.

као што је приказано на слици 9.

Слика 9 – Додељивање меморијских локација улазним/излазним jединицама

Ако нека од I/O јединица има више од 16 улаза/излаза, њој се додељује онолико речи колико је

потребно да би сваки улаз/излаз имао своју адресу. На слици 10 приказан је пример, у коме се у

основном модулу налази пет I/O јединица. I/O јединица означена бројем 1, која представља улазну

јединицу са 16 улаза додељена је једна реч, на локацији С10 0000; I/O јединици означеној бројем 2,

која представља улазну јединицу са 16 улаза додељена је једна реч, на локацији С10 0001; I/O

јединици означеној бројем 3, која представља улазну јединицу са 32 улаза додељене су две речи,

С10 0002 и С10 0003; I/O јединици означеној бројем 4, која представља излазну jединицу са 32

излаза додељене су две речи, С10 0004 и С10 0005, и I/O јединици означеној бројем 5, која

представља излазну јединицу са 64 излаза додељене су четири речи, С10 0006, С10 0007, С10 0008

и С10 0009.

Слика 10 – Пример доделе меморијских локација улазним и излазнимјединицама

Сваком дигиталном улазу или излазу, додељује се по један бит унутар речи која се односи на ту I/O

јединицу (на слици дат је пример за I/O јединицу означену бројем 0)

Слика 11 – Адресе појединих улаза/излаза

Ако постоје додатни модули, додела меморијских локација I/O јединицама се врши на начин

приказан на слици 12.

Слика 12 – Додела меморијских локација I/O јединицама у додатним модулима

6. 5. 2. Адресирање специјалних I/O јединица

Специјалним I/O јединицама додељује се по 10 речи у СIO области за специјалне Јединице

(С10 2000 - С10 2959), у складу са бројем јединице који се подешава на самој јединици (слика 13);

јединици чији је број 0 додељује се 10 речи, С10 2000 - С10 2009, јединици чији је број 1, додељује

се 10 речи, С10 2010-С10 2019, итд.

Слика 13 – Подешавање броја специјалне I/O јединице

Поред речи у СIO сектору меморије, свакој специјалној I/O јединици додељује се 100 речи у DМ

сектору, у којима се памте подешења улаза и излаза (опсег сигнала, резолуција, време коннверзије,

итд). Специјалној I/O јединици чији је број n, додељују се речи од D20000+n*100 до D20000+n*

100+99 (0≤n≤95).

6.6. Начини повезивања контролера и рачунара и умрежавање (Network type)

Постoји неколико начина повезивања и комуникација рачунара и РLС-а, од простих

серијских веза до сложених информационих мрежа. Најчешће коришћени типови су:

Sysmatic Way (Host link) - серијска веза. То jе једноставан начин повезивања рачунара и РLС-а

преко RS232 интерфејса (веза 1:1), или преко RS422 интерфејса (веза 1 :N)

Toolbus је слична веза као Sysmatic Way, с тим што се подаци шаљу у бинарном формату.

Ethernet је информациона мрежа која омогућава повезивање процесних уређаја и Office

апликација (процесори база података, SCADA), и то на нивоу читавих постројења. Подаци се

преносе у пакетима. Ову везу карактерише велика брзина преноса, велика удаљеност између

појединих чворова мреже и велики број чворова. Овај тип везе се користи за даљинско

програмирање и надгледање СХ Automation Suite софтвером. Да би се овај тип везе остварио,

контролер мора да поседује одговарајућу Ethernet јединицу.

Controller link network је индустријска мрежа за производна одељења која може да прима и шаље

велике пакете података. Овај тип мрежа се типично користи за аутоматски и програмабилан пренос

података, као и за дијагнозу и надгледање мреже. Да би се остварила веза рачунара и контролера

преко ове мреже, потребна је посебна картица.

CompoBus је I/O Bus велике брзине са даљинском контролом. Намењен је за средње брзине

преноса, кратка растојања и средњи број чворова.

