Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Metalwork
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Omron Sysmac CQM1 budowa systemu. Wstęp czyli co to jest PLC

ArturAVS 31 Aug 2021 10:29 1719 3
  • Omron Sysmac CQM1 budowa systemu. Wstęp czyli co to jest PLC
    Sterowniki programowalne czyli PLC (z ang. Programmable Logic Controller) na dobre zadomowiły się w przemyśle i nie tylko, dając dużą elastyczność konfiguracji urządzeń a tym samym zapewniając oszczędności i poprawiając wydajność produkcji. Idea PLC powstała pod koniec lat 60-tych ubiegłego wieku w USA. Konstruowane i produkowane wtedy maszyny i urządzenia miały logikę działania i algorytm "zaszyty" na stałe w sprzęcie. Funkcje logiczne i sterowanie elementami wykonawczymi było realizowane przy użyciu przekaźników i styczników a także np. przekaźników czasowych. Jakakolwiek zmiana algorytmu pracy maszyny/urządzenia wymagała modyfikacji okablowania co czasami nie było takie proste w przypadku bardziej rozbudowanych układów sterowania. W 1968 roku grupa amerykańskich inżynierów zaproponowała wprowadzenie nowego typu sterowania którego algorytm nie byłby zapisany w "okablowaniu" lecz w pamięci. Pomysł się przyjął i już w 1970 roku na wystawie obrabiarek w Chicago zaprezentowano pierwszy działający system tego typu. Działanie polegało na cyklicznym obiegu pamięci programu. Taki system pozwalał na realizację różnorodnych algorytmów pracy bez ingerencji w część sprzętową a tylko poprzez zmianę zawartości pamięci programu. Szacuje się że w połowie lat 70-tych w przemyśle metalurgicznym USA pracowało około 3000 sterowników PLC, dla porównania w tym samym czasie ilość PLC w Republice Federalnej Niemiec szacowano na około 1000 sztuk. W tym czasie na rynku dostępne były sterowniki około 43 producentów. Pod koniec lat 70-tych XX wieku w Polsce zainstalowanych było kilkaset różnych PLC które to importowano indywidualnie lub razem ze sprowadzanymi z za granicy maszynami/urządzeniami. Podejmowano również próby produkcji krajowego sterownika PLC, prób tych podjęły się Zakłady Automatyki Przemysłowej MERA ZAP w Ostrowie Wielkopolskim w 1977 roku. Sterownik nosił nazwę INTELSTER PC4K i tak naprawdę był robiony na licencji firmy PILZ GmbH (dawny RFN).

    Zasadą działania sterowników PLC jest praca w pętli gdzie sterownik wykonuje kolejno rozkazy zawarte w pamięci programu. W dużym uproszczeniu (zależy to od konkretnego modelu PLC) sterownik po włączenie odczytuje stan wejść i "mapuje" go do pamięci RAM i wykonuje następny rozkaz programu. Po dojściu do końca listy rozkazów wykonuje stosowne obliczenia i według wyliczeń algorytmu programu mapuje stany na odpowiednie wyjścia tym samym je aktywując. Pracę sterownika można zapisać w postaci kroków, np.;

    • autodiagnostyka (zależnie od sterownika)
    • odczyt wejść
    • wykonanie programu
    • zadania komunikacyjne (zależnie od sterownika)
    • ustawienia wyjść (zależnie od sterownika i rodzaju wyjść, analogowe/cyfrowe)




    Dla przeciętnego automatyka dużym problemem mogłoby być napisanie odpowiedniego programu, dlatego firmy produkujące PLC stworzyły do tego specjalne oprogramowanie pozwalające nawet na przeniesienie typowego schematu elektrycznego w logikę programu sterownika. Aplikacje te pozwalają używać jednego bądź kilku języków które to są bliżej lub dalej zgodne z normą IEC 61131-3 która to definiuje zalecenia co do programowania PLC. Najczęściej używane języki programowania PLC;

    • LD (ladder diagram) drabinka logiczna – schemat bardzo zbliżony do typowego schematu elektrycznego
    • FBD (function block diagram) – jeden z najpopularniejszych języków programowania PLC, diagram bloków funkcyjnych
    • ST (structured text) tekst strukturalny – bardzo zbliżony do Pascal'a
    • IL (instruction list) lista instrukcji – przypomina asembler
    • SFC (sequential function chart) sekwencyjny ciąg bloków – bloki programowe z warunkami przejścia



