GÉPIPARI AUTOMATIZÁLÁS II.

1

GÉPIPARI GÉPIPARI AUTOMATIZÁLÁS AUTOMATIZÁLÁS

II.II.5 - 6. előadás

PLCPLC

2

PLC jelentésePLC jelentése

PLC =Programmable Logical Controller; /Programozható logikai vezérlő/

SPS = Speicherbare Programmierbare Steuerung

3

Programozható vezérlőkProgramozható vezérlők

A programozható vezérlők az 1970-es évektől kezdődően terjedtek el és ma csaknem kizárólagos alkalmazást nyertek el az ipari folyamatok vezérlésében.

A programozható vezérlő berendezések, a vezérlési funkciókat szoftver útján valósítják meg.

4

PLC történetePLC története 1968-ban a General Motors cég pályázatot hirdetett

olyan programozható vezérlőberendezés fejlesztésére, amely ötvözi a relés, a félvezetős és a számítógépes vezérlés előnyeit.

A pályázat kiírásban az alábbi szempontok szerepeltek:• Egyszerű, moduláris felépítés, kis méret

• Mozgó alkatrészt ne tartalmazzon• Galvanikusan leválasztott bemenetek és

kimenetek• Könnyű programozhatóság és újraprogramozás• Valós idejű működés max. 0,1 s válaszidővel• Nagy megbízhatóság, minimális karbantartás• Versenyképes ár

Pályázatra a Modicon és az Allen Bradley cégek jelentkeztek.

5

PLC történetePLC története 1968. A PLC - koncepció

kidolgozása a General Motors felhívására

1969. Az első Modicon PLC megjelenése huzalozott CPU-val 1K memóriával és 128 I/O-val

1971. A PLC első alkalmazása az autóiparban

1973. Az első intelligens (smart) PLC megjelenése aritmetikai funkcióval, nyomtatóvezérléssel, mátrixműveletekkel, képernyő-kijelzéssel

1974. Az első többprocesszoros PLC gyártása időzítő- és számlálófunkcióval, 12K memóriával és 1024 I/O-val

1975. Az első PID algoritmussal ellátott PLC kibocsátása

1976. A távoli modulkezelés kidolgozása és a hierarchikus konfiguráció bevezetése az integrált gyártórendszerben

1977. A mikroprocesszor bázisú PLC bevezetése

1980. Intelligens kommunikációs modulok kifejlesztése, valamint a nagysebességű, nagy pontosságú pozícionáló interfész kifejlesztése

1981.16 bites mikroprocesszor bázisú PLC színes monitorral

1983. Olcsó „mini” PLC-k megjelenése

1985. PLC hálózatok kifejlesztése

6

PLC feladataPLC feladata

Az irányítás folyamatában az információ feldolgozása.

Fogadja, kiértékeli, feldolgozza a bemeneti adatokat és kimenő jelet állít elő.

7

PLC kialakítási módjaPLC kialakítási módja

Kompakt PLC

Fő egységei közös házba építettek

Állandó számú be és kimenettel rendelkeznek

kis helyigényű Pl: FESTO,

Telemecanique

Moduláris PLC

a vezérlőberendezés modulokból épül fel

tetszés szerint bővíthető

Az egyes elemek felfogó sínen rögzíthetők

az egységek közötti kommunikációt szalagkábel vagy belső BUSZ biztosítja

Pl: SIEMENS, OMRON

8

Jellegzetes PLC típusokJellegzetes PLC típusok

CPM1A (Omron)

LOGO (Siemens)

9

Jellegzetes PLC típusokJellegzetes PLC típusok

S 5 – 115 U (Siemens)

S 7 – 300 (Siemens)

10

Kompakt PLC felépítéseKompakt PLC felépítése

11

Moduláris PLC felépítéseModuláris PLC felépítése

12

PLC-k funkcionális PLC-k funkcionális felépítésefelépítése

• Központi logikai ill. feldolgozóegység (CPU);