DeviceNet је отворена платформа са отвореним протоколом. Служи за пренос порука,

комуникацију и дијагностику. Типична примена: дистрибуирани улази и излази.

На слици 14 приказанаје сложена мрежа у којој је примењено неколико начина умрежавања

контролера и рачунара. Контролери су умрежени индустријском Controller Link мрежом, која је

реализована као прстен оптичким каблом. За систем дистрибуираних улаза/излаза коришћена је

веза DeviceNET. Комуникација на SCADA нивоу је типа Ethernet.

Слика 14 – Пример сложене мреже

6.7. Интегрални Програмски пакет СХ AUTOMATION SUITE

Програмски пакет СХ Automation suite је дизајниран као моћан софтверски алат за креирање

и подизање мреже, пренос информација и за контролу целог производног процеса. СХ Automation

suite је модуларан софтверски пакет који садржи следеће програме:

-> СХ Programmer

-> СХ Motion

-> СХ Protocol

-> СХ Supervisor

-> СХ Server Lite

-> СХ Server OPC

СХ Programmer је софгверски модул који се користи за програмирање свих Оmron-ових

конгролера, од микро РLС-а СРМ1 SRМ1 до најновијих СS контролера високих перформанси. СХ

Programmer је компатибилан навише са ранијим Оmron-овим програмским пакегима, као што су

LSS, SSS, CVSS, SYSМАС-СРТ и SYSWIN.

Овај програм пружа комплетно програмско окружење, и у себи садржи све алате потребне за

пројектовање, тестирање и дебаговање било ког система аутоматизације. У online режиму рада

могуће је вршити пребацивање програма из РLС-а у рачунар (upload) или из рачунара у РLC

(download), мониторинг, као и измену појединих програмских линија и праћење ефеката промене.

СХ Мotion софтверски пакет служи за конфигурацију и програмирање Оmron-ових уређаја

за управљање кретањем и позиционирање (МСU-Motion Control Units) са две или четири осе. СХ

Мotion омогућава кориснику да надгледа комплетну апликацију, или да се фокусира на неки од

специфичних детаља. Постоје online функције за мониторинг и графичку презентацију појединих

параметара процеса позиционирања, које скраћују време потребно за подешавање контроле

кретања.

СХ Ргоtосоl је софтверски пакет за програмирање Оmron-ових Рrotocol Масro suport модула

(РМSU). Оваj програм омогућава конфигурацију протокол макроа за комуникацију са екстерним

серијским уређајима, као што су температурни контролери, бар-код читачи и модеми који су

повезани на РМSU. На тај начин је омогућено да се управљање овим уређајима врши преко РLС-а.

СХ Ргоtосо1 прати податке које прима и шаље РМSU и надгледа податке смештене у меморији

РLС-а.

СХ Supervisior је функционалан и флексибилан програм за креирање и стартовање малих и

средњих апликација.

СХ supervisior ради уз СХ Server и контролише и надгледа хардвер и осталу производну опрему.

Садржи графичке објекте који прегледно приказују информације.

СХ Server Lite обезбеђује флексибилност и адаптивност целог софтверског пакета СХ

Automation Suite, зато што омогућава да стандардни Office програми (Ехсе1, Word, Visual Basic,

Delphi) приступе Оmron-овим уређајима преко АctiveХ стандарда.

СХ Server Lite садржи скуп графичких компоненти које олакшавају развој апликација. Везе између

објеката се успостављају, мењају или додају drag-and-drop графичким компонентама и

попуњавањем стандардизованих панела.

СХ Server ОРС је софтверски модул који представља скуп OLE/COM протокола за

подешавање релација између управљачких програма РLС - а и Office апликација. У овом модулу су

у потпуности интегрисане РLС jединице у отворену архитектуру мреже, и омогућена jе потпуна

размена података између већег броја апликација у мрежи, без обзира на тип апликације, као што су

SCADA пакети, VВА апликације или Ехсеl документи. СХ Server ОРС подржава развој малих ОРС

клијент апликација у Ехсе1-у или Visual Basic-у уз помоћ угађених графичких објеката.

