Курс лекций. Программируемые логические контроллеры.


Чтобы посмотреть презентацию с оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов:

Федеральное агентство железнодорожного транспортаФилиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования«Сибирский государственный университет путей сообщения» в г.Новоалтайске Курс лекций. Программируемые логические контроллеры. Автор: преподаватель информатики и схемотехники Чебан Олег ОлеговичДата создания: 2014, г. НовоалтайскЦель работы: 1. Рассмотреть современные средства промышленной автоматики.2. Классифицировать программируемые логические контроллеры.3. Познакомиться с языками программирования ПЛК стандарта МЭК 61131-3. Программируемые контроллеры.Управляющий контроллер - это модуль, обеспечивающий логику работы устройства. Любая машина, способная автоматически выполнять некоторые операции, имеет в своем составе управляющий контроллер. Контроллер — это мозг машины. Контроллеры технически могут быть реализованы с помощью пневматического или гидравлического автомата, релейной или электронной схемы, или даже компьютерной программы. Контроллеры, выпущенные на основе реле или микросхем с «жесткой» логикой, невозможно научить выполнять другую работу без существенной переделки.Типичный программируемый логический контроллер (ПЛК) представляет собой блок, имеющий определенный набор выходов и входов, для подключения датчиков . Вход — это датчик (датчик движения, сумеречный датчик, термостат и т.п.). Выход — это исполнительные механизмы (фонарь, станок, насос и т.п.). Логика управления описывается программно на основе микрокомпьютерного ядра. Одинаковые ПЛК могут выполнять разные функции. Для изменения алгоритма работы не требуется переделки аппаратной части. Рис. 1. Принцип работы ПЛК Аппаратная реализация входов и выходов ПЛК ориентирована на сопряжение с унифицированными приборами и мало подвержена изменениям. Опрос входов и выходов контроллер осуществляет автоматически, за это отвечает системное программное обеспечение. Задачей прикладного программирования является реализация алгоритма управления машиной.Программируемый контроллер — это программно управляемый дискретный автомат, имеющий множество входов, подключенных посредством датчиков к объекту управления, и множество выходов, подключенных к исполнительным устройствам.Входы-выходы бывают:1. бинарными или дискретными — имеющие два состояния: включен и выключен, логическая 1 и 0;2. аналоговыми — непрерывный сигнал, например, уровень напряжения, температуры, скорости и т. д.;3. специализированные, для работы с специфическими датчиками (например, интерфейсы дисплейных модулей, блоки управления шаговыми двигателями).Аналоговые сигналы в ПЛК преобразуются в цифровую (дискретную) форму представления, но в технических документах к ПЛК указывается количество дискретных и аналоговых входов-выходов. I.1. Режим реального времени и ограничение на использование ПЛК.Большинство ПЛК работают по методу периодического опроса входных данных (сканирование), выполняет пользовательскую программу и устанавливает необходимые значения выходов. ПЛК имеет обычно один процессор и выполняет несколько задач псевдопараллельно, последовательными порциями. Время реакции на событие зависит от числа одновременно обрабатываемых событий. В системах реального времени помимо правильности решения определяющую роль играет время реакции. Т.к. время реакции исполнительных устройств значительно выше, с реальными ограничениями возможности использования ПЛК по времени приходится сталкиваться редко.I.2. Условия работы ПЛК.К негативным факторам, определяющим промышленную среду, относятся: температура и влажность, удары и вибрация, коррозионно-активная среда, пыль, электромагнитные помехи. ПЛК — это конструктивно законченное изделие, физическое изготовление которого определяется степенью защиты, начиная от контроллеров в пластиковых корпусах, предназначенных для монтажа в шкафу (степень защиты IP20), до герметичных устройств в литых металлических корпусах, предназначенных для работы в особо жестких условиях. I.3. Интеграция ПЛК в систему управления предприятием.Контроллеры традиционно работают в нижнем звене автоматизированных систем управления предприятием (АСУ). ПЛК является первым шагом при построении систем АСУ. Далеко не всегда удается создать полностью автоматическую систему. Общее руководство управления системой возлагается на квалифицированного специалиста — диспетчера. В отличии от автоматических систем управления такие системы называют автоматизированными. Диспетчерский пульт управления в простых случаях представляет собой табло с множеством кнопок и световых индикаторов. В более сложных системах применяются персональные компьютеры (ПК). Системы сбора данных и оперативного диспетчерского управления называют SCADA-системами. SCADA (от англ. supervisory control and data acquisition, диспетчерское управление и сбор данных) — программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. SCADA может являться частью АСУ.Помимо живого отображения технологического процесса, хорошие диспетчерские системы позволяют накапливать полученные данные, производят их хранение и анализ, определяют критические ситуации, позволяют создавать сценарии управления (как правило, Visual Basic), формируют данные для анализа экономических характеристик.