eloadas plc

11

Programozható irányító berendezésekés szenzorrendszerek

Az ipari irányítástechnika gyakorlati eszközei PLC-k

Az ipari automatizálásban alkalmazott villamos jelek (1)

Digitális (kétállapotú) jelek:Logikai érték: 0 – 1 (Hamis - Igaz)Leggyakrabban: 0 - 24V DC

Analóg jelek:Mintavételezett folytonos (értékkészlet) jelekMintavételezés: ~100 msecLeggyakrabban: 0 - 20mA, 4 - 20mA, 0 - 10V kimenet� távadók

t

mAV

ts (mintavételezsi id�)ts ts

Frekvencia jelek

Speciális kétállapotú jelek, ahol fontos az impulzusok száma / frekvenciája

Induktív érzékel�kr�l (forgásérzékel�k)Inkrementális jeladókról (elmozdulásmér�k, útadók)

Frekvencia: néhány kHz (10-30kHz)

U(t)

Az ipari automatizálásban alkalmazott villamos jelek (2)

• Nem programozható irányítások- Relés logikák- Pneumatikus logikák- Célhardver (pl. FPGA)

• Programozható irányítások- Speciális folyamatirányító számítógép

- Ipari PC Operációs rendszer megbízhatósága?

- PLC MegbízhatóIpari kivitel (ütés, rezgésállóság)Galvanikus leválasztás a külvilágtólEgyszer�en programozható / Karbantartható

Megoldások az automatizálásban

Megoldások az automatizálásbanMegoldások az automatizálásban

22

Megoldások az automatizálásban Megoldások az automatizálásban



33

Megoldások az automatizálásban A PLC-k kialakulása és fejl�dése

Egyszer� sorrendi és kombinációs hálózatok

Analóg jelek kezelése Aszinkron kommunikáció Speciális modulok

-Gyorsszámlálók -Soros komm. modulok -Motorvezérl�k

Magasszínt� aritmetika Lebeg�pontos számítások Komplex szabályozások Nagy sebesség� hálózatok Elosztott rendszerek Nagymegbízhatóságú redundáns rendszerek

‘70

‘80

’90..

Villamos tervek (1) Villamos tervek (2)

Villamos tervek (3)A PLC-k és rendszerek csoportosítása (1)

•KompaktTwido

•ModulárisTSX Premium, QuantumModicon M340

•Osztott - Távoli I/O rendszerekAdvantys I/OMomentum I/O

44

A PLC-k és rendszerek csoportosítása (2)

• Moduláris felépítés

– Hátlap

– Tápegység

– CPU modul

– I/O modulok

– Kommunikációs modulok

Moduláris felépítés (1)

– Hátlap

– Tápegység

– CPU modul

– I/O modulok



– Hátlap

– Tápegység

– CPU modul

– I/O modulok



– Hátlap

– Tápegység

– CPU modul

– I/O modulok



– Hátlap

– Tápegység

– CPU modul

– I/O modulok



– Hátlap

– Tápegység

– CPU modul

– I/O modulok


55

Elosztott - Távoli I/O rendszerek (1) Elosztott - Távoli I/O rendszerek (2)

KapcsolókÉrzékel�k...

KIMENETEK

CPU

BEMENETEK

MEMÓRIA

KontaktorokRelékLámpák

PLC

A PLC-k hardver felépítése (1)

KIMENETEK

BEMENETEK

MEMÓRIA

PLC

Tápegység

1,5-

2 kV

1,5-

2 kV

Galvanikus leválasztás1,5 - 2 kV szigetelés a ki-, és bemenetek között

A PLC-k hardver felépítése (2)

CPU

•Tipikusan 24V DC (általában küls�, ritkán bels� táppal)Forrás / Nyel� (Source / Sink )

- + C 0 1 2 3 4 5 ....24V

•115V / 240V AC (ritka)

Kétállapotú bemenetek (1)

• Pozitív logika - Nyel� - Sink


66

• Negatív logika - Forrás - Source


•Tranzisztoros

PLC + 24V -

Kétállapotú kimenetek (1)

