Zasada działania PLC
Zasada działania PLC
Programator
Programator
(komputer)
(komputer)
Tablica stanu Program Tablica stanu
Tablica stanu Program Tablica stanu
wejść u\
ytkownika wyjść
wejść u\
ytkownika wyjść
Pamięć
Pamięć
Czujniki i Wejścia i wyjścia Urządzenia
Czujniki i Wejścia i wyjścia Urządzenia
przetworniki sterownika wykonawcze
przetworniki sterownika wykonawcze
Struktura sterownika PLC
Struktura sterownika PLC
1
Podstawowe elementy PLC
Podstawowe elementy PLC
hZasilacz PS (Power Supply)  dostarcza energii dla pozostałych elementów
hZasilacz PS (Power Supply)  dostarcza energii dla pozostałych elementów
systemu.
systemu.
hJednostka centralna CPU (Central Processing Unit)  odpowiada za realizację
hJednostka centralna CPU (Central Processing Unit)  odpowiada za realizację
programu, diagnostykę.
programu, diagnostykę.
- firmware  pamięć stała (EPROM lub Flash) zawierająca system
- firmware  pamięć stała (EPROM lub Flash) zawierająca system
zarządzający pracą sterownika
zarządzający pracą sterownika
- pamięć programu (RAM podtrzymywana bateryjnie, EEPROM, EPROM,
- pamięć programu (RAM podtrzymywana bateryjnie, EEPROM, EPROM,
Flash  przechowuje program u\
ytkownika
Flash  przechowuje program u\
ytkownika
- pamięć danych (RAM podtrzymywana bateryjnie)  przechowuje wyniki
- pamięć danych (RAM podtrzymywana bateryjnie)  przechowuje wyniki
pomiarów, obliczeń itp.
pomiarów, obliczeń itp.
hModuły sygnałowe  pośredniczą w wymianie informacji pomiędzy jednostką
hModuły sygnałowe  pośredniczą w wymianie informacji pomiędzy jednostką
centralną a sterowanym obiektem; przetwarzają sygnały z postaci jaką
centralną a sterowanym obiektem; przetwarzają sygnały z postaci jaką
udostępniają urządzenia obiektowe do postaci cyfrowej, zrozumiałej przez CPU
udostępniają urządzenia obiektowe do postaci cyfrowej, zrozumiałej przez CPU
(np. binarny moduł wejściowy przetwarza poziom napięcia reprezentujący
(np. binarny moduł wejściowy przetwarza poziom napięcia reprezentujący
otwarcie lub zamknięcie wyłącznika na stany logiczne  1 lub  0 ).
otwarcie lub zamknięcie wyłącznika na stany logiczne  1 lub  0 ).
hModuły specjalne  pozwalają na odcią\
enie CPU i realizację zło\
onych zadań
hModuły specjalne  pozwalają na odcią\
enie CPU i realizację zło\
onych zadań
(np. moduł szybkiego licznika, moduł pozycjonowania, moduł sterowania
(np. moduł szybkiego licznika, moduł pozycjonowania, moduł sterowania
silnikiem krorkowym, koprocesor komunikacyjny).
silnikiem krorkowym, koprocesor komunikacyjny).
Kompatybilność
Kompatybilność
Niektóre sterowniki PLC obecne na rynku polskim:
Niektóre sterowniki PLC obecne na rynku polskim:
hAllen Bradley, Siemens, GE Fanuc, Omron, Schneider, Modicon,
hAllen Bradley, Siemens, GE Fanuc, Omron, Schneider, Modicon,
Mitsubishi, Bernecker & Rainer, Hitachi, Moeller, Wago, Beckhoff, Fatek
Mitsubishi, Bernecker & Rainer, Hitachi, Moeller, Wago, Beckhoff, Fatek
Rodziny sterowników danego producenta charakteryzują się tym, \
e
Rodziny sterowników danego producenta charakteryzują się tym, \
e
poszczególne modele:
poszczególne modele:
hmogą być programowane w tym samym języku i przy u\
yciu tego samego
hmogą być programowane w tym samym języku i przy u\
yciu tego samego
pakietu programowego;
pakietu programowego;
hposiadają takie same zmienne programowe oraz taką samą strukturę
hposiadają takie same zmienne programowe oraz taką samą strukturę
modułów wejść/wyjść;
modułów wejść/wyjść;
histnieje mo\
liwość przenoszenia programów między modelami oraz
histnieje mo\
liwość przenoszenia programów między modelami oraz
korzystania z tych samych opcji w ka\
dym modelu.
