Katedra Automatyzacji

Podobne dokumenty
PRZED PRZYSTĄPIENIEM DO ZAJĘĆ PROSZĘ O BARDZO DOKŁADNE

Podstawy Automatyki. Człowiek- najlepsza inwestycja. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

PRZED PRZYSTĄPIENIEM DO ZAJĘĆ PROSZĘ O BARDZO DOKŁADNE

Podstawy Automatyki. Wykład 12 - Układy przekaźnikowe. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

P O L I T E C H N I K A Ł Ó D Z K A INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI ZAKŁAD ELEKTROWNI LABORATORIUM POMIARÓW I AUTOMATYKI W ELEKTROWNIACH

Przemysłowe Systemy Automatyki ĆWICZENIE 2

STEROWNIK DO ZESTAWÓW HYDROFOROWYCH 2 4 POMPOWYCH

Systemy wbudowane. Wprowadzenie. Nazwa. Oznaczenia. Zygmunt Kubiak. Sterowniki PLC - Wprowadzenie do programowania (1)

DOKUMENTACJA TECHNICZNO ROZRUCHOWA UKŁADU SAMOCZYNNEGO ZAŁĄCZANIA REZERWY ZASILANIA (SZR) Z WYKORZYSTANIEM PRZEKAŹNIKA PROGRAMOWALNEGO LOGIC-10HR-A

Politechnika Gdańska. Gdańsk, 2016

Ćwiczenie 1 Konstrukcja Szafy Sterowniczej PLC

LABORATORIUM PRZEMYSŁOWYCH SYSTEMÓW STEROWANIA

Podstawy programowania PLC - zadania

BADANIE STYCZNIKOWO- PRZEKAŹNIKOWYCH UKŁADÓW STEROWANIA

Podstawy PLC. Programowalny sterownik logiczny PLC to mikroprocesorowy układ sterowania stosowany do automatyzacji procesów i urządzeń.

Ćwiczenie 2 Przekaźniki Czasowe

str. 1 Temat: Sterowanie stycznikami za pomocą przycisków.

PROGRAMOWALNE STEROWNIKI LOGICZNE

Podstawy programowania PLC w języku drabinkowym - ćwiczenie 5

LABORATORIUM PRZEMYSŁOWYCH SYSTEMÓW STEROWANIA

Podstawy Automatyki. Wykład 8 - Wprowadzenie do automatyki procesów dyskretnych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Podstawy Automatyki. Wykład 8 - Wprowadzenie do automatyki procesów dyskretnych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Zadanie egzaminacyjne E 19 Nr zad 02

Wykład 9. Metody budowy schematu funkcjonalnego pneumatycznego układu przełączającego:

Konfiguracja i programowanie sterownika GE Fanuc VersaMax z modelem procesu przepływów i mieszania cieczy

Przykłady wybranych fragmentów prac egzaminacyjnych z komentarzami Technik mechatronik 311[50]


1. Wstęp. dr inż. Piotr Pawełko / Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia patrz punkt 4!!!

Ćwiczenie 3 Układy sterowania, rozruchu i pracy silników elektrycznych

PRACA PRZEJŚCIOWA MAGISTERSKA. Realizacja układów dyskretnych z przekaźników i elementów logicznych

MIKROPROCESOROWY REGULATOR POZIOMU MRP5 INSTRUKCJA OBSŁUGI

Opracował: Jan Front

Cyfrowe układy scalone c.d. funkcje

Programowanie sterowników PLC wprowadzenie

Katedra Sterowania i InŜynierii Systemów Laboratorium elektrotechniki i elektroniki. Badanie przekaźników

Sterowniki Programowalne (SP)

INSTYTUT AUTOMATYKI I ROBOTYKI P O L I T E C H N I K I W A R S Z A W S K IEJ

Podstawy Automatyki. Wykład 13 - Układy bramkowe. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

INSTYTUT AUTOMATYKI I ROBOTYKI PW

DOKUMENTACJA TECHNICZNO ROZRUCHOWA UKŁADÓW SAMOCZYNNEGO ZAŁĄCZANIA REZERWY ZASILANIA (SZR) TYP ALFA-1

Ćwiczenie PA1. Realizacja układów dyskretnych z przekaźników i bramek NAND

Bramki logiczne V MAX V MIN

Zastosowania mikrokontrolerów w przemyśle

Ćw. 8 Bramki logiczne

Politechnika Poznańska Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania Instytut Technologii Mechanicznej. Laboratorium Elementów i Układów Automatyzacji

