🗊Презентация Programmējamie loģiskie kontrolleri PLC

Programmējamie Loģiskie Kontrolleri PLC Definīcija, terminoloģija un pielietojumi

PLC kursa galvenie punkti PLC vieta automatizācijas sistēmā Automatizācijas sistēmas Sensoru, Aktuatoru pieslēgšana pie PLC PLC galvenie parametri, tipi Siemens S7-300 sērijas PLC PLC programmēšana (Siemens Step 7 vidē) Festo laboratorijas iekārtu programmēšana

Izmantot PLC vai arī nē ?

Roku darbs Nav pieejami sensori, izpildmehānismi Sarežģīts vadības algoritms Lēts darba spēks

Industriālais robots Sarežģītas adaptīvas trajektorijas Mašīnu redze Elastīgas ražošanas sistēmas

CNC (ciparu vadības) darba galdi Detaļu izgatavošana (virpošana, frēzēšana) Precīza detaļu apstrāde (urbšana, slīpēšana) ar biežu uzdevuma maiņu

Programmējamie kontrolleri PLC Konveijeru vadība Sarežģītu tehnoloģisko procesu vadība Deteļu un aparatūras ražošanā

Specializēti kontrolleri Plaša pielietojuma un ne pārāk sarežģītu procesu vadībai

Releju, taimeru shēmas Elementāru procesu vadība

Automatizācija Automātikas elementi Tehnoloģiskie procesi Sensori Aktuatori (izpildmehānismi) Automatizācijā iesaistītie speciālisti

Tehnoloģiskās iekārtas

Automatizācijas etapi Tehnoloģiskais process Tehnologs ražošanas iekārtas, uzdevums Vadības algoritms Automātiķis/Mehatroniķis Sensori, regulatori, aktuatori (var būt jau integrēti ražošanas iekārtās) Programētājs PLC, SCADA, HMI, robotu programēšana

Industriālās ražošanas tipi Nepārtraukts process Stikla šķiedra, naftas produktu apstrāde, elektroenerģijas ražošana Porciju ražošana Alus raudzēšana, pīrādziņu cepšana, maisījumu sagatavošana Detaļu ražošana Telefoni, motori utt.

Automātikas elementi

Automatizācijas sastāvdaļas Tehnoloģiskais process Regulatori Mērīšanas iekārtas Izpildmehānismi Vadības un indikācijas elementi Automatizētās vadības sistēma Komunikācijas iekārtas

Tehnoloģiskais process Iekārtas Režīmi Secība Algoritmi Kvalitāte

Regulatori PID, PAC, PLC, Fuzzy logic Temperatūras, ātruma, līmeņa u.c. regulēšana Nepārtraukta (analoga) vai On/Off (diskrēta regulēšana)

Regulatori

Secība Laika kontrole (laika releji, taimeri) Procesu secība (apstrāde, krāsošana, žāvēšana, iepakošana)

Mērīšanas iekārtas Sensori, devēji, analizatori Mehāniskie parametri Izmēri, attālumi, ātrumi, spēki, līmenis Elektriskie parametri Spriegums, strāva, vadāmība Ķīmiskie parametri Koncentrācija, pH

Sensori, devēji

Izpildmehānismi Elektriskā piedziņa Rotācijas, lineāra, vibrācijas Hidraulika, Pneimatika Cilindri, motori Tehnoloģiskie Sildīšana, dzesēšana, žāvēšana, krāsošana

Izpildmehānismi

Vadības un indikācijas iekārtas Pogas Gaismas indikatori Vadības paneļi, HMI SCADA sistēmas

Vadība un indikācija

Automātizētās vadības sistēma Vadības programma Vaļēja vai noslēgta regulēšana Koncentrēta vai “izkliedēta” vadība SCADA, PLC, regulatoru programmas

Automatizētās vadības sistēma

Komunikācijas iekārtas Datu pārraides iekārtas Datu pārveidošanas iekārtas Protokolu pārveidotāji Fizikālā līmeņa pārveidotāji Datu kartēšanas iekārtas Maršrutizatori Datu pārvades līnijas Elektriskie kabeļi, optiskie kabeļi, radio

Komunikācijas

Automatizācijā iesaistītie speciālisti Tehnologs Projektētājs Celtnieks Mehāniķis Elektriķis Automātiķis Programmētājs Operators Vēl protams ekonomisti, finansisti, menedžeri utt.