korzystania z tych samych opcji w ka\
dym modelu.
2
Oznaczenia modułów
Oznaczenia modułów
producent: seria: 90-30 oznaczenie oznaczenie seria modułu
producent: seria: 90-30 oznaczenie oznaczenie seria modułu
GE Fanuc literowe liczbowe (partia produkcyjna)
GE Fanuc literowe liczbowe (partia produkcyjna)
modułu: modułu
modułu: modułu
analogowy
analogowy
seria: VersaMax procesor seria seria firmware
seria: VersaMax procesor seria seria firmware
hardware (system operacyjny)
hardware (system operacyjny)
trzycyfrowy napis przy kodzie paskowym
143 trzycyfrowy napis przy kodzie paskowym
rok produkcji: nr tygodnia:
rok produkcji: nr tygodnia:
2001 43
2001 43
A
atwy monta\
i wymiana modułów
A
atwy monta\
i wymiana modułów
3
Moduły wejść/wyjść dwustanowych
Moduły wejść/wyjść dwustanowych
h Wejścia (Inputs): elementy (część sterownika)
h Wejścia (Inputs): elementy (część sterownika)
h Wejścia (Inputs): elementy (część sterownika)
pośredniczące w przekazywaniu informacji od czujników,
pośredniczące w przekazywaniu informacji od czujników,
pośredniczące w przekazywaniu informacji od czujników,
przetworników, itp. do jednostki centralnej w sterowniku.
przetworników, itp. do jednostki centralnej w sterowniku.
przetworników, itp. do jednostki centralnej w sterowniku.
h Wyjścia (Outputs): elementy (część sterownika)
h Wyjścia (Outputs): elementy (część sterownika)
h Wyjścia (Outputs): elementy (część sterownika)
pośredniczące w przekazywaniu informacji z jednostki
pośredniczące w przekazywaniu informacji z jednostki
pośredniczące w przekazywaniu informacji z jednostki
centralnej do urządzeń wykonawczych (silników, zaworów,
centralnej do urządzeń wykonawczych (silników, zaworów,
centralnej do urządzeń wykonawczych (silników, zaworów,
lampek alarmowych, itp.).
lampek alarmowych, itp.).
lampek alarmowych, itp.).
h Sygnał dwustanowy, dyskretny, binarny, cyfrowy (Discrette
h Sygnał dwustanowy, dyskretny, binarny, cyfrowy (Discrette
h Sygnał dwustanowy, dyskretny, binarny, cyfrowy (Discrette
Signal, Binary Signal): sygnał przybierający dwa stany: 0
Signal, Binary Signal): sygnał przybierający dwa stany: 0
Signal, Binary Signal): sygnał przybierający dwa stany: 0
lub 1. Najczęściej doprowadzeniu napięcia 24VDC do
lub 1. Najczęściej doprowadzeniu napięcia 24VDC do
lub 1. Najczęściej doprowadzeniu napięcia 24VDC do
wejścia odpowiada stan logiczny 1, a napięciu 0 VDC
wejścia odpowiada stan logiczny 1, a napięciu 0 VDC
wejścia odpowiada stan logiczny 1, a napięciu 0 VDC
odpowiada stan logiczny 0.
odpowiada stan logiczny 0.
odpowiada stan logiczny 0.