13. STEROWANIE SILNIKÓW INDUKCYJNYCH STYCZNIKAMI

Ćwiczenie 4: Eksploatacja systemu kontroli dostępu jednego Przejścia REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Politechnika Białostocka

1. Podstawowe wiadomości Możliwości sprzętowe Połączenia elektryczne Elementy funkcjonalne programów...

Ćwiczenie 7: WYKONANIE INSTALACJI kontroli dostępu jednego Przejścia REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Tabela symboli stosowanych w automatyce przemysłowej Symbol Opis Uwagi

ARKUSZ EGZAMINACYJNY

Konfiguracja i programowanie sterownika GE Fanuc VersaMax z modelem procesu przepływów i mieszania cieczy. Przebieg ćwiczenia

NAPĘD I STEROWANIE PNEUMATYCZNE PODSTAWY

Kurs STARTER S5. Spis treści. Dzień 1. III Budowa wewnętrzna, działanie i obsługa sterownika (wersja 0504)

Podstawy Automatyki. Wykład 13 - Układy bramkowe. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Nazwa kwalifikacji: Projektowanie i programowanie urządzeń i systemów mechatronicznych Oznaczenie kwalifikacji: E.19 Numer zadania: 01

PRZED PRZYSTĄPIENIEM DO ZAJĘĆ PROSZĘ O BARDZO DOKŁADNE

INSTYTUT OBRABIAREK I TECHNOLOGII BUDOWY MASZYN POLITECHNIKI ŁÓDZKIEJ

LABORATORIUM PRZEMYSŁOWYCH SYSTEMÓW STEROWANIA

WSTĘP. Budowa bramki NAND TTL, ch-ka przełączania, schemat wewnętrzny, działanie 2

ARKUSZ EGZAMINACYJNY

Styczniki i przekaźniki easyconnect SmartWire

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH

UKŁAD ROZRUCHU TYPU ETR 1200 DO SILNIKA PIERŚCIENIOWEGO O MOCY 1200 KW. Opis techniczny

Sterowniki Programowalne Sem. V, AiR

Statyczne badanie przerzutników - ćwiczenie 3

BUDOWA PNEUMATYCZNEGO STEROWNIKA

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

ARKUSZ EGZAMINACYJNY ETAP PRAKTYCZNY EGZAMINU POTWIERDZAJĄCEGO KWALIFIKACJE ZAWODOWE CZERWIEC 2010

Prezentacja na temat:

SYSTEM DETEKCYJNO-ODCINAJĄCY SDO /P-Z

Cyfrowe Elementy Automatyki. Bramki logiczne, przerzutniki, liczniki, sterowanie wyświetlaczem

Rys. 2. Symbole dodatkowych bramek logicznych i ich tablice stanów.

SFC zawiera zestaw kroków i tranzycji (przejść), które sprzęgają się wzajemnie przez połączenia

CoDeSys 3 programowanie w języku drabinkowym LD

Architektura komputerów Wykład 2

Podstawy Elektroenergetyki 2

Adaptacja sterownika PLC do obiektu sterowania. Synteza algorytmu procesu i sterowania metodą GRAFCET i SFC

STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC

PRZEKAŹNIKI CZASOWE W PRZEKAŹNIKI CZASOWE I KONTROLI SERIA 5 PRZEKAŹNIKI MODUŁOWE SERIA 6 PRZEKAŹNIKI PRZEMYSŁOWE. strona 440

STEROWANIE MASZYN I URZĄDZEŃ I. Laboratorium. 4. Przekaźniki czasowe

REGULATOR NAPIĘCIA STR DOKUMENTACJA TECHNICZNA INSTRUKCJA

Lista tematów na kolokwium z wykładu z Techniki Cyfrowej w roku ak. 2013/2014

Projekt prostego układu sekwencyjnego Ćwiczenia Audytoryjne Podstawy Automatyki i Automatyzacji

SZR-278. Sterownik Załączenia Rezerwy. v Instrukcja obsługi

Podstawy programowania w środowisku Totally Integration Automation Portal

Arytmetyka liczb binarnych

ĆWICZENIE 7. Wprowadzenie do funkcji specjalnych sterownika LOGO!

