Česká zemědělská univerzita v Praze

Česká zemědělská univerzita v Praze Technická fakulta

Použití kompaktních PLC (PA) k měřícím aplikacím bakalářská práce

Vedoucí práce: prof. Ing. Zdeněk Bohuslávek, CSc. Autor práce: Tomáš Burda

PRAHA 2012  

 

   

                                    Prohlašuji,  že  jsem  tuto  diplomovou  práci  vypracoval  samostatně  pod  vedením prof.  Ing.  Zdeňka  Bohuslávka,  CSc.  a  uvedl  jsem  všechny  literární  prameny  a  publikace, ze kterých jsem čerpal.  V Praze dne 16.4.2012 

 

 

_____________________________

   

                                        Děkuji vedoucímu bakalářské práce prof. Ing. Zdeňku Bohuslávkovi, CSc. za cenné  rady, připomínky a metodické vedení práce.   

 

   

Abstrakt  Cílem  této  bakalářské  práce  je  zjistit  v jaké  míře  lze  využít  kompaktní  PLC  pro  měřící  aplikace.  V kapitole  „Programovatelné  automaty“  je  popsána  základní  funkce  a struktura  automatů.  Následující  kapitola  uvádí  stručný  výčet  vyráběných  řad  kompaktních PLC různými výrobci a která jsou využitelná pro měřící aplikace. S vybraným  automatem  je provedeno  měření  a  následné  zhodnocení  výsledků  měření.  V posledních  kapitolách je popsáno využití automatu a navržena vzorová aplikace. 

Klíčová slova: programovatelný automat (PA), měření 

The use of compact programmable controllers (PLC) for  measuring applications 

Summary  The  aim  of  this  thesis  is  to  determine  the  extent  to  which  one  can  use  compact  PLC  technology  for  measurement  applications.  The  first  chapter  "Programmable  Logic  Controllers" describes the basic functions and structure of PLC. The next chapter provides  a brief list of compact PLC series produced by different manufacturers which are usable  for  measurement  applications.  With  the  selected  automat  I  performed  some  measurement and present an evaluation of the results. The last chapter describes the use  of the selected PLC and the designed sample application. 

Key words: programmable logical controler (PLC), measuring   

 

   

Obsah 1  Úvod..................................................................................................................... 1  2  Programovatelné automaty ................................................................................ 2  2.1  Historie ......................................................................................................... 3  2.2  Blokové schéma PLC ..................................................................................... 3  2.3  Zpracování programu v PLC ......................................................................... 4  2.4  Programovací jazyky ..................................................................................... 4  2.4.1  Textové jazyky ........................................................................................ 4  2.4.2  Grafické jazyky ........................................................................................ 4  2.5  Rozdělení automatů ..................................................................................... 6  2.5.1  Mikro PLC ............................................................................................... 6  2.5.2  Kompaktní PLC ....................................................................................... 7  2.5.3  Modulární PLC ........................................................................................ 7  3  Přehled a charakteristika kompaktních PLC ........................................................ 9  3.1  Crouzet Millenium 3 ..................................................................................... 9  3.2  Eaton (Moeller) EASY ................................................................................. 11  3.3  Siemens LOGO! .......................................................................................... 12  3.4  Tecomat FOXTROT ..................................................................................... 13  4  Výběr vhodného PLC pro měřící aplikace .......................................................... 14  4.1  Analýza analogových vstupů ...................................................................... 14  4.1.1  Hardwarové řešení analogových vstupů .............................................. 16  4.1.2  Parametry AD převodníku procesoru ATmega128 .............................. 17  4.2  Laboratorní měření .................................................................................... 18  4.2.1  Přesnost převodu ................................................................................. 18 

   

4.2.2  Rychlost odezvy PLC ............................................................................. 20  4.2.3  Rozlišení AD převodníku ....................................................................... 21  4.2.4  Vyhodnocení naměřených údajů ......................................................... 22  5  Přehled příkladů užití k provoznímu měření ..................................................... 23  5.1  Měření tlaku ............................................................................................... 23  5.1.1  Funkční blok PRESSURE GAIN ............................................................... 23  5.1.2  Funkční blok FLOW ............................................................................... 24  5.1.3  Funkční blok LEVEL ............................................................................... 25  5.2  Měření teploty ........................................................................................... 26  5.2.1  Funkční bloky CTN ................................................................................ 26  5.2.2  Funkční blok DEFROST .......................................................................... 26  5.2.3  Funkční blok HEAT CURVE .................................................................... 27  5.3  Analogový PID regulátor ............................................................................ 27  6  Návrh na realizaci měřící aplikace ..................................................................... 29  6.1  Popis zadání ................................................................................................ 29  6.2  Přiřazení vstupů a výstupů PLC .................................................................. 30  6.3  Popis funkce programu .............................................................................. 30  6.3.1  Ruční ovládání závlahy ......................................................................... 31  6.3.2  Vypouštění nádrže ................................................................................ 31  6.3.3  Automatická regulace výšky hladiny .................................................... 31  6.3.4  Automatická zálivka ............................................................................. 31  6.3.5  STOP ..................................................................................................... 32  6.3.6  Makro OUT ........................................................................................... 32  6.4  Testování navržené aplikace ...................................................................... 32 

   

7  Závěr .................................................................................................................. 33  8  Seznam použitých zdrojů ...................................................................................... I  9  Seznam zkratek .................................................................................................... II  10 

Seznam použitých symbolů ............................................................................ III 

11 

Seznam obrázků .............................................................................................. IV 

12 

Seznam tabulek ............................................................................................... VI 

13 

Seznam příloh ................................................................................................ VII 

 

   

1 Úvod Tato  bakalářská  práce  se  zabývá  možnostmi  využití  kompaktních  programo‐ vatelných automatů pro měřící účely.  V dnešní  době  se  kompaktní  PLC  používají  nejenom  pro  průmyslové  odvětví,  ale  také  pronikají  do  domácností,  kde  fungují  jako  řídící  systém  domácí  automatizace.  Je to systém  jednoduchý  a  nenáročný.  Mezi  jejich  velké  výhody  patří  nízká  pořizovací  cena,  jednoduchá  instalace  a  nenáročné  programování  či  následné  ovládání.  Mnoho  z těchto  automatů  má  možnost  využít  některé  svoje  vstupy  jako  analogové.  Tedy  k automatu  můžeme  připojit  např.  senzor  teploty  a  měřit  jím  teplotu  v  místnosti.  Ale  co lze od těchto automatů očekávat? Odpovědí je obsah této bakalářské práce.  Jejím  cílem  je  prozkoumat  trh  a  několik  vybraných  automatů  blíže  představit.  Následně  vybrat  jeden  automat,  který  podrobně  popíši.  S tímto  automatem  provést  měření a získané výsledky vyhodnotit. Podle nich navrhnout adekvátní vzorovou aplikaci.  V kapitole  2  je  vysvětleno,  co  to  jsou  programovatelné  automaty,  jak  fungují,  jak se programují a jejich základní členění.  Kapitola  3  ukazuje  stručný  přehled  často  používaných  automatů  od  čtyř  různých  výrobců.  Tyto  automaty  jsou  vyráběny  v několika  řadách,  jejichž  základní  parametry  uvádím v tabulkách.  Kapitola 4 popisuje vybraný automat, kde se zabývám jeho konstrukcí a parametry  měřících vstupů. Dále je zde vyhodnoceno provedené laboratorní měření.  V kapitole 5 ukazuji využitelnost automatu v měřících aplikacích. Jsou zde popsány  funkce, kterými se tento automat příznivě odlišuje od konkurenčních přístrojů.  V  poslední  kapitole  je  uvedena  vzorová  aplikace,  která  odpovídá  závěrům  zjištěným v předchozích kapitolách.   

 

1   

2 Program movatelné auto omaty Automatty jsou hard dwarová za řízení, která podle nějjakého proggramu auto omaticky  vykonávají nesp pojitou řídící činnost. Taaké obsahu ují analogovou část proo řízení analogových  proceesů. Řídící aalgoritmy m mohou být vvykonávány dvěma způsoby:  a) Paralelně  –  pro ogram  je  hhardwarové é  uspořádán ní  logickýchh  obvodů.  Blokové  schéma paraleln ního řídícíhoo systému je na Obr. 1.  Obr. 1 Paralelní zpra acování (1) 

  b) Sério ově  –  proggram  je  řeešen  postu upným  vyko onáváním  sekvencí  instrukcí.  Bloko ové schémaa tohoto syystému je te edy jednodu ušší než v ppředchozím  případě  a je zznázorněno na Obr. 2. O Obr. 2 Sériové zpracování (1 1) 

  Program movatelné  lo ogické  autoomaty  (Proggrammable Logical  Co ntroler  –  PLC)  P jsou  elekttronické  syystémy  určené  pro  pprůmyslové  prostředí. Využívají  programovvatelnou  paměěť  pro  provvádění  speccifických  fuunkcí  (logickké,  sekvenčční,  časové,,  apod.)  za  účelem  řízen ní  strojů  nebo  různých  procesů.  KK tomuto  účelu  využívají  digitálníí,  analogové é  vstupy  a výsstupy.  Auto omaty  jsou u  konstruoovány  tak,  aby  bylo  zajištěno  snadné  začlenění  do syystémů průmyslového řízení. (1) 

2   

2.1

H Historie

PLC bylyy vyvinuty kkoncem 60. let 20. století pro auto omobilový  průmysl v A Americe.  Před  nástupem m  PLC  byla  výroba  říízena  pomo ocí  reléové é  logiky,  vaačkových  časovačů  č a mn noha  dalších  elektrom mechanickýcch  systémů ů.  Takže  jakákoliv  zm měna  či  akttualizace  řídícíího  systému  znamenaala  přepoje ní  mnoha  prvků.  To  bylo  finanččně  a  časovvě  velmi  náročné. (2)  V 80. letech docházzí k prvním  pokusům o o standardizzaci v komuunikaci, zme enšování  velikosti  autom matů.  Začín ná  se  též  postupně  prosazova at  program mování  sym mbolické  programování  pomocí  p oso obních  poččítačů.  Do  této  t doby  se  PLC  proogramovali  pomocí  programovacích h terminálů nebo ručníích program mátorů.  Začátkem m 90. let do ochází k posstupnému snižování po očtu protokoolů a k mod dernizaci  fyzických vrstevv.  V posled dní  době  je  j snahou  sjednotit  programování  autom matů  do  jednoho  mezinárodního standartu, kterým se zzabývá norm ma IEC 1131 1‐3. (3) 

2.2

B Blokové schéma s PLC

Obecná  struktura  PLC  P je  znázoorněna  blokkovým  sché ématem  uvvedeným  naa  Obr.  3.  Auto omat je s řízzeným systé émem proppojen pomocí vstupů a výstupů, ktteré mohou u být jak  digitáální,  tak  i  analogové é.  Program m  uložený  v  paměti  je  zpracovváván  proccesorem  automatu. Většinou je auttomat osazeen nějakým m komunikačním rozhraaním (napřř. RS232,  RS4885, Ethernett, apod.). (1 1)  Obr. 3 Blokové schééma PLC (1) 

 

3   

2.3

Z Zpracová ání progrramu v PLC P

Program m  v automattu  se  perioodicky  opakkuje  v uzavřřeném  cykl u  –  scanu.  To zna‐ menáá,  že  se  paralelně  p načtou  do  paměti  staavy  všech  vstupů  v (vzoorkování  syystému),  násleedně se sérriově zpracu ují podle naahraného prrogramu a po jeho do běhnutí se  všechny  výsleedné  stavy  předají  parralelně  na  vvýstupy.  Scaan  je  proto  výhodný,  žže  při  zpraccovávání  programu  udržu uje  konstan ntní  stavy  vvstupů  a  výsstupů.  Tím  se  eliminujjí  nežádouccí  účinky  při běhu programu, kdy by mohlo doccházet k neu určitým stavvům (hazarddům) na výsstupech.  Auto omat,  díky  své  s rychlostti,  se  tedy  jjeví  jako  paaralelní  systtém,  ale  zppracování  prrogramu  je sériové. Tok informací přři zpracovánní programu u je grafickyy znázorněnn na Obr. 4.  Obr. 44 Tok informaccí v PLC (1) 

 

2.4

P Programo ovací jazzyky

Program movací  jazykky  lze  rozděělit  na  textové  jazyky  (IL,  ST)  a  ggrafické  jazzyky  (LD,  FBD,  SFC). (1)  2.4.1 Textové T jaz zyky 

S Seznam  insstrukcí  (Insstruction  Lisst  –  IL)  – programoování  je  naa  úrovni  a assembleru.  



S Strukturova aný text (Strructured Teext – ST) –  pro program mování se vvyužívají  a algoritmické é jazyky nappř. Pascal, C, …atd. 

2.4.2 Grafické G ja azyky 

P Příčkové  dia agramy  (Laadder  Diagrram  –  LD) –  vychází  zz liniových  schémat  s a a graficky př řipomíná žeebřík (příčkyy). Mnohdy se též nazýývá jako žeb bříčkové,  liiniové,  relé éové  schém ma.  Kreslí  se e  zleva  dop prava  a  poořadí  vykonávaných  4 

 

fu unkcí postu upuje shora  dolů. Na O Obr. 5 je tím mto jazykem m znázorněn n příklad  d dvoutlačítko ového ovláddání spotřeb biče.  Obr. 5 D Dvoutlačítkové ovládání spo otřebiče v LD  (1) 

  

 B Bloková sch hémata (Funnction Block Diagram – – FBD) – prrogram je re eprezen‐ to ován jako b blokové schééma. Nejčastěji se využívá bloků zz číslicové ttechniky.  D Dvoutlačítko ové  ovládánní  spotřebiiče,  ukázan né  na  Obr..  6,  je  realizováno  lo ogickou funkcí.  Obr. 6 Dvouttlačítkové ovlá ádání spotřebiče v FBD (1) 

  

S Sekvenční  blokové  b scchéma  (Seq quential  Fu unction  Chaart  –  SFC))  –  zde  se využívá  dvou  hlavnícch  prvků  – krok  a  přechod.  Krokyy  reprezenttují  akci,  jssou  vykonáávány  para lelně.  Přecchody  představují  poddmínky,  kte eré  jsou  n nutné  pro  splnění  daalšího  krokku.  Dvoutla ačítkové  ovvládání  spotřebiče  jee znázorněn no  Obr.  7,,  kde  obd délníky  pře edstavují  k roky  a  silné  čáry  p přechody.  Obr. 7 Dvouttlačítkové ovlá ádání spotřeb biče v SFC (1) 

 

5   

2.5

Rozdělení automatů

Pro  možnost  co  nejlepšího  přizpůsobení  PLC  danému  řízenému  systému  se automaty  vyrábějí  v různých  konfiguracích.  Základní  rozdíl  mezi  jednotlivými  typy  je hlavně ve velikosti systému a možnosti následné rozšiřitelnosti. (4)  2.5.1 Mikro PLC Tyto  systémy  jsou  nejmenší  kompaktní  PLC  a  tudíž  i  nejlevnější  na  trhu.  Ceny  se pohybují  v řádech  tisíců  Kč.  Mají  pevný  počet  vstupů  a  výstupů,  většinou  v binárním  provedení.  Obvyklé  počty  vstupů  a  výstupů  jsou  4‐4,  8‐8,  12‐12,  …atd.  Tento  počet  se nedá  nijak  navýšit.  Obvykle  nemají  žádné  komunikační  rozhraní  a  jejich  programové  možnosti jsou redukovány na základní úroveň.  Typickým  použitím  mikro  PLC  je  realizace  logických  funkcí  jednoduchých  strojů  či systémů,  které  se  v minulosti  řešili  např.  reléovou  logikou.  V poslední  době  se  tyto  automaty začínají hodně využívat i pro domovní automatizaci. Typický zástupce mikro PLC  je automat Moeller EASY 500 (Obr. 8).    Obr. 8 MikroPLC Eaton (Moeller) EASY 500 (5) 

   

6   

2.5.2 Kompaktní PLC Kompaktní  automat  tvoří  základní  modul  s obdobným  počtem  vstupů  a  výstupů  jako u mikro PLC. Tento základ lze dodatečně rozšířit různými moduly. Většinou se jedná  o vstupně‐výstupní  moduly  (digitální  nebo  analogové),  komunikační  moduly  (RS232,  RS485,  Ethernet,  Modbus,  Profibus,  …atd.)  nebo  speciální  moduly,  které  každý  výrobce  nabízí jiné. Typicky maximálně dosažitelný počet je cca 40 vstupů a výstupů.  Obvyklé využití kompaktních PLC je pro jednoúčelové stroje, menší výrobní linky,  zpracovávání naměřených hodnot z analogových snímačů a předání zpracovaných hodnot  pomocí komunikačního rozhraní.  Kompaktní  PLC  jsou  tedy  nejrozšířenějším  systémem,  vzhledem  k jejich  univerzálnosti  a  možnosti  následného  rozšíření  například  při  rozšiřování  řízeného  systému. Jeden z mnoha výrobků je Crouzet Millenium 3 (Obr. 9).  Obr. 9 Crouzet Millenium 3 (6) 

    2.5.3 Modulární PLC Jedná  se  o  nejrozsáhlejší  systém  mezi  programovatelnými  automaty.  Ve  většině  provedení  se  modulární  systém  sestavuje  z jednotlivých  modulů.  To  znamená,  že k základnímu  modulu,  který  se  sestává  z CPU  a  paměti,  se  připojují  další  moduly  se vstupy  (digitální,  analogové),  výstupy  (digitální,  analogové),  komunikační  rozhraní,  zobrazovací moduly, moduly čítačů, moduly PWM či řídící jednotky pro motory a mnoho  dalších modulů. 

7   

Tyto  PLC  lze  tedy  chápat  jako  nejuniverzálnější  automaty  a  tím  pádem  jako  i nejdražší  výrobky.  Jejich  vysoká  cena  je  vyvážena  vysokou  využitelností  a  všestrannými  možnostmi.  Jsou  schopny  řídit  rozsáhlé  výrobní  linky,  různé  technologické  procesy,  zpracovávat  velké  množství  informací.  V mnoha  ohledech  je  tedy  těžké  rozlišit  hranice  z hlediska  programových  funkcí  mezi  PLC  a  průmyslovými  řídícími  počítači.  Asi nejznámějším modulárním automatem je Siemens SIMATIC S7‐400 (Obr. 10).  Obr. 10 Siemens SIMATIC S7‐400 (7) 

 

8   

3 Přehled d a charrakteristtika kom mpaktních PLC C Kompakttní  PLC  dne es  vyrábí  m mnoho  před dních  světovvých  výrobcců  –  Allen‐‐Bradley,  Crouzet,  Eaton  (Moeller),,  Mitsubishhi  Electric,  Siemens,  Teco  a.s.  (česká  spo olečnost)  noho dalších h.  a mn

3.1

C Crouzet Millenium M m3

Crouzet  je  francouzský  výrobcce  kompon nent  pro  au utomatizacii,  které  vyu užívá  jak  prům mysl, tak i leetecká dopraava a mnohho dalších odvětví.   Millenium  3  je  již  třetí  vývojoová  řada  automatu  to ohoto  výroobce.  PLC  se  vyrábí  ve dvvou hlavních kategoriícch (Obr. 11)) – Millenium m 3 Essential a Milleni um 3 Smartt. (6)  Obr. 111 Millenium 3 Essential a Sm mart (8) 

  Každá  kategoriee  má  mnoho  různýchh  proveden ní  a  výrobce  též  dodáává  velké  množství  m různýých 

rozšiřujících 

modulů 

a 

příslušenství. 

Přehled 

základních 

typů 

Milleenium 3 Essential je uveden v náslledující tabu ulce (Tab. 1).

 

9   

Tab. 1 Přehled typů PLC Crouzet Millenium 3 Essential (8) 

TYP 

Napájecí napětí 

Vstupy 

Výstupy 

8 digitálních  (4 analogové) 8 digitálních  (4 analogové) 8 digitálních 8 digitálních 8 digitálních  (4 analogové) 12 digitálních  (6 analogových) 12 digitálních  (6 analogových) 12 digitálních 12 digitálních 12 digitálních  (6 analogových)

4 x 8A reléové  4 x 0,5A tranzistorové (1x PWM) 4 x 8A reléové  4 x 8A reléové  4 x 8A reléové  8 x 8A reléové  8 x 0,5A tranzistorové (4x PWM) 8 x 8A reléové  8 x 8A reléové  8 x 8A reléové 

8 digitálních  (4 analogové) 8 digitálních 8 digitálních 8 digitálních  (4 analogové) 12 digitálních  (6 analogových) 12 digitálních  (6 analogových) 12 digitálních 12 digitálních

4 x 8A reléové  4 x 8A reléové  4 x 8A reléové  4 x 0,5A tranzistorové (1x PWM) 8 x 8A reléové  8 x 0,5A tranzistorové (4x PWM) 8 x 8A reléové  8 x 8A reléové 

6 digitálních  (4 analogové) 6 digitálních  (4 analogové) 6 digitálních 6 digitálních 16 digitálních  (6 analogových) 16 digitálních  (6 analogových) 16 digitálních 16 digitálních 16 digitálních  (6 analogových) 16 digitálních  (6 analogových)

4 x 8A reléové  4 x 0,5A tranzistorové (1x PWM) 4 x 8A reléové  4 x 8A reléové  8 x 8A, 2 x 5A reléové  10 x 0,5A tranzistorové (4x PWM) 8 x 8A, 2 x 5A reléové  8 x 8A, 2 x 5A reléové  8 x 8A, 2 x 5A reléové  10 x 0,5A tranzistorové (4x PWM)

6 digitálních  (4 analogové) 6 digitálních  (4 analogové) 6 digitálních 6 digitálních 16 digitálních  (6 analogových) 16 digitálních  (6 analogových) 16 digitálních 16 digitálních 16 digitálních  (6 analogových)

4 x 8A reléové  4 x 0,5A tranzistorové (1x PWM) 4 x 8A reléové  4 x 8A reléové  8 x 8A, 2 x 5A reléové  10 x 0,5A tranzistorové (4x PWM) 8 x 8A, 2 x 5A reléové  8 x 8A, 2 x 5A reléové  8 x 8A, 2 x 5A reléové 

Nerozšiřitelná řada  s LCD displejem  CD12 

24V DC  24V DC  100V ‐ 240V AC  24V AC  12V DC  24V DC  24V DC  100V ‐ 240V AC  24V AC  12V DC 

CD20 

bez LCD displeje  CB12 

24V DC  100V ‐ 240V AC  24V AC  12V DC  24V DC  24V DC  100V ‐ 240V AC  24V AC 

CD12 

Rozšiřitelná řada  s LCD displejem  XD10 

24V DC  24V DC  100V ‐ 240V AC  24V AC  24V DC  24V DC  100V ‐ 240V AC  24V AC  12V DC  12V DC 

XD26 

bez LCD displeje  XB10 

24V DC  24V DC  100V ‐ 240V AC  24V AC  24V DC  24V DC  100V ‐ 240V AC  24V AC  12V DC 

XB26 

PLC  je  možné  programovat  dvěma  jazyky  –  jazykem  blokových  schémat  a příčkovými  diagramy.  V programové  nabídce  je  mnoho  funkčních  bloků,  které  značně  zjednodušují prováděné programy. 

10   

3.2

Eaton (Moeller) EASY

Moeller  je  od  roku  2008  součástí  společnosti  EATON  Corporation.  Společnost  vyrábí  prvky  pro  distribuci  energie,  automatizaci,  monitorování  a  řízení  energetických  systémů. (5)  Obr. 12 Eaton (Moeller) EASY 800 (5) 

  Automaty EASY zasahují řadou EASY 500 i do mikro PLC. Řady EASY 700 a EASY 800  (Obr.  12)  jsou  plnohodnotná  kompaktní  PLC.  Výrobce  nabízí  mnoho  variant,   v tabulce Tab. 2 je blíže rozvedena řada EASY 800.  Tab. 2 Eaton (Moeller) EASY800 (5) 

TYP 

Napájecí napětí 

Vstupy 

Výstupy 

12 digitálních  (4 analogové) 12 digitálních 12 digitálních  (4 analogové) 12 digitálních (4 analogové) 12 digitálních  (4 analogové)

6 x 10A reléové  6 x 10A reléové  6 x 6A reléové, 1 analogový 8 tranzistorových, 1 analogový 8 tranzistorových 

12 digitálních  (4 analogové) 12 digitálních 12 digitálních  (4 analogové) 12 digitálních (4 analogové) 12 digitálních  (4 analogové)

6 x 10A reléové  6 x 10A reléové  6 x 6A reléové, 1 analogový 8 tranzistorových, 1 analogový 8 tranzistorových 

s LCD displejem  EASY819  EASY820  EASY821  EASY822 

24V DC  100V ‐ 240V AC  24V DC  24V DC  24V DC 

bez LCD displeje  EASY819  EASY820  EASY821  EASY822 

24V DC  100V ‐ 240V AC  24V DC  24V DC  24V DC 

Automat  podporuje  všechny  standartní  programovací  jazyky  uvedené  v kapitole 2.4 Programovací jazyky. 



 

11   

3.3

S Siemens LOGO!

Siemens je globální elektrotechhnický konccern, který působí v mnnoha průmyyslových  odvěětvích, energgetice, zdraavotnictví a  v mnoha daalších.  Obrr. 13 Siemens LOGO! 230RC C (7) 

  PLC Siem mens LOGO! (Obr. 13) jje vyráběno o ve více verzích, jejichhž hlavním rrozdílem  je  naapájecí  nap pětí.  Základ dní  verze  P LC  lze  rozššířit  pomocí  vstupně/vvýstupních  modulů  na m maximální  počet  24  diggitálních  vsttupů,  8  anaalogových  vstupů,  v 16  digitálních  výstupů  a 2 analogové  výstupy.  v Daalší  rozšiřujjící  modulyy  jsou  urče eny  pro  koomunikaci.  Přehled  automatů je uveeden vTab. 3. (7)  Tab. 3 Siem mens LOGO! ((7) 

TYP 

Napájecí na apětí 

Vstu py 

Výstuupy 

8 digiitálních  (2 analogové) 8 digiitálních  (2 analogové) 8 digiitálních 8 digiitálních

4 x 100A reléové  4 x 0, 3A tranzistoro ové 4 x 100A reléové  4 x 100A reléové 

8 digiitálních  (2 analogové)  8 digiitálních  (2 analogové) 8 digiitálních 8 digiitálních

4 x 100A reléové  4 x 0, 3A tranzistoro ové 4 x 100A reléové  4 x 100A reléové 

s LLCD displejem m  LOGO O! 12/24RC  LOGO O! 24  LOGO O! 24RC  LOGO O! 230RC 

12V / 24V DC C  24V DC  24V AC/DC  115/230V AC C/DC 

beez LCD displeeje  LOGO O!  12/244RCo  LOGO O! 24o  LOGO O! 24RCo  LOGO O! 230RCo 

12V / 24V DC C  24V DC  24V AC/DC  115/230V AC C/DC 

LOGO! lzze programo ovat pouze  některými grafickými jjazyky – FBD D a LD. 

