manipulatory PLC.pdf

INSTYTUT KONSTRUKCJI MASZYN

PRACOWNIA

NAPĘDÓW HYDRAULICZNYCH

LABORATORIUM

ELEMENTY ROBOTYKI I MECHATRONIKI

Temat: Sterownik PLC - sterowanie

manipulatorami pneumatycznymi

Grupa: ........................ Zespół: .........................

Nazwisko i Imię

Ocena

Data

Wstęp

W dzisiejszych układach przemysłowych niezbędne jest kontrolowanie i sterowanie

procesem technologicznym w bardzo szerokim zakresie. Kontrola poszczególnych etapów

produkcyjnych oraz stanów zachowania się urządzeń i maszyn jest warunkiem uzyskania

produktu o wysokiej jakości, który będzie spełniał wszystkie - często bardzo wysokie -

wymagania. Zastosowanie układów automatyki i sterowania pozwala też na optymalizacje

czasu trwania poszczególnych etapów procesu, minimalizacje kosztów i diagnostykę

programową i sprzętową. W wielu przypadkach do uzyskania pełnej kontroli stosuje się

sterowniki programowalne i systemy elektroniczne na nich oparte. Przykładem zastosowania

tego typów układów w złożonych liniach przemysłowych z wykorzystaniem manipulatorów.

Sterowniki PLC

Sterowniki programowalne PLC (Programmable Logic Controlers) są to elektroniczne

urządzenia, których zadaniem jest monitorowanie wejść analogowych i cyfrowych,

podejmowanie decyzji wykorzystując dane z wejść i algorytm wprowadzony przez

użytkownika (rysunek 1). Sterowniki te za pomocą układów wyjściowych przesyłają sygnały

sterujące i informacyjne do pozostałych elementów układu sterowania procesem. Pierwsze

sterowniki pojawiły się w latach siedemdziesiątych dwudziestego wieku i powoli zastępowały

układy oparte na stycznikach i przekaźnikach. Sterowniki programowalne nazywane są też

niekiedy sekwencyjnymi, ponieważ do niedawna ich algorytm związany był tylko z pewnymi

sekwencjami poleceń wykonywanych okresowo. Sekwencje takie polegały na wykonywaniu

następujących po sobie kroków pracy według założonego algorytmu. Oprócz funkcji

klasycznego sterowania sekwencyjnego sterowniki programowalne mogą pełnić funkcję

w złożonych układach regulacji, automatyki zabezpieczeniowej, blokadach i sygnalizacji.

Mogą pracować jako samodzielne urządzenia realizujące ściśle określone zadania lub element

składowy większego systemu automatyki, przy zastosowaniu sieci komunikacyjnych

i urządzeń komputerowych.

Rys. 1. Rodzina sterowników GLOFA firmy LG

Budowa i zasada działania

Sterowniki programowalne różnych producentów różnią się między sobą w znaczny

sposób, jednak w większość posiadają pewne wspólne cechy. W budowie zewnętrznej

sterownika programowalnego PLC (rysunek 2) można wyróżnić następujące elementy:

− dwustanowe moduły wejść i wyjść,

− analogowe moduły wejść i wyjść,

− jednostkę centralną CPU,

− zasilacz,

− kasetę rozszerzeń z miejscami na moduły,

− obwody licznika impulsów,

− moduł pozycjonowania osi,

− moduły komunikacyjne obsługujące standartowe protokoły przesyłania danych.

Rys. 2. Budowa PLC na przykładzie sterownika modułowego

Sygnały wejściowe, przychodzące ze zewnętrznych urządzeń, są przetwarzane

na sygnały zrozumiałe dla CPU. W bloku decyzyjnym - na podstawie otrzymanych wartości

z obwodów wejściowych i zadanego algorytmu działania - obliczane są wartości sygnałów,

które powinny pojawić się na wyjściu sterownika. Cykliczne wykonywanie obliczeń oraz

jednorazowa aktualizacja stanów wyjściowych sterownia zapobiega powstawaniu zjawiska

hazardu.

W pamięci sterownika znajdują zapisane przez użytkownika instrukcje. Jednostka

centralna pobiera poszczególne instrukcje i wykonuje operacje na danych znajdujących się

w pamięci i akumulatorze. Gdy zakończy się ciąg operacji algorytmu zostają aktualizowane

wartości na modułach wyjściowych. Sytuacja ta powtarza się i nazywana jest cyklem

sterownika.

Można powiedzieć w uproszczeniu, że sterownik jest urządzeniem, który za pomocą

zadanych funkcji i instrukcji podaje stany wyjść w zależności od stanów układów

wejściowych.

W module wyjściowym, sygnały przetwarzane są na cyfrowe i analogowe zrozumiałe

dla urządzeń zewnętrznych. W wielu zastosowaniach sterowniki programowalne zaopatrzone

są w pulpit operatorski, który umożliwia płynną kontrolę oraz zmianę nastaw użytych

w instrukcjach sterownika. Dzięki wykorzystaniu urządzeń do transmisji danych (np. sieć

Ethernet) możliwe jest przesyłanie informacji o procesie i zmiany parametrów kontrolnych

na znaczne odległości.

