Maturski Rad

PLC u sistemima upravljanja

Maturski rad

1 Uvod

Sistem upravljanja uopte, predstavlja zbir elektronskih ureaja i opreme koji se koriste za obezbeivanje stabilnosti, tanosti i glatkog prelaza procesa ili proizvoake aktivnosti. Mogu biti razliiti, od elektrana do poluprovodnike maine. Kao rezultat brzog napredovanja tehnologije, mogue je upravljati vrlo komplikovanim procesima, pomou PLC-a i na primer raunarom, itd. Svaka komponenta sistema upravljanja igra veoma vanu ulogu bez obzira na njenu veliinu. Tako na primer PLC na slici 1.1 ne bi znao ta se u sistemu deava da ne postoje senzori.

Slika 1.1

Tevanovi Dejan

Sistem upravljanja.

Juni 2008

1


2

Maturski rad

Sistem upravljanja zasnovan na PLC-u

Na slici 2.1 je prikazana tipina primena Gantry Robota, koji se koristi za operaciju prenoenja nekog dela sa mesto na mesto. Ceo proces se kontrolie PLC-om. Kao ulazni ureaji koriste se tasteri, prekidai, senzori s enzori i selector prekidai. Izlazne ureaje predstavljaju rotaciono svetlo, releji, indikatori i solenoidni ventili. Ceo proces se kontrolie ladder programom koji je uitan u memoriju centralne procesorske jedinice PLC-a. Program izvrava sekvencu upravljanja koju je sraunao na osnovu prethodne sekvence. Postoje i rune operacije koje dozvoljavaju operatoru da startuje mainu, taster za uzbunu za svrhu bezbednosti bezbednosti itd.

Slika 2.1

Tevanovi Dejan

Primena robota ± upravljanje PLC-om.

Juni 2008

2


Maturski rad

2.1 Uloga programabilnih kontrolera (PLC)

U sistemu upravljanja, PLC se esto naziva srcem upravljakog sistema. PLC pomou programa koji je uitan u njegovu memoriju, stalno prati stanje sistema kroz povratni signal i na osnovu logike programa odreuje kako e se izlazne veliine, ako postoji potreba za tim, menjati. U ovom radu e biti obraena prekidaka (ON/OFF) logika. Karakteristino za prekidaku logiku je to da se za ulaze i izlaze koriste digitalni signali. PLC se moe proiriti modulima koji drugaijom logikom generiu upravljaki signal, za svrhu upravljanja zadatim objektom. To mogu biti moduli koji upravljaki signal generi u fuzzy logikom, upotrebom PID zakona upravljanja itd. Treba naglasiti da postoje i posebni moduli kojima se nadgrauje osnovni PLC tako da se za ulaz mogu imati i kontinualni signali. Takoe se moe povezati vie PLC-ova sa nekim drugim kontrolerima u komunikacionu mreu, u svrhu upravljanja kompleksnog kompleksnog procesa.

2.2 Ulazni ureaji "Inteligencija" automatizovanog sistema uveliko zavisi od mogunosti PLC-a da ita signale sa razliitih tipova senzora i runih ulaznih ureaja. Ulazne signale mo e da zadaje operater preko tastera, tastatura tastatura i prekidaa, i ti ureaji predstavljaju osnovni osnovni interfejs izmeu izmeu oveka i maine. S druge strane, za detekciju radnog elementa, praenja kretanja mehanizma, provere pritiska ili nivoa tenosti itd., PLC mora da preuzme signal sa odgovarajuih ureaja ± senzora kao to su na primer, fotoelektrini fotoelektrini dava , dava nivoa itd.

Slika 2.2 Tevanovi Dejan

Juni 2008

Ulazni ureaji. 3


Maturski rad

2.3 Izlazni ureaji

Najei izlazni ureaji (izvrni ureaji) su motori, solenoidi, releji, alarmi itd. Kroz aktiviranje motora ili solenoida PLC moe da kontrolie kontrolie najrazliitije procese: od najprostijih kao to je uzimanje i sputanje nekog objekta do sistema za servo pozicioniranje. Izbor izlaznog ureaja poput solenoida ili motora je veoma bitan korak u projektovanju SAU i on direktno utie na performanse i specifikacije koje se zahtevaju. Naravno, iako se sijalice, alarm, displej itd. tretiraju kao izlazni ureaji oni ne utiu na performanse sistema i postavljaju se za svrhu obavetavanja operatera.

Slika 2.3

Tevanovi Dejan

Juni 2008

Izlazni ureaji.

4


Maturski rad

2.4 Programabilni logiki kontroler - PLC

PLC se sastoji od centralne procesorske jedinice (CPU), koja sadri program po kojem se generie upravljako dejstvo, dejstvo, i ulaznih i izlaznih modula koji su direktno povezani sa ureajima.

Slika 2.4

Shema PLC-a.

2.5 Centralna procesorska jedinica (CPU) CPU je mikroprocesor koji koordinie aktivnosti PLC sistema. CPU izvrava program, obrauje ulazno/izlazne ulazno/izlazne signale i komunicira sa spoljnim ureajima.

2.6 Memorija Postoje razliiti tipovi memorijskih jedinica: ROM ± Read Only Memory ± memorija koja se moe programirati samo jedanput, RAM ± Random Access Memory ± u nju se smeta program i moe biti izbrisana po iskljuenju struje, EPROM - Erasable Programable ROM , slino kao ROM, samo to se njen sadraj moe isprazniti podvrgavanjem UV svetlosti, EEPROM ± ± Electrically Electrically EP ROM kombinuje fleksibilnost RAM memorije i nemogunost brisanja EPROM-a; njen sadraj moe biti izbrisan i reprogramiran elektronski, ogranien broj puta. U memoriji je smeten s meten ladder ladder program, vrednosti vrednosti tajmera taj mera i brojaa koji se koriste.

Tevanovi Dejan

Juni 2008

5


Maturski rad

2.7 Prednosti PLC kontrolera nad klasinim relejnim sistemima upravljanja

y

Oienje sistema se smanjuje za 80% uporeujui uporeujui sa konvencionalnim konvencionalnim relejnim sistemom s istemom upravljanja.

y

Potronja struje koja je potrebna za upravljanje se uveliko smanjuje. smanjuje.

y

Funkcije PLC za samodijagnosticiranje omoguavaju brzo otklanjanje greaka na sistemu.

y

Ispravljanje upravljake sekvence ili aplikacije se lako radi ponov ponovnim nim programiranjem na konzoli ili kompjuterskom softveru bez pr omena oienja.

y

Upotrebom PLC-a smanjuje se potreba za rel ejima i hardverskim tajmerima.

y

Vreme ciklusa na mainama se znatno smanjilo zbog brzine PLC-a ± zna i, poveava se produktivnost.

y

Kota mnogo manje u poreenju sa konvencionalnim sistemima u situacijama gde je broj ulaza/izlaza veoma veliki i gde su upravljake funkcije sloene.

y

Pouzdanost PLC-a je vea nego kod mehanikih releja i taj mera.

y

Dokumentacija (ladder program) se iz softvera za izradu ladder programa (o emu e biti kasnije pisano) preko opcije za tampanje vrlo lako  tampa na tampau, a takoe se moe uvati na hard disku, disketi ili CD-romu.

Tevanovi Dejan

Juni 2008

6


Maturski rad

2.8 Sistematski prilaz prilaz projektovanju projektovanju sistema upravljanja upravljanja koristei koristei PLC

Koncept upravljanja sistemom je vrlo lak zadatak. On ukljuuje sistematski prilaz koristei sledeu proceduru: 1. Odreivanje i analiziranje objekta upravljanja : Prvo, Prvo, treba odrediti koji objekat se eli upravljati. Prevashodna svrha programabilnog kontrolera je da upravlja nekim objektom. Ovaj objekat moe biti neka maina ili proces i naziva se upravljani sistem. Promena parametara upravljanog sistema se stalno prati ulaznim ureajima (senzorima...) koji daju odreeno stanje i alju signal PLC-u. Kao odziv, kontroler alje signal izlaznim ureajima (aktuatorima...) koji upravljaju sistemom kako je programom predvieno. Znai, potrebno je odrediti sekvencu operacije crtajui odgovarajui algoritam. 2.

Dodela

ulaza i izlaza: izlaza :

rugo, Drugo,

treba odrediti sve ulazne i izlazne ureaje koji se

vezuju na PLC. Ulazni ureaji mogu biti razni prekidai, senzori, itd. Izlazni ureaji su solenoidi, elektromagnetni ventili, motori, induktori itd. Po identifikovanju ulaznih/izlaznih ureaja, svakom ureaju treba dodeliti adresu. Dodela adresa se mora obaviti pre pisanja ladder dijagrama zbog toga to adresa pokazuje o kojem ureaju se radi. Prva dva broja adrese predstavljaju broj registra. Dogovorno, ulaznim ureajima se dodeljuju adrese od 00 do 04 registra, a izlaznim od 05 pa na dalje. Druga dva broja predstavljaju bit registra. Poto se radi o 16-bitnom kontroleru, broj bitova po registru je 16 - od 00 do 15. 3.

Pisanje

programa: programa : Program se moe uneti ili preko konzole na PLC-u ili pomou

softvera za pisanje ladder dijagrama. dijagra ma. Konzola predstavlja modul modul preko koga se unosi program (vidi sliku 2.5). Na njoj se nalaze tasteri preko kojih se unose instrukcije, podeavaju parametri itd. Lako se povezuje kablom sa PLC-om (vidi sliku 2.6). Prednost konzole je ta to se moe poneti na mesto gde je PLC instaliran, i na licu mesta se mogu vriti ispravke, unoenje i testiranje programa. Za potrebe pisanja ladder dijagrama za svoje kontrolere firma OMRON je razvila softver CX-Programmer. Takoe, za svrhu simulacije rada OMRON-ovih kontrolera na PC raunaru razvijen je softver CX-Simulator u kome se po zavretku programiranja, moe proveriti da li postoje greke u pisanju programa pomou opcije za dijagnosticiranje. dijagnosticiranje.

Tevanovi Dejan

Juni 2008

7

PLC u sistemima upravljanja 4.