12   

3.4

Tecomat FOXTROT

Společnost  TECO  a.s.  je  český  výrobce  PLC,  HMI  operátorských  panelů,  komunikačních a dalších modulů pro řízení procesů.  Obr. 14 Tecomat FOXTROT CP‐1018 (9) 

  Tecomat  FOXTROT  je  výrobcem  nabízen  ve  dvou  základních  provedeních  –  s LED  displejem  nebo  s LCD  displejem  (viz.  Obr.  14  Tecomat  FOXTROT  CP‐1018). Základní  provedení  je  vyráběno  v  mnoha  variantách,  které  lze  následně  rozšířit  velkým  počtem  rozšiřujících modulů. Obecné rozdělení základních provedení je uvedeno v Tab. 4 Tecomat  FOXTROT.  Každý  automat  obsahuje  komunikační  sběrnici  (např.  Ethernet,  RS 232,  CIB,  …apod.). Podrobný popis automatu FOXTROT CP‐1018 je uveden v příloze 1. (9)  Tab. 4 Tecomat FOXTROT (9) 

TYP 

Napájecí napětí 

Vstupy 

Výstupy  2 x 3A reléové  6 x 3A reléové (rozděleno na 2 skupiny) 6 x 3A reléové (rozděleno na 2 skupiny),  2 analogové (0‐10V)  10 x 3A reléové, 2 x 1A SSR 

Základní řada  CP‐1000  CP‐1004  CP‐1005 

24V DC  24V DC  24V DC 

4 digitální  (4 analogové), 2 x 230V AC 8 digitálních  (4 analogové) 6 digitálních  (6 analogových)

CP‐1006 

24V DC 

CP‐1008 

24V DC 

13 digitálních (13 analogové), 1 x 230V AC  10 digitálních  (12 analogových),  1 x 230V AC 

4 x 3A reléové (rozděleno na 2 skupiny),  1 x 10A reléový, 1+1 x 3A reléový  (přepínací), 2 x 0,7A SSR, 2 x 4A SSR,   4 analogové (0‐10V) 

s LCD displejem  CP‐1014  CP‐1015 

24V DC  24V DC 

8 digitálních  (4 analogové) 6 digitálních  (6 analogových)

CP‐1016 

24V DC 

CP‐1018 

24V DC 

13 digitálních (13 analogové), 1 x 230V AC  10 digitálních  (12 analogových), 1 x 230V AC 

6 x 3A reléové (rozděleno na 2 skupiny) 6 x 3A reléové (rozděleno na 2 skupiny),  2 analogové (0‐10V)  10 x 3A reléové, 2 x 1A SSR  4 x 3A reléové (rozděleno na 2 skupiny),  1 x 10A reléový, 1+1 x 3A reléový  (přepínací), 2 x 0,7A SSR, 2 x 4A SSR,   4 analogové (0‐10V) 

PLC lze programovat všemi jazyky uvedenými v kapitole 2.4 Programovací jazyky.  13   

4 Výběr vhodného PLC pro měřící aplikace Pro 

praktickou 

aplikaci 

jsem 

vybral 

rozšiřitelný 

automat 

Crouzet Millenium 3 Essential XD26S  (typové  označení  výrobce  88 970 162).  Tento  automat  má  k dispozici  šestnáct binárních  vstupů,  z nichž  šest  (IB  –  IG)  lze  využít  jako  analogové  vstupy.  Deset  výstupů  je  řešeno  tranzistory  s parametry  24VDC/0,5A.  Z celkového  počtu  výstupů  je  možné  čtyři  výstupy  nakonfigurovat  na  PWM  výstupy.  Napájení  automatu  je  možné  24VDC,  PLC  má  maximální  spotřebu  2,4W.  Úplný  popis  automatu je v příloze 2. 

4.1

Analýza analogových vstupů

Výrobce udává základní parametry analogových vstupů Tab. 5.  Tab. 5 Parametry analogových vstupů (8) 

Měřený rozsah  Vstupní impedance  Vstupní napětí  Hodnota LSB  Rozlišení  Doba převodu  Přesnost při 25°C  Přesnost při 55°C  Opakovatelná přesnost při 55°C  Maximální délka vodičů  Ochrana proti přepólování  Potenciometr 

0 ‐ 10V nebo 0 ‐ napájecí napětí  12kΩ  max 30VDC  29mV, 4mA  10 bit  Závislé na čase scanu  ± 5%  ± 6,2%  ± 2%  10m, stíněný vodič  Ano  2,2kΩ/0,5W; max 10kΩ 

Pro  zjištění  hardwarového  řešení  analogových  vstupů  jsem  se  rozhodl  automat  rozebrat.  Rozebrání  automatu  je  velmi  jednoduché  a  spočívá  v rozcvaknutí  plastového  krytu,  odpojení  modulu  LCD  s tlačítky  od  základní  desky.  Všechny  díly  automatu  jsou  vyfoceny na Obr. 15.  

14   

Obr. 15 Díly PLC Crouzet Millenium 3 

  Po  bližším  prozkoumání  základní  desky,  jsem  zjistil,  že  automat  je  založen  na mikroprocesoru Atmel AVR ATmega128. V tuto chvíli lze tedy konstatovat, že všechny  vlastnosti  automatu  jsou  dány  právě  tímto  procesorem.  Na  desce  jsem  identifikoval  základní strukturu PLC, která je popsána na fotografii Obr. 16.  Obr. 16 Základní deska PLC Crouzet Millenium 3 

   

 

15   

Legenda pro Obr. 16 Základní deska PLC Crouzet Millenium 3:  1. Napájecí obvody  2. Konektor pro připojení LCD modulu  3. Programovací konektor  4. Obvody analogových vstupů  5. Mikroprocesor Atmel AVR ATmega128  6. Konektor pro připojení rozšiřujících modulů  7. Bloky výstupních tranzistorů  8. Baterie pro zálohu napájení paměti  4.1.1 Hardwarové řešení analogových vstupů Jako  analogové  vstupy  automatu  (IB  –  IG)  jsou  využity  vstupy  integrovaného  AD převodníku  (ADC2  –  ADC7)  mikroprocesoru  ATmega128.  Zakreslením  a  následným  orientačním proměření použitých součástek se mi podařilo sestavit schéma analogového  vstupu (Obr. 17).  Obr. 17 Schéma analogového vstupu PLC Crouzet Millenium 3 

   

16   

4.1.2 Parametry AD převodníku procesoru ATmega128 Mikroprocesor je vybaven integrovaným 10‐bitovým AD převodníkem s postupnou  aproximací. V datasheetu procesoru (10) lze najít tyto údaje:  

10‐bitové rozlišení 



0,5 LSB nelinearita 



Absolutní přesnost ±2LSB 



Konverzní čas 13 ‐ 260µs 



Až 76,9kSPS (do 15 kSPS při maximálním rozlišení) 

Podrobný popis AD převodníku použitého v mikroprocesoru je v příloze 3.  AD  převodník  s postupnou  aproximací  je  přímý,  kompenzační  převodník  porovnávající  měřené  napětí  UM  s kompenzačním  napětím  UK.  Blokové  schéma  je vyobrazeno na Obr. 18.     Obr. 18 Blokové schéma AD převodníku (1) 

  Algoritmus  převodu  spočívá  ve  skokovém  spínání  váhových  odporů  a  následným  porovnáváním  s měřeným  napětím.  Při  shodě  měřeného  a kompenzačního  napětí  se  získaný stav (binární číslo) zapíše do paměti, převodník se vynuluje a měření začne znovu.  Kompenzační napětí má tvar schodovité křivky (Obr. 19) ze které plyne, že převod tímto  17   

algoritmem je náročný na čas. Z tohoto důvodu se využívají složitější algoritmy, spočívající  v půlení měřené hodnoty apod. (1)  Obr. 19 Průběh kompenzačního napětí (1) 

 

4.2

Laboratorní měření

Cílem  laboratorního  měření  je  zjištění  přesnosti  převodu,  maximální  možné  rychlosti reakce automatu na vstup (analogový i binární) a rozlišení převodníku. Protokol  z celého měření je přiložen v příloze 4.  4.2.1 Přesnost převodu Přesnost  převodu  jsem  změřil  ve  dvou  režimech  analogového  vstupu,  který  lze  v automatu nastavit. Prvním měřeným režimem byl 0‐10V, druhý je režim Potenciometr.  Režim 0‐10V se využívá pro připojení čidel, převodníků, které mají napěťový výstup  v rozsahu  napětí  0  –  10V.  Měřením  jsem  zjistil,  že  automat  měří  s chybou  do  0,02V.  Po vypočtení  korekce,  která  se  dá  následně  přímo  dodat  do  programu,  se  naměřené  hodnoty posunou o 0,01V k reálným hodnotám. Graf naměřených hodnot je na Obr. 20. 

18   

Obr. 20 PPřesnost AD Přřevodníku PLC C (0‐10V) 

  V režimu u  potenciom metr  je  naa  analogovýý  vstup  připojen  jezddec  potenciiometru,  kterýý  je  napojen  na  nap pájecí  napěětí.  Využití  je  předevvším  pro  m možnost  pllynulého  nastaavení hodno ot v programu PLC. Sc héma zapojjení je na obr…. Měřenní proběhlo o pomocí  posu uvného  rezistoru.  Napětí  na  vstuupu  se  tedyy  pohybuje  v rozmezí  0  –  24V  (napájecí  napěětí  automattu),  ale  změřená  hodnnota  je  v ro ozsahu  0  –  – 1023.  Tatto  hodnota  vychází  ze skkutečnosti, žže se jednáá o 10‐bitovvý převodníík. Proto vššechny změř ěřené hodno oty jsem  násleedně přepočítal na hod dnoty odpovvídající měřřenému rozsahu napěttí. Graf nam měřených  hodn not  je  na  Obr.  O 21.  Zvlnění  naměěřených  křivvek  v rozmezí  20  –  300cm  polohyy  jezdce  je způsobeno  pravděpodo obně  použžitím  posu uvného  re ezistoru  s  hodnotou  18,2kΩ  místo o 10kΩ. 

19   

Obr. 21 Přesnnost AD převo odníku PLC (Po otenciometr) 

Z těchto  dvou  záklaadních  měř ení  lze  tedyy  usoudit,  že  ž přesnostt  měření  au utomatu  je pln ně  dostačujjící  pro  jed dnodušší  applikace,  kde e  není  vyžadována  vyssoká  přesno ost.  Je‐li  potřeeba  dosáhn nout  vyšší  přesnosti,  vvýrobce  do odává  analo ogový  rozšiiřující  modu ul  XA04.  Bohu užel tento m modul nemáám k dispozzici, proto se e jím nebud du dále zabýývat.  4.2.2 Rychlost R odezvy o PL LC Odezva aautomatu je e v první řa dě dána velikostí vykonávaného pprogramu. T Tedy čas  potřeebný pro načtení vstupů, zpracovvání prograamu a předá ání výsledkků na výstup p (scan).  Proto o lze toto m měření uskutečnit jenom m na binárn ních vstupech a výstuppech. V měření jsem  tedy  použil nejjednodušší  možné variianty programů. Tímto o jsem tedyy dosáhl nejjkratších  časů,, kterých see v reálném m využití neddá prakticky dosáhnou ut. Při progrramu, kterýý má dle  ovlád dacího softw waru čas sccanu 25ms  (40Hz), máá smysl měřřit signály ss frekvencí n nižší než  je 400Hz. Při frekkvencích vyššších než je  frekvence sscanu (40Hz) je měřenní zbytečné. Dochází  k náh hodnému  načítání  n vstu upů,  takže  odezva  výsstupu  na  vsstup  je pokaaždé  odlišná.  Podle  naměěřených ho odnot lze staanovit prům měrný čas p pro scan na hodnotu 119,3ms. Tedy reálně  automat  běží  o  o 5,7ms  rycchleji  než  j e  předpoklládáno.  Prů ůběh  signál ů  na  vstup pu  (žlutý  průb běh) a výstupu (modrý průběh) je zzobrazen naa Obr. 22.  20   

Obr. 22 Rychlost odezvy výstupu na vstup (10Hz, 70Hz) 

  Pro  ověření  naměřených  hodnot  jsem  provedl  obdobné  měření,  tentokráte  s využitím  analogového  vstupu  a  PWM  výstupu.  Jako  vstupní  signál  jsem  zvolil  pilový  průběh  o  frekvenci  5Hz.  Změna  výstupu  oproti  vstupu  je  opět  ovlivněna  odezvou  PLC,  kterou  program  uvádí  na  21ms.  Graf  zobrazený  na  Obr.  23  ukazuje  zpožděnou  reakci  výstupu  (modrý  průběh)  na  vstupní  signál  (žlutý  průběh).  Zde  lze  odečíst  čas  zpoždění  28ms, který je tedy větší než předpokládá software.  Obr. 23 Odezva PWM výstupu na analogový vstup 

  4.2.3 Rozlišení AD převodníku Posledním  měřeným  parametrem  je  rozlišení  analogového  vstupu  automatu.  Měření  spočívalo  v postupném  zvyšování  vstupního  napětí  na  analogovém  vstupu  a  při  skokové  změně  zobrazovaného  údaje  automatem  jsem  tyto  hodnoty  odečetl.  Rozdílem  mezi  odečtenými  hodnotami  jednotlivých  přístrojů  lze  získat  dvě  hodnoty  napěťových  kroků.  Průměrná  změna  vstupního  napětí  je  0,032V  a  měřící  krok  automatu  je  0,03V.  Z tohoto měření tedy vyplývá, že hodnoty menší než 0,03V automat nezaznamená. 

21   

Při proměřování rozlišení vstupů, jsem dále zjistil přibližnou maximální měřitelnou  hodnotu  na  analogovém  vstupu  automatu.  Poslední  měřený  údaj  je  9,947V,  který automat zobrazuje jako 10,19V. Následující údaj je už zobrazen maximálním údajem  měřícího rozsahu, tedy 9,974V odpovídá 10,23V na PLC. Vyšší vstupní napětí je indikováno  jako hodnota 10,23V, tedy tuto hodnotu už není možné považovat za naměřený údaj.  4.2.4 Vyhodnocení naměřených údajů Z předešlých měřících bodů lze vyvodit několik závěrů. Pro přímé a přesné měření  napětí  je  automat  nevhodný.  V aplikacích  kde  tedy  není  nutná  vysoká přesnost  (kolísání  údajů  v řádech  setin  a  s  rozlišením  0,03V)  a  vyšší  rychlost  převodu  lze  automat  jako  voltmetr použít. V případě připojení libovolného čidla, které má výstup 0‐10V, se předešlé  nevýhody  dají  částečně  odstranit.  Při  tomto  využití  je  závislost  na  přesnosti  měření  odstraněna kalibrací celého měřícího systému. Tedy automat měří hodnoty, které mohou  být  o  nějaký  rozdíl  posunuty,  ale  měří  je  pokaždé  stejně  (při  zanedbání  chyby  měření).  Kalibrace  spočívá  v přiřazení  určitých  naměřených  hodnot  automatem  k měřeným  hodnotám. Například při připojení ultrazvukového čidla pro měření vzdálenosti odpovídá  určité vzdálenosti naměřená hodnota napětí.  Celkově  bych  automat  doporučil  pro  nenáročná  měření  nebo  při  využití  analogového vstupu v režimu potenciometr pro spojité nastavování potřebných číselných  hodnot.  Potenciometry,  jakožto  ovládací  prvky,  dodává  přímo  výrobce  automatu,  společnost Crouzet. 

