Zalotay Peter Programozhato Iranyitasok II

IIFF 1.felttel TTHHEENN 1.mveletsor [ EELLSSIIFF 2.felttel TTHHEENN

ZZaalloottaayy PPtteerr

PPRROOGGRRAAMMOOZZHHAATT IIRRNNYYTTSSOOKK

IIII..

Elektronikus jegyzet Kand Klmn Villamosmrnki Kar

Forrs: http://www.doksi.hu

Zalotay Pter: Programozhat irnytsok II Elmleti tananyag 2. flv

2.oldal

Tartalomjegyzk 1. Pozicionls..................................................................................................................................... 4

Az encoder .............................................................................................................................. 6 Az inkrementlis (nvekmnyes) .......................................................................................... 6 Az abszolt encoder ............................................................................................................... 8 Inkrementlis jelad alkalmazsa. ........................................................................................ 9

1.1. Pozciba vezrls lptetmotorral ....................................................................................... 9 1.1.1. A lptetmotor ................................................................................................................ 10 1.1.2. A lptetmotor mkdse................................................................................................ 10 1.1.3. A lptetmotorok statikus jellemzi ................................................................................ 13 1.1.4. Dinamikus jellemzk ...................................................................................................... 16 1.1.5. Lptetsi mdok.............................................................................................................. 21 1.1.6. Vezrlsi tblzatok ........................................................................................................ 23 1.1.7. A lptetmotor vezrlsi szakaszai: ................................................................................. 24 1.1.8. A lptetmotorok illeszt ramkrei................................................................................ 24 1.1.9. A meghajt ramkrk vezrlse..................................................................................... 27 1.1.10. Plda ............................................................................................................................... 27

1.2. Pozciszablyozs szervomotoros hajtssal...................................................................... 29 1.2.1. A szervomotor................................................................................................................. 29 Egyenram szervomotorok ................................................................................................ 30 1.2.2. Szervomotoros hajtsok .................................................................................................. 32 A hajts framkre............................................................................................................. 33 A hajts szablyozsa .......................................................................................................... 34

1.3. Pozcivezrls aszinkronmotoros hajtssal....................................................................... 36 1.3.1. A frekvenciavlt............................................................................................................ 37 1.3.2. Szinuszos jel ellltsa PWM-el..................................................................................... 39

2. PLC-k programozsa .................................................................................................................... 40 2.1. A PLC tpusonknti programozs ........................................................................................ 40 2.2. A PLC programozsi nyelvek szabvnyostsa ................................................................... 41

2.2.1. Sorrendi vezrlsekhez az SFC (Sequential Function Chart)............................................ 41 2.2.2. Strukturlt szveges ST (Structured Text) ...................................................................... 49 2.2.3. .............................................................................................................................................. 49

3. Irnytsi rendszerek felgyelete................................................................................................ 54 3.1. Mrsadatgyjts ................................................................................................................. 54

3.1.1. Adatbzis: ....................................................................................................................... 54 3.1.2. Az automatikus mrs (adatbzisgyjts): ....................................................................... 55 3.1.3. Mintavtelezsi id ......................................................................................................... 55 3.1.4. Mrs-adatgyjt rendszerek........................................................................................... 57 3.1.5. Adatfeldolgozs: ............................................................................................................. 57

3.2. Folyamatmegjelents .......................................................................................................... 58 3.2.1. Megjelents fogalma s alkalmazsa .............................................................................. 58 3.2.2. Rvid trtneti ttekints................................................................................................. 58 3.2.3. A megjelent rendszerek legfbb tpusai ........................................................................ 60 3.2.4. Folyamatterminl. ........................................................................................................... 61 3.2.5. Riport kszts ................................................................................................................ 63 3.2.6. Opertori szerviz............................................................................................................. 63 3.2.7. Megjelents.................................................................................................................... 63 3.2.8. Adatfeldolgozs .............................................................................................................. 64 3.2.9. Hozzfrsi szintek ......................................................................................................... 64 3.2.10. Alarmkezels .................................................................................................................. 65 3.2.11. Trendkezels ................................................................................................................... 65



3.oldal

3.2.12. Vezrlsek ...................................................................................................................... 66 3.3. MODBUSZ.............................................................................................................................. 66

3.3.1. A protokoll...................................................................................................................... 66 3.3.2. Fizikai szint..................................................................................................................... 67 3.3.3. A kommunikci felptse ............................................................................................. 67

4. Digitlis szablyozk ................................................................................................................... 68 4.1. A numerikus integrls vltozatai ....................................................................................... 69

4.1.1. Tglalap formula............................................................................................................. 69 4.1.2. Egyszer (kis) trapz formula.......................................................................................... 69 4.1.3. sszetett (nagy) trapz formula ....................................................................................... 70 4.1.4. rint formula................................................................................................................. 71 4.1.5. Egyszer (kis) Simpson formula...................................................................................... 71 4.1.6. sszetett (nagy) Simpson formula................................................................................... 72

4.2. PLC-ben alkalmazott algoritmusok...................................................................................... 73 4.3. llsos szablyozk .............................................................................................................. 73

Ktlls (ktpont) szablyozk ................................................................................................. 73 Hromlls (hrompont) szablyozk ...................................................................................... 74

4.4. Folytonos szablyozk.......................................................................................................... 75



4.oldal

1. Pozicionls

Az ipari automatizlsban sokszor szksges egy mozg kszlk, berendezs adott helyre

trtn mozgatsa. Az ilyen feladatokat ltja el a pozcivezrls, vagy

pozciszablyozs.

A feladatok csoportosthatk a mozgatsi irnyok szma (koordinta szm, szabadsgfok),

illetve a mozgat eszkz szerint.

Az utbbi csoportba tartoznak a villamos motorokkal a klnbz mechanikai hajtsok

kombincija. Hasznlnak lptet-, szervo-, s aszinkron motorokat. A mechanikai

megoldsok kztt megtalljuk a vonorst, fogas szjhajtsokat stb. Meghajtsokban mind a

pneumatikus, mind, pedig a hidraulikus ertvitelt is hasznljk. A fejezetben csak a villamos

motorok alkalmazst trgyaljuk.

A pozicionls megoldsok sszefoglalsa lthat az 1. brn.

1. bra

Foglaljuk ssze tmren, hogy mikor clszer a vezrlst. Illetve a szablyozst alkalmazni.

A pozicionls minden olyan esetben vezrlssel megoldhat, amikor a mozgatott tmeg

lland. Ekkor elre meghatrozhatk a mozgats paramterei, az t, a sebessg.

rtelemszeren szablyozst kell alkalmazni, amikor a mozgatott tmeg elre nem ismert,

illetve menet kzben vltozhat. Ilyenkor a cl megadsn tl mst nem tudunk megadni. A

paramtereket a szablyoz lltja be.



5.oldal

Mind a vezrlsnl mind, pedig a szablyozsnl a mozgats sebessgt vltoztatni kell az

id fggvnyben. A 2. brn szemlltettk az ltalnossgban rvnyes mozgatsi

fggvnyt.

2. bra

Az brn szemlltetett idfggvny szerinti vezrls fgg vltozja az id. Annak felttele,

hogy az egyes szakaszok idejnek vltoztatsval pozcionljunk, csak akkor lehet, ha a

mozgats egyes sebessgeit nagy pontossggal tudjuk belltani. A gyakorlatban a pontos

pozicionlshoz szksge helyzet jeladk alkalmazsa. Csak a lptetmotoros hajtsoknl

hagyhat el az rzkel akkor, ha lpstveszts nlkli vezrlst biztostunk. A konkrt

megoldsokrl a fejezet tovbbi rszeiben ejtnk szt, amikor ttekintst nyjtunk a

lptetmotoros, s frekvenciavlts vezrlsi megoldsrl, valamint rviden foglakozunk a

szervomotoros szablyozssal.

A kvetkezkben tmren tekintsk t ismtls gyannt a helyzet-meghatrozsnl

alkalmazhat jeladkat. Kihagyjuk viszont a legegyszerbb megolds trgyalst, amikor a

mozgatott objektum helyzett egy-egy lls-kapcsol, vagy optikai rzkel jelzi.

A klnbz encoderekrl rvid ttekintssel szolglunk.



6.oldal

Az encoder

Az encoder olyan jelad, amely egy tengely elfordulst rzkeli s az elforduls szgvel

arnyosan valamilyen elektromos jelet szolgltat.

Sok egyb nvvel is illetik. Pl.: szgad, forgs jelad angular encoder, rotary encoder, stb.

A jelad tengelyre rgztett trcsa ltalban veg, amelyre klnbz alakzatban nem

tltsz alakzatokat visznek fel. A jelad tengelyt kell rugalmas tengelykapcsolval

csatlakoztatni a hajtshoz. Egy vltozatnak felptse lthat a 3. brn.

3. bra

(A trcsa egyik oldaln fnyforrs, a msikon fnyrzkeny elem helyezkedik el. A trcsa

forgsakor a fnyrzkel elemre hol rkezik fny, hol nem. A vev rszben ennek

megfelel elektromos jel jn ltre.

Az rzkelk kt nagy csoportba sorolhatk, gymint az

o inkrementlis, illetve

o abszolt

jeladk. ( Ksztenek olyan vltozatot is, amelyben mind a kt fajta jelelllts is

megtallhat.)

Az inkrementl is (nvekmnyes)

jeladban olyan trcsa van, amelyiken egyforma tvolsgra egyforma mret svok vannak.

A svokat kt db optokapu figyeli, amelyek gy helyezkednek el, hogy egymshoz kpest 90

fokkal eltolt fzis jelet szolgltatnak a trcsa forgsakor. Ez a kt jel az "A" s a "B" fzis.

Az optokapu k jelt beptett elektronika alaktja szabvnyos jell. Ez leggyakrabban TTL,

nyitott kollektoros, esetleg 24V-os jel, bizonyos esetekben a jelek inverze is ki van vezetve.

Az elvi felptst szemllteti a 4. bra.



7.oldal

4. bra

A jeladkban rendszerint egy harmadik optokapu is van, ami fordulatonknt csak egyszer kap

megvilgtst. Neve "Z" vagy "Index".

Rviden ttekintjk, hogy mikppen hasznlhatk az inkrementlis jeladk pozci

meghatrozsra. A trcsra felvitt sugrirny vonalak szma adja a jelad

rzkenysgt, vagyis azt, hogy a kimeneti jel kt azonos irny vltozsa hny fokos

szgelfordulst jelez.

A mikor csak azt kvnjuk meghatrozni, hogy az irnytl fggetlenl mennyit mozdult el a

trgy, akkor elgsges szmllni az egyik jel valamelyik irny vltozsait. A szmll

mindenkori tartalma a mozgs sebessgtl fggetlenl - a trcsa szgelfordulsval

arnyos. Amennyiben a jelad trcsjra harmadik svot is felvittek, amelyen csak egy

vltozs van fordulatonknt, akkor a szmlls sztbonthat a fordulatok s a nem egsz

fordulaton belli szgelmozduls fggetlen megllaptsra.

Amikor a mozgs kzben irnyvltozs is elfordul, ilyenkor az irnyt is meg kell llaptani.

Az 5. a. brn lthatk a kimenetek 90 fokos fzistols jelei az egyik forgsirnynl, amikor

az J1 felfut le rkezik elszr. A b. bra a msik forgsirnyhoz tartoz viszonyokat

szemllteti. Az egyik forgsirny esetben a J1 pozitv irny jelvltsakor a J2 alacsony

szint, mg a msik irnynl magas szint. A kt jelbl teht meghatrozhat a mozgats

irnya.

a. b.