6. 7. 1. СХ Programmer

Програм СХ Programmer је намењен за пројектовање управљачких апликација заснованих

на употреби програмабилних логичких контролера. СХ Programmer не служи само за

програмирање појединог контролера, већ омогућава дефинисање комплетног пројекта

аутоматизације. Једном пројекту може да се придружи више контролера. Сваки контролер СХ или

СV фамилије у пројекту може да извршава више програма истовремено (multitasking). Ти

програми могу да се извршавају циклично, или су иницирани прекидом. Код С фамилије

контролера дозвољен је само један програм по РLС-у.

СХ Programmer омогућава структурно програмирање: програм може да се подели на

блокове и на секције, који касније могу да се користе као потпрограми или функције у другим

пројектима. Самом поделом програма на секције и блокове, програм постаје прегледнији и

једноставнији за читање и одржавање. Све windows технике за едитовање, као што су drag&drop,

cut, сору, paste, контекстни менији десним тастером миша, итд. могу да се користе током развoја

апликације.

Меморијским локацијама РLС-а које се користе као операнди у програму, могу да се придруже

симболичка имена и коментари ради лакше читљивости програма. Адреса меморијске локације,

заједно са именом, типом променљиве и коментаром, једним именом се назива симбол. Постоје две

врсте симбола: глобални и локални. Глобални симболи су доступни свим програмима који су

придружени једном РLС-у, док су локални симболи доступни само програму у ком су декларисани.

За сваки РLС у пројекту мора да се креира I/O табела, која представља мапу модула који су

прикључени на одређени РLС. Програм може да се креира коришћењем лествичастог (ladder)

програма, који је стандардни програмски језик за програмирање РLС-а, или коришћењем

симболичког машинског језика (mnemonic). Након креирања и компајлирања програма, врши се

повезивање са РLС-ом-прелази се у тзв. Online mode. У Online моду могућа су три режима рада:

PROGRAM - у овом режиму програми се не извршавају, већ се врше припреме, као што су

креирање I/O табела, иницијализација РLС-а, трансфер профама у РLС или из РLС-а, форсирање

битова пре извршења програма, итд.

MONITOR - у овом режиму програми се извршавају, с тим што су омогућене још неке

операције, као што су Online едитовање, форсирање битова током извршења програма, промена

вредности у I/O меморији, итд.

RUN - у овом режиму програм не може да се мења, већ се само извршава.

Креирање програма

Након покретања овог програма и отварања новог пројекта, појављује се прозор у коме

треба дефинисати тип РLС-а (Device Туре), тип процесора и начин комуникације (Network

type) РLС-а са рачунаром (слика 15).

Након дефинисања основних параметара, отвара се основни прозор овог програма,

којије приказан на слици 16.

Слика 15 – Избор РLС-а, процесорскејединице и начина комуникације

Слика 16 – Основни прозор програма СХ Programmer

У левом делу прозора налази се радни простор (Project workspace) који служи за

дефинисање пројекта, а у десном делу налази се простор за креирање програма (ladder design).

Пре почетка писања програма, потребно је дефинисати систем. У радном простору,

испод имена РLС-а, налази се листа глобалних симбола (Simbils), I/O табела, подешење РLС-а

(Settings), и распоред меморијских области и појединих локација у њима (Memory). Испод

имена програма (New Program1) налази се листа локалних симбола и листа блокова програма

(на почетку постоје само блокови section1 и end, а по потреби је могуће додати нове блокове

десним кликом на име програма).

