Plc uređaji

1. PRIMJENA I PROGRAMIRANJE PROGRAMIBILNIH KONTROLERA

1.1.

Uopšte o PLC kontrolerima

Uopšteno, sistem upravljanja u elektrotehnici čini skup elektronskih uređaja i opreme koji
obezbjeđuju   stabilnost,   tačnost   i   elimininaciju   štetnih   prelaznih   stanja   u   proizvodnim
procesima. Sistem upravljanja može biti različitog oblika i implementacije, od energetskih
postrojenja do mašina. Sistemi upravljanja su se razvijali tokom vremena. U ranom periodu
razvoja sami ljudi su obavljali upravljačke zadatke. Krajem šezdesetih godina prošlog vijeka
sistemi   upravljanja   su   bili   zasnovani   na   primjeni   relejne   logike,   zasnovane   na   relativno
jednostavnim logičkim algoritmima. Glavna mana relejne logike je da se pri bilo kakvoj
promjeni u sistemu upravljanja ona mora mjenjati, promjenom ožičenja ili čak ubacivanjem u
potpunosti novih sklopova. Te promjene izazivale su velike troškove ne samo za opremu već i
dugotrajne   zastoje   potrebne   za   modifikaciju   i   testiranje.   Napredak   tehnologije   u   izradi
mikroprocesora, u to vreme, doveo je do revolucije u sistemima upravljanja. Pojavila se ideja
o izradi elektronsko-mikroprocesorskom upravljačkom uređaju koji bi se mogao jednostavno
reprogramirati u slučaju izmjene u upravljačkim zadacima. Izrađeni su i prvi takvi uređaji, koji
su dobili naziv programabilni logički kontroleri (Programmable logic controllers) ili skraćeno
PLC. Dalji razvoj ovih uređaja je bio vrlo brz, pošto su pokazali izuzetne prednosti u odnosu
na   logiku   zasnovanu   na   primjenu   releja,   jer   nemaju   mehaničkih   pokretnih   dijelova,
fleksibilniji   su   zbog   mogućnosti   programiranja,   manja   je   moguća   pojava   grešaka   tokom
ožičavanja, manjih su dimenzija, imaju manju sopstvenu potrošnju i pouzdanost rada im je
velika. Prema standardima Udruženja proizvođača električne opreme (The National Electrical
Association – NEMA) programabilni logički kontroler definisan je kao: “Digitalni elektronski
uređaj   koji   koristi   programabilnu   memoriju   za   pamćenje   naredbi   kojima   se   zahtjeva
izvođenje   specifičnih   funkcija,   kao   što   su   logičke   funkcije,   sekvenciranje,   prebrojavanje,
mjerenje vremena, izračunavanje, u cilju upravljanja različitim mašinama i procesima”. PLC
kao industrijski računar samim svojim dizajnom predviđen je za primenu u neposrednom
okruženju procesa sa kojim upravlja, tako da je otporan na razne nepovoljne uticaje, prašina,
vlaga,   visoka   temperatura,   vibracije   i   elektromagnetne   smetnje,   tako   da   se   obično
primenjuje   za   riješavanje   decentralizovanih   upravljačkih   zadataka,   na   samom   mjestu
upravljanja, gde se povezuje preko ulaza i izlaza sa uređajima kao što su operatorski paneli,
motori, senzori, prekidači, ventili i sličnim. PLC kao i svaki računar ima operativni sistem, koji
svakako ima mnogo manje mogućnosti od operativnih sistema opšte namjene, ali u današnje
vreme opšte potrebe za komunikacijama, može u potpunosti da ih podrži. Stoga je moguće
izvesti   povezivanje   programabilnih   logičkih   kontrolera   (PLC-a)   i   eventualno   centralnog
računara ili drugih računara, radi rešavanja složenijih upravljačkih zadataka ili jednostavne
akvizicije podataka i upravljanja sa daljine. Mogućnosti komunikacije među PLC uređajima su
tako velike da omogućavaju visok stepen iskorišćenja i koordinacije procesa, kao i veliku
fleksibilnost   u   realizaciji   upravljačkog   procesa,   tako   da   mogućnost   komunikacije   kao   i
fleksibilnost pretstavljaju glavne prednosti primjene riješenja sa PLC uređajima.