5. bra



8.oldal

A mozgats kezdettl val elmozduls, vagyis a pozci pontos meghatrozshoz

reverzibilis szmllst kell vgezni. Az egyik irnynl a szmll tartalmt nvelni, mg a

msiknl cskkenteni kell. gy a szmtartalom mindenkor az adott irnyba megtett abszolt

elmozdulssal arnyos. Az ilyen megoldsra akkor is szksg van, ha a mozgs meg-meg ll,

ugyanis az ll llapotban a berendezs rezgsbl is eredhet jelvltozs, mgpedig mindkt

irnyba. A ktirny szmllssal cskkenthet a pozci-meghatrozs hibja.

Az abszolt encoder

Az abszolt encoderben a trcsn n db koncentrikusan felvitt sv van. A svokon tereszt

s t nem ereszt szakaszok gy helyezkednek el, hogy adott sugr mentn az n szakasz, az

un. Gray (reflektlt binris) kd szerinti vltozik. Minden svot egy optokapu rzkel. (6.

bra) Az optokapu -k egy sugr mentn helyezkednek el.

6. bra

Az encoder kimenetn az n bites kd adja meg a tengely szghelyzett. A Gray kd

egyms utni elemei csak egy bitben klnbznek s ezrt a pozci meghatrozs

biztosabb. A kimenetek illesztse lehet prhuzamos TTL jel (a kd minden bitje ki van

vezetve) vagy szinkron soros kommunikci.

A mkds mdjbl addan az abszolt jeladk felptse bonyolultabb, ezrt drgbbak

is. Elnye viszont, hogy nem a pozci kdja kzvetlenl olvashat le a kimeneti

jelkombincibl. Nem kell mg szmllst is beiktatni a feldolgozsnl s ezzel gyorsabb is

az rtkels.

A jeladk trgyalst a jelfeldolgozssal fejezzk be. Elszr azt nzzk meg, hogyan lehet a

mikrogphez illesztett inkrementlis ad jeleibl a pozcit meghatrozni.



9.oldal

Start

A mozgs indtsa

Mozog?

Szmlls

Komparls

Zn = Zp?

A mozgs lelltsa

Inkrement l is je lad a lka lmazsa.

1. Elszr azt az esetet trgyaljuk, amikor lland egyirny mozgs helyzett kell

meghatrozni.

A mvelet folyamatbrja a 7. brn lthat.

Ebben az alkalmazsban, a mozgats indtstl kezdden

szmllni kell a jel vltozsainak a szmt Zn, s amikor a

szmtartalom elri a cl pozcijhoz tartoz szmot Zp -t

kvetkezik a mozgats lelltsa.

A 80C552 mikrokontroller alkalmazsakor a jelfe-

ldolgozshoz clszer a T2 szmllt hasznlni, amelyik az

impulzus-sorozatot szmllja (Zn). A vghelyzet megha-

trozshoz felhasznlhatjuk a compare funkcit. Pl. a

CMP0 regiszterprba rjuk a clpozcihoz tartoz szmot

(Zp), s az egyezskor bekvetkez megszakts rutinja

lltja le a mozgst.

7. bra

1. A firny mozgs kzben irnyvltozs, vagy meglls is elfordulhat. Ilyen

mozgatsnl megolds, ha a J1 jel megszaktst kezdemnyez, s a megszakts

rutinban a J2 jelszintjtl fggen egy memria sz tartalmt nveljk

(increment) vagy cskkentjk (decrement). Az sszehasonltst s dntst (a

clpozci elrst) szoftverben kell elvgezni.

1.1. Pozciba vezrls lptetmotorral A lptetmotorok olyan elektromechanikus talaktk, amelyek villamos

impulzusokat alaktanak t meghatrozott nagysg szgelfordulsokk. A motor

tengelynek pozcijt teht a vezrl ltal kiadott impulzusok szma hatrozza meg. A

pontos pozicionls teht ellenrz jel nlkl is megvalsthat. Miutn nem csak egyetlen

krlfordulst vezrlnk, ezrt vezrl frekvencirl szoks beszlni.



10.oldal

A motor fordulatszma igy

kfi60n =

ahol n a motor tengelynek percenknti fordulatszma,

fi a vezrl impulzussorozat frekvencija,

k a motor fordulatonknti lpsszma.

A szakaszban foglalkozunk a lptetmotorok mkdsvel, legfontosabb jellemzivel,

valamint mkdtet vezrls megoldsaival.

1.1.1. A lptetmotor

Tulajdonsgaik rvn a lptetmotorokat a digitlis pozcivezrlsekben, -

szablyozsokban alkalmazzk. Kszlnek lland-mgneses, lgy-mgneses s

hibrid tpusok.

Az lland-mgneses motorokat alkalmazzk a legszlesebb krben, mivel j statikus s

dinamikus tulajdonsgaik mellett a hatsfokuk is j. Lnyeges szempont mg, hogy

tartnyomatkuk van, s csillaptsuk is megfelel.

A lptetmotor mkdst meghatrozza, mint ahogy az elnevezs is utal r hogy

tengelye diszkrt lpsek sorozatval forog. Mindig ugyanannyi lps utn tesz meg egy

krlfordulst. A diszkrt lptets alkalmass teszi a digitlis vezrljelekkel trtn m-

kdtetst.

A lptetmotoros hajtsok legjellemzbb tulajdonsgai:

Pontos pozicionls visszacsatols nlkl adott szm lptet-impulzus

hatsra.

Nagy nyomatk kis sebessgeknl, mg egyedi lptetsnl is.

Nyugalmi helyzetben, gerjesztett llapotban nagy tartnyomatk, amely nzrst

biztosthat.

1.1.2. A lptetmotor mkdse

Az lland-mgnes lptetmotoroknl az llrsz plusain helyezkednek el a

fzistekercsek, mg a forgrsz - nagy koercitv erej - permanens mgnes.

Egy ktfzis lptetmotor felptse lthat a 8. brn.



11.oldal

8. bra

Mkds fzisait a 9. brn lthat kt - plusprral felptett motoron keresztl

szemlltetjk.

A fzistekercseket - kt klnbz megoldssal - helyezik el a plusokon.

unipolris, minden pluson egy nll tekercs van (9.a.bra) illetve

a bipolris, amelynl egy plus-pron van egy tekercs, s az lehet egyszeres-

, (9.b.bra).

Az unipolris tekercselsnl a pluson elhelyezked fl - tekercsnek, vagy

mindkett, vagy

csak egyik vgk, s egy kzstett vg van kivezetve.

A geometriailag szembenll plusok alkotnak egy plusprt, s ezeken van egy

fzistekercs. Az unipolris elnevezs arra utal, hogy mindegyik tekercset azonos pola-

rits feszltsggel (rammal) kell gerjeszteni.

a. b.

9. bra



12.oldal

A geometriailag szembenll plusok alkotnak egy plusprt, s ezeken van egy

fzistekercs. Az unipolris elnevezs arra utal, hogy mindegyik tekercset azonos polarits

feszltsggel (rammal) kell gerjeszteni.

Egy fzisnl a kt fl tekercset kezdet - vg - kezdet - vg sorrendben kell sszektni. A

kzstett pont egy fzistekercs kt-felnek ellenttes pontja.

A 10. brn egy motor ll-, s forgrsznek kpe lthat. A 11. bra szemllteti, hogy

miknt helyezkedik el az lland mgnes a forgrszben.

a. b.

10. bra

11. bra

Az egyenletesebb lptetst a fzisszm nvelsvel lehet elrni. A gyakorlatban

alkalmazott lptetmotoroknl az t-fzis vltozat elvi felptse lthat a 11. brn.



13.oldal

12. bra

1.1.3. A lptetmotorok stat ikus je l lemz i

A lptetmotorok statikus jellemzi az ll helyzetre vonatkoz adatok. A legfontosabb

jellemzk a kvetezek:

- a maximlis gerjeszt feszltsg,

- a maximlis tartram,

- lpsszg,

- ntart nyomatk,

- tart nyomatk,

- statikus nyomatkgrbe.

A nyomatkgrbe (13. bra) azt mutatja meg, hogy ha a motor ll, s a tengelyre

hat nyomatkot folyamatosan nveljk, akkor hogyan vltozik a forgrsz elforduls

szge. Az gy add nyomatkgrbe kzel szinuszos lefolys. Az szemllteti egy plus

alatt a vltozst, ha csak az egyik fzistekercset gerjesztjk. Nyugalmi helyzetben az

llrsz, s a forgrsz plusai szemben helyezkednek el. A nyomatk nvelsnek

kezdetekor a forgrsz elmozdul a forgats irnyba, de ha a terhels megsznik, akkor

visszatr a stabil helyzetbe. Viszont, ha a terhel nyomatk egy adott hatrt

meghalad, akkor a forgrsz egy plusosztssal tovbb mozdul, tbillen. Ezt a terhelst

nevezzk a motor Mb billensi nyomatknak, az elfordulsi szget, pedig b

billensi szgnek.



14.oldal

13. bra

A klnbz eljel billen-nyomatkok kztt van a labilis tartomny. Amennyiben a

tengelyt az tbillens utn is terheli az Mb rtket meghalad nyomatk, akkor a tengely

tovbbfordul.

Amikor mindkt fzistekercs gerjesztst kap, akkor az egyes tekercsek nyoma-

tkgrbinek sszegzse adja a motor statikus nyomatkgrbjt.

Ktfzis lptetmotor ered nyomatkgrbjt mutatja a 14. bra. Az MH a motor ll

llapotbeli tart nyomatka. Mint lthat ez elgg hullmos. A kt stabil llapot kztt

mrjk, az un. lpsszget az t.

14. bra



15.oldal

A fzisszm nvelsvel az ered nyomatkgrbe hullmossga cskken. A 15. brn

egy tfzis lptetmotor nyomatkgrbje lthat.

15. bra

A tovbbiakban csak a ktfzis motor viszonyival foglalkozunk.

A motorok gyrtsi szrsbl, illetve a gerjesztsi aszimmetrikbl a s

szisztematikus szghiba lphet fel. Erre mutat pldt a 16. bra. Itt a klnbz

aszimetrik miatt a kt fzis billen nyomatka klnbzik. Ezrt a lpsszg is

vltakozik. A gerjeszts mdostsval az ilyen eltrs kikszblhet.

16. bra



16.oldal

Az lland mgnes forgrsszel kszl lptetmotoroknl kls gerjeszts nlkl is

mrhet billennyomatk. Ez viszont ktszeres frekvencij, mint a gerjesztett

motor, mint ezt a 17.bra szemllteti.

17. bra

1.1.4. Dinamikus je l lemzk

Egy lptetmotor dinamikus jellemzi azt adjk meg, hogy az

indtskor, folytonos forgatsnl, nyomatkvltozsnl, lelltskor

hogyan viselkedik a motor.

A folyamatos - fzisrl-fzisra - trtn gerjeszts a tengely lptetst, illetve a

vltsok frekvencijnak nvelsvel kzel folytonos forgst lehet elrni. A

lptetmotorok tengelynek elfordulsa elssorban a tengelyt terhel tehetetlensgi

nyomatktl (Q), a tekercset gerjeszt ram idbeli vltozstl fgg. Mivel a

tekercsen tfoly ram, s gy a kialakul mgneses mez logaritmikusan vltozik, ezrt a

forgrsz elfordulsa csak ksve (18. bra), a billent-nyomatk elrsekor kezddik.



17.oldal

18. bra

A mennyiben hamarabb sznik meg a gerjeszt feszltsg, akkor lpskimarads,

lpstveszts kvetkezik. A lert alapjn kvetkeztethetnk arra, hogy a kvnt

impulzus szmmal megegyez lpst csak egy adott frekvencinl alacsonyabb

impulzussorozattal lehet elrni. A motorok adatai kztt ezt az rtket az un. start/stop

frekvenciaknt adjk meg. A megadott rtk motor terheletlen llapotra vonatkozik. A

vals viszonyok kztt mindig van terhels.

