Általános PLC ismeretek

Széchenyi István Egyetem Automatizálási Tanszék

Általános PLC ismeretek Összeállította: Dr. Hodossy László

1

Az EMBER-GÉP kapcsolat eszközei Man-Machine Interface (MMI) vagy Human-Machine Interface (HMI) eszközök: a kezelő és a PLC közötti kommunikációt biztosítják • Kétirányú: be- és kiviteli eszközök • Adatbeviteli eszközök: Peremkerekes dekádkapcsoló • Billentyűzet • Peremkerekes dekádkapcsolók Numerikus adatok bevitele párhuzamos ill. multiplex módon Párhuzamos bevitelnél: dekádonként 4 bemeneti vonal kell: pl. négydekádos adat beviteléhez 4x4=16 db PLC bemenet kell

2

Az EMBER-GÉP kapcsolat eszközei Adatbevitel peremkerekes dekádkapcsolóval párhuzamos módon

3

Az EMBER-GÉP kapcsolat eszközei Adatbevitel peremkerekes dekádkapcsolóval multiplex módon

Kimenet is szükséges + kezelőszoftver 3x16=48 vonal beolvasásához: 16 bemenet kell Diódák a káros visszahatások ellen szükségesek A program mintavételező jelet ad a megfelelő kimenetre, majd a bemeneti kódkombináció beolvasása Bemenetek multiplex kezelése: ciklusszervezéssel 4

Az EMBER-GÉP kapcsolat eszközei Adatbevitel billentyűzettel Billentyűzetkezelés is multiplex • 4x4=16 billentyű kezeléséhez 4 kimeneti (STROBE) és 4 bemeneti vonal kell • A billentyűzet funkciójának felismerését a PLC szoftver biztosítja • Funkcióbillentyűzet multiplex kezelési vázlata:

5

Az EMBER-GÉP kapcsolat eszközei Billentyűzetkezelés szoftverének folyamatábrája

•Billentyűzetkezelő programot megszakításkéréssel célszerű kezdeményezni •Nagy teljesítményű PLC-knél ember-gép kapcsolat: PC klaviatúra + alfanumerikus vagy grafikus display •Kommunikáció: RS232C vagy hálózati összeköttetés 6

Az EMBER-GÉP kapcsolat eszközei Adatkiviteli eszközök Numerikus adatok megjelenítésére: hétszegmenses kijelzők Vezérlés: párhuzamos ill. multiplex módon Pl. 4 dekádos kijelző működtetése párhuzamos módon (4x4=16 PLC kimenet):

7

Az EMBER-GÉP kapcsolat eszközei Interaktív terminálok Be/kiviteli eszköz, sok változat, pl.: 4 sorban és 20 oszlopban (egyszínű) alfanumerikus karakterek + billentyűk • 640x480 képpontos színes képernyő, érintésre vagy nyomásra érzékeny • Közös jellemzők: 2 csoport: alfanumerikus, grafikus • Képernyőn frissített információk a PLC aktuális változóinak értékétől függően (bit, • bájt, szó) Soros kommunikáció a PLC-vel, master a terminál • Adatbevitel (tasztatúra, érintőképernyő) soros kommunikációval a PLC változóiba • Terminál programfejlesztése PC-n gyártóspecifikus szoftverrel • Soros kommunikáció: RS232C: pont-pont kapcsolat miatt csak egy terminál lehet • RS422/485: több terminál is lehet (több master) • Újabban: pl. MODBUS, PROFIBUS kommunikáció (többféle gyártmány is összekapcsolható) Interaktív terminálhoz kapcsolható: Pl. tasztatúra, vonalkód-olvasó, nyomtató •

8

PLC program le- és feltöltés CÉL: A felhasználói programot a PLC RAM-jába ill. EEPROM-jába kell letölteni

RAM memória (telepes) funkcionális területei:

EEPROM funkcionális területei:

Felhasználói program


CPU konfiguráció

CPU konfiguráció

Változók (V) memóriater.

V memóriater. (permanens terület)

Bit (M) memóriater.

M memóriater. (permanens terület)

Időzítők és számlálók aktuális értékei


9

PLC program le- és feltöltés Felhasználói programot a PLC RAM-jába ill. EEPROM-jába kell letölteni:

Felhasználói program CPU konfiguráció Adatblokk (V)

EEPROM

RAM



CPU konfiguráció Változók (V) memóriater.

Bit (M) memóriater. Időzítők és számlálók aktuális értékei

Felhasználói program CPU konfig. Adatblokk (V)

CPU konfiguráció V memóriater. (permanens terület) M memóriater. (permanens terület) Időzítők és számlálók aktuális értékei

10

PLC program le- és feltöltés Adatok automatikus mentése tápfeszültség csökkenésekor:

RAM Felhasználói program

EEPROM Felhasználói program CPU konfiguráció

CPU konfiguráció Változók (V) memóriater.