• Memória (ROM, EPROM, RAM);• Bemeneti (input) egységek (digitális, ill.

analóg);• Kimeneti (output) egységek (digitális,

ill. analóg);• Kommunikációs egység• Tápegység

13

Moduláris PLC felépítéseModuláris PLC felépítése

14

PLC-k fő egységeiPLC-k fő egységei

15

Központi feldolgozó egység Központi feldolgozó egység (CPU)(CPU)

A központi feldolgozó egység a PLC “agya”.

futtatja a felhasználói programot és vezérli a további egységeket.

végzi a kimeneti és a bemeneti egységek címzését

parancsokat ad a rendszerben lévő intelligens feldolgozó egységeknek.

16

TápegységTápegység

A tápegység feladata: a rendszert megfelelő feszültséggel

ellássa a hálózati feszültséget a PLC számára

átalakítsa és stabilizálja. A legtöbb esetben külön telepeket is

tartalmaz, hogy feszültség-kimaradás esetén a RAM tartalma megőrizhető legyen.

17

Bemeneti és kimeneti Bemeneti és kimeneti egységekegységek

Lehet digitális vagy analóg A PLC-k be- és kimeneti pontjai

galvanikusan (potenciálmentes) le vannak választva a belső buszról, illetve a CPU egységtől.

18

Digitális bemeneti Digitális bemeneti egységegység

A digitális bemeneti egységek feladata olyan jelek értelmezése, melyek csak két lehetséges állapotot vehetnek fel.

általában nyomógomboktól, kapcsolóktól vagy érzékelőktől kap jelet

19

Digitális kimeneti egységDigitális kimeneti egység

A digitális kimeneti egységek feladata a PLC belső jeleinek átalakítása a környezet számára.

A kimeneteken távozó jelek általában mágnes-szelepeket, motorokat, lámpákat működtetnek.

20

Analóg be- és kimeneti Analóg be- és kimeneti egységekegységek

Analóg bemeneti egység

Az analóg bemeneti egységek A/D átalakítók segítségével konvertálják digitális kóddá a bemenetre kapcsolt analóg jelet.

Analóg kimeneti egység

A PLC futása során számolt digitális értékeket alakítja át D/A konverter segítségével analóg jellé.

21

PLC előnyei, hátrányaiPLC előnyei, hátrányai Előnyei:

a vezérlő kis mérete és helyigénye a vezérlőszekrény többi eleméhez formailag is illeszkedik lényegesen kevesebb a huzalozási munka programozása egyszerű, áttekinthető, a berendezés

működése programmódosítással esetenként szerelés nélkül is változtatható

könnyű üzembe helyezés és hibakeresés programírás és futtatás szakaszosan is végezhető, a

program és a berendezés működése szimulációval tesztelhető

rendkívül megbízható, hosszú élettartamú széles felhasználási terület

Hátránya: A vezérlő és a programozó szoftver viszonylag drága

22

PLC-ben futó programokPLC-ben futó programokALAPSZOFTVER

A PLC operációs rendszere (gyártó-, ill. típusfüggő)

Funkciói: interpreter funkció: a

felhasználói program értelmezésére és végrehajtására

státusz-generáló funkció önteszt funkció kommunikációs vonalak

kezelése ember-gép kapcsolat programfejlesztési funkció

FELHASZNÁLÓI PROGRAM

a PLC programok változó részét jelenti

segítségével válik alkalmassá a PLC az adott vezérlési feladatra

Speciális irányítástechnikai programnyelven íródnak

23

PLC felhasználói PLC felhasználói programozásaprogramozása

A program fejlesztése személyi számítógépen történik, és a kész programot (már a CPU processzorának gépi kódjában) viszik át a későbbi tárolóeszközbe.

Egyes PLC-k speciális, előlapi programozási lehetőséggel is rendelkeznek.

A felhasználói program vagy RAM-ban, vagy EPROM-ban van tárolva.

