Általános PLC ismeretek

Átírás

1 Széchenyi István Egyetem Automatizálási Tanszék Általános PLC ismeretek Összeállította: Dr. Hodossy László 1

2 Az EMBER-GÉP kapcsolat eszközei Man-Machine Interface (MMI) vagy Human-Machine Interface (HMI) eszközök: a kezelő és a PLC közötti kommunikációt biztosítják Kétirányú: be- és kiviteli eszközök Adatbeviteli eszközök: Peremkerekes dekádkapcsoló Billentyűzet Peremkerekes dekádkapcsolók Numerikus adatok bevitele párhuzamos ill. multiplex módon Párhuzamos bevitelnél: dekádonként 4 bemeneti vonal kell: pl. négydekádos adat beviteléhez 4x4=16 db PLC bemenet kell 2

3 Az EMBER-GÉP kapcsolat eszközei Adatbevitel peremkerekes dekádkapcsolóval párhuzamos módon 3

4 Az EMBER-GÉP kapcsolat eszközei Adatbevitel peremkerekes dekádkapcsolóval multiplex módon Kimenet is szükséges + kezelőszoftver 3x16=48 vonal beolvasásához: 16 bemenet kell Diódák a káros visszahatások ellen szükségesek A program mintavételező jelet ad a megfelelő kimenetre, majd a bemeneti kódkombináció beolvasása Bemenetek multiplex kezelése: ciklusszervezéssel 4

5 Az EMBER-GÉP kapcsolat eszközei Adatbevitel billentyűzettel Billentyűzetkezelés is multiplex 4x4=16 billentyű kezeléséhez 4 kimeneti (STROBE) és 4 bemeneti vonal kell A billentyűzet funkciójának felismerését a PLC szoftver biztosítja Funkcióbillentyűzet multiplex kezelési vázlata: 5

6 Az EMBER-GÉP kapcsolat eszközei Billentyűzetkezelés szoftverének folyamatábrája Billentyűzetkezelő programot megszakításkéréssel célszerű kezdeményezni Nagy teljesítményű PLC-knél ember-gép kapcsolat: PC klaviatúra + alfanumerikus vagy grafikus display Kommunikáció: RS232C vagy hálózati összeköttetés 6

7 Az EMBER-GÉP kapcsolat eszközei Adatkiviteli eszközök Numerikus adatok megjelenítésére: hétszegmenses kijelzők Vezérlés: párhuzamos ill. multiplex módon Pl. 4 dekádos kijelző működtetése párhuzamos módon (4x4=16 PLC kimenet): 7

8 Az EMBER-GÉP kapcsolat eszközei Interaktív terminálok Be/kiviteli eszköz, sok változat, pl.: 4 sorban és 20 oszlopban (egyszínű) alfanumerikus karakterek + billentyűk 640x480 képpontos színes képernyő, érintésre vagy nyomásra érzékeny Közös jellemzők: 2 csoport: alfanumerikus, grafikus Képernyőn frissített információk a PLC aktuális változóinak értékétől függően (bit, bájt, szó) Soros kommunikáció a PLC-vel, master a terminál Adatbevitel (tasztatúra, érintőképernyő) soros kommunikációval a PLC változóiba Terminál programfejlesztése PC-n gyártóspecifikus szoftverrel Soros kommunikáció: RS232C: pont-pont kapcsolat miatt csak egy terminál lehet RS422/485: több terminál is lehet (több master) Újabban: pl. MODBUS, PROFIBUS kommunikáció (többféle gyártmány is összekapcsolható) Interaktív terminálhoz kapcsolható: Pl. tasztatúra, vonalkód-olvasó, nyomtató 8

9 PLC program le- és feltöltés CÉL: A felhasználói programot a PLC RAM-jába ill. EEPROM-jába kell letölteni RAM memória (telepes) funkcionális területei: EEPROM funkcionális területei: Változók (V) memóriater. Bit (M) memóriater. V memóriater. M memóriater. 9

10 PLC program le- és feltöltés ot a PLC RAM-jába ill. EEPROM-jába kell letölteni: Adatblokk (V) RAM EEPROM Változók (V) memóriater. Bit (M) memóriater. CPU konfig. Adatblokk (V) V memóriater. M memóriater. 10

11 PLC program le- és feltöltés Adatok automatikus mentése tápfeszültség csökkenésekor: RAM EEPROM Változók (V) memóriater. Bit (M) memóriater. V memóriater. M memóriater. 11