    Środowiska (IDE) dla PLC są tworzone przez producentów lub też niezależne firmy informatyczne. Zależnie od modelu i producenta PLC systemy mogą posiadać różną konfigurację. Najważniejsza jest CPU (Central Processing Unit - centralna jednostka przetwarzająca), zwykle posiadająca wejścia i wyjścia cyfrowe/analogowe. Większość CPU posiada możliwość rozbudowy o dodatkowe moduły np.;

    • moduł wejść cyfrowych
    • moduł wejść analogowych
    • moduły komunikacyjne (RS232, RS422, RS485, CAN etc.)
    • moduł wyjść cyfrowych
    • moduł wyjść analogowych
    • moduły specjalne
    • moduły pamięci ROM, PROM, EPROM, EEPROM


    Poniżej przykładowe moduły rozszerzeń PLC.

    Siemens S7-200 moduł wyjść cyfrowych;

    Omron Sysmac CQM1 budowa systemu. Wstęp czyli co to jest PLC

    Omron OC211, moduł wyjść cyfrowych przekaźnikowych;

    Omron Sysmac CQM1 budowa systemu. Wstęp czyli co to jest PLC


    Omron moduły komunikacyjne;

    Omron Sysmac CQM1 budowa systemu. Wstęp czyli co to jest PLC


    Oczywiście wraz z rozwojem ogólnie pojętej elektroniki możliwości sterowników PLC znacząco się zwiększały. Pierwsze konstrukcje obsługiwały tylko wejścia/wyjścia cyfrowe a do akwizycji sygnałów analogowych były stosowane specjalne moduły rozszerzeń. Większość sterowników nie posiada żadnego interfejsu operatora poza kilkoma kontrolkami sygnalizującymi stan pracy, panele operatorskie z angielskiego nazywane HMI (Human Machine Interface) w pierwszych systemach PLC były budowane w sposób tradycyjny tj. używały tradycyjnych kontrolek i włączników/przełączników do komunikacji z operatorem. Upowszechnienie wyświetlaczy LCD spowodowało powstanie HMI z prawdziwego zdarzenia. Prezentowanie w postaci graficznej procesów kontrolowanych przez PLC i często dotykowy ekran znacząco poprawiło interakcję z operatorem. Przykładowe panele HMI;

    Siemens;

    Omron Sysmac CQM1 budowa systemu. Wstęp czyli co to jest PLC

    Omron;


    Omron Sysmac CQM1 budowa systemu. Wstęp czyli co to jest PLC

    GE Fanuc;


    Omron Sysmac CQM1 budowa systemu. Wstęp czyli co to jest PLC





    Oraz kilka przykładów PLC;

    Siemens Simatic S7-300;

    Omron Sysmac CQM1 budowa systemu. Wstęp czyli co to jest PLC

    Mitsubishi;

    Omron Sysmac CQM1 budowa systemu. Wstęp czyli co to jest PLC

    Omron Sysmac CQM1;

    Omron Sysmac CQM1 budowa systemu. Wstęp czyli co to jest PLC


    Za pewną odmianę PLC można uznać tzw. przekaźniki programowalne których konstrukcja oraz budowa wywodzi się bezpośrednio z PLC. Przekaźniki te budową przypominają PLC choć ich konstrukcja jest mocno uproszczona, większość składa się z następujących bloków (często zawartych w jednym urządzeniu);

    • moduły wejściowe
    • jednostka centralna
    • moduły wyjściowe


    Algorytm działania jest również zbliżony do tego znanego z PLC;

    • czytanie stanu wejść
    • wykonanie programu
    • aktualizacja stanów wyjść


    Praca przekaźnika polega na ustawianiu odpowiednich stanów na wyjściu zależnie od stanów wejściowych i algorytmu (programu użytkownika) zapisanego w pamięci. Oczywiście działanie musi być odpowiednio szybkie aby wszystkie operacje były wykonywane w odpowiednim czasie. Większość przekaźników programowalnych posiada wbudowany prosty interfejs użytkownika będący jakby namiastką HMI który posiada niewielki wyświetlacz LCD oraz kilka przycisków. Przekaźniki te są stosowane w aplikacjach mniej wymagających gdzie użycie "rasowego" PLC byłoby nieuzasadnione ekonomicznie i funkcjonalnie. Jednym z pierwszych ogólnodostępnych przekaźników programowalnych był Logo! firmy Siemens;

    Omron Sysmac CQM1 budowa systemu. Wstęp czyli co to jest PLC

    Powstały różne modele wielu producentów np.;

    Rodzina Easy firmy Moeller (aktualnie Eaton);

