Úvod do řízení Úvod do řízení programovatelnýmiprogramovatelnými automatyautomaty

PLCPLC

PProgrammable rogrammable LLogic ogic CControllerontroller

OB21-OP-EL-AUT-KRA-M-3-030 Ing. Petr Krajča

ŘízeníŘízení

je definováno jako cílevědomé působení na řízený je definováno jako cílevědomé působení na řízený objekt za účelem dosažení předem stanoveného objekt za účelem dosažení předem stanoveného cíle. cíle.

je zařízení, které na základě hodnot vstupních je zařízení, které na základě hodnot vstupních proměnných xproměnných xnn působí na řízený objekt pomocí působí na řízený objekt pomocí

výstupních proměnných yvýstupních proměnných ymm..

Řídící Řídící systémsystém

Řídící systém Řízený objekt

yy11

yymm

xx11

xxnn

Řídící systém Řízený objekt

Řídící systém Řízený objekt

regulátor regulovaná soustava

snímač

w + e

-

x

uy

Dopředné řízeníDopředné řízení

Zpětnovazební řízeníZpětnovazební řízení

RegulaceRegulace

Analogové řízeníAnalogové řízení

Binární řízeníBinární řízení

Digitální řízeníDigitální řízení

Vstupní Vstupní spojitý spojitý signál je systémem zpracováván signál je systémem zpracováván spojitěspojitě na na spojitýspojitý výstupní (řídící) signál. výstupní (řídící) signál.

Vstupní signál je zpracován v číslicovém tvaru. Vstupní signál je zpracován v číslicovém tvaru. Zpracovávané informace jsou zobrazovány Zpracovávané informace jsou zobrazovány v binárním kódu.v binárním kódu.

Zpracovává binární signály na dvouhodnotové Zpracovává binární signály na dvouhodnotové výstupní signály.výstupní signály.

Kombinační řízeníKombinační řízení

Sekvenční řízeníSekvenční řízení

Logické stavy výstupních signálů jsou závislé pouze Logické stavy výstupních signálů jsou závislé pouze na kombinaci vstupních logických signálů.na kombinaci vstupních logických signálů.

Stavy výstupní signálů závisí nejen a stavu Stavy výstupní signálů závisí nejen a stavu vstupních signálů, ale též na stavu daného vstupních signálů, ale též na stavu daného systému. Tento stav je prezentován hodnotami systému. Tento stav je prezentován hodnotami vnitřních (stavových) proměnných.vnitřních (stavových) proměnných.

Vývoj technických prostředků logického řízeníVývoj technických prostředků logického řízení

Reléové obvodyReléové obvodyUmožňují realizaci základních logických funkcí (NOT, Umožňují realizaci základních logických funkcí (NOT, AND, OR, NAND, NOR a XOR při využití spínacích a AND, OR, NAND, NOR a XOR při využití spínacích a rozpínacích kontaktů. rozpínacích kontaktů.

Nevýhody:Nevýhody: pevně zapojená logika a tím špatná pevně zapojená logika a tím špatná nebo nemožná modifikovatelnost nebo nemožná modifikovatelnost řídícího obvoduřídícího obvodu

malá rychlostmalá rychlost

poruchovostporuchovost

energetická náročnostenergetická náročnost

velikost rozváděčevelikost rozváděče

Vývoj technických prostředků logického řízeníVývoj technických prostředků logického řízení

Obvody s diskrétními polovodičovými prvky Obvody s diskrétními polovodičovými prvky (diody, (diody, tranzistory)tranzistory)

Pomocí diod, tranzistorů a rezistorů bylo možné vytvořit Pomocí diod, tranzistorů a rezistorů bylo možné vytvořit na relativně menší ploše logické obvody ze základních na relativně menší ploše logické obvody ze základních logických členů. logických členů.

Nevýhody:Nevýhody: pevně zapojená logika pevně zapojená logika

poruchovost díky teplotní závislosti poruchovost díky teplotní závislosti polovodičových prvků.polovodičových prvků.

Vývoj technických prostředků logického řízeníVývoj technických prostředků logického řízení

Obvody s logickými IOObvody s logickými IO

RTL (Rezistor - Tranzistor Logic)RTL (Rezistor - Tranzistor Logic)

DTL (Diode Tranzistor Logic)DTL (Diode Tranzistor Logic) TTL (Tranzistor Tranzistor Logic)TTL (Tranzistor Tranzistor Logic)

CMOS (Complementary Metal Oxid Semiconductors)CMOS (Complementary Metal Oxid Semiconductors)

Vývoj logických IO umožnil postupně integrovat do Vývoj logických IO umožnil postupně integrovat do jediného pouzdra nejen jednotlivé logické členy, ale i jediného pouzdra nejen jednotlivé logické členy, ale i kombinační obvody (dekodéry, multiplexery), klopné kombinační obvody (dekodéry, multiplexery), klopné obvody, čítače, registry, paměti.obvody, čítače, registry, paměti.

