UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI, INFORMATYKI I TELEKOMUNIKACJI

INSTYTUT INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ

PRACA DYPLOMOWA INŻYNIERSKA

Współpraca sterowników PLC

z czujnikami pomiarowymi

Pracę wykonał:
Marcin Wieczorek
Nr albumu :

Prowadzący:

dr inż. Grzegorz Kobyłecki

Zielona Góra, Wrzesień 2004

SPIS TREŚCI

1. Wstęp..................................................................................................................

1.1 Wprowadzenie.................................................................................................................
1.2. Cel i zakres pracy............................................................................................................

2. Ogólne wiadomości na temat sterowników PLC

.......................................

3. Przegląd sterowników PLC...............................................................................

2.1. Sterownik typu GE FANUC.........................................................................
2.2. Sterownik typu SIEMENS............................................................................
2.3. Sterownik typu ALLEY BRADLEY............................................................
2.4. Sterownik typu SCHNEIDER.......................................................................

4. Zastosowanie czujników pomiarowych w systemach ze sterownikami PLC

3.1. Pomiar prędkości obrotowej...................................................................
3.2. Pomiar temperatury................................................................................
3.3. Pomiar wielkości elektrycznych............................................................
3.4. Inne czujniki specjalne...........................................................................

5.Stanowisko laboratoryjne do badania czujników temperatury........................

4.1. Założenia.................................................................................................

4.2. Stanowisko laboratoryjne........................................................................
4.3. Oprogramowanie sterownika..................................................................
4.4. Wizualizacja.............................................................................................

6. Podsumowanie i wnioski końcowe...................................................................

7. Literatura i załączniki...........................................................................................

1. Wstęp

Programowalne sterowniki logiczne (PLC ang. Programmable Logic Controllers),

nazywane także sterownikami programowalnymi, należą do szeroko rozumianej

rodziny komputerów. Wykorzystywane są głównie w zastosowaniach

przemysłowych. Praca PLC polega na monitorowaniu wejść analogowych i

cyfrowych, podejmowaniu decyzji w oparciu o program (algorytm działania)

użytkownika oraz odpowiednim sterowaniu wyjściami

Sterowniki swobodnie programowalne (PLC) coraz częściej wyposażone są
W przetworniki analogowo-cyfrowe oraz cyfrowo-analogowe. Umożliwia to

Połączenie sterowania procesem dyskretnym z regulacją wielkości ciągłych.

Zintegrowanie w jednym urządzeniu funkcji sterownika PLC i regulatora wymaga

jednak spełnienia szeregu wymagań wynikających z odmiennego charakteru

pracy obu tych urządzeń.

Sterowniki (PLC) stają się obecnie najczęściej stosowanym mikroprocesorowym

urządzeniem automatyki. Moc obliczeniowa stosowanych w nich systemów

mikroprocesorowych jest znaczna i dlatego obserwuje się stałe rozszerzanie

funkcji sterowników PLC.

Urządzenia te, zasadniczo przeznaczone do programowej realizacji układów

przełączających z uzależnieniami czasowymi oraz ilościowymi.

Odzwierciedla to struktura ich programowania stałego (systemowego).

Oprogramowanie stałe sterownika PLC powinno ułatwiać realizację takich

Zadań – typowych dla sterowania procesem produkcyjnym – jak np.:

•

Normalne (technologiczne) uruchomienie układu

•

Automatyczny restart po powrocie napięcia zasilania

•

Obsługa normalnego (technologicznego) wyłączania

•

Obsługa awaryjnego wyłączania wywołanego zanikiem napięcia zasilania

•

Obsługa awaryjnego wyłączania wywołanego zdarzeniami procesowymi

•

Natychmiastowe reakcje na wybrane zdarzenia zewnętrzne

•

Reagowanie na zawieszenie sterownika

2 Ogólne wiadomości na temat sterowników PLC

•

Podstawowe bloki funkcjonalne programowanego sterownika

logicznego PLC.

Sterowniki PLC zbudowane są z: modułów wejściowych, jednostki centralnej

(CPU) oraz modułów wyjściowych.

Wejścia PLC akceptują różne sygnały wejściowe, cyfrowe lub analogowe;

pochodzące z zewnętrznych urządzeń (czujników) przetwarzane następnie do

postaci sygnałów logicznych, które stają się zrozumiale dla CPU.

Jednostka CPU podejmuje decyzje i wykonuje funkcje sterowania bazując na

instrukcjach programowych zawartych w pamięci. Moduły wyjściowe

przetwarzają funkcje sterowania z CPU do takiej postaci sygnałów

(cyfrowych lub analogowych), jakich wymaga aplikacja.

Instrukcje programowe określają, co powinien wykonać PLC przy

określonym stanie wejść i w danej sytuacji.

Dodatkowy interfejs operatorski (pulpit sterowniczy) umożliwia wyświetlanie

informacji o realizowanym procesie sterowania i wprowadzanie nowych

parametrów kontrolnych.

•

Podstawowe parametry programowanych sterowników logicznych PLC.

- wymiary

- maks. liczba we/wy cyfrowych oraz analogowych

- maks. pamięć programu

- maksymalna ilość dołączanych modułów

- interfejsy umożliwiające rozszerzenie (np. IM365 lub IM360/361)

- moc obliczeniowa CPU

- protokół komunikacyjny z innymi elementami systemu (np. MPI,

PROFIBUS, Ethernet)

- czas wykonania instrukcji

- interfejsy do systemów IT i sieci WWW

- zakres temperatur pracy

- rodzaj szyny na której montowany jest sterownik

- możliwości programowania (obsługiwane języki programowania: FBD,

SFC)

- odporność mechaniczna

•

Pamięci danych i programu w programowanych sterownikach

logicznych.

W pamięci sterownika wyodrębniona jest pewna ilość miejsca do przechowywania

chwilowych wyników operacji. W sterownikach PLC rozróżniamy 4 tryby

adresowania: bitowo, bajtowo, wyrazowo oraz przy pomocy dwóch słów.

Adresując słownie operujemy na 16-tu bitach i przy pomocy dwóch słów na 32-ch

bitach.

Pamięć w sterowniku służy do przechowywania programu oraz informacji

pośrednich, powstających w trakcie jego wykonywania. Jest to pamięć typu RAM,

nieulotna np. EPROM lub EEPROM. Podział pamięci na pamięć operacyjną i

pamięć programu nie jest sztywny. Najczęściej w trakcie uruchamiania i

testowania, program jest zapisywany w pamięci operacyjnej RAM. Ostateczna

jego wersja może być tam pozostawiona albo zapisana na “trwałe” w pamięci

stałej.

•

Układy wejścia i wyjścia programowanych sterowników logicznych.

Wejście dyskretne – określane także mianem: „wejścia cyfrowego”, może

znajdować się w jednym z dwóch stanów: załączone (ON) lub wyłączone (OFF).

Przyciski, przełączniki dwustanowe, wyłączniki krańcowe oraz czujniki

zbliżeniowe to przykłady czujników dyskretnych, które są podłączane do

dyskretnych (cyfrowych) wejść sterowników. W stanie załączenia (ON) dyskretne

wejście odpowiada logicznej jedynce lub stanowi wysokiemu. W stanie

wyłączenia (OFF) dyskretne wejście odpowiada logicznemu zeru lub stanowi

niskiemu. Wiele sterowników wymaga oddzielnego zasilacza dla zasilania wejść.

W stanie otwartym na wejściu PLC nie występuje napięcie. Jest to stan wyłączenia

(OFF). Kiedy przycisk zostaje wciśnięty, napięcie np.: 24VDC zostaje dołączone

do wejścia PLC. Jest to stan załączenia (ON).

Wyjście dyskretne – jest wyjściem, które może być włączone (ON) lub wy

łączone (OFF). Zamieniają sygnały binarne sterownika na sygnały prądu stałego

lub przemiennego potrzebne do wysterowania urządzeń wyjściowych. Cewki

przekaźników oraz lampki to przykładowe urządzenia wykonawcze podłączane do

wyjść dyskretnych. Wyjścia dyskretne mogą być również nazywane wyjściami

cyfrowymi.

Wejście analogowe – to wejście, do którego podłącza się sygnał ciągły. Typowe

wejścia analogowe różnią się właściwościami. np. mogą być przystosowane do

pomiaru prądu (spotykane zakresy to 0..20mA oraz 4..20mA) lub napięcia (np.

0..10V).

Wyjście analogowe – jest wyjściem, na którym jest generowany sygnał ciągły w

czasie. Na wyjściu może być wytwarzany np. sygnał napięciowy zakresu

0..10VDC, który steruje wskaźnikiem analogowym (wychyłowym). Przykładowo,

do wyjść analogowych są dołączane wskaźniki prędkości, ciężaru i temperatury.

Sygnał wyjściowy może być również używany przy bardziej złożonych

zastosowaniach, takich jak np. zamiana prądu na ciśnienie, które reguluje

pneumatycznym zaworem przepływu itp.

•

Budowa i parametry dwustanowych układów wejścia sterowników
logicznych.

Najprostsze w działaniu czujniki dwustanowe taki jak: przyciski, przełączniki i

styki, mogą mieć zestyki zwarte w stanie czuwania (NC) lub rozwarte (NO).

Wejścia dyskretne, nazywane również wejściami cyfrowymi (ang. digital inputs)

zamieniają pochodzące z urządzeń (przyciski, przełączniki, wyłączniki krańcowe,

etc.) sygnały prądu stałego lub przemiennego na sygnały logiczne (dwustanowe)

akceptowane przez sterownik.

W produkowanych obecnie sterownikach do takiej zamiany wykorzystywany jest

zazwyczaj przetwornik optyczny, zapewniający dodatkowo optoizolację pomiędzy

obwodami wejściowymi a magistralą sterownika (patrz rys. 4.3). W przypadku

wejść prądu stałego polaryzacja źródła zasilania obwodów wejściowych zależy od

typu zastosowanego układu wejściowego:

- ujście (ang. SINK IN) tzn. z polaryzacją dodatnią (patrz rys. 4.3 a) nazywane

układami o logice dodatniej (najczęściej spotykane),

- źródło (ang. SOURCE IN) tzn. z polaryzacją ujemną (patrz rys. 4.3 b)

nazywane układami o logice ujemnej.

W zależności od typu i wykonania sterownika dwustanowe sygnały wejściowe

mogą mieć postać sygnałów napięciowych prądu stałego lub przemiennego

o wartości “1”od 5V do 220V (najbardziej rozpowszechnione jest 24V).

•

Budowa i parametry dwustanowych układów wyjścia sterowników

logicznych

Wyjścia dyskretne, nazywane również wyjściami cyfrowymi (ang. digital

outputs) zamieniają sygnały binarne sterownika na sygnały prądu stałego lub

przemiennego potrzebne do wysterowania urządzeń wyjściowych (cewki

styczników, lampki kontrolne, etc.).

Zamiany tych sygnałów dokonuje się poprzez zamykanie lub otwieranie

zasilanych z zewnętrznego źródła obwodów wyjściowych za pomocą

przekaźników (wyjścia przekaźnikowe, ang. Relay Output ) lub łączników

tranzystorowych (wyjście „napięciowe”).

W przypadku obwodów wyjściowych z łącznikami tranzystorowymi istnieją dwa

rozwiązania (podobnie jak w przypadku wejść prądu stałego):

źródło (ang. SOURCE OUT) - najczęściej spotykane

- ujście (ang. SINK OUT)

Budowa i parametry analogowych układów wejścia sterowników logicznych.

Zamieniają pochodzące z czujników sygnały analogowe (ciągłe) na sygnały

cyfrowe. Konwersja tych sygnałów realizowana jest za pomocą przetworników

analogowo-cyfrowych ADC (ang. Analog to Digital Converter).

Parametrami charakteryzującymi przetworniki ADC i DAC są:

- zakres napięć wejściowych/wyjściowych (najczęściej

10 V),

- rozdzielczość – napięcie przypadające na najmniej znaczący bit przetwornika,

- czas przetwarzania,

- częstotliwość przetwarzania.

Budowa i działanie analogowych układów wyjścia sterowników logicznych.

Zamieniają sygnały cyfrowe na sygnały ciągłe sterujące urządzeniami

wykonawczymi. Konwersja tych sygnałów realizowana jest za pomocą

przetworników cyfrowo-analogowych DAC (ang. Digital to Analog Converter).

Parametrami charakteryzującymi przetworniki ADC i DAC są:

- zakres napięć wejściowych/wyjściowych (najczęściej

10 V),

- rozdzielczość – napięcie przypadające na najmniej znaczący bit przetwornika,

- czas przetwarzania,

- częstotliwość przetwarzania.

•

Norma IEC 1131-3 dla programowanych sterowników logicznych.

Norma IEC 1131 składa się z pięciu części:

- Informacje ogólne,

- Sprzęt i wymagania testowe,

- Języki programowania,

- Wytyczne użytkownika,

- Wymiana informacji.

Część trzecia normy, IEC 1131-3, dotyczy języków programowania i stanowi jej

najważniejszą część. Przede wszystkim dzięki niej ujednolicono koncepcję

programowania PLC tak, aby w oparciu o wprowadzone zasady, użytkownik był w

stanie programować bez większych trudności różne systemy PLC.

W części trzeciej normy IEC 1131 zostały zdefiniowane pojęcia podstawowe,

zasady ogólne, model programowy i komunikacyjny oraz podstawowe typy i

struktury danych. Określono w niej dwie grupy języków programowania: języki

tekstowe i graficzne.

W grupie języków tekstowych zdefiniowane zostały następujące języki:

Język listy instrukcji IL (Instruction List), będący odpowiednikiem

języka typu assembler

Język strukturalny ST (Structured Text), który jest odpowiednikiem

języka algorytmicznego wysokiego poziomu

Do grupy języków graficznych opisanych w normie IEC 1131-3 należą:

Język schematów drabinkowych LD (Ladder Diagram), podobny do

stykowych obwodów przekaźnikowych

Język schematów blokowych FBD (Function Block Diagram), będący

odpowiednikiem schematów przepływu sygnału dla obwodów logicznych

przedstawionych w formie połączonych bramek logicznych oraz bloków

funkcyjnych takich jak w języku LD.

W normie IEC 1131-3 przedstawiono także sposób tworzenia struktury

wewnętrznej programu w postaci grafu sekwencji SFC (Sequential Function

Chart), który pozwala na opisywanie zadań sterowania sekwencyjnego za pomocą

grafów zawierających etapy (kroki) i warunki przejścia (tranzycji) między tymi

etapami.

