PLC PLC
Sterownik programowalny: Sterownik programowalny:
Def:
komputer przemys owy pracuj cy pod kontrol systemu
 cyfrowy system elektroniczny do stosowania w rodowisku
przemys owym, który pos uguje si pami ci programowaln do operacyjnego czasu rzeczywistego (system operacyjny, który
przechowywania zorientowanych na u ytkownika instrukcji w zosta opracowany tak by spe ni wymagania narzucone na czas
celu sterowania przez cyfrowe lub analogowe wej cia i wyj cia wykonywania zadanych operacji).
szerok gam maszyn i procesów.
Norma IEC 61131-1
1 2
PLC PLC
Sterownik programowalny: Sterownik programowalny:
Funkcje podstawowe: Funkcje dodatkowe:
" pozyskiwanie sygna ów wej ciowych za po rednictwem
" transmitowanie danych za pomoc modu ów i czy
modu ów wej ciowych z cyfrowych i analogowych czujników
komunikacyjnych;
oraz urz dze pomiarowych;
" wykonywanie programów u ytkownika zawieraj ce
" realizacja funkcji diagnostyki programowej i sprz towej.
zakodowane algorytmy sterowania i przetwarzani danych
pozyskanych ze sterowanego procesu lub maszyny;
" generowanie sygna ów steruj cych/wyj ciowych na podstawie
wyników oblicze programów i przekazanie tych sygna ów
poprzez modu y wyj ciowe do elementów i urz dze
wykonawczych;
3 4
PLC PLC
Przyczyny rozwoju: Przyczyny rozwoju:
Pierwsze systemy sterowania budowane by y z uk adów Rozwój uk adów elektronicznych umo liwi zast pienie
elektromechanicznych, tzn. z ró nego typu przeka ników, elementów elektromechanicznych ich elektronicznymi
uk adów czasowych i liczników. odpowiednikami.
" Znaczna obj to szaf sterowniczych,
" Du a zawodno , W rezultacie zyskano system sterowania:
" Nierównomierne i stosunkowo du e czasy propagacji " bardziej elastyczny i niezawodny,
poszczególnych elementów,
" prostszy w uruchamianiu i serwisowaniu,
" Drgania, ma a liczba styków przeka ników, problemy
" wymagaj cy mniejszej przestrzeni.
nierównomiernego zu ywania styków przeka ników itd
5 6
PLC PLC
Przyczyny rozwoju: Przyczyny rozwoju:
Historia sterowników programowalnych si ga roku 1968, gdy Przyczyny rozwoju produkcji i zastosowa sterowników PLC:
w firmie General Motors rozpocz to prace projektowe nad
" atwo programowania przy u yciu j zyka schematów
now generacj sterowników, przyjmuj c nast puj ce
drabinkowych podobnego do sch. stykowo-przeka nikowych;
za enia:
" wprowadzenie komputerów przemys owych dzia aj cych
" atwo programowania i przeprogramowywania.
niezawodnie w zanieczyszczonym rodowisku;
" atwo utrzymania w ruchu produkcyjnym, z mo liwo ci
" wprowadzenie programowej diagnostyki systemowej i
napraw przez wymian instalowanych modu ów.
obiektowej;
" Wi ksza niezawodno w warunkach przemys owych, przy
" zapewnienie komunikacji pomi dzy sterownikami, z
mniejszych gabarytach ni sprz t przeka nikowy.
jednostkami centralnymi,wy wietlaczami, komputerami
" Koszty porównywalne ze stosowanymi panelami osobistymi oraz innymi urz dzeniami operatora (MMI, ang.
przeka nikowymi i szafami sterowniczymi. Man Machine Interface).
7 8
PLC PLC
Przyczyny rozwoju: Przyczyny rozwoju:
Sterowniki opracowane niezale nie przez ró nych Sterowniki opracowane niezale nie przez ró nych
producentów spowodowa y, e pojawi y si rodziny producentów spowodowa y, e pojawi y si rodziny
sterowników, które: sterowników:
" mog by programowane w tym samym j zyku i przy u yciu
tego samego pakietu programowego;
" posiadaj takie same zmienne programowe oraz tak sam
struktur modu ów I/O (modu y, p yty czeniowe,
drajwery, kable czeniowe itp.);
" istnieje mo liwo przenoszenia programów mi dzy
modelami oraz korzystania z tych samych opcji w
ka dym modelu.
9 10
PLC PLC
Przyczyny rozwoju:
Dope nieniem i rozszerzeniem mo liwo ci sterowników w
warstwie sterowania nadrz dnego s systemy SCADA (ang.
