Zespół Teorii Mechanizmów

I Podstaw Automatyki

Katedra Podstaw Budowy Maszyn

Sprawozdanie z laboratorium podstaw automatyki.

Temat: Realizacja układów kombinacyjnych na sterownikach PLC.

1. Wstęp

Kombinacyjny układ przełączający UK (rys.1) o n wejściach x₁, x_2, ... ,x_n i m wyjściach y₁,y₂, ... ,y_m jest układem, dla którego każda kombinacja wartości sygnałów wejściowych (stan wejść) określa jednoznacznie kombinację wartości sygnałów wyjściowych (stan wyjść).

Rys. 1. Schemat układu kombinacyjnego.

Strukturę i działanie takiego układu opisuje zespół funkcji wyjścia:

y_i = f_i (x₁,x₂, ... ,x₃) gdzie: i = 1,2, ... ,m x_i, y_i ∈ [1,0]

Sterowniki PLC (Programmable Logic Controller) zbudowane są z takich samych elementów jak mikrokomputery tzn. mikroprocesora, pamięci i modułów wejścia/wyjścia. Procesor wykonuje program zawarty w pamięci w zależności od stanu sygnałów na wejściach sterownika i przesyła odpowiednie sygnały na wyjścia sterownika. Programowanie sterownika może odbywać się za pomocą specjalnego programatora lub podłączonego komputera PC zawierającego odpowiednie oprogramowanie.

2. Opis ćwiczenia.

W praktyce nieskomplikowane układy kombinacyjne zaprojektowane specjalnie dla danego zastosowania wykonuje się z elementów logicznych jak bramki, zawartych po kilka w jednej strukturze układu scalonego lub uniwersalnych scalonych jednostek logicznych. W zastosowaniach uniwersalnych gdzie jedno urządzenie może sterować różnymi procesami lub w przypadku sterowania jednokrotnego (gdy budowa specjalistycznego sterownika jest nieopłacalna), stosuje się programowalne sterowniki logiczne. W poniższym ćwiczeniu do realizacji układów kombinacyjnych wykorzystano sterownik PLC. Sterownik został zaprogramowany przy użyciu mikrokomputera PC z odpowiednim oprogramowaniem w języku graficznym LD ( ang. Ladder Diagram) - diagramem drabinkowym.

3. Przebieg ćwiczenia.

W trakcie ćwiczenia zostały wykonane poniższe zadania:

ZADANIE 1

Zaprojektować układ logiczny sterujący otwarciem dwóch zaworów z₁ i z₂ służących do napełniania zbiornika pewnym roztworem. Schemat zbiornika pokazano na rys. 2. Na wysokościach h₁,h₂,h₃ i h₄ zainstalowane są czujniki poziomu cieczy podające sygnał 0 jeśli poziom cieczy znajduje się poniżej czujnika, a sygnał 1 jeśli poziom roztworu przekracza wysokość usytuowania czujnika. W układzie znajduje się także mieszadło włączane przy odpowiednim poziomie cieczy. Program pracy zaworów jest następujący:

Jeżeli	To
Poziom	z1	z2	z3
h<h1	1	1	-
h1<h<h3	1	0	-
h3<h<h4	0	1	-
h>h4	0	0	-
h>h2	-	-	1

Rys. 2 Schemat zbiornika

ROZWIĄZANIE:

Korzystając z tablicy zależności sygnałów we/wy oraz metody Karnaugha został stworzony zapis struktury układu kombinacyjnego sterującego procesem założonym w temacie zadania. Sygnały wyjściowe przyjmują postać:

Sygnał alarmowy z₄ przyjmie wartość „1” w przypadku zaistnienia stanu niedozwolonego tj. awarii czujników itp. Na podstawie powyższej notacji a także wykorzystując komputer PC oraz software do edycji jezyka LD i programowania sterownika PLC, został stworzony i przesłany do sterownika PLC diagram drabinkowy symulujący działanie w.w. układu sterowania zbiornikiem.

Zapis graficzny układu sterowania w języku LD:

ZADANIE 2

Celem zadania jest stworzenie układu sterowania jednopozycyjnego siedmiosegmentowego wyświetlacza LED rys. 3 (dekoder BCD to seven segment). Tablica zależności we/wy:

BCD				seven segment
a	b	c	d	Z1	Z2	Z3	Z4	Z5	Z6	Z7
0	0	0	0	1	1	1	0	1	1	1
0	0	0	1	0	0	1	0	0	1	0
0	0	1	0	1	0	1	1	1	0	1
0	0	1	1	1	0	1	1	0	1	1
0	1	0	0	0	1	0	1	0	1	0
0	1	0	1	1	1	0	1	0	1	1
0	1	1	0	1	1	0	1	1	1	1
0	1	1	1	1	0	1	0	0	1	0
1	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1
1	0	0	1	1	1	1	1	0	1	0

Rys. 3 Wyświetlacz jednopozycyjny siedmiosegmentowy.

ROZWIĄZANIE:

Zapis w notacji Bolowskiej odpowiedzi układu:

4. Wnioski.

Ćwiczenie wykazało prostotę tworzenia układów kombinacyjnych na sterownikach PLC, łatwość ich programowania a także przydatność połączenia sterowników PLC z mikrokomputerowym oprogramowaniem do wizualizacji procesów przemysłowych (SCADA). W wyniku testowania zadania nr 2 wykazane zostały błędy (celowe zmiany) w tablicy stanów. Pozycje: z₃ dla 0100 oraz z₇ dla 1001 w celu wyświetlania prawidłowych cyfr powinny być ustawione na „1”.

---