Прво треба креирати I/O табелу. То је могуће урадити на два начина:

1- Двокликом на I/O Table испод имена РLС-а отвара се дијалог бокс приказан на слици

17, у коме треба дефинисати сваку јединицу која постоји у основном (main rack) или

додатним модулима (rack 01, 02) избором једне од понуђених опција.

2. РLС може сам да детектује улазне и излазне уређаје, ако је РLС

повезан са рачунаром (work online икона ) и налази се у режиму рада Program

(РLС -> Operating mode -> Program). Двокликом на I/O Table испод имена РLС-а

отвара се исти дијалог бокс као у претходном случају, али сада са менија Options

треба изабрати опцију Create.

Слика 17 – Креирање I/O табеле

Након креирања I/O табеле пожељно је направити листу симбола. Као што је већ речено, постоје

глобални и локални симболи. У зависности од тога да ли желимо да неки симбол буде доступан

само у том програму, или у свим програмима, додајемо нове симболе листи глобалних симбола,

која се налази испод назива РLС-а, или листи локалних симбола која се налази испод назива

програма. У оба случаја процедура додавања новог симбола је иста: десним кликом на листу

Simbols појављује се контекстни мени са кога треба изабрати опцију Insert simbol, након чега се

појављује дијалог бокс приказан на слици 19. У овом дијалог боксу треба да се додели име

симболу (не сме да садржи бланко знаке), да се дефинише тип податка (bool - адреса логичке

бинарне вредности у бинарном формату дужине 1 бит; number -словна вредност, а не адреса, у

децималном формату; channel адреса било које вредности веће од 1 бит, у било ком формату; int -

адреса целобројне вредности у бинарном формату дужине 1 реч; итд.), меморијска адреса (или

вредност у случају податка типа питћег), и опционо коментар.

Слика 18 – Дефинисање новог симбола

На основу адресе симбола и I/O табеле, СХ Programmer креира листу симбола, приказану на слици

19, из које могу да се виде сви подаци о дефинисаним симболима, укључујићи и начин коришђења

тог симбола (ако адреса припада улазно/излазним уређајима, уз адресу стоји и хардверски опис у

ком модулу се налази, и да лије у питању улаз или излаз).

Слика 19 – Листа симбола

Листа симбола може да се види двокликом на име листе (Simbols). У овој листи може да се врши

измена свих података који се односе на одређени симбол (десни клик на име симбола чије податке

желимо да мењамо даје контекстни мени са кога треба изабрати опцију Edit, након чега можемо да

променимо постојеће податке, или да додамо неки коментар).

Писаље програма помоћу лествичастог дијаграма (Ladder design) Је веома једноставно. Ladder

design има богату палету алатки и кориснички интерфејс који поједностављују рад. Свака "линија"

дијаграма (rung) је представљена посебним заглављем, са бројем линије и опционим коментаром

шта та линија ради (коментар се може додати десним кликом на заглавље линије, чиме се отвара

контекстни мени са кога треба изабрати Properties). Свака линија може да садржи више редова.

Курсорје представљен правоугаоником љубичасте боје.

Слика 20 – Основни елементи лествичастог дијаграма

Када се са палете са елементима ladder дијаграма изабере елемент, и постави на жељено место у

дијаграму, аутоматски се отвара контекстни мени који се

односи на тај елемент. На пример, за нови отворени контакт ( икона ) или

нови затворени контакт (икона ), отвара се дијалог бокс приказан на слици 20, са чијег

падајућег менија може да се изабере један од понуђених глобалних или локалних симбола, који су

претходно дефинисани.

Слика 21 – Дијалог бокс за дефинисање новог контакта

Код избора инструкција (икона ), отвара се дијалог бокс приказан на слици 22, где треба унети

име инструкције (обично је довољно унети првих неколико слова), и изабрати операнде. Кликом на

икону detail у оквиру овог дијалог бокса, отвара се додатни помоћни дијалог бокс у коме је могуће

изабрати операнде са падајуће листе, и који нас обавештава колико операнадаје потребно за ту

инструкцију, као и ког типа морају да буду ти операнди.

