STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC

Transkrypt

1 STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC

2 SPIS TREŚCI PROGRAMOWALNE UKŁADY AUTOMATYKI ZADANIA STEROWNIKÓW PLC CECHY STEROWNIKÓW PLC RODZAJE STEROWNIKÓW PLC OBSZARY ZASTOSOWAŃ STEROWNIKÓW PLC BUDOWA STEROWNIKÓW PLC CYKL WYKONYWANIA PROGRAMU

3 PROGRAMOWALNE UKŁADY AUTOMATYKI Sterowniki programowalne PLC (Programmable Logic Controllers) to cyfrowe systemy elektroniczne do stosowania w środowisku przemysłowym, które posługują się pamięcią programowalną do przechowywania zorientowanych przez użytkownika instrukcji w celu sterowania przez cyfrowe lub analogowe wejścia i wyjścia szeroką gamą maszyn i procesów.

4 PROGRAMOWALNE UKŁADY AUTOMATYKI Sterowniki PLC zastąpiły stosowane wcześniej w przemyśle układy sterowania stykowego w których algorytm sterowania był realizowany przez połączenie urządzeń wchodzących w skład systemu sterowania za pomocą przekaźników i styczników.

5 PROGRAMOWALNE UKŁADY AUTOMATYKI Układy sterowania stykowego posiadały szereg wad: zajmowały dużo miejsca i zawierały dużą ilość elementów stykowych, tym większą im bardziej skomplikowany był algorytm sterowania, przygotowanie takiego układu zajmowało dużo czasu, było drogie, ewentualne zmiany sposobu sterowania wymagały zmiany okablowania i rodzaju styczników i przekaźników, przy dużej ilości połączeń takie układy sterowania były awaryjne, a lokalizacja i usuwanie usterki było czasochłonne.

6 PROGRAMOWALNE UKŁADY AUTOMATYKI Sterowniki PLC charakteryzują się: łatwym programowaniem i przeprogramowywaniem bez konieczności zmian sprzętowych, dużą niezawodnością w warunkach przemysłowych, łatwym utrzymaniem i możliwością naprawy poprzez wymianę instalowanych modułów, niskimi kosztami instalacji i utrzymania.

7 ZADANIA STEROWNIKÓW PLC Sterowniki PLC są układami mikrokomputerowymi, których zadaniem jest: zebranie danych o sygnałach wejściowych, które mogą pochodzić od wszelkiego rodzaju przełączników, czujników, układów pomiarowych itp., przesłanie tych danych przy użyciu elementów komunikacyjnych i zapisanie ich w pamięci jednostki centralnej CPU,

8 ZADANIA STEROWNIKÓW PLC Sterowniki PLC są układami mikrokomputerowymi, których zadaniem jest: wykonanie programu utworzonego przez użytkownika przy wykorzystaniu danych z wejść oraz innych parametrów ustawianych przy konfiguracji, wystawienie sygnałów sterujących, określonych na podstawie wykonanego programu, na wyjścia do elementów i urządzeń wykonawczych, przeprowadzenie diagnostyki programowej i sprzętowej.

9 CECHY STEROWNIKÓW PLC programowalność zapisywanie algorytmu działania sterownika do pamięci sterownika w postaci programu, uniwersalność wykonywanie różnych algorytmów bez konieczności zmian w budowie systemów automatyki, funkcjonalność współpraca z układami pomiarowymi, elementami wykonawczymi i innymi urządzeniami sterującymi, elastyczność możliwość dostosowania odpowiedniego sterownika do danego systemu automatyki,

10 CECHY STEROWNIKÓW PLC niezawodność wynikająca z zastosowania różnych elementów sprzętowych i programowych zabezpieczających przed uszkodzeniem sterownika, komfort obsługi dzięki dobrze rozwiniętemu oprogramowaniu narzędziowemu, niskie koszty nawet przy zastosowaniu sterowników PLC do małych zadań automatyki.

11 RODZAJE STEROWNIKÓW PLC Podział ze względu na budowę: kompaktowe ze sztywno określoną w procesie produkcji ilością wejść i wyjść zależną od typu sterownika (można dołączać dodatkowe moduły rozszerzeń wejść i wyjść),

12 RODZAJE STEROWNIKÓW PLC Podział ze względu na budowę: modułowe z elastyczną konstrukcją, gdzie ilość wejść, wyjść i modułów dodatkowych dobiera się dowolnie w zależności od potrzeb danego układu sterowania

13 RODZAJE STEROWNIKÓW PLC Podział ze względu na ilość wejść i wyjść: małe do kilkudziesięciu wejść i wyjść łącznie (sterowniki kompaktowe), średnie do kilkuset wejść i wyjść łącznie (sterowniki kompaktowe i modułowe), duże kilka tysięcy wejść i wyjść łącznie (sterowniki modułowe).

14 OBSZARY ZASTOSOWAŃ STEROWNIKÓW PLC Sterowniki PLC mają zastosowanie od najprostszych układów sterowania w gospodarstwach domowych po bardzo zaawansowane systemy sterowania przy bardzo skomplikowanych procesach produkcyjnych. Skala skomplikowania systemu automatyki wymusza zastosowanie odpowiedniego sterownika.