Pokretanje

Maturski rad

sistema: sistema: Pre pokretanja sistema, proveriti da li su svi ulazno/izlazni

ureaji dobro povezani za PLC-om. Posle pokretanja, moda je potrebno jo fino podeavanje upravljakog sistema. Sistem je potrebno podeavati sve dok se ne utvrdi da j e rukovanje njime apsolutno bezbedno.

Slika 2.5

Konzola za pisanje i unoenje programa u PLC.

Slika 2.6

Tevanovi Dejan

Povezivanje konzole sa PLCom. PLCom.

Juni 2008

8


Maturski rad

2.9 Booleova algebra

Matematika osnova za sekvencijalno upravljanje je Booleova algebra. Ako logiki zahtevi koji se postavljaju mogu biti specificirani u formi Booleovih jednaina tada programabilni logiki kontroler (PLC) postaje raunar koji reava Booleove jednaine. Prema IEC ( I nternational nternational Electrotehnical Commision) Commision) PLC se defini e kao: "... digitalni elektronski sistem, projektovan da se koristi u industrijskom okruenju koji upotrebljava programabilnu memoriju za interno memorisanje, uskladitenje korisniki orijentisanih instrukcija za implementiranje specifinih funkcija takvih kao to su: logike, sekvencijalne, brojake, tajming i aritmetike do upravljakih, kroz digitalne ili analogne ulaze za upravljanje raznih tipova maina i procesa. PLC i njemu pridrueni periferni ureaji projektovani su tako da budu lako ugradivi u industrijski sistem upravljanja i da omoguavaju omoguavaju laku upotrebu svojih funkcija." funkcija." Najrasprostranjenije programiranje PLC-a je pomou ladder dijagrama, koji se potom prevode u odgovarajue Booleove jednaine, koje slue za izvravanje zadatih logikih funkcija. Zbog toga je bitno podsetiti se osnovnih teorema i logike same Booleove algebre. Osnovne teoreme Booleove algebre:

Promenljive u Booleovoj algebri mogu imati samo vrednosti "0" i "1". Logike funkcije koje sadre operacije AND, OR, EXCLUSIVE OR, NOT, NAND, NOR, itd. lako se izraavaju korienjem Booleove algebre i pomou njih mogu biti formirane jednaine koje sadre Booleove promenljive i operacije. Ako prekidako-logike funkcije treba da budu ostvarivane PLC-om, one mogu biti izraene u formi Booleovih jednaina, a digitalni raunar unutar upravljake jedinice PLC moe biti upotrebljen upotrebljen da rei ove jednaine jednaine u veini sluajeva sluajeva na isti nain kao i digitalni raunar opte

Tevanovi Dejan

Juni 2008

9


Maturski rad

namene kada reava algebarske jednaine. Vrednosti nepoznatih promenljivih se mogu odrediti iz vrednosti poznatih. Razmotrimo primer dva prekidaa PR1 i PR2 ije su promenljive stanja odreene sa stanjem (ON=1, OFF=0) prekida a koji su povezani na PLC. LAMP je promenljiva ija e vrednost biti upotrebljena da odredi stanje indikatora sijalice koja je spojena na PLC. Ako je odnos izmeu ovih promenljivih odreen jednainom: L AMP ! P R1 P R2

onda se vrednost nepoznate promenljive LAMP u bilo kom trenutku tano odreuje preko nepoznatih promenljivih PR1 i PR2 saglasno OR (ILI) funkciji. Prethodna jednaina uspostavlja neprekidan odnos izmeu promenljivih LAMP, PR1 i PR2. Neka sada bude kompleksniji sluaj: P R2. L AMP !( L AMP  P R1) P Stanje izraza LAMP koje je odreeno prethodnom relacijom dato je u tabeli 2.

Prva kombinacija je najinteresantnija zbog toga to ona pokazuje da kada su oba ulaza 0 (OFF), sijalica ostaje u svom prethodnom stanju koje mo e biti 0 ili 1.

Tevanovi Dejan

Juni 2008

10


Maturski rad

3

Nain rada PLC-a

PLC radi tako to neprekidno obavlja operaciju skeniranja. Jedan ciklus skeniranja sadri tri koraka. U sutini postoji ih vie od tri, ali za poetak potrebno je fokusirati se samo na glavna tri koraka. Ostali koraci (o kojima se u ovom radu nee pisati) su provera sistema i auriranje internih vrednosti brojaa i tajmera.

Slika 3.1

1.

Provera

Shematski i algoritamski prikaz operacije skeniranja. skeniranja.

stanja na ulazu (INPUT) ± Prvo, PLC pregleda pregleda stanje na svakom ulazu

(vrednost bita na adresi svakog ulaznog ureaja) da bi "znao" da li je ukljuen (1) ili iskljuen (0). Drugim reima, proverava da li npr. senzor prikljuen na prvi ulaz provodi. Posle prvog ulaza provera drugi, pa trei itd. Ove podatke upisuje u memoriju i koristi ih u drugom koraku. 2.