Supervisory Control and Data Acquisition) umo liwiaj ce:
" zbieranie, przetwarzanie i archiwizacja danych pochodz cych
bezpo rednio z systemów sterownikowych;
" opracowywanie raportów dotycz cych bie cego stanu
procesu, zu ycia materia ów oraz stanu pracy maszyn i
urz dze ;
" wizualizacja warto ci zmiennych procesowych (aktualnych i
historycznych) w ró nych formach graficznych;
" generowanie sygna ów alarmowych zwi zanych z
przekroczeniem warto ci granicznych.
11 12
PLC PLC
Unormowania: Unormowania: EN 61131
W latach 1992  1993 wprowadzono pierwsze unormowania Przedmiotem normy jest:
dotycz ce sterowników programowalnych.
" ustalenie definicji i okre lenie g ównych w ciwo ci
istotnych przy wyborze i stosowaniu sterowników
programowalnych i urz dze peryferyjnych;
Mi dzynarodowa Komisja Elektrotechniki IEC wyda a norm
" specyfikacja minimalnych wymaga dotycz cych w asno ci
IEC 1131. Programmable Controllers, od 1998 oznaczonej funkcjonalnych i konstrukcyjnych, warunków serwisowania,
bezpiecze stwa i testów dla sterowników programowalnych;
jako IEC 61131, przyj tej nast pnie bez zmian w Europie
" zdefiniowanie regu sk adni i semantyki dla ogólnie
jako EN 61131.
stosowanych j zyków programowania, zestawu
podstawowych elementów oprogramowania oraz rodków,
za pomoc których producent mo e rozbudowywa te
podstawowe zestawy dla w asnych implementacji PLC;
13 14
PLC PLC
Unormowania: EN 61131
Przedmiotem normy jest:
" podanie u ytkownikowi ogólnych informacji i wskazówek;
" zdefiniowanie zasad komunikacji mi dzy sterownikami a
innymi systemami elektronicznymi z u yciem okre lonych
w normie ISO/IEC 9506 Specyfikacji Komunikatów w
Procesie Wytwarzania (MMS, ang. Manufacturing Message
Specification).
15 16
PLC PLC
Dzia anie: Dzia anie:
Sterownik pracuje w cyklu programowym, w którym:
1. W fazie aktualizacji stanu wej wyst puje przepisanie
warto ci wej z modu ów wej ciowych do
odpowiadaj cych im obszarów w pami ci danych
sterownika ( %In, gdzie n jest numerem wej cia);
17 18
PLC PLC
Dzia anie: Dzia anie:
Sterownik pracuje w cyklu programowym, w którym: Sterownik pracuje w cyklu programowym, w którym:
2. W fazie wykonania programu realizowany jest jeden 3. W fazie aktualizacji wyj nast puje przepisanie
przebieg programu u ytkownika  kolejne instrukcje obliczonych warto ci wyj (%Qn, gdzie n jest numerem
programu przekazywane s z pami ci programu do wyj cia) z odpowiedniego obszaru danych do modu ów
mikroprocesora, który je dekoduje, wykonuje odpowiednie wyj ciowych, które generuj sygna y steruj ce.
dzia ania i zapisuje wynik oblicze w pami ci danych.
Program u ytkownika ko czy si instrukcj END;
19 20
PLC PLC
Dzia anie: Dzia anie:
Na wej cia sterownika wprowadzana
jest informacja o stanie
obiektu a ponadto nastawy operatora
lub/i informacje z wy szego poziomu
sterowania. Wyj cia steruj ce
po czone s z urz dzeniami
wykonawczymi obiektu sterowania.
Ponadto wyj cia mog by
wykorzystane dla zada prezentacji
stanu obiektu.
21 22
PLC PLC
Dzia anie: Dzia anie:
Pojedyncze sterowniki znajduj zastosowanie do obs ugi
maszyn, obrabiarek, gniazd produkcyjnych. Obs uga bardziej
onych systemów wymaga a sterowników o znacznej liczbie I/O.
Pocz tkowo zwi kszanie liczby we/wy sterownika uzyskiwane by o
poprzez do czanie dodatkowych modu ów do sterownika matki.
Skrajne rozwi zania tego typu osi gn y rozmiar do kilku tysi cy
we/wy, co powodowa o problemy zwi zane z rozprowadzeniem po
obiekcie znacznej liczby przewodów, a tak e problemy z
uruchamianiem i diagnozowaniem takiego systemu.
Z tego powodu sterowniki zacz to czy w sie .
23 24
PLC PLC
Dzia anie: Dzia anie:
25 26
PLC PLC
Dzia anie: Programowanie:
Na pocz tkowym etapie rozwoju sterowników PLC ka dy producent
stosowa swoje rozwi zania programistyczne. Prace normalizacyjne
rozpocz te roku 1970 trwa y bardzo d ugo poniewa poszczególne
zyki programowania stosowane w sterownikach ró nych firm
znacznie si ró ni y.
Ko cowa posta specyfikacji dotycz cej j zyków programowania
(IEC 1131-3) pojawi a si w latach 90-tych.
