1
Producenci PLC
Sterowniki PLC s
ą
produkowane przez wiele firm np. :
Allen Bradley (Rockwell Automation), S7 (Siemens), GE Fanuc (GE
Intelligent Platforms), Bernecker & Rainer, Omron, Modicon (Schneider),
Saia, Mitsubishi, Hitachi, Moeller, Wago, Beckhoff, Fatek, Horner
Rodziny sterowników danego producenta charakteryzuj
ą
si
ę
tym,
ż
e
poszczególne modele:
h
mog
ą
by
ć
programowane w tym samym j
ę
zyku i przy u
ż
yciu tego samego
pakietu programowego;
h
posiadaj
ą
takie same zmienne programowe oraz tak
ą
sam
ą
struktur
ę
modułów wej
ść
/wyj
ść
;
h
istnieje mo
ż
liwo
ść
przenoszenia programów mi
ę
dzy modelami oraz
korzystania z tych samych opcji w ka
ż
dym modelu.
Normy
h
Rozwi
ą
zania proponowane przez producentów PLC ró
ż
ni
ą
si
ę
mi
ę
dzy sob
ą
, co dla u
ż
ytkowników i projektantów systemów
automatyki stanowiło du
żą
niedogodno
ść
i powodowało
konieczno
ść
dostosowywania do ró
ż
nych wymaga
ń
. St
ą
d
przekonanie o konieczno
ś
ci standaryzacji.
h
Chaotyczny rozwój produkcji PLC został ujednolicony przez
norm
ę
IEC 1131 Programmable Controllers
opracowan
ą
w 1993 r. przez Mi
ę
dzynarodow
ą
Komisj
ę
Elektrotechniki (
IEC
-
I
nternational
E
lectrotechnical
C
ommission).
h
Od 1998 r. norm
ę
uzupełniono i oznaczono jako
IEC 61131
.
W Europie norm
ę
przyj
ę
to bez zmian jako
EN 61131
.
Polskie tłumaczenie tej normy, to:
PN-EN 61131
.
2
Norma IEC 61131
Norma składa si
ę
z nast
ę
puj
ą
cych cz
ęś
ci:
1.
Postanowienia ogólne
2.
Wymagania i badania dotycz
ą
ce sprz
ę
tu
3.
J
ę
zyki programowania
4.
Wytyczne dla u
ż
ytkownika
5.
Wymiana informacji
6.
Komunikacja przez sieci polowe
7.
Programowanie sterowania z wykorzystaniem zbiorów
rozmytych
8.
Wytyczne do implementacji j
ę
zyków programowania
Sterownik programowalny - definicja
Norma PN-EN 61131-1 okre
ś
la sterownik programowalny jako:
„cyfrowy system elektroniczny do stosowania w
ś
rodowisku
przemysłowym, który posługuje si
ę
pami
ę
ci
ą
programowaln
ą
do przechowywania zorientowanych na u
ż
ytkownika instrukcji
w celu sterowania przez cyfrowe lub analogowe wej
ś
cia i
wyj
ś
cia szerok
ą
gam
ą
maszyn i procesów.”
3
Struktura sterownika PLC
Elementy konfiguracji sterownika PLC
h
Jednostka centralna CPU
(
C
entral
P
rocessing
U
nit) – mikrokomputer,
odpowiada za realizacj
ę
programu, diagnostyk
ę
. W skład wchodz
ą
:
−
procesor,
−
pami
ęć
stała ROM (Read Only Memory) - EPROM (kasowana
ś
wiatłem UV) lub Flash (kasowana elektrycznie), zawiera system
zarz
ą
dzaj
ą
cy prac
ą
sterownika (Firmware)
−
pami
ęć
programu - pami
ęć
zapisywalna RAM (Random Access
Memory) podtrzymywana bateryjnie lub pami
ęć
stała EEPROM,
EPROM, Flash, słu
żą
do przechowania programu u
ż
ytkownika
−
pami
ęć
danych – pami
ęć
zapisywalna RAM (Random Access
Memory) podtrzymywana bateryjnie, słu
ż
y do przechowywania
wyników pomiarów, oblicze
ń
itp.
−
porty komunikacyjne (np. RS232, RS422/485, Ethernet, Profibus)
4
Elementy konfiguracji sterownika PLC
h
Zasilacz PS
(
P
ower
S
upply) – dostarcza energii dla pozostałych
elementów systemu. Stosuje si
ę
zasilacze podł
ą
czane do
ź
ródła
zasilania 120/240 VAC, 12 VDC, 24 VDC lub 48 VDC.
h
Kaseta (Rack)
– płyta ł
ą
czeniowa z magistral
ą
systemow
ą
,
zwana szyn
ą
danych, słu
żą
c
ą
do komunikacji z modułami, które
wkłada si
ę
do gniazd (Slots). W niektórych rozwi
ą
zaniach kaseta
mo
ż
e by
ć
składana z podstawek (Carriers) lub z poł
ą
czonych
szeregowo modułów – sloty s
ą
wówczas tylko logiczne.
Najcz
ęś
ciej poło
ż
enie zasilacza i procesora w kasecie jest stałe
– od lewej zasilacz, z za nim jednostka centralna.
