1 / 38

Arhitektura programirljivih logičkih kontrolera

Arhitektura programirljivih logičkih kontrolera. Kod sustava automatizacije složenijih tehničkih procesa informacijsko-komunikacijski sustav izgrađuje se modularno i hijerarhijski • I sama procesna računala kod ovakvih se sustava izvode najčešće modularno i nazivamo

xaviera-vaughan
Télécharger la présentation

Arhitektura programirljivih logičkih kontrolera

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Arhitekturaprogramirljivih logičkih kontrolera

  2. Kod sustava automatizacije složenijih tehničkih procesa informacijsko-komunikacijski sustav izgrađuje se modularno i hijerarhijski • I sama procesna računala kod ovakvih se sustava izvode najčešće modularno i nazivamo ih programirljivim logičkim kontrolerima • Modularnost omogućuje: – smanjenje cijene razvoja sklopovskog dijela sustava – uz visoku pouzdanost modula -- pouzdanost sustava u cjelini – korištenje gotovih programskih blokova pri programiranju modula

  3. Tipična arhitektura programirljivih logičkih kontrolera – Organizacija procesora i memorije – Organizacija ulazno-izlaznih jedinica • Način rada PLCa • Glavni svjetski proizvođači

  4. Prije pojave PLCa se za upravljanje tehničkim procesima u industriji upotrebljavalo fiksno ožičene relejne ormare • Pri složenijoj logici upravljanja pritom se pojavljuju problemi – Složeno ožičenje – Traženje pogreške kod neispravnog funkcioniranja sustava – Naknadne preinake sustava – Vijek trajanja mehaničkih kontakata – Prostorno zauzeće – Potrošnja energije Slika

  5. Primjer:

  6. Razvoj digitalnih računala tijekom 50-tih i 60-tih motivira da se relejna logika zamijeni računalom • Ta računala potpuno trebaju funkcionalno zamijeniti relejnu logiku te istodobno otkloniti njihove nedostatke • Zahtjevi: – Jednostavno programiranje (prikladno za pogonsko osoblje) – Jednostavno pronalaženje grešaka u programu – Jednostavno održavanje – Pouzdan rad u industrijskim uvjetima

  7. Krajem 60-tih tvrtka BedfordAssociates proizvodi ModularDigitalController (MODICON) kao prvi komercijalni PLC – Programiranje u početnim PLCima odgovaralo je crtanju relejne sheme koju se PLCom zamjenjuje (ljestvičasti dijagrami) • U 70-ima razvojem procesora i PLCi postaju računski moćniji (arhitekturi se nadodavaju vremenski sklopovi, brojila, mogućnost obavljanja aritmetičkih operacija) • Također se pojavljuju mogućnosti povezivanja PLCa komunikacijskim mrežama i obradbe analognih procesnih signala • U 80-ima pojavljuju se programski paketi koji omogućuju programiranje PLCa s osobnih računala umjesto putem ručnih programiralica ili za to predviđenih terminala

  8. Konačno, 90-te godine donose standardizaciju (IEC 61131, EN 50170,...) – po pitanju programskih jezika za programiranje PLC-a: lista instrukcija, funkcijski blokovski dijagram, ljestvičasti dijagram – na području mrežnih komunikacijskih protokola: mogućnost povezivanja komponenata različitih proizvođača (Profibus)

  9. 2000.-te – napredak komunikacijskih tehnologija: – Profibus-DP mreža omogućuje prijenos informacija s digitalnih i analognih senzora u PLC u stvarnom vremenu – drastično smanjenje troškova kabeliranja – Profinet mreža koja spaja svojstva Profibus-DP mreže za rad u stvarnom vremenu sa svojstvima Industrial Ethernet mreže za prijenos većih količina podataka • Automatizacija u industriji postala je bez PLCa nezamislivom

  10. Procesor PLCa • Posjeduje mogućnost aritmetike i s cjelobrojnim i s realnim podacima • Po broju dostupnih instrukcija bliži CISC procesorima • Sastoji se od – Registara (akumulatori, adresni registri, registri sa zastavicama,...) – svi registri nisuvidljiviprogrameru – Aritmetičko-logičke jedinice (ALU) – aritmetički/logički obrađuje podatke iz akumulatora i rezultat vraća u jedan od akumulatora – Upravljačke jedinice – dekodira instrukcije i sinkronizira mehanizme u procesoru

