Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

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

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

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

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.

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.

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

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.

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.

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.

Programovatelný automat 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.

Programovatelný automat 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.

Programovatelný automat 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.

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

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

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

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

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

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)

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

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

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

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

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

Děkuji za pozornost