A 19. brn egy lptetmotor nyomatkvltozst mutatja a lpsfrekvencia fgg-

vnyben.

19. bra

Az brn lthat karakterisztika grbk kzl az 1, illetve 2 szmokkal jelzettek azt

mutatjk, hogy egy lpsben milyen frekvencij impulzussorozattal indthat a motor

lpstveszts nlkl. Az 1-el jelzett grbe a terheletlen, mg a 2-vel jelzett a terhelt



18.oldal

viszonyokat jelzi. A kls karakterisztika-grbe mutatja, hogy forgs kzben lptetsi

frekvencinl - mekkora nyomatkkal terhelhet a motor tengelye.

A motor mkdtetshez teht kt szakaszt klnbztethetnk meg. Az indtsi szakasz

az a frekvenciatartomny (0 f1 Hz) amely hatsra lpstveszts nlkl indul a

motor lpegetse. Lthat, hogy az f1 indtsi hatrfrekvencia a terhel

nyomatktl is fgg. A terheletlen motornak is van sajt tehetetlensgi nyomatka,

surldsa, amit figyelembe kell venni a hajts tervezsekor.

A mr mozgsban lv motor lptetsi frekvencija a gyorstsi tartomnyon bell -

fokozatosan nvelhet az f2 zemi hatrfrekvenciig.

A karakterisztika alapjn meghatrozhat, hogy adott zemi nyomatknl emkkora az

indtsi-, illetve az zemi hatrfrekvencia. Termszetesen a tnyleges mkdtetsi

frekvencikat ezen rtkek alatt kell megvlasztani, hogy se az indtsnl, sem pedig a

folytonos forgatsnl ne legyen lpstveszts.

Az indtshoz hasonlan a lelltskor is trtnhet tllendlsbl ered lpstveszts.

Amennyiben egy lpsben szntetjk meg a gerjeszt impulzussorozatot, akkor a

tehetetlensgi nyomatk tovbbi lpseket eredmnyezhet. A pontos poziciba llt-

snl, mindhrom zemelsi szakaszban biztostani kell a tvesztsmentes lptetst.

Vezrlskor betartand viszonyokat a 20. bra szemllteti.

20. bra

Az f1 frekvencij vezrlimpulzus egy lpsben be-, vagy kikapcsolhat. A nagyobb

f2 frekvencij zemi forgatsra trtn felgyorsts, illetve errla lelassts csak

fokozatosan trtnhet. A vltozs lehet lineris (c), vagy egyb idfggvny szerinti

(a,b).

A feladat hatrozza meg, hogy vgs pozci elrsnek ideje dnt-e. Amikor nem

lnyeges az id, akkor elgsges a hajts f1 frekvencij lptetse. A gyorsabb

poziciba rshez, gyorstsi, zemi mozgatsi, s lasstsi szakaszokra kell bontani a

vezrlst. Az utbbi vlasztsakor lptetmotoros hajts jellemzinek ismeretben



19.oldal

hatrozhatjuk meg azt a frekvenciavltoztatsi (df/dt) sebessget, amelynl mg

nincs lpstzveszts.

Az esetek tbbsgben ismerjk a vlasztott motor resjrsi paramtereit start/stop

frekvencia, indtsi nyomatk, s a statikus jellemzk -, mivel ezeket a gyrt megadja. A

megvalstand hajts jellemzit az zemi nyomatkot, az indtsi-, s az zemi hatr-

frekvencikat mrssel clszer meghatrozni. A mrt rtkek alapjn kell kiszmtani a

a hajts indtshoz, gyorstshoz- lasstshoz, szksges frekvenciavltozsokat.

A 21. brn egy ML nyomatkkal terhelt lptetmotoros hajts mrssel meghatrozott

nyomatk-lpsfrekvencia karakterisztikja lthat. A karakterisztikbl kiindulva hat-

rozzuk meg a vezrlshez szksges lptetsi frekvencikat.

A hajtst biztonsgos indtsa csak az indtsi hatrhoz tartoz rtknl a hatrgrbe, s

az ML nyomatk-egyenesnek metszse - kisebb frekvencij jellel trtnhet. Az brn az

N munkaponthoz tartoz f1 frekvencit vlasztjuk, amelyhez az Mgy1 gyorst nyomatk

tartozik. A megengedhet legyorsabb zemi forgats frekvencija ugyancsak alacsonyabb

kell legyen a hatrtkhez tartoznl, mert ekkor mr nincs nyomatktartalk. A szksges

Mgy2 rtk nyomatkkal biztosthatjuk a lpstveszts nlkli zemi mozgatst, vagyis a

gyorstsnl csak az f2 frekvenciig szabad eljutni.

21. bra

A vlasztott hatrfrekvencik utn a frekvenciavltoztats sebessgt, illetve mdjt kell

meghatroznunk.

Elszr azt llaptsuk meg, hogy az adott nyomatk, s terhels esetn mekkora lehet a

frekvenciavltoztats.

A szksges gyorstnyomatk: dtdMgy wQ=

ahol Q a rendszer tehetetlensgi nyomatka (inercia), s w a szggyorsuls.

A gyorstsi-lasstsi szakaszokban tdtdfff 0 =



20.oldal

ahol f0 a vltoztats kezdfrekvencija, s az eljelet kell megfelelen alkalmazni.

A megengedhet frekvenciavltoztats az ap

180Mdtdf min

Q=

sszefggs alapjn szmthat ki.

A frekvencia lineris vltoztatsakor az Mgy gyorstnyomatk, s a Q tehetetlensgi

nyomatktl, s a lptetmotor k lpsszmtl az albbi egyenltlensg alapjn

vlaszthat meg a vltoztats megengedett mrtke:

K=Q

p

gyMk

dtdf

A lert egyenltlensgbe helyettestve a gyorstnyomatk minimumt (Mgy2 t) kisz-

mthatjuk a motorra jellemz K rtket. Ennek ismeretben mr meghatrozhatjuk a

frkvenciavltoztats lptkt Df-t, s a vltoztats idbeli lpseit Dtt. A kt rtk kzl

egyiket vlaszthatjuk szabadon, majd ezt kveten kapjuk a msik vltoztatsnak

lpseit. A vltoztats meredeksgt a K-t soha nem szaban tllpni. A biztonsgot jelenti

az, hogy a gyorstsi tartomnyban megvlasztott legkisebb nyomatkkal szmolunk.

A ktfzis lptetmotorok kellemetlen tulajdonsga a lengsi hajlam. Mivel a nyoma-

tkgrbe (lsd 7. bra), ezrt minden lptet impulzus hatsra a forgrsz leng. A len-

gs mechanikus (pl surlds nvelse), illetve villamos csillaptssal ( pl helyes R/L

viszony belltsa) cskkenthet. A vezrls megfelel kialaktsa is hozhat eredmnyt.

A 22. brn lthat grbk klnbz csillapitsi viszonyok melleti szgvltozstokat

mutatja. Az 1 jel grbe a csillaptatlan eset. A 2 jel mutatja a surlod, s villamos

csillapts egyttes hatst.

22. bra



21.oldal

Emlteni kell mg a motor pontos lelltsnal szksges vezrlst is. A 23. bra a

lellts utols impulzusa krli idbeli vltozsokat szemllteti. Az utolseltti lptet-

impulzus hatsra bekvetkez lengs maximumnl (A idpont) kell az utols

lptetst vgrehajtani. Ekkor tullendls, vagy visszalps nlkl ll le a motor. A

forgsirny-vlts (reverzls) akkor lesz sikeres, ha a D idpontban kapja az impulzust

a fzistekercs.

23. bra

A kvetkezekben rviden ttekintjk a ktfzis lptetmotorok vezrlsi megoldsait.

1.1.5. Lptets i mdok.

A lptets trtnhet

teljes termszetes lpses (Full step), fl lpsfelezs lpses (Half step) s mikrolps -es

zemmdban. A feloszts az egy plus-pr ltal meghatrozott szgelforduls alatt

megtett lpsek szmra utal. A teljes-, s fllps lptetsnl a tekercs gerjesztst 0,

+Ig s -Ig kztt kell vltoztatni. Mikro-lpsnl a gerjeszts - a szlsrtkek kztt -

tbb diszkrt lpsben vltozik.

Az egyes lptetsi megoldsokat szemlltetik a kvetkez brk kt pluspr esetben.

A 24. brn lthatjuk a teljes lps (full-step) lptetst, ha egyidejleg csak egy

fzistekercs egyik fele kap gerjesztst. Ezt a vltozatot plus - alatti vezrlsnek is

nevezhetjk. A 25. bra szerinti lptets ugyancsak teljes lps, de mindkt fzistekercs

egyik fele kap egyidejleg gerjesztst, ezrt a plusok kz ll be a forgrsz (plus-

kztti vezrls). A szemlltetett motor - mindkt vezrlsi megoldsnl - ngy lps

alatt tesz meg egy teljes krlfordulst.



22.oldal

A 26. brn lthat megoldsban felvltva egy, illetve kt fltekercsen folyik t

gerjeszt-ram. A motor nyolc lps alatt fordul egyet. Ezt nevezzk lps-felezses

vezrlsnek.

24. bra

Teljes termszetes - lps egy fzis gerjesztsvel

25. bra

Teljes termszetes - lps kt fzis gerjesztsvel



23.oldal

26. bra

Fl lpsfelezses - lps mkds

1.1.6. Vezr ls i tblzatok

A kvetkez tblzatokban foglaljuk ssze a klnbz meghajtsoknl alkalmazhat

vezrlsi sorrendet. A tblzatok alapjn lehet meghatrozni a vlasztott meghajt

kapcsols tranzisztorainak a vezrlst. Az Ig jells jelenti, hogy az adott fl-, vagy teljes

tekercsen folyik ram. Az eljel pedig a tekercs kezdethez viszonytott ramirnyt jelzi-

Unipolris (osztott) fzistekercs Bipolris (osztatlan) fzistekercs

Termszetes lps zemmd (Egyidejleg csak egy tekercsben folyik ram)

tem L11 L21 L12 L22 tem L1 L2

1 Ig 0 0 0 1 Ig 0 2 0 Ig 0 0 2 0 Ig 3 0 0 Ig 0 3 - Ig 0 4 I 0 0 Ig

4 0 - Ig

Termszetes lps zemmd (Egyidejleg kt tekercsben folyik ram)

tem L11 L21 L12 L22 tem L1 L2

1 Ig Ig 0 0 1 Ig Ig 2 0 Ig Ig 0 2 - Ig Ig 3 0 0 Ig Ig 3 - Ig - Ig 4 Ig 0 0 Ig

4 Ig - Ig



24.oldal

Lpsfelezses zemmd

tem L11 L21 L12 L22 tem L1 L2 1 Ig 0 0 0 1 Ig Ig 2 Ig Ig 0 0 2 0 Ig 3 0 Ig 0 0 3 - Ig Ig 4 0 Ig Ig 0 4 - Ig 0 5 0 0 Ig 0 5 - Ig - Ig 6 0 0 Ig Ig 6 0 - Ig 7 0 0 0 Ig 7 Ig - Ig 8 Ig 0 0 Ig

8 Ig 0

1.1.7. A lptetmotor vezr ls i s zakaszai:

A lptetmotorral megvalstott hajtsoknl a pozciba trtn vezrls pontossga

mellett, igny mg a cl leggyorsabb elrse is. A megvalstsnl cl a megengedhet

legnagyobb zemi frekvencij lptets, amelynl szksges az albbi hrom szakasz

szerinti vezrls megvalstsa. A vezrlsi szakaszok az

indts (felfuttats), az lland szgsebessg hajts, s a lellts (fokozatosan).