Izvravanje

programa ±Posle zavrenog prvog koraka PLC izvrava program,

instrukciju po instrukciju. Ako je na primer, program napisan da kada je neki odreeni ulaz ukljuen (1) ukljuuje se neki izlaz. Poto iz prvog koraka PLC uva podatke, na osnovu njih "odluuje" koje e izlaze ukljuiti a koje ne. Podaci za izvravanje se pohranjuju u memoriju i koriste u slede em koraku. 3.

Auriranje

izlaza (OUTPUT) ± Konano, PLC aurira status izlaznih ureaja, na

osnovu vrednosti ulaza i izvravanja programa ± bitovi na adresama izlaznih ureaja se setuju (dodeljuje im se vrednost 1) ili resetuju (dodeljuje im se vrednost 0).

Tevanovi Dejan

Juni 2008

11


Maturski rad

Po zavretku treeg koraka PLC se vraa na prvi korak itd. Vreme skeniranja (scan time) se definie kao vreme potrebno za izvravanje ova tri koraka. Ono je promenljivo, zavisi od broja ulaza i izlaza, duine programa. Vreme skeniranja nije perioda odabiranja!!!

3.1 Vreme odziva PLC-a Ukupno vreme odziva je bitan faktor pri izboru PLC-a. PLC-u je potrebno odreeno vreme za reagovanje na odreene promene. U mnogo primena brzina nije mnogo bitna, ali postoje i primene PLC-a gde je brzina vrlo bitan faktor.

PLC moe da "vidi" promene (ukljuivanje/iskljuivanje) na ulazu samo kada proverava status na ulazu (prvi korak u skeniranju).

Slika 3.2

Vremenski dijagram trajanja ulaza i skeniranja: Kada se ulazi vide a kada ne?

Ulaz 1 se ne vidi do drugog skeniranja. Ovo se deava zbog toga to kada je ulaz 1 ukljuen, u prvom skeniranju je ve zavreno pregledanje ulaza. PLC ne vidi ulaz 2 sve do treeg skeniranja,

Tevanovi Dejan

Juni 2008

12


Maturski rad

zbog toga to je u drugom skeniranju ve zavrena provera ulaza kada se ulaz 2 pojavio. Ulaz 3 za PLC i ne postoji. To je zbog toga to je u tree skeniranju zavreno gledanje ulaza kada se ulaz 3 pojavio, a iskljuen je pre pojave etvrtog skeniranja. Da bi se ovakve pojave izbegle trajanje ulaza bi trebalo da bude duine jednog trajanja skeniranja plus jednog vremena uitavanja uitavanja ulaza u skeniranju (slika 3.3).

Slika 3.3

Potrebna duina signala na ulazu. ulazu.

Postavlja se pitanje ta bi bilo kada ulaz ne bi mogao da traje toliko dugo? Postoje dva naina za izbegavanje ovakve situacije. Prvi je "rastezanje" ulaza. ulaza. Ova funkcija produava trajanje ulaznog signala dok PLC ne izvri proveru ulaza u sledeem skeniranju (slika 3.4). 3.4). Drugi je prekidna (interrupt) funkcija. funkcija . Ova funkcija prekida skeniranje i izvrava interrupt rutinu. Interrupt rutina u stvari predstavlja posebno napisani potprogram. Kada je ulaz ukljuen, bez obzira na to ta se oitava u procesu skeniranja, PLC staje i izvrava interrupt rutinu. Kada je zavrio sa izvravanjem rutine, vraa se na taku taku gde je prekinuo i nastavlja sa uobiajeni uobiajenim m procesom skeniranja (slika (s lika 3.5).

Slika 3.4

"Rastezanje" ulaza. ulaza.

Slika 3.5

Prekidna funkcija.

Koliko je najdue vreme da bi se za zadati ulaz ukljuio neki izlaz? Slika 3.6 prikazuje najdue kanjenje (radi se o najgorem sluaju kada se ulaz ne vidi do drugog skeniranja) ukljuivanja izlaza po zadatom ulazu. Maksimalno kanjenje je dva vremena skeniranja minus vreme potrebno za pregled ulaza (prvi korak korak skeniranja).

Tevanovi Dejan

Juni 2008

13


Slika 3.6

Maturski rad

Najdue mogue kanjenje kanje nje ± proteklo protekl o vreme do ukljuivanja ukljuiva nja ulaza.

3.2 PLC registri Kao to je ve reeno, svakom ulaznom/izlaznom ureaju se dodeljuje adresa (npr. 00.01, 05.00 itd). Na ovaj na in se rezervie mesto gde e biti pohranjena logika vrednost koja definie stanje tog ureaja (1 kada je ureaj ukljuen, a 0 kada je iskljuen).

U tabelama se vidi da u registru 00, bit 00 (tj. ulaz 00.00) ima logiku vrednost 0, a bit 01 (tj. ulaz 00.01) vrednost 1. U registru 05 bit 00 (tj. izlaz 05.00) ima logiku vrednost 0.