Moduły wejść i wyjść dwustanowych
Moduły wejść i wyjść dwustanowych
w serii 90-30
w serii 90-30
A1 2 3 4 5 6 7 8
hKontrolna dioda LED dla wszystkich F
hKontrolna dioda LED dla wszystkich
B1 2 3 4 5 6 7 8
we/wy dwustanowych
we/wy dwustanowych
OUTPUT
hModuły wyjść dwustanowych
hModuły wyjść dwustanowych
RELAY N.O.2 AMP
zabezpieczone bezpiecznikami 1
zabezpieczone bezpiecznikami
2 A1
sygnalizują ich przepalenie
sygnalizują ich przepalenie 3 A2 V
4 A3
(kontrolka F)
(kontrolka F)
5 A4
6
hWiększość modułów wejść/wyjść 7 A5
hWiększość modułów wejść/wyjść
8 A6 V
posiada:
posiada:
9 A7
10 A8
11
- rozłączalną standardową listwę
- rozłączalną standardową listwę
12 B1
zaciskową 13 B2 V
zaciskową
14 B3
15 B4
- przezroczyste drzwiczki z
- przezroczyste drzwiczki z
16
wkładką zawierającą schemat 17 B5
wkładką zawierającą schemat
18 B6 V
połączeń i pola opisowe
połączeń i pola opisowe
19 B7
20 B8
hMonta\
i demonta\
bez u\
ycia 44A726782-015
hMonta\
i demonta\
bez u\
ycia
FOR USE WITH
IC693MDL940
narzędzi
narzędzi
4
Rodzaje modułów dwustanowych
Rodzaje modułów dwustanowych
Moduły Moduły
Moduły Moduły
Moduły wyjść
Moduły wyjść
wejść mieszane
wejść mieszane
5 VDC 32 pkt. 32 pkt.
5 VDC 32 pkt. 32 pkt.
12 VDC 32 pkt. 8, 16, 32 pkt.
12 VDC 32 pkt. 8, 16, 32 pkt.
8 we/ 8 wy
8 we/ 8 wy
24 VDC 8, 16, 32 pkt. 8, 16, 32 pkt.
24 VDC 8, 16, 32 pkt. 8, 16, 32 pkt.
przekaz
n.
przekaz
n.
48 VDC 16 pkt. 8 pkt.
48 VDC 16 pkt. 8 pkt.
125 VDC 8 pkt. 6 pkt.
125 VDC 8 pkt. 6 pkt.
8 we/ 8 wy
8 we/ 8 wy
120 VAC 8, 16, 32 pkt. 5, 8, 12, 16 pkt.
120 VAC 8, 16, 32 pkt. 5, 8, 12, 16 pkt.
przekaz
n.
przekaz
n.
240 VAC 8 pkt. 5, 8, 16 pkt.
240 VAC 8 pkt. 5, 8, 16 pkt.
przekaz
n. 8, 16 pkt.
przekaz
n. 8, 16 pkt.