•

Języki programowania sterowników logicznych.

Program składa się z jednej lub kilku instrukcji, które realizują zadanie.

Programowanie sterowników polega na konstruowaniu zestawów prostych

instrukcji.

Języki tekstowe:

•

Język listy instrukcji IL (Instruction List), będący odpowiednikiem języka

typu assembler

Język listy instrukcji IL składa się z sekwencji instrukcji, z których każda

powinna zaczynać się w nowej linii. Instrukcja powinna zawierać nazwę

operatora z ewentualnymi modyfikatorami oraz operand (jeden lub więcej,

oddzielone przecinkami, w zależności od wymagań operatora). Operandami

mogą być stałe lub zmienne.

Przykład:

add 1

 dodawanie 1

st counter



Przesłanie wartości wyniku bieżącego

do operandu

•

Język STL, będący językiem mnemonicznym, o strukturze podobnej do

wewnętrznego języka mikroprocesorów (asemblera).

Język ten pozwala wykorzystać wszystkie zasoby sterownika poprzez dostęp

do wszystkich jego rejestrów (pozwala na użycie funkcji i instrukcji

niedostępnych w innych językach). Instrukcja jest dla PLC rozkazem do

natychmiastowej realizacji. Lista instrukcji STL określa sposób i działanie

sterownika.

Tworzenie programu sterującego PLC z wykorzystaniem listy instrukcji STL

polega na używaniu właściwych tej metodzie rozkazów, wynikających z

konfiguracji sterownika i za pomocą reguł programowania sterownika

umieszczaniu ich we właściwych miejscach edytora programu wraz z

operandami.

•

Język strukturalny ST (Structured Text), który jest odpowiednikiem języka

algorytmicznego wysokiego poziomu

Podstawowymi elementami tego języka są wyrażenia i polecenia. Wyrażenie

stanowi element języka, który z chwilą wykonania dostarcza wartość

odpowiadającą jednemu z typów danych. Wyrażenie składa się z operatorów

i operandów. Operandem może być zmienna, stała, wywoływana funkcja

lub inne wyrażenia.

Przykład:

if trigger.q then

counter := counter + 1;
if counter >= 4 then

counter := 0;

end_if;

Języki graficzne

•

Język schematów drabinkowych LD (Ladder Diagram), podobny do

stykowych obwodów przekaźnikowych

Umożliwia realizację zadania sterowania za pomocą standaryzowanych

symboli graficznych. Symbole te umieszcza się w obwodach w sposób

podobny do szczebli (rungs) w schematach drabinkowych dla przekaźników

układów sterowania. Wykonanie programu w języku LD polega na

"przepływie prądu", analogicznie jak w schemacie drabinkowym dla

systemu przekaźników elektromechanicznych. Przepływ prądu następuje z

lewej strony do prawej.

•

Język schematów blokowych FBD (Function Block Diagram), będący

odpowiednikiem schematów przepływu sygnału dla obwodów logicznych

przedstawionych w formie połączonych bramek logicznych oraz bloków

funkcyjnych takich jak w języku LD.

Grafy

•

graf sekwencji SFC (Sequential Function Chart), który pozwala na

opisywanie zadań sterowania sekwencyjnego za pomocą grafów

zawierających etapy (kroki) i warunki przejścia (tranzycji) między tymi

etapami.

Program utworzony przy pomocy sieci SFC składa się z dwóch poziomów.

Poziom pierwszy zawiera reprezentację graficzną sieci, numer

identyfikacyjny kroku i tranzycji oraz komentarz. Poziom drugi zawiera kod

akcji zapisany np. w języku ST oraz opis warunków tranzycji.

•

Język drabinkowy sterowników PLC.

Język schematów drabinkowych LD należy do grupy języków graficznych i

umożliwia realizację zadania sterowania za pomocą standaryzowanych symboli

graficznych. Symbole te umieszcza się w obwodach w sposób podobny do szczebli

(rungs) w schematach drabinkowych dla przekaźników układów sterowania.

Obwód jest definiowany jako zbiór wzajemnie połączonych elementów

graficznych. Obwód LD ograniczony jest z lewej i prawej strony przez szyny

prądowe. Szyny te nie są elementami obwodu. Prawa szyna może być rysowana w

sposób jawny lub pozostawać w domyśle.

Wykonanie programu w języku LD polega na "przepływie prądu", analogicznie jak

w schemacie drabinkowym dla systemu przekaźników elektromechanicznych.

Przepływ prądu następuje z lewej strony do prawej.

Styk (contact) jest elementem przekazującym do połączenia poziomego po prawej

stronie styku stan będący wynikiem mnożenia logicznego AND stanu linii łączącej

po lewej stronie styku oraz wartości przypisanej mu logicznej zmiennej

wejściowej, wyjściowej lub pamięciowej. Styk nie modyfikuje wartości

skojarzonej z nim zmiennej.

Symbole standardowych styków:

Styki statyczne

Styk zwierny (normalnie otwarty)

Stan połączenia z lewej strony styku jest przenoszony

na prawą stronę jeżeli skojarzona zmienna logiczna ma wartość 1.

Styk rozwierny (normalnie zamknięty)

Stan połączenia z lewej strony styku

na prawą stronę, jeżeli skojarzona zmienna logiczna ma wartość 0.

Styki impulsowe

Styk reagujący na zbocze narastające

Połączenie z prawej strony styku jest w stanie ON w czasie jednego

wykonania, jeśli połączenie z lewej strony jest w stanie ON a skojarzona

zmienna logiczna zmieniła wartość z 0 na 1. Poza tym stan połączenia z

prawej strony jest w stanie OFF.

Styk reagujący na zbocze opadające

Połączenie z prawej strony styku jest w stanie ON w czasie jednego

wykonania, jeśli połączenie z lewej strony jest w stanie ON a skojarzona

zmienna logiczna zmieniła wartość z 1 na 0. Poza tym stan połączenia z

prawej strony jest w stanie OFF.

Cewka (coil) przekazuje stan połączeń z lewej strony na prawą bez zmian,

powodując jednocześnie zapamiętanie stanu połączenia po swej lewej stronie przez

przypisaną jej zmienną logiczną

Symbole cewek

Cewki zwykłe

Cewka

Stan połączenia z lewej strony cewki jest przenoszony na prawą stronę i

zapamiętywany w skojarzonej zmiennej logicznej

Cewka negująca

Stan połączenia z lewej strony cewki jest przenoszony na prawą stronę a

jego odwrotność jest zapamiętywana w skojarzonej zmiennej logicznej

Cewki z zapamiętaniem stanu

Cewka ustawiająca

Skojarzona zmienna przyjmuje wartości 1 jeżeli połączenie z lewej

strony jest w stanie ON i nie zmieni się aż do chwili wyzerowania przez

cewkę kasującą

Cewka kasująca

Skojarzona zmienna przyjmuje wartości 0 jeżeli połączenie z lewej

strony jest w stanie ON i nie zmieni się aż do chwili ustawienia przez

cewkę ustawiającą

Cewki impulsowe

Cewka reagująca na zbocze narastające

Skojarzona zmienna logiczna przyjmuje wartość 1 na czas jednego

wykonania, jeśli połączenie z lewej strony zmieniło stan z ON na OFF.

Cewka reagująca na zbocze opadające

Skojarzona zmienna logiczna przyjmuje wartość 1 na czas jednego

wykonania, jeśli połączenie z lewej strony zmieniło stan z OFF na ON.

•

ISaGRAPH jako narzędzie programowania programowalnych

sterowników logicznych PLC.

ISaGRAPH jest programem umożliwiającym w sposób bardzo wygodny

programowanie sterowników logicznych. Program, dzięki wbudowanym

edytorom daje możliwość wpisania algorytmu działania sterownika w wielu

językach (zarówno tekstowych jak i graficznych):

Język listy instrukcji IL (Instruction List), będący odpowiednikiem

języka typu assembler

Język strukturalny ST (Structured Text), który jest odpowiednikiem

języka algorytmicznego wysokiego poziomu

Język schematów drabinkowych LD (Ladder Diagram), podobny do

stykowych obwodów przekaźnikowych

Język schematów blokowych FBD (Function Block Diagram), będący

odpowiednikiem schematów przepływu sygnału dla obwodów logicznych

przedstawionych w formie połączonych bramek logicznych oraz bloków

funkcyjnych takich jak w języku LD.

Umożliwia także tworzenie struktury wewnętrznej programu w postaci grafu

sekwencji SFC (Sequential Function Chart), który pozwala na opisywanie zadań

sterowania sekwencyjnego za pomocą grafów zawierających etapy (kroki) i

warunki przejścia (tranzycji) między tymi etapami.

Program ISaGRAPH posiada także podprogramy weryfikujące składnię i

poprawność wpisanych algorytmów. Efekt działania sterownika można

przesymulować dzięki wbudowanemu symulatorowi, który daje możliwość

wymuszania na wirtualne wejścia określonych wartości oraz obserwacji

odpowiedzi układu. Wektory testowe, możemy zapisać w postaci skryptu

(testbench), który można wielokrotnie uruchamiać. Program posiada także wiele

udogodnień graficznych. Na przykład efekty symulacji możemy oglądać w postaci

graficznej animacji.

Zweryfikowany i przesymulowany algorytm sterowania można przesłać za

pomocą odpowiedniego interfejsu (komunikacja programatora z CPU sterownika

odbywa się z użyciem łącza szeregowego).

•

Zastosowania programowanych układów sterowania.

- głównie w zastosowaniach przemysłowych

- automatyzacja pojedynczych maszyn (np. wtryskarek), jak i kompletnych

procesów produkcyjnych (zrobotyzowane linie montażowe, procesy ciągłe

itp. w przemyśle chemicznym, itp.).

- automatyzacja obiektów technologicznych.

- sterowanie oświetleniem, roletami, żaluzjami, systemami grzewczymi i

klimatyzacyjnymi oraz szeregiem innych urządzeń w gospodarstwie

domowym.

- tworzenie zdecentralizowanych struktur sterowania dla małych obiektów

typu przepompownie, oczyszczalnie ścieków

- realizacja skomplikowanych funkcji sterowania oraz do automatyzacji

dużych obiektów technologicznych.

- wykrywanie ognia i gazu w przemyśle petrochemicznym, górnictwie, itp.),

Sterowniki PLC firmy GE FANUC serii 90-30

Sterowniki programowalne GE Fanuc są produktem amerykańsko-japońskiej firmy

GE Fanuc Automation. Firma ta powstała w roku 1987 jako joint-venture

amerykańskiego koncernu General Electric i japońskiej firmy Fanuc Ltd. Firma

GE Fanuc jest wiodącym producentem systemów numerycznego sterowania

obrabiarek (CNC), sterowników programowalnych (PLC) oraz robotów i laserów

przemysłowych. GE Fanuc przykłada duże znacznie do kwestii jakości

produkowanych urządzeń. Wynikiem tego, było otrzymanie certyfikatu jakości

ISO9001 oraz prestiżowej nagrody dla najlepszej elektronicznej fabryki w USA.

Firma GE Fanuc posiada duży potencjał badawczo - rozwojowy, którego owocem

jest między innymi seria sterowników programowalnych PLC 90. Sterowniki te są

zgodne pod względem konfiguracji, programowania i komunikacji, odznaczają się

wysoką jakością, elastycznością, nowoczesną i funkcjonalną konstrukcją.

Zastosowania sterowników serii 90 są bardzo szerokie, od prostych układów

sterowania do złożonych, wyrafinowanych systemów - włącznie z możliwością

pracy w warunkach niebezpiecznych. Do sterowników rodziny 90 opracowano

szereg urządzeń uzupełniających takich jak panele operatorskie czy system

rozproszonych wejść i wyjść. W Polsce produkty firmy GE Fanuc dostarczają dwie

firmy: ASTOR i ABMicro. Dzięki wymienionym zaletom sterowników serii 90, a

także konkurencyjnej ceny tych urządzeń, w naszym kraju są one sprzedawane w

dużych ilościach. Systemy automatyki zbudowane w oparciu o sterowniki serii 90

GE Fanuc znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach gospodarki, a firmy

dostarczające sterowniki posiadają długie listy referencyjne.

•

Sterowniki serii 90-30

Sterowniki programowalne serii 90-30 są średniej wielkości sterownikami o

bardzo szerokim zakresie zastosowań. Sterowniki te mogą sterować pojedynczymi

urządzeniami albo kontrolować i sterować całym procesem produkcyjnym.

Sterowniki 90-30 są przedstawiane jako najszybsze urządzenia w swojej klasie.

Dodatkowym atutem serii 90-30 jest wyposażenie tej serii w dużą ilość

specjalizowanych modułów pozwalających na sterowanie nawet nietypowymi

urządzeniami. Sterowniki serii 90-30 posiadają budowę modularną. Podstawą

sterownika jest kaseta posiadająca w zależności od typu 5 lub 10 gniazd. W

gniazdach umieszcza się moduły wejść, wyjść a także inne - specjalizowane.

System może zawierać do siedmiu dodatkowych kaset które mogą znajdować się

w oddaleniu od kasety głównej zawierającej jednostkę centralną ponad 200

metrów. Budowa sterownika 90-30 jest jego wielką zaletą. Wykorzystanie

maksymalnej ilości ośmiu kaset z 10 gniazdami umożliwia wykorzystanie w

systemie 80 modułów, co umożliwia istnienie w systemie ponad 1000 punktów

wejścia/wyjścia. Dodatkowo możliwość oddalenia kaset umożliwia swobodne

rozmieszczenie punktów na całym automatyzowanym obiekcie bez potrzeby

używania specjalizowanych sieci komunikacyjnych. Oczywiście systemy oparte na

sterownikach 90-30 nie muszą być tak rozbudowane. Ich wielkość zależy od

projektanta systemu. Dla kontrastu przykładem może być sterownik z 1 kasetą z 5

gniazdami. Jak zostało już wspomniane sterowniki 90-30 posiadają duży wybór

modułów typowych - takich jak moduły wejścia i wyjścia (zarówno dyskretne jak i

analogowe) - a także specjalizowanych np. moduły sterowania silnikami

krokowymi, moduły pozycjonujące stosowane w serwonapędach a także moduły

licznika impulsów wysokiej częstotliwości. Bogaty wybór modułów umożliwia

dobór koniecznych urządzeń i stworzyć jednorodny system sterowania. Sterowniki

90-30 mogą być konfigurowane i programowane za pomocą oprogramowania

LogicMaster90, Cimplicity Control, a także za pomocą pakietu VersaPro.