Tevanovi Dejan

Juni 2008

14


Maturski rad

4

Pisanje ladder dijagrama

Jedna od najbitnijih svrha PLC-a je zamena releja kao hardverskih komponenti. Relej je u stvari elektromagnetni prekida. Kada se struja dovede na namotaj, stvara se magnetno polje. Magnetno polje pomeri kotvu i na taj nain ostvari kontakt izmeu dva dela kola - relej je u provodnom provodnom poloaju. polo aju. Na slici 4.1 prikazano je elektrino kolo na kome, kada god je pritisnut prekida, sijalica zasvetli. Ovo kolo se sastoji iz tri komponente: komponente: prekidaa, r eleja i sijalice.

Slika 4.1

Primer za upotrebu releja.

Kada je prekida pr ekida otvoren, otvoren, struja ne tee kroz namotaj releja. Kada se prekida zatvori, struja koja potee kroz namotaj stvara magnetno polje. Ovo polje uzrokuje zatvaranje kontakta u releju i kroz gornji deo kola protie struja ± sijalica zasvetli. Relej iz prethodnog primera, primenom PLC-a mo e da se zameni kao na slici 4.2. U PLC je uitan ladder dijagram (slika 4.3) koji simulira upotrebu releja. Kada je prekida pritisnut, uspostavlja se naponski nivo +V na ulazu PLC-a kome odgovara logika vrednost 1. Programom je definisano, da kada je logika vrednost na ulazu 1, kontakt na izlazu se zatvara i struja tee kroz sijalicu ± sijalica svetli.

Slika 4.2 Tevanovi Dejan

Zamena releja primenom PLC-a. Juni 2008

15


Slika 4.3

Maturski rad

Ladder dijagram napisan za upravljanje sistema kola sa slike 4.2.

Par namotaj-kontakt sa slike 4.3 predstavlja interni relej. relej. Ovakav par koji se sastoji iz jedne OUTPUT i jedne LOAD instrukcije iste adrese obavlja f unkciju releja sa slike 4.1. Na slici se vidi da se jedan ladder dijagram (ladder znai lestviasti) sastoji iz lestvica koje se sastoje od nekih instrukcija. instrukcija . U ovom sluaju, slua ju, dijagram dijagra m se sastoji iz dve lestvice, lestvic e, i obavezne tree koja pokazuje da se dolo do kraja programa. Simboli za ulaz se uvek nalaze sa leve strane, a simboli za izlaz na krajnoj desno strani. Sve komponente sistema sa slike 4.1 zamenjuju se odgovarajuim simbolima.

Slika 4.4

Slika 4.5

Simbol za ulaz ± LOAD (prekida (pre kida i kontakt).

Simbol za izlaz - OUTPUT (namotaj i sijalica).

Zatim se svakoj komponenti (a samim tim i simbolu te komponente) dodeljuje adresa (vidi poglavlje 2.8). Prekidau je dodeljena dodeljena adresa a dresa 00.00, namotaju 05.01, kontaktu 05.01 i s ijalici 05.00. Da bi bilo to jednostavnije objasniti setovanje odnosno resetovanje bitova na adresama ureaja uvodi se pojam "k ontrolnog ontrolnog signala". signala ". Kontrolni signal predstavlja virtuelni signal koji se kree sa poetka svake lestvice ladder dijagrama. Ukoliko je bit na adresi nekog ulaznog ureaja setovan (ima vrednost logike 1) kontrolni signal e proi kroz taj simbol. Takoe, kada kontrolni signal stigne do simbola za neki izlazni ureaj, bit na adresi tog ureaja e biti setovan (bie mu dodeljena vrednost logike 1). Na ovakav nain, upotrebom " k ontrolnog ontrolnog signala", signala ", analiza datih primera i pisanje novih ladder programa se znatno uproava.

Tevanovi Dejan

Juni 2008

16


Maturski rad

Slika 4.6a i 4.6b

Kontrloni Kontrl oni signal u ladder dijagramu. dijagra mu.

Ako prekida kome je dodeljena adresa 00.00 nije pritisnut vrednost bita na njegovoj adresi e biti 0; kontrolni signal e stii do simbola za prekida (vidi liniju sa strelicom na kraju, slika 4.6a). Kada se prekida pritisne, vrednost vrednost bita na njegovoj njegovoj adresi e postati 1, kontrolni signal prolazi kroz simbol za prekida i stie do namotaja kome je dodeljena adresa 05.01. Kontrolni signal setuje bit na toj adresi. Ovaj proces u stvari predstavlja zatvaranje prekidaa i uspostavljanje magnetnog fluksa u na namotaju motaju (slika 4.1). Po to je kontaktu releja sa slike 4.1 dodeljena ista adresa kao i namotaju, kontrolni signal prolazi kroz simbol za kontakt i stie do simbola za sijalicu ± bit na adresi koja je dodeljena sijalici se setuje i sijalica zasvetli. Znai, kada je uspostavljen magnetni fluks u namotaju (setovan bit na adresi 05.01) zatvara se kontakt releja (05.01) i sijalica za svetli. Potrebno je zapaziti da je upotreba releja izbegnuta. Relej je zamenjen PLC-om koji izvravajui program simulira funkciju releja. Nije potrebno naglasiti da je upotreba PLC kontrolera za ovakav primer trivijalna, ali u sluajevima sa velikim brojem releja, PLC je svakako isplativ za ugradnju. Pored LOAD i OUT postoje LOAD NOT i OUTPUT O UTPUT NOT instrukcije. Instrukcija LOAD NOT se koristi kada se eli da na njenom izlazu postoji kontrolni signal kada bit na adresi ove instrukcije nije setovan. Analogno tome, bit na adresi instrukcije OUTPUT NOT je setovan kada na njenom ulazu ne postoji kontrolni signal.

