Inițiere PLC

PLC

PLC este acronim pentru Programmable Logic Controller - automat programabil . Acesta este un dispozitiv care comandă un proces (de exemplu: um mixer de vopsea, o presă de ștanțat, o instalaţie pentru umplerea sacilor, o instalație de irigat, etc). Avantajele față de instalațiile uzuale cu calculator de proces sunt date de doi factori majori – fiabilitatea și costul. Aceste procese tehnologice se desfășoară și sunt controlate în conformitate cu instrucţiunile unui program care se află în memoria dispozitivului.

O prezentare mai detailată a unui PLC de exemplu Siemens S7-1200. Controlerul S7 constă dintr-o unitate centrală de procesare CPU echipată cu intrări şi ieşiri pentru semnale digitale şi analogice. In cazul în care intrările şi ieşirile integrate în CPU nu sunt suficiente pentru aplicaţia dorită, pot fi instalate modulele de intrare şi de ieşire (module IO) suplimentare. Dacă este necesar, se adaugă procesoare de comunicare pentru RS232 (interfață seriala – lungime max. 20 m)sau RS485 interfață seriala – lungime max. 1200 m). Interfețele RS 422 și 449 sunt mai puțin folosite. O interfaţă TCP / IP integrată prezintă toate unitaţile centrale de procesare CPU. Fiecare PLC are propria adresă MAC și i se atribuie o adresă TCP/IP v4.

Automatul programabil (PLC) monitorizează şi controlează un utilaj sau un proces cu ajutorul programului S7, care asigură interogarea modulelor IO prin intermediul adreselor de intrare (%I) şi comanda procesului prin intermediul adreselor de ieşire (%Q).

Structură PLC uzuală

1. Sursa de alimentare; (2 surse uzual, una externă și una internă)

2. Modulul procesor;(CPU responsabil pentru efectuare operații logice, memorie RAM, Memorie ROM, interfața IO, temporizator, numărător. Două moduri de funcționare – Program -când se pot face modificări în program, Run – regimul normal de lucru. )

3. Modulele de intrare; (interfața cu semnalele de intrare, uzual izolare optoelectronică)

4. Modulele de iesire; (interfața cu semnalele de ieșire, ieșirile analogice sunt stocate uzual în 4-12 biți și apoi convertite analogic)

5. Unitatea de programare;(asigură interfața pentru modul Program când se introduc noi programe sau se modifică programele existente,să monitorizeze starea intrărilor sau a ieșirilor, să afișeze conținutul registrilor si să afiseze valorile temporizatoarelor sau ale contoarelor. In plus, pentru a proteja programul din memorie de modificari neautorizate poate fi introdusa o parolă. )

6. Unitatea controler-ului PID; (Modulul PID asigura controlul de de tip PID a doua variabile de proces.)

7. Unitatea de comunicatii de date.(Modulul de comunicatii asigura comunicarea directă cu operatorul, un terminal de programare, alte PLC-uri,sau un calculator supervizor.)

Modul în care PLC asigură comanda procesului

Automatul programabil (PLC) comandă procesul astfel: prin conexiunile PLC numite ieşiri, dispozitivele de acţionare ale procesului sunt conectate la o tensiune de comandă de 24V, e.g. Acest lucru permite pornirea şi de oprire motoarelor, deschiderea şi închiderea vanelor, aprinderea şi stingerea lămpilor de semnalizare etc.

Modul în care PLC obţine informaţiile despre starea procesului

Automatul programabil (PLC) primeşte informaţii despre procesul tehnologic de la aşa-numiţii transmiţători de semnal care sunt conectaţi la intrările automatului. Aceşti transmiţători de semnal pot fi, de exemplu, senzorii care recunosc dacă o piesă de lucru este într-o anumită poziţie, sau ele pot fi simple întrerupătoare sau butoane care pot fi doar deschise sau închise. Acestea din urmă pot fi de două categorii: comutatoare cu contacte normal închise, care în stare neacţionată sunt în poziţia închis şi comutatoare cu contacte normal deschise, care în stare neacţionată sunt în poziţia deschis.

Una din reprezentările pentru contacte este următoarea

Contact normal deschis în poziția deschis                         Contact normal deschis în poziția închis

Contact normal închis în poziția închis                             Contact normal închis în poziția deschis

Modul de adresare a IO (adrese individuale de intrare/ieşire) de către PLC

Selectarea unei anumite intrări sau ieşiri în program se numeşte adresare. Uzual intrările și ieșirile sunt digitale (prin prezența/ absența tensiunii de control li se atribuie valoarea logică 1 sau 0) dar pot fi și intrări și ieșiri analogice (e.g ieșiri analogice integrate, care suportă 4-20mA/1-5V/0-20mA/0-10V )

Intrările şi ieşirile automatului programabil (PLC) sunt de obicei combinate în grupuri de câte 8 intrari sau ieşiri. Aceast grup de 8 se numeşte octet. Fiecărui grup de 8 semnale digitale se asociază un număr, aşa-numita adresă de octet. Pentru a adresa o singură intrare sau ieşire dintr-un octet, fiecare octet este desfăcut pe biţi. Aceştia sunt numerotaţi de la bitul 0 la bitul 7. Asfel se ajunge la adresa de bit.

De exemplu pentru Siemens S7-1200 are octeţii de intrare 0 şi 1(14 intrări digitale), precum şi de octeţii de ieşire 0 şi 1 (10 ieșiri digitale).