27 28
PLC PLC
Programowanie: Programowanie:
Uk ady
funkcjonalne
sterownika
Po starcie i inicjalizacji sterownik przechodzi do podstawowego
cyklu pracy. Cykl (skan) rozpoczyna si od równoleg ego
odczytu wej . Obraz stanu wej zapami tany zostaje w pami ci
wewn trznej sterownika. Instrukcje programu wykonywane s w
naturalnej kolejno ci a do instrukcji ko cz cej program  END.
Je eli w trakcie wykonywania programu potrzebna jest informacja o
Do uk adów funkcjonalnych sterownika nale : uk ady wej ciowe,
stanie wej to pobierana jest z pami ci obrazu. Podobnie aktualny
uk ady wyj ciowe, markery, liczniki, timery i rejestry.
stan wyj zapisywany jest do pami ci wewn trznej.
Program u ytkownika na bie co t umaczony jest przy
Kolejna faza zamykaj ca pojedynczy cykl sterownika przeznaczona
pomocy interpretera rozkazów
jest dla wewn trznych operacji diagnostycznych oraz dla potrzeb
29 30
komunikacji z urz dzeniami zewn trznymi.
PLC PLC
Dzia anie: Programowanie:
zyki programowania:
" Graficzne,
" Tekstowe.
Do najwcze niej stosowanych j zyków nale Schemat drabinkowy
LD ( Ladder Diagram) oraz Lista instrukcji IL (Instrukction List).
31 32
PLC PLC
Programowanie: Programowanie:
zyki programowania: zyki programowania:
" Graficzne,
" Tekstowe.
Kolejnym j zykiem graficznym jest Schemat bloków funkcyjnych
FBD ( Function Block Diagram). Stosowany w g ównie najprostszych
sterownikach PLC, dla których jest to z regu y jedyny dost pny j zyk
programowania. J zyk tekstowy Tekst strukturalny ST ( Structured
Text), zbli ony do j zyków wy szego poziomu, stosowany jest w grupie
33 34
najmocniejszych sterowników.
PLC PLC
Programowanie: Programowanie:
zyki programowania: Przyk ad:
Program w j zyku LD sk adaj si z pewnych fragmentów,
ograniczonych pionowymi liniami (tzw. linie zasilania), zwane
szczeblami drabinki. Ka dy szczebel drabinki rozpoczyna si
stykiem normalnie otwartym lub zamkni tym, a ko czy si
elementem wyj ciowym, np. cewka przeka nika. Po czenia styków
tworz warunek zadzia ania przeka nika. W rozwa anym przypadku
jest to iloczyn logiczny (szeregowe po czenie styków).
Y0 = X0 AND NOT X1
35 36
PLC PLC
Programowanie: Programowanie:
Przyk ad: Przyk ad:
Obni enie poziomu medium w zbiorniku poni ej poziomu X0.
Przyj ty algorytm pracy jest nast puj cy  zawór nape niania Y0
Nast puje za czenie wyj cia Y0.
zostanie otwarty w momencie gdy poziom spadnie poni ej czujnika
X0, natomiast zostanie zamkni ty po osi gni ciu poziomu X1.
Opró nianie zbiornika nie jest kontrolowane przez system sterowania.
37 38
PLC PLC
Programowanie: Programowanie:
Przyk ad: Zastosowanie:
Rozwój sterowników PLC trwa od lat siedemdziesi tych ubieg ego
wieku. W tym czasie, nast pi ogromny post p technologiczny,
sterowniki PLC przesz y drog od prostych uk adów logicznych do
onych, bardzo szybkich systemów mikrokomputerowych z
arytmetyk zmiennoprzecinkow i rozbudowanymi systemami
komunikacyjnymi. Rosn moce obliczeniowe i mo liwo ci
sterowników. Spe niaj one oczekiwania najbardziej wymagaj cych
ytkowników. Rynek PLC ci gle si rozwija i na razie nie wida
przes anek do zmiany tej tendencji.
Przekroczenia poziomu X1. Nast puje wy czenie wyj cia Y0.
39 40
PLC PLC
Programowanie: Programowanie:
Zastosowanie: Zastosowanie:
Zakres zastosowa PLC jest bardzo szeroki od pojedynczych
maszyn, np. pakuj ce, drukuj ce, wtryskarki, obrabiarki itp. poprzez
gniazda produkcyjne, instalacje wodoci gowe, klimatyzacyjne,
wiatrowe, automatyzacje budynków, automatyk okr tow , systemy
transportowe i logistyczne, zrobotyzowane linie monta owe po
automatyzacje kompletnych procesów technologicznych.
Sterowniki PLC spotykamy w ró nych bran ach, przyk adowo
przemys ci ki, chemiczny, spo ywczy, drzewny, farmaceutyczny,
samochodowy ciep ownictwo itd.
41 42