PLC programozási példák. GEVAU 140B, GEVAU 189B kurzusok (Automatika).
Miskolci Egyetem dr. Gyuricza István 2017.
A segédlet elsődleges célja, hogy néhány példán keresztül megismerje a PLC programozás technikáját, és előtte egy nagyon rövid összefoglalót adjunk az IEC 61131-3 legfontosabb programozási szabályairól. Ez a rövid ismertető nem helyettesíti az előadáson elhangzó ismereteket, valamint az irodalom részletesebb szakmai magyarázatát. Az IEC 61131-3 szabványban az alkalmazható programnyelvek:
IL Utasítás lista (Instruction List) LD Létra diagramm (Ladder Diagramm) FBD/CFC Funkció blokk (Function Block Diagramm) SFC Sorrendi funkció blokk (Sequential Function Chart) ST Strukturált szöveg (Structured Text)
A példák az LD grafikus programnyelv alkalmazásával kerültek kidolgozásra. Az LD programnyelv leginkább a vezérlések áramút tervéhez hasonlítható, és a relés logikai tervezésekor követett gondolkodásmódot örökíti át a PLC programozás világába. Egy energia vezetéktől, ha az energia az alkalmazott kontaktusokon, funkcióblokkokon keresztül eljut egy tekercshez, akkor a tekercs (a kimenet) gerjesztett logikai 1 állapotba kerül. Ha az energiafolyam valamely elem (kontaktus, funkcióblokk) állapota miatt megszakad, akkor a kimenet nem gerjesztődik, logikai 0 állapotba kerül. Az LD programok
Vízszintes, és függőleges energiavezetékeket Kontaktusokat Tekercseket Funkciókat, és funkcióblokkokat
tartalmaznak. A szabvány szerint az alábbi alapelemek alkalmazhatók.
--| |-- záró kontaktus. Ha a kontaktushoz rendelt logikai változó 1 értékű, akkor átengedi az energiát, ellenkező esetben szakítja.
--| / |-- bontó kontaktus. Ha a kontaktushoz rendelt logikai változó 0 értékű, akkor átengedi az energiát, ellenkező esetben szakítja.
--| P |-- Pozitív él. Ha a kontaktushoz rendelt logikai változó 0 értékről 1 értékre nő, akkor átengedi az energiát ezen mintavételezés idejére, ellenkező esetben szakítja azt.
--| N |--Negatív él. Ha a kontaktushoz rendelt logikai változó 1 értékről 0 értékre csökken, akkor átengedi az energiát ezen mintavételezés idejére, ellenkező esetben szakítja azt.
--( )-- Tekercs. Amennyiben a tekercs energiát kap, akkor a tekercshez rendelt logikai változó 1 értéket kap, ellenkező esetben a változó 0 értékű lesz. A tekercs bal oldalának (1 vagy 0) állapota átmásolódik a tekercs jobb oldalán lévő csatlakozó pontra is.
--( / )-- Negált működtetésű tekercs. Amennyiben a tekercs energiát kap, akkor a tekercshez rendelt logikai változó 0 értéket kap, ellenkező esetben a változó 1 értékű lesz. A tekercs bal oldalának (1 vagy 0) állapota átmásolódik a tekercs jobb oldalán lévő csatlakozó pontra is.
--(S)-- RS tároló beírás. Ha energia kapcsolódik a tekercsre, akkor a címzett változó beírásra kerül. A tekercs bal oldalának (1 vagy 0) állapota átmásolódik a tekercs jobb oldalán lévő csatlakozó pontra is.
--(R)-- RS tároló törlés. Ha energia kapcsolódik a tekercsre, akkor a címzett változó törlésre kerül. A tekercs bal oldalának (1 vagy 0) állapota átmásolódik a tekercs jobb oldalán lévő csatlakozó pontra is.
--(P)-- Ha a tekercsre kapcsolt jel 0-ról 1-re változik, akkor a címzett logikai jel egy végrehajtási ciklusra 1 értékbe íródik. A tekercs bal oldalának (1 vagy 0) állapota átmásolódik a tekercs jobb oldalán lévő csatlakozó pontra is.
