Sterowniki PLC

1
Sterowniki PLC

• Krótko o.
• Historia
• Dzialanie
• Sterowniki a automatyka
• Dobór

2
Sterowniki PLC (ang. Programmable Logic
Controller) sa to takie sterowniki, których
sposób dzialania w postaci programu jest
pamietany w sterowniku.
3
(No Transcript)
4
Poprzednikami sterowania programowalnego byly z
jednej strony sterowania programowane
polaczeniowo, których sposób dzialania byl
okreslany poprzez odpowiednie polaczenia modulów
logicznych, a z drugiej strony maszyny cyfrowe,
przy pomocy których realizowano sterowania
binarne z prostego poziomu obslugi. Jedne z
pierwszych prawdziwych sterowan programowalnych
ze specjalnym do tego zakresu dobranym
rozwiazaniem sprzetowym zostaly zaoferowane przez
firme Siemens w 1975 roku.
5
Przy zastosowaniu sterownika PLC odpowiadajacy
funkcji sterowania algorytm, realizowany jest
programowo przez wyposazony w mikroprocesor
sterownik. Wszystkie polaczenia pomocnicze
zawarte sa w tym przypadku w umieszczonym w
pamieci sterownika programie. Jest to wiec uklad
programowany pamieciowo. Zaleta takiego ukladu
oprócz zmniejszenia gabarytów i energochlonnosci
jest to, iz w przypadku zmian w ukladzie
sterowania lub rozszerzenia ukladu nie zmienia
sie okablowania i nie buduje sie nowych bloków
lecz wprowadza sie zmiany w programie.
6
Zasada dzialania sterowników PLC
7
Podstawowa zasada pracy sterowników jest praca
cykliczna, w której sterownik wykonuje kolejno po
sobie pojedyncze rozkazy programu w takiej
kolejnosci, w jakiej sa one zapisane w programie.
Na poczatku kazdego cyklu program odczytuje
"obraz" stanu wejsc sterownika i zapisuje ich
stany.
8
Po wykonaniu wszystkich rozkazów i okresleniu
(wyliczeniu) aktualnego dla danej sytuacji stanu
wyjsc, sterownik wpisuje stany wyjsc do pamieci
bedacej obrazem wyjsc procesu a system operacyjny
wysterowywuje odpowiednie wyjscia sterujace
elementami wykonawczymi. Tak wiec wszystkie
polaczenia sygnalowe spotykaja sie w ukladach
(modulach)
wejsciowych sterownika, a program sledzi ich
obraz i reaguje zmiana stanów wyjsc w zaleznosci
od algorytmu.
9
Sterowniki PLC skladaja sie z

• jednostki centralnej (CPU)
• bloków wejsc cyfrowych
• bloków wejsc analogowych
• bloków komunikacyjnych
• bloków wyjsc cyfrowych
• bloków wyjsc analogowych
• bloków specjalnych

10
Glównym elementem kazdego sterownika jest
jednostka centralna, której zadaniem jest
odczytywanie stanów urzadzenia, dokonywanie
operacji, okreslanie stanu sterownika,
synchronizacja dzialania wszystkich czlonów
sterownika.
11

• Schemat blokowy typowego ukladu jednostki
  centralnej

12
Jednostka centralna jest podstawowym elementem
decydujacym o szybkosci dzialania sterownika.
Wiekszosc sterowników wyposazona jest w 16-bitowe
procesory, chociaz coraz czesciej spotykamy sie z
procesorami 32-bitowymi. Jednostka centralna moze
byc wyposazona w kilka procesorów. Sterowniki
modulowe sredniej wielkosci posiadaja przewaznie
2 procesory, natomiast duze maja od kilku do
kilkunastu procesorów w swojej jednostce.
Jednostki centralne CPU dzialaja cyklicznie,
pozwala to na wykonywanie programu w scisle
okreslonym trybie.
13

• Wejscie cyfrowe - ogólnie przyjeta nazwa
  pojedynczego wejscia binarnego sterownika PLC,
  mogacego miec dwa stany "0" - brak napiecia i
  "1" - jest napiecie.
• Wejscia cyfrowe sa podstawowymi blokami
  wejsciowymi sterowników PLC. Do nich docieraja
  sygnaly w postaci "0" lub "1" z np. przycisków
  sterowniczych, czujników itp. Na podstawie tych
  sygnalów sterownik PLC steruje wg zawartego w nim
  algorytmu pozostalymi elementami poprzez wyjscia
  cyfrowe lub wyjscia analogowe

14
Wyjscie cyfrowe - ogólnie przyjeta nazwa
pojedynczego wyjscia binarnego sterownika
PLC.Binarne wyjscia cyfrowe moga przyjmowac
jeden ze stanów"0" - brak napiecia "1" - jest
napiecie Wyjscia cyfrowe sa podstawowymi
skladnikami bloków wyjsc sterowników PLC.
Produkowane sa (przewaznie) dwa rodzaje wyjsc
tranzystorowe o obciazalnosci 0,5 A oraz
przekaznikowe o obciazalnosci 8 A. Poprzez
wyjscia cyfrowe sterownik steruje urzadzeniami
zewnetrznymi takimi jak styczniki,
elektrozawory, lampki kontrolne, sygnaly
akustyczne, itd. Istnieja równiez specjalizowane
wyjscia cyfrowe w zaleznosci od potrzeb i
producentów.
15