Mindhrom szakaszban biztostani kell, hogy ne legyen lpstveszts. Ezt egyrszt a

megfelel sorrend gerjesztssel msrszt, pedig azzal rhetjk el, hogy a sebessg

vltoztatsnak mrtke nem haladhatja, meg az un. start-stop frekvencit.

A vltoz forgsirny hajtsvezrls is hrom szakasz. A forgsirny vltoztatsa,

csak a motor nyugalmi helyzetben trtnhet. Ekkor lesz rngats-mentes a vlts.

A vezrls csak az adott motor tulajdonsgainak figyelembevtelvel vgezhet el. Els

lpsben ismerni kell a motort, s a hajtott rendszer nyomatkignyt. Ezek ismeretben

hatrozhat meg

az indtsi-, lelltsi hatrfrekvencia, az alkalmazhat zemi-frekvencia.

1.1.8. A lptetmotorok i l leszt ramkrei

A lptetmotor meghajt ramkrk feladata a szksges teljestmnyilleszts biztos-

tsa. Az egyes tekercseken tfoly ram nagysgt s irnyt is vltoztatni szksges.



25.oldal

A kt-fzis lptetmotorokat kt alapveten eltr tekercselsi megoldsban gyrtjk.

Ezek a fzisonknt egy-, illetve a ketts-, vagy osztott (kt fl-tekercs)

fzistekercs vltozatok.

A fzisonknt kttekercs megoldsoknl az egyes tekercsek kezdeteinek s vgeinek

megfelel bektsvel azonos kls ramirny esetn is vltoztathat a bels mgnes-

mez irnya, unipolris vezrls. Az illeszt-, meghajt ramkr tekercsenknt egy-egy

megfelel teljestmny elektronikus kapcsolval megoldhat. A 27. brn lthat

a meghajt ramkr elvi kapcsolsa. A motor ngy fl-tekercsnek kzstett vgei

csatlakoznak az Ut tpfeszltsg pozitv plushoz. A tekercsek msik vgeire egy-egy

teljestmny tranzisztor (darlington kapcsols) kapcsolja a vezrls sorrendjben

a tpfeszltsg negatv pontjt.

27. bra

A lengsek cskkentsnek egyik mdja, hogy a motortekercsekkel sorba ktnk

ellenllst. Az optimlis megolds, ha a kls ellenlls a tekercs ohmos ellenllsnak

hromszorosa.

A fzisonknt egytekercs motorok esetben a bels mgnes mez irnynak vltoz-

tatsa csak a gerjeszt ramok irnyvltoztatsval oldhat meg. Ezt hd-kapcsols

illeszt ramkrkkel lehet megoldani. A motorvezrlsekhez fejlesztett (LM 298 tpus)

kt teljes hidat tartalmaz ramkrnek kapcsolsi vzlata lthat a 28. brn.



26.oldal

28. bra

A motor tekercseinek induktivtsa miatt szksges vd didkat alkalmazni- A 29. brn

az egyik hdhoz brkttt didk lthatk. Ugyanitt szemlltettk a vezrl ramot _._.

valamint a kikapcsolskor a diodkon zrd kiegyenlt ramot ----.

29. bra



27.oldal

1.1.9. A meghajt ramkrk vezr lse

1 .1.10. Plda

30. bra

G A L

O P x

OP y

FHy

FHx

LMy

LMx OE

CLK

EX

IX

EZ

IY

X irny

a tlct mozgat lptetmotor LMx

a kocsit mozgat lptetmotor LMy

kezelpult

kocs

tlca X irny vonors

Y irny vonors

Y irny

x=0 y=0 pozici

NYK



28.oldal

31. bra

32. bra



29.oldal

1.2. Pozciszablyozs szervomotoros hajtssal A szervomotorok csaknem minden esetben valamilyen szablyozott hajts vgrehajt

szervei. A leggyakoribb szablyozott jellemzk: az ram, a nyomatk, a fordulatszm

(szgsebessg), valamint a pozci.

1 .2.1. A szervomotor

A villamos szervomotorok olyan villamos gpek, amelyeknl a j szablyozsi

tulajdonsgokat az ignyeknek megfelel szerkezeti megoldsokkal rik el. A

szervomotorok bemen jele a motorra kapcsolt feszltsg, vagy ram, kimen jele pedig

szgelforduls, vagy mechanikai szgsebessg.

A szervomotorokkal szemben tmasztott kvetelmnyek:

a) a motor a szgelfordulst, vagy az j szgsebessgre val bellst minl gyorsabban

hajtsa vgre. Ehhez az szksges, hogy a motor id (T, s T kicsik legyenek;

b) a fordulatszmmal arnyos szgsebessg szles tartomnyban legyen vltoz tathat (az

nmax/nmin arny, az n. tfogs szervomotoroknl szoksos rtke:

100.. 1000, szemben a hagyomnyos gpekkel, ahol ez az rtk 10.. 100);

c) a motor nagy indt-, s fkeznyomatkkal rendelkezzen (egy szervomotor- nl az I.

vagy az ezzel arnyos M arny rtke 3... 10 szemben egy hagyomnyos gppel. ahol ez

az arny l,53);

d) a motor w(M) jelleggrbje lehetleg lineris legyen;

e) a forgsirnyvlts egyszeren legyen megoldhat;

vezrl feszltsg nlkl a motor lljon le.

A szervoniotornl a elbb felsorolt ignyek teljestse a f cl vagyis nem az

elektromechanikus talakts ezrt a szervomotorok hatsfoka gyakran rosz szabb,

minta hagyomnyos villamos gpeknl megszokott rtk.

A motorvlasztkban vannak egyenram s vltakozram szervomotorok is. A legtbb

alkalmazsban az egyenram szervomotorokat hasznljk. A kvetkezkben ttekintjk

az egyenram szervomotorok leg jellemzbb vltozatait s tulajdonsgait.



30.oldal

Egyenram szervomotorok

A korbban felsorolt kvetelmnyek teljestst elssorban a szerkezeti felptssel

biztostjk.

a. A kis tehetetlensgi nyomatkot egyrszt a hossz nvelsvel rik el. A motor hossz,

csszer felpts (rdmolornak Is szoktk nevezni). Egy ilyen szervomotor felptst

mutatja a 33.. bra.

33. bra

b. A mgneses tr kis vezetkpessgeet rik el, hogy az armatra vezetket nem

gyazzk vasba (vas mentes forgrsz). Ennek e mdszernek az elnyei: a villamos a az

elektromechanikai idlland egyidej cskkentsn kvl (a forgrsz tehetetlensge

lecskken a kis tmeg miatt) kicsi lesz a kammutl menetek induktivtsa, azzal egytt a

reaktancia feszltsg is.. gy elhagyhat a segdplus, vagy a kommutl ram

lnyegesen nagyobb lehet. Ilyen megolds a forgrsz kosrszer kialaktsa, amit a 34.

bra szemlltet.

34. bra

A hornyols hinya a nyomatkot a kerlet mentn egszen kis fordulatszmoknl is

egyenletess teszi. A vas hinynak htrnya, hogy az adott teljestmnyhez szksges

mgneses trhez nagyobb gerjeszts szksges. Msik htrny, hogy a tekersceket rgzt

mgyanta hvezetse kicsi ezrt romlik a helvezets. A 35. brn a kosaras motor

fnykpe lthat.



31.oldal

35. bra

Gyakori a szervomotorok kztt a forgrsz trcsaszer kialaktsa, s ezzel egytt a

hasznos fluxus axilis irnya is. Kt motortipus terjedt el:

- a nyomtatott ramkrs forgrsz trcsamotor

- s a tekercsett forgrsz trcsamotor.

A nyomtatott ramkrs forgrsz motorokban az armatra-vezetket nyomtatott

ramkri technikval ksztik. A nyomtatott ramkr tbbrteg is lehet. A nyomtatott

ranikr egyben kommuttorknt is hasznlt. A motor szerkezeti felptst a 36.bra

mutatja.

36. bra



32.oldal

A huzaltekercselses forgrsz trcsamotor szerkezeti felptse a 37. brn lthat. A

gp axilis fiuxus, az armatra tekercselemek s a mgnesek is krcikk szerek.

37. bra

c. A szervomotor elektromechanikai idllandjt cskkenti, ha nagy a gp fiuxusa. Ilyen

szempontbl, s az annatrareakci kzmbstsre is elnys nagy koercitv erej

mignesek alkalmazsa.

1.2.2. Szervomotoros hajtsok

A poziciba vezrls fontos kvetelmnye, hogy a motor adott poziba trtn meglltsa

aperiodikusan trtnjen. A 38. brn bemutatott lefolys kell legyen a szgsebessg s

az ram idbeli vltozsa.

38. bra



33.oldal

A hajts framkre

A szervomotorok esetn a fordulatszm vltoztas a motorra jut kapocsfeszltsg

vltoztatsval trtnik. A 39. brn az egy-, kt- s ngynegyedes IGBT tranzisztoros

szaggat ramkrk kapcsolst rajzoltuk fel. A hlzati dids egyenirnyt hddal egy

kzbenskri pufferkondenztort tltnk s a motorra jut feszltsget szaggat

kapcsolssal, impuIzus- modulcis (ISZM) mdszerei vltoztatjuk.

39. bra

Az ISZM alapfrekvencija a jelenleg alkalmazott trvezezrls- (FEl) s szigelell

vezrlelektrdjt bipolris (IGBI tranzisztorok esetn 520 kHz. Az armatrairam

simitshoz Igy kln siniit fojttekercs legtbbszr nem szksges, a tplls

feszltsggenertoros jelleg. Az alkalmazott hdkapcsols ngynegyedes zemet biztosL

Fkez a viszramdidk mkdnek, melyek megemelik

kzbens egyenram kr feszltsgt (a s b brk). A fkezsi energit vagy

ellenllsori fkcsopper segtsgvel disszipljk (c bra), vagy egy msik, hlzati

koninutcis rainir segtsgvel visszatplljic a hlzatba.



34.oldal

A hajts szablyozsa

A 40. brn egy ISZM szaggats egyenram hajts ramszablyaz hurknakegy kicsit

rszletesebb felptst rajzoltuk fel. Figyeljk meg hogy a vezrls nem fgg a forgrsz

helyzettl.

40. bra

A kis- s kzepes teljestmny szervomotorok szablyozst vgz ISZM ramszablyoz

krkben ma mr szinte kizrlagosan feszltsgvezrelt (kisebb feszltsgek esetn FET-,

kzvetlenl a hlzatrl tpllt framkrk esetn pedig FET s a bipolris tranzisztorok

elnys tulajdonsgait kihasznl IGBT-ket hasznlunk kapcsol elem (FET: Field Effect

Traosistor s IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor.) A feszltsgvezrls nagy elny,

mert a lass tirisztorokhoz kpest elmaradnak a drga s nagymret oltkrk, a

bipolris tranzisztorokhoz kpest pedig a viszonylag nagyteljestmny meghajt

ramkrk.

Kisebb feszltsgeknl zajvdelmi okokbl, nagyobb feszltsgeknl pedig a tbbnyire

szmitgp-vezrelt teljestmnyelektronika levlasztsra a tranzisztorokat opto-

csatolkon keresztl vezreljk gy, ahogy azt a 40. brn felrajzolt blokkvziat mutatja.

Az brban szaggatott vonallal jelltk az izolci halrvonalt. A szigetelsi szint szoksos

rtke 1500..2500 V amit az alkatrszek elhelyezsnl, vagyis a nyomtatott ramkr

tervezsnl figyelembe kell venni.



35.oldal

41. bra

Hasonl szigetelsi prob lmk lpnek fel egy hdg vezrlsekor a hidg negatv s pozitiv

snhez kapcso ld meghajtinak elkszitsnl. Mivel ezeket a tranzisztorokat legtbbszr

egyeten teljestmny modulba ptik be, clszer a meghajtkat is egyetlen nyomtatott

ramkri lapon a modul kzvetlen kzelben, vagy magukon az elemeken elhelyezni,

gyelve az emltett szigetelsi problmkra.

A vezrl jeltvitele a framkri oldalra s az esetleges hibajel vsszajuttatsa onnan az

ismertetett megoldsban optocsatolkkal trtnik. Az ilyen clokra hasznlt optocsatolk

azonban lnyegesen gyorsabbak (ksleltetsi idejk kisebb, mint 1 us; tviteli sebessgia I

Mbitls krli rtk) s lnyegesen jobb kzs mdos zavarvdettsggel rendelkeznek

(=10 kV/jas feszltsgvltozsi sebessggel szemben rzketlenek), minta

hagyomnyosak.

A mikroszmftgphez illesztsre tervezett infonncielektronikai oldalon helyezkedik el a

hibatrol, valamint az azonos hidgban elhelyezked tranzisztorok egymshoz kpesti

ksleitetst biztost n. holtid (dead-time) genertor. A dead-time genertor biztostja,

hogy azonos hidgban elhelyezked tranzisztorok esetn a bekapcsolni kivnt tranzisztort

csak a mg vezet tranzisztor kikap csolsa utn bizoayos ksleltetssel (dead-time)



36.oldal

tudjuk bekapcsolni. A holtid rt ke l.3 us, melynek kvnt rtkt pl. monostabil

multivibrtorral tudjuk belltani. Olyan alkalmazsok esetn, amelyek nem ignyelnek

ilyen ksleltetett bekapcsolst (pi. a ktfzis vezetsekkel dolgoz elektronikus

kommutcij motorok), holtid-genertor ki is hagyhat a kapcsolsbl.

A hibatrolt (ami rendszerint egy D-tr) a processzor oldalrl a hidengedlyez jellel

tudjuk meghajts-engedlyezsre lltani, a tilts jellel pedig trlni. Framkri oldalrl az

IGBT hibja esetn a trolt az OCS2 optocsatoln keresztl a vdelmi ranikr trli. Ez

gy trtnik, hogy hiba, vagy a hidg tiltsa esetn a Ti tranzisztor logikai O llapotba

hzza a kzs hiba-jelvezetket (amelyre az sszes tovbbi meghajt fel van fzve), s gy

tiltja az tbbi meghajt mkdst is. A hibt LED-didajelzi ki szelektiven, tovbb a hiba

jelvezetkkel a processzor meg szakitsi rutiiijt is aktivizlhatjuk.

1.3. Pozcivezrls aszinkronmotoros hajtssal

Egy a lnyeg, nha jl jnne ha a motorok fordulatszmt gy lehetne fokozatmentesen

vltoztatni, hogy kzben sem a hatsfok nem romlana, sem a teljestmny nem cskkenne

jelentsen. Erre is tbb megolds van, az egyik a specilis motor s motorvezrl

alkalmazsa. Pl. egyenram hajts. Ezzel viszont az a problma, hogy specilis DC motor

kell hozz, ami drga.

Az lenne a j, ha az egyszer, kznsges s elterjedt, ezrt olcs aszinkron motorok

fordulatszmt tudnnk fokozatmentesen vltoztatni. Erre csak a frekvencia

vltoztatsval lehetnk kpesek. Pontosan ezt csinljk az gynevezett frekvenciavltk,

vagy VFD-k (Variable Frequency Drive).

A frekvenciavlt teht egy olyan kszlk, amibe bevezetjk az ramot s a kimenetre

aszinkron motort kapcsolunk. A frekvenciavlt a motorra nem 50Hz-et, hanem egy

(bizonyos hatrok kztt) tetszlegesen vltoztathat frekvencit ad.



37.oldal

1.3.1. A frekvenciavlt

Egy hromfzis frekvenciavlt tipikus felptse az albbi:

42. bra

1. Betplls. Jellemzen 3x400V AC

2. Hrom fzis egyenirnyt hd, amely egyenramot llt el

3. Kzbens kr

4. Szrtekercsek

5. Nagy kapacits szrkondenztor, amelyen elll a kzbens kri szrt, kb

520V-os egyenfeszltsg

6. Flvezets kapcsol zem teljestmny fokozat. Hrom fzis tranzisztor hd

(ltalban IGBT), amely a kzbens kri DC feszltsgbl PWM jel segtsgvel

ellltja a motor szmra a vltoztathat frekvencit s feszltsget

7. A meghajtott hagyomnyos 400V AC aszinkron motor Vezrl elektronika amely

vezrli a teljestmny fokozatot, ellenrzi az zemi krlmnyeket, ellltja a

kimen jeleket, kezeli a bemeneteket, lehetv teszi a paramterezst, stb

A hlzati feszltsget elszr egyenirnytja s szri (2, 3), gy egyenfeszltsg jn ltre.

Egy flvezets 3 fzis kapcsol hd (6) ebbl az egyenfeszltsgbl PWM (impulzus

szlessg modulci) segtsgvel ellltja a tetszleges frekvencij (pl.: 0-132Hz)

szinuszos tlagrtk 3 fzis motorfeszltsget.

43. bra



38.oldal

Az bra ezt a PWM jelet s a PWM jel tlagrtkeknt elll szinuszos jelet brzolja egy

fzison. A PWM modulcira azrt van szksg, mert ezzel lehet megfelel hatsfokot

elrni.

A frekvenciavlt mkdst a vezrl egysg (8) koordinlja. Ez hozza ltre a PWM

vezrl jelet a hd szmra, veszi a kls parancsokat, ellenrzi az zemi krlmnyeket,

realizlja a tbb szint vdelmet, stb.

A tovbbiakban a frekvenciavltt nll kszlknek tekintem. Egy "fekete doboz, amibl

drtok jnnek ki".

A frekvenciavltt digitlis s analg jelekkel lehet vezrelni, vagy valamilyen

szabvnyos ipari kommunikcis vonalon (kznsges RS422, Modbus, Profibus, stb.).

Gyakori a digitlis be s kimenetek felhasznlsa a vezrlsre.

A digitlis bemenetek ltalban kontaktust vagy 0/+24V DC feszltsget fogadnak. A

digitlis kimenetek nyitott kollektoros tranzisztor kimenetek vagy rel kontaktusok. Analg

jel ltalban 0/10V-os feszltsg, vagy 0-20/4-20mA ramjel.

Ettl eltr megoldsok is lteznek, pl. impulzus bemenet, ahol az alapjelet egy

ngyszgjel frekvencija hatrozza meg.

Egy frekvenciavlt funkcii

Motor fordulatszmnak fokozatmentes vltoztatsa

Elektromechanikus fkkel szerelt fkmotorok kezelsnek kpessge

A motor vdelme (tlram, tlterhels, hmrsklet vdelem)

Motor fziskiess s fzis zrlat s fldzrlat vdelem

Hlzati fziskiess s tlfeszltsg vdelem

Frekvenciavlt tlterhels s tlmelegeds vdelem

Nyomatkvezrls

Zrt s nylt hurk sebessg vagy nyomatkszablyozs

Vezrl ki s bemenetek vagy azok egy rsznek funkcija programozhat

Kommunikcis lehetsg szmtgppel, diagnosztikai s belltsi cllal

Digitlis kommunikci szabvnyos terepi buszon

Paramterezs a kszlkbe ptett kezelfellettel

Automatikus motorillesztsi lehetsg

Slip kompenzci



39.oldal

Rezonancia csillapts

Beptett PID vezrl

Tbbfle feszltsg-frekvencia s nyomatk karakterisztika

Start, stop ksleltetsi lehetsg

Gyors lellts

Egyenram fkezs, tartnyomatk

A motor genertor zem jratsa (fkezs)

Specilis aszinkron motorok kezelse (pl. kpos forgrsz emel motorok, stb.)

Nem lineris rmpa tpusok

Analg, tbb lpcss, fel/le, buszos md referencia alapjel

Teljestmny monitor (motor ramfelvtele, szmtott fordulata, telj. felvtele, feszltsge, nyomatka, stb.)

Statisztika s log (visszanzhet hibanapl, motor s frekv. vlt zemra szmll, jraindts szmllk, stb.)

Tbb frekvenciavlt esetn terhels megoszts a DC krk snre fzsvel

Hromfzis kis teljestmny motorok hasznlata egy fzis hlzatrl

Szles teljestmny vlasztk (nhny 100W-tl 500-600-kW-ig)

1 .3.2. Szinuszos je l e ll l tsa PWM-el



40.oldal

2. PLC-k programozsa

A fejezetben rviden ttekintjk a Programozhat Logikai Vezrlk programozsi nyelveinek

fejldst. Rszletesebben ismertetjk az IEC1131-3 szabvnynak megfelel programnyelveket

2.1. A PLC t pusonknti programozs

A PLC-k fejlesztsnek, illetve alkalmazsuknak kezdeti szakaszban cca. 1968 1993 kztt a

gyrt cgek sajt programozsi krnyezetet, valamint ehhez illeszked nyelveket hasznltak.

Bizonyos fokig mr ezek kztt is volt hasonlsg. Mindegyik vltozatban hasznltk a

ltra-diagramot, az

alapvet funkcionlis blokkokat, valamint az

utasts listt.

Az Intzet oktatsnak keretben a hallgatk megismerkedtek a Modicon, a Siemens, az

Omron cgek programozhat vezrlinek alkalmazsval, valamint programozsukkal.

A PC-k megjelense (1981) eltt a PLC-k hez soros vonalon illesztett - programoz

kszlkeket (brndket) alkalmaztak. A MODICON ksztett elszr kpernyn, grafikus

szimblumokkal programozhat kszlket a P180, s a P190 tpusakat, amelyek CP/M

rendszerben Intel 8080 mikroprocesszorral kszltek.

Jelents vltozst a PC-k alkalmazsa eredmnyezett. A kompatibilis szemlyi szmtgpeken

futtatott integrlt programfejleszti krnyezeteket alkalmaztk, illetve ma is sok helyen

alkalmazzk Az els vltozatok mg DOS krnyezetben futottak. Az elmlt mintegy msfl

vtizedben a Windows, illetve Unix opercis rendszerekben fut fejleszti programok

hdtottak teret. A multi-taskos programfuttats biztostja a segtsg (help), s egyb

szolgltatsok, pl adatbzis mdosts vals idej alkalmazst.

Pldul a MODICON PLC-k az LL984 jells ltradiagram nyelvezettel programozhatk. Ez

a programozsi nyelv a cg els PLC-inl (pl. Modicon 484 kpernys programozsa) alkal-

mazott programozs tovbbfejlesztse a PC-s krnyezetben val programfejlesztshez. A

MODSOFT jel program-fejleszti krnyezet - DOS alatt futtathat - alap vltozatt az 1980-as

vek kzepn fejlesztettk ki. A PC-k fejldse, fleg sebessgk szmottev vltozsa jabb

verzikat, illetve (update) ignyelte. A Windows alatt fut, s multitask-os programfejlesztsi

krnyezet a ProWRX.



41.oldal

2.2. A PLC programozsi nyelvek szabvnyostsa Az els flvben foglalkoztunk a PLC k programozsnak fejldsvel. Rviden vzoltuk a

tpusonknti programozsokat. Ismertettk IEC1131-3 szabvnynak megfelel programnyelvek

kzl a

Ladder Diagram LD -Ltra diagram szimblumokkal

Function Block language FBD -Funkci blokkos programozs

Instruction list IL -Utasts lista rsa

Nyelvek utastsait, legfontosabb jellemzit.

A fejezetben a kt legjabb programozsi nyelv a

Sequential Function Chart SFC -Grf jelleg programozs

Structured text ST -Strukturlt szveg magas-szint nyelv

jellemzit ismertetjk.