Tranzisztoros kimenetek jellemz�i

•Nagy kapcsolási szám (elméletileg végtelen élettartam)

•Terhelhet�ség néhány 100 mA

•Érzékeny az induktív terhelésekre

•Védeni kell (küls� dióda)

Kétállapotú kimenetek (2)Kétállapotú kimenetek (3) – Tranzisztoros kimenetek

Kétállapotú kimenetek (4) – Tranzisztoros kimenetek

• Relés

PLC+ 24V -240V A.C


77

Relés kimenetek jellemz�i

•Korlátozott kapcsolási élettartam

•Nagyobb terhelhet�ség, (1-2A)

•Érzéketlen az induktív terhelésekre

•Nagyobb kapcsolási id� (100msec)

•A PLC szempontjából a legbiztonságosabb megoldás


Kétállapotú kimenetek (7) – Relés

• Szilárdtest relés (solid state, triac)

PLC 240V AC


Szilárdtest relés kimenetek jellemz�i

•Korlátlan kapcsolási élettartam

•Nagy terhelhet�ség

•Kevésbé érzékeny az induktív terhelésekre

•Tipikus alkalmazás: PWM f�tés (h�mérséklet szabályozás)



Tranzisztoros kimenetek védelme


Relés kimenetek védelme

88

Kétállapotú be- és kimenetek

Tipikus jeltartományok

• Feszültség: 0-10V, ±10V, (0..5V)

• Áram: 0..20mA, 4..20mA

•Ellenállásh�mér�: Pt100, Pt1000, Ni100, Ni1000 (2,3,4 vezetékes)

•H�elem: B,E,J,K,L,N,R,S,T,U típusok

Analóg bemenetek (1)

Analóg bemenetek (2)Alapfeladatok

• Kétállapotú és analóg érzékel�k beolvasása

• A beolvasott értékek és az el�zmények (sorrendi logikák) alapjána kimenetek (végrehajtók / beavatkozók) m�ködtetése

További feladatok

• Ki és bemenetek állapotának kijelzése (LED)

• Kommunikáció• Távoli I/O eszközökkel• Programozó terminállal (fejlesztés, online m�veletek)• Megjelenít� eszközökkel• Más PLC-kkel• Egyéb eszközökkel (pl. mérleg, nyomtató, vonalkód olvasó…)• Fels� irányító rendszerrel

• Önteszt

A PLC-k m�ködése (1)

Bels� program(önteszt, kommunikáció)

Bemenetek beolvasásaés eltárolása

Watchdog Alkalmazói program MemóriaTimer végrehajtása

Kimenetek állítása

A PLC-k m�ködése (2)Normál m�ködés - Ciklikus programvégrehajtás

t

Bels� %I %Qprog.

PROGRAM PROGRAM

CIKLUS ID�

(SCAN TIME)


Bels� %I %Qprog.

CIKLUS ID�

Reakció id�: Tin + 2 * Tc + Tout

(Worst case)Tin: Bemeneti késleletetésTc: Ciklus id�Tout: Kimeneti késleltetés

99


• Digitális technika – Szinkron sorrendi hálózatok

– Mealy modell: y = f (x, q)• A kimenet az aktuális bemenett�l és állapottól függ

– Moore modell: y = f (q)• A kimenet csak az aktuális állapottól függ

PLCMealy modell szerinti m�ködés, de a Moore modell el�nyeivel


• M�ködési módok

– Ciklikus programvégrehajtás (normál)

– Periodikus programvégrehajtás

– Eseményvezérelt

A PLC-k m�ködése (6)Preemptív prioritásos ütemezés

Tápfeszültség bekapcsolása után

HIDEG INDÍTÁS

• A PLC nem emlékszik a kikapcsolás el�tti állapotra• Reset gomb / kapcsoló• Programozó szoftverb�l Init / Cold Start parancs• Alkalmazói programba beállítva

MELEG INDÍTÁS

• A PLC emlékszik a kikapcsolás el�tti állapotra• Az összes változó értéke elment�dik• Általában ez történik


