Bevezetés az intelligens vezérlők programozásába I.
2006/9. lapszám | netadmin | 4136 |
Figylem! Ez a cikk 20 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Bevezetés az intelligens vezérlők programozásába I. Az elmúlt év szeptemberétől jó fél éven át a Villanyszerelők Lapjában a szerzők folyamatosan ismertették a programozható logikai vezérlők, a PLC-k történelmi kialakulását, fejlődését, a mai kor ...
Az elmúlt év szeptemberétől jó fél éven át a Villanyszerelők Lapjában a szerzők
folyamatosan ismertették a programozható logikai vezérlők, a PLC-k történelmi
kialakulását, fejlődését, a mai kor nyújtotta technológiai lehetőségek által
meghatározott, korszerű készülékek felépítését, kapcsolódási felületét mind az
egyedi technológiák, mind az emberi beavatkozások tekintetében.
Jelen cikksorozatunkban egyszerű, konkrét alkalmazási példákkal kívánunk ötleteket
nyújtani és kedvet csinálni a PLC-k alkalmazásához. Az egyes példák ismertetését
a fokozatosság elvét figyelembe véve az egyszerű, de rendkívül költséghatékony
vezérlő relék - amelyek akár nano-PLC-nek is tekinthetők - alkalmazásán keresztül
mutatjuk be. Ugyanis a hatékony munkavégzés és a megbízhatóság igénye miatt már
néhány (2-3) hagyományos időrelé, számláló vagy komparátor relé helyett érdemes
egészen egyszerű vezérlési feladatok esetén is az úgynevezett kompakt vezérlő
reléket alkalmazni. Használatukkal egyrészt megtakarítható az időigényes huzalozási
munka, másrészt a gyakorlatilag mindig jelentkező helyszíni utólagos módosítási
igények is egyszerűen megvalósíthatók.
A vezérlő relék programfeldolgozása a PLC-kkel megegyezően, ciklikusan történik,
azaz minden ciklus elején a vezérlőrendszer beolvassa a bemeneti változókat,
ezekkel és az előzőleg letárolt közbenső változókkal (merkerekkel) végrehajtja
az alkalmazói programot. A ciklus végén a rendszer a program eredményét kiíratja
a mindenkori kimenetekre. Ez a leírt folyamat ciklikusan ismétlődik, amíg a készülék
futási (RUN) üzemmódban van. A ciklusok közben fellépő bármilyen jelváltozás
csak a következő ciklus elején jut érvényre.
A vezérlő relék általában saját magukon, a beépített kijelző és kezelő szervek
segítségével programozhatók, paraméterezhetők, de természetesen számítógépen
futó programozó szoftverrel is fejleszthetők.
A példákban szereplő vezérlő relé létradiagrammal programozható, és előre
definiált, adott számú digitális és analóg be-/kimenetekkel, belső relékkel
(merkerekkel), időzítőkkel, számlálókkal, komparátorokkal, kapcsolóórákkal,
üzemóra-számlálókkal, feltételes ugrásokkal rendelkezik. Egy magasabb kategóriájú
család be-, kimeneteinek, merkereinek száma lényeges nagyobb, továbbá különböző
számítástechnikai műveleteket biztosító funkcióblokkokkal (PID-szabályozó,
korlátozás, léptékezés, PWM stb.), hálózatba kapcsolási képességgel is
rendelkeznek. Azaz a még viszonylag egyszerűen áttekinthető 20-40 be-,
kimeneti jelszámig minden alapvető PLC-funkció a magyar nyelvű kezelői
felülettel és súgóval rendelkező szoftver, és egyéb magyar nyelvű gépkönyvek
segítségével egyszerűen megismerhető, elsajátítható. Természetesen a készüléken
magán is kiválasztható a magyar nyelvű operációs rendszer. Amennyiben a
vezérelendő rendszer a bonyolultsága vagy jelszáma miatt már nagyobb készülék
beépítését igényli, csak akkor érdemes az itt megismert és elsajátított alapokra
építve az IEC 61131-3 szabványt kielégítő, de ugyanakkor viszonylag magasabb
szintű programozási ismereteket igénylő PLC-s rendszerek irányába fordulni,
melynek ismertetése már egy másik cikksorozat tárgya lehet. (Jellegében
hasonló funkciójú készülékekkel rendelkeznek a Moeller Electric, a Crouzet,
a Mitsubishi, az Omron, a Schneider, a Siemens cégek is, hogy csak a jelentősebbeket
említsük.)