1.2. PLC kontroler

PLC kontroler je elemenat automatizovanog sistema, koji na osnovu prihvaćenih ulaznih
signala   sa   ulaznih   uređaja,   po   određenom   programu,   formira   izlazne   signale   sa   kojima
upravlja izlaznim uređajima. U automatizovanom sistemu, PLC kontroler je obično centar
upravljanja. Izvršavanjem programa smeštenog u programskoj memoroji, PLC neprekidno
posmatra   stanje   sistema   preko   ulaznih   uređaja.   Na   osnovu   logike   implementirane   u
programu PLC određuje koje akcije trebaju da se izvrše na izlaznim uređajima. Za upravljanje
složenim procesima moguće je povezati više PLC kontrolera među sobom ili sa centralnim
računarom.
Prema broju ulazno/izlaznih priključaka PLC uređaji mogu se načelno podijeliti na mikro sa
maksimalno do 32, male do 256, srednje do 1024 i velike PLC-e preko 1024 ulazno/izlaznih
priključaka.   Sa   povećanjem   broja   priključaka   mora   se   povećati   i   brzina   procesora   kao   i
količina memorije a samim tim i složenost i cijena samog uređaja raste

1.3 Ulazni uređaji

Ulazni uređaji čije signale prihvata PLC, mogu biti vrlo različiti. Po tipu signala koji daju na
svom   izlazu   mogu   se   podeliti   na   digitalne   (kontaktne   prirode   ON   /   OFF)   i   analogne.
Karakteristični   digitalni   ulazni   uređaji   su   tasteri,   prekidači,   krajnji   prekidači,   fotoćelije,
presostati,   temostati   i   drugi.   Karakteristični   analogni   ulazni   uređaji   su   termoelementi,
otpornički termometri i drugi pretvarači električnih i neelektričnih veličina u standardne
strujne i naponske signale. Ulazni signali pri tome se moraju prilagoditi sa odgovarajućim PLC
ulaznim   modulima.  Ulazni   moduli   konstruišu   se   za   prihvat   jednosmernih   i   naizmeničnih
električnih signala naponskih nivoa od 10 do 250V, strujnih nivoa od 0(4) do 20mA, signala
na TTL nivou, impulsnih ulaza sa brojačkim ili interapt prihvatom i slično.

Slika 1. Tipični ulazni uređaji

na računaru (bez potrebe za izmjenama u ožićenju, sem ukoliko se ne zahjteva
dodavanje nekog ulaznog ili izlaznog uređaja).



Potreban je znatno manji broj rezervnih delova.



Mnogo je jeftiniji u poređenju sa konvencionalnim sistemom, naročito u sistemima
gde je potreban veliki broj U/I uređaja.



Pouzdanost PLC-a je veća od pouzdanosti elektro-mehaničkih releja i tajmera.

1.6. Opis sistema upravljanja sa PLC uređajem

Sistem koji se automatizuje odnosno na koji se želi primjeniti automatsko upravljanje naziva
se   objekat   upravljanja.   Rad   objekta   upravljanja   se   konstantno   prati   ulaznim   uređajima
(senzorima) koji daju informaciju PLC uređaju o zbivanju u sistemu. Kao odgovor na to PLC
šalje signal spoljnim izvršnim elementima koji zapravo kontrolišu rad sistema na način kako
je to programer programom odredio. Programer PLC uređaj programira na osnovu zahteva i
postavljenih kriterijuma definisanih tehnološkim zadatkom. Program se piše u namjenskom
programskom jeziku, koji svaki proizvođač daje uz svoj PLC, a koji pretstavlja kombinaciju
programskog editora, kompajlera i komunikacionog softvera. U editoru se program piše
prateći   redoslijed   operacija   upravljanja,   a   zatim   se   proverava   njegova   sintaksa   i   vrši
kompajliranje. Ako je sve u redu, komunikacionom vezom softver se šalje u memoriju PLC-a
gde   se   smiješta   i   pokreće.   Ulazni   i   izlazni   uređaji,   koji   se   povezuju   sa   PLC   uređajem,
optimalno   se   odabiraju   na   osnovu   zahteva   i   postavljenih   kriterijuma   definisanih   u
tehnološkom zadatku koje treba da zadovolje. Ulazni uređaji su prekidači, senzori i davači.
Izlazni uređaji mogu biti solenoidi, releji, elektromagnetni ventili, motori, kontaktori kao i
uređaji za svetlosnu i zvučnu signalizaciju.