  11. Operacijski sustav PLC-a • Proizvođači s PLCom isporučuju i njegov operacijski sustav (firmware) koji je pohranjen u interni ROM • Po priključenju napajanja na PLC, procesor počinje izvoditi instrukcije operacijskog sustava – Procesor će izvoditi i korisnički program samo onda kada je u tzv. RUN modu rada – U tzv. STOP modu rada obavljaju se isključivo naredbe operacijskog sustava • Postojanje operacijskog sustava uvelike olakšava programiranje i rukovanje PLC-om – Spremanje konteksta pri pozivu potprograma i obradi prekida, dijagnostika, očitavanje ulaza, pisanje na izlaze – sve te radnje obavljaju se na razini operacijskog sustava

  12. Memorija PLCa i operacijski sustav • Programeru je na razini operacijskog sustava zabranjeno programski pristupati memoriji u kojoj je zapisan kôd – Kod onih dijelova memorije gdje se mogu smjestiti i kôd i podatci, smještaj podataka potrebno je deklarirati • Programski pristup nepostojećoj memorijskoj lokaciji u podatkovnom dijelu RAMadijagnosticira se narazini operacijskog sustava kao greška

  13. Optička izolacija

  14. Interpretacija digitalnih “1” i “0” • Kod digitalnih ulaza/izlaza PLC-a, “1” i “0” interpretiraju se – naponskim razinama kod istosmjernog napajanja senzora i aktuatora (24 VDC): • -30 V – 5 V: “0” • 13 V – 30 V: “1” – amplitudom napona kod izmjeničnog napajanja senzora i aktuatora (110/220 VAC): • 0 V – 40 V: “0” • 79 V – 260 V: “1” • Ovako široki naponski pojasi omogućuju vrlo robustan prijenos digitalnih signala pri upravljanju i nadgledanju industrijskih procesa

  15. Optička izolacija ulaza/izlaza • Električki krugovi digitalnih ulaza/izlaza na pojedinim ulaznim/izlaznim modulima mogu se električki izolirati od svih drugih U/I, te od CPU modula • To se postiže izvedbom zasebnog napajanja za svaki modul i njemu pripadne senzore/aktuatore • Izolacija prema CPU modulu postiže se optičkom spregom, kod koje se s vanjske logike (24 VDC ili 110/220 VAC) prelazi na 5V-tnu logiku

  16. Slike digitalnih ulaza/izlaza u RAM-u • Svakom digitalnom ulazu/izlazu pridružena je jedna memorijska lokacija u RAMu PLCa • Digitalni ulazi se u određenim vremenskim trenutcima očitavaju te se ta očitanja upisuju u odgovarajuće memorijske lokacije • Digitalni izlazi u određenim vremenskim trenutcima osvježavaju se trenutnim stanjem njima pripadne memorijske lokacije u RAMu PLCa • Prijenos informacija od CPU do I/O modula i natrag obavlja se komunikacijom u 5V-tnoj logici na stražnjoj sabirnici • Osvježavanja ulaza/izlaza obavljaju se na razini operacijskog sustava

  17. Mapiranje digitalnih ulaza/izlaza • Standard IEC 61131-3 predlaže metodu za mapiranje digitalnih ulaza i izlaza PLCa u njegovoj memoriji, koje se proizvođači pridržavaju • Memorija namijenjena mapiranju ulaza/izlaza podijeljena je na – Sliku ulaza – oznaka I (InputImageMemory) – Sliku izlaza – oznaka Q (OutputImageMemory) • Također, dio memorije PLCa predviđen je za interne zastavice, a označava se s M (Internal Memory ili Bit Memory)

  18. Pridruženje digitalnih ulaza/izlaza i memorijske slike • Memorijska slika nekog digitalnog ulaza/izlaza predefinirano je vezana s fizičkim mjestom priključka na kojeg se taj digitalni ulaz/izlaz spaja • Moduli digitalnih ulaza/izlaza redaju se nakon CPU modula u tzv. slotove • Adresa kopije nekog digitalnog ulaza jednostavno se određuje preko broja slota u kojem se nalazi pripadni modul i rednog broja pripadnog fizičkog priključka na modulu • Programiranje je dodatno olakšano simboličkim nazivima kojima programer imenuje memorijske lokacije, npr. I0.5 􀃆 “Pokreni_motor”