A kifejlesztett programok egyszerűen memóriamodul segítségével másolhatók,
sokszorozhatók, illetve a meglévő alkalmazások felülírhatók, módosíthatók.
A számítógépes programozás előnye azonban a vezérlő relétől és technológiától
független - offline - szimuláció, az azonnal rendelkezésre álló, a valós
helyzettel azonos dokumentáció, valamint az egyszerű újrafelhasználási lehetőség.
Az egyes példákat az egyik gyártó szoftverének segítségével mutatjuk be,
ahol az egyes képernyőképek bal oldali felső munkaterületén lesz látható
a kapcsolási rajz. A többi ablak megjelenítését az adott szoftverállapot
függvényében vagy engedélyeztük, vagy kikapcsoltuk. A könnyebb érthetőség
és nyomkövetés érdekében az egyes be-, kimenetekhez szimbolikus jelöléseket,
illetve az egyes áramutakhoz megjegyzéseket is fűztünk. Így a példákhoz írt
magyarázatokat is a minimumra szoríthattuk le. A számítógép képernyőjén megjelenő
kép négyes sorokban, görgethetően a PLC kijelzőjén is megjelenik, és természetesen
azon is szerkeszthető, javítható az alkalmazói program.
Az első példa
Bevezetésként legyen egy egyszerű világítástechnikai példa, amelyen az alapvető
tekercsfunkciókból hármat is bemutatunk.
Az 1. példa szerint megoldandó, hogy egy kisebb irodaépület egyes helyiségeinek
világítását egyedileg és központilag is lehessen kapcsolni.
A felhasznált készüléktípus adott, az alkalmazói programban néhány fontosabb
tekercsfunkció jelentését lehet megismerni. (A készülék a hagyományos relétekercs
funkción kívül még további hatféle funkcióra - negált tekercs, impulzusrelé,
kétállapotú két-bemenetű (set, reset) relé, felfutó/lefutó élfigyelés - paraméterezhető.
A kapcsolási elrendezés, valamint a készülék egyes be-, kimeneteinek funkciói
az 1.1 ábrán láthatók.
A számítógéppel elkészített alkalmazói szoftver az 1.2 ábrán látható. A szoftver
jól láthatóan teljes magyar kezelői felülettel rendelkezik, és természetesen
a szoftversúgó magyarul segít az alkalmazói program elkészítésében.
A Q1-Q4 kimeneteket, azaz az egyes irodai világításokat egyrészt az egyedi
kapcsolók esetén alkalmazott impulzusrelé funkciók kapcsolják váltakozóan be-ki,
másrészt pedig a központi kapcsolók esetén az "S" set (beállítás), illetve
az "R" reset (törlés) funkciókkal paraméterezett kimenetek működtetik párhuzamosan.
Az egyes tekercsek mindig csak felfutó élre, azaz az egyes kapcsolók megnyomásakor
lépnek működésbe. Tehát nem szintre, mint a szokásos relék, hanem jelváltásra
érzékenyek!
A jobb láthatóság érdekében a felnagyított képről lemaradt a 3. és 4. irodahelyiség
lekapcsolása (012, 013 áramutak), de ezek értelemszerűen szintén a bekapcsoláshoz
hasonlóan "VAGY" kapcsolatban csatlakoznak az ábra alján látható 1. és 2. irodahelyiségekhez.