1.7. Sistemski pristup projektovanju sistema upravljanja pomoću PLC uređaja

kuća bi bio da se sprovede jedan normalno otvoren prekidač od svakih vrata do alarma
(upravo kao i prekidač za zvono). Tada, ako bi se vrata otvorila, to bi zatvorilo prekidač i
alarm bi se aktivirao. Ovako izveden sistem bi radio ali bi bilo problema. Neka se pretpostavi
da prekidač ne radi, da je žica slučajno u prekidu ili se recimo prekidač polomi, itd (ima
mnogo načina na koje bi sistem mogao da postane nefunkcionalan). Problem je što domaćin
nikad ne bi znao da sistem ne radi. Provalnik bi mogao da otvori vrata, prekidač ne bi radio i
alarm se ne bi aktivirao. Očigledno ovo nije dobar način kako napraviti sistem. Sistem treba
da se postavi tako da se alarm aktivira od strane provalnika ali i sam od sebe ako neka od
komponenti ne funkcioniše (domaćin svakako želi da zna ako sistem ne radi). Obzirom na ove
nove   okolnosti   bolje   je   koristiti   prekidač   sa   normalno   zatvorenim   kontaktima   koji   će
detektovati neovlašćen  ulaz (otvaranje  vrata  prekida tok  struje  i taj  signal se  koristi za
aktiviranje zvučnog signala) ili kvar na sistemu kao što je prekid žice. Razmatranja kao što su
ova su još značajnija u industrijskom okruženju gdje bi kvar mogao da prouzrokuje povredu
nekog   radnika.   Jedan   od   takvih   primjera   gde   se   koriste   izlazi   sa   normalno   zatvorenim
kontaktima je sigurnosna ograda kod mašina za sečenje. Ukoliko se vrata ograde otvore
prekidač djeluje na izlaz sa normalno zatvorenim kontaktima i prekida kolo za napajanje čime
mašina   staje   i   time   sprječava   povrede   radnika.   Pojmovi   normalno   otvoren   i   normalno
zatvoren se mogu primeniti i na senzore. Senzori se koriste da bi se osjetilo prisustvo fizičkih
objekata, izmjerila neka količina ili veličina. Na primer, jedna vrsta senzora može da se koristi
da bi se detektovalo prisustvo kutije na pokretnoj traci, druga vrsta može da se koristi za
mjerenje fizičke veličine kao što je toplota itd. Ipak, većina senzora je tipa prekidača. Njihov
izlaz je u stanju ON ili OFF u zavisnosti od toga šta senzor oseća. Neka se kao primer uzme
senzor koji je napravljen da oseti metal kada metalni deo prolazi kraj senzora. Za tu namjenu
mogao bi se upotrebiti senzor sa normalno otvorenim ili sa normalno zatvorenim kontaktom
na izlazu. Ako bi bilo potrebno obavestiti PLC svaki put kada deo prođe kraj senzora, trebalo
bi izabrati senzor sa normalno otvorenim izlazom. Izlaz senzora bi se aktivirao samo ako bi
metalni deo bio ispred senzora i odmah isključio kad bi dio prošao. PLC bi onda mogao da
izračuna broj puta koliko se normalno otvoren kontakt na izlazu senzora aktivirao i time znao
koliko   je   metalnih   delova   prošlo   kraj   senzora.