Perifern

1
Distribuované systémy
Vypracoval Martin Vyoral
2
Osnova

• Co je programovatelný automat
• Blokové schéma typického PLC automatu
• Typy programovatelných automatu
• Popis jednotlivých cástí automatu
• Trídení PLC Automatu
• Malé programovatelné automaty SLC 500TM
• Malé programovatelné automaty MicroLogic 1000
• Komunikacní rozhraní RS232 a DH- 485
• Prehled instrukcí programovatelného automatu SLC
  500TM a MicroLogic 1000
• RSLinx
• RSLogic 500
• Programování PLC automatu
• Úlohy

3
Co je programovatelný automat

• Programovatelný automat je uživatelský
  programovatelný rídící systém prizpusobený pro
  rízení prumyslových a technologických procesu
  nebo stroju.
• Nejcasteji se oznacuje zkratkou PLC (Programmable
  Logic Controller), ceská zkratka je PA
  (Programovatelný automat).
• Puvodne byli navrženy k rešení úloh logického
  rízení, casto jako prímá náhrada pevné releové
  logiky.
• V soucastných aplikacích se zvyšuje podíl úloh
  regulacního typu, monitorování i úloh merení.
• Mezi výrobce PLC automatu patrí napríkladABB,
  Allen-Bradley, AEG, BR, Eberle, Klöckner
  Moeller, Festo, GE, HB, Idec, Matsushita,
  Mitsubishi, Omron, Saia, Siemens, Telemechanique.

4
Typy programovatelných automatu

• Mikro PLC Nabízejí pevnou sestavu vstupu a
  výstupu, kompaktní provedení, malé rozmery a
  nízkou cenu. Jejich funkcní a programátorský
  komfort je obvykle redukován na nezbytné minimum,
  komunikacní možnosti obvykle chybejí.
• Kompaktní PLC Nabízejí urcitou i když omezenou
  variabilnost. Uživatel muže k základnímu modulu
  pripojit jeden,nebo nekolik prídavných modulu z
  omezeného sortimentu s pevnou kombinací vstupu a
  výstupu
• Modulární PLC Vetší volnost ve volbe
  konfigurace, možnost zasouvat libovolné moduly,
  jeden systém muže být tvoren nekolika rámy,
  rozširovací moduly mohou být pripojeny na
  vzdálenosti stovek metru.
• Programovatelné pracovní stanice Sdružují
  funkce PLC a operátorského panelu. Výhody
  integrace funkcí, praktické konstrukcní provedení
  výhodný
• pomer cena/výkon, široké možnosti uplatnení
  i tam, kde bylo použití tradicního PLC
  s oddeleným operátorským panelem dosud cenove
  nedostupné.

5
Blokové schéma typického PLC automatu

• Programovatelný automat se skládá
• Centrální procesorové jednotky
• Systémové pameti
• Uživatelské pameti
• Vstupních a výstupních jednotek pro pripojení
  rízeného systému
• Komunikacních jednotek pro komunikaci se
  souradnými i nadrazenými rídícími systémy
• Navzájem jsou propojeny systémovou sbernicí

6
Popis jednotlivých cástí automatu

• CPU (centrální pocítacová jednotka) je jádrem
  celého prog. Automatu. Urcuje jeho výkonost.Muže
  být jednoprocesorová, nebo víceprocesorová.
• Duležitým parametrem CPU je operacní
  rychlost.
• Pametový prostor se muže delit na pamet
  uživatelskou, systémovou a pamet dat.
• Binární vstupní jednotky slouží k pripojování
  prvku pro tvorbu vstupu s dvouhodnotovým
  charakterem výstupního signálu napr.
  tlacítka,prepínace
• Binární výstupní jednotky slouží k pripojování
  nejruznejších akcních clenu s dvouhodnotovým
  charakterem vstupního signálu, napr. ruzná
  optická i akustická signalizacní zarízení,cívky
  relé, stýkacu atd.
• Analogové vstupní jednotky zprostredkují
  kontakt prog. Automatu se spojitým prostredím
  (snímace, inteligentní prístroje s analog. vstupy
  atd.) Duležitou soucástí je A/D prevodník s
  rozsahem 8nebo 12 bitu.
• Analogové výstupní jednotky - slouží pro ovládání
  ruzných akcních clenu ci zarízení se spojitým
  charakterem vstupního signálu, jako jsou napr.
  spojité servopohony, frekvencní menice, ale treba
  i ruckové merící prístroje apod. Nezbytnou
  soucástí je D/A prevodník.
• Speciální jednotky mohou mít specializované
  moduly pro rešení regulacních úloh ( napr.
  regulátor PID ), nebo pro rešení regulacních úloh
  s využitím fuzzy logiky a fuzzy regulace.