24

PLC program nyelvekPLC program nyelvek

PLC program nyelvek

Szöveges rendszerű program nyelvek

Grafikus rendszerű program nyelvek

Strukturált program nyelv

(ST)

Utasítás listásprogram nyelv

(IL; AWL)

Létradiagramm(LD, KOP)

Funkció blokk

(FB, FUP)

Sorrendi folyamatábra

(SFC)

25

PLC utasítás feldolgozásaPLC utasítás feldolgozása

A PLC utasítás feldolgozása lehet:

lépéses

ciklikus

26

Lépéses utasítás Lépéses utasítás feldolgozásfeldolgozás

A PLC csak az aktuális lépés bemeneti feltételeit vizsgálja, nem vizsgálja ciklikusan az összes bemenetet

A bemeneti feltételek teljesülése után csak az érintett kimenetet vezérli

Ha valamelyik lépésben a bemeneti feltételek nem teljesülnek, ott a program leáll.

ritkán használatos működési mód

PL.: FESTO PLC-k

27

Ciklikus utasítás Ciklikus utasítás feldolgozásfeldolgozás

a rendszer „ms” ciklusidővel a bemeneti állapotot állandóan lekérdezi.

Ha az állapot változik, a bemeneti jelek aktualizálódnak és a programozott műveletek elvégzése után a kívánt kimeneti jelek létrejönnek.

Az összes kimenet kapcsolása egy időben történik

a ciklusidő és a reakcióidő függ a felhasználói program hosszától és az utasítások típusától

Pl: OMRON, SIEMENS PLC-k

28

Kimenetek, bemenetek, Kimenetek, bemenetek, belső változók címzésebelső változók címzése

A be- és kimeneti jeleket (változókat), a belső változókat, valamint az időzítőket, számlálókat címezni kell.

A címzés egy jellemző betűből (operandus / változó) és egy számból (paraméter) áll. Pl.: E1, E2, A1, M5 stb.

Belső változó (merker) –egy bites memória egység, jelállapot átmeneti tárolására használjuk. Ugyanúgy működnek mint a kimenetek csak nincsenek elektromosan kivezetve.

Jele(német)

Jele(angol)

Bemenet E (=Eingang) I (=Input)

Kimenet A (=Ausgang) O (=Output)

Belső változó M (=Merker) F (=Flag)

Állandó K (=Konstans) K (=Konstans)

Időtag T (=Timer) T (=Timer)

Számláló Z (=Zahler) C(=Count)

Program egység

P P

Hálózat NW(=Netzwerk) NW(=Network)

29

Utasítás listás programozás Utasítás listás programozás (IL, AWL)(IL, AWL)

Az utasításlistás programozás esetén a különböző bemeneti feltételeket valamint a bemenetek és a kimenetek kapcsolatait szöveges utasítások rövidítéseivel programozhatjuk.

Művelet Jele (német) Jele (angol)

Logikai összeadás (VAGY)

O (=Oder) O (=Or)

Logikai szorzás (ÉS)

U (=Und) A (=And)

Logikai tagadás N (= Nicht) N (=No)

Betöltés L (=Laden) L (=Load)

NullműveletNOP (= Nicht

Operandus)

NOP (=No Operandus)

Hozzárendeléskimenethez

= =

30

Létradiagrammos Létradiagrammos programozási mód (LD, programozási mód (LD,

KOP)KOP) A bemenetek és kimenetek kapcsolatait egy

áramúttervhez hasonló ún. létradiagrammban grafikusan ábrázoljuk.

A bemenetek ábrázolásához használt jelképek: Záró érintkező: ---] [--- Bontó érintkező: ---]/[---

A kimenetek ábrázolásához használt jelképek: Bekapcsolás (SET) ----( )---- Kikapcsolás (RESET)----(/)----

31

Funkcióblokkos Funkcióblokkos programozásprogramozás

Ez a programnyelv is egy grafikus programozási mód. A bemenetek és a kimenetek közötti függvénykapcsolatot logikai jelképekkel adjuk meg.