Programowanie sterowników 90-30 staje się wyjątkowo elastyczne dzięki

możliwości przesyłania programu sterującego i konfiguracji w trybie on-line przez

RS232, sieć Ethernet, sieć telefoniczną lub radiomodem. Seria sterowników może

współpracować z innymi urządzeniami za pomocą wbudowanych portów

RS232/RS485, specjalizowanych modułów komunikacyjnych wykorzystując wiele

powszechnie stosowanych protokółów komunikacyjnych. Sterowniki posiadają

także duże możliwości diagnostyczne. Procedury diagnostyczne umieszczają w

tablicach błędów działania informacje o błędach działania sterownika i w

oddzielnej tablicy błędy działania modułów dodatkowych. Umożliwia to szybką

lokalizację usterki czy to w module dodatkowym, czy w samym sterowniku.

Do podstawowych elementów systemu 90-30 zaliczają się:

- jednostki centralne

- kasety podstawowe

- kasety rozszerzające dla kaset podstawowych

- kasety rozszerzające do montowania w oddaleniu od kaset podstawowych

- moduły wejść / wyjść

- moduły specjalne

- zasilacze

•

Jednostki centralne

Jednostki centralne można podzielić na: standardowo montowane na kasecie

podstawowej i występujące jako oddzielne moduły do uzupełnienia kasety

podstawowej. Kasety, które nie posiadają zamontowanych jednostek centralnych -

mają specjalne gniazdo w którym można zamontować wyłącznie jednostkę

centralną. Jednostki centralne różnią się nie tylko tym, że są lub nie są

standardowo montowane na kasecie podstawowej. Inne różnice to: rodzaj

procesora, szybkość, liczba punktów wejść, rozmiar pamięci o organizacji

rejestrowej, maksymalny obszar pamięci dla programu użytkownika, ilość funkcji

wewnętrznych i inne.

Zestawienie parametrów jednostek centralnych sterowników 90-30

Jednostki 16-bitowe
(Low End)
Model 311 (jednostka
wbudowana w kasetę 5-
gniazdową)

procesor 80188, 8 MHz, możliwość obsługi 160 wejść/wyjść, 512
rejestrów z danymi, program sterujący do 6 kB, szybkość
wykonywania programu sterującego (tylko styki): 18 ms/kB.

Modele 313 i 323
(jednostki wbudowane
w kasety odpowiednio 5
i 10 gniazdowe)

procesor 80188, 10 MHz, możliwość obsługi 160/320 wejść/wyjść,
1024 rejestrów z danymi, program sterujący do 12 kB, szybkość
wykonywania programu sterującego (tylko styki): 0,6 ms/kB.

Model 331 (jednostka
centralna jako osobny
moduł)

procesor 80188, 8 MHz, możliwość obsługi 1024 wejść/wyjść, 2048
rejestrów z danymi, program sterujący do 16 kB, szybkość
wykonywania programu sterującego (tylko styki): 0,4 ms/kB,
możliwość rozszerzenia systemu do 5 kaset (49 gniazd).

Jednostki 32-bitowe
(High End)
Model 350 (jednostka
centralna jako osobny

procesor 80386EX, 25 MHz, możliwość obsługi 4096 wejść/wyjść,
9999 rejestrów z danymi, program sterujący do 32 kB, szybkość

moduł)

wykonywania programu sterującego (zawierającego tylko styki): 0,22
ms/kB, możliwość rozszerzenia systemu do 8 kaset (79 gniazd),
blokada dostępu do pamięci Flash, możliwość wykonywania operacji
zmiennoprzecinkowych.

Model 352 (jednostki
centralne jako osobne
moduły)

konfigurowalny obszar rejestrów z danymi - max. 32640,
konfigurowalny obszar we/wy analogowych - max. po 32640, pamięc
240 kB, wbudowany koprocesor arytmetyczny (sprzętowa realizacja
operacji zmiennoprzecinkowych), 2 porty komunikacyjne RS232 i
RS485, pozostałe parametry jak w CPU350.

Model 360 (jednostka
centralna jako osobny
moduł)

konfigurowalny obszar rejestrów z danymi - max. 32640,
konfigurowalny obszar we/wy analogowych - max. po 32640, pamięć
240 kB, pozostałe parametry jak w CPU350.

Model 363 (jednostka
centralna jako osobny
moduł)

wbudowane porty komunikacyjne RS232 i RS485 (obsługuje
protokoły SNP/SNP-X, MODBUS RTU Slave, Custom ASCII),
pozostałe parametry jak w CPU360.

Model 364 (jednostka
centralna jako osobny
moduł)

wbudowany port komunikacyjny do sieci Ethernet TCP/IP (interfejsy
AAUI lub UTP), pozostałe parametry jak w CPU360.

•

Kasety

Kasety podstawowe są to płyty z przewidzianym miejscem na zamontowanie

zasilacza i z gniazdami do instalowania modułów. Kasety podstawowe różnią się

od siebie ilością gniazd a także obecnością lub nie jednostki centralnej na kasecie.

Zestawienie kaset podstawowych sterowników serii 90-30

IC693CPU311 5 gniazd, zawiera standardowo montowaną jednostkę centralną CPU311
IC693CPU313 5 gniazd, zawiera standardowo montowaną jednostkę centralną CPU313
IC693CPU323 10 gniazd, zawiera standardowo montowaną jednostkę centralną CPU313
IC693CHS397 dla CPU331, CPU341, CPU351, 5 gniazd, nie zawiera jednostki centralnej
IC693CHS391 dla CPU331, CPU341, CPU351, 10 gniazd, nie zawiera jednostki centralnej

Kasety rozszerzające dla kaset podstawowych

Kasety rozszerzające dla jednostek centralnych CPU331, CPU341 oraz CPU 351

posiadają 5 lub 10 gniazd do podłączenia modułów oraz gniazdo do podłączenia

zasilacza. Kasety te są podobne do kaset podstawowych - jedyną różnicą jest

przełącznik DIP, za pomocą którego ustawia się numer przypisany danej kasecie.

Do każdego z gniazd można podłączać moduły wejść / wyjść oraz większość

modułów dodatkowych. Maksymalna odległość od kasety podstawowej do

najbardziej odległej kasety rozszerzającej wynosi 15 metrów. Długość kabla

łączącego wszystkie kasety systemu nie może przekraczać 15 metrów, a wszystkie

kasety systemu muszą być podłączone do wspólnego przyłącza uziemienia. Po

prawej stronie każdej kasety rozszerzającej znajduje się 25 wtykowe gniazdo

złącza typu D (oznaczone EXPANSION) dla podłączenia kolejnej kasety

rozszerzającej (kaseta podstawowa również zawiera takie gniazdo).

Przykłady typów kaset rozszerzających

IC693CHS392 kaseta rozszerzająca 5 gniazd
IC693CHS393 kaseta rozszerzająca 10 gniazd

Kasety rozszerzające do montowania w oddaleniu od kaset podstawowych

Kasety rozszerzające do montowania w oddaleniu od kaset podstawowych dla

jednostek centralnych CPU331, CPU341 oraz CPU 351 posiadają 5 lub 10 gniazd

do podłączania modułów oraz gniazdo do podłączania zasilacza. Kasety te

zewnętrznie podobne są do kaset rozszerzających (posiadają przełącznik DIP) -

jedyną różnicą jest możliwość oddalenia ich od kasety podstawowej na odległość

213 metrów za pomocą zalecanego przez producenta kabla. W jednym systemie

mogą znajdować się zarówno kasety rozszerzające, jak i kasety montowane w

oddaleniu od kasety podstawowej

•

Moduły wejść / wyjść

Moduły wejść i wyjść systemu 90-30 posiadają zwartą budowę i są instalowane

bezpośrednio w odpowiednim gnieździe kasety sterownika (może to być dowolne

gniazdo oprócz gniazda jednostki centralnej). Moduły wejścia / wyjścia systemu

90-30 można podzielić na 5 głównych grup: Moduły wejść dyskretnych -

przekształcają one napięcie wejściowe (stałe lub przemienne) na sygnał logiczny

wykorzystywany przez sterownik. Obwody wejściowe są odizolowane od

obwodów logicznych za pomocą optoizolatora. Moduły takie są dostępne w

wersjach 8-,16- lub 32-punktowej. Moduły wyjść dyskretnych - przekształcają one

sygnał wyjściowy otrzymany ze sterownika na napięcie o określonej wartości,

zasilające urządzenia sterowane przez system 90-30. Każdy punkt wyjściowy jest

odizolowany półprzewodnikowo. Moduły taki dostępne są w wersjach 5-, 6-, 8-,

12-, 16- lub 32- punktowej. Moduły wejść analogowych - zapewniają one

konwersję analogowego sygnału napięciowego lub prądowego na odpowiadającą

my liczbę 12-bitową. Moduły takie dostępne są w wersjach prądowych (4- i 16-

kanałowych) oraz jednej napięciowej (4- kanałowej). Moduły wyjść

analogowych - zapewniają one konwersję 12-bitowej liczby na odpowiadający jej

analogowy sygnał napięciowy lub prądowy. Moduły takie dostępne są w dwóch

wersjach napięciowej i prądowej; każda z nich jest dwukanałowa. Kombinowane

moduły wejść i wyjść - są to moduły zawierające po osiem wejść i osiem wyjść

dyskretnych.

•

Moduły specjalne

Moduły dyskretnych i analogowych wejść/wyjść umożliwiają wykorzystanie

sterownika do standardowych zastosowań. Jednak istnieją zagadnienia, dla których

standardowe wyposażenie sterownika nie jest wyposażeniem wystarczającym. Z

myślą o zadaniach niestandardowych powstała seria modułów specjalnych.

Przykłady modułów specjalnych

Moduł licznika impulsów o wysokiej częstotliwości

- Moduł pozycjonujący dla jednej lub dwóch osi

- Moduły programowalnego koprocesora

- Moduł wejść / wyjść dla sygnałów szybkozmiennych.

Dużą częścią modułów specjalnych są moduły przeznaczone do komunikacji z

innymi urządzeniami i systemami. Moduły komunikacyjne umożliwiają włączenie

systemu automatyki z wykorzystaniem sterownika GE Fanuc do systemów

zbudowanych z innych urządzeń, a także tworzenie sieci sterowników GE Fanuc.

Przykłady specjalizowanych modułów komunikacyjnych:

Moduł komunikacyjny RTU MODBUS

Moduł komunikacyjny GENIUS PLUS

Moduł komunikacyjny GENIUS BUS CONTROLLER

Moduł komunikacyjny CMM dla złącz szeregowych RS-232/485

Moduł komunikacyjny TCP/IP ETHERNET

Karta do komputera PC - interfejs magistrali GENIUS

•

Program LogicMaster90

LogicMaster90 to oprogramowanie narzędziowe służące do programowania i

konfiguracji sterowników serii 90-Micro, 90-20, 90-30 (bez jednostek centralnych

CPU350 i 36x). Oprogramowanie to może być uruchomione na komputerze

kompatybilnym z IBM PC - już od IBM PC/XT począwszy. Inne wymagania

potrzebne do uruchomienia programu LogicMaster to około 2 MB wolego miejsca

na twardym dysku, 556kB standardowej pamięci RAM i system operacyjny DOS

3.1 lub późniejszy. Wymagania są więc bardzo skromne i powinien je zaspokoić

każdy współczesny komputer. Po zainstalowaniu i uruchomieniu oprogramowania

LogicMaster, komputer przyjmuje funkcję programatora. Umożliwia on

programowanie i konfigurację sterownika, ale także komunikację ze sterownikiem,

kontrolę pracy sterownika i diagnostykę systemu. Za pomocą opisywanego

oprogramowania można więc sterownik skonfigurować, napisać program sterujący

dla sterownika i przesłać program sterujący z komputera-programatora do

sterownika. Następnie korzystając z możliwości LogicMaster'a można uruchomić

wykonanie programu sterującego w sterowniku, monitorować wykonanie

programu sterującego i zachowanie sterownika a także stan zmiennych, odczytać

tablice błędów, zmodyfikować program sterujący. Oprogramowanie LogicMaster

90 umożliwia także sporządzenie pełnej dokumentacji systemu. Z tego krótkiego

opisu wynika, że LogicMaster zapewnia kompleksową obsługę sterowników GE

Fanuc.

LogicMaster umożliwia programowanie sterowników za pomocą języka

drabinowego. Dostępne są także programy nakładkowe na program LogicMaster

które umożliwiają programowanie w języku SFC tzn. w postaci grafów przepływu.

Program LogicMaster był przez długi czas jedynym sposobem na programowanie

sterowników za pomocą komputera. Przez ten okres został poprawiany i w końcu

firma GE Fanuc doprowadziła do tego, że był on programem niezawodnym i

dopracowanym do najdrobniejszego szczegółu.

•

Program VersaPro

VersaPro jest aplikacją przeznaczoną do pracy w środowiskach Windows

95/98/NT. Program ten posiada kilka różnic w stosunku do przeznaczonego do

pracy w tych samych systemach pakietu Cimplicity Control. VersaPro jest w

zamyśle firmy GE Fanuc następcą programu LogicMaster. Aby cel firmy GE

Fanuc został osiągnięty program VersaPro musi posiadać wszystkie cechy

użytkowe i niezawodność programu LogicMaster. Ponadto musi udostępniać nowe

rozwiązania, które ułatwią i przyspieszą obsługę sterowników.

Zupełnie nową cechą oprogramowania VersaPro jest możliwość wprowadzania

programu sterującego w postaci listy instrukcji - program zapisany jest w pliku

tekstowym zawierającym mnemoniczne kody instrukcji. Program sterujący dla

sterowników rodziny 90 może mieć charakter blokowy tzn. oprócz bloku

głównego mogą w nim występować inne bloki zwane procedurami. Każdy blok

programu może być zapisany albo w postaci drabinowej albo w postaci listy

instrukcji. Dodatkowo program VersaPro zapewnia pełną, obustronną konwersję

typów.

Konfiguracja w programie VersaPro wykonywana jest przez osobną aplikację

nazwaną HWC, która cechuje się łatwością użytkowania, oraz kontrolą

poprawności wprowadzonego zestawu. Program dba o to aby użytkownik nie

wprowadził konfiguracji, która nie może być zrealizowana np. dołączenie

koprocesora komunikacyjnego do procesora, który nie może takiego koprocesora

obsługiwać. Po wykryciu jakichkolwiek niezgodności użytkownik jest

informowany o nich i istnieje możliwość powrócenia do konfiguracji poprawnej.