22   

5 Přehled příkladů užití k provoznímu měření Vybraný  automat  má  široké  spektrum  využitelnosti,  od  automatizace  domů,  zahrad,  až  po  průmyslové  využití.  Lze  využít  pro  danou  aplikaci  až  šest  analogových  vstupů,  na  které  je  možno  připojit  libovolný  snímač  s unifikovaným  výstupem  0‐10V.  Takto  získané  hodnoty  lze  zpracovat  různými  bloky,  které  jsou  určeny  pro  práci  s analogovými  hodnotami.  Pro  určité  aplikace  lze  využít  výrobcem  připravené  speciální  funkční  bloky,  které  řídící  program  značně  zjednoduší  a  zefektivní.  Právě  těmito  bloky  se automaty  společnosti  Crouzet  značně  odlišují  od  svých  konkurentů.  V následujícím  přehledu  využití  se  tedy  zaměřím  na  tyto  specifické  funkce  v souvislosti  s analogovými  vstupy (případně výstupy). (11) 

5.1

Měření tlaku

5.1.1 Funkční blok PRESSURE GAIN Tento blok tvoří rozhraní mezi senzorem a automatem. Pracuje ve dvou základních  modech  –  automatický  a  manuální.  Automatický  mód  lze  využít  při  použití  výrobcem  dodávaných  senzorů.  V dialogovém  okně  (Obr.  24)  již  pak  stačí  vybrat  potřebný  rozsah,  ve spodní části je pak zobrazen příslušný typ senzoru.  Obr. 24 Automatický mód (11) 

 

23   

Manuální  mód  představuje  možnost  připojení  libovolného  senzoru  tlaku.  V dialogovém  okně  (Obr.  25)  lze  nastavit  jednotlivé  parametry  rovnice  zisku  a  měřený  rozsah.  Obr. 25 Manuální mód (11) 

  5.1.2 Funkční blok FLOW Blok  FLOW  je  využitelný  pro  měření  tlaku  ve  vedení.  V nastavení  bloku  (Obr.  26)  je nutno  nastavit  typ  snímacího  prvku  a  poté  parametry  vedení.  Vlastní  snímání  tlaku  je zajištěno snímači tlaku, dodávané jako příslušenství výrobcem, jejichž signál je přiveden  na analogové  vstupy  a  upraven  pomocí  bloku  PRESSURE  GAIN.  Praktické  využití  je například  pro  regulaci  konstantního  průtoku  vedením  a  následná  PWM  regulace  čerpadla.  Obr. 26 Funkční blok FLOW (11) 

  24   

5.1.3 Funkční blok LEVEL Měření  výšky  hladiny  v nádrži  specifikuje  blok  LEVEL.  Ve  vlastnostech  bloku  (Obr.  27)  je  možné  nastavit  čtyři  varianty  snímání,  které nejlépe  vyhovují  reálné  situaci.  Lze  volit  mezi  otevřenou/uzavřenou  nádrží  a  mezi  známou  (stálou)  nebo  neznámou  (nestálou) hustotou média v nádrži. Po výběru typu následují upřesňující informace jako  je hustota, výška minimální hladiny a případně výška třetího snímače. Jako snímače jsou  zde  opět  využity  snímače  tlaku,  dodávané  jako  příslušenství  výrobcem,  připojené  na  tři  libovolné vstupy automatu. Praktické využití je velmi široké, jedná se prakticky o jakýkoliv  typ zásobníku.  Obr. 27 Funkční blok LEVEL (11) 

 

25   

5.2

Měření teploty

5.2.1 Funkční bloky CTN Při  využití  teplotních  senzorů  (např.  Pt100)  je  možno  využít  tři  bloky  CTN,  které  se liší měřenými rozsahy. Parametry funkčních bloků jsou uvedeny v Tab. 6.  Tab. 6 Parametry funkčních bloků CTN (11) 

Blok 

Rozsah měření 

CTN1 

‐25°C ‐ +85°C 

CTN2 

‐35°C ‐ +120°C 

CTN3 

0°C ‐ +200°C 

Korekce 

Výstup 

1/10 °C 

°C x 100 

5.2.2 Funkční blok DEFROST Další  blok  související  s měřením  teploty  je  funkce  DEFROST.  Funkčně  se  jedná  o spínač řízený teplotou. V nastavení bloku lze nastavit provozní dobu v minutách (čas t),  kdy na konci se spouští rozmrazování. Dále dobu odmrazování, nastavitelnou v minutách.  Poslední  parametry  jsou  maximální  teplota  ve  °C  (nad  tuto  hodnotu  se  odmrazování  zastaví)  a  minimální  teplota  ve  °C  (pod  touto  hodnotou  se  měří  čas  t).  Funkce  bloku  je zobrazena graficky na Obr. 28.  Obr. 28 Časový průběh funkce DEFROST (11) 

 

26   

5.2.3 Funkční blok HEAT CURVE Tato  funkce  je  navržena  pro  řízení  ohřevu  vody  pro  vytápění.  Využívá  se automatické regulace v závislosti na teplotě vyhřívaných prostor (teplotní křivky). Tedy  při změně venkovní teploty regulace upraví teplotu vody podle dané teplotní křivky. Takto  je zajištěna optimální teplota vytápění a účinností.  Vstupem bloku jsou měřené vnitřní a vnější teploty, teplota ohřívané vody a další  údaje specifikující především časy a limitní hodnoty systému. 

5.3

Analogový PID regulátor

Funkční  blok  ANALOG  PID  REGULATOR  umožňuje  automat  využít  jako  regulátor.  Ve vlastnostech bloku (Obr. 29) lze nastavit veškeré parametry obecného PID regulátoru  (KP, TI, TD).  Obr. 29 Základní nastavení analogového PID regulátoru (11) 

  Všechny  nastavované  parametry  vycházejí  z přechodové  charakteristiky (Obr.  30)  regulovaného systému. 

27   

Obr. 30 Přechodová charakteristika regulovaného systému (11) 

  Poměrem doby zpoždění a časové konstanty lze stanovit jednoduchými výpočty hodnoty  konstant  v tabulce  přiložené  ke  grafu.  Je‐li  poměr  větší  než  0,5,  regulátor  již  nelze  pro  daný systém využít.  Výstup  bloku  je  realizovatelný  ve  dvou  variantách,  a  to  analogově  nebo  jako  PWM modulace.   

28   

6 Návrh na realizaci měřící aplikace Pro měřící aplikaci, s přihlédnutím k výsledkům z předcházejících kapitol, navrhuji  jednodušší  aplikaci  v podobě  řízení  závlahového  systému  zahrady  u  rodinného  domu.  Kompletní program s popisem všech funkčních bloků je v příloze 5. 

6.1

Popis zadání

Pro  potřeby  závlahového  systému  je  na  zahradě  vytvořena  podzemní  nádrž  o objemu 10m3. Primárním zdrojem vody pro závlahu je dešťová voda, která je svedena  ze střech domu, garáže a terasy. Jako sekundární (záložní) zdroj vody je studna, ze které  je voda  do  nádrže  čerpána  čerpadlem.  Do  závlahového  systému  je  voda  dodávána  čerpadlem.  Výška  hladiny  je  měřena  snímačem  tlaku  umístěným  u  dna  nádrže.  Z bezpečnostních důvodů je nádrž vybavena přelivem, který při dosažení maximální výšky  hladiny další vodu odvádí do kanalizace. V případě potřeby lze nádrž vypustit vypouštěcím  potrubím, které je vyvedeno do kanalizace. Systém je schematicky zobrazen na Obr. 31.  Obr. 31 Závlahový systém 

  Celý  systém  lze  ovládat  z řídícího  panelu  (Obr.  32),  kde  lze  závlahu  zapnout/vypnout  manuálně,  vypustit  nádrž.  Dále  jsou  zde  přepínače  pro  volbu  29   

automatické  regulace  výšky  hladiny,  tzn.  při  poklesu  hladiny  pod  nastavenou  potenciometrem  nastavenou  výšku  se  automaticky  spustí  čerpadlo,  které  dočerpá  vodu  do nádrže. Druhým přepínačem je možnost zapnutí automatické zálivky. Ta je řízená dle  časového rozvrhu v PLC. Poslední ovladač na panelu je tlačítko stop, které kdykoliv vypne  a přenastaví systém do klidového stavu.  Obr. 32 Ovládací panel 

 

6.2

Přiřazení vstupů a výstupů PLC

Je využito šest digitálních a dva analogové vstupy z celkových 16 vstupů. Výstupy  jsou použity tři z deseti využitelných. Přiřazení vstupů a výstupů je popsáno v Tab. 7.  Tab. 7 Přiřazení vstupů a výstupů 

Svorka 

Popis 

Vstupy  I1  I2  I3  I4  I5  I6  IB  IC 

Zapnuto  Vypnuto  Vypustit nádrž  Automatická regulace výšky hladiny  Automatická zálivka  STOP  Snímač tlaku, 0‐10V  Nastavení výšky hladiny, Potenciometr 

Výstupy  O1  O2  O3 

6.3

Vypouštěcí ventil  Čerpadlo ‐ napouštění  Čerpadlo ‐ zálivka 

Popis funkce programu

Program je naprogramován v softwaru dodávaným výrobcem Crouzet využívajícím  jazyk FBD. Program a podrobný popis všech funkčních bloků je v příloze… . 

30   

6.3.1 Ruční ovládání závlahy Tlačítkem start (I1) se spouští čerpadlo (I2), které čerpá vodu z nádrže do rozvodů  zavlažovacího systému. Dojde‐li při vypnutém automatickém dopouštění nádrže k poklesu  hladiny  pod  50cm,  automatická  zálivka  se  samočinně  vypne,  aby  se  předešlo  poškození  čerpadla. Tlačítkem vypnout (I2) lze zavlažování vypnout.  6.3.2 Vypouštění nádrže Nádrž lze vypustit tlačítkem vypustit nádrž (I3), které spíná RS blok B42. Tento blok  vypíná a blokuje oba výstupy pro čerpadla, dále otvírá vypouštěcí ventil O1. Vypouštění  je vypnuto signálem level fault, který je generován blokem level (B10).  6.3.3 Automatická regulace výšky hladiny Automatické  dopouštění  vody  ze  studny  do  nádrže  se  aktivuje  přepínačem  na vstupu  I4.  Je‐li  tento  vstup  v aktivním  stavu,  jsou  v činnosti  komparační  bloky,  které  stanovují podmínky zapnutí a vypnutí čerpadla pro napouštění vody (O2). Výška hladiny  je snímána  snímačem  tlaku  umístěným  na  dně  nádrže.  Vstupní  analogová  hodnota  (vstup IB)  je  v rozsahu  0‐1023  je  upravena  blokem  pressure  gain  B09,  který  získané  hodnoty  přepočte  na  tlak  v mbar.  Výška  hladiny  je  počítána  ze  získaného  tlaku  blokem  level  B10,  kde  jeho  výstupem  je  signál  level  fault  (pokles  hladiny  pod  20cm)  a  hodnota  udávající  výšku  hladiny  v nádrži  (hodnota  v cm).  Druhý  použitý  analogový  vstup  (IC)  je potenciometrem  nastavená  hodnota,  která  udává  výšku  hladiny,  od  které  se  začíná  dočerpávat voda do nádrže. Blokem gain B16 se přepočítá získaný údaj na výšku hladiny  (v cm).  Tento  údaj  blok  omezuje  v rozmezí  200cm  až  450cm.  Zapnutí  čerpadla  (O2)  vyhodnocuje komparační blok (B33), který porovnává aktuální výšku hladiny s nastavenou  hladinou,  při  poklesu  pod  nastavenou  mez  sepne  výstup  O2.  Při  dosažení  hladiny  vyšší  než 450cm, blok B34 porovnávající aktuální s nastavenou výškou hladiny výstup O2 vypne.  6.3.4 Automatická zálivka Automatická zálivka je spínána přepínačem na vstupu I5. Podmínkou pro aktivaci  funkce,  musí  být  v aktivním  stavu  vstup  I4.  Závlaha  je  řízena  časovým  rozvrhem,  který  je nastaven v bloku time prog B51. 

31   

6.3.5 STOP Úplné  zastavení  systému  je  možné  tlačítkem  stop  zapojeným  na  vstup  I6.  Toto  tlačítko  je  nutné  po  stisknutí  ručně  odblokovat  do  funkční  polohy.  Je‐li  aktivní  vstup  I6,  jsou všechny výstupy nastaveny do neaktivního stavu.  6.3.6 Makro OUT V bloku  makro  (M01,M03,M04)  je  umístěn  blok  RS  se  čtyřvstupými  bloky  OR  na vstupech  R  a  S.  Toto  zapojení  je  použito  vícekrát  v programu,  proto  je  vloženo  jako  makro, tedy jako jeden funkční blok. 