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2013 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

Asynchroniczne statyczne układy sekwencyjne

Laboratorium Elementów i Układów Automatyzacji

PRÓBNY EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE LISTOPAD 2016 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Sterownik nagrzewnic elektrycznych HE module

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Styczniki CI 110 do CI 420 EI

INSTRUKCJA OBSŁUGI. Przekaźnik czasowy ETM ELEKTROTECH Dzierżoniów. 1. Zastosowanie

Bramki logiczne Podstawowe składniki wszystkich układów logicznych

UKŁAD SAMOCZYNNEGO ZAŁĄCZANIA REZERWY ZASILANIA (SZR) z MODUŁEM AUTOMATYKI typu MA-0B DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA

Transkrypt:

P o l i t e c h n i k a L u b e l s k a, Wy d z i a ł M e c h a n i c z n y Katedra Automatyzacji u l. Na d b y s trz y c k a 3 6, 2 0-6 1 8 L u b l i n te l./fa x.:(+4 8 8 1 ) 5 3 8 4 2 6 7 e -ma i l :a u to ma t@p o l l u b.p l ; wm.k a @p o l l u b.p LABORATORIUM PODSTAW AUTOMATYKI LABORATORIUM PODSTAW ROBOTYKI R0/A0 Materiały pomocnicze do ćwiczeń nr A1, A2, A3, R0 WPROWADZENIE DO UKŁADÓW PRZEŁĄCZAJĄCYCH ORAZ DO BUDOWY I PROGRAMOWANIA STEROWNIKÓW PLC Wydział Mechaniczny Sala 406

SPIS TREŚCI PRZEZNACZENIE OPRACOWANIA... 1 I. STYCZNIKOWE UKŁADY PRZEŁĄCZAJĄCE... 1 UKŁADY PRZEŁĄCZAJĄCE... 1 PODSTAWOWE FUNKCJE LOGICZNE... 2 PRZEKAŹNIKOWE UKŁADY STEROWANIA... 3 PRZEKAŹNIKI CZASOWE... 7 II. PROGRAMOWALNY STEROWNIK LOGICZNY (PLC)... 9 PODSTAWOWE ELEMENTY DIAGRAMU DRABINKOWEGO... 11 III. PYTANIA KONTROLNE... 15 LITERATURA... 15 Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja 22.02.2016)

Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja 22.02.2016)

PRZEZNACZENIE OPRACOWANIA Niniejsze opracowanie jest wprowadzeniem teoretycznym do ćwiczeń laboratoryjnych: A1. Sterowanie modelem wtryskarki do tworzyw przy wykorzystaniu sterownika PLC. A2. Sterowanie silnikiem krokowym przy wykorzystaniu sterownika PLC. Przetwornik napięcie->częstotliwość. A3/R0. Sterowanie manipulatorem pneumatycznym z wykorzystaniem sterownika PLC. I. STYCZNIKOWE UKŁADY PRZEŁĄCZAJĄCE Układy przełączające Układy przełączające to układy automatyki przetwarzające informacje dyskretne (dwustanowe). W systemach automatyki przemysłowej są to wszelkiego rodzaju układy sterujące dwustanowymi urządzeniami wykonawczymi (typu załączenie/wyłączenie) na podstawie dyskretnych sygnałów docierających z obiektu sterowania. Typowymi źródłami sygnałów dwustanowych w automatyce przemysłowej są: styki elektryczne przycisków i przełączników pulpitów sterowniczych (aktywowane manualnie), styki elektryczne wyłączników drogowych (krańcowych) ruchomych podzespołów maszyn, detektory obecności przedmiotów, części, ludzi itp. (np. fotokomórki), sygnalizatory graniczne wielkości ciągłych (np. wyłączniki termiczne, presostaty, dyskretne sygnalizatory poziomu cieczy itp.), styki (wyjścia) przekaźników czasowych (odmierzających zadane interwały czasu). Typowymi dwustanowymi urządzeniami wykonawczymi są wszelkiego rodzaju urządzenia oddziałujące na obiekt sterowania, wymagające dostarczenia dyskretnego sygnału nastawiającego, na przykład: dwustanowy elektrozawór pneumatyczny, trójfazowy silnik elektryczny załączany przekaźnikiem, Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja 22.02.2016) 1