Vývoj technických prostředků logického řízeníVývoj technických prostředků logického řízení

ZávěrZávěrPředcházející řešení mají společnou nevýhodu. Předcházející řešení mají společnou nevýhodu. Tou je malá možnost změny algoritmu řízení. Tou je malá možnost změny algoritmu řízení.

Změna algoritmu představuje zásah do vlastního Změna algoritmu představuje zásah do vlastního zapojení obvodů. zapojení obvodů.

Snahou výrobců bylo vyvinout zařízení u něhož by Snahou výrobců bylo vyvinout zařízení u něhož by algoritmus řízení nebyl záležitostí zapojení logických algoritmus řízení nebyl záležitostí zapojení logických obvodů (hardwaru), ale obvodů (hardwaru), ale uživatelského programuuživatelského programu. .

Vývoj postupoval od pokusů s využitím univerzálních Vývoj postupoval od pokusů s využitím univerzálních počítačů až ke specializovaným počítačům, určeným počítačů až ke specializovaným počítačům, určeným pro nasazení do průmyslového prostředí. pro nasazení do průmyslového prostředí.

Požadovaným prostředkem automatizační techniky se Požadovaným prostředkem automatizační techniky se stal stal programovatelný automatprogramovatelný automat..

ProgramovatelnýProgramovatelný automat automat

PLCPLC -- P Programmable rogrammable LLogic ogic CControllerontroller

SPSSPS - - SSpeicherpeicherpprogrammierbare rogrammierbare SSteuerungteuerung

Programovatelný automat je uživatelsky Programovatelný automat je uživatelsky programovatelný, číslicově pracující elektronický programovatelný, číslicově pracující elektronický řídící systém, určený pro řízení průmyslových, řídící systém, určený pro řízení průmyslových, technologických procesů, strojů a zařízení.technologických procesů, strojů a zařízení.

ProgramovatelnýProgramovatelný automat automat

Původně byly programovatelné automaty navrženy pro řešení Původně byly programovatelné automaty navrženy pro řešení úloh logického řízení, jako úloh logického řízení, jako náhrada pevnénáhrada pevné (reléové, TTL) (reléové, TTL) logikylogiky..

Postupným vývojem byly programovatelné automaty doplněny Postupným vývojem byly programovatelné automaty doplněny o možnost řešit základní o možnost řešit základní matematické operacematematické operace. .

Rozšíření PLC o analogové vstupy a výstupy umožnilo práci se Rozšíření PLC o analogové vstupy a výstupy umožnilo práci se spojitými (analogovými) signályspojitými (analogovými) signály. .

Pomocí funkce PID regulátoru jsou PLC jsou schopny řešit Pomocí funkce PID regulátoru jsou PLC jsou schopny řešit regulační úlohyregulační úlohy..

Začlenění PLC do systému řízení se neobejde bez schopnosti Začlenění PLC do systému řízení se neobejde bez schopnosti komunikacekomunikace. .

ProgramovatelnýProgramovatelný automat automat

SoftPLCSoftPLC je programové vybavení průmyslových PC (IPC), které mu je programové vybavení průmyslových PC (IPC), které mu umožňuje pracovat jako PLC a současně může plnit další umožňuje pracovat jako PLC a současně může plnit další funkce, ať už se jedná o práci se standardními periferiemi, funkce, ať už se jedná o práci se standardními periferiemi, komunikaci v síti Internet nebo archivaci dat.komunikaci v síti Internet nebo archivaci dat.

SlotPLCSlotPLC je technické řešení, kdy PLC je realizován kartou, která se je technické řešení, kdy PLC je realizován kartou, která se

zasouvá do slotu PCIzasouvá do slotu PCI.

Blokové schéma řízení s PLCBlokové schéma řízení s PLC

Nadřazený systém řízení

ProgramováníPC + SW

PLC

Operátorský panel

Spolupracující automaty

Měřící členy Akční členyŘízený systém

Technologie, snímače, akční členyTechnologie, snímače, akční členy

Řídící regulační Řídící regulační systémysystémy

IPC, IPC, PLCPLC, regulátory, regulátory

Dispečerský a Dispečerský a vizualizační vizualizační

systémsystém

Informační Informační systémsystém

PLC v hierarchii řízeníPLC v hierarchii řízení

Vlastnosti PLCVlastnosti PLC

- Rychlost realizace řídícího systému- Rychlost realizace řídícího systému

- Snadné přizpůsobení (doladění) řídícího programu- Snadné přizpůsobení (doladění) řídícího programu