IC693MDL740
IC693MDL740
Moduł 16 wyjść tranzystorowych
Moduł 16 wyjść tranzystorowych
12/24 VDC, 0.5 A, logika pozytywna
12/24 VDC, 0.5 A, logika pozytywna
5
IC693MDL930 - moduł 8 wyjść
IC693MDL930 - moduł 8 wyjść
przekaz
nikowych zwiernych, 4 A
przekaz
nikowych zwiernych, 4 A
Wejścia dwustanowe
Wejścia dwustanowe
6
Wyjścia dwustanowe
Wyjścia dwustanowe
Języki programowania
Języki programowania
Seria 90-30, VersaMax, VersaMax Micro i Nano:
Seria 90-30, VersaMax, VersaMax Micro i Nano:
" Ladder Diagram - język drabinkowy (stykowo-przekaz
nikowy),
" Ladder Diagram - język drabinkowy (stykowo-przekaz
nikowy),
graficzny
graficzny
" Instruction List  język listy instrukcji, zbli\
ony do asemblera,
" Instruction List  język listy instrukcji, zbli\
ony do asemblera,
tekstowy
tekstowy
Seria 90-30 procesory 32-bitowe:
Seria 90-30 procesory 32-bitowe:
" język C  biblioteki z kompilatorem trzeba oddzielnie kupić
" język C  biblioteki z kompilatorem trzeba oddzielnie kupić
" State Logic
" State Logic
7
Ladder Diagram (LD)
Ladder Diagram (LD)
" Język programowania przypominający schematy przekaz
nikowe
" Język programowania przypominający schematy przekaz
nikowe
" Oparty na symbolach zgodnych z normami północnoamerykańskimi
" Oparty na symbolach zgodnych z normami północnoamerykańskimi
Symbole styków i cewek
Symbole styków i cewek
Symbol Symbol
Symbol Symbol
Opis
Opis
graficzny tekstowy
graficzny tekstowy
NOCON styk normalnie otwarty
NOCON styk normalnie otwarty
styk normalnie zwarty, neguje stan zmiennej do niego
styk normalnie zwarty, neguje stan zmiennej do niego
NCCON
NCCON
przypisanej
przypisanej
COIL cewka przekaz
nika o stykach normalnie otwartych
COIL cewka przekaz
nika o stykach normalnie otwartych
cewka przekaz
nika o stykach normalnie zwartych,
cewka przekaz
nika o stykach normalnie zwartych,
NCCOIL
NCCOIL
neguje stan zmiennej do niej przypisanej
neguje stan zmiennej do niej przypisanej
8
Zmienne
Zmienne
Adres referencji Nazwa zmiennej Opis zmiennej
Adres referencji Nazwa zmiennej Opis zmiennej
(Reference Address) (Name) (Description)
(Reference Address) (Name) (Description)
%I00001 PRZYCISK_ZAL wejście dwustanowe
%I00001 PRZYCISK_ZAL wejście dwustanowe
%Q00025 BUCZEK_3 wyjście dwustanowe
%Q00025 BUCZEK_3 wyjście dwustanowe
%AI00002 TEMPERATURA_1 wejście analogowe
%AI00002 TEMPERATURA_1 wejście analogowe
%AQ00001 OBROTY_SILNIKA wyjście analogowe
%AQ00001 OBROTY_SILNIKA wyjście analogowe
Nazwy zmiennych:
Nazwy zmiennych:
hmuszą zaczynać się od litery, dozwolone tylko litery, cyfry
h muszą zaczynać się od litery, dozwolone tylko litery, cyfry
i dolny_łącznik (max 32 znaki)
i dolny_łącznik (max 32 znaki)
hwiększa czytelność programu
h większa czytelność programu
hbli\
sze powiązanie z algorytmem
h bli\
sze powiązanie z algorytmem
hłatwiejsza analiza programu
h łatwiejsza analiza programu
Opis zmiennej  dopuszczalne dowolne znaki (max 255)
Opis zmiennej  dopuszczalne dowolne znaki (max 255)
Iloczyn logiczny AND
Iloczyn logiczny AND
WEJSCIE1 WEJSCIE2 WYJSC1
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
9
Suma logiczna OR
Suma logiczna OR
WEJSCIE1 WEJSCIE2 WYJSC2
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Negacja NOT
Negacja NOT
WEJSCIE1 WYJSC3
0 1
1 0
10
Alternatywa wyłączająca XOR
Alternatywa wyłączająca XOR
