Transcript gépipari automatizálás ii. plc, ppt

GÉPIPARI
AUTOMATIZÁLÁS II.
7.1. előadás
PLC
1
PLC jelentése

PLC =Programmable Logic Controller
/Programozható logikai vezérlő/

SPS = Speicherbare Programmierbare Steuerung
2
Programozható vezérlők

A programozható vezérlők az 1970-es évektől
kezdődően terjedtek el és ma csaknem
kizárólagos alkalmazást nyertek el az ipari
folyamatok vezérlésében.

A programozható vezérlő berendezések, a
vezérlési funkciókat szoftver útján valósítják
meg.
3
PLC története



1968-ban a General Motors cég pályázatot hirdetett olyan
programozható vezérlőberendezés fejlesztésére, amely ötvözi a
relés, a félvezetős és a számítógépes vezérlés előnyeit.
A pályázat kiírásban az alábbi szempontok szerepeltek:
• Egyszerű, moduláris felépítés, kis méret;
• Mozgó alkatrészt ne tartalmazzon;
• Galvanikusan leválasztott bemenetek és kimenetek
• Könnyű programozhatóság és újraprogramozás;
• Valós idejű működés max. 0,1 s válaszidővel;
• Nagy megbízhatóság, minimális karbantartás;
• Versenyképes ár
Pályázatra a Modicon és az Allen Bradley cégek jelentkeztek.
4
PLC története





1968. A PLC - koncepció
kidolgozása a General Motors
felhívására
1969. Az első Modicon PLC
megjelenése huzalozott CPU-val 1K
memóriával és 128 I/O-val
1971. A PLC első alkalmazása az
autóiparban
1973. Az első intelligens (smart)
PLC megjelenése aritmetikai
funkcióval, nyomtatóvezérléssel,
mátrixműveletekkel, képernyőkijelzéssel
1974. Az első többprocesszoros
PLC gyártása időzítő- és
számlálófunkcióval, 12K memóriával
és 1024 I/O-val







1975. Az első PID algoritmussal
ellátott PLC kibocsátása
1976. A távoli modulkezelés
kidolgozása és a hierarchikus
konfiguráció bevezetése az integrált
gyártórendszerben
1977. A mikroprocesszor bázisú
PLC bevezetése
1980. Intelligens kommunikációs
modulok kifejlesztése, valamint a
nagysebességű, nagy pontosságú
pozícionáló interfész kifejlesztése
1981.16 bites mikroprocesszor
bázisú PLC színes monitorral
1983. Olcsó „mini” PLC-k
megjelenése
1985. PLC hálózatok kifejlesztése
5
PLC feladata


Az irányítás folyamatában az információ
feldolgozása.
Fogadja, kiértékeli, feldogozza a bemeneti
adatokat és kimenő jelet állít elő.
6
PLC kialakítási módja
Kompakt PLC




Fő egységei közös házba
építettek
Állandó számú be és
kimenettel rendelkeznek
kis helyigényű
Pl: FESTO, Telemecanique
Moduláris PLC





a vezérlőberendezés
modulokból épül fel
tetszés szerint bővíthető
Az egyes elemek felfogó
sínen rögzíthetők
az egységek közötti
kommunikációt szalagkábel
vagy belső BUSZ biztosítja
Pl: SIEMENS, OMRON
7
Jellegzetes PLC típusok
CPM1A (Omron)
LOGO (Siemens)
8
Jellegzetes PLC típusok
S 5 – 115 U (Siemens)
S 7 – 300 (Siemens)
9
Kompakt PLC felépítése
10
Moduláris PLC felépítése
11
PLC-k funkcionális felépítése
• Központi logikai ill. feldolgozóegység (CPU)
• Memória (ROM, EPROM, RAM)
• Bemeneti (input) egységek (digitális, ill. analóg)
• Kimeneti (output) egységek (digitális, ill. analóg)
• Kommunikációs egység
• Tápegység
12
Kompakt PLC felépítése
13
Moduláris PLC felépítése
14
PLC-k fő egységei
15
Központi feldolgozó egység (CPU)




A központi feldolgozó egység a PLC “agya”.
futtatja a felhasználói programot és vezérli a
további egységeket.
végzi a kimeneti és a bemeneti egységek
címzését
parancsokat ad a rendszerben lévő intelligens
feldolgozó egységeknek.
16
Tápegység

A tápegység feladata:
a rendszert megfelelő feszültséggel ellássa
 a hálózati feszültséget a PLC számára átalakítsa és
stabilizálja.


