GÉPIPARI AUTOMATIZÁLÁS II.

1. GÉPIPARI AUTOMATIZÁLÁS II. 5 - 6. előadás PLC

2. PLC jelentése • PLC =Programmable Logical Controller; /Programozható logikai vezérlő/ • SPS = Speicherbare Programmierbare Steuerung

3. Programozható vezérlők • A programozható vezérlők az 1970-es évektől kezdődően terjedtek el és ma csaknem kizárólagos alkalmazást nyertek el az ipari folyamatok vezérlésében. • A programozható vezérlő berendezések, a vezérlési funkciókat szoftver útján valósítják meg.

4. PLC története • 1968-ban a General Motors cég pályázatot hirdetett olyan programozható vezérlőberendezés fejlesztésére, amely ötvözi a relés, a félvezetős és a számítógépes vezérlés előnyeit. • A pályázat kiírásban az alábbi szempontok szerepeltek: • Egyszerű, moduláris felépítés, kis méret • Mozgó alkatrészt ne tartalmazzon • Galvanikusan leválasztott bemenetek és kimenetek • Könnyű programozhatóság és újraprogramozás • Valós idejű működés max. 0,1 s válaszidővel • Nagy megbízhatóság, minimális karbantartás • Versenyképes ár • Pályázatra a Modicon és az Allen Bradley cégek jelentkeztek.

5. 1968. A PLC - koncepció kidolgozása a General Motors felhívására 1969. Az első Modicon PLC megjelenése huzalozott CPU-val 1K memóriával és 128 I/O-val 1971. A PLC első alkalmazása az autóiparban 1973. Az első intelligens (smart) PLC megjelenése aritmetikai funkcióval, nyomtatóvezérléssel, mátrixműveletekkel, képernyő-kijelzéssel 1974. Az első többprocesszoros PLC gyártása időzítő- és számlálófunkcióval, 12K memóriával és 1024 I/O-val 1975. Az első PID algoritmussal ellátott PLC kibocsátása 1976. A távoli modulkezelés kidolgozása és a hierarchikus konfiguráció bevezetése az integrált gyártórendszerben 1977. A mikroprocesszor bázisú PLC bevezetése 1980. Intelligens kommunikációs modulok kifejlesztése, valamint a nagysebességű, nagy pontosságú pozícionáló interfész kifejlesztése 1981.16 bites mikroprocesszor bázisú PLC színes monitorral 1983. Olcsó „mini” PLC-k megjelenése 1985. PLC hálózatok kifejlesztése PLC története

6. PLC feladata • Az irányítás folyamatában az információ feldolgozása. • Fogadja, kiértékeli, feldolgozza a bemeneti adatokat és kimenő jelet állít elő.

7. Kompakt PLC Fő egységei közös házba építettek Állandó számú be és kimenettel rendelkeznek kis helyigényű Pl: FESTO, Telemecanique Moduláris PLC a vezérlőberendezés modulokból épül fel tetszés szerint bővíthető Az egyes elemek felfogó sínen rögzíthetők az egységek közötti kommunikációt szalagkábel vagy belső BUSZ biztosítja Pl: SIEMENS, OMRON PLC kialakítási módja

8. Jellegzetes PLC típusok CPM1A (Omron) LOGO (Siemens)

9. Jellegzetes PLC típusok S 5 – 115 U (Siemens) S 7 – 300 (Siemens)

10. Kompakt PLC felépítése

11. Moduláris PLC felépítése

12. PLC-k funkcionális felépítése • Központi logikai ill. feldolgozóegység (CPU); • Memória (ROM, EPROM, RAM); • Bemeneti (input) egységek (digitális, ill. analóg); • Kimeneti (output) egységek (digitális, ill. analóg); • Kommunikációs egység • Tápegység

13. Moduláris PLC felépítése

14. PLC-k fő egységei

15. Központi feldolgozó egység (CPU) • A központi feldolgozó egység a PLC “agya”. • futtatja a felhasználói programot és vezérli a további egységeket. • végzi a kimeneti és a bemeneti egységek címzését • parancsokat ad a rendszerben lévő intelligens feldolgozó egységeknek.

