Transcript PLC_1
PLC alapismeretek Programmable Logic Controller (Programozható logikai vezérlők) • a korszerű ipari automatizálás alapeleme • a gazdasági versenyhelyzet és a maradéktalan vevői igények kielégítése hozta létre • 1969 – az első PLC a MODICON cégtől a General Motors megrendelésére – – – – Huzalozott CPU 1 kBájt memória 128 I/O csatorna Bitműveletek (ÉS, VAGY, NEM, stb.) • az igazi fejlődés a mikroprocesszorok megjelenésével kezdődött a 70-es évek közepétől (1, 8, 16, 32 bites processzorok) • jelenleg: több PLC-s rendszerek, PLC hálózatok A PLC felépítési vázlata Terepi busz (ipari kommunikációs vonal) Programozó egység Program tár (ROM) Adat tár (RAM) Központi Logikai Egység (CPU) Kommunikációs egység (RS232, USB, Ethernet, stb. portok) Belső sín TÁPEGYSÉG (+ 5 Volt) Számláló és időzítő egység Bemeneti illesztő egység Kimeneti illesztő egység (Analóg és digitális bemeneti csatornák) (Analóg és digitális kimeneti csatornák) … n … … … Kapcsolat a vezérléssel (vezérlési elemek) m Központi logikai egység (CPU) • Feladatai: – programutasítások végrehajtása – műveletvégzés – ALU (aritmetikai logikai egység + regiszterek) • Logikai műveletek (ÉS, VAGY, NEM, stb.) • Aritmetikai műveletek ( összeadás, kivonás, stb.) – periféria kezelés – megszakítás kezelés – vezérlő jelek előállítása, szinkronizálás Műveletvégzés az ALU-ban ADATSÍN A+B ACC Tárhelyek: A - I/O térképek ALU Utasításban szereplő cím: B - Memória - Regiszterek Vezérlőjelek Műveletvégzés az ALU-ban • PLC-nél használatos gyakoribb változók (operandusok) típusai: – BIT: alapegység a digitális technikában H L – BYTE (bájt): 8 bit alkotja H L – WORD (szó): 2 bájt alkotja – BCD kód: 4 bájt: 0, …, 9999 – DWORD (dupla szó): 2 szó alkotja – INTEGER (egész): -32768,…, +32767 – DINTEGER(dupla egész): -231,…, +231-1 – REAL (valós): - 1,17*10-38,…, +3,4*1038 Mikroprocesszorok • CISC: - komplex utasításkészlet - bonyolult utasítások - mikroprogramtár használata - változó hosszúságú utasítások - bonyolult mikroprogram • RISC: - csökkentett utasításkészlet - egyszerű utasítások (Load/Store) - huzalozott utasítás végrehajtás (hardver) - fix hosszúságú utasítások - bonyolult fordítóprogram PLC mikroprocesszorok • 1 bites processzor (bitprocesszor) – Csak logikai műveleteket végez • 8 bites processzor (I8080, I8085, Z80, Z85) – Logikai műveletek – Aritmetikai műveletek • 16 – 32 bites processzorok (RISC) – Logikai műveletek – Aritmetikai műveletek – Lebegőpontos művelet végrehajtás Memóriák • Programtár (ROM, csak olvasható memória) – Rendszerprogram (Op. Rendszer) – Felhasználói program (vezérlési program) • Memória típusok: - EPROM, EEPROM, FlashROM, MMC kártya • Adattár (RAM, írható-olvasható memória) – I/O térképek – átmeneti változók, paraméterek – részeredmények Kapcsolat a vezérléssel • Bemeneti csatornák – Digitális: - egyenáramú (+24V) - váltakozó áramú (230V AC) – Analóg: 0, ± 10V; 4 – 20mA, 0 – 20mA – Funkciói: kapcsolat a bemeneti elemekkel, érzékelőkkel • galvanikus elválasztás • zajszűrés • állapot jelzés (LED) • Kimeneti csatornák – Digitális: - univerzális (relés) - egyenáramú tranzisztoros (+24V) - váltakozó áramú tirisztoros (230VAC) – Analóg: 0, ± 10V; 4 – 20mA; 0 – 20mA – Funkciói: kapcsolat a kimeneti elemekkel, beavatkozókkal • Galvanikus elválasztás • állapot jelzés (LED) Egy egyenáramú bemeneti csatorna elvi felépítése K R1 R2 LED1 INV MUX felé C2 I0 C1 +U R3 +U PLC OT 4N33 COM 0V • R1, C1, C2 • R2 • LED1 • OT • INV - bemeneti zavarszűrő - áramkorlát - csatorna állapotjelző - optocsatoló - inverter Váltakozó áramú bemeneti csatorna +Uplc 230 V AC GR1 N • C2 • GR1 • C1 COM R1 LED1 C1 C2 K - zavarszűrő kondenzátor - egyenirányító híd - szűrő kondenzátor R2 1k I0 U2 SN7404 1 U1 4N33 Univerzális relés kimenet + Uplc E0 D1 K Relé PLC felől MK R T1 0V COM U vezérlés • T1 • K • MK - meghajtó tranzisztor - a relé érintkezője (PLC-n belül) - a kimeneti csatornára kapcsolt beavatkozó Egyenáramú tranzisztoros kimenet elvi felépítése COM (+24V) + Uplc R1 T2 U1 4N33 Bizt. R3 R2 D1 T1 0V PLC Terhelés LED1 PLC felől E0 0V • • • • U1 T2 LED1 Bizt - optocsatoló - teljesítmény tranzisztor - csatornaállapot jelző - olvadóbiztosíték (kimenet zárlatvédelem) Váltakozó áramú triakos kimenet elvi vázlata R5 230V AC D C1 R1 U1 4N33 PLC felől R4 + Uplc TR R2 T1 0V 0V PLC • D, R4, R5, C1 • TR • MK E0 MK - triak gyújtóáramkör - triak - beavatkozó elem 0V Analóg jelek feldolgozása Analóg jel Digtális jel 1 H Ui 0 L A ti B 1 A 1 0 0 ti B • Az iparban használatos analóg jel szintek: 0-20mA; 4-20mA áramszintek 0-5V; 0-10V; (-10; +10)V feszültségszintek - Pt100 ellenállás hőmérő jelei - Különböző hőelemek jelei (J, K, T, stb.) Analóg I/O csatornák • Analóg bemenet: A/D átalakítás • Analóg kimenet: D/A átalakítás Analóg jel A D N bites digitális jel … … N bites digitális jel Analóg jel D A 16 bites AD átalakító • 216 = 65536 → -32768, …, 0, …, +32767 • (0 ± 10)V tartományban: 27648 (6C00H) → +10V -27648 (9400H) → -10V • ΔU ≈ 0,36mV felbontás • (4 – 20)mA tartományban: 27648 (6C00H) → 20mA 0 (0000H) → 4mA • ΔI ≈ 0,578μA felbontás • Tárolás: 16 bites WORD (szó) típusú változóként A PLC működése (Siemens) • Ciklikus és eseményvezérelt • Ciklusidő: (5 – 50 – 100)ms