    Omron Sysmac CQM1 budowa systemu. Wstęp czyli co to jest PLC

    Rodzina Zelio Logic firmy Schneider Electric;


    Omron Sysmac CQM1 budowa systemu. Wstęp czyli co to jest PLC

    Czy też mniej znane firmy Lovato;


    Omron Sysmac CQM1 budowa systemu. Wstęp czyli co to jest PLC

    A także rodzina przekaźników programowalnych NEED krajowego producenta firmy Relpol;


    Omron Sysmac CQM1 budowa systemu. Wstęp czyli co to jest PLC

    Maksymalnie uproszczony (żeby nie powiedzieć prostacki) interfejs oprócz interakcji z operatorem umożliwia również wprowadzenie programu do pamięci przekaźnika, wymaga to co prawda nieco cierpliwości nie mniej jest możliwe. Podobnie jak w PLC tak i w przypadku przekaźników programowalnych jest kilka języków do wyboru choć tu popularniejszy jest LD (tzw. drabinka logiczna). Poniżej przykład identycznego programu zapisanego w językach FBD oraz LD;


    Omron Sysmac CQM1 budowa systemu. Wstęp czyli co to jest PLC

    Ponieważ przypadkowo wpadł mi w ręce kompletny system PLC firmy Omron który został przeznaczony do utylizacji postanowiłem opisać jego budowę wewnętrzną;

    Omron Sysmac CQM1 budowa systemu. Wstęp czyli co to jest PLC

    W skład systemu wchodzą następujące moduły;

    • Zasilacz PD026
    • Jednostka centralna CQM1-CPU11
    • Moduł wejść cyfrowych ID212
    • 2 x Moduł wyjść cyfrowych (przekaźnikowych) OC222



    W kolejnych częściach przyjrzymy się bliżej budowie poszczególnych sekcji systemu PLC Omrona.


    Tematy powiązane;
    Omron CQM1 część 1, zasilacz PD026
    Omron CQM1 część 2, jednostka centralna CPU11
    Omron CQM1 część 3, moduł wejść cyfrowych ID212

    Cool! Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    ArturAVS
    Moderator of HydePark/Cars
    Offline 
    Z wykształcenia technik RTV, z zamiłowania elektronik/elektrotechnik konstruktor.
    Has specialization in: kf, audio, elektronika truck, inne dziwne konstrukcje
    ArturAVS wrote 13138 posts with rating 2359, helped 1464 times. Live in city Grajewo. Been with us since 2005 year.
  • Metalwork
  • #2
    tmb85
    Level 13  
    Fajny artykuł.
    Na rozmowach o pracę na automatyka często wymagane jest opisanie jak działa PLC.
    Z doświadczenia wiem że w LOGO można ręcznie zmieniać program z panelu sterownika, natomiast w NEED było to nie możliwe jakiś czas temu (zmiana programu była możliwa tylko poprzez wgranie do PLC z komputera albo wczytanie programu z zewnetrznej pamięci).
  • Metalwork
  • #3
    ArturAVS
    Moderator of HydePark/Cars
    Lata temu pracując jeszcze w UR dostałem za zadanie skonstruować szafę sterowniczą do pewnej maszyny, wstępny projekt zawierał około 50 przekaźników + styczniki sterujące urządzeniami wykonawczymi. Jako że miałem wtedy hurtowy dostęp do wyrobów Moellera to przeglądając katalogi wpadł mi w oko przekaźnik programowalny Easy. Po przeliczeniu wszystkiego od nowa wystarczał Easy + 6 styczników wykonawczych, program napisałem na podstawie logiki schematu elektrycznego i wpisałem do przekaźnika "z palca". Wtedy (początek lat 2000-nych) była to nowość a dla jednego systemu nie było sensu kupować oprogramowania i kabla programującego. W automatyce już dawno nie siedzę (teraz branża pojazdów użytkowych i sprzętu ciężkiego) ale czasem spotykam różne sterowniki PLC czy przekaźniki programowalne w zabudowach pojazdów. Ten konkretny system Omrona pochodzi z autocysterny do przewozu mleka i swoje już "wylatał". Chciałem pokazać budowę i nieco przybliżyć konstrukcję takich sterowników.

    tmb85 wrote:
    Na rozmowach o pracę na automatyka często wymagane jest opisanie jak działa PLC.

    Czasem pytający sam nie wie o co pyta :D.
  • #4
    Dariusz Goliński
    Level 22  
    Ja bym dorzucił jeszcze info o języku CodeSys i sterowniki Pro-Face.