Podział sterowników PLC

Wyróżnia się różne sposoby podziału sterowników. Generalnie można wyróżnić trzy

grupy sterowników:

1. Sterowniki małe – max 100 DI/DO (DI, ang. Discrete Input = wejścia dyskretne,

dwustanowe; DO, ang. Discrete Output = wyjścia dyskretne, dwustanowe);

przeznaczone do obsługi pojedynczej maszyny lub niewielkich węzłów

technologicznych

2. Sterowniki średnie – od 100 do 500 DI/DO; przeznaczone do obsługi pojedynczego

węzła technologicznego, prostej linii produkcyjnej, itp..

3. Sterowniki duże – od 500 do 3000 DI/DO; przeznaczone do obsługi całej linii

produkcyjnej, fragmentu zakładu zawierającego kilka węzłów technologicznych itp..

Często są one wykorzystywane jako sterowniki nadrzędne w sieci sterowników średnich

i małych.

Należy pamiętać, że ciągły rozwój tego typu technologii mogą zmienić liczbę DI/DO

wchodzących do poszczególnej grupy.

Ze względu na budowę (rysunek 3) PLC wyróżnia się dwie grupy sterowników:

1. Sterowniki kompaktowe – charakteryzują się jedną zwartą budową, w której zawarte są

wszystkie elementy z brakiem możliwości ich przekonfigurowania,

2. Sterowniki modułowe – charakteryzują się tym, że występuje jedna płyta rozszerzeń

z miejscami na moduły, które można dobrać według potrzeb projektanta.

Rys. 3. Kompaktowa i modułowa sterownika PLC

Ze względu na rodzaj sygnałów wejściowych i wyjściowych wyróżnia się: prądowe,

napięciowe i mieszane (prądowo-napięciowe).

Przy projektantów systemów przemysłowych z wykorzystaniem sterowników PLC

należy wziąć pod uwagę m.in.:

− liczbę elementów systemu, które mają być wykorzystanych do bezpiecznego

i skutecznego sterowania,

− rodzaj i liczbę sygnałów,

− ilość układów czasowych i licznikowych

− środowisko pracy oraz odległość pomiędzy elementem a układem sterowania.

Cechy sterowników PLC

Do zalet sterowników programowalnych można zaliczyć: szybkie reakcje na zmiany

wielkości charakterystycznych procesu, stosunkowo prosty montaż i możliwość zmian

w sterowaniu bez potrzeby uzupełniana osprzętu i okablowania. Zastosowanie sterowników

PLC ogranicza do minimum kontakt obsługi z niebezpiecznymi dla zdrowia i życia

czynnikami oraz ogranicza konieczność pracy w warunkach szkodliwych. Duże znaczenie

wykorzystania sterowników w układach sterowania automatycznego, ma wyręczanie ludzi

w czynnościach wielokrotnie powtarzających się. Pozwala to jednocześnie na poprawę

jakości otrzymywanych produktów.

Sterowniki PLC są chętnie stosowane, ponieważ istniej możliwość programowania ich

w języku schematów drabinkowych, który jest podobny do stosowanych schematów

przekaźnikowo - stycznikowych. W ten sposób - stosunkowo niewielkim kosztem - można

modernizować i ulepszać starsze układy sterowania. W programowaniu mogą być

wykorzystywane wielokrotnie zbiory instrukcji, które uwzględniają warunki przemysłowe,

w jakich przebiega proces. Użytkownicy korzystający z tego samego języka programowania

mogą tworzyć biblioteki oraz wymieniać się blokami funkcji i instrukcji. Ponad to łatwość

w przesyłaniu danych i komunikacja z komputerem pozwala na wykorzystanie coraz

to bardziej złożonych metod sterowania i kontroli, nawet w silnie zanieczyszczonym

otoczeniu. Zastosowanie standartowych protokołów transmisji pozwala na połączenie:

− urządzeń typu HMI (Human Machine Interface) jak panele sterownicze, komputery,

wyświetlacze itp.,

− przekształtnikowych układów sterowania,

− urządzeń pomiarowych.

Sterowniki można też stosować w układach wymagających częstych aktualizacji,

dzięki dołączaniu kolejnych dodatkowych modułów, które pozwalają na kontrolę obwodów

wejściowych i wyjściowych. Poza tym posiadają one wiele innych możliwości diagnostyki

w czasie rzeczywistym.

Cykl PLC

Sterowniki programowalne większości producentów pracują w systemie cyklicznym

(rysunek 4). Po włączeniu sterownika do obwodu zasilającego, odczytywane są dane

i program z pamięci trwałej, np. EEPROM. Użycie tego typu pamięci jest niezbędne

do zachowywania danych, które nie mogą być utracone po wyłączeniu zasilania. Jeden cykl

programowy obejmuje następujące kroki:

− odczytanie stanu wejść i przetworzenie go na wartości zrozumiałe dla sterownika,

− umieszenie w pamięci obrazu stanu procesu,

− wykonanie programu przez mikroprocesor (procesory te są najczęściej od 8 do 32

bitowe w zależności od wymaganej prędkości i złożoności obliczeń),

− podanie odpowiednich stanów wyjść,

− wykonanie czynności systemowych związanych z obsługą procesu i kontrolą stanu,

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: