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