Visoka škola tehničkih strukovnih studija Čačak
Aleksandar Radovanović:
PLC kontroleri – koncepcija i primene
-diplomski rad-
Mentor: Mr Dejan Veljković
Čačak, 2012
SADRŽAJ:
Uvod........................................................................................................ 2.
1.
Struktura PLC kontrolera......................................................................... 3.
1.1.
Prednosti korištenja PLC kontrolera........................................................ 6.
1.2.
Konstrukcija PLC sistema.......................................................................
7.
2.
Procesorska jedinica PLC kontrolera......................................................
9.
2.1.
Ciklus skeniranja.....................................................................................
9.
2.2.
Osnovne karakteristike procesorskog modula........................................
11.
2.3.
SLC 500 Procesorski modul.................................................................... 11.
2.4.
Organizacija memorije............................................................................
12.
2.4.1.
Programske datoteke..............................................................................
13.
2.4.2.
Datoteke podataka..................................................................................
13.
2.4.2.1.
Tipovi promjenljivih datoteka................................................................... 13.
2.4.2.2.
Element datoteke....................................................................................
14.
2.4.2.3.
Stvaranje datoteke i zauzimanje memorije.............................................
17.
3.
Diskretni U/I moduli.................................................................................
19.
3.1.
Diskretni ulazni moduli............................................................................
20.
3.2.
Povezivanje digitalnih senzora................................................................ 23.
3.3.
Diskretni izlazni moduli............................................................................ 25.
3.4.
SLC 500 diskretni U/I moduli................................................................... 28.
3.5.
Sprezanje diskretnih U/I modula sa kontrolerom....................................
29.
4.
Analogni PLC moduli............................................................................... 31.
4.1.
Analogni ulazni moduli............................................................................
31.
4.2.
Analogni izlazni moduli............................................................................ 32.
4.3.
SLC 500 analogni U/I moduli..................................................................
32.
4.4.
Sprezanje analognih modula sa kontrolerom.......................................... 34.
5.
PLC moduli specijalne namene............................................................... 36.
5.1.
Izdvojeni ulazno-izlazni moduli..............................................................
36.
5.2.
Komunikacioni moduli ............................................................................
37.
5.3.
PLC moduli za kontrolu pozicije..............................................................
38.
5.4.
Moduli za vizuelnu kontrolu..................................................................... 39.
5.5.
Bar-kod moduli........................................................................................
41.
5.6.
Modul za PID upravljanje........................................................................
41.
5.7.
Radio-frekvencijski moduli......................................................................
45.
5.8.
Operatorski terminali...............................................................................
46.
Zaključak.................................................................................................
47.
Popis slika...............................................................................................
48.
Popis tabela............................................................................................
49.
Literatura.................................................................................................
50.
1
1. STRUKTURA PLC KONTROLERA
Programabilni logički kontroleri (PLC) su industrijski računari čiji su hardver i
softver posebno prilagođeni radu u industrijskim uslovima, a koji se mogu lako
programirati i ugrađivati u postojeće industrijske sisteme.
Sistem, upravljan PLC kontrolerom, sastoji se od (Sl. 1.1):
Ulaznih uređaja, kao što su prekidači, tasteri, senzori i td.
Ulaznog modula, koji je deo PLC kontrolera. Preko ovog modula se
primaju signali sa ulaznih uređaja.
Logičke jedinice (ili procesora), koja predstavlja 'mozak' PLC kontrolera, a
sastoji se od centralne procesorske jedinice i memorije. U okviru ovog
modula smeštaju se i program i podaci i odatle se upravlja radom celog
sistema.
Izlaznog modula, koji je takođe deo PLC kontrolera. Preko ovog modula
se zadaju binarni signali pojedinim izlaznim uređajima.
Izlaznih uređaja, kao što su relei, svetiljke, starteri motora, ventili i td.
Sl. 1.1 Osnovni elementi programabilnog logičkog kontrolera
Postoji veliki broj različitih tipova PLC kontrolera koji se razlikuju po veličini,
izgledu i moći obrade, počev od malih jedinica sa malim i ograničenim brojem
ulaza i izlaza do velikih, modularnih jedinica koje se mogu konfigurisati za rad sa
više stotina ili čak hiljada ulaza/izlaza. Na Sl. 1.2 je prikazan izgled PLC
kontrolera iz familije
Allen Bradley SLC 500
Modular Controller
s. PLC se sastoji
iz šasije (rack)
koja ima određeni broj
slotova
u koji se stavljaju pojedini moduli.
Prva dva slota u šasiji zauzimaju uređaj za napajanje i procesorski modul, dok je
raspored modula u preostalim slotovima proizvoljan. U zavisnosti od broja
modula, PLC može imati i više od jedne šasije. Svaka šasija ima sopstveno
napajanje, dok se procesorski modul nalazi samo u prvoj šasiji. Programabilini
logički kontroleri iz familije
Allen Bradley SLC 500 Modular Controllers
mogu
imati najviše tri šasije sa najviše 30 slotova. Pri tome, postoje šasije sa 4, 7, 10 i
13 slotova.