Slika 4.7

Slika 4.8

Tevanovi Dejan

Simbol za LOAD NOT.

Simbol za OUTPUT NOT.

Juni 2008

17


Maturski rad

Poto su instrukcije LOAD, LOAD NOT, OUTP UT i OUTPUT NOT neophodne za pisanje ladder dijagrama njima e biti posveena panja kroz nekoliko sledeih primera.

4.1 LOAD i LOAD NOT

Svaka lestvica ladder dijagrama poinje ili sa LOAD ili sa LOAD NOT. Ove instrukcije e u ladder dijagramu predstavljati ulazne komponente komponente (prekida e, tastere, senzore...).

Slika 4.9

LOAD i LOAD NOT instrukcija u ladder dijagramu.

Instrukcija LOAD (slika 4.9, prva lestvica) e provoditi kontrolni signal kada bit na adresi 00.00 ima vrednost logike 1 (npr. prekida kome je dodeljena adresa 00.00 je zatvoren). Kod LOAD NOT je sluaj suprotan: kada bit na adresi 00.00 ima vrednost logike 0 instrukcija LOAD NOT e proputati kontrolni signal (slika 4.9 ± druga lestvica).

4.2 Dijagram Dijagra m za izvravanje izvravanj e logikih logiki h funkcija funkcij a AND i AND AND NOT

Na slici 4.10 predstavljen predsta vljen je dijagram dijagra m za izvravanj e logikih logikih funkcija AND NOT i AND. Zapravo, kontrolni signal e stii do instrukcije X (odnosno setovati setovati bit na adresi te instrukcije) ako je bit na adresi a dresi 00.00 setovan, bit na adresi 01.00 nije setovan i bit na adresi 01.01 je setovan. setovan . Znai, ako bi adrese 00.00, 01.00 i 01.01 bile dodeljene tasterima u nekom upravljakom kolu, a adresa instrukcije dodeljena npr. motoru, motor bi se ukljuio uz uslov da je pritisnut taster kome je dodeljena adresa 00.00, taster sa adresom 01.00 nije pritisnu i taster sa adresom 01.01 pritisnut.

Slika 4.10

Tevanovi Dejan

Logike funkcije AND NOT i AND.

Juni 2008

18


Maturski rad

4.3 Dijagram za za izvravanje logikih funkcija OR i OR NOT

Ako sve dva ili vie uslova nalaze u paralelnim lestvicama koje se spajaju (slika 4.11) radi se o OR i OR NOT logikim funkcijama. Da bi bit na adresi instrukcije sa krajnje desne strane bio setovan potrebno je da kontrolni signal proe kroz kr oz makar jednu od paralelnih linija (slika 4.11), odnosno ili da bit ima vrednost logike 0 na adresi 00.00, ili na 01.00 ili da ima vrednost logike 1 na adresi 01.01. Ako bi adrese 00.00, 01.00 i 01.01 bile dodeljene tasterima u nekom upravljakom kolu, a adresa instrukcije dodeljena npr. motoru, motorbi se ukljuio ili kada taster na adresi 00.00 ne bi bio pritisnut, ili kada taster na adresi 01.00 ne bi bio pritisnut, ili kada bi bio pritisnut taster na adresi 01.01.

Slika 4.11

Primena OR i OR NOT instrukcija.

4.4 OUTPUT i OUTPUT NOT Ove instrukcije slue za kontrolu stanja odreenog bita (da li je 0 ili 1) u odnosu na uslove postavljene u lestvici sa levo od njih. OUTPUT i OUTPUT NOT se uvek nalaze na krajnjoj desnoj strani. Ove instrukcije se dodeljuju izlaznim ureajima (motorima, solenoidima, grejaima, sijalicama, alarmima...).

Slika 4.12

OUTPUT i OUTPUT NOT u ladder dijagramu.

Sa OUTPUT instrukcijom bit na adresi specificiranoj za neki izlazni ureaj imae vrednost logike 1 ako su uslovi desno od njega setovani (kontrolni signal neposredno pred OUTPUT instrukcijom postoji), sa OUTPUT NOT instrukcijom obrnuto: ukoliko signal neposredno pred

Tevanovi Dejan

Juni 2008

19


Maturski rad

OUTPUT NOT instrukcijom postoji, bit na adresi specificiranoj za taj izlazni ureaj e imati vrednost logike nule. U zavisnosti od vrednosti na adresama OUTPUT-a i OUTPUT NOT, PLC e "znati" da li treba da ukljui ili iskljui ureaje kojima su dodeljene adrese tih OUTPUT i OUTPUT NOT instrukcija. U sledeim primerima instrukcije OUTPUT i OUTPUT NOT e biti blie opisane.

Slika 4.13

Sluaj kada je bit na adresi adr esi ulaza 0.