7
Trídení PLC Automatu

• dle ruzných hledisek
• Kompaktní PA (KPA) - menší - mely puvodne pevne
  danou konfigurací
• integrovaných modulu a byly uzavreny
  v jednom  pouzdre. Pouzdro se montuje
• prímo do výrobku, je snaha o urcitý stupen
  modularity a je možno i u malých
• aplikací prizpusobit sestavu. Typickými
  aplikacními oblastmi jsou napr. rízení
• klimatizacních zarízení a technického
  vybavení v budovách, ovládání
• garážových vrat, zvedacích plošin, mycích
  linek, prodejních automatu, balicích
• stroju apod. KPA mohou ale sloužit i jako
  komponenty v distribuovaných rídicích systémech.
• Modulární PA jsou vhodné pro automatizacní úlohy
  stredního a velkého
• rozsahu. Je tvoren v podstate pevným
  procesorovým jádrem s napájecím
• zdrojem umísteným v rámu, ke kterému se pres
  sbernici pripojují místní i
• vzdálené periferní jednotky. Krome i
  analogové vstupne výstupní jednotky bývá
• možnost volby jednotek pro rychlé cítání,
  polohování, nejruznejší typy
• komunikace, regulaci, i pro speciální
  funkce. U úloh vetšího rozsahu je duležitá
• problematika MMI (Man Machine Interface),
  tedy rozhraní mezi clovekem a
• strojem, prípadne technologickým procesem.
  Melo by být dostatecne uživatelsky

8
Malé programovatelné automaty SLC 500TM

• Firma Rockwell Automation nabízí celou škálu
  rídících systému. My máme
• v laboratori k dispozici systém Allan Bradley
  TM SLC 500 TM a MicroLogic
• 1000.
• Malé programovatelné automaty SLC 500 TM
• Vyrábí se ve dvou hardwarových kategoriích
  (kompaktní automaty,modulární
• automaty).
• Kompaktní automaty
• Obsahují pevne vložený procesor s možností
• pripojení na DH 485
• Automat nabízí rozšírené možnosti
• sítové komunikace
• Pocet I/O bodu kze rozšírit až na 104
• Kapacita pameti RAM je 1KB instrukcí nebo 4KB
  slovních dat
• Dva prídavné moduly mohou obsahovat 64 dalších
  I/O bodu

9
Malé programovatelné automaty SLC 500TM

• Modulární automaty
• Modulární systémy SLC 500 jsou stavebnice
• Skládají se ze zdroju, procesoru a periferních
  jednotek zasunutých do rámu se 4,7,10 nebo 13
  pozicemi
• Nabízejí znacnou flexibilitu systémové
  konfigurace a vetší I/O kapacitu než kompaktní
  automaty
• Uživatel si muže vybrat z ruzných modulových
  polic (rámu), napájecích zdroju, procesoru a
  diskrétních nebo speciálních I/O
• modulu k vytvorení aplikacního rídicího
  systému

10
Moduly systému SLC 500

• Rám (šasí) jsou urceny pro umístení procesoru a
  vstupne výstupních
• jednotek. Jsou k dispozici 4,7,10,13
  pozicové.
• Procesor 5/01, 5/02, 5/03, 5/04, 5/05
• Napájecí zdroj Allan Bradley nabízí sedum
  ruzných napájecích zdroju, z toho tri strídavé a
  4 stejnosmerné. Strídavé mohou být konfigurovány
  pro provoz 120 nebo
• 240 V str
• I/O moduly - analogové, diskrétní,
• speciální

