Sterowniki Programowalne (SP) Wykład #2

Podobne dokumenty
JĘZYKI PROGRAMOWANIA STEROWNIKÓW

Opracował: Jan Front

Sterowniki Programowalne (SP) - Wykład #1 Wykład organizacyjny

Sterowniki Programowalne (SP) Automatyka i Robotyka Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechnika Gdańska

Zastosowania mikrokontrolerów w przemyśle

Katedra Systemów Cyfrowego Przetwarzania Sygnałów

Sterowniki Programowalne (SP) - Wykład #1 Wykład organizacyjny

PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY ZE ŚRODKÓW UNII EUROPEJSKIEJ W RAMACH EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU SPOŁECZNEGO OPIS PRZEDMIOTU. Sieci i sterowniki przemysłowe

STEROWNIKI i REGULATORY (TS1A )

Sterowniki Programowalne (SP) Automatyka i Robotyka Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechnika Gdańska

Sterowniki Programowalne (SP)

Programowanie sterowników przemysłowych / Jerzy Kasprzyk. wyd. 2 1 dodr. (PWN). Warszawa, Spis treści

Politechnika Gdańska. Gdańsk, 2016

Systemy wbudowane. Paweł Pełczyński

Podstawa rozwiązań sterowania przemysłowego na komputerach PC. Software Controller. siemens.pl/software-controller

Szczegółowy Opis Przedmiotu Zamówienia: Zestaw do badania cyfrowych układów logicznych

Programowanie sterowników PLC wprowadzenie

Automatyka przemysłowa na wybranych obiektach. mgr inż. Artur Jurneczko PROCOM SYSTEM S.A., ul. Stargardzka 8a, Wrocław

Siemens Simatic S7-300 Informacje podstawowe o sterowniku programowalnym

SZCZEGÓŁOWY OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA. Przetarg nieograniczony Dostawa stanowisk dydaktycznych do nauki protokołów Profinet oraz Profibus DP

Układy wejść-wyjść RSTi I/O

ŚRODOWISKO PC WORX JAKO WSPARCIE W NAUCE PROGRAMOWANIA STEROWNIKÓW PLC

Sterowniki PLC Podstawowe wiadomości

INFORMATOR TECHNICZNY GE FANUC. Zalecana konfiguracja systemu gorącej rezerwacji Max-ON

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Modelowanie systemów mechatronicznych Platformy przetwarzania danych

Sterowniki PLC. Elektrotechnika II stopień Ogólno akademicki. przedmiot kierunkowy. Obieralny. Polski. semestr 1

STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC

PROGRAMOWALNE STEROWNIKI LOGICZNE

NOWOCZESNE METODY KSZTAŁTOWANIA UMIEJĘTNOŚCI ZAWODOWYCH STANOWISKA TECHNODYDAKTYCZNE

Automatyka i Regulacja Automatyczna PRz Wprowadzenie. Wprowadzenie. Historia automatyki. dr inż. Tomasz Żabiński

Język programowania: Lista instrukcji (IL Instruction List)

KAS nowa platforma automatyzacji firmy Kollmorgen

LEKCJA TEMAT: Zasada działania komputera.

Oprogramowanie komputerowych systemów sterowania

NOWOCZESNE METODY KSZTAŁTOWANIA UMIEJĘTNOŚCI ZAWODOWYCH STANOWISKA TECHNODYDAKTYCZNE

E-E-A-1008-s6. Sterowniki PLC. Elektrotechnika I stopień Ogólno akademicki. kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES)

Sterowniki programowalne Programmable Controllers. Energetyka I stopień Ogólnoakademicki. przedmiot kierunkowy

Elementy automatyki i miernictwa przemysłowego. Wprowadzenie. Wprowadzenie. Historia automatyki. dr inż.

Systemy Czasu Rzeczywistego (SCR)

sterownik VCR v 1. 0

Wykład wprowadza do podstawowych definicji związanych z Systemami Sterowania Rozproszonego (DCS Distributed Process Control) a zwłaszcza zwraca uwagę

Elektrotechnika I stopień Ogólno akademicki. kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES)

Programowalne Sterowniki Automatyki PAC

PODSTAWY AUTOMATYKI 12. Technika automatyzacji

Na terenie Polski firma Turck jest również wyłącznym przedstawicielem następujących firm:

Czujniki obiektowe Sterowniki przemysłowe

Sterowniki Programowalne (SP) Wykład 11

Modułowy programowalny przekaźnik czasowy firmy Aniro.

