Általános plc ismeretekusers.atw.hu/benjamin1/7.felev/plc 2/altalanos_plc... · 2009. 11. 6. ·...

1

Széchenyi István EgyetemAutomatizálási Tanszék

Általános PLC ismeretek

Összeállította: Dr. Hodossy László

2

Az EMBER-GÉP kapcsolat eszközei

Man-Machine Interface (MMI) vagy Human-Machine Interface (HMI) eszközök:• a kezelő és a PLC közötti kommunikációt biztosítják• Kétirányú: be- és kiviteli eszközök

Adatbeviteli eszközök: • Peremkerekes dekádkapcsoló• Billentyűzet

Peremkerekes dekádkapcsolókNumerikus adatok bevitele párhuzamos ill. multiplex módonPárhuzamos bevitelnél: dekádonként 4 bemeneti vonal kell:

pl. négydekádos adat beviteléhez 4x4=16 db PLC bemenet kell

3


Adatbevitel peremkerekes dekádkapcsolóval párhuzamos módon

4


Adatbevitel peremkerekes dekádkapcsolóval multiplex módon

Kimenet is szükséges + kezelőszoftver3x16=48 vonal beolvasásához: 16 bemenet kellDiódák a káros visszahatások ellen szükségesekA program mintavételező jelet ad a megfelelő kimenetre, majd a bemeneti kódkombináció beolvasásaBemenetek multiplex kezelése: ciklusszervezéssel

5


Adatbevitel billentyűzettel• Billentyűzetkezelés is multiplex• 4x4=16 billentyű kezeléséhez 4 kimeneti (STROBE) és 4 bemeneti vonal kell• A billentyűzet funkciójának felismerését a PLC szoftver biztosítja

Funkcióbillentyűzet multiplex kezelési vázlata:

6

Az EMBER-GÉP kapcsolat eszközeiBillentyűzetkezelés szoftverének folyamatábrája

•Billentyűzetkezelő programot megszakításkéréssel célszerű kezdeményezni•Nagy teljesítményű PLC-knél ember-gép kapcsolat: PC klaviatúra + alfanumerikus vagy grafikus display •Kommunikáció: RS232C vagy hálózati összeköttetés

7


Adatkiviteli eszközökNumerikus adatok megjelenítésére: hétszegmenses kijelzőkVezérlés: párhuzamos ill. multiplex módonPl. 4 dekádos kijelző működtetése párhuzamos módon (4x4=16 PLC kimenet):

8


Interaktív terminálokBe/kiviteli eszköz, sok változat, pl.: • 4 sorban és 20 oszlopban (egyszínű) alfanumerikus karakterek + billentyűk• 640x480 képpontos színes képernyő, érintésre vagy nyomásra érzékenyKözös jellemzők:• 2 csoport: alfanumerikus, grafikus• Képernyőn frissített információk a PLC aktuális változóinak értékétől függően (bit,

bájt, szó)• Soros kommunikáció a PLC-vel, master a terminál• Adatbevitel (tasztatúra, érintőképernyő) soros kommunikációval a PLC változóiba• Terminál programfejlesztése PC-n gyártóspecifikus szoftverrel

Soros kommunikáció: • RS232C: pont-pont kapcsolat miatt csak egy terminál lehet• RS422/485: több terminál is lehet (több master)Újabban: pl. MODBUS, PROFIBUS kommunikáció (többféle gyártmány is

összekapcsolható)Interaktív terminálhoz kapcsolható:• Pl. tasztatúra, vonalkód-olvasó, nyomtató

9

PLC program le- és feltöltés

CÉL: A felhasználói programot a PLC RAM-jába ill. EEPROM-jába kell letölteni

RAM memória (telepes) funkcionális területei: EEPROM funkcionális területei:

Felhasználói program

CPU konfiguráció

Változók (V) memóriater.

Bit (M) memóriater.

Időzítők és számlálók aktuális értékei


CPU konfiguráció

V memóriater.(permanens terület)

M memóriater.(permanens terület)


10

PLC program le- és feltöltésFelhasználói programot a PLC RAM-jába ill. EEPROM-jába kell letölteni:


CPU konfiguráció





CPU konfiguráció




Felhasználói programCPU konfig.