Instrukcija LOAD oitava bit sa adrese 00.00 ± vrednost je 0, signal stie samo do LOAD instrukcije i bit na adresi izlaznog iz laznog ureaja ostaje nepromenjen ± sijalica nee goreti.

Slika 4.14


U suprotnom sluaju, kada instrukcija LOAD oita vrednost 1 i signal stie do OUTPUT-a. Bit na adresi koja je dodeljena sijalici (10.00) dobija vrednost 1, to je znak da PLC ukljui sijalicu. Kod OUTPUT NOT instrukcije sluaj je suprotan.

Tevanovi Dejan

Slika 4.15


Slika 4.16

Sluaj kada je bit na adresi ulaza 1.

Juni 2008

20


5

Maturski rad

Primer: Primer: Regulisanje nivoa tenosti u rezervoaru rezervoaru

U sledeem jednostavnom primeru je pokazana praktina primena upotrebe PLC-a. PLC-a.

Slika 5.1

Shema ureaja za regulisanje nivoa tenosti u rezervoaru.

U ovom primeru PLC kontrolie nivo ulja u rezervoaru pomou dva senzora. Jedan je postavljen pri dnu a drugi pri vrhu rezervoara. Pumpa ubacuje ulje u rezervoar sve dok senzor za gornji nivo ulja ne da signal. Tada se motor koji goni pumpu gasi, sve dok ulje ne dostigne donji nivo ± senzor za donji nivo ulja. Tada se pumpa uklju uje i proces se ponavlja. Znai, imamo 3 ulazno/izlazna ureaja: 2 su ulazi (senzori) 1 je izlaz (pumpa). Kada nisu potopljeni u ulje senzori e biti ukljueni, i suprotno. Svakom ureaju se dodeljuje adresa prema tabeli 5.1. Tabela

5.1

Adrese

za ulaze i izlaze.

U ovom primeru je iskorien i jedan interni relej . Kontakti ovakvih releja mogu se koristiti mnogo puta, u zavisnosti od proizvoaa PLC-a. U ovom primeru su korieni dva puta za simuliranje kontakta.

Tevanovi Dejan

Juni 2008

21


Maturski rad

Slika 5.2

Ladder dijagram za ureaj sa slike 5.1.

Treba ponoviti da je svrha korienja PLC-a ZAMENA hardverskih releja "unutranjim", tzv. internim relejima. Razmotrimo ta se u programu deava ciklus po ciklus skeniranja. skeniranja. Na poetku rezervoar je prazan. Znai, ulaz 00.00 ima vrednost kao i ulaz 00.01 ± bit na ovim adresama ima vrednost logike 1.

Slika 5.3

Prvi ciklus skeniranja.

Rezervoar se puni, zato to e motor pumpe (05.00) da radi ± bit na ovoj adresi ima vrednost logike 1.

Slika 5.4

Tevanovi Dejan

2-100 ciklus skeniranja.

Juni 2008

22


Maturski rad

Posle 100 ciklusa ciklusa skeniranja skeniranja nivo ulja se popeo preko senzora senzora za donji nivo ± sada senzor daje logiku vrednost 0.

Slika 5.5

101-1000 ciklus skeniranja.

Iako senzor za donji nivo daje logiku vrednost 0 motor i dalje radi. Ovo je postignuto korienjem "unutranjeg" releja. Relej 10.00 dri izlaz 05.00 ukljuenim. Ovakvo stanje e ostati nepromenjeno sve dok bude postojala putanja, sa logikom vrednou 1, do releja 10.00. Znai, stanje e se promeniti kada ulaz 00.01 bude imao logiku vrednost 0. Posle 10.00 ciklusa skeniranja ulje stie i do senzora za gornji nivo, tako da on dobija logiku vrednost 0.

Slika 5.6

1001. 1001. i 1002. ciklus skeniranja.

Poto vie ne postoji logika putanja sa vrednou 1, izlaz 05.00 se iskljuuje i motor pumpe prestaje da radi. Posle 1050 ciklusa nivo ulja pada ispod senzora za gornji nivo i on dobija logiku vrednost 1.

Tevanovi Dejan

Juni 2008

23


Slika 5.7

Maturski rad

Stanje posle 1050 ciklusa skeniranja.

Iako je senzor za gornji nivo dobio vrednost 1, relej 10.00 i dalje ostaje 0. Takvo stanje e ostani nepromenjeno sve do 2000. ciklusa kada nivo ulja pada ispod senzora za donji nivo. Tada e stanje u upravljakom kolu biti isto kao i u prvom ciklusu skeniranja ± program se vrti ispoetka.