6.4

Testování navržené aplikace

Program  jsem  nejprve  pomocí  softwaru  odsimuloval  a  poté  nahrál  do  automatu.  Na  vstupy  jsem  připojil  jednotlivá  tlačítka.  Čidlo  tlaku  je  simulováno  potenciometrem.  Stavy výstupů jsou signalizovány kontrolkami. Jednotlivé provozní stavy a nastavení jsou  vypisovány na displej automatu. Celá testovací sestava je na Obr. 33.  Obr. 33 Testovací sestava 

 

32   

7 Závěr V této  práci  jsem  se  zabýval  možnostmi  využití  kompaktního  PLC  pro  měřící  aplikace.  Vybral  jsem  si  pro  bližší  zkoumání  automat  francouzské  společnosti  Crouzet  Millenium  3  Essential.  Tyto  automaty  v naší  republice  nejsou  zatím  příliš  známé,  ale  postupně se dostávají do širšího povědomí odborné veřejnosti. Během práce jsem zjistil,  že automaty převyšují konkurenci v hardwarovém uspořádání a softwarovými možnostmi.  Výsledky  získané  z laboratorního  měření  ukazují,  že  automat  je  použitelný  pro  nenáročné  aplikace.  Tedy  při  využití  pro  domácnosti  nebo  jednoduché  průmyslové  zařízení,  kde  není  vyžadována  vysoká  přesnost  a  rychlost  měření.  Tam  je  automat  plně  postačující.  Jako  výhoda,  na  kterou  bych  rád  poukázal,  je  možnost  přímého  připojení  potenciometru  na  analogový  vstup.  Tímto  potenciometrem  lze  nastavovat  jakoukoliv  číselnou  hodnotu  v programu  PLC  a  tím  dosáhnout  výrazného  zjednodušení  ovládání  celého systému.  Návrh  měřící  aplikace  jsem  směřoval  do  oblasti  domácností.  Automat  řídí  jednoduchý  systém  závlahy  zahrady.  Pro  takovéto  okruhy  využití  je  kompaktní  PLC  nejvhodnějším systémem.  Myslím  si,  že  v budoucnosti  se  budeme  moci  setkat  s kompaktním  automatem,  který  bude  oproti  stávajícím  automatům  měřit  rychleji  a  přesněji.  V posledním  roce  lze  u několika  výrobců  tento  trend  již  pozorovat.  Například  společnost  Crouzet  nabízí  rozšiřující  analogový  modul  s 12  bitovým  AD  převodníkem.  Český  výrobce  Teco  se  svojí  řadou kompaktních PLC FOXTROT též nabízí velice zajímavé řešení pro měřící aplikace.  Nelze  tedy  od  kompaktních  PLC  zatím  očekávat  to,  co  od  měřících  systémů  či větších  modulárních  automatů.  Kompaktní  automaty  jsou  většinou  založeny  na mikroprocesorech. Využívají tak jejich vestavěné AD převodníky. Ale s rychlým vývojem  mikroprocesorů  lze  očekávat  výrazné  zlepšení  použitelnosti  kompaktních  automatů  v měřících aplikacích.   

33   

8 Seznam použitých zdrojů 1.  Beneš,  Pavel,  a  další,  a  další.  Automatizace  a  automatizační  technika  III:  Prostředky automatizační techniky. Brno : Computer Press, 2003. 80‐7226‐248‐3.  2.  Programmable  logic  controller.  Wikipedia.  [Online]  3.  únor  2012.  [Citace:  20.  únor 2012.] http://en.wikipedia.org/wiki/Programmable_logic_controller.  3.  PLC  History.  PLC  Manual.  [Online]  2012.  [Citace:  20.  únor  2012.]  http://www.plcmanual.com/plc‐history.  4.  Šmejkal,  Ladislav  a  Martinásková,  Marie.  PLC  a  automatizace:  1.  Základní  pojmy, úvod do programování. Praha : BEN ‐ technická literatura, 2009. 978‐80‐86056‐58‐ 6.  5. Řídicí relé EASY a MFD‐Titan. Eaton. [Online] Eaton Elektrotechnika s.r.o., 2010.  [Citace: 3. březen 2012.]  6. Millenium 3 logic controller. Crouzet. [Online] Crouzet, 4. březen 2012. [Citace:  5.  březen  2012.]  http://www.crouzet.com/english/products/micro‐control/millenium‐3‐ logic‐controller/millenium‐3‐logic‐controller.htm.  7. LOGO! a SIMATIC S7‐200. Logický modul LOGO! [Online] březen 2008. [Citace: 5.  březen 

2012.] 

http://www1.siemens.cz/ad/current/content/data_files/automatizacni_systemy/mikrosy stemy/_prospekty/brochure_micro_03_2008_cz.pdf.  8.  Millenium  3  Standart  &  Custom.  Katalog.  France :  Crouzet  Automatismes  SAS,  2009.  9. 

TECOMAT 

FOXTROT. 

[Online] 

2009. 

[Citace: 

5. 

březen 

2012.] 

březen 

2012.] 

http://www.tecomat.com/index.php?a=cat.308.  10. 

ATmega 

128. 

[Online] 

2011. 

[Citace: 

27. 

http://www.atmel.com/Images/doc2467.pdf.  11. Crouzet Logic Software M3. [Programovací software] místo neznámé : Crouzet,  2002. 

I   

9 Seznam zkratek FBD ....................... Function block diagram  HMI ...................... Human machine interface  IL ........................... Instruction listopad  LD ......................... Ladder diagram  LSB........................ Least significant bit – Nejméně významný bit  OR ........................ Logický součet  PA (PLC) ............... Programovatelný automat (Programmable Logical Controller)  PID ........................ Proporcionálně‐integračně‐derivační  RS ......................... Blok Set‐Reset  SFC ....................... Sequential function chart  SPS ....................... Sampling per second – Vzorky za sekundu  ST ......................... Structured text 

II   

10 Seznam použitých symbolů AC ......................... Střídavé napětí  cm ........................ Jednotka délky  DC ......................... Stejnosměrné napětí  mbar ..................... Jednotka tlaku  V ........................... Jednotka napětí 

III   

11 Seznam obrázků Obr. 1 Paralelní zpracování (1) .................................................................................. 2  Obr. 2 Sériové zpracování (1) .................................................................................... 2  Obr. 3 Blokové schéma PLC (1) .................................................................................. 3  Obr. 4 Tok informací v PLC (1) ................................................................................... 4  Obr. 5 Dvoutlačítkové ovládání spotřebiče v LD (1) .................................................. 5  Obr. 6 Dvoutlačítkové ovládání spotřebiče v FBD (1) ................................................ 5  Obr. 7 Dvoutlačítkové ovládání spotřebiče v SFC (1) ................................................ 5  Obr. 8 MikroPLC Eaton (Moeller) EASY 500 (5) ......................................................... 6  Obr. 9 Crouzet Millenium 3 (6) .................................................................................. 7  Obr. 10 Siemens SIMATIC S7‐400 (7) ......................................................................... 8  Obr. 11 Millenium 3 Essential a Smart (8) ................................................................. 9  Obr. 12 Eaton (Moeller) EASY 800 (5)...................................................................... 11  Obr. 13 Siemens LOGO! 230RC (7) .......................................................................... 12  Obr. 14 Tecomat FOXTROT CP‐1018 (9) .................................................................. 13  Obr. 15 Díly PLC Crouzet Millenium 3 ...................................................................... 15  Obr. 16 Základní deska PLC Crouzet Millenium 3 .................................................... 15  Obr. 17 Schéma analogového vstupu PLC Crouzet Millenium 3 ............................. 16  Obr. 18 Blokové schéma AD převodníku (1) ............................................................ 17  Obr. 19 Průběh kompenzačního napětí (1) ............................................................. 18  Obr. 20 Přesnost AD Převodníku PLC (0‐10V).......................................................... 19  Obr. 21 Přesnost AD převodníku PLC (Potenciometr) ............................................. 20  Obr. 22 Rychlost odezvy výstupu na vstup (10Hz, 70Hz) ........................................ 21  Obr. 23 Odezva PWM výstupu na analogový vstup ................................................ 21  IV   

Obr. 24 Automatický mód (11) ................................................................................ 23  Obr. 25 Manuální mód (11) ..................................................................................... 24  Obr. 26 Funkční blok FLOW (11) .............................................................................. 24  Obr. 27 Funkční blok LEVEL (11) .............................................................................. 25  Obr. 28 Časový průběh funkce DEFROST (11) ......................................................... 26  Obr. 29 Základní nastavení analogového PID regulátoru (11) ................................ 27  Obr. 30 Přechodová charakteristika regulovaného systému (11) ........................... 28  Obr. 31 Závlahový systém ........................................................................................ 29  Obr. 32 Ovládací panel ............................................................................................ 30  Obr. 33 Testovací sestava ........................................................................................ 32   

V   

12 Seznam tabulek Tab. 1 Přehled typů PLC Crouzet Millenium 3 Essential (8) ..................................... 10  Tab. 2 Eaton (Moeller) EASY800 (5) ......................................................................... 11  Tab. 3 Siemens LOGO! (7) ........................................................................................ 12  Tab. 4 Tecomat FOXTROT (9) ................................................................................... 13  Tab. 5 Parametry analogových vstupů (8) ............................................................... 14  Tab. 6 Parametry funkčních bloků CTN (11) ............................................................ 26  Tab. 7 Přiřazení vstupů a výstupů ............................................................................ 30 

VI   

13 Seznam příloh Příloha 1 ........... Tecomat FOXTROT CP‐1018  Příloha 2 ........... Crouzet Millenium 3 Essential  Příloha 3 ........... AD převodník ATmega128  Příloha 4 ........... Protokol z měření  Příloha 5 ........... Vzorový program   

VII   

Příloha 1  Tecomat FOXTROT CP‐1018    Zdroj: TECOMAT FOXTROT CP‐1018. [Online] 2009. [Citace: 6. duben 2012.]  http://www.tecomat.com/wpimages/other/DOCS/cze/PRINTS/Cat_Foxtrot‐CZ‐ datasheets/Foxtrot‐CZ‐CP‐1008.pdf. 

 

 

   

PLC TECOMAT FOXTROT – základní moduly Základní modul s 28 I/O pro použití v MaR Typ

DI

CP-1008 CP-1018

DO/RO

AI

4× SSR 7× RO

1× 230V

10× AI/DI 2× AI

AO 4

Comm Ethernet 10/100, RS232, 1× volitelný interface, TCL2,CIB, CP-1008

Základní charakteristiky • Na svorkách CIB+ aCIB- již sběrnice s napájením (pro menší výkon není třeba osazovat oddělovací modul BPS2-01M) • Možnost vytvořit síť více PLC TECOMAT v síti LAN Ethernet nebo na sběrnici RS485 • Volně programovatelný dle normy IEC EN 61131-3 • Programování za chodu (on-line programming) • Programování a komunikace (LAN, WiFi, WAN, Internet) po Ethernet (100Mbit/s), nastavitelná pevná IP adresa nebo přidělená od DHCP. • 2 sériové kanály, jeden RS232, druhý s volitelným rozhraním z řady MR-01xx (až 345kbit/s), nastavitelný UART • Volitelně připojení RFox Master RF-1131 přes TCL2 – radiový kanál 868,35 MHz • Vestavěný PROFIBUS DP Master, Modbus RTU/TCP slave, BACnet slave na Ethernetu • Vestavěný web server, volná tvorba uživatelských web stránek na paměťové kartě (XML technologie) • Umožňuje vytvořit web stránku libovolného připojeného řízeného objektu • Možno využít jako programovatelný převodník komunikačních protokolů • Možno využít jako nezávislý programovatelný datalogger pro libovolné měřené nebo vnitřní veličiny s časovou značkou • Kompaktní rozměry vhodné do standardizovaných elektroinstalačních rozvaděčů, montáž na DIN lištu

• Programovatelný automat (PLC) dle standardu IEC 61131 • Výjimečná integrace řídicího systému s novými IT a telekomunikačními technologiemi. • Výkonná centrální jednotka s integrovanými převážně univerzálními (binárními nebo analogovými) vstupy a s analogovými, reléovými a SSR výstupy. • Vestavěný displej 4 × 20 znaků s 6 klávesami (jen typ CP-1018). Dostupné kódování: ASCII, CP1250 (Central Europe), CP1251 (Cyrilic), CP1252 (West Europe), CP1253 (Greek). • Každý z 10 univerzálních vstupů lze alternativně využít jako analogový nebo binární vstup. • 4 z těchto 10 univerzálních vstupů lze použít jako proudové vstupy 4(0) až 20 mA, rozsah se volí propojkou. Ostatní vstupy se mohou nastavit na jeden z rozsahů Ni1000, Pt1000, OV1000. Rozsah měření se nastavuje v uživatelské konfiguraci. • Další 2 čistě analogové vstupy lze použít pro připojení termočlánků, event. pro měření napětí v rozsahu 0-2 V. • 6 standardních 3 A reléových výstupů a jeden nadstandardní 10 A • 4 SSR (Solid State Relay) výstupy využitelné pro pulsní řízení (PWM) • Rozšiřitelná paměť SD/SDHC/MMC kartami, vestavěný souborový systém FAT32. • Vestavěné hodiny a kalendář • Rozšíření počtu I/O až na 149 připojením až 10 periferních modulů na sériové sběrnici TCL2 (345 kbit/s) • Rozšíření I/O přes dvoudrátovou elektroinstalační sběrnici CIB (19.2 kbit/s); rozšíření počtu větví CIB na max. 9 Příklad zapojení

+ + +

+

+

–

–

+

–

C9 AI11

AI10

AI9 DI9

AI6 DI6

C8

COM6

DO8

DO9

DO10

COM7

COM8

DI10

D. INPUT

DO7

DIGITAL OUTPUTS

COM5

E3

C7

DO6

E2

C6

COM4

DO2

E1

C5

DIGITAL/ANALOG INPUTS

DO5

COM2

D9

C4

AI8 DI8

C3

AGND

C2

AN. OUTPUTS

AI7 DI7

C1 AI4 DI4

AO1

B9

AI5 DI5

AO0

B8

AO3

B7

AO2

B6

DIGITAL OUTPUTS

D8

230 VAC

B5

DO4

RxD

DIGITAL OUTPUTS

D7

L N PE

B4

DIGITAL/ANALOG INPUTS

DO1

D6

B3

AI3 DI3

CIB-

D5

B2

DO0

TxRx-

TxD

TxRx+

RxD

D4

B1

COM1

D3

A9

AI2 DI2

GND

D2

BT+

BT-

GNDS D1

RTS

CH2 OPT. SUBMODULE (e.g. RS-232, RS-485)

A8

CH1/RS-232

AGND

A7

DO3

A6

CIB LINE

AI1 DI1

A5

COM3

A4

24 V DC

AI0 DI0

A3

TxD

A2

TC LINE

RTS

A1

CIB+

N

+24V

U

TCL2-

230 V AC

TCL2+

PS50/24

OUTPUT 24 V DC / 2 A

E4

E5

E6

E7

E8

E9

F1

F2

F3

F4

F5

F6

F7

F8

F9

+24 V 0V 24 VDC SELV

M 3

M 3

Charakteristiky centrální jednotky CPU Doba cyklu PLC Hodiny reálného času (RTC) Zálohováni RAM a RTC Paměť pro uživatelský program a tabulky Zálohování paměti programu Interní paměť pro data – DataBox Paměť pro archivaci celého projektu Slot pro paměťové karty Paměť pro proměnné