Adatblokk (V)

Felhasználói programCPU konfiguráció

Adatblokk (V)

RAMEEPROM

11

PLC program le- és feltöltésAdatok automatikus mentése tápfeszültség csökkenésekor:


CPU konfiguráció





CPU konfiguráció




RAMEEPROM

12


Adatmentés tápfeszültség csökkenésekor:


CPU konfiguráció





CPU konfiguráció




V memória

RAM EEPROM

M memória első X bájtja

13


RAM feltöltés automatikusan tápfeszültség bekapcsolásakor:


CPU konfiguráció





CPU konfiguráció




RAM EEPROM


CPU konfiguráció

14


Teljes RAM feltöltése tápfeszültség bekapcsolásakor:


CPU konfiguráció





CPU konfiguráció




RAM EEPROM

EEPROM teljes tartalmánakátmásolása a RAM-ba

Időzítők és számlálókterülete 0-ba állítódik

15

PLC program le- és feltöltésTartós adattárolás: memóriakártyávalAdatok letöltése mágneskártyára:


CPU konfiguráció





CPU konfiguráció




RAM EEPROM

Mágneskártya

16

PLC program le- és feltöltésMemóriafeltöltés mágneskártyáról bekapcsoláskor:


CPU konfiguráció





CPU konfiguráció




RAM EEPROM

Mágneskártya

Felhasználói programokCPU konfiguráció

V memória

Felhasználói program CPU konfiguráció

Adatblokk (V)

Időzítők és számlálókterülete 0-ba állítódik

17

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerekTechnológiai folyamat és adatok megjelenítése: • Sématábla• Kijelzőműszerek• Regisztrálók• Jelzőlámpák• HangjelzőkHátrányok: méret, módosítás, költségNapjainkban: számítógépes rendszer (monitor/ok) + folyamatvizualizáló szoftver(pl. Pro-Tool, WinCC, Vision2000, stb.)Folyamatjelek és adatok a PLC-től általában soros kommunikációval érkeznekFontos: a megjelenített adat hiteles legyenJelzések és hihetőségükJelzések: egyedi, jelzéspárok, jelzéscsoportok• Egyedi jelzések (pl. ajtó zárt-nyitott állapota, nyomás/szintkapcsoló, stb.)

jelzés hihetőségvizsgálata: jelzés megkettőzése (komplemens pár: csak 1,0 vagy 0,1 esetén fogadható el a jelzés)

• Jelzéspárok pl. tartály szintjelzése (min., max.), megkettőzés nélkül is lehet ellenőrizni (de nem minden érzékelő hiba fedhető fel)

18

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerekTartály szintérzékelése:

hihetetlen11Minimum alatt01Maximum felett10

Minimum és maximum között00

FolyadékszintSzint a maximum felettSzint a minimum alatt

Tolózár állapota:

hihetetlen11nyitott01zárt10

Tolózár éppen zár vagy nyit00

Az állapotTolózár zártTolózár nyitott

00 értékpár csak nyitás vagy zárás idején lehet, hosszabb időtartam esetén a tolózár elakadt, tehát időzítésfigyelés is szükséges

•Jelzéscsoportok:Pl. több jelzés közül egyszerre csak egy lehet „1”, (pl. több útvonal, üzemmód jelzése)

19

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerekAnalóg távadók jelzései (4-20 mA, 0-10 V, stb.):Kijelzés: skálázás után mérnöki egységbenHihetőségi tartomány: a méréshatárnál szűkebb tartományIntelligens (smart) távadók: soros kommunikáció terepi buszon keresztül (jel digitálisan,

mérnöki egységre átszámítva), hihetőségi tartomány: beállíthatóTechnológiai jellemzők (pl. hőmérséklet) nem változhatnak ugrásszerűen: ha két egymást

követő mintavétel adataiból számított változási sebesség meghalad egy hihetőségi határt, akkor az adat hihetetlen → mérőeszköz, komm. csatorna hibásAdatpótlás szükséges:

• Pl. Utolsó érvényes adat figyelembe vétele (de csak egy adott ideig)Alarmvizsgálat (min-max átlépésekor jelzés + határeltolás)TrendfigyelésFeldolgozási feladatok12. Eseményüzenetek (vész-, közönséges), nyugtázás, archiválás adatbázisban13. Származtatott adatok előállítása (pl. gázmennyiség mérése mérőperemmel,

gömbtartályban a folyadék mennyisége, stb.)14. Adatarchiválás (adat, esemény, jelzés tárolása hosszú időre címkézve,

dátummal) → nagy háttérkapacitás igény → csak egy szignifikáns változási küszöbnél nagyobb változást archiválunk,Néha adattömörítés: csak a változási trendet tárolják

