Transcript PLC2

Distribuované systémy
Vypracoval: Martin Vyoral
 Co je programovatelný automat
 Blokové schéma typického PLC automatu
 Typy programovatelných automatů
 Popis jednotlivých částí automatu
 Třídění PLC Automatů
 Malé programovatelné automaty SLC 500TM
 Malé programovatelné automaty MicroLogic 1000
 Komunikační rozhraní RS–232 a DH- 485
 Přehled instrukcí programovatelného automatu




SLC 500TM a MicroLogic 1000
RSLinx
RSLogic 500
Programování PLC automatů
Úlohy
Programovatelný automat: je uživatelský programovatelný
řídící systém přizpůsobený pro řízení průmyslových a
technologických procesů nebo strojů.
Nejčastěji se označuje zkratkou PLC (Programmable Logic
Controller), česká zkratka je PA (Programovatelný automat).
Původně byli navrženy k řešení úloh logického řízení, často
jako přímá náhrada pevné releové logiky.
V součastných aplikacích se zvyšuje podíl úloh regulačního
typu, monitorování i úloh měření.
Mezi výrobce PLC automatů patří například:ABB, AllenBradley, AEG, B+R, Eberle, Klöckner Moeller, Festo, GE,
H+B, Idec, Matsushita, Mitsubishi, Omron, Saia, Siemens,
Telemechanique.
Typy programovatelných automatů
 Mikro PLC – Nabízejí pevnou sestavu vstupů a výstupů, kompaktní
provedení, malé rozměry a nízkou cenu. Jejich funkční a
programátorský komfort je obvykle redukován na nezbytné minimum,
komunikační možnosti obvykle chybějí.
 Kompaktní PLC – Nabízejí určitou i když omezenou variabilnost.
Uživatel může k základnímu modulu připojit jeden,nebo několik
přídavných modulů z omezeného sortimentu s pevnou kombinací
vstupů a výstupů
 Modulární PLC – Větší volnost ve volbě konfigurace, možnost
zasouvat libovolné moduly, jeden systém může být tvořen několika
rámy, rozšiřovací moduly mohou být připojeny na vzdálenosti stovek
metrů.
 Programovatelné pracovní stanice – Sdružují funkce PLC a
operátorského panelu. Výhody – integrace funkcí, praktické
konstrukční provedení výhodný
poměr cena/výkon, široké možnosti uplatnění i tam, kde bylo použití
tradičního PLC s odděleným operátorským panelem dosud cenově
nedostupné.
Programovatelný automat se skládá:
 Centrální procesorové jednotky
 Systémové paměti
 Uživatelské paměti
 Vstupních a výstupních jednotek pro připojení řízeného
systému
 Komunikačních jednotek pro komunikaci se souřadnými i
nadřazenými řídícími systémy
Navzájem jsou propojeny systémovou sběrnicí
 CPU (centrální počítačová jednotka) – je jádrem celého prog. Automatu. Určuje
jeho výkonost.Může být jednoprocesorová, nebo víceprocesorová.