Znanym udogodnieniem z programu Cimplicity Control jest możliwość tworzenia

programu przy pomocy zmiennych logicznych. Oprogramowanie VersaPro

udostępnia użytkownikowi tablicę zmiennych programu, która pozwala w łatwy i

efektywny sposób na zarządzanie zmiennymi, opisywanie ich i kontrolę

wykorzystania w programie. Obsługa tablicy zmiennych programu jest zbliżona do

pracy z arkuszem kalkulacyjnym. Istnieje także możliwość wysłania tablicy

zmiennych do arkusza kalkulacyjnego np. MS Excel. Wysoko oceniany jest

interfejs użytkownika programu VersaPro. Interfejs ten jest odbierany przez

użytkowników jako bardzo przejrzysty, dodatkowo istnieje możliwość

dostosowania go do indywidualnych upodobań. Tak jak w przypadku programu

Cimplicity Control w pakiecie VersaPro istnieje rozbudowany system pomocy,

który służy użytkownikowi radą i podpowiedzią w przypadku wątpliwości lub

niewiedzy.

VersaPro pracuje bardzo szybko, nawet na wolniejszych komputerach. Ma

stosunkowo niewielkie wymagania sprzętowe: Procesor Intel486, 66 MHz, 16 MB

RAM, Windows 95/98/NT,14 MB wolnego miejsca na dysku twardym

•

Cykl pracy sterownika

Część logiczna programu sterującego dla sterowników MICRO, 90-20 i 90-30

wykonywana jest w sposób powtarzalny do momentu zatrzymania za

pośrednictwem instrukcji z komputera-programatora lub z programatora ręcznego.

Ciąg operacji koniecznych do jednorazowego wykonania programu sterującego

nazywany jest cyklem pracy sterownika. Oprócz wykonania części logicznej

programu sterującego, cykl pracy sterownika zawiera fazy gromadzenia danych z

urządzeń wejściowych, wysyłania danych do urządzeń wyjściowych,

przeprowadzania wewnętrznej inicjacji sterownika, obsługi programatora oraz

komunikacji z innymi urządzeniami.

Istnieją cztery możliwe tryby pracy sterownika: (tryb pracy ustawiany jest na

początku każdego cyklu):

- tryb ze standardowym cyklem pracy

- tryb zatrzymania sterownika z nieaktywnymi wejściami i wyjściami
(STOP/NO IO)

- tryb zatrzymania sterownika z odczytywaniem wejść i ustawianiem wyjść
(STOP/IOSCAN)

- tryb ze stałym czasem trwania cyklu pracy sterownika.

•

Standardowy cykl pracy

Standardowy cykl pracy to tryb pracy sterownika we wszystkich warunkach.

Jednostka centralna pracuje, wykonując program sterujący, uaktualniając stan

wejść i wyjść, realizując komunikację itd. Czynności te powtarzają się cyklicznie.

Standardowy cykl pracy składa się z siedmiu faz. Wszystkie fazy z wyjątkiem

obsługi komputera-programatora wykonywane są podczas każdego cyklu.

Komunikacja z programatorem ma miejsce jedynie w przypadku wykrycia błędu

lub jeśli programator zgłasza żądanie komunikacji.

Opis faz standardowego cyklu pracy sterownika:

- inicjacja cyklu sterownika - polega na wykonaniu wszystkich operacji

koniecznych do rozpoczęcia cyklu (uaktualnianie wartości zmiennych

systemowych np. zmiennych przypisanych generatorom sygnału

prostokątnego itd.)

- obsługa wejść - odczytywanie stanu wejść sterownika bezpośrednio przed

wykonaniem części logicznej programu sterującego (odczytywanie wejść

wszystkich modułów i zapisanie ich wartości w pamięci adresowanej przez

zmienne %I -wejścia dyskretne, oraz %AI -wejścia analogowe)

- wykonanie części logicznej programu sterującego - rozpoczyna się

natychmiast po zakończeniu odczytywania wejść, program sterujący

wykonywany jest zawsze w kolejności instrukcji, począwszy od pierwszej

instrukcji pierwszego szczebla programu, aż do instrukcji END kończącej

program

- obsługa wyjść - przypisanie stanu zmiennych wyjściowych fizycznym

wyjściom sterownika, ma to miejsce bezpośrednio po wykonaniu części

logicznej programu sterującego (stan wyjść zostaje uaktualniony na

podstawie wartości zmiennych %Q - wyjścia dyskretne oraz %AQ - wyjścia

analogowe)

- komunikacja z programatorem - wykonywana, gdy do sterownika

podłączony jest programator lub w układzie jest moduł wymagający

konfiguracji; sterownik umożliwia podłączenie za pomocą łącza

szeregowego programatora ręcznego lub komputera -programatora

wyposażonego w oprogramowanie LogicMaster 90 i komunikację przy

pomocy protokołu SNP

- komunikacja systemowa - realizowane są żądania komunikacji z modułami

urządzeń dodatkowych, np. z modułem programowalnego koprocesora;

żądania komunikacji są obsługiwane w kolejności napływania.

obliczanie sumy kontrolnej programu sterującego (faza diagnostyczna) -

wykonywana przy końcu każdego cyklu pracy sterownika; obliczenie tej

sumy dla całego programu może trwać zbyt długo, użytkownik może wiec

wyszczególnić liczbę słów (od 0 do 32) na podstawie której ma zostać

obliczona suma kontrolna

•

Tryb pracy sterownika przy zatrzymanym sterowniku.

Gdy sterownik znajduje się w trybie STOP, program sterujący nie jest

wykonywany. Użytkownik może dokonać wyboru, czy wejścia i wyjścia

sterownika mają być odpowiednio odczytywane i ustawiane, czy nie. W przypadku

wybrania trybu z odczytywaniem wejść i ustawianiem wyjść mówimy o trybie

(STOP/IOSCAN) w przypadku wyboru nie odczytywania stanu wejść i nie

ustawiania stanu wyjść sterownik pracuje w trybie (STOP/NO IO). W obydwu

przypadkach ma miejsce komunikacja sterownika z programatorem i

specjalizowanymi modułami urządzeń dodatkowych. Dodatkowo w trybie STOP

kontynuowana jest rekonfiguracja modułów oraz ich kontrola w celu wykrycia

ewentualnych błędów w działaniu. W celu zwiększenia skuteczności system

operacyjny w trybie STOP przeznacza większą ilość czasu na komunikację. Jeśli

sterownik znajduje się w trybie zatrzymania i jest skonfigurowany tak, aby nie

przeprowadzać odczytywania wejść i wyjść w tym trybie (STOP/NO IO) to faza

obsługi wejść oraz faza obsługi wyjść zostaje pominięta.

Tryb ze stałym czasem trwania cyklu pracy sterownika. W standardowym trybie

pracy każdy cykl jest wykonywany tak szybko, jak to możliwe, co powoduje, że

czasy trwania poszczególnych cykli mogą się różnić. Trybem alternatywnym jest

tryb ze stałym czasem trwania cyklu pracy sterownika, który może być ustalony w

przedziale od 5 do 200 ms. Jednym z powodów dla zastosowania omawianego

trybu pracy może być zapewnienie uaktualniania stanu wyjść sterownika w stałych

odstępach czasu. Innym może być wprowadzenie pewnego odstępu czasowego

pomiędzy fazą obsługi wyjść sterownika a fazą obsługi wejść w następnym cyklu,

co umożliwia ustalenie się stanu wejść po otrzymaniu danych wyjściowych z

programu. Jeśli czas przeznaczony na jeden cykl upłynie przed zakończeniem

wykonywania cyklu, cały cykl, włącznie z fazami komunikacji z programatorem i

innymi urządzeniami, zostaje dokończony. Jednakże na początku następnego cyklu

zostanie zarejestrowany błąd przekroczenia czasu trwania cyklu.

•

Określanie czasu trwania pełnego czasu trwania cyklu pracy

sterownika.

W trybie pracy sterownika ze stałym czasem trwania cyklu czas trwania cyklu jest

z góry określony. W pozostałych trybach czas ten nie jest znany - cykl jest

wykonywany tak szybko jak to możliwe. Jednak w razie potrzeby określenia czasu

trwania cyklu można tego dokonać sumując czasy wykonywania poszczególnych

faz cyklu. Czas trwania faz inicjacji i diagnostyki jest stały. Czas trwania fazy

wprowadzenia danych wejściowych i fazy wyprowadzenia danych wyjściowych

zależy od ilości od modułów wejść oraz modułów wyjść, a także od rodzajów tych

modułów (ilości punktów). Czas trwania fazy wykonania programu sterującego

zależy od długości programu i typów instrukcji stosowanych w programie.

Długość trwania fazy obsługi programatora zależy czy jest to komputer-

programator czy programator ręczny. Czasy trwania poszczególnych faz cyklu

oraz czasy odczytywania wejść i ustawiania wyjść a także czasy wykonywania

szczebli programu sterującego można znaleźć w dokumentacji sterowników GE

Fanuc.

4. Sterowniki PLC firmy SIEMENS serii SIMATIC S7

Sterowniki programowalne serii S7-200 są najmniejszymi z całej rodziny

sterowników programowalnych SIMATIC S7. Jednostka centralna CPU oraz

wejścia i wyjścia są zintegrowanymi częściami PLC. Wejścia monitorują

dwustanowe urządzenia obiektowe takie jak przełączniki i czujniki. Wyjścia

natomiast sterują urządzeniami takimi jak silniki i pompy. Złącze 9-cio pinowe

przeznaczone jest do podłączenia programatora. Sterowniki te stanowią optymalne

urządzenia do kontroli zadań indywidualnych i sieciowych w konfiguracjach

zdecentralizowanych. Popularność jednostek centralnych tej serii związane jest ze

znaczną uniwersalnością rozwiązań, zaś istota ich atrakcyjności polega na

bezpośrednim dostępie do wszystkich funkcji bez dodatkowych nakładów.

Łatwość posługiwania się oprogramowaniem narzędziowym STEP 7/Micro-Win

sprawia, że masowość aplikacji sterowników tej serii stawia je w gronie

najbardziej popularnych sterowników dostępnych na rynku.

Większość typów sterowników serii S7-200 wyposażonych jest w zegar czasu

rzeczywistego umożliwiający synchronizację działania sterownika z kalendarzem.

Wszystkie dostępne na rynku jednostki centralne mogą nadzorować procesy

zarówno dyskretne, jak i ciągłe, przy czym posiadają możliwość dostrojenia

nastaw przy pomocy potencjometrów analogowych.. Są to jednoobrotowe

potencjometry, których nastawę realizuje się przy pomocy wkrętaka. Kąt położenia

elementu obrotowego potencjometru odzwierciedlany jest w sterowniku w postaci

ośmiobitowego parametru. Może on być wykorzystywany w procesie sterowania.

Większość sygnałów kierowanych z obiektu do sterownika to przebiegi

wolnozmienne. Istnieją jednak procesy wymagające zliczania sygnałów o dużej

częstotliwości, np. podczas odczytu impulsów z przetwornika położenia czy

podczas zliczania szybko poruszających się detali. Sterowniki serii S7-200

wyposażone są w szybkie liczniki

[4]

zdarzeń umożliwiające współpracę z

enkoderami inkrementalnymi lub z szybkimi czujnikami obiektowymi. Posiadają

także zabezpieczenie hasłem przed dostępem do programu sterownika osób

nieupoważnionych. Nie wymagają stosowania baterii do podtrzymywania

parametrów wewnętrznych. W tym celu zastosowano kondensatory zapewniające

przechowywanie danych nawet przez 50 – 190 godzin po zaniku napięcia.

Oczywiście program sterujący jest przechowywany w pamięci EEPROM. Do

archiwizowania programu bądź jego powielania opracowano dodatkową pamięć

zewnętrzną o niewielkich wymiarach. Kopiowanie programu realizowane jest

przez sterownik samoczynnie. Wystarczy włożyć do gniazda moduł pamięci

EEPROM i włączyć zasilanie sterownika. Po krótkiej chwili moduł ten można

wyjąć, gdyż program został trwale zapamiętany w wewnętrznej pamięci

sterownika.

Programy dla sterowników SIMATIC S7-200 mogą być przygotowywane w

formie drabinkowej lub jako lista instrukcji. Do napisania programu działania

urządzenia można użyć programatora typu Laptop ( PG 720, PG 740 ) lub

dowolnego komputera klasy PC, używając do tego programu STEP 7/Micro-Win.

Program ten pozwala także na pełną diagnostykę stanu sterownika i urządzenia

sterowanego, tworzenie dokumentacji, modyfikację oprogramowania i

wymuszanie stanów wyjściowych zarówno w trybie pracy RUN jak i STOP. Port

komunikacyjny sterownika zbudowany jest w oparciu o standard RS 485. Standard

RS 485 jest powszechnie używany w systemach przemysłowych narażonych na

zakłócenia. Do podłączenia z komputerem wymagany jest przetwornik RS 232 /

RS 485. Do organizacji transmisji i nadzoru nad jej poprawnością używany jest

protokół PPI. Protokół ten umożliwia parametryzowanie programów

sterowniczych oraz ich wizualizację za pomocą standardowych pulpitów, paneli

operatorskich bądź komputerów sterowania nadrzędnego. Dla indywidualnych

potrzeb użytkowników możliwa jest realizacja transmisji bez wykorzystania

protokołu standardowego. Port komunikacyjny sterownika może pracować także w

swobodnym trybie transmisji znaków ASCII.

Komunikacja przez złącze transmisyjne jest jednym z podstawowych

sposobów dostarczania informacji do i ze sterownika. Tym sposobem jednostkę

centralną można połączyć z innymi sterownikami wspólnego systemu kontroli ( w

trybie Master – Slave ), czytnikami informacji kodowych ( kody kreskowe,

pastylkowe nośniki informacji ), układami napędowymi silników a także

modemowymi łączami dla odległych transmisji danych i zdalnej diagnostyki.

Sterowniki S7-200 z uwagi na rozbudowane możliwości komunikacyjne często

znajdują zastosowanie w rozproszonych systemach sterowania, gdzie stanowią

samodzielne układy kontroli niewielkich segmentów w ramach rozbudowanego

systemu. Jest to zgodne z tendencją rozpraszania mocy obliczeniowych i

możliwością decyzyjnych na coraz niższe poziomy przy jednoczesnej koordynacji

współdziałania sterowników przez jednostki nadrzędne. Związane jest to także ze

zwiększającymi się potrzebami przemysłu na szersze powiązania układów

sterowania maszyn z zakładowymi systemami planowania i zarządzania.