16

32 bit RISC procesor 0.2 ms/1k instrukcí Ano 500 h bez baterie 20 000 h s baterií 192+64 kB Ano 0.5 MB 2MB Ano, MMC/SD, SDHC 64kB/32kB remanentních

Komunikace Ethernet; podporované protokoly Sériové kanály Systémová I/O sběrnice Komunikace přes rozšiřovací moduly Sběrnice pro elektroinstalaci

1x 100/10Mbit/s; TCP/IP, UDP/ IP, HTTP; SMTP ; MODBUS/TCP, BACnet 1x RS232;1x volný slot, volitelné rozhraní (viz submoduly MR-0xxx) 1x TCL2 (RS485, 345kbit/s) 8x CIB, 4× RFox, MPbus, Opentherm, GSM/SMS, GPRS 1x CIB (19,2kbit/s) (Common installation bus)

www.tecomat.cz | Teco a.s., Havlíčkova 260, 280 58, Kolín 4, Česká republika | [email protected] | www.tecomat.com

CP-1018

Společný vodič Galvanické oddělení

(DI0/AI0-DI9/AI9) 4+6 Měření napětí/ měření odporu/ měření proudu Binární vstup viz samostatná tabulka minus (AGND) Ne

Měřené rozsahy Napětí Vstupní odpor Měřicí rozsah Maximální chyba při 25 °C Dovolené trvalé přetížen Proud Vstupní odpor Měřicí rozsah Maximální chyba při 25 °C Dovolené trvalé přetížení Detekce rozpojeného vstupu Odporové snímače Vstupní odpor Měřicí rozsah

Maximální chyba při 25 °C Dovolené trvalé přetížení Detekce odpojeného čidla

typ. 5 kΩ 0 .. +2 V ±0,3 % plného rozsahu ±35 V (mezi AI a AGND) 100Ω 0 až 20 mA (AI4-AI9) 4 až 20 mA (AI4-AI9) ± 0,4 % plného rozsahu +50 mA (mezi AI a AGND) ano ve stavovém slově typ. 5 kΩ Pt1000 1,385 (–90 až +270°C) Pt1000 1,391 (–90 až +2700°C) Ni1000 1,617 (–60 až +155°C) Ni1000 1,500 (–60 až +155°C) KTY81-121 (-55 až +125°C) NTC 12k (-40 až +125°C) (pouze AI4-AI9) 0 až 2000 Ω 0 až 200 kΩ (pouze AI4-AI9) ± 0,5 % plného rozsahu ±35 V (mezi AI a AGND) ano, ve stavovém slově

Funkce Analogové vstupy (AI10-AI11) Rozlišení Doba převodu Opakování měření Typ ochrany

12 bit 100 μs/1 vstup 5 ms integrovaná, přepěťová

Měřené rozsahy Napětí Vstupní odpor Měřicí rozsah

Maximální chyba při 25 °C Dovolené trvalé přetížen

typ. 100 kΩ 0 .. +2 V 0 .. +1 V -20 .. +100 mV -20 .. +50 mV ±0,8 % plného rozsahu ±35 V (mezi AI a AGND

SSR výstupy (Solid State Relay)

2 ano (i skupiny navzájem) Polovodičový spínač Řiditelný, spínání v 0 Spínané napětí max. 250 V AC Spínaný proud min. 5 mA; max. 0,7 A Krátkodobá přetížitelnost výstupu max. 1 A Proud společnou svorkou max. 2 A Doba sepnutí/ rozepnutí kontaktu typ. 1 us Frekvence spínání bez zátěže max. 400 sepnutí/ min.

Reléové výstupy

pro induktivní zátěž DC13 pro induktivní zátěž AC15 Frekvence spínání bez zátěže Frekvence spínání se jmenovitou zátěží Mechanická/ Elektrická životnost při maximální zátěži Ochrana proti zkratu Ošetření induktivní zátěže Izolační napětí

Reléové výstupy

SSR výstupy (Solid State Relay)

100 Ω

Počet výstupů Galvanické oddělení

Binární vstup 230V AC

(DI10)

Galvanické oddělení Vstupní napětí pro log.0 (UL): Vstupní napětí pro log.1 (UH): Vstupní proud při log.1 (IH): Zpoždění 0 -> 1/1 -> 0:

typ. 2 mA 1ms/1ms

Ano, 4 kV max. 80 V AC min. 160 V AC typ. 5 mA 10 ms/10 ms

4/2 (1+3) ano (i skupiny navzájem) Spínací relé, nechráněný výstup min. 5 V; max. 250 V min. 100 mA; max. 3 A max. 4 A max. 10 A typ. 10 ms/ 4 ms max. 3 A při 30 V DC nebo 230 V AC max. 3 A při 30 V DC max. 3 A při 230 V AC max. 300 sepnutí/ min. max. 20 sepnutí/ min. min. 5 mil./ 100 tis. cyklů Není Vnější. (RC člen, varistor, dioda) 3750 V AC (podrobněji viz dokumentace TXV 004 11)

(DO6)

Galvanické oddělení Typ kontaktu/ výstupu Spínané napětí Spínaný proud Krátkodobá přetížitelnost výstupu Doba sepnutí/ rozepnutí kontaktu Frekvence spínání bez zátěže Frekvence spínání se jmenovitou zátěží Mechanická/Elektrická životnost při maximální zátěži Ochrana proti zkratu Ošetření induktivní zátěže Izolační napětí

1500 Ω

(DI0-DI9)

(DO2-DO5)

Počet výstupů/skupin Galvanické oddělení Typ kontaktu/ výstupu Spínané napětí Spínaný proud Krátkodobá přetížitelnost výstupu Proud společnou svorkou Doba sepnutí/ rozepnutí kontaktu Mezní hodnoty spínané zátěže pro odporovou zátěž

Min. odpor vstupního obvodu pro log. 0 (UL) Max. odpor vstupního obvodu pro log. 1 (UH) Vstupní proud při log. 1 (IH) Zpoždění 0 –> 1/ 1 –> 0

Funkce Binární vstupy

(DO0–DO1)

Počet výstupů Galvanické oddělení Typ výstupu

Foxtrot

Universální vstupy Počet vstupů Volitelná funkce vstupu

ano Spínací relé, nechráněný výstup min. 5 V; max. 250 V min. 100 mA; max. 16 A max. 160 A / 20 μs typ. 10 ms/ 10 ms max. 60 sepnutí/ min. max. 6 sepnutí/ min. min. 3 mil./ 100 tis. cyklů Není Vnější. (RC člen, varistor, dioda) 3750 V AC (podrobněji viz dokumentace TXV 004 11)

(DO7, DO8)

2 ano (podrobněji viz dokumentace TXV 004 11) Typ výstupu Polovodičový spínač, Řiditelný, spínání v 0 Spínané napětí max. 250 V AC Spínaný proud min. 5 mA; max. 2 A Krátkodobá přetížitelnost výstupu max. 2 A Doba sepnutí/ rozepnutí kontaktu typ. 1 μs

Analogové výstupy (AO0-AO3) Počet výstupů Společný vodič Galvanické oddělení Rozlišení Doba převodu Max. výstupní proud Výstupní rozsah Max. chyba při 25 °C Typ ochrany Trvalé přetížení

4 minus (AGND) Ne 8 bitů 10 μs/výstup 10 mA 0 až +10 V ±2 % plného rozsahu integrovaná přepěťová ±20 V (AI proti AGND)

www.tecomat.cz | Teco a.s., Havlíčkova 260, 280 58, Kolín 4, Česká republika | [email protected] | www.tecomat.com

17

Reléové výstupy

(DO9, DO10)

Počet výstupů Galvanické oddělení

1+1 přepínací ano (podrobněji viz dokumentace TXV 004 11) Typ kontaktu/ výstupu Přepínací relé, nechráněný výstup Spínané napětí min. 5 V; max. 250 V Spínaný proud min. 100 mA; max. 3 A Krátkodobá přetížitelnost výstupu max. 5 A Doba sepnutí/ rozepnutí kontaktu typ. 10 ms/ 4 ms Frekvence spínání bez zátěže max. 300 sepnutí/ min. Frekvence spínání se jmenovitou max. 20 sepnutí/ min. zátěží Mechanická/ Elektrická životnost min. 5 mil./ 100 tis. cyklů při maximální zátěži Ochrana proti zkratu Není Ošetření induktivní zátěže Vnější (RC člen, varistor, dioda)

Provozní a instalační podmínky Pracovní teplota: Skladovací teplota: Elektrická pevnost: Stupeň krytí IP IEC 529: Kategorie přepětí: Stupeň znečištění ČSN EN 61131-2: Pracovní poloha: vertikální Instalace: Připojení Průřez vodičů:

-20 .. +55 °C –25 .. +70 °C dle EN 60950 IP 10B II 2 na DIN lištu Konektory šroubovací max. 2,5 mm2

Rozměry a hmotnost Rozměry: Hmotnost:

90 × 160 × 65 mm 250g

Napájení Jmenovité napětí (SELV) Tolerance Мax. příkon Galvanické oddělení Zálohování pamět

+24 V DC –15% +25% (20.4 .. 30V DC) 10W Ne, pouze reléové výstupy, DI10 a CH2 Vestavěný Li-Ion akumulátor (500hodin). Držák na lithiovou baterii CR2032 (20 000h)

Objednací údaje TXN 110 08 TXN 110 18

18

CP-1008, CPU, ETH100/10, 1xRS232, 1xSCH, 10×AI/DI, 2×AI, 1×DI, 4×AO, 7×RO, 4×SSR, 1xCIB, prg. MOSAIC CP-1018, CPU+LCD4×20, ETH100/10, 1xRS232, 1xSCH, 10×AI/DI, 2×AI, 1×DI, 4×AO, 7×RO, 4×SSR, 1xCIB, prg. MOSAIC

www.tecomat.cz | Teco a.s., Havlíčkova 260, 280 58, Kolín 4, Česká republika | [email protected] | www.tecomat.com

Příloha 2  Crouzet Millenium 3 Essential    Zdroj: Crouzet Millenium 3 Essential. [Online] 2012. [Citace: 6. duben 2012.]  http://www.crouzet.com/english/catalog/millenium‐3‐logic‐controller‐millenium‐3‐ essential‐expandable‐range‐with‐display‐xd26‐Part%20number‐88970161.htm. 

   

 

   

21/03/2012

www.crouzet.com

"Expandable" range with display XD26 Part number 88970162 "High-performance" expandable solution with display Extended memory: 120 lines in LADDER language and up to 700 "typical" blocks in FBD language LCD with 4 lines of 18 characters and configurable backlighting Selective parameter setting: You can choose the parameters that can be adjusted on the front panel Analogue inputs 0-10 V DC or 0-20 mA/Pt 100 with converters (see page 50) Open to XN network communication extensions and digital I/O or analogue extensions

General environment characteristics for CB, CD, XD, XB, XR and XE product types Certifications Conformity to standards (with the low voltage directive and EMC directive) Conformity with the EMC directive

Earthing Protection rating

Overvoltage category Pollution Max operating Altitude Mechanical resistance Resistance to electrostatic discharge Resistance to HF interference

Conducted and radiated emissions Operating temperature Storage temperature Relative humidity Mounting Screw terminals connection capacity

UL, CSA GL: except for 88 970 32x (pending) In accordance with 73/23/EEC: EN (IEC) 61131-2 (Open equipment) In accordance with 89/336/EEC: EN (IEC) 61131-2 (Zone B) EN (IEC) 61000-6-2, EN (IEC) 61000-6-3 (*) EN (IEC) 61000-6-4 (*) Except configuration (88 970 1.1 or 88 970 1.2) + (88 970 250 or 88 970 270) + 88 970 241 class A (class B: using in metallic cabinet) None In accordance with IEC/EN 60529: IP40 on front panel IP20 on terminal block 3 in accordance with IEC/EN 60664-1 Degree: 2 in accordance with IEC/EN 61131-2 Operation: 2000 m Transport: 3,048 m Immunity to vibrations IEC/EN 60068-2-6, Fc test Immunity to shock IEC/EN 60068-2-27, Fa test Immunity to ESD IEC/EN 61000-4-2, level 3 Immunity to radiated electrostatic fields IEC/EN 61000-4-3, Immunity to fast transients (burst immunity) IEC/EN 61000-4-4, level 3 Immunity to shock waves IEC/EN 61000-4-5 Radio frequency in common mode IEC/EN 61000-4-6, level 3 Voltage dips and breaks (AC) IEC/EN 61000-4-11 Immunity to damped oscillatory waves IEC/EN 61000-4-12 Class B (*) in accordance with EN 55022/11 group 1 (*) Except configuration (88 970 1.1 or 88 970 1.2) + (88 970 250 or 88 970 270) + 88 970 241 class A (class B in metallic cabinet) -20 →+55°C (+40°C in a non-ventilated enclosure) in accordance with IEC/EN 60068-2-1 and IEC/EN 60068-2-2 -40 →+70°C in accordance with IEC/EN 60068-2-1 and IEC/EN 60068-2-2 95% max. (no condensation or dripping water) in accordance with IEC/EN 60068-2-30 On symmetrical DIN profile, 35 x 7.5 mm and 35 mm x 15 or panel (2 x 4 mm Ø) Flexible wire with ferrule = 1 conductor: 0.25 to 2.5 mm 2 (AWG 24...AWG 14) 2 conductors 0.25 to 0.75 mm 2 (AWG 24...AWG 18) Semi-rigid wire = 1 conductor: 0.2 to 2.5 mm 2 (AWG 25...AWG 14) Rigid wire = 1 conductor: 0.2 to 2.5 mm 2 (AWG 25...AWG 14) 2 conductors 0.2 to 1.5 mm 2 (AWG 25...AWG 16) Tightening torque = 0.5 N.m (4.5 lb-in) (tighten using screwdriver diam. 3.5 mm)

Processing characteristics of CB, CD, XD & XB product types LCD display Programming method Program size