grzejnik elektryczny załączany przekaźnikiem, lampka sygnalizacyjna (monitorująca sygnał dyskretny), Układy przełączające dzieli się na dwie kategorie: układy kombinacyjne to układy przełączające, w których wartości wyjść są funkcją wyłącznie sygnałów wejściowych, tzn. nie zależą od czasu (stanów przeszłych); układy sekwencyjne to układy przełączające, w których wartości wyjść zależą także od stanów przeszłych układu (stanów wyjść). Podstawowe funkcje logiczne Układy przełączające mogą być budowane z wykorzystaniem elementów logicznych, tj. elementarnych układów realizujących podstawowe funkcje logiczne: negacja (zaprzeczenie, NOT): y x (1) x y 0 1 1 0 x y suma (lub, OR): y x 1 x (2) 2 x1 x2 y 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 x 1 x 2 y iloczyn (i, AND): y x 1 x (3) 2 x1 x2 y 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 x 1 x 2 y alternatywa wykluczająca (albo, XOR): y x 1 x (4) 2 x1 x2 y 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 x 1 x 2 y 2 Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja 22.02.2016)

Jak widać, sposób działania układu logicznego (w ogólności przełączającego) może być podany równoważnie w postaci funkcji (formuły matematycznej), tabeli (tzw. tabeli prawdy układu) a także przepisu słownego lub wykresu (diagramu). Za pomocą symbolu 0 oznacza się wartość logiczną fałsz, przez 1 wartość prawdę. Na podstawie praw algebry Boole a można wykazać, że dowolnie złożony układ logiczny (kombinacyjny) można zrealizować wykorzystując tylko jeden element logiczny o działaniu: negacja sumy albo negacja iloczynu: negacja sumy (NOR): y x 1 x2 x1 x2 y 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 x 1 x 2 y negacja iloczynu (NAND): y x 1 x2 x1 x2 y 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 x 1 x 2 y Przekaźnikowe układy sterowania Układy przełączające w przemysłowych systemach automatyki realizowane są kilkoma sposobami, wymienionymi według chronologii upowszechnienia: z wykorzystaniem elektrycznych elementów łączeniowych (styków i przekaźników), z zastosowaniem elektronicznych układów logicznych (tzw. bramek logicznych), przez uniwersalne urządzenia mikroprocesorowe zwane programowalnymi sterownikami logicznymi (z ang. PLC Programmable Logic Controller). Na rys.1. oraz rys.2. przedstawiono wybrane symbole styków elektrycznych stosowanych w elektrotechnice. Styki z rys.1. noszą nazwę styków zwiernych lub równoważnie styków normalnie otwartych (NO, ang. normally opened). Styki te w warunkach neutralnych (normalnych) pozostają rozwarte (nie przewodzą prądu) a zamykają Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja 22.02.2016) 3

się pod wpływem działania czynnika aktywującego (dłoni operatora, najazdu krzywki, przekroczenia ustalonego progu temperatury). zamykane przyciskiem otwierane przyciskiem zamykane pokrętłem otwierane pokrętłem zamykane przez nacisk na rolkę otwierane przez nacisk na rolkę C zamykane po przekroczeniu progu temperatury C otwierane po przekroczeniu progu temperatury Rys.1. Wybrane symbole elektrycznych styków zwiernych (normalnie otwartych) Rys.2. Wybrane symbole elektrycznych styków rozwiernych (normalnie zamkniętych) Styki przedstawione na rys.2. to styki rozwierne lub równoważnie styki normalnie zamknięte (NZ, ang. NC normally closed). Styki te w warunkach neutralnych (normalnych) pozostają zwarte (przewodzą prąd) a otwierają się pod wpływem działania czynnika aktywującego. Istnieją także tzw. styki przełączne posiadające trzy odprowadzenia: NO, NC oraz COM (z ang. common wspólny) rys.3. Styk przełączny nieaktywowany przewodzi prąd pomiędzy odprowadzeniami COM i NC. Po aktywacji (przełączeniu) styku prąd przewodzony jest między stykami COM i NO. Na rys.4. przedstawiono styk rozwierny realizujący funkcję negacji (1). Jeżeli wartość sygnału wejściowego (w tym wypadku położenia dłoni operatora nad przyciskiem) jest nieaktywna (ma wartość logiczną 0 ), to do punktu Y dopływa prąd i silnik pracuje (wyjście w punkcie Y ma wartość logiczną 1 ). Jeżeli sygnał wejściowy zmieni stan na 1 (przycisk zostanie naciśnięty) to styki rozewrą się i w punkcie Y zaniknie napięcie zasilające (wartość logiczna w punkcie Y wynosi 0 ). 4 Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja 22.02.2016)