--(N)-- Ha a tekercsre kapcsolt jel 1-ről 0-ra változik, akkor a címzett logikai jel egy végrehajtási ciklusra 1 értékbe íródik. A tekercs bal oldalának (1 vagy 0) állapota átmásolódik a tekercs jobb oldalán lévő csatlakozó pontra is.
--- | Vízszintes, és függőleges vezetékszakasz.
A funkcióblokkokat téglalapok jelölik, amelyekbe a funkcióra jellemző szövegek, a bementek, és kimenetek vannak feltüntetve. A szabvány rögzíti, hogy milyen funkcióblokkokat kell tartalmaznia egy PLC fejlesztőrendszerének. A funkciók csoportosítása az alábbi.
Flip flopok Él detektálás Számlálók Időzítők
A táblázat a csoporton belüli elemek szabványos elnevezését, bemeneteinek és kimeneteinek szabványos elnevezését tartalmazza.
A jelölések magyarázata az alábbi.
A programozási példák a 2016/17 GEVAU 140B vizsgákon szereplő kérdései, és ezek megoldása. A megoldások LD programnyelven kerültek kidolgozásra, részben a MODICON PLC-k UNITY PRO XL fejlesztői környezetében. A programozási példáknál a rövidebb terjedelem miatt
az alkalmazott változók definíciós táblázatait, a fizikai be/kimenetek kiosztását nem mellékelem. A nagy betűs változónevek a PLC kétállapotú fizikai be, és kimeneteit jelentik, míg a kis betűs változónevek memóriában tárolt BOOL típusú változókat jelentenek. A feladatoknak több jó megoldása is van, sok esetben az Önök által adott programok eltérő elvek alapján működnek ugyancsak jól.
Programozási példák. GEVAU 140 B vizsga 2017. január 23. Készítsen PLC programot az IEC 61131-3 szabvány valamelyik programnyelvén, az alábbi feladat megoldására. Egy minőség ellenőrző munkahelyen amikor megjelenik a munkadarab, a PLC DARAB jelű bemenete logikai 1 állapotba kerül, és mindaddig 1 értékű marad, amíg a darab elmozgatásra nem kerül a minőségvizsgálat végén. A munkadarab megjelenését követően a PLC START jelű kimenetén logikai 1 jelet kell kiadni legalább 1 s ideig, hogy az anyagvizsgáló berendezés elkezdje a vizsgálatot. Az anyagvizsgáló gép a START jelre logikai 0 állapotba helyezi 3 kimenetét, amelyek a PLC KESZ, JO, ROSSZ nevű bemeneteire kapcsolódnak. A vizsgálat eredményétől függően az anyagvizsgáló a JO, vagy a ROSSZ vonalak valamelyikét állítja 1 értékre, majd kb. 0.1s idő múlva a KESZ vonal lesz logikai 1 állapotú. A vizsgálat eredménye a leírt formában maximum 15 s időn belül megjelenik. A KESZ, JO, ROSSZ vonalak a következő START jelig őrzik az értékeiket. A vizsgálat eredményétől függően jó munkadarab estén a PLC az OK kimenetét, hibás darab esetén a SELEJT kimenetet hozza logika 1 állapotba, a következő darab megjelenéséig. Amennyiben a PLC az anyagvizsgáló berendezés (Ön által megalkotott szabályai szerinti) hibáját észleli, úgy a PLC a HIBA nevű kimenetét logikai 1 állapotba hozza, és ezt mindaddig fenntartja amíg a kezelő a hiba elhárítást követően a PLC NYUGTAZ bemenetére logikai 1 jelet nem ad, egy nyugtázó nyomógomb megnyomásával. A hiba fellépésétől, a nyugtázásig a PLC a minőség ellenőrzési folyamatot felfüggeszti (nem kezdődik vizsgálati ciklus). Megoldás:
GEVAU 140B vizsga 2017. január 16. Egy finom vegyipari művelet során az alábbi lépéseket kell IEC 61131-3 szabvány szerinti PLC programmal megvalósítani:
Miután a kezelő elhelyezte a gyártó tégelyt egy digitális mérlegen, megnyomja a művelet kezdetét jelző nyomógombot, ami a START nevű PLC bemenetre a megnyomás idejére logikai 1 értéket kapcsol. A PLC a TARA jelű kimenetén 15 s időre logikai 1 jelet ad ki, ami a mérleg tárázását (nullázását) fogja eredményezni. A PLC az ANYAG1 kimenet logikai 1 állapotba kapcsolásával elindítja az egyik folyadék komponens betöltését a tégelybe. A töltést mindaddig folytatni kell amíg a KG1 nevű PLC bemenetre kapcsolódó mérleg jelzés 1 értékkel azt nem jelzi, hogy az előírt tömeg betöltésre került (KG1 akkor 1, ha a mérlegen a beállított, vagy annál nagyobb tömeg van) . A PLC az ANYAG2 kimenet logikai 1 állapotba kapcsolásával elindítja a második folyadék komponens betöltését a tégelybe. A töltést mindaddig folytatni kell amíg a KG2 jelű PLC bemenetre kapcsolódó mérleg jelzés 1 értékkel azt nem jelzi, hogy a mérlegelt tömeg a megkívánt értékre növekedett (folyadék1+folyadék2). A PLC a KEVERES jelű kimenet 1 értékbe állításával elindítja a komponensek keverését. A keverést 8 perc 25 s ideig kell folytatni. A gyártási ciklus befejeződött, a tégely manuálisan eltávolítható. A PLC program ismét a START jelre fog várakozni.