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania KOMPUTEROWE SYSTEMY STEROWANIA (KSS)

INFORMATOR TECHNICZNY GE IP. Zalecana konfiguracja systemu gorącej rezerwacji Hot-Standby Redundancy w oparciu o kontrolery PACSystems

Automatyka i Robotyka II stopień ogólnoakademicki studia niestacjonarne wszystkie Katedra Automatyki i Robotyki mgr inż.

E300 - Wielofunkcyjne zabezpieczenie silnikowe. Copyright 2013 Rockwell Automation, Inc. All Rights Reserved.

SiR_13 Systemy SCADA: sterowanie nadrzędne; wizualizacja procesów. MES - Manufacturing Execution System System Realizacji Produkcji

PR kwietnia 2012 Automatyka budynkowa, Technologia sterowania Oprogramowanie Strona 1 z 5

System sterowania i wizualizacji odprężarki z wykorzystaniem oprogramowania Proficy ifix

Modularny system I/O IP67

Segmenty rynku sterowników

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

Zadania do ćwiczeń laboratoryjnych Systemy rozproszone automatyki - laboratorium

1. Cel ćwiczenia. Celem ćwiczenia jest zestawienie połączenia pomiędzy dwoma sterownikami PLC za pomocą protokołu Modbus RTU.

Magistrala. Magistrala (ang. Bus) służy do przekazywania danych, adresów czy instrukcji sterujących w różne miejsca systemu komputerowego.

MODUŁY I/O I KONWERTERY

Warunki. Co to? Po co? Supervisor Control And Data Acquisition. Jak? Systemy automatyki Systemy akwizycji danych

E-4EZA1-10-s7. Sterowniki PLC

DigiPoint Karta katalogowa DS 5.00

Działanie i charakterystyka sterownika GE FANUC VersaMaxNano

Modernizacja układu sterowania pieców soli grzewczej instalacji melaminy w Zakładach Azotowych Puławy SA.

Sylabus modułu kształcenia/przedmiotu

Elektrotechnika II Stopień (I stopień / II stopień) Ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Regulator PID w sterownikach programowalnych GE Fanuc

DigiPoint mini Karta katalogowa DS 6.00

ASEM UBIQUITY PRZEGLĄD FUNKCJONALNOŚCI

INVEOR nowy standard w technice napędów pomp i wentylatorów.

Automatyka i Robotyka I stopień ogólnoakademicki

Istnieje wiele metod przekształcania algorytmów wprogram sterujący.

Urządzenia automatyki przemysłowej Kod przedmiotu

Przemienniki częstotliwości seria S100

Budowa i oprogramowanie komputerowych systemów sterowania

Przejrzystość, intuicyjny charakter i łatwość oprogramowania sterowników FATEK.

Nowa strategia sterowania maszynami SERIA CJ1

Łukasz Przywarty r.

Czy system scala będzie wizualizował tylko instalowany sterownik czy inne. Jeżeli inne to prosimy o podanie ich parametrów oraz ilości wejść. Wyjść.

4.2 STEROWNIKI SERII RCC

Dokumentacja i systemy jakości

Najnowsze rozwiązania w zakresie automatyzacji procesów firmy Ruland E&C

Komputerowe systemy pomiarowe. Dr Zbigniew Kozioł - wykład Mgr Mariusz Woźny - laboratorium

WPROWADZENIE Mikrosterownik mikrokontrolery

Tytuł Aplikacji: Aplikacja przetwornic częstotliwości Danfoss w sieci przemysłowej Profinet

3/13/2012. Automatyka i Sterowanie PRz Wprowadzenie. Wprowadzenie. Historia automatyki. dr inż. Tomasz Żabiński. Odśrodkowy regulator prędkości

System powiadamiania TS400

Kurs SINAMICS G120 Konfiguracja i uruchomienie. Spis treści. Dzień 1

WINCC SCADA TIA SIEMENS SIMATIC HMI

Systemy na Chipie. Robert Czerwiński

Opracowanie ćwiczenia laboratoryjnego dotyczącego wykorzystania sieci przemysłowej Profibus. DODATEK NR 4 Instrukcja laboratoryjna

SYSTEMY MES SGL CARBON POLSKA S.A. System monitoringu i śledzenia produkcji

Podstawowe wiadomości

Zespół Szkół Technicznych, Rybnik, ul. Kościuszki 5;

HYDRO-ECO-SYSTEM. Sieciowe systemy monitoringu pompowni wykonane w technologii

Wykład I. Podstawowe pojęcia. Studia Podyplomowe INFORMATYKA Architektura komputerów

kontrolera dostępu MC16-PAC

Transkrypt:

Sterowniki Programowalne (SP) Wykład #2 PLC, PAC, DCS - definicje, podział, historia, rynek, miejsce w systemie automatyki WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I AUTOMATYKI KATEDRA INŻYNIERII SYSTEMÓW STEROWANIA Jarosław Tarnawski Październik 2016

Zawartość wykładu Krótki rys historyczny i motywacja powstania PLC Definicje PLC, PAC, SoftPLC, IPC Schemat poglądowy PLC Cechy PLC/PAC Zasada działania PLC Kategorie modułów PLC/PAC Miejsce PLC w systemie sterowania System SCADA jako komplementarna para dla PLC Dobór PLC do zadania automatyzacji System sterowania DCS w porównaniu do PLC+SCADA Proces konfiguracji PLC Stacja inżynierska Oprogramowanie inżynierskie do konfiguracji i programowania PLC PLC/PAC na rynku systemów sterowania Literatura

Rys historyczny Wg [1] historia sterowników programowalnych zaczyna się w 1968, gdy w grupie General Motors podjęto prace nad nową generacją sterowników po to, aby zastąpić układy sterowania stycznikowoprzekaźnikowe. Przyjęto następujące założenia: 1 Łatwość programowania i przeprogramowywania stosowne do zmieniających się warunków przemysłowych 2. Łatwość utrzymania w ruchu produkcyjnym z możliwością napraw przez wymianę instalowanych modułów 3. Większa niezawodność w warunkach przemysłowych przy mniejszych gabarytach 4. Koszty porównywalne ze stosowanymi panelami przekaźnikowymi i szafami sterowniczymi

Rys historyczny PLC/PAC PLC stały się główną platformą sprzętową realizacji systemów sterowania przemysłowego. Pierwotnie planowano wyłącznie zastąpienie układów stycznikowo-przekaźnikowych w realizacji sterowania dyskretnego (logicznego), sekwencyjnego, z wykorzystaniem zależności czasowych. PLC zostały wdrożone najpierw w branży motoryzacyjnej, a następnie w innych gałęziach przemysłu. Kolejnym etapem rozwoju było udostępnienie operacji na sygnałach analogowych co otworzyło drogę do realizacji sterowania analogowego typu PID. Wg [2] około 2002 roku wiele rodzin sterowników PLC przeszło gruntowną zmianę, w efekcie czego: wprowadzono otwarte standardy sterowania, więcej środowisk programistycznych dla PLC jest zgodnych z normą IEC61131, producenci umożliwiają także programowanie w wysokopoziomowych językach spoza normy, takich jak ANSI C, C++ a nawet C#, małe sterowniki wyposażone są w dużą ilość pamięci (8 GB i więcej), interfejsem do programowania PLC jest w głównej mierze Ethernet TCP/IP, architektura programowa PLC bazuje na deterministycznych wielozadaniowych systemach czasu rzeczywistego.

Definicja [1] PLC (ang. Programmable Logic Controller) Sterowniki programowalne PLC są komputerami przemysłowymi, które pod kontrolą systemu operacyjnego czasu rzeczywistego: - zbierają pomiary za pośrednictwem modułów wejściowych z analogowych i dyskretnych czujników oraz urządzeń pomiarowych, - transmitują dane za pomocą modułów i łącz komunikacyjnych, - wykonują programy aplikacyjne na podstawie przyjętych parametrów i uzyskanych danych o sterowanym procesie lub maszynie, - generują sygnały sterujące zgodnie z wynikami obliczeń tych programów i przekazują je poprzez moduły wyjściowe do elementów i urządzeń wykonawczych, - realizują funkcje diagnostyki programowej i sprzętowej.

Tytuł rozdziału PLC cechują się ponadto: przeznaczeniem do pracy w warunkach przemysłowych, wysoką niezawodnością, łatwością programowania i różnorodnością języków, uniwersalnością, elastycznością, możliwością doboru do konkretnego zadania automatyzacji (dzięki dużej bazie wersji PLC/PAC, kaset, CPU, modułów), skalowalnością, dużymi możliwościami komunikacyjnymi. Stąd PLC to obecnie podstawowa przemysłowa platforma sprzętowa implementacji algorytmów sterowania bezpośredniego.

Dyskusja zadań PLC PLC są komputerami przemysłowymi, które pod kontrolą systemu operacyjnego czasu rzeczywistego: zbierają pomiary, transmitują dane, wykonują programy aplikacyjne, generują sygnały sterujące, realizują funkcje diagnostyki programowej i sprzętowej.