Program memory Removable memory Data memory

CD, XD: Display with 4 lines of 18 characters Ladder or function blocks/SFC (Grafcet) Ladder: 120 lines Function blocks: CB, CD: typically 350 blocks XB, XD: typically 700 blocks Flash EEPROM EEPROM 368 bits/200 words

Unless otherwise specified, the characteristics given are applicable to all or part of the product range selected

21/03/2012 Back-up time in the event of power failure

Cycle time Response time Clock data retention Clock drift Timer block accuracy Start up time on power up

www.crouzet.com Program and settings in the controller: 10 years Program and settings in the plug-in memory: 10 years Data memory: 10 years Ladder: typically 20 ms Function blocks: 6 →90 ms Input acquisition time + 1 to 2 cycle times 10 years (lithium battery) at 25°C Drift < 12 min/year (at 25°C) 6 s/month (at 25°C with user-definable correction of drift) 1% ± 2 cycle times < 1,2 s

Characteristics of products with AC power supplied Supply Nominal voltage Operating limits Supply frequency range Immunity from micro power cuts Max. absorbed power

Isolation voltage

100 →240 V AC -15% / +10% or 85 VAC→264 VAC

24 V AC -15% / +20% or 20.4 VAC→28.8 VAC 50/60 Hz (+4% / -6%) or 47→53 Hz/57 < 63 Hz 10 ms (repetition 20 times) CB12-CD12-XD10-XB10: 4 VA CB20-CD20: 6 VA XD10 with extension - XD26-XB26: 7.5 VA XD26-XB26 with extension: 10 VA 1780 V AC

50/60 Hz (+4% / -6%) or 47 →53 Hz/57 < 63 Hz 10 ms (repetition 20 times) CB12-CD12-XD10-XB10: 7 VA CB20-CD20: 11 VA XD10-XB10 with extension-XD26-XB26: 12 VA XD26-XB26 with extension: 17 VA 1780 V AC

Inputs Input voltage Input current

Input impedance Logic 1 voltage threshold Making current at logic state 1 Logic 0 voltage threshold Release current at logic state 0 Response time with LADDER programming Response time with function blocks programming

Maximum counting frequency Sensor type Input type Isolation between power supply and inputs Isolation between inputs Protection against polarity inversions Status indicator

24 V AC (-15% / +20%) 4,4 mA @ 20,4 V AC 5,2 mA @ 24,0 V AC 6,3 mA @ 28,8 V AC 4.6 kΩ ≥ 14 V AC >2 mA ≤ 5 V AC <0.5 mA 50 ms State 0 →1 (50/60 Hz) Configurable in increments of 10 ms 50 ms min. up to 255 ms State 0 →1 (50/60 Hz) In accordance with cycle time (Tc) and input response time (Tr) : 1/ ( (2 x Tc) + Tr) Contact or 3-wire PNP Resistive None None Yes On LCD screen for CD and XD

100 →240 V AC (-15% / +10%) 0,24 mA @ 85 V AC 0,75 mA @ 264 V AC 350 kΩ ≥ 79 V AC >0.17 mA ≤ 20 V AC (≤ 28 V AC: XE10, XR06, XR10, XR14) <0.5 mA 50 ms State 0 < 1 (50/60 Hz) Configurable in increments of 10 ms 50 ms min. up to 255 ms State 0 →1 (50/60 Hz) In accordance with cycle time (Tc) and input response time (Tr) : 1/ ( (2 x Tc) + Tr) Contact or 3-wire PNP Resistive None None Yes On LCD screen for CD and XD

Characteristics of relay outputs common to the entire range Max. breaking voltage Breaking current

Electrical durability for 500 000 operating cycles

Max. Output Common Current Minimum switching capacity Minimum load Maximum rate Mechanical life Voltage for withstanding shocks Response time Built-in protections Status indicator

5 →30 V DC 24 →250 V AC CB-CD-XB10-XD10-XR06-XR10: 8 A XD26-XB26: 8 x 8 A relays, 2 x 5 A relays XE10: 4 x 5 A relays XR14: 4 x 8 A relays, 2 x 5 A relays Usage category DC-12: 24 V, 1.5 A Usage category DC-13: 24 V (L/R = 10 ms), 0.6 A Usage category AC-12: 230 V, 1.5 A Usage category AC-15: 230 V, 0.9 A 12A for O8,O9,OA 10 mA (at minimum voltage of 12 V) 12 V, 10 mA Off load: 10 Hz At operating current: 0.1 Hz 10,000,000 operations (cycles) In accordance with IEC/EN 60947-1 and IEC/EN 60664-1: 4 kV Make 10 ms Release 5 ms Against short-circuits: None Against overvoltages and overloads: None On LCD screen for CD and XD

Characteristics of product with DC power supplied Supply Nominal voltage Operating limits Immunity from micro power cuts Max. absorbed power

12 V DC -13% / +20% or 10.4 V DC < 14.4 V DC (including ripple) ≤ 1 ms (repetition 20 times) CB12 with solid state outputs: 1.5 W CD12: 1.5 W CD20: 2.5 W XD26-XB26: 3 W

Unless otherwise specified, the characteristics given are applicable to all or part of the product range selected

24 V DC -20% / +25% or 19.2 V DC < 30 V DC (including ripple) ≤ 1 ms (repetition 20 times) CB12-CD12-CD20 with solid state outputs - XD10-XB10 with solid state outputs: 3 W XD10-XB10 with relay outputs: 4 W XD26-XB26 with solid state outputs: 5 W CB20-CD20 with relay outputs-XD26 with relay outputs: 6 W

21/03/2012 Protection against polarity inversions

www.crouzet.com XD26-XB26 with extension: 5 W XD26 with solid state outputs: 2.5 W Yes

XD10-XB10 with extension: 8 W XD26-XB26 with extension: 10 W Yes

Digital inputs (I1 to IA and IH to IY) Input voltage Input current

Input impedance Logic 1 voltage threshold Making current at logic state 1 Logic 0 voltage threshold Release current at logic state 0 Response time Maximum counting frequency

Sensor type Conforming to IEC/EN 61131-2 Input type Isolation between power supply and inputs Isolation between inputs Protection against polarity inversions Status indicator

12 V DC (-13% / +20%) 3,9 mA @ 10,44 V DC 4,4 mA @ 12,0 V DC 5,3 mA @ 14,4 VDC 2.7 kΩ ≥ 7 V DC ≥2 mA ≤ 3 V DC <0.9 mA 1 →2 cycle times + 6 ms I1 & I2: Ladder (1 kHz) & FBD (Up to 6 kHz) I3 to IA & IH to IY: in accordance with cycle time (Tc) and input response time (Tr) : 1/ ( (2 x Tc) + Tr) Contact or 3-wire PNP Type 1 Resistive None None Yes On LCD screen for CD and XD

24 V DC (-20% / +25%) 2,6 mA @ 19,2 V DC 3,2 mA @ 24 V DC 4,0 mA @ 30,0 VDC 7.4 kΩ ≥ 15 V DC ≥2.2 mA ≤ 5 V DC <0.75 mA 1 →2 cycle times + 6 ms I1 & I2: Ladder (1 kHz) & FBD (Up to 6 kHz) I3 to IA & IH to IY: in accordance with cycle time (Tc) and input response time (Tr) : 1/ ( (2 x Tc) + Tr) Contact or 3-wire PNP Type 1 Resistive None None Yes On LCD screen for CD and XD

4 inputs IB →IE 6 inputs IB →IG

4 inputs IB →IE 6 inputs IB →IG

(0 →10 V) or (0 →V power supply) 14 kΩ 14.4 V DC max 14 mV Common mode 10 bit at maximum input voltage Controller cycle time ± 5% ± 6.2% ± 2% None 10 m maximum, with shielded cable (sensor not isolated) Yes 2.2 kΩ/0.5 W (recommended) 10 kΩ max.

(0 →10 V) or (0 →V power supply) 12 kΩ 30 V DC max 29 mV Common mode 10 bit at maximum input voltage Controller cycle time ± 5% ± 6.2% ± 2% None 10 m maximum, with shielded cable (sensor not isolated) Yes 2.2 kΩ/0.5 W (recommended) 10 kΩ max.

12 V DC (-13% / +20%) 0,7 mA @ 10,44 VDC 0,9 mA @ 12,0 VDC 1,0 mA @ 14,4VDC 14 kΩ ≥ 7 V DC ≥0.5 mA ≤ 3 V DC ≤0.2 mA 1 →2 cycle times In accordance with cycle time (Tc) and input response time (Tr) : 1/ ( (2 x Tc) + Tr) Contact or 3-wire PNP Type 1 Resistive None None Yes On LCD screen for CD and XD

24 V DC (-20% / +25%) 1,6 mA @ 19,2 VDC 2,0 mA @ 24,0 V DC 2,5 mA @ 30,0 VDC 12 kΩ ≥ 15 VDC ≥1.2 mA ≤ 5 V DC ≤0.5 mA 1 →2 cycle times In accordance with cycle time (Tc) and input response time (Tr) : 1/ ( (2 x Tc) + Tr) Contact or 3-wire PNP Type 1 Resistive None None Yes On LCD screen for CD and XD

Analogue or digital inputs (IB to IG) CB12-CD12-XD10-XB10 CB20-CD20-XB26-XD26

Inputs used as analogue inputs Measurement range Input impedance Input voltage Value of LSB Input type Resolution Conversion time Accuracy at 25°C Accuracy at 55°C Repeat accuracy at 55 °C Isolation between analogue channel and power supply Cable length Protection against polarity inversions Potentiometer control

Inputs used as digital inputs Input voltage Input current

Input impedance Logic 1 voltage threshold Making current at logic state 1 Logic 0 voltage threshold Release current at logic state 0 Response time Maximum counting frequency Sensor type Conforming to IEC/EN 61131-2 Input type Isolation between power supply and inputs Isolation between inputs Protection against polarity inversions Status indicator

Characteristics of relay outputs common to the entire range Max. breaking voltage Max. Output Common Current Breaking current

Electrical durability for 500 000 operating cycles

Minimum switching capacity Minimum load Maximum rate

5 →30 V DC 24 →250 V AC 12A (10A UL) for O8,O9,OA CB-CD-XD10-XB10-XR06-XR10: 8 A XD26-XB26: 8 x 8 A relays, 2 x 5 A relays XE10: 4 x 5 A relays XR14: 4 x 8 A relays, 2 x 5 A relays Usage category DC-12: 24 V, 1.5 A Usage category DC-13: 24 V (L/R = 10 ms), 0.6 A Usage category AC-12: 230 V, 1.5 A Usage category AC-15: 230 V, 0.9 A 10 mA (at minimum voltage of 12 V) 12 V, 10 mA Off load: 10 Hz At operating current: 0.1 Hz

Unless otherwise specified, the characteristics given are applicable to all or part of the product range selected

21/03/2012

www.crouzet.com

Mechanical life Voltage for withstanding shocks Response time Built-in protections Status indicator

10,000,000 operations (cycles) In accordance with IEC/EN 60947-1 and IEC/EN 60664-1: 4 kV Make 10 ms Release 5 ms Against short-circuits: None Against overvoltages and overloads: None On LCD screen for CD and XD

Digital / PWM solid state output PWM solid state output* * Only available with "FBD" programming language Breaking voltage Nominal voltage Nominal current Max. breaking current Voltage drop Response time Built-in protections

Min. load Maximum incandescent load Galvanic isolation PWM frequency

PWM cyclic ratio PWM accuracy at 120 Hz PWM accuracy at 500 Hz Status indicator

CB12: O4 XD26: O4 →O7 * Only available with "FBD" programming language 10.4 →30 VDC 12-24 V DC 0.5 A 0,625 A ≤ 2 V for I = 0.5 A (at state 1) Make ≤ 1 ms Release ≤ 1 ms Against overloads and short-circuits: Yes Against overvoltages (*) : Yes Against inversions of power supply: Yes (*) In the absence of a volt-free contact between the output of the logic controller and the load 1 mA 0,2 A / 12 V DC 0,1 A / 24 V DC No 14.11 Hz 56.45 Hz 112.90 Hz 225.80 Hz 451.59 Hz 1806.37 Hz 0 →100% (256 steps for CD, XD and 1024 for XA) < 5% (20% →80%) load at 10 mA < 10% (20% →80%) load at 10 mA On LCD screen for CD and XD

CD12-XD10-XB10: O4 CD20-XD26-XB26: O4 →O7 19.2 →30 VDC 24 V DC 0.5 A 0,625 A ≤ 2 V for I = 0.5 A (at state 1) Make ≤ 1 ms Release ≤ 1 ms Against overloads and short-circuits: Yes Against overvoltages (*) : Yes Against inversions of power supply: Yes (*) In the absence of a volt-free contact between the output of the logic controller and the load 1 mA 0,1 A / 24 V DC No 14.11 Hz 56.45 Hz 112.90 Hz 225.80 Hz 451.59 Hz 1806.37 Hz 0 →100% (256 steps for CD, XD and 1024 for XA) < 5% (20% →80%) load at 10 mA < 10% (20% →80%) load at 10 mA On LCD screen for CD and XD

Type

Description

Code

M3 SOFT PA PA PA PA

Multilingual programming software containing specific library functions (CD-ROM) EEPROM memory cartridge 3 m serial link cable: PC →Millenium 3 3 m USB link cable: PC →Millenium 3 Millenium 3 →Bluetooth interface (class A 10 m)

88970111 88970108 88970102 88970109 88970104

Comments * to be marketed 1st quarter 2006

Dimension Diagram : XD26

Unless otherwise specified, the characteristics given are applicable to all or part of the product range selected

Příloha 3  AD převodník ATmega128    Zdroj: Datasheet ATmega128. [Online] 2011. [Citace: 6. duben 2012.]  http://www.atmel.com/Images/doc2467.pdf. 