Tabela 2

Opis Modelu

Zasilanie

Typ Wejść

Typ Wyjść

CPU 212 DC/DC/DC

24 V DC

8 wejść DC

8 wyjść DC

CPU 212 AC/DC/STYK

120/230 V AC

8 wejść DC

8 wyjść STYK

CPU 212 AC/AC/AC

120/230 V AC

8 wejść AC

8 wyjść AC

CPU 214 DC/DC/DC

24 V DC

14 wejść DC

10 wyjść DC

CPU 214 AC/DC/STYK

120/230 V AC

14 wejść DC

10 wyjść STYK

CPU 214 AC/AC/AC

120/230 V AC

14 wejść AC

10 wyjść AC

Podstawowe parametry jednostek centralnych

Tabela 3

SIMATIC S7-200 (Dane techniczne )

Typ procesora

CPU 212

CPU 214

Rozmiary: (WxHxD) w mm

160x80x62

197x80x62

Pamięć programu:

1Kbajt/ typ 521 instrukcji

4Kbajty/ 2 K instrukcji

Pamięć danych:

512 słów

2048 słów

Moduł pamięci zewnętrznej

Moduł EEPROM

Sposób podtrzymania danych

Wolno rozładowujący się

wolno rozładowujący się

Rys. 1 Ogólny widok sterownika serii S7-200

kondensator

kondensator, moduł baterii

Czas podtrzymania danych

Typ. 50 godzin

typ 190 godz. Dla kondensatora,

10 lat dla modułu baterii

Czas przetwarzania programu

1.2

s dla operacji bitowych

0.8

s dla operacji bitowych

Wejścia i wyjścia binarne

wbudowane:

8 wejść/ 6 wyjść

14 wejść/10 wyjść

Maksymalna ilość wejść i wyjść

binarnych

64 wejść/ 64 wyjść

Maks. ilość wejść i wyjść

analogowych

16 wejść/ 16 wyjść

Maksymalna konfiguracja

2 moduły rozszerzające

7 modułów rozszerzających

Liczba znaczników:

128

256

Liczba liczników:

128

Liczba tajmerów:

128

Lista instrukcji

Logika bitowa i słowna, zliczanie, opóźnienia czasowe, skoki do

podprogramów, funkcje konwersji kodów, funkcje

diagnostyczne, komunikacyjne, przesyłanie danych, przesuw

informacji, wykrywanie zboczy, pętla FOR/NEXT, bezpośredni

dostęp do we/wy, funkcje zliczania szybkiego.

Przerwania czasowe:

Tak (2-255 ms)

Przerwania sprzętowe:

Przerwania komunikacyjne:

Tak

Arytmetyka stałoprzecinkowa

Dodawanie, odejmowanie,

mnożenie

Dodawanie, odejmowanie,

mnożenie

Interfejs komunikacyjny

RS 485 do komunikacji PPI lub

swobodnie programowalnej

RS 485 do komunikacji PPI lub

swobodnie programowalnej

Szybkie liczniki:

1 programowalny

1 programowalny, 2 sprzętowe

Wyjścia impulsowe

Nie

2 wyjścia F max do 4KHz

Praca w sieci

AS-I

Zabezpieczenie hasłem

Tak, 3-poziomowe

Tak,3-poziomowe

Analogowe potencjometry do

ustawiania parametrów

1 o rozdzielczości 1/200

2 o rozdzielczości 1/200

Wbudowany zasilacz do

czujników

24VDC/180 mA

24 VDC/280 mA

Zegar czasu rzeczywistego

Nie

Tak

Oprogramowanie narzędziowe

STEP 7 Micro/DOS lub STEP 7 Micro/WIN przy użyciu

programatorów PG720, PG740, PG760 lub komputerów PC (AT)

Tabela 4

SIMATIC S7-200 (Dane techniczne )

Typ procesora

CPU 215

CPU 216

Rozmiary: (WxHxD) w mm

218x80x62

Pamięć programu:

8Kbajt/ 4 K instrukcji

Pamięć danych:

2.5 K słów

Moduł pamięci zewnętrznej

Moduł EEPROM

Sposób podtrzymania danych

Wolno rozładowujący się

kondensator, moduł baterii

wolno rozładowujący się

kondensator, moduł baterii

Czas podtrzymania danych

Typ 190 godz. dla

kondensatora, 10 lat dla modułu

baterii

typ 190 godz. Dla kondensatora,

10 lat dla modułu baterii

Czas przetwarzania programu

0.8

s dla operacji bitowych

0.8

s dla operacji bitowych

Wejścia i wyjścia binarne

wbudowane:

14 wejść/10 wyjść

24 wejść/16 wyjść

Maksymalna ilość wejść i wyjść

binarnych

64 wejść/ 64 wyjść

Maks. ilość wejść i wyjść

analogowych

16 wejść/ 16 wyjść

Maksymalna konfiguracja

7 modułów rozszerzających

Liczba znaczników:

256

Liczba liczników:

128

Liczba tajmerów:

128

Lista instrukcji

Logika bitowa i słowna, zliczanie, opóźnienia czasowe, skoki do

podprogramów, funkcje konwersji kodów, funkcje

diagnostyczne, komunikacyjne, przesyłanie danych, przesuw

informacji, wykrywanie zboczy, pętla FOR/NEXT, bezpośredni

dostęp do we/wy, funkcje zliczania szybkiego.

Przerwania czasowe:

Tak (2-255 ms)

Przerwania sprzętowe:

Przerwania komunikacyjne:

Tak

Arytmetyka stałoprzecinkowa

Dodawanie, odejmowanie,

mnożenie

Dodawanie, odejmowanie,

mnożenie

Interfejs komunikacyjny

RS 485 do komunikacji PPI lub

swobodnie programowalnej

RS 485 do komunikacji PPI lub

swobodnie programowalnej

Szybkie liczniki:

1 programowalny, 2 sprzętowe 1 programowalny, 2 sprzętowe

Wyjścia impulsowe

2 wyjścia F max do 4KHz

Praca w sieci

AS-I, PROFIBUS-DP

AS-I

Zabezpieczenie hasłem

Tak, 3-poziomowe

Analogowe potencjometry do

ustawiania parametrów

2 o rozdzielczości 1/200

Wbudowany zasilacz do

czujników

24 VDC/400 mA

Zegar czasu rzeczywistego

Tak

Oprogramowanie narzędziowe

STEP 7 Micro/DOS lub STEP 7 Micro/WIN przy użyciu

programatorów PG720, PG740, PG760 lub komputerów PC

(AT)

Tabela 5

SIMATIC S7-200 (

Dane techniczne )

Typ procesora

CPU 221

CPU 224

Rozmiary: (WxHxD) w mm

90x80x62

120,6x80x62

Pamięć programu:

2048 instrukcji

4096 instrukcji

Pamięć danych:

1024 słów

2560 słów

Moduł pamięci zewnętrznej

Moduł EEPROM

Sposób podtrzymania danych

Kondensator

kondensator,

Czas podtrzymania danych

Typ. 50 godzin

typ 190 godz.

Czas przetwarzania programu 0.37

s dla operacji bitowych

0.37

s dla operacji bitowych

Wejścia i wyjścia binarne

wbudowane:

6 wejść/ 4 wyjść

14 wejść/10 wyjść

Maksymalna ilość wejść i wyjść

binarnych

128

Maks. ilość wejść i wyjść

analogowych

Brak

16 wejść/ 16 wyjść

Maksymalna konfiguracja

Brak modułów rozszerzających

7 modułów rozszerzających

Liczba znaczników:

256

Liczba liczników:

256

Liczba tajmerów:

256

Lista instrukcji

Logika bitowa i słownaa, zliczanie, opóźnienia czasowe, skoki

do podprogramów, funkcje konwersji kodów, funkcje

diagnostyczne, komunikacyjne, przesyłanie danych, przesuw

informacji, wykrywanie zboczy, pętla FOR/NEXT, bezpośredni

dostęp do we/wy, funkcje zliczania szybkiego.

Przerwania czasowe:

Tak (1-255 ms)

Przerwania sprzętowe:

Przerwania komunikacyjne:

Tak

Arytmetyka stałoprzecinkowa

Dodawanie, odejmowanie,

mnożenie

Interfejs komunikacyjny

RS 485 do komunikacji PPI lub

swobodnie programowalnej

RS 485 do komunikacji PPI lub

swobodnie programowalnej

Szybkie liczniki:

Wyjścia impulsowe

Praca w sieci

AS-I

Zabezpieczenie hasłem

Tak, 3-poziomowe

Tak,3-poziomowe

Analogowe potencjometry do

ustawiania parametrów

Wbudowany zasilacz do

czujników

24VDC

24 VDC

Zegar czasu rzeczywistego

Tak

Oprogramowanie narzędziowe

STEP 7 Micro/DOS lub STEP 7 Micro/WIN przy użyciu

programatorów PG720, PG740, PG760 lub komputerów PC

(AT)

Stopień ochrony

IP 20

Sterowniki S7–200 są rozbudowywalne. Moduły rozszerzające zawierają

dodatkowe wejścia i wyjścia. Są one podłączone do jednostki bazowej poprzez

złącza magistrali. S7-212 może być rozbudowany do 78 wejść / wyjść

dwustanowych ( 14 we / wy jest zintegrowanych z CPU ). Maksymalnie można

podłączyć 2 moduły rozszerzające. S7-214 może być rozszerzony do 120 wejść /

wyjść dwustanowych ( 16 we / wy jest zintegrowanych z CPU ). Maksymalnie

można podłączyć 7 modułów rozszerzających.. S7-216 może być rozszerzony do

128 wejść / wyjść dwustanowych ( 16 we / wy jest zintegrowanych z CPU ).

Maksymalnie można podłączyć 7 modułów rozszerzających. Na Rys.3.19

pokazano sposób przyłączenia modułów rozszerzających

Wykaz dostępnych modułów rozszerzających

Tabela 6

Dane katalogowe

Nr katalogowy

Moduł wejść cyfrowych EM 221
-8 wejść, 24 VDC

-8 wejść 24 VDC typu NPN

-8 wejść 24 V AC

-8 wejść 120 V DC

6ES7221-1BF00-0XA0

6ES7221-1BF10-0XA0

6ES7221-1JF00-0XA0

6ES7221-1EF00-0XA0

4. Sterowniki PLC firmy ALLEN-BRADLEY serii Micrologix 1200

Sterowniki programowalne MicroLogix 1200 zawierają w jednej obudowie:

procesor, zasilacz i wbudowane we/wy. Wersje sterowników z 24 lub 40 punktami,

bazując

na sprawdzonej

architekturze

systemów

MicroLogix i

SLC,

umożliwiają

realizacje

Moduł wyjść cyfrowych EM222
-8 wyjść 24 V DC

-8 wyjść przekaźnikowych

-8 wyjść 24 -230 V DC

6ES7222-1BF00-0XA0

6ES7222-1HF00-0XA0

6ES7222-1EF00-0XA0

Moduł wejść/ wyjść cyfrowych EM223
-4 wejścia / wyjścia 24 V DC

-4 wejścia 24V DC, 4 wyjścia przekaźnikowe

-8 wejść/ wyjść 24 V DC

-8 wejść 24 V DC, 8 wyjść przekaźnikowych

-16 wejść/16 wyjść 24 V DC

-16 wejść 24 V DC 16 wyjść przekaźnikowych

-4 wejścia / 4 wyjścia 120 V AC

6ES7223-1BF00-0XA0

6ES7223-1HF00-0XA0

6ES7223-1BH00-0XA0

6ES7223-1PH00-0XA0

6ES7223-1BL00-0XA0

6ES7223-1PL00-0XA0

6ES7223-1EF00-0XA0

Moduły wejść analogowych EM231 3 wejścia

6ES7231-0HC00-0XA0

Moduły wyjść analogowych EM232 2 wyjścia 6ES7232-0HB00-0XA0
Moduł wejść / wyjść analogowych EM235

3 wejścia 1 wyjście

6ES7235-OKD00-0XA0

różnorodnych aplikacji.

Modułowa, bezkasetowa konstrukcja sterowników MicroLogix 1200, zapewnia

niską cenę systemu i zmniejszone zapasy części zamiennych. Moduły rozszerzeń

we/wy zwiększają elastyczność systemu.

Moduły pamięci sprawiają, że programy mogą być w łatwy sposób ściągane,

ładowane i przenoszone pomiędzy sterownikami. Zegar czasu rzeczywistego

(RTC) umożliwia realizację aplikacji zależnych od czasu rzeczywistego.

System operacyjny może być uaktualniany bez konieczności wymiany sprzętu.

Oprogramowanie sterownika może być uaktualnione za pomocą umieszczonego na

stronach internetowych oprogramowania typu ControlFlash.

Sterowniki MicroLogix 1200 wykorzystują oprogramowanie RSLogix 500

charakteryzują się wspólnym dla sterowników MicroLogix 1500 i SLC 500

zestawem instrukcji

Własności:

•

Wysokiej klasy rozszerzenia we/wy poprzez moduły rozszerzeń MicroLogix

1200. Do jednego sterownika można dołączyć do sześciu modułów

rozszerzających (należy uwzględnić bilans mocy).

•

Zaawansowane możliwości komunikacyjne, od komunikacji typu

partnerskiego (peer to peer), do sieci SCADA/RTU.

•

Pamięć użytkownika o pojemności 6K (4K program, 2K dane).

•

Ochrona ładowania plików z danymi zapobiega nadpisaniu danych

krytycznych podczas transmisji.

•

Zegar czasu rzeczywistego i moduły pamięci.

•

Arytmetyka 32 bitowa dla liczb całkowitych ze znakiem.

•

Wbudowany algorytm PID.

•

Szybki licznik (20 kHz) posiadający osiem trybów działania. Wyjście

licznika jest ustawiane wtedy, gdy osiągnie ono zaprogramowaną, dolną lub

górną, wartość zadaną.

•

Cztery wejścia przerwań dla szybkiego przetwarzania.

•

Cztery wejścia zatrzaskowe, wychwytujące mikrosekundowe impulsy, w

celu ich przetworzenia podczas normalnego cyklu programu.

•

Dwa potencjometry analogowe wbudowane w sterownik. 3/4 obrotu ustawia

sygnał wyjściowy potencjometru, w zakresie od zera do 250.

•

Odłączalne bloki końcówek, dla sterowników 40-punktowych, umożliwiają

łatwe dołączenie kabli i zmniejszenie czasu instalacji.