Moduly systému SLC 500 TM
11
Typy procesoru pro rídící automaty SLC - 500

• SLC 5/01 nabízí
• Instrukcní sadu stejnou jako pevný automat
• Pamet pro program 1Kb, nebo 4Kb instrukcních
  slov
• Adresování až 256 I/O
• Komunikace po DH 485 peer-to-peer zahájena
  z jiného
• uzlu
• Programování žebríckovou logikou
• Rozšírené programové instrukce
• SLC 5/02 nabízí rozšírenou instrukcní sadu,
  zvýšené diagnostické možnosti
• a rozšírené komunikacní možnosti oproti SLC 5/01
  a pevným automatum.
• A dále poskytuje
• 4KB programové pameti (16 KB datových slov)
• Komunikace DH 485 peer-to-peer
• Rozširující programové instrukce (
  algoritmusPID,volitelné casové prerušení,indexové
  adresování, uživatelské chybové rutiny, instrukce
  pro posílání zpráv po síti).

12
Typy procesoru pro rídící automaty SLC - 500

• SLC 5/03 ,5/04 a 5/05 jsou více než desetkrát
  rychlejší než puvodní
• procesor SLC 5/02, což podstatným zpusobem
  rozširuje možnosti jejich
• využití.
• Tyto procesory jsou osazeny 32-bitovými procesory
  Motorola. Jsou urceny
• pro nárocnejší aplikace, kde je požadována
  rychlost a spolehlivost. Také
• poskytují celou radu nových možností, které
  prispívají ke zvýšení výkonu
• aplikací a snížení ceny, jako napríklad
• on-line editace,
• vestavený RS-232 kanál,
• vetší uživatelská pamet,
• hodiny reálného casu,
• casové prerušení s rastrem od 1ms,
• prerušení od vstupu až do 1 KHz,
• pripojení na Ethernet
  

13
Malé programovatelné automaty MicroLogixTm 1000

• MicroLogix 1000 je dodáván ve dvou provedeních o
  16 nebo 32 I/O místech
• Je možno vybrat si z osmi ruzných konfigurací v
  závislosti na napájecím napetí
• Pro modelování procesorových dat jsou použity
  pameti typu RAM a EEPROM
• Pamet má kapacitu 740 slov programu a 258 slov
  dat
• Komunikace mezi rídícím systémem a PC probíhá po
  lince RS 232 C
• Programovací software je stejný jako u automatu
  SLC 500

MicroLogix 1000TM
Bocní strana automatu s popisem
14
Komunikacní rozhraní RS232 a DH- 485

• RS 232
• Sériová komunikacní linka
• Protokol DF1 (Full Duplex)
• Rychlost 19,2 kb/s
• Pro spojení dvou zarízení
• Pro spojeni PC PLC je nutno použít
• krížený kabel
• DH 485
• Sériová komunikacní linka
• Rychlost 19,2 kb/s
• Vzdálenost 1250 m
• Pocet stanic 0-31
• Pro pripojení k PC je možné
• použít konvertor PIC
• 
  

RS - 232
Konvertor 1747 - PIC
15
Prehled instrukcí programovatelného automatu SLC
500TM a MicroLogic 1000

• Instrukce lze rozdelit do následujících skupin
• Bitové
• Casovace a cítace
• Logické a pro práci s daty presuny, kopírování
• Instrukce porovnávání vetší, menší, limit apod.
• Matematické
• Sekvencery
• S operandem typu FILE
• Bitové posuny, LIFO a FIFO zásobníky
• Komunikacní komunikace s ostatními automaty na
  síti
• Instrukce I/O prerušení
• Podrobnejší popis všech instrukcí lze najít
  na webové adrese
• http//homel.vsb.cz/rep75/Predmety/Distrib_sys/In
  strukceSLC500/index.html

16
RSLinx

• 32 bitový produkt systém zajištující komunikaci s
  automaty Allan Bradley
• Zajištuje propojení na prumyslové síte aplikacím
  využívající DDE (Dynamic Data Exchange) nebo OPC
  (OLE for Process Control).
• Nejduležitejším oknem programu RSLinx je okno
  nazvané RSWho,
• které obsahuje seznam nadstavených sítí a
  automatu do techto sítí
• pripojených