15. Post-mortem adatarchívumok (üzemzavar okát utólag meg lehessen állapítani)

20

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerekJellemzők:• Az elévült adatok felülíródnak• Archívum írása feltételhez kötött5. Órás, műszakos, napi adatok előállítása (átlag, szórás, min-max érték,

fogyasztás, készlet)6. Kötetlen időtartam adatainak előállítása (átlag, szórás, min-max érték,

fogyasztás, készlet)7. Üzemelési idő előállítása (egy vagy több jelzés alapján)Kezelői jogosultságok (eseményüzenet kijelzése csak az illetékes monitoron)Napjainkban: interneten/intraneten keresztül is elérhető a vizualizáló rendszer

21

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerekPLC-SCADA és DCS rendszerekSCADA: Supervisory Control and Data Acquisition = felügyeleti irányítás és adatgyűjtésDCS: Distributed Control System = osztott intelligenciájú folyamatirányító rendszerPLC-SCADA rendszerek jellemzői:• Folyamatjeleket PLC-k kezelik, vezérlés, szabályozás PLC-vel• MMI/HMI kapcsolat: PC vagy munkaállomás• Eszközöket terepi busz köti össze• SCADA: egy központi PC-n futó SW, melynek révén a PLC-k, szabályozók, CNC-k,

stb. valamilyen lokális hálózaton keresztül folyamatirányító rendszert valósítanak meg

DCS rendszerek jellemzői:• Bonyolult és veszélyes technológiák felügyelete (általában)• Sok a redundáns megoldás (hot standby, adatátviteli hálózatok duplikálása)• Teljesebb az öndiagnosztika• Nincs külön analóg vagy digitális be- kimenet, hanem analóg vagy digitális

csatorna van, amely konfigurálható akár bemenetnek, akár kimenetnek• Folyamatközeli hardver és MMI eszközök egységes rendszert alkotnakNapjainkban: PC bázisú rendszerek, amelyek a SCADA-hoz hasonló funkciókat látnak el

(Soft Logic), de a vezérlési és szabályozási feladatokat is a PC-k látják el hálózati struktúrában, PLC-k nélkül

22

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerekVisual Logic Controller (VLC)PLC-k versenytársa a PC bázisú irányítórendszerPLC és PC között sok a hasonlóság, de vannak lényeges különbségek is:HW megbízhatósága, SW kialakítása:Megoldás: VLC: PENTIUM processzor teljesítménye + Windows NT előnyei + Windows-

tól független biztonságos működésVLC fontos jellemzői: • futtatáshoz szükséges adatok a memóriában, • vezérlőprogram futtatásakor nem kell a merevlemezről adatokat beolvasni (csak

rendszerindításkor) → merevlemez hibája miatt nincs rendszerleállás,• Fontos adatok a memóriakártyán őrződnek,• Nem probléma a többféle I/O eszköz és PC közti kapcsolat (sokféle driver van)

23

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek• Real-time operációs rendszer prioritással rendelkezik a Windows NT-vel szemben

(vezérlőrendszer a Windows-tól függetlenül fut)• VLC túléli a „kék halált”, így a folyamatirányítást nem befolyásolja hátrányosan a

Windows rendszerhibáiból adódó instabilitás

VLC működése lényegesen különbözik az ún. szoft-PLC programoktól:•Szoft-PLC: Windows alapfunkciók a legmagasabb prioritásúak (pl. lemezműveletek, egér-, billentyűzetkezelés, stb.), a vezérlési műveletek bármikor megszakíthatók, ciklusidő nem meghatározható, valós idejű működés nem garantálható

24

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek

•Hard real-time vezérlés: a folyamat szempontjából fontos taszkok kapják a legmagasabb prioritást, az összes Windows folyamat a két ciklus között kerül végrehajtásra, a vezérlés nem szakad meg, akár 1 ms-on belüli ciklusidő is elérhető

A szoft-PLC „PLC” műveletvégzése:

25

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerekA hard real-time „PLC” műveletvégzése:

A klasszikus PLC-s rendszernél: külön HW és SW elemek: rendszer konfigurálásához ugyanazt az adatot több helyen is el kell helyezni → változtatáskor valamennyi adatbázist egyenként módosítani kellVLC: összes szükséges adat egyetlen adatbázisban, ezért a SW valamennyi eleme (fejlesztő, MMI, OLE szerver, stb.) ugyanazokat a változókat használja

26

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek

A VLC adatbázis felépítése:

A VLC támogatja:•Létradiagramos, folyamatábrás programozást•On-line programozást•Diagnostic Managert•Hálózaton keresztüli programfejlesztést, távprogramozást

Általános plc ismeretekusers.atw.hu/benjamin1/7.felev/plc 2/altalanos_plc... · 2009. 11. 6. ·...

Documents