Mehatronika Mehānika Automātika Programmēšana

Kafijas automāts kā automātiskās ražošanas process

Industriālie sensori un devēji

Mehānisko parametru sensori Spēka parametri Spēks, spiediens, svars, moments Pozicionālie parametri Attālums, izmēri, leņķis, līmenis Dinamiskie parametri Lineārais/rotācijas ātrums, plūsma, paātrinājums

Fizikālo parametru sensori Temperatūra Mitrums Fototehniskie parametri Krāsa, apgaismojums, gaismas absorbcija Akustiskie un vibrāciju parametri Elektriskie parametri Spriegums, strāva, pretestība, frekvence, kapacitāte, induktivitāte Radiācija, jonizācija

Tuvinājuma “Proximity” sensori Induktīvie Kapacitatīvie Magnētiskie Optiskie Ultraskaņas Mehāniskie (gala slēdži)

Ķīmisko parametru sensori Koncentrācija Vielas, jonu, pH Aktivitāte Oksidēšanas / reducēšanas reakcijas Sastāvs Sprādzienbīstamība Sajūtu parametri Garša, smarža

Devēju kopējie parametri Konstrukcija un vide Vadu pieslēgšana Mērījumu parametri Barošanas spriegumi Izejas parametri Indikācija Regulēšana, iestatīšana, kalibrēšana Advancētas funkcijas (log, reg u.c)

Sensoru barošanas spriegumi Bez barošanas Līdzstrāvas DC Maiņstrāvas AC Universālie AC/DC

Sensoru izejas signāla parametri Devēju izejas signāliem jābūt standartizētiem un piemērotiem plašai izmantošanai automatizācijas uzdevumu veikšanai. Devējus pēc izejas signāliem var iedalīt trijās lielās grupās; Binārs signāls (Ieslēgts /Izslēgts) Analogs signāls (Proporcionāls mērāmajam lielumam) Komunikāciju interfeiss (Datu apmaiņa izmantojot protokolu) Tā kā šie signālu veidi ir ļoti atšķirīgi, tālāk apskatīsim katru grupu atsevišķi.

Binārs signāls Devēji ar šādu izejas signālu ir plaši izplatīti. Tiem parasti ir viens nostrādes līmenis, pie kura izejas signāls maina savu stāvokli no "Ieslēgts" uz "Atslēgts" un otrādi. Protams, signālam parasti ir zināma histerēze. Dažreiz var pat būt atsevišķi iestādāms augšējais un apakšējais nostrādes līmenis. Dažiem devējiem var būt arī divas binārās izejas. Piemēram, temperatūras regulēšanai: ja temperatūra ir zemāka par minimālo tad tiek ieslēgts sildītājs, bet ja temperatūra pārsniedz maksimālo, tiek ieslēgts dzesētājs. Plaši binārā signāla izeja ir realizēta ar releja palīdzību. Šeit var būt gan relejs, kura kontakti signālam sasniedzot noteiktu līmeni tiek saslēgti (NO), atslēgti (NC) vai pārslēgti (SO). Trešais veids ir universālāks, jo ļauj realizēt abus iepriekšējos. Dažreiz izejas signāla formēšanai tiek lietoti pusvadītāju releji vai tranzistori, kuri nav galvaniski atsaistīti no barošanas ķēdēm. Šāds risinājums ir ievērojami lētāks un ar mazākiem izmēriem. Pastāv vairāki risinājumi.