17
Pracovní okno RS Linx
18
RSLogic 500

• Strucný popis vlastností RSLogic 500 je 32
  bitový program od firmy
• Rockwell Software umožnující programování (v
  príckovém diagramu)
• procesoru SLC 500, MicroLogic 1000,1200,1500.
• Vlastnosti softwaru
• Prehledné zobrazení celého projektu
• Variabilní editor príckové logiky
• Drag and Drop editace
• Uživatelské zobrazení dat
• ASCII editor
• Prehledné zobrazení statusu
• Jednoduchá konfigurace komunikací
• Výkonný editor databáze
• Funkce Search a Replace
• Flexibilní komunikace pres Rockwell Software
  WINteligent LINX nebo RSLinx.
• Kompatibilní s PLC-500 a Micrologix A.I. Sérií,
  APS a MPS programovacími softwary

19
Programovací prostredí RSLogic
Pracovní okno RSLogic
20
Práce s RSLogic 500

• Zakládání projektu
• Založíme nový projekt
• Vybereme a pojmenujeme procesor automatu
• Nadstavíme konfiguraci automatu ( jaké moduly
  máme do automatu vložené ).
• Nadstavíme komunikacní kanály procesoru
• Tyto parametry nadstavujeme tlacítkem controler v
  levém panelu
• programovacího prostredí.
• Presný popis práce s projektem a nadstavení
  komunikace najdeme v
• kapitole 3.3 na webové adrese
• http//homel.vsb.cz/rep75/Predmety/Distrib_sys/Vy
  tah/03.htm

21
Programování PLC automatu

• K programování PLC systému lze využít
  specializovaných jazyku, puvodne
• navržené pro snadnou , názornou a úcinnou
  realizaci logických funkcí.
• Jazyky systému ruzných výrobcu jsou podobné,
  nikoliv však stejné. Prímá
• prenositelnost programu mezi PLC ruzných výrobcu
  není možná,darí se to
• obvykle mezi systémy téhož výrobce.
• Rozlišujeme ctyri typy jazyku
• Jazyk mnemokódu
• Jazyk konstantních releových schémat
• Jazyk logických chémat
• Jazyk strukturovaného textu
• My se budeme hloubeji zabývat programováním
  pomocí ladder (žebríckového)
• programování. Což je jazyk založený na reléových
  schématech s rozdílem, že prícky
• v reléových schématech mají elektrickou spojitost
  a prícky v laader diagramech mají
• spojitost logickou.

22
Programování v žebríckovém (ladder) diagramu

• Funkce žebríckových programu
• Žebríckový program vkládaný do pameti kontroleru
  obsahuje bitové instrukce, které reprezentují
  externí vstupní a výstupní zarízení
• Žebríckový program se skládá z jednotlivých
  prícek (rung), které každá z nich obsahuje
  nejméne jednu výstupní instrukci a jednu, nebo
  více vstupních instrukcí (vstupní vlevo, výstupní
  vpravo).
• K provedení výstupní instrukce je treba, aby
  vyhodnocení všech
• vstupních instrukcí, predcházejících této
  výstupní instrukci, bylo
• pravdivé (true).
• Ukázka jedné prícky žebríckového programu

23
Programování v žebríckovém (ladder) diagramu

• Operacní cyklus procesoru
• Prohlížení vstupu ctení externích vstupu a
  jejich zápis do vstupních datových souboru
• Prohlížení programu provádení programu. Pri
  provádení programu, procesor provádí kompletní
  seznam instrukcí v poradí
• prícek tak,jak jdou shora dolu a v
  prícce zleva doprava.Opravují
• se bity na základe výstupních instrukcí.
• Komunikace komunikace s pripojenými zarízeními
• Vnitrní údržba provádení vnitrní údržby
  procesoru

24
Adresace datových souboru

• Pro práci s datovými soubory musíme znát
  mechanizmus adresování techto souboru
• Každý datový soubor je identifikovány písmenem
  predstavující datový typ a písmenem
• Datové typy obsahují elementy jejichž velikost je
  ruzná podle dat. typu
• Tyto elementy se dále delí na slova, nebo bity
• Adresovány mohou být jednotlivé elementy, slova,
  nebo bity
• Adresy jsou tvoreny pomocí alfanumerických znaku
  oddelených oddelovaci