Слика 22 – Дефинисање инструкције

СХ Pragrammer проверава исправност синтаксе приликом писања програма. Поред заглавља

програмске линије налази се трака, која је црвене боје ако синтакса није исправна, а зелене боје

акоје синтакса исправна.

Као што jе већ речено, свака програмска линија може да садржи више редова. Нови ред се може

додати десним кликом миша на ред изнад кога се жели додати нови ред, чиме се отвара контекстни

мени са кога треба изабрати опцију Insert row. Нови ред програмској линији се аутоматски додаје

при постављању вертикалне линије (икона ), која представља гранање програмске линије.

Редно-паралелна веза контаката, која претходи некој наредби, назива се услов извршења. Редна

веза представља логичку операцију "и" (конјункцију), а паралелна веза логичку операцију "или"

(дисјункцију).

Улазни сигнали у лабораторијском set up – у: два гранична прекидача, један тастер, два прекидача и један фотосензор.

Они су прикључени на улазну Јединицу СЈ1W-ID211 на следећи начин:

Сигнал Број улаза Адреса у меморији

Леви гранични прекидач 0 (С10) 1.00Десни гранични прекидач 1 1.01Тастер 2 1.02Фото сензор 3 1.03Леви прекидач 4 1.04Десни прекидач 5 1.05

Излазни сигнали у лабораторијском set up – у:

две сијалице (црвена и зелена) две зујалице (различитих учестаности) два релеја (леви (1) и десни(2))

Они су прикључени на излазнујединицу СЈ1W-OD211 на следећи начин

Сигнал Број излаза Адресау меморијиЗујалица 1 4 0.04Зујалица 2 5 0.05Црвена сијалица 6 0.06Зелена сијалица 7 0.07Релеј 1 (леви) 9 0.09Релеј 2 (десни) 11 0.11

Прва четири излаза (0 - 3) се не користе.

Излазна јединица СЈ1W-OD211 је најближа СРU јединици, и зато је број ове јединице 0, и адресе одговарајућих излаза су 0.00-0.15.

Следећа јединица у модулу је улазна јединица СЈ1W-ID211, па је број ове јединице 1, а адресе улаза су 1.00-1.15.

Функције које се користе за програмирање PLC-a на лабораторијским вежбама

ТIM (021) - тајмер

CNT - бројач

KEEP (011) - RS флип флоп

MOV (021) - за уписивање 16-битне "hex" вредности у меморијску локацију

SET - сетовање бита унутар меморијске локације

++ (590) - инкрементирање у бинарном формату

FLT (452) - Конвертовање бинарног броја у floatinд point формат (напомена:

бинаран број заузима једну, а број представљен у floatinд point формату

заузима две меморијске локације)

*F (456) - Множење два floatinд point броја

FIX (450) - Конвертовање floatinд point броја у бинаран (применом ове

функције добија се цео број, што значи да се одсеца разломљени део броја,

односно све цифре иза децималног зареза).

>S (322) или >=S (327) - Поређење два цела броја (да ли је први операнд већи /

већи или једнак од другог)

Број (константа) који се уноси као операнд у поменуте функције се се могу написати на 3 начина:

#000А (за хексадецимални број) &10 (за децимални број) +10.0 (за floatinд point број)

Напомена: У случају потребе да се функција изврши само на успонску ивицу

улазног сигнала (прелазак са логичке нуле на логичку јединицу) потребно је при

дефинисању функције испред имена функције унети ознаку „@“ (нпр. @MOV (021) ,

@*F (456), @ FLT (452), итд.)

За детаљније информације погледати

CP1L(H)_2007_W451-E1-03_PROGRAMACAO.pdf

(http://industrial.omron.com.br/uploads/arquivos/CP1L(H)_2007_W451-E1-

03_PROGRAMACAO.pdf)