PLC - schemat poglądowy PLC (ang. Programmable Logic Controller) Jak każdy system mikroprocesorowy PLC składa się z CPU, ROM, RAM, (ewentualnie flash, EEPROM), magistrali systemowej zapewniającej obsługę I/O oraz komunikację. Działa tu specyficzny OS RT i w założeniu konfiguracja i programowanie ma następować z zewnętrznego programatora. Rys z [2].

Miejsce i reżim pracy PLC Naturalnym miejscem pracy PLC jest szafa sterownicza. Reżim pracy PLC: 24 godz./dobę, 365 dni w roku Znane są instalacje, w których PLC pracuje kilkanaście lat bez przestoju

Zasada działania PLC cykliczne, nadzorowane czasowo i logicznie wykonywanie zestawu czynności Rys. z 4 Typowe czasy trwania cyklu PLC to: milisekundy

Podział PLC ze względu na budowę: - kompaktowe zawierające zwartą, niemodyfikowalną budowę i funkcjonalność - modułowe umożliwiające kształtowanie funkcjonalności przez dobór modułów ze względu na liczbę punktów wejść/wyjść [1] Umownym kryterium określającym skalę/wielkość PLC jest przyporządkowanie go do zbioru w zależności od liczby wejść i wyjść (liczonych razem) i tak: -Małe (50-150) we/wy -Średnie (150-500) we/wy -Duże (500-3000) we/wy

Kategorie modułów PLC Zasilacze Jednostki centralne Wejścia dyskretne Wyjścia dyskretne Wejścia analogowe Wyjścia analogowe Moduły komunikacyjne Moduły specjalizowane Moduły PLC przeważnie montowane są w kasecie razem z CPU i zasilaczem, mogą jednak być także montowane w oddaleniu

Przetwarzanie sygnałów w PLC Wczytywanie i wystawianie sygnałów do/z PLC odbywa się za pomocą modułów we/wy, których główny element stanowią odpowiednio przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe. Program w PLC operuje na wielkościach o charakterze cyfrowym.

Przetwarzanie sygnałów w PLC moduły we/wy Podstawowy podział modułów we/wy to rozróżnienie: Moduły we/wy dla sygnałów binarnych wczytanie i zapis sygnałów, które niosą informację dyskretną 0/1 Moduły we/wy dla sygnałów analogowych - wczytanie i zapis sygnałów, które niosą analogową quasi-ciągłą informację o sygnale z rozdzielczością daną przez moduł np. 10 bitowe, 12 bitowe 16 bitowe. Moduły różnią się od siebie rodzajem sygnałów które obsługują np. prąd, napięcie, zakresem tych sygnałów np. 0 10 V, 0 24 V, -10 10V, 4 20 ma, 0-230V czy typem np. wyjścia przekaźnikowe, wyjścia tranzystorowe. Zakres i typ sygnału może być określony przez producenta a priori, a może być ustawiany przez użytkownika w procesie konfiguracji PLC. Moduły są wielokanałowe jeden moduł może posiadać wiele par pinów dających możliwość wczytania/wystawienia wielu (np. 8,16,64) sygnałów. Występują również moduły mieszane zawierające wejścia i wyjścia w jednym module.

Przetwarzanie sygnałów w PLC - moduły we/wy

Przetwarzanie sygnałów w PLC moduły we/wy W części wejść zapewnia konwersję sygnałów elektrycznych 0-10V, 4-20mA na wartości logiczne z zakresu -32000 do 32000 i zapisuje je w zmiennych %AI W części wyjść zapewnia konwersję logicznych %AQ z zakresu -32000 do 32000 na sygnał elektryczny 0-10V, 4-20mA

Proces konfiguracji PLC Przed programowaniem sterowników niezbędna jest ich konfiguracja. Proces konfiguracji składa się z następujących zadań: - poinformowania CPU sterownika jakie moduły znajdują się w jakim slocie kasety sterownika czyli o dostępnych zasobach sprzętowych - przypisania adresów logicznych do fizycznych wejść/wyjść tj. powiązanie każdego kanału wejść i wyjść z adresem, który może być wykorzystany w programie - nadania szczegółowych parametrów pracy każdego modułu np. adresu IP modułu komunikacyjnego

Programowanie PLC Norma IEC61131 - Programmable Logic Controllers definiuje następujące języki programowania: Języki graficzne: 1. Język drabinkowy (Ladder Diagram LD) 2. Język bloków funkcyjnych (Function Block Diagram - FBD) Języki tekstowe: 3. Lista instrukcji (Instruction List IL) 4. Tekst strukturalny (Structured Text - ST) 5. Język grafów strukturalnych (Sequential Function Chart - SFC) Niektórzy producenci dostarczają moduł programowania w języku C, ale nie jest on zdefiniowany w normie!