• Wejscie analogowe - ogólnie przyjeta nazwa
  pojedynczego wejscia sterownika PLC dla
  standardowych sygnalów analogowych.
• Przyjete standardy to0...20 mA4...20
  mA0...10 VWejscia analogowe sluza do pomiarów
  m.in. temperatury, cisnienia, przeplywu,
  obrotów, itp. Pomiary te odbywaja sie poprzez
  zamiane wartosci np. temperatury na sygnal
  analogowy o wartosci np. 0...10 V. Sygnaly te sa
  przetwarzane w sterowniku PLC i sterownik reaguje
  wg ustalonego algorytmu poprzez wysterowanie
  odpowiednich wyjsc cyfrowych lub analogowych

16

• Wyjscie analogowe - ogólnie przyjeta nazwa
  pojedynczego wyjscia analogowego sterownika
  PLC.Standardowe wyjscia analogowe maja wartosci
• 0...20 mA
• 4...20 mA
• 0...10 V
• Wyjscie analogowe jest podstawowym skladnikiem
  bloków wyjsc analogowych sterowników PLC.
  Sterownik poprzez te wyjscia moze wysterowywac
  urzadzenaimi zewnetrznymi takimi jak regulatory
  temperatury, przetwornica czestotliwosci,
  serwonaped.

17
Napiecie wejsciowe to zazwyczaj 24 V DC, choc
spotykamy równiez napiecia 48V DC oraz 110/230V
AC.

• W przypadku wystapienia zwarcia prad wyjsciowy
  jest ograniczony, a sterownik sprawdza, czy nadal
  wystepuje zwarcie. W sterownikach PLC wystepuja
  dwa rodzaje wyjsc tranzystorowe i przekaznikowe.
  Obciazalnosc wyjsciowa ukladu tranzystorowego
  wynosi ok. 0,5 A, natomiast przekaznikowego - 2 A.

18
Oprócz podstawowych bloków sterowniki PLC moga
miec równiez bloki specjalne, takie jak
regulacyjne (sterowniki wyposazone w jednostke
centralna typu wieloprocesorowego, przystosowane
do przetwarzania wielobitowych sygnalów),
pozycjonowane (sterowniki stosowane jako
sterowniki urzadzen manipulacyjnych, gdy
konieczna jest zmiana parametrów urzadzen
napedowych), uklady sterowania silnikami
krokowymi i sterowania ruchem.
19
Podzial sterowników PLC

• Pod wzgledem budowy
• kompaktowe (o architekturze sztywnej)
• modulowe (o architekturze elastycznej).
• ze wzgledu na liczbe wejsc i wyjsc
• sterowniki male - do kilkudziesieciu wejsc/wyjsc
  lacznie (sterowniki kompaktowe)
• sterowniki srednie - do kilkuset wejsc/wyjsc
  lacznie (sterowniki modulowe)
• sterowniki duze - powyzej kilkuset wejsc/wyjsc
  lacznie (sterowniki modulowe).

20
Sterowniki kompaktowe sa sterownikami sluzacymi
do zastosowan w malych i srednich zadaniach
automatyki. W odróznieniu od sterowników
modulowych sterowniki kompaktowe posiadaja
architekture zwarta. Ogranicza ona liczbe wejsc i
wyjsc, która przewaznie nie przekracza
kilkudziesieciu. Problemu z ograniczona liczba
wejsc i wyjsc nie maja sterowniki modulowe,
poniewaz ich elastyczna architektura i mozliwosc
swobodnej manipulacji modulami daja wieksza
swobode w uzytkowaniu od sterowników kompaktowych.
21
Sterowniki PLC a automatyka

• Rozwój elektroniki spowodowal, ze uklady
  automatyzacji procesów technologicznych staly sie
  powszechne w uzytkowaniu. W ukladach sterowania
  coraz czesciej stosowane sa sterowniki PLC, które
  z uwagi na latwe sterowanie i projektowanie moga
  byc stosowane w róznych ukladach automatyki.

22
W dzisiejszych czasach trudno wyobrazic sobie
instalacje systemów automatyki bez zastosowania w
niej programowalnych sterowników logicznych
(PLC). Stwierdzenie to dotyczy zarówno
automatyzacji procesów przemyslowych, jak i
rozwiazan w instalacjach domowych (sterowanie
oswietleniem, roletami, ukladami ogrzewania itp.).
23
Dobór sterowników
24
Przed przystapieniem do doboru sterownika nalezy
przeanalizowac stan obiektu, który ma byc
sterowany. Duze znaczenie ma fakt, czy obiekt
jest modernizowany, czy dopiero projektowany.
Wplywa to na dobór czujników przetworników oraz
elementów sterujacych.
25
Przy doborze sterowników powinnismy wziac tez pod
uwage wielkosc obiektu. W tym przypadku istotna
jest liczba wejsc i wyjsc mogacych obsluzyc
proces. Do istotnych parametrów zaliczamy
wartosc napiec sterujacych i prad obciazenia, na
podstawie którego mozemy dobrac odpowiednia moc
do wysterowania odbiorników.Istotny jest tez
rodzaj obiektu (w przypadku obiektów skupionych,
gdzie mamy do czynienia z pojedyncza maszyna lub
obiektami zlokalizowanymi blisko siebie, proces
moze byc obslugiwany przez pojedynczy sterownik,
w systemach rozproszonych, w których linia
technologiczna rozlozona jest na pewnym obszarze,
czesto nie mamy mozliwosci, aby proces ten zostal
obsluzony przez jeden sterownik, do sterowania
wykorzystujemy wówczas kilka sterowników
rozmieszczonych w miejscu koncentracji sygnalów,
które wymieniaja sygnaly miedzy soba.