Pentru a adresa a treia intrare digitală, de exemplu, vom specifica următoarea adresă:

%I 0 . 2 (0*8 + 2 + 1)

%I indică tipul adresei ca fiind intrare, 0 este adresa de octet iar 2 este adresa de bit. Adresa de octet şi adresa de bit sunt întotdeauna separate de un punct. (număratoarea începe cu 0 atât la octet cât și la bit)

Pentru a adresa a noua ieşire digitală , de exemplu, vom specifica următoarea adresă:

%Q 1 . 0 (1*8 + 0 + 1)

%Q indică tipul adresei ca fiind ieşire, 1 este adresa de octet iar următorul 0 este adresa de bit. Adresa de octet şi adresa de bit sunt întotdeauna separate de un punct.

Modul de procesare al PLC-ului în mod RUN

Programul este procesat de către CPU PLC în buclă (repetat), respectând următoarea succesiune:

1. Output set. Se setează starea ieșirilor conform stării imaginii de proces a ieşirilor (PIQ), acestea fiind acționate în poziţia închis sau deschis.

2. Input scan. CPU verifică starea intrările (prezența tensiunilor de control). Această starea a intrărilor este stocată în imaginea de proces a intrărilor (PII). Pentru intrările care sunt închise, sunt stocate valori binare de 1 sau "High", iar pentru cele care sunt deschise, sunt stocate valori binare de 0 sau "Low".

3. Program scan. CPU procesează programul stocat în memoria. Programul constă dintr-o listă de operaţiuni logice şi instrucţiuni care sunt procesate liniar. Pentru informaţiile de intrare necesare, procesorul accesează PII care a fost împrospătată în prealabil cu starea intrărilor, iar rezultatul operaţiilor logice (RLO) este scrisă într-o imagine proces a ieşirilor (PIQ). Dacă este necesar, procesorul accesează, de asemenea, alte zone de memorie în timpul procesării programului; de exemplu, pentru datele locale de sub-programe, blocuri de date şi flaguri.

4.Housekeeping tasks. După încheierea cu succes a programului sunt efectuate sarcinile interne ale sistemului de operare, cum ar fi auto-testele şi comunicaţiile. După aceasta procesorul se întoarce la execuţia punctului 1.

Programare PLC. Operații logice PLC

Operaţiile logice sunt utilizate pentru a execuția programului. În program ele pot fi introduse folosind un limbaj de programare – proprietar, client-free, sau free în funcție de specificațiile PLC-ului. Exemple - limbajul de tip diagramă cu funcţii secvenţiale (Sequential Function Chart), limbajul de tip diagrama structurata (Ladder Diagram), limbajul de de tip diagramă cu funcţii bloc (Function Block Diagram) si limbajul de tip text structurat (Structured Text).

Modele de cablare și definire operații logice

Operaţia ŞI (AND)

Exemplu de operaţie ŞI (AND):

O lampă de semnalizare P1 se aprinde atunci când două întrerupătoare normal deschise S1 şi S2 sunt acţionate simultan.

Schemă:

Când se efectuează cablarea fiecare întrerupător este cablat separat întrucât în program trebuie să știm starea fiecărui întrerupător.

Operaţia logica ŞI (AND) in limbaj FBD:

În blocul de funcţii cu diagramă FBD, operaţia ŞI (AND) este programată folosind un simbol grafic, şi arată ca mai jos:

Dar operația ȘI (AND) poate avea mai multe intrări (depinde de model PLC) nu este limitată la maxim 2 intrări pentru o operație logică.

Operaţia SAU (OR)

Exemplu de operaţie SAU (OR):

O lampă de semnalizare P1 se aprinde atunci când unul sau ambele întrerupătoare normal deschise S1 şi S2 sunt acţionate.

Cablare PLC -ambele întrerupătoare trebuie să fie conectate la intrările PLC. În acest exempul, S1 este conectată la intrare I 0.0 şi S2 la intrare I 0.1. În plus, lampa de semnalizare P1 trebuie să fie conectată la o ieşire, e.g. la Q 0.0.

Operaţia logica SAU (OR) in limbaj FBD:

În FBD, operaţia SAU (OR) este programată folosind un simbol grafic astfel.

Cea de a treia operație logică uzuală este negația adică inversarea stării logice a unei intrări. Dar toate operațiile logice pot fi atât de sine stătătoare , gen- dacă intrarea I 0.0 are valoarea logică 0 atunci ieșirea logică Q 0.0 are valoarea logică 1 și invers (I 0.0 are valoarea logică 1 atunci ieșirea Q 0.0 are valoarea logică 0) dar și în compunerea unor alte operații logice.

În operaţiile tehnologice, este adesea necesar să se afle dacă un contact normal deschis nu a fost acţionat sau dacă un contact normal închis a fost acţionat şi ca urmare nu se aplică tensiunea pe intrarea corespunzătoare. Acest lucru se întâmplă atunci când vom programa o NEGAŢIE pe o intrare a operatorilor ŞI sau SAU.

În FBD ar arăta astfel:

Tensiunea este aplicată pe ieşirea %Q 0.0 numai când %I 0.0 NU este conectat ŞI %I 0.1 este conectat.

Dar majoritatea proceselor tehnologice vor implica folosirea atât a counter-ului (numărător) PLC cât și relay-ului (temporizator) PLC.

Descarcă articolul în format PDF