16. Tápegység • A tápegység feladata: • a rendszert megfelelő feszültséggel ellássa • a hálózati feszültséget a PLC számára átalakítsa és stabilizálja. • A legtöbb esetben külön telepeket is tartalmaz, hogy feszültség-kimaradás esetén a RAM tartalma megőrizhető legyen.

17. Bemeneti és kimeneti egységek • Lehet digitális vagy analóg • A PLC-k be- és kimeneti pontjai galvanikusan (potenciálmentes) le vannak választva a belső buszról, illetve a CPU egységtől.

18. Digitális bemeneti egység • A digitális bemeneti egységek feladata olyan jelek értelmezése, melyek csak két lehetséges állapotot vehetnek fel. • általában nyomógomboktól, kapcsolóktól vagy érzékelőktől kap jelet

19. Digitális kimeneti egység • A digitális kimeneti egységek feladata a PLC belső jeleinek átalakítása a környezet számára. • A kimeneteken távozó jelek általában mágnes-szelepeket, motorokat, lámpákat működtetnek.

20. Analóg bemeneti egység Az analóg bemeneti egységek A/D átalakítók segítségével konvertálják digitális kóddá a bemenetre kapcsolt analóg jelet. Analóg kimeneti egység A PLC futása során számolt digitális értékeket alakítja át D/A konverter segítségével analóg jellé. Analóg be- és kimeneti egységek

21. PLC előnyei, hátrányai • Előnyei: • a vezérlő kis mérete és helyigénye • a vezérlőszekrény többi eleméhez formailag is illeszkedik • lényegesen kevesebb a huzalozási munka • programozása egyszerű, áttekinthető, a berendezés működése programmódosítással esetenként szerelés nélkül is változtatható • könnyű üzembe helyezés és hibakeresés • programírás és futtatás szakaszosan is végezhető, a program és a berendezés működése szimulációval tesztelhető • rendkívül megbízható, hosszú élettartamú • széles felhasználási terület • Hátránya: • A vezérlő és a programozó szoftver viszonylag drága

22. ALAPSZOFTVER A PLC operációs rendszere (gyártó-, ill. típusfüggő) Funkciói: interpreter funkció: a felhasználói program értelmezésére és végrehajtására státusz-generáló funkció önteszt funkció kommunikációs vonalak kezelése ember-gép kapcsolat programfejlesztési funkció FELHASZNÁLÓI PROGRAM a PLC programok változó részét jelenti segítségével válik alkalmassá a PLC az adott vezérlési feladatra Speciális irányítástechnikai programnyelven íródnak PLC-ben futó programok

23. PLC felhasználói programozása • A program fejlesztése személyi számítógépen történik, és a kész programot (már a CPU processzorának gépi kódjában) viszik át a későbbi tárolóeszközbe. • Egyes PLC-k speciális, előlapi programozási lehetőséggel is rendelkeznek. • A felhasználói program vagy RAM-ban, vagy EPROM-ban van tárolva.

24. PLC program nyelvek

25. PLC utasítás feldolgozása A PLC utasítás feldolgozása lehet: • lépéses • ciklikus

26. Lépéses utasítás feldolgozás • A PLC csak az aktuális lépés bemeneti feltételeit vizsgálja, nem vizsgálja ciklikusan az összes bemenetet • A bemeneti feltételek teljesülése után csak az érintett kimenetet vezérli • Ha valamelyik lépésben a bemeneti feltételek nem teljesülnek, ott a program leáll. • ritkán használatos működési mód • PL.: FESTO PLC-k

27. Ciklikus utasítás feldolgozás • a rendszer „ms” ciklusidővel a bemeneti állapotot állandóan lekérdezi. • Ha az állapot változik, a bemeneti jelek aktualizálódnak és a programozott műveletek elvégzése után a kívánt kimeneti jelek létrejönnek. • Az összes kimenet kapcsolása egy időben történik • a ciklusidő és a reakcióidő függ a felhasználói program hosszától és az utasítások típusától • Pl: OMRON, SIEMENS PLC-k

28. Kimenetek, bemenetek, belső változók címzése • A be- és kimeneti jeleket (változókat), a belső változókat, valamint az időzítőket, számlálókat címezni kell. • A címzés egy jellemző betűből (operandus / változó) és egy számból (paraméter) áll. Pl.: E1, E2, A1, M5 stb. • Belső változó (merker) –egy bites memória egység, jelállapot átmeneti tárolására használjuk. Ugyanúgy működnek mint a kimenetek csak nincsenek elektromosan kivezetve.