COM NO P1 Y M NC + - Rys.3. Symbol elektrycznych styków przełącznych Rys.4. Przykład układu stycznikowego realizującego funkcję negacji W podobny sposób można zrealizować funkcję iloczynu logicznego (3) łącząc szeregowo dwa styki normalnie otwarte rys.5. Napięcie zasilające żarówkę pojawi się w punkcie Y (stan logiczny 1 ) tylko wtedy gdy jednocześnie naciśnięte zostaną dwa przyciski P1 i P2. Rys.6. demonstruje sposób realizacji funkcji sumy logicznej (2): Y = P1 P2. P1 P2 Y M P1 P2 Y M + - + - Rys.5. Sposób realizacji funkcji iloczynu logicznego z wykorzystaniem styków zwiernych Rys.6. Układ stycznikowy realizujący funkcję sumy logicznej Styki elektryczne wraz z elektromagnesem je aktywującym tworzą przekaźnik elektryczny rys.7. Przekaźnik elektryczny ma zawsze jedną cewkę, może natomiast mieć wiele sprzężonych ze sobą styków różnego rodzaju (NO, NC oraz przełącznych). Płynący przez cewkę przekaźnika prąd powoduje jednoczesne przełączenie wszystkich styków. Sprężyna powrotna przywraca normalne położenie styków przekaźnika po zaniku prądu cewki. Cewka przekaźnika oraz jego styki mogą być umiejscowione na schemacie elektrycznym w różnych odległych od siebie miejscach (nawet na innych arkuszach Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja 22.02.2016) 5

dokumentacji). O przynależności styków przekaźnika do cewki przekaźnika decyduje ich identyczne oznaczenie (np. K1) rys.8. K1 styk (styki) cewka X K1 K1 + - Y M K2 Rys.7. Wybrane symbole przekaźników elektrycznych Rys.8. Przekaźnik elektryczny w roli elementu negującego Y X W układach sterowniczych stosuje się napięcia bezpieczne (w przeciwieństwie do części siłowej). Z reguły jest to 24V prądu stałego (rzadziej przemiennego). Jeżeli w danym punkcie (na danym zacisku) układu sterowniczego panuje napięcie bliskie bądź równe 0V to mówimy, że sygnał ma wartość logicznego zera 0 (fałsz). Napięcie bliskie bądź równe napięciu zasilania układu (typowo 24V) oznacza, że sygnał ma wartość 1 (prawda). Przekaźnik ze stykami NC może pełnić funkcję negacji rys.8. Jeżeli sygnałem wejściowym jest obecność napięcia sterowniczego na zacisku X, to obecność napięcia zasilającego na zacisku Y jest równe X. Sygnał wejściowy doprowadzony do zacisku X może pochodzić ze styków: przycisku sterowniczego, wyłącznika termicznego, innego przekaźnika itp. Od zacisku wyjściowego Y sygnał (prąd) może przepływać do urządzenia wykonawczego (silnika, elektrozaworu itp.) lub do cewki przekaźnika realizującego na przykład kolejną funkcję logiczną w układzie przełączającym. Na rys.9. oraz 10. przedstawiono schematy układów przekaźnikowych realizujących funkcje iloczynu oraz sumy logicznej. 6 Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja 22.02.2016)

K1 K1 X 1 X 1 K2 K2 X 2 K1 X 2 K2 Y K1 K2 Y + - + - Rys.9. Sposób realizacji funkcji iloczynu logicznego Y X 1 X 2 z wykorzystaniem przekaźników Rys.10. Układ przekaźnikowy realizujący funkcję sumy logicznej Y X 1 X 2 Przekaźniki czasowe Przekaźniki elektryczne, w których położenie styków zależy zarówno od sygnału zasilania cewki jak i od czasu nazywane są przekaźnikami czasowymi. Najczęściej stosowane w układach automatyki przekaźniki czasowe realizują następujące funkcje: opóźnione załączanie (ang. Delay On), opóźnione wyłączanie (ang. Delay Off). Symbole oraz sposób działania przekaźników czasowych przedstawiono na rys.11. oraz 12. Czas opóźnienia może być zmieniany przy pomocy pokrętła lub potencjometru na obudowie przekaźnika. Przekaźniki z funkcją opóźnionego wyłączania wymagają ciągłego zasilania (niezależnie od sygnału wejściowego). Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja 22.02.2016) 7

R R Kt3 Kt4 U S DELAY-ON DELAY-OFF 1 we (U) 0 1 we (S) 0 wy (R) 1 0 t wy (R) 1 0 t Rys.11. Symbol oraz diagram działania przekaźnika czasowego typu opóźnione załączanie Rys.12. Symbol oraz diagram działania przekaźnika czasowego typu opóźnione wyłączanie 8 Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja 22.02.2016)