Amint korábban említettük, a programok működése magán a számítógépen is a szimulációs
mód segítségével ellenőrizhető. A program szimulációs képe a következő, 1.3
ábrán látható.
Az ábra éppen az I05 megnyomásának pillanatát mutatja, azaz ennek hatására
az összes világítás bekapcsol, és ez mind a kijelzésben kiválasztott kimenetek
állapotán, mind az áramutas rajzon is jól látható.
A kép bal oldalán többek között a szimuláció üzemmódja is megválasztható, azaz,
hogy az egyes bemeneteket nyomógombként vagy kétállapotú kapcsolóként szükséges-e
szimulálni. Sőt, esetleges hibakeresés esetén lehetőség van az egyes programlépések
egyedi végrehajtására (pl. lassú, emberileg is követhető ciklusidő beállítása,
vagy akár adott feltételek esetén a programfutás leállítása).
Szóval, ilyen egyszerű akár egy bonyolultabb program összeállítása is. Nézzünk
most egy olyan példát, amely időzítőt és számlálót is tartalmaz.
A második példa
A 2. példa a következő. A lépcsőház és a pincerész világítását egymástól függetlenül
négy-négy helyről kell tudni kapcsolni. Az első bekapcsolást követően a világítás
5 percig legyen bekapcsolva. Amennyiben valaki a bekapcsolt állapotban még
egyszer megnyomja az adott szekció világításgombját, akkor a világítás az
aktuális időtartamtól függetlenül újra 10 percig álljon fenn. A kapcsolási
rajz a 2.1 ábrán látható. A lépcsőház első és második időzítését a T01 és
T02, a pincerész megfelelő időzítéseit a T03 és T04 időrelék biztosítják.
A lépcsőház- és a pincevilágítás működtetés-számlálását a C01 és C02 számlálók
végzik.
2.1 ábra
A számítógéppel elkészített alkalmazói szoftver a 2.2 ábrán látható. Az ábrán
a 010 áramútig a lépcsőházi vezérlés látható, majd a 011-től kezdődik a teljesen
hasonló pincevilágítás-vezérlés felépítése.
2.2 ábra
Új elemként jelent meg a bekeretezett M01 jelű belső relé (programozási nyelven:
közbenső változó). Az M01 érdekessége még az újonnan bevezetett tekercsfunkció,
a lefutó élérzékelés. A tekercs csak egy ciklusidőre lesz gerjesztve, mert
a működtetést a Q01 kikapcsolása (lefutó éle) vezérli.
2.3 ábra
Az egyes funkcióblokkok (jelen esetben a C01-C02, illetve a T01-T02) számára
különálló paraméterező ablak áll rendelkezésre a szoftverben, amely ablakot
a készüléken is meg lehet hívni.
A 2.3 ábrán a T01 időzítő, a 2.4 ábrán a C01 számláló paraméterező ablakát
mutatjuk be, amelyben magyarázatként még az egyes blokkok választéka külön
is látható.
2.4 ábra
A 2.4 ábrából az is látható, hogy beállítási értékként nem csak egy állandó
(konstans), hanem egy másik számláló, időzítő vagy akár tetszőleges analóg
bemenet aktuális értéke, azaz a program során változó érték is beállítható.
Kedvcsinálónak és gondolatébresztőnek talán ennyi is elegendő! Érdemes még megjegyezni, hogy a példában szereplő vezérlő relében 128, a fenti ábrákon is látható áramút programozható, az egyes (időzítő, számláló stb.) funkcióblokkokból a programokban 16-16 áll rendelkezésre, a be-, kimeneteken kívül a belső relék (merkerek) száma pedig 32.
Legközelebb a programkapcsoló órát, az analóg jelek összehasonlítását, illetve
az üzemóra-számlálás lehetőségeit kívánjuk bemutatni. Divényi András