- PLC jsou konstruovány pro provoz v průmyslovém - PLC jsou konstruovány pro provoz v průmyslovém prostředí a musí být odolné vůči jeho vlivům prostředí a musí být odolné vůči jeho vlivům (teplota, vlhkost, prašnost, elektromagnetické (teplota, vlhkost, prašnost, elektromagnetické rušení, otřesy…)rušení, otřesy…)

- Prodloužení odezvy výstupních signálů na signály - Prodloužení odezvy výstupních signálů na signály vstupnívstupní

Programování PLCProgramování PLC

Technické programovací prostředky:Technické programovací prostředky:

- speciální programovací přístroje- speciální programovací přístroje

- PC + software (vývojové prostředí)- PC + software (vývojové prostředí)

Programovací jazyky Programovací jazyky jsou definovány normoujsou definovány normou IEC 1131-3 IEC 1131-3 a lze je rozdělit naa lze je rozdělit na : :

- textové- textové

- grafické- grafické

Textové jazykyTextové jazyky

- Jazyk seznamu instrukcí (Instruction List - IL,) - Jazyk seznamu instrukcí (Instruction List - IL,) strojově orientovaný jazyk, který umožňuje nejlépe strojově orientovaný jazyk, který umožňuje nejlépe přizpůsobit řešení úlohy danému PLCpřizpůsobit řešení úlohy danému PLC

- Jazyk strukturovaného textu (Structured Text - ST) - Jazyk strukturovaného textu (Structured Text - ST) Úlohy jsou řešeny užitím algoritmického jazyka. Jedná se o Úlohy jsou řešeny užitím algoritmického jazyka. Jedná se o vyšší programovací jazyk pascalovského typuvyšší programovací jazyk pascalovského typu

Grafické jazykyGrafické jazyky

- Jazyk kontaktních schémat (Ladder Diagram – LD), - Jazyk kontaktních schémat (Ladder Diagram – LD), jazyk, vycházející ze symbolů reléových (liniových schémat)jazyk, vycházející ze symbolů reléových (liniových schémat)

- - Jazyk blokových logických schémat Jazyk blokových logických schémat (Function Block Diagram - FBD), (Function Block Diagram - FBD), jazyk vychází ze jazyk vychází ze symboliky používané při návrhu obvodů s pevnou logikou na symboliky používané při návrhu obvodů s pevnou logikou na bázi logických integrovaných obvodůbázi logických integrovaných obvodů

- Grafický jazyk pro sekvenční programování - Grafický jazyk pro sekvenční programování (Sequential Function Chart - SFC),(Sequential Function Chart - SFC), jazyk SFC tvoří jazyk SFC tvoří nadstavbu nad výše popsanými jazyky, úloha je řešena nadstavbu nad výše popsanými jazyky, úloha je řešena metodou krok - přechod (příkaz -zpětné hlášení)metodou krok - přechod (příkaz -zpětné hlášení)

LD X1

A X2

A X3

= Y1

LD X1

O X2

O X3

= Y2

LD X1

AN X2

LDN X1

A X2

OLD

= Y3

Programovací jazykyProgramovací jazyky

ILIL FBDFBDLDLD

0

1

2

3

4

5

6

Čekání na startČekání na start

První ohyb (B+)První ohyb (B+)

Návrat (B-)Návrat (B-)

Druhý ohyb (C+)Druhý ohyb (C+)

Návrat (C-)Návrat (C-)

Uvolnit (A-)Uvolnit (A-)

Upni (A+)Upni (A+)

Start (S*a0)Start (S*a0)

Upnuto (p)Upnuto (p)

Ohnuto I (b1)Ohnuto I (b1)

Výchozí pozice (b0)Výchozí pozice (b0)

Ohnuto II (c1)Ohnuto II (c1)

Výchozí pozice (c0)Výchozí pozice (c0)

Uvolněno (a0)Uvolněno (a0)

Programovací jazykyProgramovací jazyky

SFCSFC

paměť vstupních stavů

Zpracování programu

paměť výstupních stavů

stav měřících členů a

ovládacích prvků

řízení akčních členů

Řízenýsystém

Tok informací v Tok informací v řřídícím systému s PLCídícím systému s PLC

Čtení vstupních signálů, zápis do

vstupních registrů

Zpracování programu

Přepis výstupních registrů na fyzické

výstupy

Servisní služby(komunikace,

autodiagnostika)

Cyklus činnosti PLCCyklus činnosti PLC

CPU PAMĚŤ(systémová, uživatelská)

binárnívstupy

binární výstupy

analog.vstupy

analog. výstupy

speciální periferie

komunikační moduly

ŘÍZENÝ SYSTÉMsériové

linky

Blokové schéma PLCBlokové schéma PLC

Děkuji za pozornostDěkuji za pozornost