II. Programowalny sterownik logiczny (PLC) Programowalne sterowniki logiczne (z ang. Programmable Logic Controller PLC) to rodzina urządzeń cyfrowych przeznaczonych do realizacji złożonych układów przełączających. Pierwsze urządzania tego typu opracowane zostały dla potrzeb przemysłowych układów automatyki, gdzie były wykorzystywane do sterowania pracą maszyn, przebiegiem procesów oraz całych ciągów technologicznych. Z czasem sterowniki PLC upowszechniły się także w innych obszarach gospodarki, między innymi w układach automatyki budynków, domów jednorodzinnych a nawet mieszkań (np. programowalne centrale alarmowe). Podstawowym przeznaczeniem sterownika PLC jest realizacja układów przełączających (kombinacyjnych i sekwencyjnych) budowanych dotąd tradycyjnie na elementach łączeniowych (stykach i przekaźnikach). Charakterystyczną cechą sterowników jest to, że układ logiczny realizujący daną funkcję (algorytm sterowania) jest zapisany w pamięci sterownika pod postacią wirtualnego układu stycznikowego i jest przetwarzany przez mikroprocesor. W ten sposób urządzenie wielkości tostera może pod względem funkcjonalnym zastąpić dużą tradycyjną szafę sterowniczą. Sterownik PLC wyposażony jest w zestaw wejść, do których przyłączane są dyskretne (dwustanowe) sygnały elektryczne rys.ii.1. Analogicznie jak w przypadku przełączających układów stycznikowych źródłem tych sygnałów mogą być: styki przycisków sterowniczych, wyłączniki drogowe ruchomych części maszyn, sygnalizatory graniczne (poziomu, termiczne, ciśnienia) itp. Sterownik przetwarza te sygnały zgodnie z wirtualnym algorytmem (układem przełączającym) zapisanym w jego pamięci i udostępnia rezultaty poprzez swoje wyjścia, którymi na ogół są styki przekaźników elektrycznych wewnątrz sterownika (rys.ii.1.). Do zacisków styków wyjściowych sterownika podłączane są z reguły urządzenia wykonawcze, np. silniki, elektrozawory, grzejniki, klimatyzatory, oświetlenie itp. Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja 22.02.2016) 9

F 1 ( PRZEGRZANIE ) C I 2 Q 2 L 1 ( GOTOWY ) P 2 ( STOP ) I 1 Q 1 L 2 ( PRZEGRZANIE ) P 1 ( START ) u P I 0 Q 0 M ~ 230 V 24 V 0 V PLC Rys.II.1. Przykładowy układ sterowania z programowalnym sterownikiem logicznym (PLC) Słowo programowalny w nazwie sterowników PLC oznacza, że funkcja układu przełączającego realizowanego przez PLC może być z zasady dowolna i zależy właśnie od sposobu zaprogramowania przez projektanta układu automatyki. Najpopularniejszym językiem programowania sterowników jest diagram drabinkowy (z ang. Ladder Diagram LD). Programowanie w tym języku przypomina projektowanie przełączającego układu stycznikowego. Na rys.ii.2. przedstawiono schemat przykładowego układu przełączającego zrealizowanego w technice stycznikowej. Rys.II.3. przedstawia funkcjonalnie równoważny mu diagram drabinkowy przy założeniu, że elementy układu połączone są zgodnie z rys.ii.1. 10 Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja 22.02.2016)