Důležitým parametrem CPU je operační rychlost.
Paměťový prostor se může dělit na paměť uživatelskou, systémovou a paměť dat.
Binární vstupní jednotky – slouží k připojování prvků pro tvorbu vstupů s
dvouhodnotovým charakterem výstupního signálu např. tlačítka,přepínače………
Binární výstupní jednotky – slouží k připojování nejrůznějších akčních členů s
dvouhodnotovým charakterem vstupního signálu, např. různá optická i akustická
signalizační zařízení,cívky relé, stýkačů atd.
Analogové vstupní jednotky – zprostředkují kontakt prog. Automatu se spojitým
prostředím (snímače, inteligentní přístroje s analog. vstupy atd.) Důležitou součástí
je A/D převodník s rozsahem 8nebo 12 bitů.
Analogové výstupní jednotky - slouží pro ovládání různých akčních členů či
zařízení se spojitým charakterem vstupního signálu, jako jsou např. spojité
servopohony, frekvenční měniče, ale třeba i ručkové měřící přístroje apod.
Nezbytnou součástí je D/A převodník.
Speciální jednotky – mohou mít specializované moduly pro řešení regulačních
úloh ( např. regulátor PID ), nebo pro řešení regulačních úloh s využitím fuzzy logiky
a fuzzy regulace.
dle různých hledisek
 Kompaktní PA (KPA) - menší - měly původně pevně danou konfigurací
integrovaných modulů a byly uzavřeny v jednom pouzdře. Pouzdro se montuje
přímo do výrobku, je snaha o určitý stupeň modularity a je možno i u malých
aplikací přizpůsobit sestavu. Typickými aplikačními oblastmi jsou např. řízení
klimatizačních zařízení a technického vybavení v budovách, ovládání
garážových vrat, zvedacích plošin, mycích linek, prodejních automatů, balicích
strojů apod. KPA mohou ale sloužit i jako komponenty v distribuovaných řídicích
systémech.
 Modulární PA jsou vhodné pro automatizační úlohy středního a velkého
rozsahu. Je tvořen v podstatě pevným procesorovým jádrem s napájecím
zdrojem umístěným v rámu, ke kterému se přes sběrnici připojují místní i
vzdálené periferní jednotky. Kromě i analogové vstupně výstupní jednotky bývá
možnost volby jednotek pro rychlé čítání, polohování, nejrůznější typy
komunikace, regulaci, i pro speciální funkce. U úloh většího rozsahu je důležitá
problematika MMI (Man Machine Interface), tedy rozhraní mezi člověkem a
strojem, případně technologickým procesem. Mělo by být dostatečně uživatelsky
vstřícné s vizualizací a diagnostikou chyb. Nezbytným doplňkem MPA jsou také
ovládací panely, datové terminály a vizualizační prostředky.
Firma Rockwell Automation nabízí celou škálu řídících systémů. My máme
v laboratoři k dispozici systém Allan – Bradley TM SLC 500 TM a MicroLogic
1000….
Malé programovatelné automaty SLC 500 TM
Vyrábí se ve dvou hardwarových kategoriích (kompaktní automaty,modulární
automaty).
Kompaktní automaty
 Obsahují pevně vložený procesor s možností
připojení na DH – 485
 Automat nabízí rozšířené možnosti
síťové komunikace
 Počet I/O bodů kze rozšířit až na 104
 Kapacita paměti RAM je 1KB instrukcí nebo 4KB slovních dat
 Dva přídavné moduly mohou obsahovat 64 dalších I/O bodů
Modulární automaty
 Modulární systémy SLC – 500 jsou stavebnice
 Skládají se ze zdrojů, procesorů a periferních jednotek zasunutých do
rámů se 4,7,10 nebo 13 pozicemi
 Nabízejí značnou flexibilitu systémové konfigurace a větší I/O
kapacitu než kompaktní automaty
 Uživatel si může vybrat z různých modulových polic (rámů),
napájecích zdrojů, procesorů a diskrétních nebo speciálních I/O
modulů k vytvoření aplikačního řídicího systému
 Rám (šasí) – jsou určeny pro umístění procesoru a vstupně – výstupních
jednotek. Jsou k dispozici 4,7,10,13 pozicové.
 Procesor – 5/01, 5/02, 5/03, 5/04, 5/05
 Napájecí zdroj – Allan – Bradley nabízí sedum různých napájecích
zdrojů, z toho tři střídavé a 4 stejnosměrné. Střídavé mohou být
konfigurovány pro provoz 120 nebo
240 V stř
 I/O moduly - analogové, diskrétní,
speciální
Moduly systému SLC 500 TM
SLC 5/01 nabízí:
 Instrukční sadu stejnou jako pevný automat
 Paměť pro program 1Kb, nebo 4Kb instrukčních slov
 Adresování až 256 I/O
 Komunikace po DH – 485 peer-to-peer zahájena z jiného
uzlu
 Programování žebříčkovou logikou
 Rozšířené programové instrukce
SLC 5/02 nabízí: rozšířenou instrukční sadu, zvýšené diagnostické možnosti
a rozšířené komunikační možnosti oproti SLC 5/01 a pevným automatům.
A dále poskytuje:
 4KB programové paměti (16 KB datových slov)
 Komunikace DH – 485 peer-to-peer
 Rozšiřující programové instrukce ( algoritmusPID,volitelné
časové přerušení,indexové adresování, uživatelské chybové
rutiny, instrukce pro posílání zpráv po síti).
SLC 5/03 ,5/04 a 5/05 jsou více než desetkrát rychlejší než původní
procesor SLC 5/02, což podstatným způsobem rozšiřuje možnosti jejich
využití.
Tyto procesory jsou osazeny 32-bitovými procesory Motorola. Jsou určeny
pro náročnější aplikace, kde je požadována rychlost a spolehlivost. Také
poskytují celou řadu nových možností, které přispívají ke zvýšení výkonu
aplikací a snížení ceny, jako například:
 on-line editace,
 vestavěný RS-232 kanál,
 větší uživatelská paměť,
 hodiny reálného času,
 časové přerušení s rastrem od 1ms,
 přerušení od vstupů až do 1 KHz,
 připojení na Ethernet
 MicroLogix 1000 je dodáván ve dvou provedeních o 16 nebo 32 I/O