Podobieństwo sposobu programowania PLC w języku drabinkowym do schematów stycznikowo-przekaźnikowych Graficzna postać programu Symboliczna linia zasilania i przekazywanie sygnału do dalszej części szczebla Styki i cewki (przekaźniki) Konstrukcje samopodtrzymujące Podobieństwo sposobu programowania urządzenia nowej generacji (PLC) do dobrze znanych elektrykom schematów stycznikowoprzekaźnikowych leżało u podstaw życzliwego przyjęcia PLC na rynku. Przejście na nową platformę nie wymagało nakładu przyswojenia zupełnie nowego podejścia tylko było niejako kompatybilne wstecz.

Sprzęt i oprogramowanie do konfiguracji i programowania PLC Programatory ręczne

Oprogramowanie narzędziowe do konfiguracji i programowania PLC Siemens TIA Portal GE Proficy Machine Edition

PAC PAC (ang. Programmable Automation Controllers) PAC cechują się [3]: Wielokryterialna funkcjonalność, rozumiana jako możliwość tworzenia aplikacji różnego rodzaju (sterowania logicznego, sterowania ruchem, napędami oraz regulacji ciągłej w ramach jednej platformy sprzętowej) Pojedyncza wielozadaniowa platforma sprzętowa, dzięki której możliwe jest przechowywanie danych procesowych oraz wewnętrznych w jednej, wspólnej dla całości bazie danych. Narzędzia programistyczne dzięki którym możliwe jest projektowanie aplikacji dla wielu maszyn czy procesów

PAC [3] Otwarta modułowa architektura, odzwierciedlająca strukturą aplikacje przemysłowe od poziomu maszyn do jednostek zarządzania produkcją fabryki Wykorzystywanie wielu standardów komunikacji, języków programowania i innych dzięki czemu dane mogą być w prostu sposób wymieniane pomiędzy produktami (systemami) pochodzącymi od wielu dostawców PAC to nowa klasa urządzeń do sterowania dzięki którym można łatwo wymieniać dane procesowe, znacznie zwiększyć funkcjonalność systemu, zaoferować zwiększoną niezawodność PAC mają niezawodność PLC, możliwości obliczeniowe PC, wykorzystują otwarte standardy przemysłowe OPC, XML

IPC Industrial PC IPC to komputer klasy PC przeznaczony do pracy w warunkach przemysłowych znajdujący zastosowanie tam, gdzie wydajność PLC/PAC jest niewystarczająca bądź specyfika programowania PLC/PAC ogranicza funkcjonalność. Komputery te odpowiadają domowym/biurowym PCtom, można zainstalować dowolny OS i dowolne oprogramowanie. Wg [6, 10] projektach systemów przemysłowych z komputerami przemysłowymi należy wziąć pod uwagę przede wszystkim interfejsy komunikacyjne (sieciowe i peryferyjne, możliwości zdalnego dostępu, interfejsy operatorskie specjalne klawiatury lub panele, włącznie z dotykowymi, graficznymi), zdolności do przyszłej rozbudowy, modernizacji (dodatkowe złącza, sloty kart modułowych) i inne.. []

IPC Industrial PC [6, 10] Przy wyborze typu komputera przemysłowego należy zwrócić szczególną uwagę na: preinstalowane niezbędne oprogramowanie i narzędzia programowe, pewność działania testy, certyfikaty itp., częstotliwość niezbędnych modernizacji, wymiany części, kompatybilność elektromagnetyczna i odporność na zaburzenia zewnętrzne, tak charakterystyczne dla środowisk przemysłowych (zgodność z odpowiednimi normami i standardami). Komputer nie może wchodzić we wzajemne interakcje z innymi urządzeniami elektronicznymi czy modułami wykonawczymi w aplikacji, chyba że przez dedykowane połączenia sieciowe lub elektryczne. Powinien być również odporny na różnego typu inne zjawiska, np. udary prądów, wyładowania elektrostatyczne itp.