Для связи ПЛК с системой диспетчерского управления использую ОРС-сервер (он умеет получать доступ к данным ПЛК), который встроен в систему программирования CoDeSys. Разработчику остается определить список доступных переменных, настроить сеть и конфигурацию ОРС-сервера для взаимодействия с системой SCADA. Рис. 2. Место ПЛК в АСУ Сеть fielbus – промышленная сеть Промышленная сеть позволяет создавать распределенную систему управления, в которой каждый ПЛК решает локальную задачу. Распределенные системы выигрывают по надежности, гибкости монтажа и простоте обслуживания.I.4. Рабочий цикл.При включении питания ПЛК выполняет самотестирование и настройку аппаратных ресурсов, контроль целостности прикладной программы, загрузку системной (управляющей) программы в оперативную память (ОЗУ). Работа ПЛК состоит из постоянного повторения последовательности действий, входящих в рабочий цикл.Рабочий цикл состоит:1. Начало цикла.2. Чтение состояния входов. В оперативной памяти ПЛК создается полная одномоментная зеркальная копия значений входов.3. Выполнение кода прикладной программы.4. Запись состояния выходов.5. Обслуживание аппаратных ресурсов (системный таймер, часы реального времени, оперативное самотестирование и т.д.).6. Монитор системы исполнения. Функции: загрузка кода программы в оперативную память, управление последовательностью команд, контроль времени цикла.7. Переход на начало цикла. Общее время рабочего цикла называется временем сканирования. Прикладная программа работает с копией значений входов, которые не изменяются в пределах одного рабочего цикла. Это фундаментальный принцип построения ПЛК сканирующего типа. В развитых ПЛК устранение плавающего времени цикла осуществляется системой, например, если управляющая программа выполняется слишком быстро, то в рабочий цикл добавляется искусственная задержка. Если контроль цикла не предусмотрен, то для решения подобных задач используют таймеры. I.5. Время реакции.Время реакции — это время с момента изменения состояния системы до момента выработки соответствующей реакции. Если изменение значений входов произошло перед фазой чтения, то время реакции будет наименьшим, если изменения значений входов происходит сразу после фазы чтения, то время реакции будет наибольшим. В развитых системах предусмотрена возможность создавать отдельные программы исполняемые по прерыванию, помимо основного управляющего кода. Рис. 3. Время реакции ПЛК Время цикла сканирования является базовым показателем быстродействия ПЛК,I.6. Устройство ПЛК.Аппаратно ПЛК является вычислительной машиной. Архитектура его процессорного ядра практически не отличается от архитектуры компьютера. Отсутствует видеоплата, дисковая подсистема, средства ручного ввода.Рис. 4. Программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК-63 МЭК — международная энерготехническая комиссия. Штаб-квартира в Женеве www.oec.chМЭК 61131-3 раздел международного стандарта, описывающий языки программирования для программируемых логических контроллеров (ПЛК).Стандарт устанавливает 5 языков программирования:ST - Structured Text - структурированный текст (аналог языка Паскаль); IL - Instruction List - список инструкций;SFC - Sequential Function Chart - последовательные функциональные схемы; FBD - Function Block Diagram - диаграммы функциональных блоков (LogoSoft); LD - Ladder Diagram - релейно-контактные схемы (LogoSoft); Первые два языка относятся к классу текстовых, остальные графические. После принятия стандарта появилась возможность создания аппаратно-независимых библиотек.III. Инструменты программирования.Крупнейшие лидеры рынка ПЛК предлагают мощные комплексы для МЭК-языков (Concept, Siemens..).Наиболее популярные комплексы:CoDeSys – один из самых развитых функционально полных инструментов программирования МЭК 61131-3. Офиц. сайт: http://www.codesys.comIsaGRAF - инструмент разработки прикладных программ для ПЛК на языках стандарта 61131-3 и 61499, который позволяет создавать локальные или распределенные системы управления. Основа технологии — среда разработки приложений (ISaGRAF Workbench) и адаптируемая под различные аппаратно-программные платформы исполнительная система (ISaGRAF Runtime). Офиц. сайт: http://www.isagraf.comOpenPCS - Офиц. сайт: www.infoteam.de Интегрированная среда предполагает наличие:1. встроенного текстового редактора (автоматическое объявление переменных, проверка синтаксиса программы, нумерация строк и т.п.);2. графического редактора (автоматическая трассировка соединений компонентов, автоматическая расстановка компонентов, копирование и перемещение групп компонентов, масштабирование изображений и т.п.);3. средства отладки (единый механизм соединения с ПЛК, загрузку кода управляющей программы в ОЗУ и электрически перепрограммируемую память, выполнение программы в режиме реального времени, режим останова, горячий, холодный и заводской сброс ПЛК, графическую трассировку переменных, пошаговое выполнение команд, визуализаци с помощью графических примитивов);4. средства управления проектом (управление процессом трансляции и сборки кода, управление библиотеками, документирование проекта, описание переменных);5. средства восстановления проекта (сжатие всех файлов проекта и сохранение в памяти ПЛК, утилита архивации проектов и сохранение на сервере);6. средства безопасности (парольный доступ к проекту);7. средства тестирования проекта (поиск объявленных, но не используемых переменных и т.п.);8. средства импорта и экспорта.

Приложенные файлы

  • ppt automatika
    Чебан О. О.
    Размер файла: 233 kB Загрузок: 6