P1 (START) P2 (STOP) K2 K1 I0 (START) I1 (STOP) I2 (PRZEGRZANIE) Q0 (SILNIK) K1 M Q0 (SILNIK) F1 (PRZEGRZANIE) C K2 I2 (PRZEGRZANIE) Q2 (GOTOWY) L1 (GOTOWY) K2 L2 (PRZEGRZANIE) I2 (PRZEGRZANIE) Q1 (PRZEGRZANIE) ~230V 24V 0V Rys.II.2. Układ przełączający zrealizowany w technice stycznikowej Rys.II.3. Diagram drabinkowy w pamięci sterownika z rys.ii.1. funkcjonalnie równoważny układowi przełączającemu z rys.ii.2 Podstawowe elementy diagramu drabinkowego Diagram drabinkowy jest w istocie wirtualnym układem elektrycznym (stycznikowym) złożonym z elementów przedstawionych w tab. II.1. Elementy łączy się wirtualnymi przewodami elektrycznymi na wyświetlaczu sterownika lub na ekranie komputera pełniącego rolę programatora. Dwie pionowe linie diagramu drabinkowego (rys.ii.3) symbolizują przewody elektryczne z napięciem sterowniczym (np. linia lewa 24V, linia prawa 0V). Przekaźniki wejściowe sterowników PLC (w skrócie wejścia) przeznaczone do podłączania sygnałów dyskretnych oznaczane są typowo dużą literą I (z ang. Input wejście), po której widnieje numer kolejny wejścia, np. I0, I1, I2,... I9, Ia, Ib,... If. Oznaczenia a, b, c... f są notacją liczb 10, 11, 12... 15 w systemie szesnastkowym. Niektórzy producenci urządzeń stosują konwencję oznaczeń ze znakiem % : %I0, %I1, %I2,... Na rys.ii.1. przedstawiono układy wejściowe wewnątrz sterownika w postaci przekaźników elektrycznych (In). W rzeczywistości stosuję się tam układy półprzewodnikowe (transoptory) jednak takie ich przedstawienie ułatwia zrozumienie działa wejść sterownika. Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja 22.02.2016) 11

Tab.II.1. Podstawowe elementy języka drabinkowego Symbol Opis Działanie In Styki zwierne (NO) przekaźnika wejściowego sterownika (układu wejściowego) o numerze n Symbol przewodzi prąd jeśli do zacisku wejściowego In sterownika dopływa napięcie sterownicze In Styki rozwierne (NC) przekaźnika wejściowego o numerze n Symbol przewodzi prąd jeśli do zacisku wejściowego In sterownika nie dopływa napięcie sterownicze Cewka przekaźnika wyjściowego sterownika o numerze n Styki zwierne (NO) przekaźnika wyjściowego sterownika o numerze n Jeżeli przez symbol przepływa prąd (dociera napięcie ) to styki zwierne (NO) przekaźnika wyjściowego n zamykają się, a styki rozwierne (NC) otwierają się Symbol przewodzi prąd jeśli przez cewkę przekaźnika wyjściowego przepływa prąd Styki rozwierne (NC) przekaźnika wyjściowego sterownika numerze n Symbol przewodzi prąd jeśli przez cewkę przekaźnika wyjściowego nie przepływa prąd S R Wejście Set (załączające) przekaźnika wyjściowego sterownika o numerze n Wejście Reset (wyłączające) przekaźnika wyjściowego sterownika o numerze n Jeżeli przez symbol popłynie prąd to styki zwierne (NO) przekaźnika wyjściowego n zamykają się, a styki rozwierne (NC) otwierają się i zostają w tych położeniach nawet po zaniku prądu (patrz także wejście Reset poniżej) Jeżeli przez symbol popłynie prąd to styki zwierne (NO) przekaźnika wyjściowego n otwierają się, a styki rozwierne (NC) zamykają się i zostają w tych położeniach nawet po zaniku prądu (patrz także wejście Set powyżej) Przekaźniki wyjściowe sterowników PLC oznacza się literą Q oraz numerem kolejnym: Q0, Q1, Q2... (ewentualnie %Q0, %Q1, %Q2...). Należy podkreślić, że przekaźnik składa się zarówno z cewki: jak i ze styków oznaczonych także (analogicznie jak w tradycyjnych układach stycznikowych): 12 Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja 22.02.2016)