Divu vadu pieslēgums Pieslēgšanai nepieciešami tikai divi vadi. Ļoti universāla izmantošana. Ja tiek izmantots devējs, kam nav nepieciešama barošana (bimetāla, kapilāra termostati, "herkonu" magnētiskie sensori) tad slodzes pārslēgšanas spriegumi un strāvas var būt ļoti plašā diapazonā. Ja devēja darbībai nepieciešama barošana tad to iegūst no slodzes barošanas ķēdes. Tas nozīmē, ka arī izslēgtā stāvoklī caur slodzi plūst zināma neliela strāva (3-10mA). Dažreiz tā ir par lielu, lai slodze netiktu pārslēgta, tāpēc paralēli slodzei pieslēdz papildus pretestību. Arī ieslēgtā stāvoklī devēja barošana ienes zināmu sprieguma kritumu uz devēju (3-8V). Divu vadu devēji tiek ražoti gan līdzstrāvai (parasti 8-30V) gan maiņstrāvai (24-230V). Daži devēji var darboties gan ar līdzstrāvu gan maiņstrāvu.

PNP slēgums Diezgan izplatīts Eiropā. Slodzes pieslēgšanai nav nepieciešams pievienot barošanas spriegumu.

PNP slēgums

NPN slēgums Var darbināt relejus, PLC, TTL loģiskās shēmas. Slodzes pieslēgšanai var lietot no barošanas sprieguma atšķirīgu spriegumu. Plaši izmantots Ziemeļamerikā un Japānā.

NPN slēgums

Tuvinājuma “Proximity”sensori un to apzīmējumi shēmās

Induktīvie devēji

Divu vadu pieslēgums NO/NC

Trīs vadu pieslēgums NO

Trīs vadu pieslēgums NC

Četru vadu pieslēgums NO/NC

Kapacitatīvie devēji

Kapacitatīvo devēju pieslēgšana

Magnētiskie devēji

Divu vadu pieslēgums NO

Ultraskaņas tuvinājuma devēji

Pieslēguma veidi

Devēju pieslēgšanas tests

Analogs signāls Strāvas cilpa Sprieguma izeja PWM impulsi Frekvenču modulācija

Interfeiss Virknes interfeiss RS-232, RS-485, Strāvas cilpa, optika Paralēlais interfeiss Sakaru tīkls Ethernet, LON, CAN

Komunikāciju protokoli Virknes interfeisam Modbus Profibuss SPA HART Tīklu interfeisam Modbus TCP Profinet

Programmējamie Loģiskie Kontrolleri Definīcija Uzbūve Īpašības Programmēšana

Siemens PLC paraugi

Kas tad īsti ir PLC

Kontrolieri RTU remote terminal unit PLC programmable logic controller DCS distributed control system PID process regulator PC personal computer PAC programmable automation controller CNC computer numeric cotrol

Secīga (Sekvenciāla) iekārta Loģiska ierīce, kuras izejas signāla vērtība attiecīgajā brīdī atkarīga no ieejas signālu vērtībām un no ierīces iekšējā stāvokļa šajā brīdī un kuras iekšējais stāvoklis atkarīgs no tieši iepriekšējām ieejas signālu vērtībām un iepriekšējā iekšējā stāvokļa. PIEZĪME – Secīgas darbības shēmai var būt galīgs skaits iekšējo stāvokļu, tādēļ teorētiski to var uzskatīt par galīgu automātu

PLC pazīmes Iekārta ar standartizētām I/O Binārās ieejas, izejas (24VDC, 230VAC) Analogās ieejas izejas (0-10V, 4-20mA) Patstāvīgi veic secīgu un loģisku vadību Atbilst IEC 1131-3 prasībām Paredzēta darboties 24h un industriālā vidē

PLC papildus funkcijas PID regulators Motoru kontrole Enkoderu un ātru impulsu skaitīšanas ieejas Komunikācijas Datu reģistrācija