  19. Izvođenje korisničkog programa u PLCu • Korisnički program izvodi se na PLCu samo kada je on u tzv. RUN-modu • Izvođenjem korisničkog programa (kada je PLC u RUNu) koordinira operacijski sustav PLCa • Postoji nekoliko razina posluživanja prekida u PLCu • Kada niti jedan prekid nije aktivan, na najnižoj razini obavlja se korisnički kôd namijenjen neprestanom ponavljanju u tzv. programskom ciklusu (scancycle)

  20. Posluživanje prekida • Korisnik programira reakciju na prekid unutar odgovarajućeg potprograma kojeg operacijski sustav poziva kada se dotični prekid dogodi • Postojeprekidi: u zadanovrijeme (time-of-day interrupt), sa vremenski definiranom zadrškom (time-delay interrupt), u pravilnim vremenskim intervalima (cyclicinterrupt)... • Kod složenijih PLCa postoji stotinjak mogućih uzroka prekida • Najviše razine prekida kod PLCa pripadaju prekidima za posluživanje programskih i sklopovskih grešaka – korisniku se i u tom slučaju omogućuje odgovarajuća reakcija (npr. aktiviranje zaštite) • Ulazi/izlazi se ne osvježavaju dok se u ciklusu ne posluže svi prekidi i ne završi izvođenje kôda namijenjenog neprestanom ponavljanju

  21. Analogni ulazi • Nazivninaponski ili strujnirasponulaznogsignala može se odabrati između nekoliko standardnih vrijednosti – +/-10 V – 0-10 V – +/-20 mA – 4-20 mA • U industriji se češće upotrebljavaju senzori sa strujnim nego senzori s naponskim izlazom jer su smetnje na prijenosnim vodovima tada manje • Korištenje strujnog raspona 4-20 mA omogućuje i detekciju prekida dovodnih žica senzora odgovarajućom logikom na samom ulaznom modulu

  22. Programska podrška za rad s PLCom • U prošlosti su se za programiranje PLCa koristile ručne programiralice • Danas se za tu svrhu uglavnom koriste osobna ili prijenosna računala opremljena odgovarajućim sučeljima i odgovarajućom programskom podrškom • Računalo se serijskom komunikacijskom vezom povezuje s PLCom

  23. Programska podrška za rad s PLCom • Na računalu se unutar navedene programske podrške piše program za PLC, definira module i mreže spojene na taj PLC, te parametrira ponašanje PLCa • Istim se programom može promatrati memoriju PLCa u radu te dijagnosticirati greške koje se događaju na PLCu • Neki proizvođači ovu programsku podršku daju besplatno uz sklopovlje, dok se kod nekih ona posebno naplaćuje

  24. Glavni svjetski proizvođači PLCa • Allen Bradley (Pico, Micrologicx – kompaktni, SLC500, PLC-5 – modularni) • Klockner Moeller (PS4 – kompaktni, PS416 – modularni) • Matsushita (Pico – kompaktni, FP0, FP1, FP2, FP3, FP10, FP-M – modularni) • Mitsubishi (Alpha, FX – kompaktni, Q – modularni) • Omron (CJ1 – kompaktni, CPM,CS1 – modularni) • Siemens (Logo, S7-200, S7-300, S7-400 – modularni) • Schneider – Modicon (Compact, TSX Micro – kompaktni, Momentum, Premium, Quantum – modularni) • Toshiba (S2E, S2T – modularni)

  25. Sažetak (1) • Programabilnilogičkikontroleri (PLCi) se danas neizostavno susreću u industrijskoj automatizaciji • PLC u svojoj arhitekturi sadrži sve osnovne elemente standardnog digitalnog računala • Proizvođači s PLCom isporučuju i operacijski sustav PLCa koji preuzima na sebe mnoge funkcije: – osvježavanje slike digitalnih ulaza i digitalnih izlaza – spremanje konteksta – dijagnostika • Memorija PLCa u pravilu sadrži i RAM i ROM dio

  26. Sažetak (2) • Korisnički program na PLCu se izvodi samo u RUN modu rada, i to ponavljajući sljedeće korake – 1. osvježavanje I-memorije trenutnim stanjem digitalnih ulaza – 2. izvođenje kôda za neprestano ponavljanje, prihvaćanje prekida – 3. osvježavanje digitalnih izlaza sadržajem Q-memorije • Moduli digitalnih ulaza i izlaza optičkom spregom izolirani su od stražnje sabirnice kojom se stanja na njihovim priključnicama prenose u memoriju PLCa

More Related