WEJ1 WEJ2 WYJ2
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
_____ _____
WEJ1 �" WEJ2 = (WEJ1 � WEJ2) + (WEJ1 � WEJ2)
�"
�"
�"
Negacja iloczynu logicznego NAND
Negacja iloczynu logicznego NAND
WEJ1 WEJ2 WYJ5
WEJ1 WEJ2 WYJ5
0 0 1
0 0 1
0 1 1
0 1 1
1 0 1
1 0 1
1 1 0
1 1 0
korzystając z prawa de Morgana:
korzystając z prawa de Morgana:
___________ _____ _____
___________ _____ _____
WEJ1 � WEJ2 = WEJ1 + WEJ2
WEJ1 � WEJ2 = WEJ1 + WEJ2
11
Negacja sumy logicznej NOR
Negacja sumy logicznej NOR
WEJ1 WEJ2 WYJ6
WEJ1 WEJ2 WYJ6
0 0 1
0 0 1
0 1 0
0 1 0
1 0 0
1 0 0
1 1 0
1 1 0
korzystając z prawa de Morgana:
korzystając z prawa de Morgana:
___________ _____ _____
___________ _____ _____
WEJ1 + WEJ2 = WEJ1 � WEJ2
WEJ1 + WEJ2 = WEJ1 � WEJ2
Styki i cewki - przykład
Styki i cewki - przykład
Sygnały wejściowe Sygnały wyjściowe
Sygnały wejściowe Sygnały wyjściowe
Przycisk Cz_temp Silnik Lampka
Przycisk Cz_temp Silnik Lampka
0 0 0 0
0 0 0 0
0 1 0 1
0 1 0 1
1 0 1 1
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 0 1
12
Styki i cewki - przykłady
Styki i cewki - przykłady
Z = (W1 + W2) � (W3 + W4)
Z = (W1 + W2) � (W3 + W4)
Styki i cewki - przykłady
Styki i cewki - przykłady
____________
____________
WYJ1 = WEJ1 + (WEJ2 � WEJ3)
WYJ1 = WEJ1 + (WEJ2 � WEJ3)
korzystając z prawa de Morgana:
korzystając z prawa de Morgana:
___________ _____ _____
___________ _____ _____
WEJ2 � WEJ3 = WEJ2 + WEJ3
WEJ2 � WEJ3 = WEJ2 + WEJ3
13
Styki i cewki - przykłady
Styki i cewki - przykłady
____________
____________
WYJ1 = WEJ1 + (WEJ2 � WEJ3)
WYJ1 = WEJ1 + (WEJ2 � WEJ3)
Referencje
Referencje
Reference Type CPU 311/313/323 CPU 331/340/341 CPU 350 CPU 351/352/360/363/364
Discrete Inputs %I00001  %I00320 %I00001  %I00512 %I00001  %I02048 %I00001  %I02048
Discrete Outputs %Q00001 - %Q00032 %Q00001 - %Q00512 %Q00001 - %Q02048 %Q00001 - %Q02048
Discrete Globals %G00001 - %G01280 %G00001 - %G01280 %G00001 - %G01280 %G00001 - %G01280
Internal Coils %M00001 - %M01024 %M00001 - %M01024 %M00001 - %M04096 %M00001 - %M04096
Temporary Coils %T00001 - %T00256 %T00001 - %T00256 %T00001 - %T00256 %T00001 - %T00256
%S00001 - %S00032 %S00001 - %S00032 %S00001 - %S00032 %S00001 - %S00032
%SA0001 - %SA0032 %SA0001 - %SA0032 %SA0001 - %SA0032 %SA0001 - %SA0032
System Status
References
%SB0001 - %SB0032 %SB0001 - %SB0032 %SB0001 - %SB0032 %SB0001 - %SB0032
%SC0001 - %SC0032 %SC0001 - %SC0032 %SC0001 - %SC0032 %SC0001 - %SC0032
%R00001 - %R00512
(311) %R00001 - %R02048 (331)
Registers %R00001 - %R09999 %R00001 - %R32640
%R00001 - %R01024 %R00001 - %R09999 (340/341)
(313)
%AI00001 - %AI00128 (331)
Analog Inputs %AI00001 - %AI00064 %AI00001 - %AI02048 %AI00001 - %AI32640
%AI00001 - %AI01024 (340/341)
%AQ00001 - %AQ00064 (331)
Analog Outputs %AQ00001 - %AQ00032 %AQ00001 - %AQ00512 %AQ00001 - %AQ32640
%AQ00001 - %AQ00256 (340/341)
14
Referencje systemowe
Referencje systemowe
Opis
Opis
Nazwa Adres referencji
Nazwa Adres referencji
W pierwszym cyklu programu (First Scan) jest jedynką, póz
niej cały czas
W pierwszym cyklu programu (First Scan) jest jedynką, póz
niej cały czas
%S00001 zerem. U\
ywana wówczas, gdy trzeba na początku programu poustawiać
%S00001 zerem. U\
ywana wówczas, gdy trzeba na początku programu poustawiać
jakieś wartości początkowe.
jakieś wartości początkowe.