IPC Industrial PC [6, 10] Z komputerów przemysłowych eliminuje się takie elementy, jak wentylatory, części ruchome, standardowe dyski twarde z ruchomymi głowicami. Wprowadza się pamięci typu flash, procedury programowe i sprzętowe zmierzające do ograniczenia zużycia energii itp. Dzięki tym ostatnim nie ma konieczności tak intensywnego chłodzenia, co z kolei wiąże się bezpośrednio z możliwością wspomnianej wcześniej eliminacji wentylatorów lub innych dodatkowych elementów chłodzenia. dostępność klawiatury, interfejsów sterujących i innych niezbędnych przycisków, pilotów itp., obudowy dopasowane do warunków środowiskowych, w jakich komputer ma być eksploatowany. Na przykład dla komputerów montowanych na zewnątrz maszyny konieczna może być obudowa klasy IP-65, zarówno dla samego komputera, jak i jego klawiatury. Ponadto w niektórych aplikacjach istotne znaczenie ma temperatura otoczenia ekstremalnie wysoka lub niska; typowe urządzenia IPC dedykowane są do środowisk z temperaturami 050 C, z wilgotnością do 90%, na wysokościach do 3000 m nad poziom morza. Niekiedy specyfika montażu wymaga dopasowania systemu montażowego do szyn typu DIN, różnego kąta położenia względem pionu/poziomu lub pełnej wodoodporności.

Rys. z [6]. Architektura sprzętowa PLC

Rys. z [6]. Architektura sprzętowa PC

Rys. z [6]. Architektura sprzętowa PC-RT

Rys. z [6]. Ulokowanie PLC, PAC, PC w przestrzeni niezawodności i funkcjonalności

Rys. z [6]. Ulokowanie PLC, PAC, PC w przestrzeni niezawodności i funkcjonalności

PLC/PAC Czy PAC to rzeczywiście przełom i zmiana generacji czy raczej naturalna ewolucja i usilna praca działów marketingu producentów PAC? Dyskusja Rys. z [5]

SoftPLC czyli PLC jako program dla PC Koncepcja działania PLC jest stosunkowo nieskomplikowana i można ją z powodzeniem odwzorować na PC. Oczywiście tracimy wówczas największe zalety PLC niezawodność, możliwość pracy w warunkach przemysłowych i łatwe kreowanie funkcjonalności przez dobór modułów we/wy. Posiadając jednak kartę akwizycji danych pomiarowych do PC możemy implementując OS oparty o koncepcję PLC w PC niejako wirtualny sterownik nazywany w branży SoftPLC. Paradoksalnie rozwiązanie to może być tańsze (nie potrzebujemy najnowszego PCta ani komercyjnego software), posiadające istotnie większy potencjał programowania i szybkość wykonania kodu. Zastosowania takiego rozwiązania to nie permanentna praca na linii produkcyjnej w warunkach przemysłowych, a raczej prace tymczasowe, niekrytyczne z punktu widzenia niezawodności. Z drugiej strony potencjalne zastosowania obejmują rozwiązania wymagające znacznie większej mocy obliczeniowej niż w PLC. Takie rozwiązanie posiada duży potencjał szkoleniowy i weryfikacyjny.

Sterowniki kompaktowe Saia PCD1.M1 Siemens LOGO! 24

Sterowniki kompaktowe GE Fanuc 90-Micro Siemens SIMATIC S7-200

Siemens S7-1200 Sterowniki kompaktowe z możliwością rozszerzenia

Saia PCD4 Modułowe PLC

GE Fanuc 90-30 Modułowe PLC

Modułowe PLC Siemens Simatic S7-300 Siemens Simatic S7-400

PAC GE Fanuc RX3i

Rodziny PLC family concept Producenci przygotowując swoją ofertę rynkową PLC przedstawiają potencjalnym klientom nie jeden model sterownika tylko całą gamę urządzeń od najmniejszych sterowników kompaktowych obsługujących kilka sygnałów do urządzeń modułowych umożliwiających wczytanie czy wystawienie tysięcy sygnałów. Zapewnia to możliwość dobrego dopasowania do potrzeb użytkownika, umożliwia wybór na miarę potrzeb oraz tzw. skalowanie czyli możliwość rozwoju instalacji. Pomimo tego, że PLC mają różną skalę i możliwości zapewnia się: - wspólny pakiet do konfiguracji i programowania - takie same zmienne systemowe i programowe, języki programowania, protokoły komunikacyjne, złącza, kable itd. - te same możliwości współpracy z systemami SCADA.

