plc tutorial

1

Sveucilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i racunarstva Elementi automatizacije procesa Zavod za automatiku i procesno racunarstvo Predavanja - PLC

Programirljivi logicki kontrolerPLC

1. Uvod

2. Komponente

3. Programiranje

4. Operatorsko sucelje

2


1. Uvod

Klasicni sustavi upravljanja u industriji => relejna logika => releji (i ostale komponente) spojeni žicama

problemi – pogreške u logici upravljanja => prespajanje žica,

– promjena upravljacke funkcije => prespajanje žica,

– dodavanje novih komponenti => prespajanje žica.

Dokumentiranje,dijagnostika,kopiranje aplikacija ...

3


PLC – “racunalo” za industrijsku primjenu

– pogreške u logici upravljanja => promjene programa,

– promjena upravljacke funkcije => promjene programa,

– dodavanje novih komponenti => promjene programa i ožicenja.

Dokumentiranje, dijagnostika, kopiranje aplikacija ... vrlo jednostavno !

Povijestkasne 60-e => Bedford Associates => Modular Digital Controller

(MODICON)MODICON 084 – 4 bita1973 – MODICON ModBus komunikacija, analogni ulazi/izlazi80-e => smanjenje velicine, programski standardi90-e => IEC 1131-3 standard, viši programski jezici

4


PLC – izgled, unutrašnjost i nacin rada

5


2. Komponente

Modularnost – najznacajnije svojstvo PLC-a,

– dodavanje modula ovisi o funkcijama koje treba obavljati PLC.

6


7


Logicki (diskretni, digitalni) ulaz

Analogni ulaz

Ulazno/Izlazni (I/O) moduli –�Y] D�L] P HÿX�3/ & -a i upravljanog sustava

diskretni I/O – logicki signali (granicnici, tipkala, sklopke, ...)kontinuirani I/O – analogni signali (mjerni pretvornici, osjetila, ...)

8


Logicki (diskretni, digitalni) izlaz

Analogni izlazi

9


Logicki ulazi

Logicki izlazi

10


analogni ulaziA/D pretvorba

Period diskretizacija

Trajanje pretvorbe

A/D pretvarac

aliasing

11


Komunikacijski (COM) moduli –�Y] D�L] P HÿX�XSUDYOMD ckih komponenti sustava (PLC <-> PLC, PLC <-> PC)

PPIMPIProfiBusLAN…

12


3. Programiranje

Razvojnialat

Serijskakomunikacija

PLC

PC

13


zahtjev zaprekid

razlicita trajanja ciklusa

pristup programiranju

14


ciklus odreden brojem i vrstom instrukcija

ciklus odreden od strane korisnika(ne ovisi o broju i vrsti instrukcija)

Twido2-150 ms

15


Organization Blocks(Simatic)-pokretani prekidima,-vremenski prekidi,-hardwareski prekidi,-dnevni prekidi,- ...

16


Primjer –�RUHÿLYDQMH�F iklusa (S7-216)

Main (OB1) – samo dvije mreže1) inicijalizacija sustava,2) poziv subroutine upravljackog alg.

subroutine loop

17



inicijalizacija vremenskog interupta

special memory byte 34 generira system event ;razmak izmedu dva uzastopna eventa definira se u ms;SMB34 = 100 event 10 generira se svakih 100 ms

interupt “CYC_int”, definiran od strane korisnika, povezan je s eventom 10;po eventu 10 izvrši se “CYC_int”

18



“CYC_int” interupt

postavljanjem bita “Scan_ON”omogucuje se izvršavanje upravljackog algoritma

SMB34 => Event 10 => CYC_int => Scan_ON

19


Tipovi podataka

20


bit => I100.0 – ulazni bit (veza prema digitalnom ulazu), Q100.0 – izlazni bit (veza prema digitalnom izlazu),V100.0, M100.0 – memorijski bit (privremeno spremanjeinformacije), SM0.0 – sistemski bit (konfiguriranje i citanje stanja PLC-a)

TWIDO - %M0, %I100.0, %S0

byte => IB100 - ulazni byte (veza prema digitalnim ulazima),QB100 - izlazni byte (veza prema digitalnim izlazima),VB100, M100 - memorijski byte (privremeno spremanjeinformacije),SMB100 - sistemski byte (konfiguriranje i citanje stanja PLC-a)

TWIDO - %MB100

21


word => IW100 - ulazna rijec (veza prema analognim ulazima),QW100 - izlazna rijec (veza prema analognim izlazima),VW100 - memorijska rijec (privremeno spremanjeinformacije),

TWIDO - %MW100, %IW100

double => VD100 - memorijska dupla rijec (privremeno spremanjeinformacije),

TWIDO - %MD100

- direktno adresiranje

- indeksno adresiranje (pokazivaci)

22


• %MB0 sadrži %M0, %M1, %M2, ... , %M7• %MW0 sadrži %MB0 i %MB1• %MD0 sadrži %MW0 i %MW1

23


Simbolicko adresiranje – tablica simbola (Symbol table, Symbols)

nazivvarijable adresa

varijable

opisvarijable

24


Pisanje programa – razvojni alati (STEP 7, MicroWIN, TwidoSoft, ...)

