sterowniki programowalne plc cz. 1 – wiadomości podstawowe · podstawowe wiadomości. bartman...

Ste

row

niki

P

LC

Sterowniki PLC Podstawowe wiadomości

Bartman Jacek [email protected]

Bartman Jacek – Sterowniki PLC

Realizacja wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych Pozytywna ocena z kolokwium końcowego Dopuszczalna 1 nieobecność na wykładzie

Forma zajęć:

Mechatronika

Wykłady 15h/9h (s. niestacjonarne) Laboratorium 30h/18h (s. niestacjonarne)

Prowadzący:

dr inż. Jacek Bartman, konsultacje środa 13.00-15.00, sala: A0B1-336, A0B1-206

Warunki zaliczania


1. Sałat Robert, Korpysz Krzysztof, Obstawski Paweł – Wstęp do programowania sterowników PLC – WKŁ Warszawa 2010

2. Legierski Tadeusz, Kasprzyk Janusz, Wyrwał Janusz, Hajda Janusz – Programowanie sterowników PLC – WPKJS Gliwice 2008

3. Flaga Stanisław – Programowanie sterowników PLC w języku drabinkowym” – BTC Legionowo 2010

4. Pawlak Marcin – Sterowniki programowalne – Wrocław 2010 http://www.dbc.wroc.pl/dlibra/docmetadata?id=7791&from=pubindex&dirids=107&lp=1267

5. Manuale dostępne na stronach producentów

6. Norma PN‐IEC‐61131 Sterowniki programowalne.

Literatura

http://www.dbc.wroc.pl/dlibra/docmetadata?id=7791&from=pubindex&dirids=107&lp=1267�


Poprzednikami systemów sterowania programowalnego były:

układy "programowane połączeniowo" (układy przekaźnikowo-stycznikowe),

maszyny cyfrowe, przy pomocy których realizowano sterowania binarne z prostego poziomu obsługi.

Przekaźniki mają określoną liczbę styków. Jest to ograniczenie, które zmusza do stosowania dodatkowych przekaźników w przypadku konieczności wysterowania kilku urządzeń jednocześnie.

Co poprzedzało sterownik PLC?


Układy stycznikowo-przekaźnikowe

pracochłonne projektowanie trudność wprowadzania zmian w algorytmach sterowania kłopotliwa diagnostyka

Sterowniki PLC (ang. Programmable Logic Controller sterownik swobodnie programowalny)

algorytm sterowania w postaci programu małe gabaryty mała energochłonność Słowo logic w nazwie ma znaczenie historyczne,

dzisiaj realizują one pełną regulację cyfrową

Współczesne układy automatyki trudno sobie wyobrazić bez sterowników PLC.

Układy stycznikowo-przekaźnikowe a PLC


W normie IEC 61131-1 sterownik programowalny zdefiniowano jako:

„cyfrowy system elektroniczny do stosowania w środowisku przemysłowym, który posługuje się pamięcią programowalną

do przechowywania zorientowanych na użytkownika instrukcji oraz do implementowania specyficznych funkcji: logicznych, sekwencyjnych, taktujących, zliczających i arytmetycznych

w celu sterowania przez cyfrowe lub analogowe wejścia i wyjścia

szeroką gamą maszyn i procesów”

Norma wprowadzania oznaczenie PC (Programmable Controller), ponieważ skrót ten kojarzony jest z komputerami osobistymi dlatego powszechnie używa się skrótu PLC.

Norma IEC 61131‐1. Definicja PLC


„ Zarówno PLC, jak i związane z nim urządzenia peryferyjne są przeznaczone do łatwego połączenia w przemysłowy system sterowania i w prosty sposób spełniają funkcje przewidziane dla nich”

„Sterowniki programowalne są komputerami przemysłowymi, które pracują pod kontrolą systemu operacyjnego czasu rzeczywistego”

Norma IEC 61131‐1. Opis PLC


Ogólne zadania sterowników PLC:

zbieranie pomiarów za pomocą modułów wejściowych z cyfrowych i analogowych czujników i urządzeń pomiarowych, korzystając z uzyskanych danych o sterowanym procesie lub maszynie,

transmitowanie danych za pomocą modułów i łączy komunikacyjnych

wykonywanie programów aplikacyjnych, zawierających zakodowane algorytmy sterowania i przetwarzania danych,

generowanie sygnałów sterujących adekwatnych do wyników obliczeń tych programów, przekazywanie sygnałów sterujących przez moduły wyjściowe do elementów i urządzeń wykonawczych.