Megoldás:
GEVAU 140B vizsga 2017. január 9. Egy szerelősor valamelyik munkahelyén az elhelyezett optikai érzékelő érzékeli a szerelendő darab mozgatására szolgáló kocsi meglétét (KOCSI=1), vagy a hiányát (KOCSI=0), azaz a darab jelenlétét, és távozását. A soron óránként 20 munkadarabot kell előállítani a tervezett ütem szerint. A szerelés tényleges, helyi ütemének kijelzése céljából három lámpát kell működtetni. A LASSU lámpa azt jelzi, hogy az utolsó munkadarab szerelési ideje alapján csak 19, vagy kevesebb darab óránkénti előállítása prognosztizálható, a szerelési ütemet növelni kell. A GYORS lámpa azt jelzi, hogy az utolsó munkadarab szerelési ideje alapján 21, vagy több darab óránkénti előállítása prognosztizálható, a szerelési ütemet csökkenteni kell. A NORMAL lámpa azt jelzi, hogy a prognosztizálható darabszám 19...21 óránként, a szerelési ütem közel optimális. A lámpáknak a kocsi távozásakor (a szerelés befejezésekor) kell kigyulladni, és a következő kocsi távozásakor kell az új értékeknek megfelelően frissülni. Készítse el a fenti feladat megoldására szolgáló PLC programot az IEC 61131-3 bármelyik programnyelvét alkalmazva. Megoldás:
GEVAU 140B vizsga 2017. január 2. Egy PLC bemeneteire egy motor indítására és leállítására szolgáló nyomógombok (BE, KI) kapcsolódnak. A PLC kimeneteire a motor, és egy duda (MOTOR, DUDA) csatlakozik. A BE gomb (rövid idejű) megnyomásakor megszólal a figyelmeztető duda 10 s időre szaggatottan (500 ms be, 500 ms ki) , majd ezt követően elindul a motor. A motor mindaddig működik, amíg a KI gombot (rövid időre) meg nem nyomjuk. Készítse el a vezérlés programját az IEC 61131-3 bármelyik programnyelvét alkalmazva. Megoldás:
GEVAU 140B vizsga 2016. december 19. Az IEC 61131-3 valamely programnyelvének alkalmazásával készítsen PLC programot az alábbi vezérlési feladat megoldására.