•

Wymienne etykiety z polami na napisy, pozwalają na szybką identyfikację

urządzeń obiektowych, połączonych ze sterownikiem, zmniejszając w ten

sposób czas obsługi systemu.

•

Ergonomiczne bloki końcówek spełniają wszystkie wymogi bezpieczeństwa.

•

Przyznawanie certyfikatów, przez odpowiednie agencje, jest w toku.

•

Charakterystyka wejść

Opis parametru

1762-L24AWA
1762-L40AWA

1762-L24BWA i 1762-L40BWA

Wejścia 0 do 3

Wejście 4 i wyższe

Napięcie stanu załączonego (ON)

79 do 132V ac

14 do 26.4V dc przy 55°C
(131°F)
14 do 30.0V dc przy 30°C (86°F)

10 do 26.4V dc przy 55°C
(131°F)
10 do 30.0V dc przy 30°C (86°F)

Napięcie stanu wyłączonego (OFF)

0 do 20V ac

0 do 5V dc

Częstotliwość pracy

47 Hz do 63 Hz

0 Hz do 20 kHz

0 Hz do 1 kHz
(zależnie od czasu skanowania)

Prąd w stanie załączonym (ON)

5.0 mA przy 79V dc (min.) 2.5 mA przy 14V dc (min.)

2.0 mA przy 10V dc (min.)

12 mA przy 120V dc
(nom.)
6.0 mA przy 132V dc
(max.)

8.8 mA przy 24V dc (nom.)
12.0 mA przy 30V dc (max.)

8.5 mA przy 24V dc (nom.)
12.0 mA przy 30V dc (max.)

Prąd upływowy w stanie
wyłączonym (OFF)

2.5 mA max.

1.5 mA min.

Impedancja nominalna

12K

Ω

przy 50 Hz

10K

Ω

przy 60 Hz

2.5K

Ω

2.6K

Ω

Prąd rozruchowy (max) przy 120V
ac

250 mA

Nie dotyczy

Moduły rozszerzeń we/wy

Moduły rozszerzeń we/wy systemu MicroLogix 1200 zapewniają wyższą

funkcjonalność przy niskich kosztach. Różnorodność modułów sprawia, że

możliwości sterowników MicroLogix 1200 zostają uzupełnione i zwiększone

poprzez dostęp do nowych typów we/wy i zwiększenie ich liczby.

Sterownik MicroLogix 1200 posiada

bezkasetową konstrukcję modułową.

Eliminacja kasety pozwoliła na zmniejszenie

kosztów i zapasów części zamiennych.

Obudowy sterowników MicroLogix 1200

pozwalają na montaż na szynie DIN lub w

panelu. Zatrzaski dla szyn DIN i otwory na

śruby montażowe stanowią integralną część

obudowy

•

Własności:

•

Konstrukcja bezkasetowa eliminuje dodatkowe koszty i zapasy części.

•

Małe wymiary zmniejszają zapotrzebowanie na przestrzeń w panelu.

•

Zintegrowana magistrala we/wy o wysokiej efektywności.

•

Programowe kluczowanie zapobiega niewłaściwemu umieszczeniu modułu

w systemie.

•

Duża funkcjonalność we/wy umożliwia różnorodne zastosowania.

•

Przekaźniki typu AC/DC, napięcia 24V dc i 120V ac.

Moduł we/wy analogowych

Moduł we/wy analogowych, 1762-IF2OF2, przetwarza sygnał analogowy na

cyfrowy i przechowuje go w postaci cyfrowej do wykorzystania przez sterownik

MicroLogix 1200. Moduł może być połączony z dowolną kombinacją dwóch

czujników o wyjściu napięciowym lub prądowym. Dwa kanały wyjściowe

obsługują niesymetryczne wyjścia analogowe, indywidualnie konfigurowalne jako

prądowe lub napięciowe. Taka struktura zapewnia elastyczność, ogranicza zapasy

urządzeń i zmniejsza nakłady na

szkolenie personelu.

Moduł we/wy analogowych sterownika

MicroLogix 1200 posiada

rozdzielczość 12 bitową, co sprawia, że

jest on doskonałym rozwiązaniem dla

zastosowań, w których należy mierzyć i

sterować niewielkimi zmianami

wielkości analogowych.

Możliwości komunikacyjne

Wszystkie sterowniki MicroLogix 1200 posiadają kilka opcji komunikacyjnych

ułatwiających dopasowanie do różnorodnych aplikacji.

Protokół DF1 Full Duplex umożliwia bezpośrednią komunikację sterowników

MicroLogix 1200 z innymi urządzeniami, takimi jak komputery osobiste lub

interfejsy operatorskie. Protokół DF1 Full-Duplex (określany również jako

protokół DF1 punkt-punkt), stosowany jest wtedy, gdy wykorzystywana jest

komunikacja RS-232.

Komunikacja DH485 umożliwia zbudowanie sieci do 32 urządzeń, takich jak

sterowniki MicroLogix lub SLC 500, interfejsy HMI i/lub komputery PC

wykorzystujące komunikację partnerską.

Sterowniki MicroLogix 1200 mogą współpracować z siecią DeviceNet. DeviceNet

łączy cyfrowo przyciski sterujące, czujniki, siłowniki, sterowniki i inne urządzenia

w otwartej sieci przemysłowej.

Sterowniki MicroLogix 1200 mogą wykorzystywać również protokół DF1 Half-

Duplex do komunikacji w systemach SCADA, w charakterze zdalnych stacji

nadawczych (RTU). Ta otwarta sieć umożliwia pracę sterownika MicroLogix

1200, w charakterze układu podporządkowanego (slave), jako węzła sieci DF1

master/slave. Protokół umożliwia podłączenie do 254 urządzeń podrzędnych

(slave) do jednego urządzenia nadrzędnego (master).

Dodatkowo sterowniki MicroLogix 1200 dopuszczają również protokoły Modbus

Slave i SCADA/RTU.

•

Narzędzia programistyczne

Pakiet RSLogix 500 do programowania w języku drabinkowym, zapewnia

maksymalizację wydajności projektowania, oszczędność czasu i poprawę

efektywności pracy. Pakiet może pracować pod kontrolą 32-bitowych systemów

operacyjnych firmy Microsoft: Windows

95, Windows

98, and Windows NT

Przeznaczony dla sterowników SLC 500 i MicroLogix pakiet RSLogix 500, jest

pierwszym narzędziem programistycznym oferującym bezkonkurencyjną

wydajność i przemysłowy interfejs użytkownika.

3. Pomiar prędkości obrotowej

Pomiary prędkości obrotowej mają istotne znaczenie w miernictwie
przemysłowym. Mogą one być dokonywane metodami analogowymi lub

cyfrowymi . Metody analogowe polegają na wykorzystaniu do pomiaru prędkości
obrotowej przetworników ruchu obrotowego, których sygnał wyjściowy jest ciągłą
funkcją mierzonej prędkości (np. napięcie stałe lub zmienne).
W metodach cyfrowych przetwarza się ruch obrotowy na ciąg impulsów , których
liczba jest zależna od mierzonej prędkości. Układy pomiarowe z przetwornikami
prędkości obrotowej mogą być prostymi układami tachometrycznymi lub
złożonymi , w których oprócz prędkości mierzy się inne parametry ruchu
obrotowego ( fluktuacje prędkości , mimośrodowość itp.). W analogowych
układach pomiaru prędkości obrotowej mogą być wykorzystywane oprócz prądnic
tachometrycznych napięcia stałego i zmiennego także przetworniki działające
impulsowo, których sygnał wyjściowy (o charakterze napięciowym) jest
przetwarzany w układach analogowych na napięcie o ciągłym przebiegu
czasowym (np. pojemnościowe przetworniki integracyjne).

•

Pomiar prędkości obrotowej za pomocą tachometru

Tachometr mechaniczny, działający na zasadzie odchylania się obracających się
ciężarków pod wpływem siły odśrodkowej, wyskalowany najczęściej w obrotach
na minutę, pozwala na pomiar prędkości obrotowej z dokładnością do 0,5%.
Obracanie tachometru, dociśniętego do wału badanej maszyny, oznacza powstanie
dodatkowego momentu hamującego. Dlatego taki tachometr może być stosowany
tylko przy badaniach maszyn odpowiednio dużych, kiedy moment hamujący
tachometru jest pomijalnie mały w stosunku do momentu obrotowego badanej
maszyny.
Mechaniczny licznik obrotów, tj. zespół kół zębatych powodujących przy
obracaniu się odchylenie wskazówki, zlicza obroty przez określony czas (np. 3 s).
Uruchamia się go po przyciśnięciu do walka badanej maszyny. Licznik obrotów
zużywa znacznie mniejszą moc niż tachometr, dokładność jego dochodzi do 0,1%,
zakres prędkości może wynosić od 0 do 10 000 obr/min, nadaje się do pomiarów
tylko w stanach ustalonych

•

Pomiar prędkości obrotowej za pomocą tachometru
elektromagnetycznego

Na wirującym wale badanej maszyny umocowuje się tarczę metalową, naprzeciw
której umieszczone są trwałe magnesy mogące się odchylać. Na magnesy działa
moment zwracający od spiralnej sprężyny. Odchylenie wskazówki złączonej z
magnesami jest miarą prędkości obrotowej. Moment tarcia tarczy o powietrze i
moment pomiędzy tarczą i magnesami jest niewielki. Dlatego tachometr
elektromagnetyczny nadaje się także do badania maszyn niewielkiej mocy, z
wyjątkiem maszyn o mocy bardzo małej (kilka watów), czyli tzw. mikromaszyn.
Rezystancja obwodów zwartych w tarczy należy od temperatury, więc wskazania
tachometru elektromagnetycznego również zależą od temperatury

•

Pomiar prędkości obrotowej za pomocą impulsów
wymuszanych przez badaną maszynę

Na wał badanej maszyny nakłada się komutator składający się na przemian z wy-
cinków przewodzących i izolujących. Po komutatorze ślizgają się dwie szczotki
(równocześnie wchodzące na ten sam wycinek komutatora), pomiędzy które
włącza się obwód, składający się ze źródła napięcia stałego, opornika i
częstościornierza. Częstościomierz mierzy liczbę impulsów /na sekundę. Przy
liczbie przewodzących wycinków komutatora K liczbę obrotów na minutę
wyznacza się z zależności n = 60//K.
Do pomiaru dużych prędkości obrotowych można użyć częstości o mierzą
języczkowego odpowiednio wyskalowanego. Na badanej maszynie umieszcza się
częstościomierz. Drgania odpowiednich jego języczków są w rezonansie z
drganiami maszyny, zależnymi od jej prędkości obrotowej. Masa częstościomierza
musi być odpowiednio mała w stosunku do masy maszyny, aby drgania maszyny
nie były zbyt mocno tłumione

•

Pomiar prędkości obrotowej za pomocą stroboskopu

Stroboskopowa metoda pomiaru prędkości obrotowej badanej maszyny odznacza
się tym, że wprowadza bardzo mały moment dodatkowy, hamujący badaną
maszynę (jeśli na wale maszyny umieszcza się niewielką tarczę) albo w ogółe nie
wprowadza żadnego dodatkowego momentu hamującego. Najprostszym
stroboskopem jest zwykła lampa łukowa zasilana z sieci prądu przemiennego o
częstotliwości/ Lampa ta zapala się 2/razy na sekundę. Przy skierowaniu światła tej
lampy na koniec wału badanej maszyny, na której jest narysowana promieniowa
kreska, przy prędkości wału n = f obr/s (synchroniczna prędkość maszyny
synchronicznej o 2p — 2) obserwator widzi wal z pozornie nieruchoma kreską,
stanowiącą średnicę wału.
Dla uzyskania możliwości ciągłego pomiaru prędkości obrotowej o dowolnej
wartości należy użyć lampy błyskowej zasilanej ze źródła o zmiennej
częstotliwości

•

Pomiar prędkości obrotowej za pomocą prądniczki
tachometrycznej

Pomiar prędkości obrotowej za pomocą prądnicy tachometrycznej (wyglądem
i budową bardzo zbliżona do małego silnika prądu stałego) znany jest od bardzo
dawna. Istota tej metody, to bezpośrednie, mechaniczne (za pomocą kół zębatych
i przekładni pasowych) sprzężenie osi prądnicy z wirującą osią kontrolowanego
elementu.
Prądnica tachometryczna jest źródłem napięcia stałego proporcjonalnego
do wielkości prędkości obrotowej swojej osi, natomiast nachylenie charakterystyki
(U/w) zależy od konkretnego modelu prądnicy.
Podstawowe zalety tej metody to:
- natychmiastowy pomiar aktualnej prędkości obrotowej,
- duża dokładność pomiaru,
- możliwość dokładnego odczytu zmierzonej wielkości
przez urządzenia z wejściem analogowym np. woltomierze cyfrowe, systemy
mikroprocesorowe z kartą przetworników analogowo-cyfrowych itp.
- krótki czas reakcji na zmianę prędkości.
Niestety metoda ta ma również kilka wad, które w skuteczny sposób odstraszają
potencjalnych klientów:
- duże problemy i koszty związane z poprawnym i niezawodnym mechanicznym
sprzężeniem prądnicy tachometrycznej z mechaniką maszyny lub urządzenia.
Mam tu na myśli konieczność wykonania odpowiednich kół zębatych a później
całej przekładni.
- konieczność ingerencji w mechanikę urządzenia,
- wysoki koszt pr¹dnicy tachometrycznej,
- konieczność okresowych konserwacji i przeglądów.

Charakterystyka prądnicy prądu stałego jest liniowa, gdyż wartość indukowanej
SEM, zgodnie ze wzorem

jest wprost proporcjonalna do prędkości

obrotowej, dlatego maszyny te często wykorzystywane są jako tachometry, gdyż
znając stałą konstrukcyjną prądnicy i napięcie na jej zaciskach w łatwy sposób
możemy wyliczyć prędkość obrotową badanego silnika. Podobnie jest w
tachometrze asynchronicznym. Jest on bardziej niezawodny z tego powodu, że
wyeliminowano w nim wpływ styku komutator-szczotki. Natomiast jego wadą jest
to, że pomiaru kierunku wirowania nie można określić w sposób tak łatwy jak w
tachometrze prądu stałego.