A legtöbb esetben külön telepeket is tartalmaz,
hogy feszültség-kimaradás esetén a RAM
tartalma megőrizhető legyen.
17
Bemeneti és kimeneti egységek


Lehet digitális vagy analóg
A PLC-k be- és kimeneti pontjai galvanikusan (potenciálmentes)
le vannak választva a belső buszról, illetve a CPU egységtől.
18
Digitális bemeneti egység


A digitális bemeneti egységek feladata olyan
jelek értelmezése, melyek csak két lehetséges
állapotot vehetnek fel.
általában nyomógomboktól, kapcsolóktól vagy
érzékelőktől kap jelet
19
Digitális kimeneti egység


A digitális kimeneti egységek feladata a PLC
belső jeleinek átalakítása a környezet számára.
A kimeneteken távozó jelek általában mágnesszelepeket, motorokat, lámpákat működtetnek.
20
Analóg be- és kimeneti egységek
Analóg bemeneti egység

Az analóg bemeneti
egységek A/D átalakítók
segítségével konvertálják
digitális kóddá a
bemenetre kapcsolt
analóg jelet.
Analóg kimeneti egység

A PLC futása során
számolt digitális
értékeket alakítja át D/A
konverter segítségével
analóg jellé.
21
PLC előnyei, hátrányai

Előnyei:









a vezérlő kis mérete és helyigénye
a vezérlőszekrény többi eleméhez formailag is illeszkedik
lényegesen kevesebb a huzalozási munka
programozása egyszerű, áttekinthető, a berendezés működése
programmódosítással esetenként szerelés nélkül is változtatható
könnyű üzembe helyezés és hibakeresés
programírás és futtatás szakaszosan is végezhető, a program és a
berendezés működése szimulációval tesztelhető
rendkívül megbízható, hosszú élettartamú
széles felhasználási terület
Hátránya:

A vezérlő és a programozó szoftver viszonylag drága
22
PLC-ben futó programok
ALAPSZOFTVER


A PLC operációs rendszere
(gyártó-, ill. típusfüggő)
Funkciói:






interpreter funkció: a felhasználói
program értelmezésére és
végrehajtására
státusz-generáló funkció
önteszt funkció
kommunikációs vonalak kezelése
ember-gép kapcsolat
programfejlesztési funkció
FELHASZNÁLÓI PROGRAM

a PLC programok változó részét
jelenti

segítségével válik alkalmassá a PLC
az adott vezérlési feladatra

Speciális irányítástechnikai
programnyelven íródnak
23
PLC felhasználói programozása



A program fejlesztése személyi számítógépen
történik, és a kész programot (már a CPU
processzorának gépi kódjában) viszik át a
későbbi tárolóeszközbe.
Egyes PLC-k speciális, előlapi programozási
lehetőséggel is rendelkeznek.
A felhasználói program tárolható RAM-ban,
EPROM-ban vagy EEPROM -ban
24
PLC program nyelvek
PLC
program nyelvek
Szöveges rendszerű
program nyelvek
Strukturált
program nyelv
(ST)
Utasítás listás
program nyelv
(IL; AWL)
Grafikus rendszerű
program nyelvek
Létra
diagramm
(LD, KOP)
Funkció
blokk
(FB, FUP)
Sorrendi
folyamatábra
(SFC)
25
PLC utasítás feldolgozása
A PLC utasítás feldolgozása lehet:
 lépéses
 ciklikus
26
Lépéses utasítás feldolgozás

A PLC csak az aktuális lépés
bemeneti feltételeit vizsgálja, nem
vizsgálja ciklikusan az összes
bemenetet

A bemeneti feltételek teljesülése
után csak az érintett kimenetet
vezérli

Ha valamelyik lépésben a bemeneti
feltételek nem teljesülnek, ott a
program leáll.

ritkán használatos működési mód

PL.: FESTO PLC-k
27
Ciklikus utasítás feldolgozás

a rendszer „ms” ciklusidővel a
bemeneti állapotot állandóan
lekérdezi.

Ha az állapot változik, a bemeneti
jelek aktualizálódnak és a
programozott műveletek elvégzése
után a kívánt kimeneti jelek
létrejönnek.

Az összes kimenet kapcsolása egy
időben történik

a ciklusidő és a reakcióidő függ a
felhasználói program hosszától és
az utasítások típusától