realizacja funkcji diagnostyki programowej i sprzętowej

Norma IEC 61131‐1. Zadania 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


• Odporne na zużycie ‐ niezawodne

• Prosta modyfikacja

• Produkcja seryjna

• Krótki czas realizacji zamówienia

• Produkt międzynarodowy – znany i dostępny w różnych krajach

• Uniwersalne w małych oraz dużych zastosowaniach

• Ekonomiczne nawet przy małych zastosowaniach

• Niski koszt okablowania

• Niski koszt wykonania dokumentacji (tworzona automatycznie w PC wraz z projektem)

Pozostałe cechy


• Niski koszt magazynowania

• Zajmują mało miejsca

• Mały pobór mocy

• Łatwe do zastosowania

• Możliwa dalsza rozbudowa systemu

• Przyjazna diagnostyka

• Przemysłowe wykonanie

• Otwarta architektura (interfejsy komunikacyjne)

Pozostałe cechy


Historia PLC

1968 – General Motors opracowuje koncepcję elektronicznego urządzenia do sterowania procesami dyskretnymi

1969 – 084 Modicon - pierwszy sterownik programowalny wykorzystujący jednostkę centralna (CPU) wykonaną z elementów dyskretnych, mającą pamięć o pojemności 1kB oraz obsługujący do 128 wejść i wyjść

W kolejnych latach produkcję sterowników rozpoczynają: General Electronic, Omron

Początek lat 70-tych – szerokie zastosowanie w przemyśle samochodowym

1974 - sterowniki programowalne rozbudowano o nowe funkcje, wprowadzając do nich liczniki, układy odliczające upływ czasu (tzw. Timery) oraz możliwość wykonywania obliczeń na liczbach – operacje arytmetyczne.


Historia PLC

1976 – wprowadzenie kaset sterowania zdalnego (oddalone wejścia i wyjścia) za pomocą połączeń komunikacyjnych

1977 - Allen-Bradley Corporation wykorzystuje mikroprocesor Intel 8080 do budowy sterownika programowalnego - powstaje sterownik programowalny w dzisiejszym rozumieniu tego słowa.

1980 - zastosowano w systemie sterownika programowalnego inteli-gentne moduły obiektowe, wprowadzono funkcje komunikacyjne i zastosowano mikrokomputery do programowania sterowników.

Wejście na rynek PLC firm japońskich (Mitsubishi) z małymi PLC o dużych możliwościach funkcjonalnych i stosunkowo niskich cenach – upowszechnienie sterowników


Historia PLC

1985 - zaczęto stosować układy sterowania wykorzystujące sieci sterowników programowalnych, programy wizualizacyjne i rozproszone hierarchicznie układy sterowania.

Koniec lat 80 – wykorzystanie komputerów IBM PC do programowania sterowników

Lata 90‐te szybki rozwój: oprogramowanie SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), panele operatora (MMI, HMI), sieci komunikacyjne, moduły inteligentne itp.

1992 wprowadzono w UE normę IEC 1131 systematyzującą zagadnienia sterowników PLC (aktualnie zastąpiona przez IEC 61131


Historia PLC

Obecnie główny wysiłek producentów sterowników jest skoncentrowany na rozwoju możliwości pracy sterowników programowalnych w sieciach (przemysłowych oraz ogólnego przeznaczenia, takich jak np. Internet) oraz na rozwoju metod i technik programowania sterowników

POLSKA – STERISS (Katowice), SA-100 (Zielona Góra)


Podział sterowników Ze względu na liczbę wejść i wyjść:

nanosterowniki – mające kilka wejść i wyjść,

sterowniki małe - mające do kilkudziesięciu wejść i wyjść dyskretnych oraz możliwość obsługi do kilku wejść i wyjść analogowych,

sterowniki średnie - mogące obsługiwać do kilkuset wejść i wyjść dyskretnych oraz kilkudziesięciu wejść i wyjść analogowych,

sterowniki duże – mogące obsługiwać do kilkudziesięciu tysięcy wejść i wyjść obu typów (dyskretnych i analogowych).


Podział sterowników Ze względu na konstrukcję:

sterowniki kompaktowe – w jednej obudowie znajdują się wszystkie konieczne elementy sterownika jak CPU, pamięć, zasilacz, oraz zwykle niewielka liczba wejść i wyjść zwykle tylko cyfrowych. Niektóre posiadają niewielki wyświetlacz i klawiaturę

sterowniki modułowe – poszczególne elementy występują jako oddzielne moduły połączone przez wspólną szynę lub gniazda,

sterowniki rozproszone – poszczególne podzespoły są oddalone od siebie.


przeznaczone są do małych i średnich zadań automatyzacji.

mają najczęściej sztywną architekturę,

liczba wejść oraz wyjść jest określona i zależy od typu sterownika. Liczba wejść waha się od 8 do 16, a liczba wyjść od 6 do 14.

występują jednak sterowniki kompaktowe, w których zastosowano wymienne płytki modułów obwodów wejściowych i wyjściowych, dzięki czemu użytkownik może dopasować liczbę wejść i wyjść do swoich potrzeb.

zasilane napięciem przemiennym AC 230V, lub napięciem stałym DC 24V.

gdy sterownik jest przystosowany do zasilania napięciem przemiennym, posiada wewnętrzny zasilacz napięcia stałego,

Gdy sterownik jest przystosowany do zasilania napięciem stałym, należy zastosować osobny zewnętrzny zasilacz.

