PLC alapismeretek

Programmable Logic Controller (Programozható logikai vezérlők) a korszerű ipari automatizálás alapeleme a gazdasági versenyhelyzet és a maradéktalan vevői igények kielégítése hozta létre 1969 – az első PLC a MODICON cégtől a General Motors megrendelésére Huzalozott CPU 1 kBájt memória 128 I/O csatorna Bitműveletek (ÉS, VAGY, NEM, stb.) az igazi fejlődés a mikroprocesszorok megjelenésével kezdődött a 70-es évek közepétől (1, 8, 16, 32 bites processzorok) jelenleg: több PLC-s rendszerek, PLC hálózatok

A PLC felépítési vázlata Terepi busz (ipari kommunikációs vonal) Prog- ram tár (ROM) Központi Logikai Egység (CPU) Bemeneti illesztő egység (Analóg és digitális bemeneti csatornák) Kimeneti illesztő egység (Analóg és digitális kimeneti csatornák) Progra-mozó egység Kommuniká-ciós egység (RS232, USB, Ethernet, stb. portok) TÁPEGYSÉG (+ 5 Volt) Adat tár (RAM) …… n m Számláló és időzítő egység Kapcsolat a vezérléssel (vezérlési elemek) Belső sín

Központi logikai egység (CPU) Feladatai: programutasítások végrehajtása műveletvégzés – ALU (aritmetikai logikai egység + regiszterek) Logikai műveletek (ÉS, VAGY, NEM, stb.) Aritmetikai műveletek ( összeadás, kivonás, stb.) periféria kezelés megszakítás kezelés vezérlő jelek előállítása, szinkronizálás

Műveletvégzés az ALU-ban ADATSÍN A+B ACC Tárhelyek: I/O térképek Memória Regiszterek A ALU Utasításban szereplő cím: B Vezérlőjelek

Műveletvégzés az ALU-ban PLC-nél használatos gyakoribb változók (operandusok) típusai: BIT: alapegység a digitális technikában BYTE (bájt): 8 bit alkotja WORD (szó): 2 bájt alkotja BCD kód: 4 bájt: 0, …, 9999 DWORD (dupla szó): 2 szó alkotja INTEGER (egész): -32768,…, +32767 DINTEGER(dupla egész): -231,…, +231-1 REAL (valós): - 1,17*10-38,…, +3,4*1038 H L H L

Mikroprocesszorok CISC: - komplex utasításkészlet - bonyolult utasítások - mikroprogramtár használata - változó hosszúságú utasítások - bonyolult mikroprogram RISC: - csökkentett utasításkészlet - egyszerű utasítások (Load/Store) - huzalozott utasítás végrehajtás (hardver) - fix hosszúságú utasítások - bonyolult fordítóprogram

PLC mikroprocesszorok 1 bites processzor (bitprocesszor) Csak logikai műveleteket végez 8 bites processzor (I8080, I8085, Z80, Z85) Logikai műveletek Aritmetikai műveletek 16 – 32 bites processzorok (RISC) Lebegőpontos művelet végrehajtás

Memóriák Programtár (ROM, csak olvasható memória) Rendszerprogram (Op. Rendszer) Felhasználói program (vezérlési program) Memória típusok: - EPROM, EEPROM, FlashROM, MMC kártya Adattár (RAM, írható-olvasható memória) I/O térképek átmeneti változók, paraméterek részeredmények

Kapcsolat a vezérléssel Bemeneti csatornák Digitális: - egyenáramú (+24V) - váltakozó áramú (230V AC) Analóg: 0, ± 10V; 4 – 20mA, 0 – 20mA Funkciói: kapcsolat a bemeneti elemekkel, érzékelőkkel galvanikus elválasztás zajszűrés állapot jelzés (LED) Kimeneti csatornák Digitális: - univerzális (relés) - egyenáramú tranzisztoros (+24V) - váltakozó áramú tirisztoros (230VAC) Analóg: 0, ± 10V; 4 – 20mA; 0 – 20mA Funkciói: kapcsolat a kimeneti elemekkel, beavatkozókkal Galvanikus elválasztás

Egy egyenáramú bemeneti csatorna elvi felépítése + U K INV MUX felé R1, C1, C2 - bemeneti zavarszűrő R2 - áramkorlát LED1 - csatorna állapotjelző OT - optocsatoló INV - inverter

Váltakozó áramú bemeneti csatorna 230 V AC K N C2 - zavarszűrő kondenzátor GR1 - egyenirányító híd C1 - szűrő kondenzátor

Univerzális relés kimenet MK U vezérlés T1 - meghajtó tranzisztor K - a relé érintkezője (PLC-n belül) MK - a kimeneti csatornára kapcsolt beavatkozó

Egyenáramú tranzisztoros kimenet elvi felépítése U1 - optocsatoló T2 - teljesítmény tranzisztor LED1 - csatornaállapot jelző Bizt - olvadóbiztosíték (kimenet zárlatvédelem)

Váltakozó áramú triakos kimenet elvi vázlata MK D, R4, R5, C1 - triak gyújtóáramkör TR - triak MK - beavatkozó elem 0V

Analóg jelek feldolgozása Digtális jel 1 1 1 H Ui 0 0 L A ti B A ti B Az iparban használatos analóg jel szintek: 0-20mA; 4-20mA áramszintek 0-5V; 0-10V; (-10; +10)V feszültségszintek - Pt100 ellenállás hőmérő jelei - Különböző hőelemek jelei (J, K, T, stb.)

Analóg I/O csatornák Analóg bemenet: A/D átalakítás N bites digitális jel Analóg jel A … D Analóg kimenet: D/A átalakítás N bites digitális jel Analóg jel D … A

16 bites AD átalakító 216 = 65536 → -32768, …, 0, …, +32767 (0 ± 10)V tartományban: 27648 (6C00H) → +10V -27648 (9400H) → -10V ΔU ≈ 0,36mV felbontás (4 – 20)mA tartományban: 27648 (6C00H) → 20mA 0 (0000H) → 4mA ΔI ≈ 0,578μA felbontás Tárolás: 16 bites WORD (szó) típusú változóként

A PLC működése (Siemens) Ciklikus és eseményvezérelt Ciklusidő: (5 – 50 – 100)ms