12 PLC program le- és feltöltés Adatmentés tápfeszültség csökkenésekor: RAM EEPROM Változók (V) memóriater. Bit (M) memóriater. V memória M memória első X bájtja V memóriater. M memóriater. 12

13 PLC program le- és feltöltés RAM feltöltés automatikusan tápfeszültség bekapcsolásakor: RAM EEPROM Változók (V) memóriater. Bit (M) memóriater. V memóriater. M memóriater. 13

14 PLC program le- és feltöltés Teljes RAM feltöltése tápfeszültség bekapcsolásakor: RAM EEPROM EEPROM teljes tartalmának átmásolása a RAM-ba Változók (V) memóriater. Bit (M) memóriater. területe 0-ba állítódik V memóriater. M memóriater. 14

15 Tartós adattárolás: memóriakártyával Adatok letöltése mágneskártyára: RAM PLC program le- és feltöltés EEPROM Változók (V) memóriater. Bit (M) memóriater. V memóriater. M memóriater. Mágneskártya 15

16 PLC program le- és feltöltés Memóriafeltöltés mágneskártyáról bekapcsoláskor: RAM EEPROM Változók (V) memóriater. Bit (M) memóriater. Adatblokk (V) területe 0-ba állítódik V memóriater. M memóriater. ok V memória Mágneskártya 16

17 Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek Technológiai folyamat és adatok megjelenítése: Sématábla Kijelzőműszerek Regisztrálók Jelzőlámpák Hangjelzők Hátrányok: méret, módosítás, költség Napjainkban: számítógépes rendszer (monitor/ok) + folyamatvizualizáló szoftver (pl. Pro-Tool, WinCC, Vision2000, stb.) Folyamatjelek és adatok a PLC-től általában soros kommunikációval érkeznek Fontos: a megjelenített adat hiteles legyen Jelzések és hihetőségük Jelzések: egyedi, jelzéspárok, jelzéscsoportok Egyedi jelzések (pl. ajtó zárt-nyitott állapota, nyomás/szintkapcsoló, stb.) jelzés hihetőségvizsgálata: jelzés megkettőzése (komplemens pár: csak 1,0 vagy 0,1 esetén fogadható el a jelzés) Jelzéspárok pl. tartály szintjelzése (min., max.), megkettőzés nélkül is lehet ellenőrizni (de nem minden érzékelő hiba fedhető fel) 17

18 Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek Tartály szintérzékelése: Szint a minimum alatt Tolózár állapota: Tolózár nyitott Szint a maximum felett Tolózár zárt Minimum és maximum között Maximum felett Minimum alatt hihetetlen zárt nyitott hihetetlen Folyadékszint Az állapot Tolózár éppen zár vagy nyit 00 értékpár csak nyitás vagy zárás idején lehet, hosszabb időtartam esetén a tolózár elakadt, tehát időzítésfigyelés is szükséges Jelzéscsoportok: Pl. több jelzés közül egyszerre csak egy lehet 1, (pl. több útvonal, üzemmód jelzése) 18

19 Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek Analóg távadók jelzései (4-20 ma, 0-10 V, stb.): Kijelzés: skálázás után mérnöki egységben Hihetőségi tartomány: a méréshatárnál szűkebb tartomány Intelligens (smart) távadók: soros kommunikáció terepi buszon keresztül (jel digitálisan, mérnöki egységre átszámítva), hihetőségi tartomány: beállítható Technológiai jellemzők (pl. hőmérséklet) nem változhatnak ugrásszerűen: ha két egymást követő mintavétel adataiból számított változási sebesség meghalad egy hihetőségi határt, akkor az adat hihetetlen mérőeszköz, komm. csatorna hibás Adatpótlás szükséges: Pl. Utolsó érvényes adat figyelembe vétele (de csak egy adott ideig) Alarmvizsgálat (min-max átlépésekor jelzés + határeltolás) Trendfigyelés Feldolgozási feladatok 12. Eseményüzenetek (vész-, közönséges), nyugtázás, archiválás adatbázisban 13. Származtatott adatok előállítása (pl. gázmennyiség mérése mérőperemmel, gömbtartályban a folyadék mennyisége, stb.) 14. Adatarchiválás (adat, esemény, jelzés tárolása hosszú időre címkézve, dátummal) nagy háttérkapacitás igény csak egy szignifikáns változási küszöbnél nagyobb változást archiválunk, Néha adattömörítés: csak a változási trendet tárolják 15. Post-mortem adatarchívumok (üzemzavar okát utólag meg lehessen állapítani) 19