Adresace datových souboru
Typy datových souboru
25
Úloha 1

• Zadání úlohy Zapojte úlohu, kdy spínacem SP1
  sepnete první žárovku Ž1 a spínacem SP2 sepnete
  druhou žárovku Ž2.
• Schéma zapojení

24VDC
Ž1
SP 1
SP1
SP 2
Ž2
Ž1
Ž2
SP2

-
DC COM
I/0
I/1
I/2
I/3
I/4
DC COM
I/5
I/6
I/7
I/8
I/9
24VDC
24 V
Micrologix 1000 TM
AC IN
VAC VDC
VAC VDC
VAC VDC
VAC VDC
VAC VDC
N
PE
O/0
O/1
O/2
O/3
O/4
O/5
L1
Klasické zapojení žárovek pres zdroj
Zapojení žárovek pres PLC automat
220VAC
Pravdivostní tabulka
SP1 SP2 Ž1 Ž2
1 0 1 0
0 1 0 1
Stav 1 sepnuto (SP sepnut) Stav 0 vypnuto
(SP vypnut) Pri stavu 1 žárovka svítí/bliká Pri
stavu 0 je žárovka vypnuta
26
Úloha 1
Tabulka vstupu/výstupu
Oznacení Adresa Oznacení na PLC
Vstup SP1 I0/0 I/0
Vstup SP2 I0/1 I/1
Výstup Ž1 O0/0 O/0
Výstup Ž2 O0/1 O/1
Odkaz na print screen Photo\print_zarovka_1.JPG

Odkaz na soubor ulohy\POKUS_ZAROVKA_1.RSS
27
Úloha 1
Žebríckové schéma
28

• Úloha 2
• Zadání úlohy Navrhnete zapojení tak, aby se
  žárovky mohli nacházet ve trech možných stavech
  za použití trech prepínacu stav 1-bliká jedna
  žárovka, stav 2 bliká druhá,3 stav-blikají obe
  žárovky zároven.
• Zapojení

24VDC
SP 3
SP 2
SP 1
Ž 1
Ž 2

-
DC COM
I/0
I/1
I/2
I/3
I/4
DC COM
I/5
I/6
I/7
I/8
I/9
24 V
Micrologix 1000TM
AC IN
N
PE
O/0
O/1
O/2
O/3
O/4
O/5
L1
VAC VDC
VAC VDC
VAC VDC
VAC VDC
VAC VDC
220VAC
SP1 SP2 SP3 Ž1 Ž2
Stav 1 1 0 0 1 0
Stav 2 0 1 0 0 1
Stav 3 0 0 1 1 1
Pravdivostní tabulka
1 sepnuto (SP sepnut) 0 vypnuto (SP
vypnut) Pri stavu 1 žárovka svítí/bliká Pri stavu
0 je žárovka vypnuta
29
Úloha 2
Tabulka vstupu/výstupu
Oznacení Adresa Oznacení na PLC
Vstup SP1 I0/0 I/0
Vstup SP2 I0/1 I/1
Vstup SP3 I0/3 I/3
Výstup Ž1 O0/0 O/0
Výstup Ž2 O0/1 O/1
Odkaz na print screen Photo\print_zarovka_3.JPG
Odkaz na soubor ulohy\POKUS_ZAROVKA_3.RSS
30
Úloha2
Žebríckové schéma
31

• Úloha 3
• Zadání úlohy Navrhnete zapojení tak, aby
  žárovky blikaly v následujícím poradí
• Ž1 zabliká 2x v momente, kdy podruhé blikne
  rozsvítí se Ž2 a ta svítí po dobu než Ž1
• zase 2x zabliká (po druhém bliknutí Ž1 zhasne).
  Tento cyklus se neustále opakuje.
• Interval blikání Ž1 si každý urcete sám.