Tevanovi Dejan

Juni 2008

24


Maturski rad

6

Zakljuak

Sistem upravljanja uopte, predstavlja zbir elektronskih ureaja i opreme koji se koriste za obezbeivanje stabilnosti, tanosti i glatkog prelaza procesa ili proizvoake aktivnosti. Mogu biti razliiti, od elektrana do poluprovodnike maine. Kao rezultat brzog napredovanja tehnologije, mogue je upravljati vrlo komplikovanim procesima, pomou PLC-a i na primer raunarom, itd. Svaka komponenta sistema upravljanja igra veoma vanu ulogu bez obzira na njenu veliinu. Prema standardima Udruenja proizvoaa elektrine opreme ( T he he National Electrical Association ± NEMA) programabilni logiki kontroler definisan je kao: ³Digitalni elektronski ureaj koji koristi programabilnu memoriju za pamenje naredbi kojima se zahteva izvoenje specifinih funkcija, kao to su logike funkcije, sekvenciranje, prebrojavanje, merenje vremena, izraunavanje, u cilju upravljanja razliitim mainama i procesima´. P LC kao industrijski raunar samim svojim dizajnom predvien je za primenu u neposrednom okruenju procesa sa kojim upravlja, tako da je otporan na razne nepovoljne uticaje, praina, vlaga, visoka temperatura, vibracije i elektromagnetne smetnje, tako da se obino primenjuje za reavanje decentralizovanih upravljakih zadataka, na samom mestu upravljanja, gde se povezuje preko ulaza i izlaza sa ureajima kao to su operatorski paneli, motori, senzori, prekidai, ventili i slinim. slini m. P P LC kao C kao i svaki raunar ima operativni sistem, koji svakako ima mnogo manje mogunosti od operativnih sistema opte namene, ali u dananje vreme opte potrebe za komunikacijama, moe u potpunosti da ih podri. Stoga je mogue izvesti povezivanje programabilnih logikih kontrolera P (P LC -a) -a) i eventualno centralnog raunara ili drugih raunara, radi reavanja sloenijih upravljakih zadataka ili jednostavne akvizicije podataka i upravljanja sa daljine. Mogunosti komunikacije meu P LC ureajima su tako velike da omoguavaju visok stepen iskorienja i koordinacije procesa, kao i veliku fleksibilnost u realizaciji upravljakog procesa, tako da mogunost mogunost komunikacije kao i fleksibilnost fleksibilnost pretstavljaju pr etstavljaju glavne prednosti primene reenja sa P sa P LC ureajima. C ureajima.

Tevanovi Dejan

Juni 2008

25


Maturski rad

7

1.

Literatura

Dr Srbijanka Turajli, "Raunari u sistemima upravljanja " , Zavod za udbenike i nastavna sredstva, Beograd, 2005.

2.

Neboja Mati, "U vod vod u industrijs k e P LC k ontrolere ontrolere" , mikroElektronika, 2001.

3.

Ljubia Draganovi, " Projek tovanje tovanje sistema automats k og og upravljanja " , Lola Institut, Beograd 2000. 2000.

4.

Vladimir D. orevi, " Programabilni logi k ontroleri" , pdf. ki k ontroleri

5.

http://www.es.elfak.ni.ac.yu/mps/materijal/5-PLC.pdf

6.

http://www.plcs.net

Tevanovi Dejan

Juni 2008

26


Maturski rad

8

Beleke

 : y

         .

y

        ZENToll    .

y

    .

__________________________________ ___

    

 (5)

   

____________

  

____________

: 

________________________________ ______________________ __________ __



________________________________ ___________________________ _____ __

 

________________________________ _____________________ ___________ __

Tevanovi Dejan

Juni 2008

27


Maturski rad

Sadraj

1

UVOD .......................................................................................................................... 1

2

SISTEM UPRAVLJANJA ZASNOVAN NA N A PLC-U..................................................... PLC-U.....................................................

2

2.1

Uloga programabilnih kontrolera (PLC) ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ .... 3

2. 2

Ulazni ureaji ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ .............. 3

2.3

zlazni Izlazni

2.4

Programabilni

2.5

Centralna

2.6

Memorija Memorija ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ..................... ..................... 5

2.7

Prednosti PLC

2.8

Sistematski prilaz projektovanju sistema upravljanja koristei PLC ................................ ................................ ........................ 7

2.9

Booleova algebra................................ algebra................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ .......... 9

3

ureaji................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ .............. 4 logiki kontroler - PLC ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ....... 5

procesorska jedinica (CPU) ................................ ................................ ................................ ....... 5

kontrolera kontrolera nad klasinim klasinim relejnim sistemima sistemima upravljanja ................................ ................................ ................ 6

NAIN RADA PLC-A ................................................................................................ 11

3.1

Vreme odziva PLC-a ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ . 1 2

3.2

PLC

4

registri registri ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ............... 14

PISANJE LADDER DIJAGRAMA............................................................................. 1

5

4.1

LOAD

i LOAD NOT ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ . 18

4.2

Dijagram

za izvravanje logikih funkcija AND i AND NOT ................................ ................................ ................................ ................................ .. 18

4.3

Dijagram

za izvravanje logikih funkcija OR i OR NOT ................................ ................................ ................................ ................................ ....... 19

4.4

OUTPUT i OUTPUT NOT ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ........................ 19

5

PRIMER: REGULISANJE NIVOA TENOSTI TE NOSTI U REZERVOARU REZERV OARU ...... ............ ............ ............ .......... .... 21

6

ZAKLJUAK.............................................................................................................

25

7

LITERATURA............................................................................................................

26

8

BELEKE .................................................................................................................

27

Tevanovi Dejan

Juni 2008

28

Maturski Rad

Recommend Documents