Sterowniki kompaktowe


Sztywna architektura sterowników kompaktowych implikuje ograniczenia

Moduły rozszerzeń lokalnych, dołączane bezpośrednio do magistrali sterownika usuwają ograniczenia Dla niektórych typów sterowników określona jest kolejność lub miejsce, na

którym można umieścić moduł rozszerzenia lokalnego Są też sterowniki, do których moduły rozszerzeń lokalnych można

podłączać w dowolnej kolejności.

EFEKT: Z modułami rozszerzeń sterownik kompaktowy zyskuje elastyczność sterownika modułowego

Sterowniki kompaktowe


przeznaczone są do średnich i dużych zadań automatyzacji. Stosowane są głównie do sterowania procesami technologicznymi i produkcyjnymi.

mają elastyczną architekturę, liczbę wejść oraz wyjść dobiera się odpowiednio do potrzeb systemu automatyki.

Sterowniki modułowe

Sterownik S7-300 - firmy SIEMENS Sterownik PCD4 - firmy SAIA


W konstrukcji tych sterowników dominują dwa rozwiązania.

Wkładanie modułów (zasilacza, CPU, modu‐łów we/wy, modułów specjalizowanych) w sztywną podstawę z gniazdami. Elementy podstawy są wykonywane w różnych wielkościach i mogą służyć do zamontowania od 2 do 6 modułów.

Poszczególne moduły sterownika mocuje się na szynie montażowej DIN. Każdy moduł jest wyposażony w magistralę komunikacyjną, a łączenie poszczególnych modułów odbywa się za pośrednictwem złącza magistrali.



Sterowniki PLC znajdują zastosowanie przy rozwiązywaniu dużych i małych zadań automatyki. Mogą sterować pojedynczą maszyną lub ciągiem technologicznym, małą instalacją oświetleniową lub całym procesem produkcyjnym, mogą być użyte w fabryce oraz nawet w urządzeniach domowych.

Zastosowania


Zastosowania


Typowe zastosowania średnich i dużych sterowników


Cechy brane pod uwagę przy zakupie PLC


Uniwersalność

Programowalność

Funkcjonalność

Niezawodność

Komfort obsługi

Elastyczność

Cechy wspólne sterowników programowalnych


Uniwersalność

Możliwość realizacji różnych algorytmów sterowania bez konieczności zmian struktury urządzeń, czy połączeń w układzie przy zmieniających się warunkach procesu sterowania.

Programowalność

Realizacja algorytmu sterowania w postaci ciągu instrukcji wpisywanych do pamięci sterownika typu EEPROM, EPROM lub RAM. Z cechą tą związane jest opracowanie specjalnych zbiorów instrukcji uwzględniających warunki przemysłowe, w których przebiega proces.

Funkcjonalność

Możliwość bezpośredniego połączenia z urządzeniami sterującymi, pomiarowymi i wykonawczymi.



Niezawodność

Wzajemna separacja galwaniczna układów wewnętrznych sterownika i podłączonych urządzeń zewnętrznych zapobiega przeniesieniu się zbyt dużego potencjału w stanach awaryjnych. Zwiększeniu niezawodności służy wprowadzenie programowej kontroli obwodów wejściowych i wyjściowych oraz diagnostyki systemowej i obiektowej, zasilanie awaryjne z akumulatorów lub UPS-ów.

Komfort obsługi

Oprogramowanie narzędziowe zainstalowane w PC lub programatorze pozwala na całkowite przygotowanie programu zawierającego algorytm sterowania, począwszy od konfiguracji sprzętowej a kończąc na uruchomieniu systemu, włączając w to przeprowadzenie symulacji i przetestowanie pracy układu sterowania przy równoczesnej sygnalizacji stanu układów wejść i wyjść.

Elastyczność

Możliwość doboru sterownika programowalnego w zależności od rodzaju i stopnia złożoności procesu technologicznego.



Produkcją i sprzedażą sterowników PLC zajmuje się kilkadziesiąt firm na świecie

Czołowi producenci to: SIEMENS , Allen-Bradley, GE Fanuc, Mitsubishi , Schneider , Omron, Telemecanique

Producenci PLC

sterowniki programowalne plc cz. 1 – wiadomości podstawowe · podstawowe wiadomości. bartman...

Documents