Konfiguriranje hardware-a

• promjena tipa PLC-a• ubacivanje, podešavanje i

brisanje dodatnog I/O modula• podešavanje funkcija ulaznih

signala• podešavanje funkcija izlaznih

signala• mapa podešenje ulaza i izlaza• podešavanje komunikacije• ...

25


26


Osnovni razvojni jezici

Ladder diagram

STL – statement list

FBD – functionblock diagram

27


Ladder dijagram

- osnovni entitet programa je mreža (rung, network)

- mreža se sastoji od simbola kojipredstavljaju instrukcije iupravljacke komponente

energija

informacija

izvodenje programa:1. odozgo prema dolje, mreža po mreža2. odozgo prema dolje u mreži3. slijeva na desno u mreži

28


Primjer – pritiskom na prekidac, pali se lampica

29


Osnovni simboli i operacije u ladder dijagramu

radni kontakt

mirni kontakt

uzlazni brid

silazni brid

izlazni “svitak”

invertirani izlazni “svitak”

SET

RESET

30


Q0.0 = I0.0 AND I0.1

Q0.0 = I0.0 OR I0.1

Q0.0 = I0.0 AND (NOT I0.1)

osnovne logicke operacije u ladder dijagramu

31


Ostale operacije u ladder diagramu

- aritmeticke operacije – zbrajanje, oduzimanje, moženje, ...

- operacije pridjeljivanja i konverzije– byte u word, word u double, ...

- operacije usporedbe – >, <, =, ...

- operacije pomaka – u lijevo, u desno,

- operacije tijeka programa – subrutine, skokovi, prekidi, …

- operacije i funkcije definirane od strane korisnika

Simbol – pravokutnik s ulazima i izlazima

32


Primjer - funkcija definirana odstrane korisnika,histereza (STEP 7)

simbol

programskikod

33


Timer (TwidoSoft)• vremenski releji• nacini rada: TON (zakašnjeli uklop), TOF

(zakašnjeli isklop), TP (treptajuci)• vremenske baze 1ms, 10ms, 100ms, 1s i 1

min• %TM – oznaka vremenskog bloka• n – broj vremenskog bloka

64 (n=0 do 63) za 10 i 16 I/O Twido128 (n=0 do 127) za ostale

• %TMn.P predpodešena vrijednost• %TMn.V trenutna vrijednost• %TMn.Q stanje izlaznog kontakta

34


TON TOFF

TP

35


Counter (TwidoSoft)

• 16 brojaca• funkcije brojanja

gore i dolje• %C – oznaka brojaca• n – broj brojaca

ulazi:- %Cn.R poništavanje brojaca- %Cn.S podešavanje na

predpodešenu vrijednost- %Cn.CU brojanje gore (UP)- %Cn.CD brojenje dolje (DOWN)

izlazi:- %Cn.E underflow (promjena

%Cn.V iz 0 u 9999)- %Cn.D dosegnuta predpodešena

vrijednost, %Cn.V = %Cn.P- %Cn.F overflow (promjena %Cn.V

iz 9999 u 0)- %Cn.P predpodešena vrijednost

- %Cn.V trenutna vrijednost brojaca

36


Primjer – priprema smjese (opis procesa)

BApumpa A pumpa B

mješalica

ventil

mjerila razine-pun-napola pun-prazan

Koraci procesa:

1. Punjenje polovicespremnika sastojkom A,

2. Punjenje druge polovicespremnika sastojkom B,

3. Miješanje smjese 120 s,

4. Ispuštanje smjese izspremnika.

37


Primjer – priprema smjese (opis procesa)

38


pumpa B

Primjer – priprema smjese (pridjeljivanje procesnih signala I/Omodulima PLC-a)

Q0.0 Q0.1Q0.2

Q0.3

BA

I0.0

I0.1

I0.2

pumpa A

mješalica

ventil


ventil otvorenQ0.3

mješalica radiQ0.2

pumpa B radiQ0.1

pumpa A radiQ0.0

spremnik prazan(h = H_min)

I0.2

spremnik napola pun (h = H_mid)

I0.1

spremnik pun(h = H_max)

I0.0

39


Primjer – priprema smjese (simbolicko adresiranje)

VLV_ONQ0.3

MIX_ONQ0.2

PMPB_ONQ0.1

PMPA_ONQ0.0

H_minI0.2

H_midI0.1

H_maxI0.0

40


1. Punjenje polovicespremnika sastojkom A.

Primjer – priprema smjese (programiranje)