Cały czas w jest jedynką, z wyjątkiem ostatniego cyklu programu, gdy
Cały czas w jest jedynką, z wyjątkiem ostatniego cyklu programu, gdy
staje się równa zero. Jeśli program zostaje zatrzymany przez kluczyk na
staje się równa zero. Jeśli program zostaje zatrzymany przez kluczyk na
%S00002
%S00002
procesorze lub za pomocą programatora, to wówczas wykonywany jest
procesorze lub za pomocą programatora, to wówczas wykonywany jest
jeszcze jeden cykl programu, w którym #LST_SCN jest równy 0.
jeszcze jeden cykl programu, w którym #LST_SCN jest równy 0.
%S00003 Generator przebiegu prostokątnego o okresie 10 ms i wypełnieniu �
%S00003 Generator przebiegu prostokątnego o okresie 10 ms i wypełnieniu �
%S00004 Generator przebiegu prostokątnego o okresie 100 ms i wypełnieniu �
%S00004 Generator przebiegu prostokątnego o okresie 100 ms i wypełnieniu �
%S00005 Generator przebiegu prostokątnego o okresie 1 s i wypełnieniu �
%S00005 Generator przebiegu prostokątnego o okresie 1 s i wypełnieniu �
%S00006 Generator przebiegu prostokątnego o okresie 1 min. i wypełnieniu �
%S00006 Generator przebiegu prostokątnego o okresie 1 min. i wypełnieniu �
%S00007 Stała jedynka (Always On)
%S00007 Stała jedynka (Always On)
%S00008 Stałe zero (Always Off)
%S00008 Stałe zero (Always Off)
Literatura
Literatura
1. Katalog sterowników GE Fanuc serii 90-30. LI-ASK-PLC-GE3, Astor, Kraków.
1. Katalog sterowników GE Fanuc serii 90-30. LI-ASK-PLC-GE3, Astor, Kraków.
2. Sterowniki programowalne serii 90-30. Opis funkcji. LI-ASK-OF-GE1, Astor,
2. Sterowniki programowalne serii 90-30. Opis funkcji. LI-ASK-OF-GE1, Astor,
1998.
1998.
3. Sterowniki VersaMax. Podręcznik u\
ytkownika. Astor, Kraków 2001.
3. Sterowniki VersaMax. Podręcznik u\
ytkownika. Astor, Kraków 2001.
4. Maczyński A. Sterowniki programowalne PLC. Budowa systemu i podstawy
4. Maczyński A. Sterowniki programowalne PLC. Budowa systemu i podstawy
programowania. Astor, Kraków 2002.
programowania. Astor, Kraków 2002.
5. Legierski T., Kasprzyk J., Wyrwał J., Hajda J. Programowanie sterowników
5. Legierski T., Kasprzyk J., Wyrwał J., Hajda J. Programowanie sterowników
PLC. Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego. Gliwice
PLC. Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego. Gliwice
1998.
1998.
6. Broel-Plater B. Sterowniki programowalne. Właściwości i zasady stosowania.
6. Broel-Plater B. Sterowniki programowalne. Właściwości i zasady stosowania.
Seria Tempus, Wydział Elektryczny Politechniki Szczecińskiej, Szczecin 2003.
Seria Tempus, Wydział Elektryczny Politechniki Szczecińskiej, Szczecin 2003.
7. PN-EN 61131-1: 1998. Sterowniki programowalne.
7. PN-EN 61131-1: 1998. Sterowniki programowalne.
15