3.2 Pomiar temperatury

W pomiarach temperatury wykorzystuje się zależność niektórych wielkości
fizycznych od temperatury.
W pierwszych termometrach wykorzystywano zmiany objętości cieczy w funkcji
zmian temperatury, obecnie wykorzystuje się również zmiany rezystancji,
ciśnienia i innych wielkości.
Temperatura jest w przemyśle najczęściej mierzoną wielkością fizyczną.
Pomiary temperatury występują we wszystkich właściwie gałęziach przemysłu.
Wymagane zakresy i dokładności pomiaru temperatury, żądana postać sygnału

wyjściowego oraz warunki pracy są przy tym bardzo różnorodne. Zależnie od
wymagań stosowane są różne rodzaje termometrów, wykorzystujące różne
zjawiska fizyczne. Można wyróżnić następujące rodzaje termometrów:
a) rozszerzalnościowe, w których wykorzystuje się zjawisko rozszerzalności
cieczy lub ciał stałych;
b) ciśnieniowe, wykorzystujące zależność ciśnienia cieczy lub gazu od
temperatury, przy stałej ich objętości;
c) rezystancyjne, w których wykorzystywana jest zależność rezystancji metali
(np. platyny, miedzi, niklu) oraz półprzewodników od temperatury;
d) termoelektryczne, w których wykorzystywane jest zjawisko powstawania siły
elektromotorycznej w obwodzie, w którym dwa złącza dwóch różnych metali
znajdują się w różnej temperaturze;
e) pirometryczne, w których wykorzystywana jest zależność spektralnego
rozkładu promieniowania emitowanego, od temperatury ciała emitującego.

Pomiar temperatury z użyciem czujników termorezystancyjnych sprowadza się do
pomiaru rezystancji, jedną ze stosowanych w miernictwie elektrycznym metod.
Najczęściej stosowane są w takim przypadku mostki niezrównoważone oraz
równoważone ręcznie lub automatycznie. Stosunkowo
duże zmiany rezystancji powodują, że w przypadku mostków niezrównoważonych
nie można pominąć nieliniowości charakterystyki mostka. Duża czułość
termorezystorów na zmiany temperatury powoduje konieczność (dla uniknięcia
błędów wynikających z samo nagrzewania) ograniczania płynącego przez nie
prądu. Jest to szczególnie ważne przy korzystaniu z termistorów. Błąd dodatkowy,
który należy uwzględniać przy pomiarach temperatury z użyciem
termorezystorów, jest powodowany temperaturowymi zmianami rezystancji
przewodów łączących. Ponieważ długość połączeń mostka z czujnikiem oraz
zmiany temperatury wzdłuż nich mogą być znaczne, błąd ten nie zawsze jest
pomijalny.
W czujnikach termistorowych, używanych do dokładnych pomiarów temperatury,
stosuje się termistory, których rezystancja w temperaturze pokojowej ma typową
wartość kilku kQ, a zależność ich rezystancji od temperatury pokrywa się z krzywą
standardową z błędem nie przekraczającym 0,lC

-0,2

C (te same termistory mogą

być stosowane jako elementy kompensacji temperaturowej w różnych układach elekt-
ronicznych). Dzięki dużej wartości temperaturowego współczynnika rezystancji
stosowanie termistorów nie sprawia większych kłopotów. Poza tym są tanie, a ich
parametry są stałe w czasie. Nadają się bardzo dobrze do pomiarów temperatury
oraz do sterowania jej zmianami w zakresie od — 50°C do + 300°C.

Rezystancyjne termometry platynowe
Czujniki takich termometrów są wykonywane w postaci zwoju drutu z bardzo
czystej plytyny, której współczynnik temperaturowy jest dodatni i ma wartość około
0,4%/°C. Parametry termometrów platynowych wykazują nadzwyczaj dużą stałość w
czasie, a ich charakterystyki pokrywają się z krzywą standardową z błędem nie
większym niż 0,02 -=- 0,2°C. Termometry platynowe są dostosowane do pomiaru

temperatur w zakresie od - 200°C do + 1000°C. Nie należą do zbyt tanich
przyrządów.

Termometr kwarcowy
Termometr o dużej dokładności oraz powtarzalności pomiaru można otrzymać
wykorzystując zależność częstotliwości rezonasowej rezonatora kwarcowego od
temperatury. Chociaż normalnie celem, do którego dąży się przy projektowaniu
rezonatora kwarcowego, jest uzyskanie możliwie małej wartości współczynnika
temperaturowego częstotliwości rezonansowej, w tym przypadku wybiera się
taki rodzaj cięcia kwarcu, aby wspomniany współczynnik miał możliwie dużą
wartość. Duża dokładność pomiaru temperatury termometrami kwarcowymi
jest możliwa dzięki dużej dokładności pomiaru częstotliwości. Dobrym
przykładem seryjnie produkowanego termometru kwarcowego jest
przyrząd typu 2804A firmy Hewlett-Packard Jest to miernik mikroprocesorowy o
zakresie pomiaru temperatury od — 50°C do 150°C,
o błędzie absolutnym nie przekraczającym 40 milistopni (błąd zwiększa się, gdy
wychodzimy poza podany zakres) oraz o rozdzielczości pomiaru temperatury
równej 100 mikrostopai. Aby osiągnąć takie wartości parametrów, kwarcowy czujnik
danego przyrządu jest indywidualnie testowany i kalibrowany, a dane potrzebne do
obliczania temperatury są przez wytwórcę ; wprowadzone do pamięci systemu
mikroprocesorowego.

Pirometry i termografy
Interesującą metodą „bezdotykowego" pomiaru temperatury jest użycie klasycznego
pirometru. Jest to urządzenie umożliwiające obserwowanie żarzącego się obiektu
przez lunetę i porównywanie jego koloru z kolorem świecenia umieszczonego
wewnątrz pirometru drucika żarowego. Wartość temperatury odczytuje się ze
skali pirometru po doprowadzeniu, w wyniku zwiększania wartości prądu
płynącego przez drucik żarowy, do jednakowej jasności świecenia drucika i
obserwowanego obiektu. W czasie pomiaru oba źródła światła obserwuje się przez
czerwony filtr. Jest to wygodny sposób mierzenia temperatury obiektów bardzo
gorących, obiektów umieszczonych w miejscach niedostępnych (wnętrza pieców
lub komór próżniowych) oraz obiektów znajdujących się w środowisku
utleniającym lub agresywnym chemicznie, w którym nie można użyć termopar.
Pirometrami optycznymi można mierzyć temperaturę w zakresie od + 750°C do
3000°C, z błędem ok. 4°C w pobliżu dolnej granicy zakresu pomiarowego i ok.
20°C w pobliżu jego górnej granicy.
Opracowanie dobrych czujników podczerwieni umożliwiło rozszerzenie takiej
techniki pomiaru temperatury aż do zakresu normalnych temperatur
pokojowych, przez co weszła ona do codziennej praktyki pomiarowej. Na
przykład, firma Omega oferuje cały szereg pirometrów pracujących w
podczerwieni, z cyfrowym odczytem temperatury, pokrywających zakres od -30°
C do +5400°C. Przez pomiar intensywności promieniowania podczerwonego,
ewentualnie dla kilku długości jego fal, wysyłanego przez oddalony obiekt, można
z dużą dokładnością określić temperaturę tego obiektu. Technika ta, nazywana
termografią, stała się obecnie popularna w najróżniejszych, nie związanych ze

sobą dziedzinach ludzkiej działalności, np. w medycynie (do wykrywania nowo-
tworów) i w budownictwie, gdzie termografią budynku uświadamia projektantom
i użytkownikowi, którędy „wyparowują" dolary wydawane na ogrzewanie
pomieszczeń.
Pomiary wartości niskich temperatur
Przy projektowaniu i użytkowaniu systemów kriogenicznych (pracujących w
bardzo niskich temperaturach) spotyka się szczególne problemy, związane z
dokładnym pomiarem temperatury. Sposób pomiaru temperatury zależy przede
wszystkim od tego, jak bliska zera bezwzględnego (O K = — 273,16°C) jest wartość
mierzonej temperatury

Pomiar wielkości elektrycznych

W elektrotechnice praktycznej zawsze zachodzi konieczność pomiaru
pewnych niezbędnych wielkości elektrycznych. Na podstawie wyników z
pomiarów napięcia, prądu, częstotliwości itd. można określić właściwości
układów lub elementów, ich stan, sprawność itp. Wiele układów
pomiarowych składa się z zespołu przyrządów odpowiednio połączonych
elektrycznie ze sobą i na podstawie odczytów można wyznaczyć wartość
wielkości mierzonej np. metoda techniczna. W wielu przypadkach stosuje
się gotowe przyrządy lub przetworniki pomiarowe na których wynik pomiaru
podawany jest bezpośrednio.
Poszczególne metody pomiarowe różnią się pomiędzy sobą złożonością,
liczbą przyrządów pomiarowych oraz dokładnością otrzymanego wyniku

Pomiaru napięcia można dokonywać metodami bezpośrednimi lub
pośrednimi. Metoda bezpośrednia polega na pomiarze napięcia za pomocą
różnego typu woltomierzy, do metod pośrednich należą metoda
kompensacyjna i metoda techniczna.
Przy pomiarze bezpośrednim wartość badanego napięcia odczytuje się z
miernika lub innego wskaźnika. W powszechnie stosowanych woltomierza
elektronicznych z wyświetlaczem wartość zmierzonego napięcia jest
przedstawiana w postaci bezpośredniego wyniku. Przy pomiarze
woltomierzami analogowymi wychylenie wskazówki jest proporcjonalne do
wartości napięcia:

U = α C

gdzie: α ilość działek odczytanych z podziałki woltomierza, C

- stała

woltomierza przy określonym zakresie pomiarowym. Zarówno przy
pomiarze woltomierzem elektronicznym i analogowym występuje
systematyczny uchyb wynikający z klasy użytego przyrządu.
Idealny woltomierz nie powinien pobierać w czasie pomiaru żadnego
prądu, jednak w warunkach rzeczywistych jest to w zasadzie niemożliwe.
Mierzą wartość napięcia dowolnego źródła napięcia należy pamiętać, że
wskazanie miernika U

jest mniejsze od wartości rzeczywistej U

o spadki

napięć na impedancji wewnętrznej źródła napięcia Z

, spadki napięcia na

przewodach doprowadzających Z

oraz na impedancji wewnętrznej

woltomierza Z

. Znając dokładne wartości wszystkich impedancji można

wyznaczyć wartość rzeczywistą napięcia w badanym źródle

= U

[1 + (Z

+ Z

) / Z

)]

W celu wykonywania pomiarów napięcia z duża dokładnością woltomierze
buduje się tak, aby ich rezystancja wewnętrzne była możliwe jak
największa. Pomiar bezpośredni przynosi zadowalające wyniki jeżeli
rezystancja wewnętrzna miernika jest wielokrotnie większa od rezystancji
badanego źródła napięcia

Pomiar prądu może odbywać się – podobnie jak w przypadku pomiarów
napięcia- w sposób pośredni lub bezpośredni. W metodach bezpośrednich
wykorzystuje różnego typu amperomierze. W czasie pomiarów prądu
wpływa się w nieznacznym stopniu na wielkość mierzoną. Główną
przyczyną tego stanu jest niezerowa impedancja wewnętrzna miernika lub
rezystora pomocniczego. Amperomierz jest zawsze wtrącany w obwód
pomiarowy szeregowo i dlatego jego impedancja powinna być możliwe
najmniejsza, tak aby spadek napięcia na tym elemencie był pomijalnie
mały.
Dokładność pomiaru zależy w dużym stopniu od klasy amperomierza. W
miernikach analogowych wychylenie wskazówki jest proporcjonalne do
natężenia prądu, a największą dokładność osiąga się przy wychyleniu od
0,75 α do α. W zależności od typu mierników w wyniku podaje się
najczęściej wartość średnią lub skuteczną prądu, chociaż można spotkać
miernik gdzie zależność pomiędzy wskazaniem i natężeniem prądu jest
bardziej złożona. Przykładem tego typu przyrządu mogą być amperomierze
bimetalowe, gdzie wychylenie zależne jest nie tylko od natężenia prądu ale
także od czasu jego trwania.
Inną – powszechnie znaną pośrednią metodą pomiaru prądu – jest tzw.
metoda techniczna. W metodzie tej wykorzystuje się woltomierz do
pomiaru spadku napięcia na znanej rezystancji wzorcowej. Z prawa Ohma

można wtedy z łatwością wyznaczyć wartość prądu płynącego przez
rezystor. Warunkiem zachowania dużej dokładności pomiaru jest
zastosowanie takich elementów dla których impedancja woltomierza Z

jest

wielokrotnie większa od impedancji rezystora wzorcowego Z

. W

przypadku, gdy jednak nie można zachować tego warunku, pomiar
obarczony jest błędem systematycznym, który można wyliczyć z
zależności:

σ = Z

/ ( Z

+ Z

)

Każde urządzenie elektryczne charakteryzuje się pewnym poborem mocy
elektrycznej, która jest przekształcana na inną formę mocy np.
mechaniczną, świetlna, cieplną itp. Znając wartość mocy pobieranej i
oddawanej można określić bilans energetyczny danego urządzenia lub
wyznaczyć jego sprawność. Moc jest zdefiniowana jako pewna praca w
jednostce czasu i dlatego jako jednostkę przyjmuje się [J / s]. W obwodach
elektrycznych jednak korzystniej jest się posługiwać się jednostkami, które
wynikają z iloczynu prądu i napięcia:

J / s => (J / C) x (C / s) => V x A

gdzie: J – dżul , s- sekunda, C – kulomb, V – wolt, A – amper. Moc
elektryczna może być mierzona w sposób bezpośredni, przy użyciu
mierników zwanych watomierzami lub w metodami pośrednimi np. metodą
techniczną. W obwodach prądu stałego w zasadzie odbiorniki pobierają
tylko moc czynną, w obwodach prądu zmiennego można wyróżnić moc
czynną, bierną i pozorną. W przypadku przebiegów odkształconych
definiuje się jeszcze tzw. moc odkształceń, która wiąże się z występującymi
harmonicznymi prądu lub napięcia

Zjawiska występujące w elektrotechnice mają zazwyczaj charakter
okresowy. W obwodach prądu przemiennego konieczna jest więc
znajomość częstotliwości występowania poszczególnych procesów.
Częstotliwość można zdefiniować jako liczbę okresów w określonym
czasie. Podstawową jednostką częstotliwości jest Hz. Przyrządy, które
wykorzystuje się do pomiaru częstotliwości często nazywane są
częstotliwościomierzami. Metody na których opierają swą zasadę działania
te przyrządy pomiarowe można podzielić na metody analogowe
(polegające na porównaniu badanego przebiegu z przebiegiem
wzorcowym) oraz metody zliczające (wykorzystujące algorytmy cyfrowe to

określenia ile razy w pewnym przedziale czasowym występował
powtarzający się cykl).
W elektrotechnice częstotliwościomierze budowane są do pracy przy
częstotliwościach sieciowych (szczególnie w energetyce) oraz przy
częstotliwościach akustycznych i większych. Poszczególne
częstotliwościomierze różnią się od siebie zakresem oraz dokładnością
pomiaru. Do najczęściej stosowanych należą przyrządy pomiarowe
elektroniczne lub cyfrowe. Inne metody stosowane są tylko w szczególnych
przypadkach

5. Założenia projektowe

Projektując układ sterowania z wykorzystaniem sterownika PLC firmy FANUC

serii 90-30 należy na początku określić obiekt lub obiekty sterowania pod

względem ilości potrzebnych sygnałów wejściowych i wyjściowych na podstawie

schematu elektrycznego układu. W niniejszej pracy obiektem sterowania jest

jednofazowy silnik magnetoelektryczny (silniki z trwałymi magnesami), zasilanym

z przemiennika częstotliwości do , którego są podłączone cztery czujniki.