Rodziny PLC family concept Przeważnie istnieje możliwości łatwej migracji z mniejszego modelu PLC do większego, łatwego przenoszenia logiki programów. Migracja związana jest z wprowadzeniem nowej konfiguracji sprzętowej. Poznając zatem system zrealizowany wg idei family concept konkretnego producenta potrafimy zastosować i oprogramować urządzenia dowolnej skali z oferty tego producenta. Przykłady rodzin PLC/PAC GE Fanuc: seria PLC 90: 90-micro, 90-20, 90-30, 90-70 GE PACs: Rx3i, Rx7i Siemens: LOGO!, S7-1200, S7-1500, S7-300, S7-400, distributed controllers, softplc Rockwell (Allen Bradley): MicroLogix 1000, 1100, 1200, 1500 Saia: PCD1, PCD2, PCD3

SCADA SCADA Supervisory Control and Data Aquisition system sterowania nadrzędnego (nadzorczego) i akwizycji danych Zadania systemu SCADA: - realizacja sterowania nadzorczego rozumiana jako - wprowadzenie człowieka jako elementu nadzoru nad zautomatyzowanym procesem sterowania realizowanym przez PLC - możliwość wprowadzania programów w formie skryptów realizujących zdania nadzoru nad procesem i pracą PLC - pośrednictwo i koordynacja w warstwowym systemie sterowania złożonym z PLC/SCADA i warstwami optymalizacji i zarządzania - zbieranie, przetwarzanie, archiwizacja danych pochodzących z PLC - raportowanie tj. tworzenie cyklicznych podsumowań - realizacja interfejsu użytkownika, wizualizacja komputerowa stanu procesu - alarmy, zdarzenia, kontrola dostępu, autoryzacja, zabezpieczenia - udostępnianie danych przez OPC, SQL/ODBC, WWW Realizowany obecnie jako PC + specjalistyczne dedykowane oprogramowanie

PLC + SCADA We współczesnym ROZBUDOWANYM systemie sterowania PLC + SCADA stanowią nieodłączną funkcjonalną parę. PLC pracuje w warstwie sterowania bezpośredniego SCADA pracuje w warstwie sterowania nadrzędnego Oba systemy są komplementarne czyli uzupełniają się; pracują na różnych platformach sprzętowych, cechują się różnym stopniem niezawodności, przeznaczone są do różnych celów, jednak w kursie nauczania o SP nie może zabraknąć związków PLC z systemami SCADA.

Kategorie modułów PLC

Kategorie modułów PLC

Kategorie modułów PLC SCADA PLC

Kategorie modułów PLC

Kategorie modułów PLC

DCS Rozproszony/zdecentralizowany system sterowania (ang. Distributed Control System) to również infrastruktura sprzętowo-programowa przeznaczona do automatyzacji procesów przemysłowych. DCS to system złożony z funkcjonalności sterowania i wizualizacji procesu przemysłowego w odróżnieniu od systemu zbudowanego na bazie SCADA i PLC posiadający wspólną zintegrowaną i jednoznaczną bazę danych dla wszystkich zmiennych w systemie w tym z modułów sterowania i wizualizacji. Zasadniczo te systemy znajdują zastosowanie w bardzo dużych instalacjach przemysłowych (huty, elektrownie, rafinerie, chemia, farmaceutyka itd.) gdzie liczba zmiennych może osiągać kilkadziesiąt/kilkaset tysięcy zmiennych. Innym wyróżnikiem oprócz skali procesów i jednorodnej bazy danych jest natywna redundancja w niemal każdym elemencie systemu: serwerów, komunikacji, kontrolerów, układów we/wy, stacji dostępowych, inżynierskich itd. Systemy DCS mają możliwość migracji podczas działania systemu (on-line, na gorąco) i rekonstrukcji struktury sterowania i jej elementów bez wymogu zatrzymania systemu. Ich niezawodność uprawnia je do stosowania w najbardziej krytycznych zastosowaniach.

PLC+SCADA a DCS podobieństwa i różnice DCS stanowi alternatywę dla PLC + SCADA. Z PLC i SCADA oraz z wykorzystaniem PSI też można zbudować rozproszony system sterowania jednak koncepcja DCS jest nieco inna. PLC powstało dla zastąpienia dyskretnych układów stycznikowoprzekaźnikowych, DCS od początku jako platforma implementacji regulacji ciągłej z użytkownikiem jako nadzorcą. PLC i SCADA mają znamiona systemów uniwersalnych, DCS jest systemem przeważnie zorientowanym na konkretne zastosowania. Skala tych dwóch rozwiązań jest nieco inna uzasadnienie ekonomiczne zastosowań DCSa pojawia się przy instalacjach dużej skali, dużej dostępności i ekstremalnej niezawodności. DCS standardowo oferuje bloki funkcjonalne z grupy metod zaawansowanego sterowania np. predykcyjnego. Standardowo w PLC najbardziej złożonym algorytmem sterowania ciągłego jest PID. Występuje jednak stały trend zbliżania się tych rozwiązań i różnice pomiędzy tymi systemami zacierają się.