místech
Je možno vybrat si z osmi různých konfigurací v závislosti na napájecím
napětí
Pro modelování procesorových dat jsou použity paměti typu RAM a
EEPROM
Paměť má kapacitu 740 slov programu a 258 slov dat
Komunikace mezi řídícím systémem a PC probíhá po lince RS – 232 C
Programovací software je stejný jako u automatu SLC – 500
MicroLogix 1000TM
Boční strana automatu s popisem
RS – 232





Sériová komunikační linka
Protokol DF1 (Full Duplex)
Rychlost 19,2 kb/s
Pro spojení dvou zařízení
Pro spojeni PC – PLC je nutno použít
křížený kabel
RS - 232
DH – 485





Sériová komunikační linka
Rychlost 19,2 kb/s
Vzdálenost 1250 m
Počet stanic 0-31
Pro připojení k PC je možné
použít konvertor PIC
Konvertor 1747 - PIC
Instrukce lze rozdělit do následujících skupin:
 Bitové
 Časovače a čítače
 Logické a pro práci s daty – přesuny, kopírování
 Instrukce porovnávání – větší, menší, limit apod.
 Matematické
 Sekvencery
 S operandem typu FILE
 Bitové posuny, LIFO a FIFO zásobníky
 Komunikační – komunikace s ostatními automaty na síti
 Instrukce I/O přerušení
Podrobnější popis všech instrukcí lze najít na webové adrese:
http://homel.vsb.cz/~rep75/Predmety/Distrib_sys/InstrukceSLC500/index.html
 32 bitový produkt systém zajišťující komunikaci s automaty Allan –
Bradley
 Zajišťuje propojení na průmyslové sítě aplikacím využívající DDE
(Dynamic Data Exchange) nebo OPC (OLE for Process Control).
 Nejdůležitějším oknem programu RSLinx je okno nazvané RSWho,
které obsahuje seznam nadstavených sítí a automatů do těchto sítí
připojených
Pracovní okno RS Linx
Stručný popis vlastností: RSLogic 500 je 32 bitový program od firmy
Rockwell Software umožňující programování (v příčkovém diagramu)
procesorů SLC 500, MicroLogic 1000,1200,1500.
Vlastnosti softwaru:
 Přehledné zobrazení celého projektu
 Variabilní editor příčkové logiky
 Drag and Drop editace
 Uživatelské zobrazení dat
 ASCII editor
 Přehledné zobrazení statusu
 Jednoduchá konfigurace komunikací
 Výkonný editor databáze
 Funkce Search a Replace
 Flexibilní komunikace přes Rockwell Software WINteligent LINX nebo
RSLinx.
 Kompatibilní s PLC-500 a Micrologix A.I. Sérií, APS a MPS
programovacími softwary
Pracovní okno RSLogic
Zakládání projektu:
1.
2.
3.
4.
Založíme nový projekt
Vybereme a pojmenujeme procesor automatu
Nadstavíme konfiguraci automatu ( jaké moduly máme do automatu
vložené ).
Nadstavíme komunikační kanály procesoru
Tyto parametry nadstavujeme tlačítkem controler v levém panelu
programovacího prostředí.
Přesný popis práce s projektem a nadstavení komunikace najdeme v
kapitole 3.3 na webové adrese
http://homel.vsb.cz/~rep75/Predmety/Distrib_sys/Vytah/03.htm
K programování PLC systémů lze využít specializovaných jazyků, původně
navržené pro snadnou , názornou a účinnou realizaci logických funkcí.
Jazyky systémů různých výrobců jsou podobné, nikoliv však stejné. Přímá
přenositelnost programů mezi PLC různých výrobců není možná,daří se to
obvykle mezi systémy téhož výrobce.
Rozlišujeme čtyři typy jazyků:
 Jazyk mnemokódů
 Jazyk konstantních releových schémat
 Jazyk logických chémat
 Jazyk strukturovaného textu
My se budeme hlouběji zabývat programováním pomocí ladder (žebříčkového)
programování. Což je jazyk založený na reléových schématech s rozdílem, že příčky
v reléových schématech mají elektrickou spojitost a příčky v laader diagramech mají
spojitost logickou.
Funkce žebříčkových programů
 Žebříčkový program vkládaný do paměti kontroleru obsahuje bitové
instrukce, které reprezentují externí vstupní a výstupní zařízení
 Žebříčkový program se skládá z jednotlivých příček (rung), které
každá z nich obsahuje nejméně jednu výstupní instrukci a jednu,
nebo více vstupních instrukcí (vstupní vlevo, výstupní vpravo).
 K provedení výstupní instrukce je třeba, aby vyhodnocení všech
vstupních instrukcí, předcházejících této výstupní instrukci, bylo
pravdivé (true).
Ukázka jedné příčky žebříčkového programu
Operační cyklus procesoru:

Prohlížení vstupů – čtení externích vstupů a jejich zápis do
vstupních datových souborů

Prohlížení programu – provádění programu. Při provádění
programu, procesor provádí kompletní seznam instrukcí v pořadí
příček tak,jak jdou shora dolů a v příčce zleva doprava.Opravují
se bity na základě výstupních instrukcí.

Komunikace – komunikace s připojenými zařízeními

Vnitřní údržba – provádění vnitřní údržby procesoru
 Pro práci s datovými soubory musíme znát mechanizmus adresování





těchto souborů
Každý datový soubor je identifikovány písmenem představující datový typ
a písmenem
Datové typy obsahují elementy jejichž velikost je různá podle dat. typu
Tyto elementy se dále dělí na slova, nebo bity
Adresovány mohou být jednotlivé elementy, slova, nebo bity
Adresy jsou tvořeny pomocí alfanumerických znaků oddělených
oddělovači
Adresace datových souborů
Typy datových souborů
Úloha 1
Zadání úlohy: – Zapojte úlohu, kdy spínačem SP1 sepnete první žárovku Ž1 a
spínačem SP2 sepnete druhou žárovku Ž2.
Schéma zapojení
SP1
SP2
24VDC
Ž1
SP 1
SP 2
Ž1
Ž2
-
+
24VDC
DC
COM
Ž2
DC
I/0 I/1 I/2 I/3 I/4 COM I/5 I/6 I/7 I/8 I/9
24 V
Micrologix 1000 TM
AC IN
L1
VAC
VAC
VAC
VAC
VAC
N PE VDC O/0 VDC O/1 VDC O/2 VDC O/3 VDC O/4 O/5
Klasické zapojení žárovek přes zdroj
Zapojení žárovek přes PLC automat
220VAC
Pravdivostní tabulka
SP1
SP2
Ž1
Ž2
1
0
1
0
0
1
0
1
Stav 1 – sepnuto (SP sepnut)
Stav 0 – vypnuto (SP vypnut)
Při stavu 1 žárovka svítí/bliká
Při stavu 0 je žárovka vypnuta
Úloha 1
Tabulka vstupů/výstupů
Označení
Adresa
Označení na
PLC
Vstup
SP1
I:0/0
I/0
Vstup
SP2
I:0/1
I/1
Výstup
Ž1
O:0/0
O/0
Výstup
Ž2
O:0/1
O/1
Odkaz na print screen: Photo\print_zarovka_1.JPG
Odkaz na soubor: ulohy\POKUS_ZAROVKA_1.RSS
Úloha 1
Žebříčkové schéma
Úloha 2
Zadání úlohy: – Navrhněte zapojení tak, aby se žárovky mohli nacházet
ve třech možných stavech za použití třech přepínačů: stav 1-bliká jedna
žárovka, stav 2 – bliká druhá,3 stav-blikají obě žárovky zároveň.
24VDC
SP 3
SP 2
SP 1
Ž1
-
+
Zapojení:
Ž2
DC
DC
I/0 I/1 I/2 I/3 I/4
I/5 I/6 I/7 I/8 I/9
COM
COM
24 V
Micrologix 1000TM
AC IN
L1
VAC
VAC
VAC
VAC
VAC
N PE VDC O/0 VDC O/1 VDC O/2 VDC O/3 VDC O/4 O/5
220VAC
Pravdivostní tabulka
SP1
SP2