Vēsture Pagājušā gadsimta 60. un 70. gados rūpniecībā sākās tendence kvalitatīvi pilnveidot ražošanu un palielināt ražošanas jaudas. Svarīgu lomu sāka spēlēt ražošanas procesu izmaiņas elastība – spēja mainīties, lai varētu sekot līdzi patērētāja vajadzībām. Inženieri projektēja vadības sistēmu loģiku, bet dzīvē to realizēja elektriķi mehāniski savienojot vadus. Šīs shēmas varēja saturēt vairākus simtus releju. Plāns, pēc kura tika realizēta montāžas shēma, tika saukts par kāpņu diagrammu. Šai shēmā ir uzrādīti visi vadības sistēmā izmantotie slēdži, devēji, dzinēji, vārsti, releji utt. Pēc šīs shēmas visus attēlotos elementus bija nepieciešams savienot.

Vēsturiskie vadības paneļi Mehāniskie releji Jaudas releji, starpreleji Spriegums releji, strāvas releji Laika releji (pulksteņa mehānikas, pneimatiskie) Klemmes, kopnes, savienojošie vadi Pogas, sviras, potenciometri Indikatoru lampas, elektromehāniskie indikatori

Vēsturisko vadības paneļu problēmas Kļūdas projektēšanā Bojājumi ekspluatācijā (mehāniskie releji, laika releji) Diagnostikas problēmas (daudzie starpreleji, savienojošie vadi) Problēmas shēmu pārvedot, uzlabot Cena (jāmaksā par katru starpreleju un laika releju)

Jauna tipa vadības paneļa izveides prasības Elektroniskie elementi mehānisko vietā Datoram līdzīga elastība Konfigurēšanas iespēja, jaunu uzdevumu pievienošana Spēja darboties industriālā vidē Vibrācijas, temperatūras, traucējumi, putekļi Vienkārši apkalpojamai, lai varētu viegli pārkvalificēt agrākos releju sistēmu speciālistus Ekonomiskie apsvērumi (ko var ietaupīt)

Pamatnostādnes PLC ir saīsinājums no “Programmable Logic Controller”. PLC izpilda loģiskās funkcijas uz ievadītās programmas pamata. Pamatfunkcijas Ieejas un izejas Vadības elementi AND, OR, NOT loģiskie elementi Taimeri, skaitītāji Komparatori

Releju shēma un tās ekvivalents PLC programmā

Shēmu ekvivalenti

Kāpņu diagramma

PLC valodas pēc IEC 61131-3

IEC 1131-3 nepieciešamība

PLC struktūra

Galvenais cikls

Maiņstrāvas I/O

Līdzstrāvas ieejas modulis

Līdzstrāvas izeju modulis

Vadu pieslēgumi

Papildus klemmes

Vinkāršs PLC

Atmiņu moduļu funkcijas Load Memory The load memory is part of a programmable module. It contains load objects created on the programming device ( logic blocks, data blocks, additional information). The load memory can either be a plug-in memory card or an integrated RAM. Work Memory The work memory contains only the data relevant at run time. The RAM work memory is integrated in the CPU and is backed up through the battery. System Memory The system memory contains the memory areas for: • Process image input and output tables (PII, PIQ) • Bit memories (M) • Timers (T) • Counters (C) • L stack (L). Retentive Memory The retentive memory is a non-volatile RAM used for backing up bit memories, timers, counters and data blocks even if there is no backup battery. You specify the areas to be backed up when assigning the CPU parameters. Inserting a Memory Card When you insert a memory card, the operating system requests a memory reset.(STOP LED flashes slowly). You perform the memory reset by turning the mode selector to the "MRES" position. The sections of the program relevant for execution are then transferred from the memory card (with load memory function) to the work memory.

Divu PLC komunikācija

PLC sistēma/tīkls

Siemens PLC paraugi

Analogo signālu pieslēgšana PLC