Pl: OMRON, SIEMENS PLC-k
28
Kimenetek, bemenetek, belső
változók címzése



A be- és kimeneti jeleket
(változókat), a belső változókat,
valamint az időzítőket, számlálókat
címezni kell.
A címzés egy jellemző betűből
(operandus / változó) és egy
számból (paraméter) áll. Pl.: E1,
E2, A1, M5 stb.
Belső változó (merker/flag) egy
bites memória egység, jelállapot
átmeneti tárolására használjuk.
Ugyanúgy működnek mint a
kimenetek csak nincsenek
elektromosan kivezetve.
Jele
(német)
Jele
(angol)
Bemenet
E (=Eingang)
I (=Input)
Kimenet
A (=Ausgang)
O (=Output)
Belső változó
M (=Merker)
F (=Flag)
Állandó
K (=Konstans)
K (=Konstans)
Időtag
T (=Timer)
T (=Timer)
Számláló
Z (=Zahler)
C(=Count)
Program
egység
P
P
Hálózat
NW(=Netzwerk)
NW(=Network)
29
Utasítás listás programozás (IL,
AWL)
Az utasításlistás
programozás esetén a
különböző bemeneti
feltételeket valamint a
bemenetek és a
kimenetek kapcsolatait
szöveges utasítások
rövidítéseivel
programozhatjuk.
Művelet
Jele (német)
Jele (angol)
Logikai
összeadás
(VAGY)
O (=Oder)
O (=Or)
Logikai szorzás
(ÉS)
U (=Und)
A (=And)
Logikai tagadás
N (= Nicht)
N (=No)
Betöltés
L (=Laden)
L (=Load)
Nullművelet
NOP (= Nicht
Operandu
s)
NOP (=No
Operan
dus)
Hozzárendelés
kimenethez
=
=
30
Létradiagrammos programozási mód
(LD, KOP)

A bemenetek és kimenetek kapcsolatait egy
áramúttervhez hasonló ún. létradiagrammban
grafikusan ábrázoljuk.

A bemenetek ábrázolásához használt jelképek:



Záró érintkező:
Bontó érintkező:
---] [-----]/[---
A kimenetek ábrázolásához használt jelképek:


Bekapcsolás (SET)
Kikapcsolás (RESET)
----( )-------(/)---31
Funkcióblokkos programozás

Ez a programnyelv is egy grafikus programozási mód.
A bemenetek és a kimenetek közötti
függvénykapcsolatot logikai jelképekkel adjuk meg.

ÉS függvény

VAGY függvény

Logikai tagadás (NEM)
&
≥1
/bemenetek/
1
/kimenet/
32
Logikai alapkapcsolások
KOP
ÉS függvény
AWL
1 L E1
2 U E2
3 =A1
FUP
E1
A1
&
E2
4 PE
33
Logikai alapkapcsolások
KOP
VAGY függvény
AWL
1 L E1
2 O E2
3 =A1
FUP
E1
A1
≥1
E2
4 PE
34
Logikai alapkapcsolások
KOP
NEM függvény
AWL
1 L NE1
2 =A1
FUP
E1
A1
1
3 PE
35
Logikai kapcsolások
1 L E1
2 U E2
3 =A1
4 L E2
E1
A1
&
E2
5 U NA1
6 =A2
1
A2
7 PE
&
E2
36
Logikai kapcsolások
1 L E1
2 U E2
3 OE3
4 =A1
5 =A2
E1
&
6 PE
A1
E2
E3
≥1
A2
37
Logikai kapcsolások
1 L(
2 O E1
3 O E3
4 )
5 UE2
E1
≥1
6 =A1
E3
7 PE
A1
E2
&
38
Logikai kapcsolások
1 L E1
2 U E2
3 O
4 U E3
5 U E4
E1
&
E2
E3
6 =A1
A1
≥1
7 PE
&
E4
39
PLC feladat dokumentumai





Kapcsolási rajz: a működtetni kívánt berendezés pneumatikus,
hidraulikus, elektromos kapcsolási vázlata, amely tartalmazza a
vezérlő és munkavégző elemket.
ÚT-LÉPÉS diagramm: a munkavégző elemek mozgásciklusait
tartalmazza
Be- és kimeneti változók listája: Táblázatos formájú.
Tartalmazza a be és kimenetek abszolút címzését, egy
hozzárendelt szimbólikus címzést és egy szöveges megjegyzést
PLC huzalozási vázlata: A be- és kimenetek bekötését mutatja
PLC program
40
Feladat


Készítse le az ábrán látható marógép PLC –s vezrélését.
Működése:




Befogóhenger szorít (A+)
Előtolás előre (B+)
Előtolás vissza (B-)
Befogóhenger vissza (A-)
41
Megoldás

Pneumatikus körfolyam:
42
Megoldás

ÚT-LÉPÉS diagramm
43
Megoldás

Bemeneti és kimeneti változók listája
Abszolút címzés
Szimbolikus címzés
Megjegyzés
E1
S1
„A” henger alaphelyzeti érzékelője
E2
S2
„A” henger pozitív helyzeti érzékelője
E3
S3
„B” henger alaphelyzeti érzékelője
E4
S4
„B” henger pozitív helyzeti érzékelője
E5
S5
START (főkapcsoló)
A1
Y1
„A” henger pozitív irányú mozgatása
A2
Y2
„A” henger negatív irányú mozgatása
A3
Y3
„B” henger pozitív irányú mozgatása
A4
Y4
„B” henger negatív irányú mozgatása
44
Megoldás

PLC bekötési vázlata
45
PLC Program (KOP)
CIKLIKUS (Siemens, Omron)
46
Köszönöm a figyelmet!
47