Úvod do řízení programovatelnými automaty

1. Úvod do řízení programovatelnýmiautomaty PLC Programmable Logic Controller OB21-OP-EL-AUT-KRA-M-3-030 Ing. Petr Krajča

2. Řídící systém Řízený objekt Řízení je definováno jako cílevědomé působení na řízený objekt za účelem dosažení předem stanoveného cíle. x1 xn y1 ym Řídící systém je zařízení, které na základě hodnot vstupních proměnných xn působí na řízený objekt pomocí výstupních proměnných ym.

3. Řídící systém Řízený objekt Řídící systém Řízený objekt x w + e y regulovaná soustava regulátor u - snímač Dopředné řízení Zpětnovazební řízení Regulace

4. Analogové řízení Vstupní spojitý signál je systémem zpracováván spojitě na spojitý výstupní (řídící) signál. Digitální řízení Vstupní signál je zpracován v číslicovém tvaru. Zpracovávané informace jsou zobrazovány v binárním kódu. Binární řízení Zpracovává binární signály na dvouhodnotové výstupní signály.

5. Kombinační řízení Logické stavy výstupních signálů jsou závislé pouze na kombinaci vstupních logických signálů. Sekvenční řízení Stavy výstupní signálů závisí nejen a stavu vstupních signálů, ale též na stavu daného systému. Tento stav je prezentován hodnotami vnitřních (stavových) proměnných.

6. Vývoj technických prostředků logického řízení Reléové obvody Umožňují realizaci základních logických funkcí (NOT, AND, OR, NAND, NOR a XOR při využití spínacích a rozpínacích kontaktů. Nevýhody: pevně zapojená logika a tím špatná nebo nemožná modifikovatelnost řídícího obvodu malá rychlost poruchovost energetická náročnost velikost rozváděče

7. Vývoj technických prostředků logického řízení Obvody s diskrétními polovodičovými prvky (diody, tranzistory) Pomocí diod, tranzistorů a rezistorů bylo možné vytvořit na relativně menší ploše logické obvody ze základních logických členů. Nevýhody: pevně zapojená logika poruchovost díky teplotní závislosti polovodičových prvků.

8. Vývoj technických prostředků logického řízení Obvody s logickými IO RTL (Rezistor - Tranzistor Logic) DTL (Diode Tranzistor Logic) TTL (Tranzistor Tranzistor Logic) CMOS (Complementary Metal Oxid Semiconductors) Vývoj logických IO umožnil postupně integrovat do jediného pouzdra nejen jednotlivé logické členy, ale i kombinační obvody (dekodéry, multiplexery), klopné obvody, čítače, registry, paměti.

9. Vývoj technických prostředků logického řízení Závěr Předcházející řešení mají společnou nevýhodu. Tou je malá možnost změny algoritmu řízení. Změna algoritmu představuje zásah do vlastního zapojení obvodů. Snahou výrobců bylo vyvinout zařízení u něhož by algoritmus řízení nebyl záležitostí zapojení logických obvodů (hardwaru), ale uživatelského programu. Vývoj postupoval od pokusů s využitím univerzálních počítačů až ke specializovaným počítačům, určeným pro nasazení do průmyslového prostředí. Požadovaným prostředkem automatizační techniky se stal programovatelný automat.

10. Programovatelnýautomat PLC- Programmable Logic Controller SPS - Speicherprogrammierbare Steuerung Programovatelný automat je uživatelsky programovatelný, číslicově pracující elektronický řídící systém, určený pro řízení průmyslových, technologických procesů, strojů a zařízení.

11. Programovatelnýautomat Původně byly programovatelné automaty navrženy pro řešení úloh logického řízení, jako náhrada pevné (reléové, TTL) logiky. Postupným vývojem byly programovatelné automaty doplněny o možnost řešit základní matematické operace. Rozšíření PLC o analogové vstupy a výstupy umožnilo práci se spojitými (analogovými) signály. Pomocí funkce PID regulátoru jsou PLC jsou schopny řešit regulační úlohy. Začlenění PLC do systému řízení se neobejde bez schopnosti komunikace.

12. Programovatelnýautomat SoftPLC je programové vybavení průmyslových PC (IPC), které mu umožňuje pracovat jako PLC a současně může plnit další funkce, ať už se jedná o práci se standardními periferiemi, komunikaci v síti Internet nebo archivaci dat. SlotPLC je technické řešení, kdy PLC je realizován kartou, která se zasouvá do slotu PCI.

13. Nadřazený systém řízení Programování PC + SW Operátorský panel PLC Spolupracující automaty Měřící členy Řízený systém Akční členy Blokové schéma řízení s PLC

14. Informační systém Dispečerský a vizualizační systém Řídící regulační systémy IPC, PLC, regulátory Technologie, snímače, akční členy PLC v hierarchii řízení

15. Vlastnosti PLC - Rychlost realizace řídícího systému - Snadné přizpůsobení (doladění) řídícího programu - PLC jsou konstruovány pro provoz v průmyslovém prostředí a musí být odolné vůči jeho vlivům (teplota, vlhkost, prašnost, elektromagnetické rušení, otřesy…) - Prodloužení odezvy výstupních signálů na signály vstupní

16. Programování PLC Technické programovací prostředky: - speciální programovací přístroje - PC + software (vývojové prostředí) Programovací jazyky jsou definovány normou IEC 1131-3 a lze je rozdělit na : - textové - grafické

17. Textové jazyky - Jazyk seznamu instrukcí (Instruction List - IL,) strojově orientovaný jazyk, který umožňuje nejlépe přizpůsobit řešení úlohy danému PLC - Jazyk strukturovaného textu (Structured Text - ST) Úlohy jsou řešeny užitím algoritmického jazyka. Jedná se o vyšší programovací jazyk pascalovského typu

18. Grafické jazyky - Jazyk kontaktních schémat (Ladder Diagram – LD), jazyk, vycházející ze symbolů reléových (liniových schémat) - Jazyk blokových logických schémat (Function Block Diagram - FBD), jazyk vychází ze symboliky používané při návrhu obvodů s pevnou logikou na bázi logických integrovaných obvodů - Grafický jazyk pro sekvenční programování (Sequential Function Chart - SFC), jazyk SFC tvoří nadstavbu nad výše popsanými jazyky, úloha je řešena metodou krok - přechod (příkaz -zpětné hlášení)

19. Programovací jazyky IL LD FBD LD X1 A X2 A X3 = Y1 LD X1 O X2 O X3 = Y2 LD X1 AN X2 LDN X1 A X2 OLD = Y3

20. 0 Čekání na start Start (S*a0) 1 Upni (A+) Upnuto (p) 2 První ohyb (B+) Ohnuto I (b1) 3 Návrat (B-) Výchozí pozice (b0) 4 Druhý ohyb (C+) Ohnuto II (c1) 5 Návrat (C-) Výchozí pozice (c0) 6 Uvolnit (A-) Uvolněno (a0) Programovací jazyky SFC

21. paměť vstupních stavů paměť výstupních stavů Zpracování programu řízení akčních členů Řízený systém stav měřících členů a ovládacích prvků Tok informací v řídícím systému s PLC

22. Čtení vstupních signálů, zápis do vstupních registrů Zpracování programu Servisní služby (komunikace, autodiagnostika) Přepis výstupních registrů na fyzické výstupy Cyklus činnosti PLC

23. PAMĚŤ (systémová, uživatelská) CPU binární vstupy binární výstupy analog. vstupy analog. výstupy speciální periferie komunikační moduly ŘÍZENÝ SYSTÉM sériové linky Blokové schéma PLC

24. Děkuji za pozornost