SP3
Ž1
Ž2
Stav
1
1
0
0
1
0
Stav
2
0
1
0
0
1
Stav
3
0
0
1
1
1
1 – sepnuto (SP sepnut)
0 – vypnuto (SP vypnut)
Při stavu 1 žárovka svítí/bliká
Při stavu 0 je žárovka vypnuta
Úloha 2
Tabulka vstupů/výstupů
Označení
Adresa
Označení na
PLC
Vstup
SP1
I:0/0
I/0
Vstup
SP2
I:0/1
I/1
Vstup
SP3
I:0/3
I/3
Výstup
Ž1
O:0/0
O/0
Výstup
Ž2
O:0/1
O/1
Odkaz na print screen: Photo\print_zarovka_3.JPG
Odkaz na soubor: ulohy\POKUS_ZAROVKA_3.RSS
Úloha2
Žebříčkové schéma
Úloha 3
Zadání úlohy: – Navrhněte zapojení tak, aby žárovky blikaly v následujícím pořadí:
Ž1 zabliká 2x v momentě, kdy podruhé blikne rozsvítí se Ž2 a ta svítí po dobu než Ž1
zase 2x zabliká (po druhém bliknutí Ž1 zhasne). Tento cyklus se neustále opakuje.
Interval blikání Ž1 si každý určete sám.
Schéma zapojení
24VDC
SP 1
Ž1
-
+
DC
COM
Ž2
Micrologic
1000I/4TM DC I/5 I/6 I/7 I/8 I/9
I/0 I/1
I/2 I/3
COM
24 V
Micrologix 1000TM
AC IN
L1
VAC
VAC
VAC
VAC
VAC
N PE VDC O/0 VDC O/1 VDC O/2 VDC
O/3 VDC O/4 O/5
220VAC
Pravdivostní tabulka
SP1
Ž1
Ž2
1
1
0
Ž1 bliká 2x
1
0
1
Ž2 svítí
Stav 1 – sepnuto (SP sepnut)
Stav 0 – vypnuto (SP vypnut)
Při stavu 1 žárovka svítí/bliká
Při stavu 0 je žárovka vypnuta
Úloha 3
Časový diagram funkce žárovek
Ž1
svítí
T1
nesvítí
Ž2
svítí
nesvítí
t
T1 ………si každý volí sám
Úloha 3
Tabulka vstupů/výstupů
Označení
Adresa
Označení na
PLC
Vstup
SP1
I:0/0
I/0
Výstup
Ž1
O:0/0
O/0
Výstup
Ž2
O:0/1
O/1
Odkaz na print screen: Photo\print_citac_2_1.JPG, Photo\print_citac_2_2.JPG
Odkaz na soubor: ulohy\citac_2.RSS
Úloha 3
Žebříčkové schéma
Úloha 4
Zadání úlohy: Navrhněte zapojení tří žárovek které blikají postupně v následujícím pořadí: Ž1,Ž2,Ž3.
Tento sled blikání žárovek se bude neustále opakovat.
24VDC
SP 1
Ž1
Schéma zapojení
-
+
DC
COM
I/0 I/1 I/2 I/3 I/4
DC
COM
Ž2
Ž3
I/5 I/6 I/7 I/8 I/9
24 V
AC IN
L1
Micrologix 1000TM
VAC
VAC
VAC
N PE VDC
O/0 VDC
O/1 VAC O/2 VAC O/3 VDC O/4 O/5
VDC
VDC
220VAC
Pravdivostní tabulka
SP1
Ž1
Ž2
Ž3
1
1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
Stav 1 – sepnuto (SP sepnut)
Stav 0 – vypnuto (SP vypnut)
Při stavu 1 žárovka svítí/bliká
Při stavu 0 je žárovka vypnuta
Úloha 4
Tabulka vstupů/výstupů
Označení
Adresa
Označení na
PLC
Vstup
SP1
I:0/3
I/3
Výstup
Ž1