11

PLC program le- és feltöltés Adatmentés tápfeszültség csökkenésekor: EEPROM



CPU konfiguráció

CPU konfiguráció


Bit (M) memóriater. Időzítők és számlálók aktuális értékei

V memória


M memória első X bájtja

M memóriater. (permanens terület) Időzítők és számlálók aktuális értékei

12

PLC program le- és feltöltés RAM feltöltés automatikusan tápfeszültség bekapcsolásakor: EEPROM




CPU konfiguráció

CPU konfiguráció

CPU konfiguráció







13

PLC program le- és feltöltés Teljes RAM feltöltése tápfeszültség bekapcsolásakor: EEPROM

RAM



CPU konfiguráció

EEPROM teljes tartalmának átmásolása a RAM-ba

CPU konfiguráció






Időzítők és számlálók területe 0-ba állítódik


14

PLC program le- és feltöltés Tartós adattárolás: memóriakártyával Adatok letöltése mágneskártyára: EEPROM



CPU konfiguráció

CPU konfiguráció







Mágneskártya 15

PLC program le- és feltöltés Memóriafeltöltés mágneskártyáról bekapcsoláskor: EEPROM

RAM


Felhasználói program Felhasználói program CPU konfiguráció Adatblokk (V)

CPU konfiguráció

CPU konfiguráció






Időzítők és számlálók területe 0-ba állítódik


Felhasználói programok CPU konfiguráció V memória

Mágneskártya 16

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek Technológiai folyamat és adatok megjelenítése: Sématábla • Kijelzőműszerek • Regisztrálók • Jelzőlámpák • Hangjelzők • Hátrányok: méret, módosítás, költség Napjainkban: számítógépes rendszer (monitor/ok) + folyamatvizualizáló szoftver (pl. Pro-Tool, WinCC, Vision2000, stb.) Folyamatjelek és adatok a PLC-től általában soros kommunikációval érkeznek Fontos: a megjelenített adat hiteles legyen Jelzések és hihetőségük Jelzések: egyedi, jelzéspárok, jelzéscsoportok Egyedi jelzések (pl. ajtó zárt-nyitott állapota, nyomás/szintkapcsoló, stb.) • jelzés hihetőségvizsgálata: jelzés megkettőzése (komplemens pár: csak 1,0 vagy 0,1 esetén fogadható el a jelzés) Jelzéspárok • pl. tartály szintjelzése (min., max.), megkettőzés nélkül is lehet ellenőrizni (de nem minden érzékelő hiba fedhető fel) 17

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek Tartály szintérzékelése: Szint a minimum alatt

Szint a maximum felett

Folyadékszint

0

0

Minimum és maximum között

0

1

Maximum felett

1

0

Minimum alatt

1

1

hihetetlen

Tolózár állapota: Tolózár nyitott

Tolózár zárt

Az állapot

0

0

Tolózár éppen zár vagy nyit

0

1

zárt

1

0

nyitott

1

1

hihetetlen

00 értékpár csak nyitás vagy zárás idején lehet, hosszabb időtartam esetén a tolózár elakadt, tehát időzítésfigyelés is szükséges •Jelzéscsoportok: Pl. több jelzés közül egyszerre csak egy lehet „1”, (pl. több útvonal, üzemmód jelzése) 18

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek Analóg távadók jelzései (4-20 mA, 0-10 V, stb.): Kijelzés: skálázás után mérnöki egységben Hihetőségi tartomány: a méréshatárnál szűkebb tartomány Intelligens (smart) távadók: soros kommunikáció terepi buszon keresztül (jel digitálisan, mérnöki egységre átszámítva), hihetőségi tartomány: beállítható Technológiai jellemzők (pl. hőmérséklet) nem változhatnak ugrásszerűen: ha két egymást követő mintavétel adataiból számított változási sebesség meghalad egy hihetőségi határt, akkor az adat hihetetlen → mérőeszköz, komm. csatorna hibás Adatpótlás szükséges: Pl. Utolsó érvényes adat figyelembe vétele (de csak egy adott ideig) • Alarmvizsgálat (min-max átlépésekor jelzés + határeltolás) Trendfigyelés Feldolgozási feladatok 12. Eseményüzenetek (vész-, közönséges), nyugtázás, archiválás adatbázisban 13. Származtatott adatok előállítása (pl. gázmennyiség mérése mérőperemmel, gömbtartályban a folyadék mennyisége, stb.) 14. Adatarchiválás (adat, esemény, jelzés tárolása hosszú időre címkézve, dátummal) → nagy háttérkapacitás igény → csak egy szignifikáns változási küszöbnél nagyobb változást archiválunk, Néha adattömörítés: csak a változási trendet tárolják 15. Post-mortem adatarchívumok (üzemzavar okát utólag meg lehessen állapítani)19