Specjalnego wyjaśnienia wymaga stosowanie symbolu styków skojarzonych z wejściami sterownika In. Styki wejściowe In należy rozumieć jako styki elektryczne wirtualnych przekaźników wewnątrz sterownika (w rzeczywistości są tam transoptory) przełączane napięciem elektrycznym przyłożonym do zacisku wejściowego sterownika (tj. do cewki wirtualnego przekaźnika In) patrz także rys. II.1. NIE NALEŻY zatem utożsamiać symbolu styków wejściowych In (NO lub NC) z rzeczywistym stykiem elektrycznym podłączonym do wejścia sterownika! Znając podstawy programowania w diagramie drabinkowym przeanalizowane zostanie działanie przykładowego układu przełączającego, którego schemat tradycyjny (przekaźnikowy) przedstawia rys.ii.2. natomiast odpowiednik wirtualny rys.ii.3. (połączenia ze sterownikiem według rys.ii.1). Sygnałami wejściowymi do obu układów są: przycisk P1 (START) ze stykami zwiernymi, którego naciśnięcie załącza w sposób trwały silnik elektryczny M (silnik ma pracować także po zwolnieniu przycisku P1), przycisk P2 (STOP) ze stykami rozwiernymi wyłączający zasilanie silnika (przycisk STOP ma priorytet wyższy niż przycisk START naciśnięte jednocześnie powodują wyłączenie silnika), wyłącznik termiczny silnika F1 ze stykami rozwiernymi rozwarcie styków w wyniku przegrzania silnika wyłącza zasilanie silnika (wyłącznik F1 ma priorytet wyższy niż przycisk START zadziałanie wyłącznika z jednocześnie przyciśniętym przyciskiem START powoduje wyłączenie silnika). Sygnałami wyjściowymi z rozważanych układów są: zasilanie silnika elektrycznego M, lampka kontrolna L1 (GOTOWY), która świeci gdy styki wyłącznika termicznego F1 są zamknięte, lampka kontrolna L2 (PRZEGRZANIE), która świeci gdy styki wyłącznika termicznego F1 są otwarte. W układzie stycznikowym funkcja podtrzymania stanu załączenia silnika zrealizowana jest przez przekaźnik K1 (styki zwierne K1 połączone równolegle z P1). Analogicznie jest w diagramie drabinkowym rolę podtrzymania pełni styk przekaźnika wyjściowego Q0. Lampka L2 (GOTOWY) zasilana jest bezpośrednio ze styków normalnie zamkniętych wyłącznika F1. W przypadku diagramu drabinkowego styki zwierne wejścia I2 są zamknięte jeśli do zacisku wejściowego dopływa napięcie przez zamknięte styki F1. Zamknięte styki I2 zasilają cewkę przekaźnika wyjściowego Q2 i lampka L2 świeci. UWAGA! Często Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja 22.02.2016) 13

popełnianym błędem jest utożsamianie styków wirtualnego przekaźnika wejściowego (I2) z rzeczywistym stykiem fizycznie podłączonym do wejścia sterownika (F1) i machinalne zastosowanie styków normalnie zamkniętych I2 zamiast zwiernych. Takie rozumowanie prowadzi do błędnego działania układu! W układzie stycznikowym przekaźnik K2 realizuje funkcję negacji sygnału z wyłącznika termicznego F1 (lampka L2 nie świeci jeśli styki F1 są zamknięte). W diagramie drabinkowym do tej samej roli wykorzystano rozwierne styki wejścia I2. 14 Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja 22.02.2016)

III. PYTANIA KONTROLNE 1. Co to są układy przełączające w automatyce? 2. Wyjaśnij różnice między przełączającymi układami kombinacyjnymi a sekwencyjnymi. 3. Podaj tabelę prawdy dla następującej funkcji logicznej: y ( x1 x2 ) x3. 4. Narysuj schemat układu logicznego z poprzedniego polecenia używając symboli podstawowych bramek logicznych. 5. Narysuj schemat elektryczny układu stycznikowego realizującego funkcję podaną w poleceniu 3. Niech wejściami do układu będą stany przycisków ze stykami zwiernymi lub rozwiernymi (do wyboru) a wyjściem zaświecenie lampki kontrolnej. 6. Narysuj schemat elektryczny układu stycznikowego realizującego funkcję podaną w poleceniu 3 przy założeniu, że wszystkie przyciski wejść mają tylko styki zwierne. 7. Narysuj diagram drabinkowy realizujący funkcję logiczną z polecenia 3. Niech przyciski wejść mają styki zwierne i są podłączone odpowiednio do wejść I1, I2, I3. Lampka kontrolna (wyjście) podłączona jest do styków przekaźnika wyjściowego Q0. 8. Narysuj diagram czasowy wyjaśniający działanie przekaźnika czasowego z funkcją opóźnione załączanie (Delay-Off). 9. Objaśnij działanie elementów diagramu drabinkowego: S oraz R. LITERATURA 1. Waligórski S.: Układy przełączające. Elementy teorii i projektowanie 2. Grodzki L.: Podstawy techniki cyfrowej 3. Siwiński J.: Układy przełączające w automatyce 4. Flaga S.: Programowanie Sterowników PLC w języku drabinkowym 5. Jegierski T., Wyrwał J., Kasprzyk J., Hajda J.: Programowanie sterowników PLC 6. Ruda A.: Sterowniki programowalne PLC Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja 22.02.2016) 15