29. Utasítás listás programozás (IL, AWL) Az utasításlistás programozás esetén a különböző bemeneti feltételeket valamint a bemenetek és a kimenetek kapcsolatait szöveges utasítások rövidítéseivel programozhatjuk.

30. Létradiagrammos programozási mód (LD, KOP) • A bemenetek és kimenetek kapcsolatait egy áramúttervhez hasonló ún. létradiagrammban grafikusan ábrázoljuk. • A bemenetek ábrázolásához használt jelképek: • Záró érintkező: ---] [--- • Bontó érintkező: ---]/[--- • A kimenetek ábrázolásához használt jelképek: • Bekapcsolás (SET) ----( )---- • Kikapcsolás (RESET) ----(/)----

31. Funkcióblokkos programozás • Ez a programnyelv is egy grafikus programozási mód. A bemenetek és a kimenetek közötti függvénykapcsolatot logikai jelképekkel adjuk meg. • ÉS függvény • VAGY függvény • Logikai tagadás (NEM) /bemenetek/ /kimenet/ & ≥1 1

32. Logikai alapkapcsolások ÉS függvény KOPAWLFUP E1 • L E1 • U E2 • =A1 • PE A1 & E2

33. Logikai alapkapcsolások VAGY függvény KOPAWLFUP E1 • L E1 • O E2 • =A1 • PE A1 ≥1 E2

34. Logikai alapkapcsolások NEM függvény KOPAWLFUP E1 • L NE1 • =A1 • PE A1 1

35. Logikai kapcsolások • L E1 • U E2 • =A1 • L E2 • U NA1 • =A2 • PE E1 A1 & E2 1 A2 & E2

36. Logikai kapcsolások • L E1 • U E2 • OE3 • =A1 • =A2 • PE E1 & A1 E2 ≥1 E3 A2

37. Logikai kapcsolások • L ( • O E1 • O E3 • ) • UE2 • =A1 • PE E1 ≥1 E3 A1 & E2

38. Logikai kapcsolások • L E1 • U E2 • O • UE3 • UE4 • =A1 • PE E1 & A1 E2 ≥1 E3 & E4

39. PLC feladat dokumentumai • Kapcsolási rajz: a működtetni kívánt berendezés pneumatikus, hidraulikus, elektromos kapcsolási vázlata, amely tartalmazza a vezérlő és munkavégző elemket. • ÚT-LÉPÉS diagramm: a munkavégző elemek mozgásciklusait tartalmazza • Be- és kimeneti változók listája: Táblázatos formájú. Tartalmazza a be és kimenetek abszolút címzését, egy hozzárendelt szimbólikus címzést és egy szöveges megjegyzést • PLC huzalozási vázlata: A be- és kimenetek bekötését mutatja • PLC program

40. Feladat • Készítse le az ábrán látható marógép PLC –s vezrélését. • Működése: • Befogóhenger szorít (A+) • Előtolás előre (B+) • Előtolás vissza (B-) • Befogóhenger vissza (A-)

41. Megoldás • Pneumatikus körfolyam:

42. Megoldás • ÚT-LÉPÉS diagramm

43. Megoldás • Bemeneti és kimeneti változók listája

44. Megoldás • PLC bekötési vázlata

45. AWL PLC Program KOP SCHRITT 1 WENN E1 UND E3 UND E5 DANN SETZE A1 RESET A2 RESET M1 SCHRITT 2 WENN E2 UND E3 UND E5 UND N M1 DANN SETZE A3 RESET A4 SCHRITT 3 WENN E2 UND E4 UND E5 DANN SETZE A4 RESET A3 SETZE M1 SCHRITT 4 WENN E2 UND E3 UND E5 UND M1 DANN SETZE A2 RESET A1 SCHRITT 5 WENN NOP DANN SP NACH 1 CIKLIKUS (Siemens, Omron) LÉPÉSES (Festo)

46. Köszönöm a figyelmet!