20 Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek Jellemzők: Az elévült adatok felülíródnak Archívum írása feltételhez kötött 5. Órás, műszakos, napi adatok előállítása (átlag, szórás, min-max érték, fogyasztás, készlet) 6. Kötetlen időtartam adatainak előállítása (átlag, szórás, min-max érték, fogyasztás, készlet) 7. Üzemelési idő előállítása (egy vagy több jelzés alapján) Kezelői jogosultságok (eseményüzenet kijelzése csak az illetékes monitoron) Napjainkban: interneten/intraneten keresztül is elérhető a vizualizáló rendszer 20

21 Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek PLC-SCADA és DCS rendszerek SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition = felügyeleti irányítás és adatgyűjtés DCS: Distributed Control System = osztott intelligenciájú folyamatirányító rendszer PLC-SCADA rendszerek jellemzői: Folyamatjeleket PLC-k kezelik, vezérlés, szabályozás PLC-vel MMI/HMI kapcsolat: PC vagy munkaállomás Eszközöket terepi busz köti össze SCADA: egy központi PC-n futó SW, melynek révén a PLC-k, szabályozók, CNC-k, stb. valamilyen lokális hálózaton keresztül folyamatirányító rendszert valósítanak meg DCS rendszerek jellemzői: Bonyolult és veszélyes technológiák felügyelete (általában) Sok a redundáns megoldás (hot standby, adatátviteli hálózatok duplikálása) Teljesebb az öndiagnosztika Nincs külön analóg vagy digitális be- kimenet, hanem analóg vagy digitális csatorna van, amely konfigurálható akár bemenetnek, akár kimenetnek Folyamatközeli hardver és MMI eszközök egységes rendszert alkotnak Napjainkban: PC bázisú rendszerek, amelyek a SCADA-hoz hasonló funkciókat látnak el (Soft Logic), de a vezérlési és szabályozási feladatokat is a PC-k látják el hálózati struktúrában, PLC-k nélkül 21

22 Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek Visual Logic Controller (VLC) PLC-k versenytársa a PC bázisú irányítórendszer PLC és PC között sok a hasonlóság, de vannak lényeges különbségek is: HW megbízhatósága, SW kialakítása: Megoldás: VLC: PENTIUM processzor teljesítménye + Windows NT előnyei + Windowstól független biztonságos működés VLC fontos jellemzői: futtatáshoz szükséges adatok a memóriában, vezérlőprogram futtatásakor nem kell a merevlemezről adatokat beolvasni (csak rendszerindításkor) merevlemez hibája miatt nincs rendszerleállás, Fontos adatok a memóriakártyán őrződnek, Nem probléma a többféle I/O eszköz és PC közti kapcsolat (sokféle driver van) 22

23 Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek Real-time operációs rendszer prioritással rendelkezik a Windows NT-vel szemben (vezérlőrendszer a Windows-tól függetlenül fut) VLC túléli a kék halált, így a folyamatirányítást nem befolyásolja hátrányosan a Windows rendszerhibáiból adódó instabilitás VLC működése lényegesen különbözik az ún. szoft-plc programoktól: Szoft-PLC: Windows alapfunkciók a legmagasabb prioritásúak (pl. lemezműveletek, egér-, billentyűzetkezelés, stb.), a vezérlési műveletek bármikor megszakíthatók, ciklusidő nem meghatározható, valós idejű működés nem garantálható 23

24 Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek A szoft-plc PLC műveletvégzése: Hard real-time vezérlés: a folyamat szempontjából fontos taszkok kapják a legmagasabb prioritást, az összes Windows folyamat a két ciklus között kerül végrehajtásra, a vezérlés nem szakad meg, akár 1 ms-on belüli ciklusidő is elérhető 24

25 Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek A hard real-time PLC műveletvégzése: A klasszikus PLC-s rendszernél: külön HW és SW elemek: rendszer konfigurálásához ugyanazt az adatot több helyen is el kell helyezni változtatáskor valamennyi adatbázist egyenként módosítani kell VLC: összes szükséges adat egyetlen adatbázisban, ezért a SW valamennyi eleme (fejlesztő, MMI, OLE szerver, stb.) ugyanazokat a változókat használja 25

26 Folyamatvizualizáló és SCADA programrendszerek A VLC adatbázis felépítése: A VLC támogatja: Létradiagramos, folyamatábrás programozást On-line programozást Diagnostic Managert Hálózaton keresztüli programfejlesztést, távprogramozást 26