PROGRAMIBILNI LOGIČKI KONTROLERI - MEHATRONIKA

Prvi programibilni logički kontroleri (PLC) razvijali su inženjeri General Motors-a 1968., kada su pokušali pronaći alternativnu zamjenu za složene relejne kontrolne sustave. Novi kontrolni sustav morao je zadovoljiti slijedeće zahtjeve: Jednostavno programiranje, Programske izmjene bez sistemskih intervencija (bez mijenjanja ožičenja), Manje, jeftiniji i pouzdanije komponente od relejnih kontrolnih sustava, Jednostavno i jeftino održavanje Postupnim razvojem došlo se do sustava koji je omogućio jednostavnije povezivanje binarnih signala. Uvjeti pod kojim su ovi signali trebali biti povezani, bili su određeni u kontrolnom programu. S novim sustavima bilo je po prvi puta moguće iscrtati signale na ekranu, te ih pohraniti u vidu datoteke u elektronsku memoriju. Po definiciji Programibilni logički kontroleri su: Prema DIN EN61131-1 (1994.) programabilni logički upravljač (kontroler) jest digitalni elektronički sustav za uporabu u industrijskom okolišu s programabilnom memorijom za internu pohranu primjeni orijentiranih upravljačkih naredbi kod implementiranja specifičnih funkcija kao što su npr. logičko upravljanje, slijedno upravljanje, funkcije odbrojavanja, funkcije brojenja i aritmetičke funkcije, Osnovna namjena PLCa je upravljanje, putem digitalnih ili analognih ulaznih i izlaznih signala, različitim vrstama strojeva ili procesa. Shema PLC-a Glavni djelovi PLC-a su: - mikroprocesor s dodatnim električkim sklopovima, - sklop za opskrbu električnom energijom procesora koji pretvori upravljački istosmjerni napon od 24V u takozvani logički napon (5V), - kvarc za davanje takta procesoru, - prekidač za uključivanje i isključivanje rada procesora, - memorij (sistemska, radna, programska). Preko sabirnog priključka spaja se centralna jedinica (mikroprocesor) s ulazno - izlaznim elementima (modulima - karticama). Ulazni modul treba osigurati: - priključke na koje se priključuju senzori, - prilagodbu napona, - zaštitu centralne jedinice od napona, - zaštitu centralne jedinice od smetnji, - sigurno razlikovanje signala 1/0. Izlazni modul također posreduje između centralne jedinice i automata. Njegove zadaće su : - povezivanje s izvršnim elementima - prilagodba napona, - zaštita centralne jedinice, - pojačanje snage, - zaštita od kratkog spoja. Karakteristike programabilnog logičkog kontrolera: - omogućava direktan priključak binarnih senzora i aktuatora, - odgovara zahtjevima industrijskog okoliša u odnosu na otpornost na povišenu temperaturu, vibracije i elektro-magnetska zračenja, - operacijski sustav je razvijen za optimalnu obradu Boolove logike - operacijski sustav potpomognut programskim i dijagnostičkim alatima dopušta direktan pristup na binarne ulaze i izlaze kao i na interne binarne i digitalne memorije (flag, registre, brojače, tajmere), - operacijski sustav omogućava komunikaciju sa programiralicom-računalom. Glavni cilj PLC-a uključuje povezivanje ulaznih signala prema zadanom programu te ukoliko je ˝true˝ (istina), preklapa ga na odgovarajući izlaz. Booleova algebra predočuje matematičku osnovu ovih operacija, a prepoznaje samo dva određena stanja jedne varijable: ˝0˝ i ˝1˝ . Prema tome, izlaz može jedino poprimiti ova dva stanja. Npr., povezani motor može biti kontroliran putem stanja ˝on˝ ili ˝off˝ (uključeno/isključeno). Funkcija ulaznog modula je da pretvara ulazne signale u signale koji se mogu obraditi PLC-om te da ih dalje proslijedi do centralne upravljačke jedinice. Povrat se obavlja izlaznim modulom. On pretvara PLC signal u signale koji su podesni za pobuđivače (pokretače). Aktualna obrada signala obavlja se u centralnoj upravljačkoj jedinici u skladu s programom koji je pohranjen u memoriji. Program PLC-a se može kreirati na različite načine: putem asemblerske vrste naredbi u tkz. ‘listi izjava', na višem nivou, problemski orijentiranim jezicima kao npr. struktuirani tekst ili u obliku tekućeg dijagrama poput onih predstavljenih u vidu slijednih funkcijskih dijagrama. U Evropi je široka uporaba funkcijskih blok dijagrama koji se baziraju na funkcijskim dijagramima s grafičkim