Czujniki maja za zadanie mierzyć określone parametry takie jak , napięcie

zasilania, prąd zasilania, prędkość obrotowa oraz temperaturę silnika. Ponieważ w

sterowniku zostały wykorzystane wejścia analogowe prądowe , które zawierają się

w zakresie od 4mA do 20mA należy zaprojektować układy , które przetworzą

sygnały z czujników pomiarowych na sygnały prądowe zawierające się w zakresie

4-20mA.

5.1 Projekt stanowiska laboratoryjnego

5.2 Schemat ideowy do pomiaru temperatury

5.3 Projekt układu przetwarzania napięcia z termorezystora platynowego
przeznaczonego do pomiaru temperatury od 20

C do +100

C na prąd zmieniający

się w granicach 4 do +20 mA

5.4. Dobór elementów:

Czujnik temperatury:

Elementem przetwarzającym w tym czujniku jest opornik platynowy Pt100.
Zasilany jest prądem stałym 1 mA. Czujnik może pracować w temperaturze od –40

C do 125

C. Dla temperatury 20

C element oporowy posiada rezystancję 107,99

Ω

a dla temperatury +100

C rezystancja wynosi 498,88

Ω

Rezystor dodatkowy Rd:

Rezystor R

został tak dobrany aby jego rezystancja była jednakowa jak

rezystancja czujnika temperaturowego w temperaturze 20

C czyli

107.99

Ω

Tolerancja 0,01%.
Temperaturowy współczynnik rezystancji wynosi 1 ppm/

Szumy 0,1

V/V.

Wzmacniacz numer 1.

Został użyty wzmacniacz AD 625C.
Wzmocnienie tego wzmacniacza ku

= 30,762

Błąd tego wzmacniacza dla wzmocnienia powyżej 256 wynosi 0,01%.
Temperaturowy współczynnik wynosi 5 ppm/

Rezystory Rf i rezystor Rg.

Rezystory Rf wynoszą 19.6 k

Ω

Rezystor Rg wynosi 1,317 k

Ω

Tolerancja 0,01%.
Temperaturowy współczynnik rezystancji wynosi 1 ppm/

Szumy 0,1

V/V.

Wzmacniacz numer 2.

Został użyty wzmacniacz MXL 1001.
Wzmocnienie tego wzmacniacza wynosi 1

Źródło napięcia odniesienia.

Zostało użyte źródło AD 780BR
Źródło daje napięcie 3 V.
Błąd napięcia 1 mV
Temperatura pracy od –40 do +85

Rezystor Rx:
Tolerancja 0,01%.
Temperaturowy współczynnik wynosi 1 ppm/

Szumy 0,1

V/V.

3. Równanie przetwarzania.

(

)

[

]

ref





















−

gdzie:
I

- prąd zasilania

- rezystancja Pt100

- rezystancja rezystora dodatkowego

- wzmocnienie wzmacniacza numer 1

ref

- napięcie źródła odniesienia

- wzmocnienie wzmacniacza numer 2

- rezystancja przy źródle prądowym

Wartości poszczególnych elementów:

= 1 mA

(20

C)= 107,99

Ω

(+100

C)= 498,88

Ω

= 107,99

Ω

= 30,762 V/V

Rf= 19.6 k

Ω

Rg= 1,317 k

Ω

Uref= 3 V
Ku2= 1
Rx= 750

Ω

Dla rezystancji R

(20

C)= 107,99

Ω

prąd wyjściowy wynosi 4 mA.

Dla rezystancji R

(100

C)= 498,88

Ω

prąd wyjściowy wynosi 20 mA

5. Błędy dodatkowe

5.1. Błąd podstawowy w funkcji temperatury:

Ponieważ katalog nie podawał błędu dla wzmacniacza 2 nie uwzględniłem go w
obliczeniach.

Dla wszystkich rezystorów:

Rt = R*(1+

∆

100

∆

−

gdzie:

R- wartość elementu

= 1 ppm/

C – dla wszystkich rezystorów

=5 ppm/

C – dla wzmacniacza 1

∆

t = 10

∆

t= 5,4E-3

∆

Rgt= 0,066E-3

∆

Rft= 0.98

∆

ref

t= 9E-5

∆

t= 0.038

∆

t= 1,538E-3

dku

ref

dRf

dRg

dRd

wytemp

∆

wytemp

=5.415E-7

∆

wytemp

= 6,944E-7

100

wartosc

wytemp

∆

100

wartosc

wytemp

∆

0.014

wytemp

0.003472

wytemp

Dla I

= 4 mA błąd podstawowy wynosi 0,014%.

Dla I

= 20 mA błąd podstawowy wynosi 0,0034%.

6.1 Schemat ideowy do pomiaru prędkości obrotowej

Dane prądniczki :

•

TYP PZTK 51-18

•

stała napięciowa 12,5V /1000obr/min,

•

n=8000obr/min

6.3 Układu przetwarzania napięcia z prądniczki tachometrycznej przeznaczonego
do pomiaru prędkości obrotowej od 0 do 8000 obr/min na prąd zmieniający się w
granicach 4 do +20 mA. Jako gotowy układ zastosowano Lumelowski przetwornik
typu P11Z-02-3-1. Jest to przetwornik napięcia na prąd. Maksymalne napięcie
wejściowe tego przetwornika jest rowne U=100V, czyli tyle ile uzyskamy z
prądniczki tachometrycznej przy maksymalnych obrotach. Na wyjściu
przetwornika uzyskujemy prąd w granicach od 4mA do 20mA

Rys.1 Schemat blokowy przetwornika

Schemat wejściowy przetwornika P11Z-02-3-1 separowany jest za pomocą
przekładnika pomiarowego TP, a następnie poprzez konwenter prądu K
zamieniany jest na sygnał napięciowy. Układ P realizuje funkcje przetwarzania
wartości skutecznej napięcia przemiennego na napięcie stałe.
Układ wyjściowy W standaryzuje sygnał wyjściowy przetwornika.
Zasilacz impulsowy Z dostarcza niezbędnych napięć.

Dane techniczne przetwornika :
- napięcie wejściowe 100 V

- prąd wejściowy 1A

prąd wyjściowy 4....20 mA , Robc 0...500

Ω

- klasa dokładności 2
- napięcie zasilania 85...253 V
- częstotliowość sygnału wejściowego 45..65..500Hz

temperatura otoczenia -20..23...55

7.1 Schemat ideowy do pomiaru napięcia zasilania

Jako gotowy układ do mierzenia napięcia zasilania zastosowano niemal identyczny
„Lumelowski” przetwornik typu P11Z-04-3-1. Różni się on tylko od poprzednika
tym, że maksymalne napięcie wejściowe jest równe U=250v.

Rys.1 Bezpośredni pomiar napięcia Rys.2 Pomiar pośredni za pomocą

Przekładnika napięciowego

6.1 Schemat ideowy do pomiaru prądu zasilania

W układzie do mierzenia prądu zasilania silnika został zastosowany po raz

Kolejny przetwornik z serii P11Z . Tylko tym razem jest to przetwornik I/I i jego
dokładne oznaczenie to P11Z-08-3-1. Maksymalny prąd wejściowy jest równy
I=1A, a wiec taki jak maksymalny prąd silnika. Wyjście przetwornika jest
standardowe i mieści się w granicach 4..20mA.

Rys.1 Pomiar bezpośredni prądu Ryz.2 Pomiar pośredni prądu za pomocą

przekładnika prądowego

8. Oprogramowanie sterownika

LOGIMASTER

Programowanie sterowników serii 90 – 30 obejmuje dwa etapy:

konfigurowanie sterownika

programowanie sterownika

Oba etapy mogą być wykonane przy pomocy pakietu oprogramowania narzędziowego

LOGICMASTER 90, który uruchamia się na komputerze pracującym jako programator,

połączonym ze sterownikiem łączem szeregowym poprzez konwerter RS232 / RS 422.

Konfigurowanie ma na celu zadeklarowanie dla sterownika modułów jakie zostały

zainstalowane w kolejnych slotach płyty łączeniowej oraz jakie adresy fizyczne zostały

przypisane wejściom i wyjściom. Kolejnym etapem jest napisanie programu, wprowadzenie go

do pamięci sterownika, uruchomienie i testowanie. Przy pisaniu programu należy postępować

według niżej przedstawionych zasad.

Program użytkownika wykonywany jest zawsze według kolejności szczebli pojawiających

się w schemacie drabinkowym, poczynając od pierwszego szczebla aż do szczebla

zawierającego instrukcję END kończącą program. Zakłada się przy tym, że prąd przepływa

od lewej do prawej strony szczebla. Szczebel musi posiadać odpowiedni format i składnię, a

jeżeli występują w nim połączenia równoległe, to najpierw sprawdzana jest linia położona

najniżej.

Każdy szczebel może posiadać maksymalnie osiem linii równoległych, w każdej linii może

znajdować się do dziesięciu elementów połączonych szeregowo. Jeżeli występuje

konieczność użycia większej liczby elementów, to można przedłużyć szczebel do drugiej

linii za pomocą specjalnych przekaźników kontynuacji.

Jeżeli szczebel zawiera cewkę załączoną zboczem sygnału sterującego, to powinna to być

jedyna cewka w tym szczeblu.

Szczebel musi zawierać przynajmniej jeden styk przed cewką, instrukcją skoku lub inną

instrukcją sterującą, funkcją, blokiem funkcyjnym lub linią pionową.

Konstrukcja szczebla nie może zawierać odgałęzień mających początek lub koniec wewnątrz

innej gałęzi.

W szczeblu zawierającym funkcję lub blok funkcyjny nie mogą wystąpić rozgałęzienia

rozpoczynające się od linii pionowej, z wyjątkiem prowadzonych bezpośrednio do

cewek, a po prawej stronie bloku nie mogą wystąpić żadne styki.

Tekst programu w języku schematów drabinkowych tworzonego za pomocą pakietu
LOGICMASTER 90 zapisywany jest w programatorze do pliku w kartotece o nazwie takiej
samej jak nazwa programu. Program jest kompilowany szczebel po szczeblu na język
maszynowy, zrozumiały dla jednostki centralnej sterownika. W programie oprócz szczebli
tworzących właściwą część programu sterującego, występują również deklaracje zmiennych
umożliwiające nadawanie zmiennym w programie nazw symbolicznych oraz deklaracje bloków
programowych, na które może zostać podzielony program

Document Outline

Programowalne sterowniki logiczne (PLC ang. Programmable Logic Controllers), nazywane także sterownikami programowalnymi, należą do szeroko rozumianej rodziny komputerów. Wykorzystywane są głównie w zastosowaniach przemysłowych. Praca PLC polega na monitorowaniu wejść analogowych i cyfrowych, podejmowaniu decyzji w oparciu o program (algorytm działania) użytkownika oraz odpowiednim sterowaniu wyjściami
Sterowniki swobodnie programowalne (PLC) coraz częściej wyposażone są
W przetworniki analogowo-cyfrowe oraz cyfrowo-analogowe. Umożliwia to
Sterowniki (PLC) stają się obecnie najczęściej stosowanym mikroprocesorowym
Oprogramowanie stałe sterownika PLC powinno ułatwiać realizację takich
- CPU 214
- Wykaz dostępnych modułów rozszerzających
Nr katalogowy
Pomiar prędkości obrotowej za pomocą prądnicy tachometrycznej (wyglądem i budową bardzo zbliżona do małego silnika prądu stałego) znany jest od bardzo dawna. Istota tej metody, to bezpośrednie, mechaniczne (za pomocą kół zębatych
Rys.1 Schemat blokowy przetwornika
- LOGIMASTER

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
praca dyplomowa sterowniki plc(1) AXJZC2BHVTOB2W4Y25CUGW5NAMFE5TU2LJ73JCY
praca dyplomowa sterowanie ruchem manipulatora 34B5NKP667NNVLV4KF3B37RICEOPWVJMZUAHENI
praca dyplomowa sterowniki plc2 N27FKA2B4PNXYHL3TABC2BC4QZBPIWOMOJ3TOZQ
praca dyplomowa współpraca sterowników plc QQYN5IOT6CW53UBGUGEEBWIV4SKLDVKNYU2FIQY
praca dyplomowa obróbka drewna przy zastosowaniu obrabiarek sterowanych numerycznie 4JPHWM2CIJ4QMD
Sterowniki PLC
Prezentacja praca dyplom
Praca dyplomowa Strona tytułowa etc
PRACA DYPLOMOWA BHP - ORGANIZACJA PRACY W PSP, TEMATY PRAC DYPLOMOWYCH Z BHP
praca dyplomowa 1 strona wzor, Szkoła, prywatne, Podstawy informatyki
d druku BIBLIOGRAFI1, cykl VII artererapia, Karolina Sierka (praca dyplomowa; terapia pedagogiczna z
Praca dyplomowa(1)
streszczenie panelu, Prace dyplomowe i magisterskie, praca dyplomowa, materiały z internetu
Realizacja układu sterowania logicznego na?zie sterownika PLC sprawozdanie
Sterownik PLC
praca dyplomowa BR5VQ5NYN263L77S7YKAVS66LCHECBHKF2E3GEQ
praca dyplomowa informatyka programowanie 7B5PTOE5KXERFXSEJISGCMFJDQ5X6LRRZEBNOJY

więcej podobnych podstron

praca dyplomowa sterowniki plc G4ARJKINACWPPCBMLYK4SWVNGXX2G63K752JTBA

Document Outline