Rys. z [7]. Rynek PLC wg badań Control Engineering Polska

Rys. z [7]. Rynek PLC wg badań Control Engineering Polska

Rys. z [7]. Rynek PLC wg badań Control Engineering Polska

Rys. z [7]. Rynek PLC wg badań Control Engineering Polska

Rynek PLC wg badań Control Engineering Polska Rys. z [8]. 2008 2015 Najbardziej popularnym językiem programowania PLC jest język drabinkowy LAD - 89% dostawców oraz 87% użytkowników, FBD - zdaniem 67% dostawców oraz 50% użytkowników, ST - 44% dostawców oraz 37% użytkowników język tekstu strukturalnego (ST). Mniejszą popularnością natomiast cieszy się język: SFC, CFC, listy instrukcji (IL) oraz własny producenta (dedykowany). Dane z [7].

Rynek PLC wg badań Control Engineering Polska Przeprowadzone badanie pokazuje, że najchętniej wybieranym protokołem komunikacyjnym używanym w sterownikach PLC, PAC oraz IPC jest przede wszystkim Ethernet. Tego zdania jest 83% dostawców oraz 81% użytkowników. Z doświadczenia dostawców wynika, że innymi popularnymi protokołami są: Modbus i Serial RS-232/RS-485 po 78%, 4-20 ma/0-10 VDC (50%), Profibus 44%, CANopen 39%, EtherCAT 22%, protokoły bezprzewodowe 11%, DeviceNet oraz ControlNet po 6%. Zdaniem użytkowników tuż po Ethernecie znajdują się: Profibus 69%, Modbus 56%, Serial RS-232/RS-485 (44%), 4-20 ma/0-10 VDC (31%), HART 25%, CANopen oraz DeviceNet po 12%, BCD 6%. Wśród odpowiedzi inne znalazły się m.in. Profinet oraz Powerlink. Dane z [7]

Rys. z [8]. Rynek PLC wg badań Control Engineering Polska

Podsumowanie PLC powstały, aby umożliwić elastyczniejsze zmiany w procesie produkcji w branży motoryzacyjnej i zastąpić stosowane wówczas układy stycznikowoprzekaźnikowe. Ze względu na niezawodność, modułowość, łatwość programowania, niewygórowany koszt PLC osiągnęły sukces i zaczęły trafiać do innych gałęzi przemysłu. Ogromna liczba kontrolerów oraz baza modułów we/wy pozwala na określenie PLC jako uniwersalnych, elastycznych i skalowalnych. Aby standaryzować sposób programowania PLC opracowano normę w której zdefiniowano model programu, zasady komunikacji i języki programowania. Wraz z rozwojem techniki mikroprocesorowej i komputerowej rozwijały się również PLC. Obecnie ich możliwości zbliżają się do PCtów. Komplementarnym uzupełnieniem funkcjonalności PLC są systemy SCADA. Realizacje koncepcji PLC w PC nazywają się SoftPLC. Alternatywnym infrastrukturą sterującą dla procesów przemysłowych może być system DCS. PLC pracują w warstwie sterowania bezpośredniego w warstwowym modelu systemu sterowania. Bogate możliwości komunikacyjne pozwalają budować układy sterowania zdecentralizowanego.

Bibliografia [1] Pasierbński J., Legierski T.: Programowanie sterowników PLC, Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, 1998 [2] Kacprzak S., Programowanie sterowników PLC zgodnie z normą IEC61131-3 w praktyce, Wydawnictwo BTC, 2011 [3] Pietrusiewicz K., Dworak P., Programowalne sterowniki automatyki PAC, Wydawnictwo Nakom, 2007 [4] Siemens STEP2000 Basics of PLC [5] http://bin95.com/what-is-a-plc-pac-difference.htm [6] Krzysztof Pietrusewicz, Łukasz Urbański, Sterowniki 2011. PLC, PAC czy IPC co wybrać? maj 2011, Control Engineering Polska http://www.controlengineering.pl/menu-gorne/artykul/article/sterowniki- 2011-plc-pac-czy-ipc-co-wybrac/ [7] Iwona Górka, Raport: Polski rynek PLC, PAC oraz IPC, Control Engineering Polska, luty 2015 http://www.controlengineering.pl/menugorne/artykul/article/raport-polski-rynek-plc-pac-oraz-ipc/ [8] Polski rynek sterowników PLC, październik 2008, http://www.controlengineering.pl/menu-gorne/artykul/article/polski-ryneksterownikow-plc/ [9] Sterownik czy komputer przemysłowy? Control Engineering Polska, sierpień 2010, http://www.controlengineering.pl/menugorne/artykul/article/sterownik-czy-komputer-przemyslowy/