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek Jellemzők: Az elévült adatok felülíródnak • Archívum írása feltételhez kötött • 5. Órás, műszakos, napi adatok előállítása (átlag, szórás, min-max érték, fogyasztás, készlet) 6. Kötetlen időtartam adatainak előállítása (átlag, szórás, min-max érték, fogyasztás, készlet) 7. Üzemelési idő előállítása (egy vagy több jelzés alapján) Kezelői jogosultságok (eseményüzenet kijelzése csak az illetékes monitoron) Napjainkban: interneten/intraneten keresztül is elérhető a vizualizáló rendszer

20

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek PLC-SCADA és DCS rendszerek SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition = felügyeleti irányítás és adatgyűjtés DCS: Distributed Control System = osztott intelligenciájú folyamatirányító rendszer PLC-SCADA rendszerek jellemzői: Folyamatjeleket PLC-k kezelik, vezérlés, szabályozás PLC-vel • MMI/HMI kapcsolat: PC vagy munkaállomás • Eszközöket terepi busz köti össze • SCADA: egy központi PC-n futó SW, melynek révén a PLC-k, szabályozók, CNC-k, • stb. valamilyen lokális hálózaton keresztül folyamatirányító rendszert valósítanak meg DCS rendszerek jellemzői: Bonyolult és veszélyes technológiák felügyelete (általában) • Sok a redundáns megoldás (hot standby, adatátviteli hálózatok duplikálása) • Teljesebb az öndiagnosztika • Nincs külön analóg vagy digitális be- kimenet, hanem analóg vagy digitális • csatorna van, amely konfigurálható akár bemenetnek, akár kimenetnek Folyamatközeli hardver és MMI eszközök egységes rendszert alkotnak • Napjainkban: PC bázisú rendszerek, amelyek a SCADA-hoz hasonló funkciókat látnak el (Soft Logic), de a vezérlési és szabályozási feladatokat is a PC-k látják el hálózati struktúrában, PLC-k nélkül 21

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek Visual Logic Controller (VLC) PLC-k versenytársa a PC bázisú irányítórendszer PLC és PC között sok a hasonlóság, de vannak lényeges különbségek is: HW megbízhatósága, SW kialakítása: Megoldás: VLC: PENTIUM processzor teljesítménye + Windows NT előnyei + Windowstól független biztonságos működés VLC fontos jellemzői: futtatáshoz szükséges adatok a memóriában, • vezérlőprogram futtatásakor nem kell a merevlemezről adatokat beolvasni (csak • rendszerindításkor) → merevlemez hibája miatt nincs rendszerleállás, Fontos adatok a memóriakártyán őrződnek, • Nem probléma a többféle I/O eszköz és PC közti kapcsolat (sokféle driver van) •

22

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek • •

Real-time operációs rendszer prioritással rendelkezik a Windows NT-vel szemben (vezérlőrendszer a Windows-tól függetlenül fut) VLC túléli a „kék halált”, így a folyamatirányítást nem befolyásolja hátrányosan a Windows rendszerhibáiból adódó instabilitás

VLC működése lényegesen különbözik az ún. szoft-PLC programoktól: •Szoft-PLC: Windows alapfunkciók a legmagasabb prioritásúak (pl. lemezműveletek, egér-, billentyűzetkezelés, stb.), a vezérlési műveletek bármikor megszakíthatók, ciklusidő nem meghatározható, valós idejű működés nem garantálható 23

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek A szoft-PLC „PLC” műveletvégzése:

•Hard real-time vezérlés: a folyamat szempontjából fontos taszkok kapják a legmagasabb prioritást, az összes Windows folyamat a két ciklus között kerül végrehajtásra, a vezérlés nem szakad meg, akár 1 ms-on belüli ciklusidő is elérhető

24

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek A hard real-time „PLC” műveletvégzése:

A klasszikus PLC-s rendszernél: külön HW és SW elemek: rendszer konfigurálásához ugyanazt az adatot több helyen is el kell helyezni → változtatáskor valamennyi adatbázist egyenként módosítani kell VLC: összes szükséges adat egyetlen adatbázisban, ezért a SW valamennyi eleme (fejlesztő, MMI, OLE szerver, stb.) ugyanazokat a változókat használja

25

Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek A VLC adatbázis felépítése:

A VLC támogatja: •Létradiagramos, folyamatábrás programozást •On-line programozást •Diagnostic Managert •Hálózaton keresztüli programfejlesztést, távprogramozást

26

Általános PLC ismeretek

Recommend Documents