   

 

   

     

             

                                                                             

                                                                                                                                                                                                                                        

 

            

       

    

     

  

  

  

   



 

 



         

POS. INPUT MUX

  

  



 

  

NEG. INPUT MUX

 

 

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               

  

                                                                                                                                   

 

         

   



  

  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

 

            

 

 







































       



  

    

 

 

   

        

 



















  













    

  



         

 

   

         

 





  









    

  



  

 

      

 

      

  

 





   









  

  

       

                                                                                                                                                                                                                                             

                                                                                                                                                                                                                                                     

 

   

                                                                                                                                                                              

  

                                                                                                                                                                                                                                            

  

                                                                                                                                                                                                                             

 

                                       

                                                                                                                                                                                                                                 

            

                                                                                                                            

 

         

  

 

 



 



 



 



 



 



 



 











 



 

                                                                       

 

   

                                                                    

   

 



  

                                

     

 

   

  



                              

 

       

   





 

                         

       

 



 

 

  

                                                                  

 

   

                            V IN  ADC   V REF                                                   V POS  V NEG GAIN   ADC   V REF                                                                                                                                          

   







   



 

          

 

  

   





    





    











    











    









     





   





                                                                    





















































 



















                                                                          







  





    





      











         

       

                                             

 

                                                                                               

  



































  

  

















































































































































































 

         

  

 

 



 



       

  

  











      





















































 



















                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      

 

      





 

































































           

  





































































































































   

  





































































































































                                                                                                                                    

 

Příloha 4  Protokol z měření       

 

   

Protokol z měření PLC Crouzet Millenium 3 Essential

Seznam použitých přístrojů • • • • • • •

Zdroj napětí – Diametral R124R505; 0,9-24V/0-2A Multimetr (voltmetr) – HP 34401A Posuvný rezistor – 18,2kΩ, max 0,16A Generátor – Agillent 33120A 15MHz function generator Digitální osciloskop – Tektronix TDS2012B; 2 kanály, 100MHz PLC - Crouzet Millenium 3 Essential DC zdroj – Puls QS3, 24-28V/3,4-3A

Přesnost převodu Rozsah 0-10V Schéma zapojení

1/7

Naměřené hodnoty č.m.

Un [V]

UHP [V]

UPLC [V]

ΔU [V]

UPLCKOR [V]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42

0 0,39 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75 3 3,25 3,5 3,75 4 4,25 4,5 4,75 5 5,25 5,5 5,75 6 6,25 6,5 6,75 7 7,25 7,5 7,75 8 8,25 8,5 8,75 9 9,25 9,5 9,75 10 10,25 10,5

0 0,391 0,502 0,754 1,003 1,254 1,504 1,757 2,009 2,251 2,509 2,755 3,006 3,253 3,554 3,751 4,016 4,251 4,527 4,752 5,036 5,254 5,521 5,75 6,002 6,254 6,502 6,747 7,008 7,246 7,527 7,745 8,004 8,248 8,5 8,755 9,014 9,254 9,511 9,743 10,014 10,24 10,512

0 0,37 0,49 0,74 0,99 1,27 1,52 1,77 2,02 2,26 2,54 2,79 3,07 3,32 3,63 3,82 4,1 4,35 4,63 4,85 5,16 5,37 5,65 5,87 6,13 6,4 6,65 6,9 7,18 7,43 7,71 7,92 8,2 8,45 8,75 8,95 9,23 9,48 9,76 9,98 10,23 10,23 10,23

0,000 0,021 0,012 0,014 0,013 -0,016 -0,016 -0,013 -0,011 -0,009 -0,031 -0,035 -0,064 -0,067 -0,076 -0,069 -0,084 -0,099 -0,103 -0,098 -0,124 -0,116 -0,129 -0,120 -0,128 -0,146 -0,148 -0,153 -0,172 -0,184 -0,183 -0,175 -0,196 -0,202 -0,250 -0,195 -0,216 -0,226 -0,249 -0,237 -0,216 0,010 0,282

0,00 0,27 0,39 0,64 0,89 1,17 1,42 1,67 1,92 2,16 2,44 2,69 2,97 3,22 3,53 3,72 4,00 4,25 4,53 4,75 5,06 5,27 5,55 5,77 6,03 6,30 6,55 6,80 7,08 7,33 7,61 7,82 8,10 8,35 8,65 8,85 9,13 9,38 9,66 9,88 10,13 10,13 10,13 2/7

Legenda: Un [V] ............ Nastavené napětí UHP [V] .......... Skutečné napětí UPLC [V] .......... Napětí naměřené PLC ΔU [V] ........... Rozdíl napětí mezi skutečnou a naměřenou hodnotou UPLCKOR [V] ..... Napětí naměřené PLC upravené o korekci

Výpočty: ∆      

∑  ∆ 42

    

3/7

Rozsah potenciometr Schéma zapojení

Naměřené hodnoty č.m.

Poloha jezdce [cm]

UHP [V]

UPLC [V]

UPLCcm [V]

0 1 2 3 4 5 6 7

0 5 10 15 20 25 28 30

0,041 2,276 5,096 8,29 11,199 16,021 23,089 24,105

0 0,98 2,23 3,62 4,9 7,61 10,11 10,23

0,00 2,30 5,23 8,49 11,50 17,85 23,72 24,00

Legenda Poloha jezdce [cm] ........ Poloha jezdce posuvného rezistoru UHP [V] ............................ Skutečné napětí UPLC [V] ............................ Napětí naměřené PLC UPLCcm [V] ......................... Napětí naměřené PLC přepočtené v poměru k napájecímu napětí

Výpočty  

24 ×  10,23

4/7

Odezva PLC Schéma zapojení

5/7

Naměřené hodnoty č.m.

f [Hz]

t [ms]

0 1 22 1 5 17,3 2 10 19,8 3 15 17,6 4 20 17,2 5 25 21,6 6 30 20 7 35 18,4 8 40 20,2 9 45 ---* * nelze měřit, automat má obdobnou frekvenci scanu = náhodně načítá vstupy, podle vnitřního stavu Legenda f [Hz] ............. Frekvence vstupního signálu t [ms] ............ Doba odezvy výstupu na vstup

Výpočty

Odezva podle ovládacího sw = 26,6ms 0ů2ě4á 452ěř 4á 7 895 =

∑;< : = 19,32? 8

Rychlost odezvy výstupu na vstup (10Hz, 70Hz)

6/7

Odezva PWM výstupu na analogový vstup

Legenda Žlutý průběh ......... Vstupní signál Modrý průběh ...... Výstupní signál Frekvence vstupního signálu je 5Hz. Výstup je zpožděn o 28ms, což je o 7ms více oproti údaji udávaném programem.

Rozlišení AD převodníku Schéma zapojení

7/7

Naměřené hodnoty č.m.

UHP [V]

UPLC [V]

Rozlišení [V]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

0,405 0,434 0,463 4,303 4,348 4,37 9,851 9,882 9,909 9,947 9,974 10,09

0,4 0,43 0,46 4,41 4,44 4,47 10,1 10,13 10,16 10,19 10,23 10,23

---

0,029 0,029 ---

0,045 0,022 ---

0,031 0,027 0,038 -----

Legenda UHP [V] ............................ Skutečné napětí UPLC [V] ............................ Napětí naměřené PLC

Výpočty Měřící krok PLC = 0,03V

8/7

Příloha 5  Vzorový program   

   

Zavlahovy_system.pm3 - v0.0

Závlahový systém

Program information Author

: Tomáš Burda

Project name : Závlahový systém Version

: 0.0

Controller : XD26S 24VDC ESSENTIAL Duration of the basic controller cycle : 5 x 2 ms WATCHDOG action : Inactive Frequency of all the controller PWMs : 1806.37 Hz Restricted access to the 'Parameters' menu of the controller front panel Date format : dd/mm/yyyy Daylight Saving Time change activated Zone : Europe Change to Daylight Saving Time : March, Last Sunday Return to winter time : October, Last Sunday

Tomáš Burda

8.4.2012

1/7

Zavlahovy_system.pm3 - v0.0

Závlahový systém

Program diagram B69 B43

M01

B00

B07

I1

L438

O1

B44

L448

¨Zapnout B01

B70

I2

Vypousteci ventil B12 O2

L415

L449

M04

Vypnout B02

B59

Cerpadlo - napousteni B23 O3

L419

B42

I3 B45

L438

Vypustit nadrz B03

L426

I4 Automaticke dopousteni B08

M03

B66 L452

Automaticky program B32

B48

O5

L448 L454

B47

B55 L449 L457

B67

I6 L415

O4

B49

I5 L452

Cerpadlo - zalivka

L438 L415

B65

O6

L438 L415

L415

STOP B68 I7

L415

B63

B60

O7

O8

I8 B11

B19

B62

O9

I9 B64 B10 B38

OA

IA

B05

B09

B33

B40

B35

IB L419

B06

B16

B61

IC B34

B17

B39 L426

ID

IE

B53

IF B52 B51

L452

L454

B54

IG L457

Tomáš Burda

8.4.2012

2/7

Zavlahovy_system.pm3 - v0.0

Závlahový systém

Diagram of the macro "out - rizeni out"

S1

Output

S2 S3 S4

Connect a link to thi...

M01B01

Connect a link to thi...

R1 R2

M01B00

R3 R4

M01B02 Connect a link to thi... Connect a link to thi...

Tomáš Burda

8.4.2012

3/7

Zavlahovy_system.pm3 - v0.0

Závlahový systém

Physical inputs Input

No

I1

Symbol

Function

Modif

Parameters

Comment

B00

Pushbutton

---

No parameters

¨Zapnout

I2

B01

Pushbutton

---

No parameters

Vypnout

I3

B02

Pushbutton

---

No parameters

Vypustit nadrz

I4

B03

Selector switch

---

No parameters

Automaticke dopousteni

I5

B08

Selector switch

---

No parameters

Automaticky program

I6

B32

Illuminated pushbutton

---

No parameters

STOP

IB

B05

Analog input 0...10V

---

Electrical connection at input : 0 - 10 V

IC

B06

Analog input 0...POW SUP V

---

Electrical connection at input : Potentiometer

Physical outputs Output

No

Symbol

Function

Comment

O1

B07

Valve

Vypousteci ventil

O2

B12

Motor

Cerpadlo - napousteni

O3

B23

Motor

Cerpadlo - zalivka

Configurable functions No

Symbol

Function

Modif

Save on power failure

B09

PRESSURE GAIN

---

---

See details below

B10

LEVEL

---

---

See details below

B16

Gain = A/B x value + C

No

---

Gain: y = (1/2) x + 0 Range: 200 <= y <= 450

B17

Numerical constant

No

---

Value of the constant : 450

MAX hodnota napousteni

B33

Comparison of 2 values

---

---

VALEUR 1

VALEUR 2

Pritok zap

B34

Comparison of 2 values

---

---

VALEUR 1

VALEUR 2

Pritok Vyp

B35

Pulses on edges

---

---

Pulse when the input changes : from OFF to ON

B38

Pulses on edges

---

---

Pulse when the input changes : from OFF to ON

Tomáš Burda

Parameters

8.4.2012

Comment

4/7

Zavlahovy_system.pm3 - v0.0

No

Symbol

Function

Závlahový systém

Modif

Save on power failure

Parameters

B39

Pulses on edges

---

---

Pulse when the input changes : from OFF to ON

B42

RS switching

---

No

Priority : RESET has priority

B43

Pulses on edges

---

---

Pulse when the input changes : from OFF to ON

B44

Pulses on edges

---

---

Pulse when the input changes : from OFF to ON

B45

Pulses on edges

---

---

Pulse when the input changes : from OFF to ON

B47

Comparison of 2 values

---

---

VALEUR 1

B48

Numerical constant

No

---

Value of the constant : 50

B51

Daily, weekly and yearly programmer

No

---

See details below

B53

Pulses on edges

---

---

Pulse when the input changes : from OFF to ON

B54

Pulses on edges

---

---

Pulse when the input changes : from ON to OFF

B59

LCD display

---

---

See details below

B60

LCD display

---

---

See details below

B61

LCD display

---

---

See details below

B62

LCD display

---

---

See details below

B63

LCD display

---

---

See details below

B64

LCD display

---

---

See details below

B65

LCD display

---

---

See details below

B66

LCD display

---

---

See details below

B67

LCD display

---

---

See details below

B68

Text

---

---

See details below

B69

Text

---

---

See details below

B70

Text

---

---

See details below

M01B00

RS switching

---

No

Priority : RESET has priority

Tomáš Burda

8.4.2012

Comment

VALEUR 2

5/7

Zavlahovy_system.pm3 - v0.0

No

Symbol

Závlahový systém

Function

Modif

Save on power failure

Parameters

M03B00

RS switching

---

No

Priority : RESET has priority

M04B00

RS switching

---

No

Priority : RESET has priority

M01

rizeni out

---

---

See blocks M01BXX

M03

rizeni out

---

---

See blocks M03BXX

M04

rizeni out

---

---

See blocks M04BXX

Comment

TIME PROG (Daily, weekly and yearly programmer) B51

Daily, weekly and yearly programmer

Number Change to 00 ON 01 OFF 02 ON 03 OFF

Daily 07:00 07:15 20:00 20:15

Day(s) MON,TUE,WEDS,THURS,FRI,SAT,SUN MON,TUE,WEDS,THURS,FRI,SAT,SUN MON,TUE,WEDS,THURS,FRI,SAT,SUN MON,TUE,WEDS,THURS,FRI,SAT,SUN

Week(s) 1,2,3,4,5 1,2,3,4,5 1,2,3,4,5 1,2,3,4,5

DISPLAY (LCD display) B59

LCD display

N A P O U S T I M B60

LCD display

Z A L I V K A B61

LCD display

* * * * . * *

B62

LCD display

* * * * . * *

B63

LCD display

N a d r z :

B64

LCD display

P l n e n i

Tomáš Burda

o d :

8.4.2012

6/7

Zavlahovy_system.pm3 - v0.0

B65

Závlahový systém

LCD display

A u t o P l n e n i

B66

LCD display

A u t o P g m

B67

LCD display

FBD TEXT (Text) B68

Text

* * * * * * * * B69

* * * * * *

* * * * * * * * * *

* * * * * * * * *

Text

V Y P O U S T I M

B70

N A D R Z

Text

N I Z K A

H L A D I N A

PRESSURE GAIN B09

PRESSURE GAIN

Mode : Manual Numerator = 1 Denominator = 2 Offset =0 Maximum = 1000 Minimum =0

LEVEL B10

LEVEL

Tank type : A Density : 1000 Low level : 20

Tomáš Burda

8.4.2012

7/7