RAM

Elem / Akkumulátor

FLASH

PLC

Program tárolás

EEPROM PCSzükséges: Szoftver

Programozó kábel

Kézi programozóval (régebben)

Szükséges: Kábel

Memória kártya (opció)

PLC-k programozása

1010

PLC - PC kapcsolat:

On line

Off Line

Minimum követelmény:

Programszerkesztés (Editor)

Program letöltés (Download)

Program indítás / leállítás (Run / Stop)

PLC programfejleszt� szoftverek(Pl.: TwidoSuite, Unity)

•Program szerkesztés

Több programozási nyelv (IL, LAD, FB, ST, SFC)

Szimbólumok használata

Hibajavítás

Program letöltés (Download)

Program felolvasás / visszaolvasás (Upload)

Program futás közbeni módosítása (Online)

Program védelem

Korszer� fejleszt� környezetek szolgáltatásai (1)

•Monitor üzemmód

Program indítás / leállítás

Változók állapotának megfigyelése

Változók / Kimenetek / Bemenetek Force-olása

Hardver diagnosztika

•Dokumentáció készítés támogatása

Programlisták

Konfiguráció listák (Hardver / Szoftver)

Keresztreferenciák készítése


•Programozás hálózaton keresztül

Távdiagnosztika

•Debuggol-ás

Program lépésenkénti / ciklusonkénti végrehajtása (Ritka)

•Szimuláció

TwidoSuite, Unity

•Alkalmazás generátor

Teljes projekt tervezése, programozása egy fejleszt�

környezetben


Programozás (1)(Áramút terv � Létra diagram)


1111


P

N

S

R

Alaphelyzetben nyitott kapcsoló (NO - záró kontaktus)

Alaphelyzetben zárt kapcsoló (NC - bontó kontaktus)

Felfutó él figyel� kontaktus

Tekercs (normál)

Tekercs (negált)

Tekercs (set)

Tekercs (reset)

Lefutó él figyel� kontaktus

Programozás (4)Létra diagram – Kontaktusok, Tekercsek

% Ix.y Kétállapotú bemenet

% Qx.y Kétállapotú kimenet% IWx.y %QWx.y Analóg bemenet / kimenet% Mx %MWx Memória bit / szó% Sx %SWx System bit / szó% KWx Konstans% TMx Id�zít� (Timer)% Cx Számláló (Counter)

Programozás (5)Címezhet� objektumok (változók)

.

.Q1 := A or B and C;.....Q1 := A and D and E;...Q1 �� Kimeneti tranzisztor / relé

Programozás (6)Kimenet többszöri írása � programban lehetséges

.

.Q1 := A or B and C;..Q2 := Q1 and X or Y;..Q1 := A and D and E;...Q1,Q2 �� Kimeneti tranzisztor / relé

Programozás (7)Kimenet többszöri írása � programban lehetséges

Programozás (8)

1212

Programozás (9) Programozási nyelvek (1)

• Régebben– Ahány gyártó annyi „nyelv”

• IEC61131-3 szabvány

– Szöveges nyelvek• Utasításlista (STL, AWL)• Strukturált text (ST) - C, Pascal nyelvekhez hasonló

magas szint� nyelv

– Grafikus nyelvek• Létradiagram (LAD, KOP)• Funkcióblokk (FB, FUP)• Sorrendi folyamatábra (SFC)

Programozási nyelvek (2)(Létra diagram)

Programozási nyelvek (3)(Funkcióblokk diagram – FBD)

LD, LDN Munkaregiszter töltése

ST, STN, S, R … Értékadás, tárolás

AND, ANDN, Logikai m�veletekOR, ORN, XOR …

MPS, MRD, MP … Stack m�veletek

JMP, JMPC, JMPCN Ugrások

SRI, RET … Szubrutin m�veletek

Programozási nyelvek (4)(Utasítás lista – Assembly)

Programozási nyelvek (5)(Strukturált text – ST)

1313

Programozási nyelvek (6)(Sorrendi folyamatábra – SFC) Létra diagram – Alapelemek

Élérzékeny kontaktusok – Példa (1)