3
Sl. 1.2 Izgled PLC kontrolera
Pre pojave PLC kontrolera, za upravljanje mašinama i industrijskim
postrojenjima korišćeni su mehanički uređaji, kao što su prekidači i relei povezani
žicama. Na Sl.1.3 prikazano je jedno veoma jednostavno žičano kolo. Prikazano
kolo realizuje trivijalnu logiku: kada je prekidač zatvoren, sijalica svijetli, a kada je
prikidač otvoren, sijalica ne svijetli. Dva para prekidač-sijalica su nezavisni zato
što su vezani paralelno i tako ne utiču jedan na drugog. Ukoliko sada želimo da
promjenimo logiku rada kola, tako da, na primer, uključenje sijalice 2 isključi
sijalicu 1, moramo, najpre, nacrtati novu šemu veze, a zatim, raskinuti postojeće
veze između prekidača i sijalica i po novoj šemi iznova povezati prekidače i
sijalice. Ako se nakon toga javi potreba da se logika rada ponovo promeni, tako
da se, na primer, sijalica 1 uključuje samo ako su oba prekidača zatvorena, dok
se sijalica 2 uključuje bilo kojim od dva prekidača, kolo se mora još jednom
rastaviti i ponovo povezati.
Industrijske mašine i postrojenja su mnogo složeniji od ovog jednostavnog
primera. Osim, obično, velikog broja priključenih ulaznih i izlaznih uređaja,
upravljanje ovakvim sistemima treba da obezbedi obavljanje složenih operacija u
tačno određenom redosledu, kako i više različitih režima rada (manuelni, korak-
po-korak, automatski) i slično. Takav jedan tipičan upravljački sistem bi zahtevao
na stotine releja, povezanih kilometrima žice smeštenih u glomaznim ormarima.
Jasno je da pod ovakvim uslovima svaka promena upravljačke logike predstavlja
dugotrajnu, mukotrpnu i skupu aktivnost.
Sl. 1.3 Relejni sistem
4
Slično aktivnost se obavlja kada se prekidač 2 aktivira, s tom razlikom što se
sada signal usmjerava na priključak na koji je povezana sijalica 2.
U početku, zbog relativno visoke cene PLC kontrolera, njihova primena je bila
ograničena na relativno velike upravljačke sisteme, kod kojih je broj zamenjenih
releja mogao da pokrije cenu PLC kontrolera. Međutim, u novije vreme, cena
PLC kontrolera je drastično pala, tako da oni danas predstavljaju ekonomično
rešenje za najveći broj praktičnih primena.
1.1 Prednosti korišćenja PLC kontrolera
Iako su elektromehanički relei pouzdana kola, kombinovanje više stotina relea
u složenu električnu mrežu dovodi do sledećih problema:
Fizičke dimenzije kabineta za smeštanje relejne logike
Ukupna cena releja, žica i veza, kao i cena njihove ugradnje i
povezivanja
Pouzdanost celokupnog sistema
Otežano pronalaženje i otklanjanje kvarova i grešaka
Dodatno, svaka promena u logici upravljanja postrojenjem zahteva novi fizički
raspored i novo povezivanje relea, a za sve to vrijeme postrojenje mora biti
zaustavljeno. Takođe, releji su mehaničke komponente koje su, s obzirom da
imaju pokretne delove, sklone habanju i vremenom spontano otkazuju.
Dijagnostika otkaza i otklanjanje kvarova je naročito teško u sistemima sa velikim
brojem releja, veza i konektora, kakvi su tipični upravljački sistemi. Naravno, za
vreme dok traje otklanjanje kvara ili zamena pohabanih releja, proizvodni proces
mora biti prekinut.
PLC kontroleri su razvijeni sa ciljem da se prevaziđu mnogi problemi koji su
karakteristični za upravljačke sisteme zasnovane na elektromehaničkim relejima.
Sa padom cene PLC kontrolera, uz istovremeno povećanje njihove
funkcionalnosti i pouzdanosti, PLC kontroleri su danas u širokoj primeni. U
odnosu na relejnu tehniku, PLC kontrolera su:
Kompaktniji
Jeftiniji, za najveći broj primena
Pouzdaniji
Omogućavaju lakše pronalaženje kvarova i održavanje sistema
Omogućavaju laku promenu logike upravljanja.
Međutim, i pored svih navedenih prednosti, ključ uspjeha PLC kontrolera ipak
leži u načinu njihovog programiranja. Za programiranje PLC kontrolera koristi se
jezik
lestvi è astih
logičkih dijagrama
(ili leder dijagrama -
ladder diagra
m), koji je
već dugi niz godina u upotrebi u industriji pri projektovanju logičkih i
sekvencijalnih relejnih uređaja. Ovaj jezik koristi grafičku notaciju koja je po
6