A jelentsebb PLC gyrtk (Schneider, Siemens, Omron, Allen-bradley) a sajt kszlkeikhez

alkalmazhat fejleszti krnyezeteket kifejlesztettk.

2.2.1. Sorrendi vezr lsekhez az SFC (Sequent ial

Funct ion Chart) .

A sorrendi vezrlsek tervezsnl mr ismertettk az llapot-grf segtsgvel val mkdsi

lerst. Emlkeztetl nzzk meg az llapotgrf felptst. A 44. brn lthat llapotgrfot

elemezzk.

44. bra

X0, X1, X3

X1, X2, X3

X0, X3

X2

Y0Z0

Y1 Z1

Y3 Z3

Y2 Z2

X2 X0

X3

X0 X2

X1

X1



42.oldal

A grfbl leolvashat, hogy a szekvencilis hlzatnak ngy llapota (tem, lps, step) van. Az

temekben kiadott llapotkombincik (llapot azonostk) Y0, Y1, Y2, Y3. A bemeneti

kombincik X0, X1, X2, X3, s a kimeneti jelkombincik (akcik) Z0, Z1, Z2, Z3 szma is ngy.

Vizsgljuk az Y2-vel jelzett llapotot. Ebbl az llapotbl csak az X2 bemeneti jelkombinci a hlzatot

j llapotba vezrli, mg az X0, X1 s X3 nem. Az hogy minden llapothoz csak egyetlen kimeneti

kombinci tartozik, utal arra, hogy a megvalsts Moore modell szerinti.

Az SFC egy grafikus programozsi nyelv, amely az llapot-grfhoz hasonlan rja le a sorrendi

folyamatot.

Az egyes cgek fejleszti krnyezeteiben kiss eltrek az alkalmazott szimblumok, a fejlesztsi

lpsek. Mindezek ellenre az alapvet szemllet azonos.

Megjegyzs: Siemens STEP 7 programoz szoftverben az grafikus sorrendi programot GRAPH -nak

nevezi, mivel az SFC rvidtst mr hasznlja a rendszer fggvnyek (System Function Control)

megnevezsre

Az SFC programozsi nyelv eredete a Telemecanic cg Graf-cet elnevezs grafikus

programfejleszt nyelve. Az SFC nyelv alkalmazsval minden tpus egy-, s tbb

szekvencij vezrls programja viszonylag knnyen fejleszthet.

A kvetkezkben a nyelv elemeit, a programozs lpseit foglaljuk ssze. A fejezet

befejezsben pldkon mutatjuk be a klnbz fejleszti krnyezetekben, hogyan kell

programot fejleszteni.

A 31. brn az elzleg megrajzolt llapotgrfos fggvnymegads (45. bra) SFC nyelv

programja lthat. Kln jelltk az alapvet funkcikat.



43.oldal

45. bra

A tovbbiakban tekintsk t az egyes elemek funkcijt, valamint a megismert fejleszti

krnyezetbeli eltr jellsket.

Az SFC nyelv elemei

1. llapototk

Az llapotgrfos lersnl az egyes temeket (llapot) krrel jeleztk. A PLC-s programozsnl

szoftverenknt kiss eltren egy tglalappal adjk meg az egyes llapotokat (46. bra).

Step 7 jells (Siemens) Unity Pro XL jells (Schneider)

Programmer jells (Omron)

46. bra

A hrom fejleszti krnyezetben klnbz az lllapot azonostsa. A baloldali brk

szemlltetik, hogyan jelenik meg a berskor az tem jele, amelybe automatikusan berdik a

temvlts felttele

Akcik

tem

Inicializl tem

temvlts

Elgazs

Ugrs az adott temre

tem



44.oldal

soronkvetkez temszm. Az azonost megvltoztathat. A Step7-ben az S bet utni

szmozs, s az tem neve vltoztathat. A Unity s a Programmer jellsekben csak egy

azonost szerepel, amely fellrhat. A ketts hatrol vonallal jellt llapot az inicializl tem.

Egy grfban csak egyetlen inicializls alkalmazhat.

2. Akcik

Akcinak azt a logika mveletet nevezzk, amit az adott temben a vezrlsnek vgre kell

hajtania. Az akcik lehetnek

egy adott vltozt (bitet) mdost utasts, vagy

logikai fggvnnyel megadott mvelet.

A megadhat alapvet bit mveletek jellse s funkcija a kvetkez:

Mvelet jele operandusz Az adott vltozra vonatkoz mvelet N bit az tem idtartama alatt aktv S bit az tembe lpskor 1-be rja (SET) R bit az tembe lpskor 0-ba rja (RESET)

D time bit az tembe lps utn t id mlva vlik altvv, s az tem vgig marad aktv (DELAY)

DS time bit az tembe lps utn t id mlva vlik akltvv (DELAY-SET)

L time bit az tembe lpskor lesz akv, s t id mlva vlik inaktvv P0 bit az tembl kilpskor egy ciklusig aktv P1 bit Az tembe lpskor egy ciklusig aktv

A felsorolt mveletek mindegyik krnyezetben alkalmazhatk.

Megjegyzs: a SET s a RESET mvelet hatsa nem sznik meg az tem befejezte-kor, ezrt

egy kvetkez temben kell az ellenkez utastst kiadni.

3. tmenetek (transition)

Az tmenetek az llapotgrfos lers nyilainak felelnek meg. Jellsk mindhrom fejleszti

krnyezetben a 47. bra szerinti. Csupn a szimblumhoz rendelt felttelek jellsben trnek

el

47. bra



45.oldal

4. Elgazsok

Amikor egy llapotbl tbb llapotba is lehet tmenet azt az llapotgrfban azzal jelltk, hogy

acsompontbl kiindul nyilak ms-ms csompontban vgzdtek. Az SFC jellseiben az

llapot utni vizszintes vonal, s abbl kiindul tmenetekkel adjuk meg.

Ktfle elgazst klnbztetnk meg. Az egy-vonalas az un. alternatv elgazs (48. bra ),

ami arra utal, hogy egy adott idpontban csak az egyik tmenet lehetsges. Amennyiben tbb

llapotvltsi felttel is telejesl, akkor a balrl els teljesl csak.

48. bra A kt-vonalas jellst (49. bra) a prhuzamos elgazs. Ilyen esetben mindegyik elgazs-

ban adott akcik be kell fejezdjenek ( nem felttlenl egyidejleg ), s csak azt kveten

folytatdhatt mvelet sor.

49. bra



46.oldal

5. Ugrsok

Az ugrs azt mutatja meg, hogy az eltte lv transitio felttelnek teljeslse utn melyik

tem vgrehajtsa kvetkezik. Az 50. brn mutattuk be, hogy a klnbz softverekben ezt

hogyan kell jelezni. Az a.bra Step7, a b. Uniti s a c. a Programer. A Uniti programozsban is

lkalmazhat a vonalas sszekts.

a. b. c.

50. bra

A kvetkezekben tmren ismertetjk azt, hogyan kell az egyes fejleszti krnyezetekben

megvalstani az SFC (Graph) nyelv programozst.

Step7

Az adott llapothoz tartoz akcitblzat egyik sorra kattintva a jobb gombbal jelenik meg az

51.brn lthat tblzat. Innen vlaszthato ki az j akci. A kivlaszts utn kell berni a

megjelen sorba az utastst s az operanduszt.

51. bra



47.oldal

Az egyes utastsok kivlasztsban a Help nyjt segtsget. (Az operandusznl a bers

kezdetekor megjelenik a szimblumtbla). A fejleszti krnyezetben a lertaknl tbb akci is

progrramozhat, amelyek szintn a Help-bl ismerhetk meg.

Az akciknt funkci (FB) blokkok s egyb fggvnyek (FC,SFC) is hvhatk.

Unity

Az adott temhez tartoz akcik megadshoz elszr az temre kettt kattintva megjelenik az

52. bra szerinti ablak. A baloldali oszloban vlaszthat ki a mvelet, mellette az idzts (ha

szksges) majd a operandusz. A mvelet a New action gommbal nyugtzhat. Lehetsg van

egy mr bert mvelet mdostsra, vagy trlsre.

52. bra

Amikor logkai fggvnyben kvnunk akcit megadni, akkor a Section mezt kell kivlasztani s

a fggvnynv megadsa utn rhat (Edit Action Section) a ngy kivlaszthat nyelv

valamelyikn a fggvny. (53. bra)

53. bra



48.oldal

A megfelel nyelv kivlasztsa s az Edit Action section gomb lenyomsa utn mr a nyelv

editorban szerkeszthet az j akci fggvnye.

Programmer

54. bra

55. bra



49.oldal

Plda az SFC nyelv programozs alkalmazsra

56. bra

2.2.2. Strukturlt s zveges ST (Structured Text)

2.2.3.

Az ST nyelv utastsai

IF...THEN...END_IF IF NOT...THEN...END_IF

IF FLAG THEN IF NOT FLAG THEN C:=SIN(A) * COS(B) ; C:=SIN_REAL(A) * COS_REAL(B) ; B:=C - A ; B:=C - A ; END_IF ; END_IF ; IF A>B THEN C:=SIN(A) * COS(B) ; B:=C - A ;



50.oldal

END_IF ;

CASE...OF...END_CASE

CASE szaml OF 0 : Lp1:= 0;Lp2:= 0;Lp3:= 0;Lp4:= 0;Lp5:= 0; 1 : Lp1:= 1; 2 : Lp2:= 1; 3 : Lp3:= 1; 4 : Lp4:= 1; 5 : Lp5:= 1;

ELSE Lp1:= 0;Lp2:= 0;Lp3:= 0;Lp4:= 0;Lp5:= 0;

END_CASE;

ELSE ELSIF...THEN

IF A>B THEN IF A>B THEN C:=SIN(A) * COS(B) ; C:=SIN(A) * COS(B) ; B:=C - A ; B:=SUB(C,A) ; ELSE ELSIF A=B THEN C:=A + B ; C:=ADD(A,B) ; B:=C * A ; B:=MUL(C,A) ; END_IF ; END_IF ;

IF A>B THEN IF B=C THEN C:=SIN(A) * COS(B) ; ELSE B:=SUB(C,A) ; END_IF ; ELSIF A=B THEN C:=ADD(A,B) ; B:=MUL(C,A) ; ELSE C:=DIV(A,B) ; END_IF ;

FOR

FOR i:= 10 TO 1 BY -1 DO (* BY < 0 : Backwards.loop *) C:= C * COS(B) ; (* Instruction is executed 10 x *) END_FOR ; FOR i:= 10 TO 10 DO x (* Unique Loop *) C:= C * COS(B) ; END_FOR ; FOR i:= 10 TO 10 BY -1 DO (* Unique Loop *)



51.oldal

C:= C * COS(B) ; END_FOR ;

WHILE...DO...END_WHILE REPEAT...UNTIL...END_REPEAT

x := 1; x := -1 WHILE x = 101 END_REPEAT ;

EXIT

FOR I := 1 TO 3 DO FOR J := 1 TO 2 DO IF FLAG=1 THEN EXIT; END_IF ; SUM := SUM + J ; END_FOR ; SUM := SUM + I ; END_FOR

UGRS MVELET

IF var1 THEN JMP START; fut := Be & NOT lep; : : START: ...

FGGVNY HVS

FBI_3 (IN := fut (*BOOL*), PT := t#1s (*TIME*), Q => lep (*BOOL*), ET => ido (*TIME*) ); FBI_2 (CU := lep (*BOOL*), R := veg (*BOOL*), PV := mo (*INT*), Q => veg (*BOOL*), CV => szaml (*INT*) );



52.oldal

Pldk az ST nyelv programozs alkalmazsra

Fut fnyt vezrl program a Unity Pro XL krnyezetben



53.oldal

Kombincis feladat tblzatos megoldsra Unity Pro XL krnyezetben

=5

)29,26,24,21,18,16,13,10,8,5,2,0(Ki

MOVE_AREBOOL_INT ( BEM, bemenet ); (* bemeneti tmb beolvassa INT-be*) eredm := FIND_EQ_ARINT ( Ig_tabl , bemenet ) ; (* rtk keress tblzatban*) IF eredm >= 0 THEN (* kimeneti rtk lltsa*) Ki := 1 ; ELSE Ki := 0 ; END_IF;

FB ltrehozsa a STEP 7 fejleszti krnyezetben

FUNCTION_BLOCK FOR_EXA VAR INDEX: INT ; IDWORD: ARRAY [1..50] OF STRING; END_VAR BEGIN FOR INDEX := 1 TO 50 BY 2 DO IF IDWORD [INDEX] = KEY THEN EXIT; END_IF; END_FOR; END_FUNCTION_BLOCK



54.oldal

3. Irnytsi rendszerek felgyelete

3.1. Mrsadatgyjts A mrsadatgyjts clja, s feladata

Mrsadatgyjtsnek azt az automatikus mrssorozatot nevezzk, amely az irnytott

folyamat kivlasztott jellemzinek rtkt - meghatrozott idpontokban (mintavtelezs

idpontja) - lemri s azokat egy adatbzisba, rja.

A mintavtelezs ltalban minden mrt jellemznl azonos. Akkor, ha az egyes jellemzk

vltozsi sebessge nagysgrendekkel klnbzik a mrsi idpontok gyakorisgt is

clszer eltrnek vlasztani.

Az osztott intelligencij irnytsi rendszerekben a mrsadatgyjts szolgltatja az

alapadatokat

az irnytsi stratgia meghatrozshoz,

az irnyts vgrehajtshoz,

a naplzshoz,

az ellenrzshez,

a hibadiagnzishoz, stb.

3.1.1. Adatbzis :

Adatbzisnak az adatok rendezett halmazt nevezik. A rendezs szempontjai

klnbzek lehetnek. Gyakori az idpont szerinti rendezs, amely a mrsadatgyjtsre is

jellemz.

Rekord az adatok azon csoportja, amely a rendez mennyisg ugyanazon rtkhez

tartozik. Pl. az irnytsi jellemzk azonos idpontban mrt rtkei.

Mez a rendez mennyisg klnbz rtkeihez tartoz egyazon adatok csoportja. Pl. az

egyik irnytsi jellemz klnbz idpontokban mrt rtkei.

Az adatbzis rtelmezshez, kirtkelshez leggyakrabban a tblzatos, vagy a grafikus

megjelentst hasznljk. A tblzat egy sora a rekord, s oszlopai a mezk. A grafikus

brzolsnl hasznlhatk paramterezett skbeli, vagy trbeli - klnbz formtum s

elrendezs - megjelentsek.



55.oldal

3.1.2. Az automatikus mrs (adatbzisgy j ts) :

A hierarchikus szervezs irnytsi rendszerekben a jellemzk mrst s trolst azon a

szinten vgzik, ahol az elsdleges felhasznlsuk trtnik. gy az irnytsban kzvetlenl is

hasznlt vltozkat - pl. a szablyozs rzkelt jellemzi - az irnytsi szinten, mg a csak

a stratgiai, vagy naplzsi clra szksges jellemzket a felgyeleti szinten mrik. Az

egyes szintek kztt ipari-, vagy szmtgpes hlzaton trtnik az adatsszests az

egysges adatbzisba.

Ahhoz, hogy a mrssorozat minl kevesebb idt vegyen ignybe clszer sztvlasztani a

"nyers adat" mrst az adat feldolgozstl (konvertlstl, dimenzionlstl). Pl.

egy analg jellemzt mrve a nyers adat az A/D talakt kimen jele. A jellemz -

dimenzihelyes - tnyleges mrszmt az adatok feldolgozsa sorn - a mrstl idben

elklntve - kell meghatrozni.

3.1.3. Mintavtelezs i id

A mintavtelezsi id tm az az id, amely egy adott jel kt egyms utni mrse kztt eltelik.

A mintavteles mrs pontossga javul, ha nveljk az idegysg alatt vgrehajtott

mrsek szmt, vagyis cskkentjk mintavtelezsi idt.

Azonos mrsi pontossg ms-ms jelformknl klnbz mintavtelezsi idvel

valsthat meg. Nzzk a leggyakoribb jelformknl, hogyan clszer megvlasztani az

idegysg alatti mrsek szmt.

Periodikus jelek:

A periodikus jelek mrsnl elfogadhat kzelts, hogy a jel egy peridusa alatt vett

mintk szma, s mrsi pontossg kztt fordtott arnyossg rvnyes. Termszetesen

a mintavtelezsi id csak az egyik tnyez. Az alkalmazott mr rendszer pontossga

alapveten megszabja az elrhet mrsi pontossgot. A lertakbl kvetkezik, hogy 1 %

mrsi pontossg mreszkz alkalmazskor, peridusonknt 100 mintnl tbb vtele mr

nem javt mrs minsgn. sszefoglalva megllapthatjuk, hogy a peridusonknt

szksges mintk szma (n), s a mrrendszer pontossga (p) kztt kapcsolatot az

p1n @



56.oldal

A mrt jelek, az albbi kt csoportba sorolhatk:

lland, vagy nagyon lassan, illetve

gyorsan vltoz jelek.

(A vltozst mind a frekvencira (peridusid) mind, pedig az amplitdra vonatkoztatjuk).

Az lland, illetve a mrs idtartama alatt nem vltoz jelek esetben rvnyes a

Shannon elv, mely szerint peridusonknt elgsges kt mintt ismernnk Ilyen mrseknl

a mintavtelezsi id a peridusid (Tj) fele.

A mrst, s az adatok trolst n/2 szm periduson keresztl kell ismtelni = 360/n

fokos fzistolssal. (42 .bra)

57. bra

A gyorsan vltoz jeleknl egy peridus alatt kell az n db mintt lemrni s trolni.(43.

bra)

58. bra Nem periodikus jelek

A nem periodikus jelek kvnt p pontossg mrshez szksges mintavtelezsi idt a jel

legnagyobb meredeksg szakaszbl lehet meghatrozni. A leggyorsabban vltoz

jelszakasz p rtk megvltozshoz tartoz idt kell vlasztani a mintavtelezs

ismtlshez.(44. bra)

t

tp

t

J

n minta peridusonknt



57.oldal

59. bra

A vizsglt jelnl megvlaszthat legkisebb tm, s ezzel a mrs pontossga fgg a mrs-adat gyjt rendszer felptstl.

3.1.4. Mrs-adatgy j t rendszerek

A mrs-adatgyjts sorn mind analg mind, pedig diszkrt (digitlis) jelek sorozatos

mrse, s trolsa trtnik. A mr-trol rendszer felptse alapveten meghatrozza,

hogy mekkora lehet a leggyorsabb mintavtelezs, amibl kvetkezik a mrhet jelek

hatrfrekvencija.

A rendszereket csoportosthatjuk:

csatornaszm (a mrhet jelek szma),

a mrssorozat-,

s az adattrols idbeli vgrehajtsa

alapjn.

3.1.5. Adat fe ldolgozs:

A valsidej mrssorozat "nyers" rtkeibl ll adatbzis rtkelsre, elemzsre

felhasznlhat formba az adatfeldolgozs sorn kerl. Ehhez a feladathoz a klnbz

adatbzis kezel programok hasznlhatk. Ezek kz tartozik a Microsoft Excel tblzat-, s

adatbzis kezel programja, amely kis-, s kzepes mret adatbzis nagyon vltozatos

feldolgozsra alkalmas. Segtsgvel megoldhatk a szksges tszmtsok (dimen-

zionls), rendezs, keress, tblzatos s sokfle grafikus megjelents.

J

t tm

P



58.oldal

3.2. Folyamatmegjelents 3.2.1. Megjelen ts fogalma s a lkalmazsa

Folyamatmegjelents alatt szkebb rtelemben valamely (ipari) folyamat llapotnak a

szemlltetst rtjk. Tgabb rtelemben az ipari folyamat felgyelett ellt

operator s a szmtstechnikai rendszer kztt fennll interaktv kapcsolatot

nevezzk folyamatmegjelentsnek. Ez magban fogtalaja mindazon feladatokat

amely e kapcsolat kialaktshoz elengedhetetlen - teht a kommunikcit, az adatok

felknlst, a grafikus szemlltetst, a figyelmeztetseket, a vezrlsi funkcikat,

az adatok trolst s az opertori parancsokat.

A folyamatmegjelentsre jellemz grafikus brzols ppen e kapcsolat hathats

megvalstsa rdekben alakult ki. A grafikus folyamatsmkon a kezel egyetlen

szempillantssal ttekintheti a rendszer llapott. Azonban a jl tgondolt szveges

informci (alarm) legalbb ilyen fontos momentuma a folyamatmegjelentsnek.

ppgy mint a klnfle hangjelzsek, az egyszer beep-tl a szmtgpes

beszdhangig. A modern megjelent rendszerek az informciszolglat felsorolt

eszkzeit kombinciban alkalmazzk.

A folyamatmegjelent rendszereket ltalnosan alkalmazzk az ipari automatizls

minden terletn. Az hardware s a software rak elmlt vekben megfigyelhet jelents

zuhansa miatt ma mr szmos egyb terleten is tallkozhatunk e rendszerekkel.

Ilyenek a lakhz-biztonsgtechnikai alkalmazsok, szmos j orvosi alkalmazs,

modellezs, laboratriumi alkalmazsok, oktats, stb.

A definci szerinti megjelent rendszerek meglehetsen bonyolult szmtstechnikai

programcsomagok. Nem csoda, hiszen a legnehezebb programozsi feladatok itt mind

megtallhatk. nmagban a kommunikci, a hlzatkezels, a grafika s a

menrendszerek is elegend problmt takarnak - ht mg azok sszessge. Rszben

ennek a krlmnynek ksznhet, hogy a megjelentsre mind a mai napig nincs igazn

kiforrott megolds, a szabvnyosts is csak a kezdeteknl tart.

3.2.2. Rvid trtnet i ttekints

A folyamatmegjelents gyakorlatilag egyidej az ipari automatizlssal, szmtgpes

folyamatmegjelents pedig azta ltezik, amita a szmtgp. Az 1970-es vek

kzepig azonban csak a komolyabb alkalmazsok kaptak felgyeleti szmtgpet



59.oldal

tekintettel a korszak irnytsi clra alkalmas berendezseinek magas rra (Id. PDP

sorozat). A grafikai szolgltatsok kezdetlegessge miatt mg gy is inkbb

folyamattblkon brzoltk a gyrts llapott. Nem vletlen ht, hogy a

folyamatmegjelents e kezdeti korszakban mg elvlaszthatatlan rszt kpezte a teljes

folyamatirnytsi rendszernek, amely tipikusan centrlis kialakts volt. Teht

egyetlen nagyteljestmny szmtgp vgezte a rendszer teljes felgyelett. Olyan

nevek fmjelzik e korszakot, mint a Honeywell, Foxborrow, Ferranti, Yokogawa, stb.

A komplett folyamatirnyt rendszerek 1980-as vekben megjelen j genercija mellet

ekkor kezddtt meg az irnytsi rendszertl rszben vagy egszben fggetlen nll

folyamatmegjelent rendszerek kifejlesztse. Az osztott intelligencij rendszerek s

a hlzati szabvnyok kialakulsval lehetv vlt, hogy a megjelentsrt felels

szmtgp kizrlag az ember gp kapcsolattal foglalkozzk, amely interaktv

kapcsolatban ll a folyamatirnyt rendszer tovbbi elemeivel, a vezrlkkel,

szablyozkkal, stb. Az adatok az alkalmazott kommunikci rendszer rvn kerlnek

tovbbtsra

Ez a folyamat tette lehetv az 1980-as vek vgtl az olcs irodai kszlkek,

tbbnyire PC folyamatmegjelents cljra val felhasznlst is, hiszen elvileg lehetv

vlt a folyamatmegjelent terminl olcs szmtgppel val kivltsa. Megjegyezzk,

hogy a PC-k ltjogosultsgt a megbzhatsg s a teljestmny elmlt vekben

megfigyelhet lnyegi javulsa alapozta meg. Ma mr az ipari PC-k mellett egyre inkbb

elfogadhat az irodai kszlkek alkalmazsa is - rszben a berendezsek

megbzhatsgnak a nvekedse, rszben a rendszerek modulris kialaktsa miatt is. A

hagyomnyos komplett folyamatirnyt rendszerek teht mindinkbb kiszorulnak az

alkalmazsokbl. A PC-k forradalma mellett az nll nagyteljestmny grafikus

munkallomsok (Workstation) terjedse is megfigyelhet (pl. Sun-Station), mivel ezek

ra is meredeken tart lefel.

Az itt vzolt folyamatokat szemllteti a kvetkez bra:



60.oldal

3.2.3. A megje lent rendszerek legfb b t pusa i

A megjelent rendszerek tbbfle szempont szerint csoportosthatk. A kvetkezkben

az irnytsi rendszer nyitottsga szempontjbl lltunk fel kategrikat. Ezek a

kvetkezk:

Komplett centralizlt folyamatirnyt rendszerek.

A komplett folyamatirnyt rendszer magban foglalja az irnytsi s megjelentsi

feladatok valamennyi aspektust. Br osztott felptsk tekintetben nem mutatnak

lnyegi architektrlis eltrseket a modulris rendszerektl, a bvthetsg s

hozzfrhetsg tekintetben teljesen zrtak. Tipikus plda a nagy mlt CENTUM a

Yokogawa Hokushin Electronics cgtl. Htrnyaik ellenre e rendszerek ltjogosultsgt

kiforrottsguk indokolja, minthogy e gyrtmnyok mgtt sok esetben 10-20 v

tapasztalata hzdik meg.

Elosztott intelligencij modulris rendszerek.

A modulris rendszerek szmtgp-modulokbl felptett osztott intelligencij

rendszerek. Itt teht a megjelentsi s irnytsi feladatok mr rszben elvlnak

egymstl. A modulris rendszer elemei valamilyen szles krben alkalmazott opercis

rendszer felgyelete alatt futnak (RSX, UNIX, stb.). A portabilits (nyitottsg) teht az



61.oldal

opercis rendszer szintjn jelentkezik, de a kommunikci s az ipari perifrik illesztse

tbbnyire tovbbra is zrt rendszert alkot. A modularits egy adott elemkszletbl val

ptkezst jelenti. Ma mr a legtbb komplett folyamatirnyt rendszernek is van

modulris vltozata. Az elz pontban emltett Yokogawa Yewpack folyamatterminlja

mr a modularits figyelembevtelvel szletett meg. Tovbbi tipikus plda a 68020

bzis PEP szmtgp csald, vagy a TDC3000 rendszer. Hasonl kategrij rendszerek

PC bzison is lteznek. Ilyen a QNX alap PROMETHEUS, s a szmos PLC -hez ksztett

megjelent clprogram, amely egy-egy konkrt PLC illesztst vgzi (pl. FESTO-VIP).

Univerzlis folyamatmegjelent rendszerek,

Bizonyos, hogy a jv tja az univerzlis folyamatmegjelent rendszerek alkalmazsa.

Ezeknl mr teljesen klnvlik a megjelents s az irnyts. A folyamatmegjelent

rendszer szempontjbl teljesen mindegy, hogy az irnyts milyen PLC -k, szmtgpek

kzremkdsvel valsul meg. Az univerzlis meg jelent rendszer elterjedt opercis

rendszer felgyelete alatt fut, s ahol csak lehet a szabvnyokra tmaszkodik - ppen a

nyitottsg teljes megvalstsa rdekben. E kategriba sorolhat a VISION

folyamatmegjelent rendszer is. Az univerzlis rendszerek fontos tulajdonsga a vezrl-

fggetlensg, szemben a komplett s modulris rendszerekkel, ahol a perifrilis

szolgltatsok kre kttt.

Termszetesen a fenti felsorols egyes tagjai kztt tmenetek vannak, ahogy ezt az

brn is szemlltettk.

3.2.4. Folyamatterminl .

Folyamatterminlnak nevezzk az irnytstechnikai rendszer interaktv ember-gp

kapcsolat megvalstsrt felels szmtgpt.

E pontban a folyamatterminl legfbb funkciit foglaljuk ssze:

Folyamatterminl helye a rendszerben.

A folyamatterminl ltalban klnll szmtgp amely a grafikus vagy semi-

grafikus munkalloms kpessgeivel rendelkezik. A folyamatterminl kommu-

nikcis hlzatok tjn tart kapcsolatot a megjelentett ipari folyamattal s a

rendszer egyb erforrsaival. A rendszer felptst VISION alkalmazsa esetn az

albbi bra szemllteti.



62.oldal

Folyamatterminl funkcik.

A kvetkezkben a legfontosabb folyamatterminl funkcikat vesszk sorra

Kommunikci

A folyamatterminl kommunikci rvn teremt kapcsolatot a irnytott folyamattal s a

teljes rendszer tovbbi szmtstechnikai egysgeivel.

Mint az brn lthat, az ltalnos folyamatterminl egyszerre hrom irnyban termet

kapcsolatot a klvilggal.

Als szint hlzat:

Kommunikci az Input-Output rendszerrel, amely ltalban PLC -kbl s egyb irnyt

szmtgpekbl ll. E kommunikci rszben ciklikusan beolvasott bemeneti llapotokat,

msrszt az operator ill. a terminl szint automatika parancsait tovbbtja. Tipikus

hlzatfajtk a klnfle sodort buszhlzatok (RS422/485), mint a BITBS vagy a

PROFIBUS, de elkpzelhet csillag kialakts pont-pont kapcsolat is (RS232).

Terminl hlzat:

Prhuzamos kapcsolatteremts mellrendelt folyamatterminlokkal. A klnbz

terminlok klnfle hozzfrsi jogokkal rendelkezhetnek. Amennyiben a rendszer

tovbbi terminljai is ugyanazon az IO hlzaton lgnak, kln terminlhlzatra nincs



63.oldal

szksg. Ellenkez esetben a kitntettet funkcij szerver-terminl gondoskodik az

adatok sztosztsrl. Tipikus hlzatfajtk a NOVELL s a TCP/IP.

Fels szint hlzat:

Kapcsolattarts a flrendelt (main-frame) felgyel szmtgppel s a

gyrtsirnytssal. A fels szint kapcsolatot opust a main-frame ignyei hatrozzk

meg. Gyakori az egyszer RS232 soros vonal.

A kommunikci ltalban az ISO htszint protokoll-hierarchija szerint pl fel. Gyakori

a MAP szabvnyok klnfle vltozatainak az alkalmazsa (pl. Mini MAP).

3.2.5. Riport ksz ts

A riport valamely gyrts vagy egy folyamat eredmnynek az sszefoglalsa. A riport

ltalban a nyomtatra kerl kezeli parancsra vagy a program ltal automatikusan. A

riport ltalban egy tblzat, amely szabadon konfigurlhat felpts kijellve a helyet

a megfelel adatok szmra

3.2.6. Opertor i szerv iz

Az operatori szerviz az operator krseinek a kiszolglsra szolgl. Ezen felhasznli

programrszek gondoskodnak a megfelel parancsok ellenrzsrl majd

vgrehajtsrl, szerviz kpek ill. menk felrajzolsrl stb. gy az opertori szerviz

keretben valsul meg a rendszervdelem (kulcssz bekrse), az zemmd

vltoztatsok.

3.2.7. Megjelen ts



64.oldal

A megjelents a mkd folyamat adatait brzolja az opertor szmra. Az brzols

mdjt tekintve beszlhetnk grafikus (semi-grafikus) s szveges (tblzatos)

megjelentsrl.

3.2.8. Adat fe ldolgozs

A folyamatmegjelent rendszernek ltalban kpesnek kell lennie bizonyos

adatfeldolgozsi feladatok elltsra. Ilyenek az tlagkzn, integrls, szmtsi

kpletek vgrehajtsa, stb.

3.2.9. Hozzfrs i s zintek

A folyamatterminl funkcik ltalnosan hrom szinten frhetk hozz:

(1) a programoz szmra,

(2) a felhasznl szmra, s

(3) a karbantart szemlyzet (ltalban nhny kitntetett opertor) szmra.

Programozi szint.

Ez a szint teszi lehetv a fejleszti krnyezet szolgl tatsainak hozzfrst. Tipikusan

a kpszerkesztsi, adatdefincis s programozsi szolgltatsokat tartalmazza.

Opertori szint.

Ez a norml felhasznli hozzfrs szintje. Mindazon funkcik sszessge, amely a

felhasznli program klnbz kpeinek s adatainak az elrst teszi lehetv.

Ezenkvl e szint biztostja az opertori parancsok vgrehajtst, beavatkozsokat,

nyomtatsokat, archivlst, feldolgozsi mveleteket stb.

Karbantartsi szint.

E szinthez tartoznak mindazon funkcik, amelyek a felhasznli program bossztv

mkdst biztostjk. Ide tartoznak a trolt adatok (diszk) karbantartsa, rgi

archvumok trlse, fele-ok, adattblk inicializlsa, vdelmi kulcsok belltsa, lnyeges

paramterek feltltse, stb. Mindezen feladatok specilis kpzsben rszeslt kezelt

feltteleznek.

A szint megvalstst kln is figyelmbe ajnljuk az olvasnak. Tapasztalat szerint ui. e

szint megvalstsa ltalban elmarad. A legtbb utnjrsnak, utazsnak, knos telefon-

beszlgetsnek a kiindulpontja ez



65.oldal

Grafikus megjelents esetn az adatok az ipari folyamat szmtgpes modelljn

kerlnek brzolsra az adat forrsra jellemz mdon. Azt a mdot, ahogy az adat

megjelenik nevezzk animcinak. Az animci lnyegben attl fgg, hogy a krdses

grafikus objektum mely paramterhez (attribtumhoz) rendeltk hozz az adatot.

Tipikus a szn s kitltsi mintk vltoztatsa, a feltteltl fgg szvegkirats (pl.

hibajelzs), a mrt rtek kzvetlen kirsa s az egyszer grafikonok, mint a brgrf s a

trend.

Az ignyesebb folyamatmegjelent rendszerek az elbb felsorolt animcis technikkon

tlmen tovbbi lehetsgeket is felknlnak. Ilyen az objektumok alak- s pozci

vltoztatsa, forgatsa, bitmap-animci lejtszsa, stb. Vannak olyan rendszerek is,

amik kpesek vide anyag ablakban val megjelentsre is.

A szveges (tblzatos) megjelents esetn az adatok mrt rtkkkel, dimenzijukkal

s a hozzjuk tartoz tovbbi szveges informcival kerlnek brzolsra. Ez br

rendkvl egyszer mdszer, az esetek tbbsgben kielgt - sokszor a tblzat

ttekinthetsge miatt mg jobb is mint az sok rszletet tartalmaz bonyolult

folyamatsma.

3.2.10. Alarmkezels

Az alarm specilis szveges informci, ami valamely kritikus llapot vagy fe

Zalotay Peter Programozhato Iranyitasok II

Documents