Q0.0 Q0.1

Q0.2

Q0.3

I0.0

I0.1

I0.2

BA

41


2. Punjenje druge polovicespremnika sastojkom B.


Q0.0 Q0.1

Q0.2

Q0.3

I0.0

I0.1

I0.2

BA

42


3. Miješanje smjese 120 s.


Q0.0 Q0.1

Q0.2

Q0.3

I0.0

I0.1

I0.2

BA

43


4. Ispuštanje smjese izspremnika.


Q0.0 Q0.1

Q0.2

Q0.3

I0.0

I0.1

I0.2

BA

44


pumpa B

Q0.0 Q0.1Q0.2

Q0.3

BA

I0.0

I0.1

I0.2

pumpa A

mješalica

ventil


Napomena:Program ne sadrži dio vezan uz postavljanje sistemskih bitova o kojima ovise stanja izlaza u slucaju iznenadnog prekida rada (nestanak napajanja), kao ni dio vezan uz otkaz mjerila razine, pumpi i ventila.

45


Unos programa

TwidoSoft

STEP 7 - MicroWin

46


- prijevod programa (compile, analyse),- transfer programa u PLC / iz PLC-a (download, upload),- pokretanje programa (run) – status PLC-a

Twido

Simatic

- optimiranje programa – Karnaughove tablice, DeMorganova pravila,

47


Provjera ispravnosti rada programa (debug)

-trenutna stanja varijabli (memorijskih lokacija PLC-a)animation tables, status charts, variable tables

STEP 7 - MicroWin

TwidoSoft

Upis nove vrijednosti- forsiranje

48


Prekidi rada - nestanak napajanja i/ili STOP/RUN promjena=> stanja ulaza i izlaza ?

-automatsko pokretanje programa nakon uspostavljanja napajanja=> stanja ulaza i izlaza ?

-hot restart – program nastavlja tamo gdje je stao prije prekida,podaci sacuvani u memoriji

-warm restart – program pocinje iz pocetka, podaci sacuvani umemoriji

- cold restart – program pocinje iz pocetka, podaci izbrisani

Pokretanje programa odredeno je vrstom PLC-a i nacinom na koji je restartdefiniran u programu (sistemski bitovi, posebni programski blokovi).

49


50


51


4. Procesno sucelje

SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition

– sustav za prikupljanje, prikazivanje, pohranjivanje iupravljanje podacima u industrijskim postrojenjima,

prikupljanje podataka – komunikacija s perifernim upravljackim jedinicama (PLC),

prikazivanje podataka – zaslon osobnog racunala ili panel; prikaz podataka ugrafickom (bar graf, trend) ili numerickom (brojcanopolje) obliku; graficki prikaz dijelova procesa,

pohranjivanje podataka – baze podataka; dnevni, mjesecni, godišnji izvještaji,

upravljanje podacima – pretraživanje; veza prema drugim aplikacijama i premavišoj razini upravljanja.

52


WinCCABB MasterSiemens ProtoolSiemens Protool/Pro Wonderware InTouchFactoryLinkSoftPLC VIEWpointCitectFix Rockwell (Allen Bradley) RSViewAFE FLS ECS...

SCADA sustavi na tržištumrežna konfiguracija SCADA sustava

UNIX Windows

53


Procesno sucelje - nekoliko razina

a) operatorsko sucelje (operator interface)- omogucuje operateru pracenje i mijenjanje pojedinih procesnih velicina i stanja sustava putem grafickih i numerickih objekata,

b) sucelje za održavanje (maintenance interface)- omogucuje detaljno pracenje procesnih velicina (I/O) i stanja sustava (log files); dijagnostika i otklanjanje kvarova (alarmne liste),

c) inžinjersko sucelje (comissioning interface)- omogucuje podešavanje parametara i konfiguriranje sustava; najviši prioritet zaštite.

d) poslovno sucelje (management interface)- omogucuje analizu i planiranje proizvodnje

54


stari sustavi

novi sustavi

55


Vertikalna i horizontalna integracija proizvodnje

56


a) operatorsko sucelje (operator interface)

biblioteke grafickih objekata (drag&drop princip)

svojstva grafickog objekta (trend graf)

57



naziv procesne varijable(“lable”)

izmjerena vrijednost procesne varijable(“REAL tag”) - read

zadana vrijednost procesne varijable

status regulatora(“BOOL tag”) - read

%MW100 tlak_MV tlak_MV_scd

adresa simbolicka adresa

SCADA tagSCADA objekt

58



naziv regulatora

promjena zadane vrijednosti(“REAL tag”) –read / write

promjena statusa regulatora(“BOOL tag”) –read / write

59



trend - prikaz varijable u vremenu

60


b) sucelje za održavanje (maintenance interface)

Primjer - Win2000

pokrenute aplikacije

log file nakon prekida rada SCADA sustava

sistemske poruke

vrijeme zaustavljanja aplikacije

61


c) inžinjersko sucelje (comissioning interface)

pristup zašticen zaporkom

-podešavanje parametararegulatora-konfiguriranje sustava

-odredivanje parametaraprocesa

62


d) poslovno sucelje (management interface)

Dnevniizvještaj

plc tutorial

Documents