ÉS függvény

VAGY függvény

Logikai tagadás (NEM)

/bemenetek/ /kimenet/

&

≥1

1

32

Logikai alapkapcsolásokLogikai alapkapcsolások

ÉS függvényKOP AWLFUP

1 L E1

2 U E2

3 =A1

4 PE

&E1

E2

A1

33

Logikai alapkapcsolásokLogikai alapkapcsolások

VAGY függvényKOP AWLFUP

1 L E1

2 O E2

3 =A1

4 PE

≥1

E1

E2

A1

34

Logikai alapkapcsolásokLogikai alapkapcsolások

NEM függvényKOP AWLFUP

1 L NE1

2 =A1

3 PE

1

E1 A1

35

Logikai kapcsolásokLogikai kapcsolások

1 L E1

2 U E2

3 =A1

4 L E2

5 U NA1

6 =A2

7 PE

&

E1

E2

A1

&E2

A21

36

Logikai kapcsolásokLogikai kapcsolások

1 L E1

2 U E2

3 OE3

4 =A1

5 =A2

6 PE&

E1

E2

≥1E3

A1

A2

37

Logikai kapcsolásokLogikai kapcsolások

1 L (

2 O E1

3 O E3

4 )

5 UE2

6 =A1

7 PE

≥1

E1

E3

&E2

A1

38

Logikai kapcsolásokLogikai kapcsolások

1 L E1

2 U E2

3 O

4 UE3

5 UE4

6 =A1

7 PE

&

E1

E2

&E3

A1

≥1

E4

39

PLC feladat PLC feladat dokumentumaidokumentumai

Kapcsolási rajz: a működtetni kívánt berendezés pneumatikus, hidraulikus, elektromos kapcsolási vázlata, amely tartalmazza a vezérlő és munkavégző elemket.

ÚT-LÉPÉS diagramm: a munkavégző elemek mozgásciklusait tartalmazza

Be- és kimeneti változók listája: Táblázatos formájú. Tartalmazza a be és kimenetek abszolút címzését, egy hozzárendelt szimbólikus címzést és egy szöveges megjegyzést

PLC huzalozási vázlata: A be- és kimenetek bekötését mutatja

PLC program

40

FeladatFeladat Készítse le az ábrán látható marógép PLC –s

vezrélését. Működése:

Befogóhenger szorít (A+) Előtolás előre (B+) Előtolás vissza (B-) Befogóhenger vissza (A-)

41

MegoldásMegoldás

Pneumatikus körfolyam:

42

MegoldásMegoldás

ÚT-LÉPÉS diagramm

43

Bemeneti és kimeneti változók listája

Abszolút címzés Szimbolikus címzés Megjegyzés

E1 S1 „A” henger alaphelyzeti érzékelője

E2 S2 „A” henger pozitív helyzeti érzékelője

E3 S3 „B” henger alaphelyzeti érzékelője

E4 S4 „B” henger pozitív helyzeti érzékelője

E5 S5 START (főkapcsoló)

A1 Y1 „A” henger pozitív irányú mozgatása

A2 Y2 „A” henger negatív irányú mozgatása

A3 Y3 „B” henger pozitív irányú mozgatása

A4 Y4 „B” henger negatív irányú mozgatása

MegoldásMegoldás

44

MegoldásMegoldás

PLC bekötési vázlata

45

PLC Program PLC Program SCHRITT 1 WENN E1

UND E3 UND E5 DANN SETZE A1

RESET A2 RESET M1SCHRITT 2 WENN E2 UND E3 UND E5 UND N M1 DANN SETZE A3

RESET A4SCHRITT 3 WENN E2 UND E4 UND E5 DANN SETZE A4

RESET A3 SETZE M1SCHRITT 4 WENN E2 UND E3 UND E5 UND

M1 DANN SETZE A2

RESET A1SCHRITT 5 WENN NOP DANN SP NACH 1

CIKLIKUS (Siemens, Omron)

LÉPÉSES (Festo)

KOP

AWL

46

Köszönöm a Köszönöm a figyelmet!figyelmet!