O:0/0
O/0
Výstup
Ž2
O:0/1
O/1
Výstup
Ž3
O:0/2
O/2
Úloha 4
Žebříčkové schéma
Úloha 5
Zadání úlohy: Zapojte na vstup dvě žárovky, kdy po sepnutí spínače SP1 se rozsvítí
žárovka Ž1,po uplynutí časového intervalu zhasne a zároveň se rozsvítí druhá
žárovka na vámi zadaný časový interval a zhasne.Po uplynutí tohoto časového
intervalu se rozsvítí obě žárovky najednou a svítí po dobu daného časového intervalu
a to se opakuje do té doby než vypneme spínač. Časový interval mezi svícením si
určete každý sám. 24VDC
SP 1
Zapojení:
-
+
DC
COM
DC
I/0 I/1 I/2 I/3 I/4 COM I/5 I/6 I/7 I/8 I/9
Ž1
Ž2
24 V
Micrologix 1000TM
AC IN
L1
N
VAC
VAC
VAC
VAC
VAC
PE VDC O/0 VDC O/1 VDC O/2 VDC O/3 VDC O/4 O/5
220VAC
Pravdivostní tabulka
SP1
Ž1
Ž2
1
1
0
1
0
1
1
1
1
0
0
0
Stav 1 – sepnuto (SP sepnut)
Stav 0 – vypnuto (SP vypnut)
Při stavu 1 žárovka svítí/bliká
Při stavu 0 je žárovka vypnuta
Úloha 5
Časový diagram funkce žárovek
Ž1
svítí
T1
nesvítí
Ž2
T2
svítí
nesvítí
Ž1,Ž2
T3
svítí
nesvítí
T1,T2,T3………si každý zvolí sám
t
Úloha 5
Tabulka vstupů/výstupů
Označení
Adresa
Označení na
PLC
Vstup
SP1
I:0/0
I/0
Výstup
Ž1
O:0/4
O/4
Výstup
Ž2
O:0/5
O/5
Odkaz na print screen: Photo\print_zarovka_5_1.JPG, Photo\print_zarovka_5_2.JPG, Photo\print_zarovka_5_3.JPG
Odkaz na soubor: ulohy\zarovka_5.RSS
Úloha 5
Žebříčkové schéma
Úloha 6
Zadání úlohy – Zapojte jednu žárovku a dva přepínače tak, aby, přepínač SP1 sloužil
čítač a druhý přepínač SP2 na resetování čítače. Při stisku přepínače SP1 a námi
nadstaveném počtu stisknutí se žárovka rozsvítí. Resetujeme druhým přepínačem
SP2.
24VDC
Zapojení:
SP 1
SP 2
-
+
Ž1
DC
COM
DC
I/0 I/1 I/2 I/3 I/4 COM I/5 I/6 I/7 I/8 I/9
24 V
I/8 I/9
Micrologic
1000TM
VAC
AC IN
VDC
L1
N
VAC
PE VDC O/0
VAC
VDC
VAC
VAC
VAC
O/1 VDC O/2 VDC O/3 VDC O/4 O/5
220VAC
Pravdivostní tabulka
SP1
SP2
Ž1
1
0
1
např.5
stisknutí
1
1
0
reset
Stav 1 – sepnuto (SP sepnut)
Stav 0 – vypnuto (SP vypnut)
Při stavu 1 žárovka svítí/bliká
Při stavu 0 je žárovka vypnuta
Úloha 6
Tabulka vstupů/výstupů
Označení
Adresa
Označení na
PLC
Vstup
SP1
I:0/1
I/1
Vstup
SP2
I:0/0
I/0
Výstup
Ž1
O:0/0
O/0
Odkaz na print screen:Photo\print_citac_1.JPG
Odkaz na soubor:ulohy\CITAC1.RSS
Úloha 6
Žebříčkové schéma