simbolima za logička vrata (logičke ulaze). U Americi, korisnici radije koriste ‘ladder dijagram' (ljestvični dijagram). PLC-Programski jezici Blok dijagram Ladder dijagram STL - Statement list Ovisno o tome kako je centralna upravljačka jedinica povezana na ulazne i izlazne module, mogu se razlikovati kompakt PLC-ovi (ulazni modul, centralna upravljačka jedinica i izlazni modul u jednom kućištu) ili modularni PLC-ovi. Zahtjevi koji se postavljaju na PLC-ove sve više rastu, uz njihovu sve rašireniju uporabu koja je praćena razvojem automatizacije. Npr. vizualizacija, predstavljanje statusa stroja, na način izvršavanja kontrolnog programa putem displeja ili monitora. Također kontroliranje, sposobnost intervencije u kontrolnim procesima ili alternativno, nemogućnost (sprečavanje) provedbe takvih intervencija od strane neautoriziranih osoba. Postalo je neophodno međupovezivanje i harmoniziranje zasebnih sustava kontroliranih pomoću PLC-a. Mreža nekoliko PLC-a kao i veza PLC-a i glavnog računala odvija se putem komunikacijskih interfejsa. Da bi se ovo sprovelo u djelo, mnogi od najnovijih PLC-a su kompatibilni sa otvorenim, standardiziranim bus sistemom, (Profibus) DIN 19245. PLC-ovi koji se trenutno nude na tržištu su podešeni prema zahtjevima kupaca te je moguće naručiti odgovarajući PLC za bilo koju zamislivu primjenu. Tako na primjer, na raspolaganju su sada minijaturni PLC-ovi s minimalnim brojem ulaza/izlaza s početnom cijenom od nekoliko stotina eura. Na raspolaganju su također veći PLC-ovi sa 28 ili 256 ulaza/izlaza. Mnogi PLC-ovi se mogu proširiti u smislu dodatnih ulazno /izlaznih, analognih, pozicioniranih i komunikacijskih modula. Nadalje, PLC-ovi su u mogućnosti da obrađuju nekoliko programa istodobno (simultano). Konačno, PLC-ovi se spajaju s drugim automacijskim komponentama, pa se kreiraju šira područja primjene. Današnji PLCi izvode se u: - kompaktnoj izvedbi (svi su elementi u jednom kučištu), - modularnoj izvedbi odnosno sustav se oblikuje iz modula, - kartičnoj izvedbi u 19 inčnom kučištu, - podržavaju modularni upravljački sustav, - različiti modeli imaju različite mogućnosti proširenja modulima, - sabirnički sustav koji podržava module (ugrađen u module), - mogućnost povezivanja u mrežu pomoću: - RS komunikacijskog sučelja - PROFIBUS - INDUSTRIAL ETHERNET - MULTIPOINT INTERFACE (MPI) - centralna veza programiralicom s mogučnošću pristupa svim modulima. Modularni PLC-ovi se mogu zasebno konfigurirati. Moduli koji se traže za praktičnu primjenu novisno od digitalnih ulazno/izlaznih modula koji mogu npr. uključiti analogne, pozicionirane i komunikacijske module - se ulažu u stalke kućišta, gdje se individulani moduli povezuju putem bus sistema. Ovaj način oblikovanja je poznat kao serijska tehnologija. Postoji širok spektar varijanti, posebno u slučaju posljednjih PLC-ova. Oni uključuju i modularne i kompakt osobine i značajna svojstva poput štednje prostora, fleksibilnosti i mogućnosti proširenja. Kartični format PLC-a je posebna vrsta modularnog PLC-a, razvijenog tokom posljednjih nekoliko godina. Ova vrsta, bilo pojedinačni ili u vidu tiskanih pločica modulskog sklopa, nalazi se u standardiziranim kućištima Prethodni važeći PLC standardi bili su usmjereni na PLC programiranje, a bili su usklađivani na postojeće stanje tehnologije u Evropi krajem sedamdesetih. Od 1992. postoji međunarodni standard koji je i sada aktivan za programljive logičke kontrolere i odgovarajuće periferne uređaje (poznat je pod imenom PLC sustav. Novi IEC 1131standard sastoji se od pet dijelova: ■ Dio 1: Opći podaci ■ Dio 2: Zahtjevana oprema i testovi ■ Dio 3: Programski jezici ■ Dio 4: Korisnička uputstva (u pripremi s IEC-om) ■ Dio 5: Specifikacije usluga poruka (u pripemi s IEC-om) Svrha novog standarda je bila da se definira i normizira dizajn i funkcionalnost PLC-a, kao i za tražene jezike za programiranje, do područja gdje će korsinici moći operirati različitim PLC sustavima bez nekih posebnih poteškoća. Veliki broj glavnih PLC dobavljača su članovi asocijacije, među kojima nabrajamo Siemens, Mitsubishija Allen Bradley, Klockner-Moeller, Phillips.