15 OBSZARY ZASTOSOWAŃ STEROWNIKÓW PLC Sterowniki małe np. małe maszyny i urządzenia, technika instalacyjna, zastosowania domowe, regulacyjne funkcje programowe i sprzętowe, pozycjonowanie osi, komunikacja i wizualizacja, itp. Sterowniki średnie np. szybkie regulatory PID, regulatory dwui trójstanowe, do operacji indeksowych i przeliczników BCD, komunikacji i wizualizacji, itp. Sterowniki duże np. w wysokich poziomach sterowania do złożonych procesów przemysłowych, wielowymiarowego sterowania nadrzędnego, komunikacji i wizualizacji.

16

17 mikroprocesor, 16-bitowy lub 32-bitowy taktowany zegarem systemowym, pamięć programu ROM, która przechowuje system operacyjny odpowiedzialny za poprawną pracę sterownika i komunikację z układami zewnętrznymi, pamięć danych RAM, w której zawarty jest program użytkownika oraz dane o stanie wejść i wyjść sterownika, a także inne dane systemowe. Pamięć RAM jest zabezpieczona przed utratą danych dzięki podłączonej baterii,

18 magistrala danych, którą przesyłane są dane pomiędzy mikroprocesorem, pamięcią ROM, RAM i interfejsem we/wy, magistrala adresowa odpowiedzialna za przesyłanie adresów i wybór odpowiednich komórek pamięci i układów do których dane są zapisywane i z których są odczytywane. Od jej wielkości zależy ile pamięci może obsługiwać CPU, magistrala sterująca, którą przesyłane są sygnały określające tryby pracy poszczególnych elementów CPU, interfejs we/wy, który służy do komunikacji pomiędzy CPU a pozostałymi elementami sterownika za pośrednictwem szyny systemowej.

19 Opcjonalny moduł: - pamięć, - zegar czasu rzeczywistego, - bateria Diody LED statusu: - błąd systemowy/ diagnostyczny - tryb pracy RUN - tryb pracy STOP Diody LED wejść/wyjść Klapka maskująca: - przełącznik trybu pracy (RUN/STOP) - potencjometry analogowe - złącze przedłużenia magistrali systemowej Port komunikacyjny Klapki maskujące złącza wejść/wyjść

20 Układy wejść cyfrowych: przeznaczone do podłączania przycisków, przełączników, wyłączników krańcowych, półprzewodnikowych elementów przełączających, czujników zbliżeniowych, układów pomiarowych itp., najczęściej spotykane poziomy napięć to 24 VDC, ale mogą też być napięcia 48 VDC, a także 110/230 VAC,

21 Układy wejść cyfrowych: główne zadanie zmiana poziomów napięć wejściowych stałych lub zmiennych na poziomy logiczne dopasowane do poziomów jednostki centralnej CPU, wartości sygnałów zapisywane są w 1-bitowych komórkach pamięci, układy wejść cyfrowych mogą być połączone w grupy np. 8, 16, lub 32 wejść,

22 Układy wejść cyfrowych Filtry dolnoprzepustowe likwidują zakłócenia o dużej częstotliwości pochodzące z sieci przemysłowych oraz drgań styków podczas ich załączania.

23 Układy wejść cyfrowych Budowa filtru wejściowego dla napięć stałych różni się od filtru dla napięć zmiennych.

24 Układy wejść cyfrowych Element separacji galwanicznej oddziela elementy dołączane do wejść od układów wewnętrznych sterownika.

25 Układy wejść cyfrowych Diody LED sygnalizują aktualny stan logiczny na danym wejściu.

26 Układy wejść cyfrowych Według normy IEC wejścia cyfrowe sterowników PLC są oznaczane przez %I lub %IX. Jednak w sterownikach produkowanych przez różne firmy często oznaczenia te są inne.

27 Układy wyjść cyfrowych: przeznaczone do wysterowania elementów wykonawczych, jak np. przekaźniki, lampki sygnalizacyjne, zawory dwupołożeniowe itp., najczęściej spotykane poziomy napięć to 24 VDC, ale mogą też być napięcia 48 VDC, a także 110/230 VAC,

28 Układy wyjść cyfrowych: główne zadanie zapewnienie na wyjściach sterownika PLC sygnałów prądu stałego lub przemiennego, układy wyjść cyfrowych mogą być połączone w grupy np. 8, 16, lub 32 wyjść, podłączonych do jednego zewnętrznego źródła zasilania, stany logiczne zmienia się na wyjściach za pomocą kluczy tranzystorowych, triaków lub przekaźników.

29 Układy wyjść cyfrowych Styki przekaźnika mogą być zwierne, rozwierne lub przełączane, a zasilanie może być zarówno ze źródła napięcia stałego jak i przemiennego.