Egy tartályban a folyadék szintjét három szintérzékelő (L, H, HH) érzékeli, amelyek a PLC három bemenetére kapcsolódnak. Ha a folyadék ellepi valamelyik érzékelőt, akkor az logikai 1 jelet szolgáltat. A PLC kimenetei két kijelzőt (LED) működtetnek egy sématáblán. Ha a LEV kimenet logikai 1, akkor az egyik (a szint) kijelző világít a PLC ZOLD, vagy a PIROS kimeneteinek (logikai 1) állapotától függően zöld, vagy piros színben. A LEV szintjelzőt az alábbiak szerint kell működtetni:
ha a folyadék szintje L és H között van (normál), akkor folyamatos zöld színnel világít
ha a folyadék szintje L alatt van (alacsony), akkor zöld színnel villog a kijelző (1 s ciklikussággal, 0.5 s be, 0.5 s ki) ha a folyadék szintje H és HH között van (magas) a kijelző folyamatos piros színnel világít ha a folyadék szintje HH felett van (nagyon magas), akkor a kijelző piros színnel villog (0.5 s ciklikussággal)
Ha az ERR kimenet logikai 1, akkor a hibakijelző világít piros színnel. A kijelzőnek 0.5 s ciklikussággal kell villognia, ha valamelyik érzékelő meghibásodását valószínűsíthetjük az Ön által megalkotott szabályrendszer alapján. A program mellett adja meg, hogy az IEC 61131-3 szabvány melyik programnyelvét alkalmazza a programozás során! A hiba (ERR) meghatározása érdekében írjuk fel az igazságtáblázatot, ahol a fizikailag lehetetlen kombinációk jelentsék a hibát. L H HH ERR 0 0
0
0
0 0
1
1
0 1
0
1
0 1
1
1
1 0
0
0
1 0
1
1
1 1
0
0
1 1
1
0
Az egyszerűsítés eredményeként az ERR függvénye:
Megoldás:
GEVAU 140B vizsga 2016. december 12. Az IEC 61131-3 valamely programnyelvének alkalmazásával készítsen PLC programot az alábbi vezérlési feladat megoldására. Egy gyártósor egyik munkahelyén a munkadarab jelenlétét a DARAB jelű PLC bemenet logikai 1 állapota mutatja. A darab megjelenésekor elkezdődik a megmunkálás, majd ennek befejezésekor a darab továbbításra kerül a következő megmunkálási helyre, és várakozunk a következő darab megjelenésére. A PLC egyik, LASSU_MEGMUNKALAS jelű kimenete akkor íródik logikai 1 állapotba, ha a darab 127 s időnél többet tartózkodott a munkahelyen. A PLC másik LASSU_UTEM jelű kimenete akkor íródik logikai 1 állapotba, ha a munkadarab kilépését követő 60 s időn belül nem érkezik meg az új munkadarab a munkahelye. A kimenetek mindaddig jelzik a LASSU_MEGMUNKALAS, ill. LASSU_UTEM jelzéseket, amíg egy normán belüli (127s, és 60s) értéket nem mérünk a munkahelyen. DARAB (%IX1.0) a munkahelynél lévő munkadarab jelenlétének a jelzése (1, ha van darab) LASSU_MEGMUNKALAS (%QX2.0) azt jelzi, ha 127 s időt meghalad a megmunkálás
ideje LASSU_UTEM (%QX2.1) azt jelzi, ha a munkadarabra való várakozás 60 s-nál több
A program mellett adja meg, hogy az IEC 61131-3 szabvány melyik programnyelvét alkalmazza a programozás során! Megoldás:
GEVAU 140B pótzárthelyi feladat 2016. december 5. Az IEC 61131-3 valamely programnyelvének alkalmazásával készítsen PLC programot az alábbi vezérlési feladat megoldására. Egy minőség ellenőrző berendezés két kimenete a PLC A, és B jelű bemeneteire kapcsolódik. Amennyiben az A bemenet lefutó élét követő 3.5 s időn belül megjelenik a B jel (logikai 1 lesz), akkor a JO jelű PLC kimenetet kell 1.25 s időre logikai 1-be állítani a B bemenet lefutó élével kezdődően. Amennyiben az A bemenet lefutó élét követő 3.5 s időn belül nem jelenik meg a B jel, akkor a ROSSZ jelű PLC kimenetet kell 1.25 s időre logikai 1-be állítani a B bemenet lefutó élével kezdődően. A (%IX1.0) a minőségvizsgáló berendezés egyik (logikai) jele B (%IX1.0) a minőségvizsgáló berendezés másik (logikai) jele JO (%QX2.0) a jó minőséget jelző kimenet ROSSZ (%QX2.1) a rossz minőséget jelző kimenet A program mellett adja meg, hogy az IEC 61131-3 szabvány melyik programnyelvét alkalmazza a programozás során! Megoldás:
GEVAU 140B zárthelyi feladat 2016. november 25. Az IEC 61131-3 valamely programnyelvének alkalmazásával készítsen PLC programot az alábbi vezérlési feladat megoldására. Egy munkadarabot amikor megjelenik az alaphelyzetben, akkor automatikusan meg kell fogni. Amikor a fogószerkezet jelzi a darab teljes megfogását, akkor el kell fordítani a megmunkálási pozícióba. Ebben a pozícióban 4.5 s ideig kell (megfogva) tartani, majd tovább kell fordítani (megfogva) a kiadási pozícióba. Itt el kell engedni a munkadarabot, majd amikor a fogószerkezet jelzi az elengedett állapotot, akkor vissza kell fordítani a fogószerkezetet az alaphelyzetbe. A PLC be és kimenetei az alábbi funkciókra szolgálnak: DARAB (%IX1.1) akkor 1 ha az alaphelyzetben felszerelt érzékelő előtt ott van a munkadarab POS_ALAP (%IX1.2) 1 értéke jelzi, hogy a fogószerkezet az alaphelyzetbe lett fordítva POS_MEGMUNKAL (%IX1.3) 1 értéke jelzi, hogy a fogószerkezet a megmunkálási pocizóba fordult POS_KIADASI (%IX1.4) 1 értéke jelzi, hogy a fogószerkezet a kiadási pocizóba fordult MEGFOGVA (%IX1.5) 1 értéke jelzi, hogy a fogószerkezet (teljesen) megfogta a darabot ELENGEDVE (%IX1.6) 1 értéke jelzi, hogy a fogószerkezet (teljesen) elengedte a darabot FOG (%QX1.1) ha 1, akkor a megfogószerkezet megfogja, vagy fogva tartja a munkadarabot. Ha 0, akkor elengedi a darabot a fogószerkezet. ELOREFORDIT (%QX1.2) ha 1, akkor előre (kiadási pozíció) irányba fordul a megfogószerkezet. Ha 0, akkor nincs előre fordítás. VISSZAFORDT (%QX1.3) ha 1, akkor vissza (alaphelyzet) irányba fordul a megfogószerkezet. Ha 0, akkor nincs visszafordítás. Megoldás:
Számlálók használatára programozási példa. Egy gépsoron a kész darabokat egy konvejor szállítja be egy gyűjtőlapra, ha a PLC SZALLITAS_BE jelű kimenetén logikai 1 jel van. Minden egyes darab gyűjtőlapra szállításánál egy optoérzékelő logikai 1 értéket ad a PLC BE1DB bemenetére, arra a rövid időre, amíg a darab elhalad az érzékelő előtt. A gyűjtőlapról a kiszedő szerkezet egyesével kiemeli az ott lévő darabok egyikét (a saját logikája szerint), ha a PLC SZALLITAS_KI nevű kimenete ezt logikai 1 értékkel engedélyezi. A darab kiemeléséről a PLC KI1DB bemenetén fellépő impulzusa ad jelzést. Amikor a kiemelő szerkezet már 5 darabot kiemelt, akkor a PLC-nek le kell tiltania a kiszállítást (SZALLITAS_KI=0), és a CSOMAGOL kimeneten logikai 1 értékkel az 5 darab becsomagolását kell elrendelnie. Amikor a csomagológép a csomagolást befejezte a PLC CSOMAG_KESZ bemenetére egy kb. 1 s idejű logikai 1 értéket kapcsol, és ezzel kezdődhet egy másik csomag összeállításának ciklusa. Amennyiben a gyűjtőlapon már 10 munkadarab van, akkor a telítettség miatt a beszállítást le kell tiltani (SZALLITAS_BE=0), amíg a kritikus érték alá nem csökken gyűjtőlapon lévő darabok száma. Ha a gyűjtőlap üres, akkor a kiszállítást kell letiltani (SZALLITAS_KI=0), amíg ismét nincs csomagolásra kész darab a gyűjtőlapon.
A PLC TORLES nevű bemenetére kapcsolódó nyomógomb megnyomásával bármikor ki lehet váltani, annak a kezdőállapotnak a felvételét, amikor nincs egyetlen darab sem a gyűjtőlapon, és a csomagoló helyen sem.
Miskolc 2017. január 27. dr. Gyuricza István