Elementy konfiguracji sterownika PLC
h
Moduły sygnałowe
– po
ś
rednicz
ą
w wymianie informacji pomi
ę
dzy
jednostk
ą
centraln
ą
a sterowanym obiektem:
−
moduł wej
ść
dwustanowych (binarnych, cyfrowych, dyskretnych)
– przetwarza poziom napi
ę
cia reprezentuj
ą
cy otwarcie lub
zamkni
ę
cie wył
ą
cznika na stany logiczne „1” lub „0”.
−
moduł wyj
ść
dwustanowych (binarnych, cyfrowych, dyskretnych)
– wyprowadza sygnały steruj
ą
ce typu zał
ą
cz/wył
ą
cz,
−
moduł wej
ść
analogowych
– posiada przetworniki analogowo-
cyfrowe, które przetwarzaj
ą
sygnały z postaci jak
ą
udost
ę
pniaj
ą
urz
ą
dzenia obiektowe do postaci cyfrowej, zrozumiałej przez
CPU,
−
moduł wyj
ść
analogowych
– posiada przetworniki cyfrowo-
analogowe, które wytwarzaj
ą
pr
ą
d lub napi
ę
cie słu
żą
ce do
sterowania ci
ą
głego.
5
Elementy konfiguracji sterownika PLC
h
Moduły specjalne
– pozwalaj
ą
na odci
ąż
enie CPU i realizacj
ę
zło
ż
onych zada
ń
:
−
moduł szybkiego licznika,
−
moduł pozycjonowania,
−
moduł sterowania silnikiem krokowym,
−
moduł wagowy,
h
Moduły komunikacyjne
– słu
żą
do podł
ą
czenia sterownika do sieci
lokalnej w okre
ś
lonym standardzie, np. Modbus RTU, Profibus,
Modbus TCP, CAN, DeviceNet, Genius, ControlNet, Profinet.
Konfigurowanie i programowanie PLC
h
Konfigurowanie
sterownika PLC - proces przypisywania adresów
logicznych
oraz
innych
parametrów
sprz
ę
towym
modułom
systemu.
Mo
ż
e
ono
zosta
ć
dokonane
za
pomoc
ą
oprogramowania
konfiguracyjnego
przed
lub
po
zaprogramowaniu sterownika. Zaleca si
ę
, aby skonfigurowanie
sterownika nast
ą
piło w pierwszej kolejno
ś
ci.
h
Programowanie
sterownika
PLC
-
opracowanie
programu
steruj
ą
cego
dla
konkretnego
zastosowania
sterownika,
przetłumaczenie
i przesłanie go do pami
ę
ci sterownika za
pomoc
ą
programatora. Program steruj
ą
cy stanowi realizacj
ę
algorytmu wi
ążą
cego sygnały wej
ś
ciowe, które dopływaj
ą
do
sterownika, z sygnałami wyj
ś
ciowymi, słu
żą
cymi do sterowania
urz
ą
dzeniami wykonawczymi. Nowy program wprowadzony do
pami
ę
ci sterownika zmienia przebieg realizowanego procesu
przy zachowanej architekturze sprz
ę
towej. Jest to ogromn
ą
zalet
ą
PLC.
6
Programator
Program
u
ż
ytkownika
Pami
ęć
Programator
(komputer)
Tablica stanu
wej
ść
Tablica stanu
wyj
ść
Wej
ś
cia i wyj
ś
cia
sterownika
Urz
ą
dzenia
wykonawcze
Czujniki i
przetworniki
h
Programator
-
słu
ż
y do pisania, korekty i testowania programu
steruj
ą
cego,
przetłumaczenia
go
na
kod
sterownika
PLC
oraz
przeniesienie uzyskanego kodu do pami
ę
ci sterownika PLC.
q
programator firmowy, programator r
ę
czny lub specjalizowana karta
do komputera PC.
q
oprogramowanie narz
ę
dziowe na komputer PC, komunikacja ze
sterownikiem za pomoc
ą
portu szeregowego, sieci Ethernet lub
innej sieci przemysłowej.
Zalety PLC
h
łatwo
ść
monta
ż
u i naprawy – szybka wymiana elementów bez narz
ę
dzi
h
mniejsze rozmiary, ni
ż
w „logice szytej”
h
niezawodno
ść
w warunkach przemysłowych (wibracje, zapylenie, niska lub
wysoka temp., du
ż
a wilgotno
ść
), brak elementów ruchomych (dyski,
wentylatory)
h
rozs
ą
dny koszt układu
h
uniwersalno
ść
- szeroki zakres zastosowa
ń
h
skalowalno
ść
- czyli dzi
ę
ki modułowo
ś
ci mo
ż
liwo
ść
dostosowania do
wymaga
ń
oraz rozbudowy
h
łatwo
ść
programowania – j
ę
zyk zorientowany na problemy sterowania
h
przejrzysto
ść
struktury sterowania
h
elastyczno
ść
- mo
ż
liwo
ść
szybkiej zmiany programu
h
du
ż
e mo
ż
liwo
ś
ci komunikacyjne (protokoły Modbus RTU, Profibus, CAN,
DeviceNet, Modbus TCP, Profinet)
h
mo
ż
liwo
ść
ł
ą
czenia z sieciami biurowymi i lokalnymi
7
Literatura
1.
Sałat R., Korpysz K., Obstowski P. Wst
ę
p do programowania sterowników PLC.
WKŁ Warszawa 2010.