30 Układy wyjść cyfrowych Przy wyjściach przekaźnikowych należy pamiętać o ich ograniczonej trwałości wynikającej z maksymalnej ilości przełączeń styków.

31 Układy wyjść cyfrowych Stosuje się zabezpieczenia przed przepięciami dla układów z prądem stałym diody, natomiast dla układów z prądem zmiennym obwody RC, diody Zenera lub warystory.

32 Układy wyjść cyfrowych Stosuje się zabezpieczenia przed przeciążeniem bezpieczniki topikowe lub elektroniczne.

33 Układy wyjść cyfrowych Stosuje się zabezpieczenia przed zwarciem działające na zasadzie ograniczania prądu wyjściowego w sytuacji, kiedy zwarcie jest wykryte.

34 Układy wyjść cyfrowych Często stosuje się diody LED sygnalizujące aktualne stany logiczne na wyjściu.

35 Układy wyjść cyfrowych Obciążalność wyjść sterownika jest zawsze podawana w notach katalogowych. Aby zwiększyć wartość prądu obciążenia zwykle można łączyć wyjścia równolegle.

36 Układy wyjść cyfrowych Według normy IEC wyjścia cyfrowe sterowników PLC są oznaczane przez %Q lub %QX. Jednak w sterownikach produkowanych przez różne firmy często oznaczenia te są inne.

37 Układy wejść analogowych przeznaczone do podłączania różnego rodzaju czujników wielkości fizycznych, np. temperatury, położenia, prędkości liniowej i obrotowej i są wykorzystywane w np. w modułach regulatorów PID, przy pozycjonowaniu itp. główne zadanie przetworzenie analogowego sygnału wejściowego na sygnał cyfrowy o wartościach dostosowanych do jednostki centralnej CPU, możliwe jest monitorowanie wartości wejściowych sygnałów i w przypadku przekroczenia dopuszczalnych zakresów wystawianie sygnałów alarmowych,

38 Układy wejść analogowych zakres sygnałów prądowych: od 4 do 20 ma, od 0 do 20 ma, zakres sygnałów napięciowych: od -10 do +10 V, od 0 do +10 V, od +1 do +5 V.

39 Układy wejść analogowych Przetwornik analogowo-cyfrowy (A/D), przetwarza wartość sygnału wejściowego, który zapisywany jest w rejestrze wewnętrznym sterownika.

40 Układy wejść analogowych Filtry dolnoprzepustowe zabezpieczają wejścia przed zakłóceniami o wysokich częstotliwościach pochodzącymi np. z sieci przemysłowych.

41 Układy wejść analogowych Przewody doprowadzające sygnały wejściowe analogowe powinny być ekranowane dla zmniejszenia szkodliwego wpływu zewnętrznych pól elektromagnetycznych.

42 Układy wejść analogowych Dodatkowo często w obwodach wejść analogowych stosuje się separację galwaniczną.

43 Układy wejść analogowych Według normy IEC wejścia analogowe sterowników PLC są oznaczane przez %IW. Jednak w sterownikach produkowanych przez różne firmy często oznaczenia te są inne.

44 Układy wyjść analogowych przeznaczone do wysterowania odpowiednich elementów wykonawczych, główne zadanie przetworzenie słowa wypracowanego przez jednostkę centralną na wyjściowe sygnały analogowe prądowe lub napięciowe,

45 Układy wyjść analogowych zakres sygnałów prądowych: od 4 do 20 ma, od 0 do 20 ma, zakres sygnałów napięciowych: od -10 do +10 V, od 0 do +10 V, od +1 do +5 V.

46 Układy wyjść analogowych Przetwornik cyfrowo-analogowy (D/A), przetwarza wartość z rejestru wewnętrznego sterownika na analogowy sygnał wyjściowy.

47 Układy wyjść analogowych Stosuje się dodatkowo układy separujące galwanicznie magistralę systemową od reszty układu.

48 Układy wyjść analogowych Człony wykonawcze powinny być podłączane do wyjść analogowych przewodami ekranowanymi, aby wyeliminować wpływ zewnętrznych pól elektromagnetycznych.

49 Układy wyjść analogowych Według normy IEC wyjścia analogowe sterowników PLC są oznaczane przez %QW. Jednak w sterownikach produkowanych przez różne firmy często oznaczenia te są inne.

50 Zaciski wejściowe Zaciski wyjściowe Sygnały wejściowe z zadajników, czujników, układów pomiarowych Separacja galwaniczna, filtry, przetworniki Rejestr stanu wejść Bloki systemowe, rejestry Mikroprocesor Adres Instrukcje Znaczniki, flagi, rejestry, układy czasowe Rejestr stanu wyjść Przetworniki, zabezpieczenia przed przeciążeniem, separacja galwaniczna Sygnały wyjściowe do elementów wykonawczych Magistrala systemowa 000 Instrukcja Instrukcja Instrukcja Układy wejść Pamięć zasobów systemu CPU Pamięć programu Pamięć danych Układy wyjść N Instrukcja N CYKL WYKONYWANIA PROGRAMU Licznik adresów

51 Dziękuję za uwagę