Létra diagram – Alapelemek






%IW0.0>50

%MW10:=33

Komparátor blokk

Aritmetikai blokk


1414

IEC61131-3 szabvány szerinti típusok

%Tx

Q

Létra diagram – AlapelemekId�zít�k (1)

IN

Bekapcsolás késleltet� - TON Kikapcsolás késleltet� - TOF Pulzus - TP

ETPT

BOOL BOOL

TIME TIME


• Bekapcsolás késleltet� id�zít� – TON (ON Delay Timer)


• Kikapcsolás késleltet� id�zít� – TOF (OFF Delay Timer)


• Pulzus id�zít� – TP (Pulse Timer)

Típusai• CTD El�re számláló• CTU Visszaszámláló• CTUD Kétirányú számláló

Bemenetek• R CV := 0• LD CV := PV• CU CV := CV+1• CD CV := CV-1• PV Beállított érték

Kimenetek• QU QU := (CV >= PV)• QD QD := (CV <= 0)• CV Számolt érték

CTUD

R

LD

CU

CD

PV

QU

QD

CV

Létra diagram – AlapelemekSzámlálók

BOOL

BOOL

BOOL

BOOL

BOOL

BOOL

INT

INT

Típusai

•SorosLétrasorok fentr�l lefelé egymás utánLétrasoron belül balról jobbra

•PárhuzamosLétrasorok párhuzamosan (egyszerre)Létrasoron belül balról jobbra

(Az áram haladásának megfelel�en)(Régebbi PLC-k,Programozható „vezérl�relék”: pl.: Zelio)

Létra diagramFeldolgozási / Kiértékelési sorrend (1)

1515

Soros


Soros


Soros


Soros


Soros


Soros


1616

Párhuzamos




Sorrendi folyamatábra – SFC (1)

Technológiai m�veletek leírása folyamatábrával

• Eredet• Grafcet• Petri hálók• Digitális technika (1 – n állapotkódolás)

Lépésorientált leírásmód

Grafikus leírás, de létezik szöveges változata is

Fejlesztéstés lépései ahol a fejleszt�eszköz nem támogatja az SFC leírást:

• Folyamatábra megalkotása• LAD, FBD, IL kódolás

Sorrendi folyamatábra – SFC (2)

Állapotok• Kezd� állapot – dupla vonal• SingleToken – kivéve párhuzamos ág•Aktív állapot

Átmenetek• Logikai feltételek

• Közvetlen változók• LAD, FBD, IL, … nyelveken megírt logikai függvények

Akciók• Tetsz�leges nyelven írt programrészek• Min�sít�k

Sorrendi folyamatábra – SFC (3)Akciók min�sítése és a végrehajtás módja

• N Nem tárolt

• S SET (tárolt)

• R Reset (tárolt)

• L Id�ben limitált

• D Id�ben késleltetett

• Px Pulzus vezérlés (P1: 0 � 1 P0: 1� 0)

• SD Tárolt és késleltetett

• DS Késleltetett és tárolt

• SL Tárolt és id�ben limitált

1717

Sorrendi folyamatábra - SFC (4)Alternatív – VAGY elágazás

SFC – Single token GRAFCET – Multi token

Sorrendi folyamatábra – SFC (5)Alternatív – VAGY elágazás



Bels� ciklus

Sorrendi folyamatábra – SFC (8)Párhuzamos – ÉS típusú elágazás

Sorrendi folyamatábra – SFC (9)Párhuzamos – ÉS típusú elágazás m�ködése

1818




Sorrendi folyamatábra – SFC (13)Hibás szekvenciák

Sorrendi folyamatábra – SFC (14)Hibás szekvenciák

Sorrendi folyamatábra – SFC (15)Hibás szekvencia – Ugrás párhuzamos ág belsejébe

1919

Sorrendi folyamatábra – SFC (16)Hibás szekvencia – Kiugrás párhuzamos ágból

Sorrendi folyamatábra – SFC (17)Példa - 1



eloadas plc

Documents