24VDC
Schéma zapojení
220VAC
Pravdivostní tabulka
SP1 Ž1 Ž2
1 1 0 Ž1 bliká 2x
1 0 1 Ž2 svítí
Stav 1 sepnuto (SP sepnut) Stav 0 vypnuto
(SP vypnut) Pri stavu 1 žárovka svítí/bliká Pri
stavu 0 je žárovka vypnuta
32
Úloha 3

• Casový diagram funkce žárovek

svítí
svítí
t
T1 si každý volí sám
33
Úloha 3
Tabulka vstupu/výstupu
Oznacení Adresa Oznacení na PLC
Vstup SP1 I0/0 I/0
Výstup Ž1 O0/0 O/0
Výstup Ž2 O0/1 O/1
Odkaz na print screen Photo\print_citac_2_1.JPG,
Photo\print_citac_2_2.JPG
Odkaz na soubor ulohy\citac_2.RSS
34
Úloha 3
Žebríckové schéma
35

• Úloha 4
• Zadání úlohy Navrhnete zapojení trí žárovek
  které blikají postupne v následujícím poradí
  Ž1,Ž2,Ž3. Tento sled blikání žárovek se bude
  neustále opakovat.

Schéma zapojení
220VAC
SP1 Ž1 Ž2 Ž3
1 1 0 0
1 0 1 0
1 0 0 1
Pravdivostní tabulka
Stav 1 sepnuto (SP sepnut) Stav 0 vypnuto
(SP vypnut) Pri stavu 1 žárovka svítí/bliká Pri
stavu 0 je žárovka vypnuta
36
Úloha 4
Tabulka vstupu/výstupu
Oznacení Adresa Oznacení na PLC
Vstup SP1 I0/3 I/3
Výstup Ž1 O0/0 O/0
Výstup Ž2 O0/1 O/1
Výstup Ž3 O0/2 O/2
37
Úloha 4
Žebríckové schéma
38
Úloha 5

• Zadání úlohy Zapojte na vstup dve žárovky, kdy
  po sepnutí spínace SP1 se rozsvítí žárovka Ž1,po
  uplynutí casového intervalu zhasne a zároven se
  rozsvítí druhá žárovka na vámi zadaný casový
  interval a zhasne.Po uplynutí tohoto casového
  intervalu se rozsvítí obe žárovky najednou a
  svítí po dobu daného casového intervalu a to se
  opakuje do té doby než vypneme spínac. Casový
  interval mezi svícením si urcete každý sám.
• Zapojení

220VAC
SP1 Ž1 Ž2
1 1 0
1 0 1
1 1 1
0 0 0
Pravdivostní tabulka
Stav 1 sepnuto (SP sepnut) Stav 0 vypnuto
(SP vypnut) Pri stavu 1 žárovka svítí/bliká Pri
stavu 0 je žárovka vypnuta
39
Úloha 5

• Casový diagram funkce žárovek

Ž1
T1
svítí
nesvítí
Ž2
T2
svítí
nesvítí
Ž1,Ž2
T3
svítí
nesvítí
T1,T2,T3si každý zvolí sám
t
40
Úloha 5
Tabulka vstupu/výstupu
Oznacení Adresa Oznacení na PLC
Vstup SP1 I0/0 I/0
Výstup Ž1 O0/4 O/4
Výstup Ž2 O0/5 O/5
Odkaz na print screen Photo\print_zarovka_5_1.JPG
, Photo\print_zarovka_5_2.JPG, Photo\print_zarovka
_5_3.JPG
Odkaz na soubor ulohy\zarovka_5.RSS
41
Úloha 5
Žebríckové schéma
42
Úloha 6

• Zadání úlohy Zapojte jednu žárovku a dva
  prepínace tak, aby, prepínac SP1 sloužil cítac a
  druhý prepínac SP2 na resetování cítace. Pri
  stisku prepínace SP1 a námi nadstaveném poctu
  stisknutí se žárovka rozsvítí. Resetujeme druhým
  prepínacem SP2.
• Zapojení

220VAC
SP1 SP2 Ž1
1 0 1 napr.5 stisknutí
1 1 0 reset
Stav 1 sepnuto (SP sepnut) Stav 0 vypnuto
(SP vypnut) Pri stavu 1 žárovka svítí/bliká Pri
stavu 0 je žárovka vypnuta
Pravdivostní tabulka
43
Úloha 6
Tabulka vstupu/výstupu
Oznacení Adresa Oznacení na PLC
Vstup SP1 I0/1 I/1
Vstup SP2 I0/0 I/0
Výstup Ž1 O0/0 O/0
Odkaz na print screenPhoto\print_citac_1.JPG Odka
z na souborulohy\CITAC1.RSS
44
Úloha 6
Žebríckové schéma