VISOKA ŠKOLA ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA
STRUKOVNIH STUDIJA
Vujadin Šošić
Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u
proizvodnom postrojenju
-
Diplomski rad
BEOGRAD 2014
-
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
.
Kandidat: Vujadin Šošić
Broj indeksa: ASUV 6/11
Smer: Automatika i sistemi upravljanja vozilima
Tema: Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodnom
postrojenju
Osnovni zadaci :
1. Uvod u automatizaciju
2. Primena „PLC“ uređaja
3. Realizacija projekta
Beograd, 2014
Dr. Vera Petrović
Mentor:
_____________________
2
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
IZVOD:
Ovaj diplomski rad prikazuje automatizaciju pokretnih traka i pakovanja proizvoda u
proizvodnom postrojenju . Praktično rečeno, diplomski rad je baziran na automatizovanom
procesu u nekom industijskom pogonu.
Kompletna automatizacija navedenog je realizovana pomoću PLC-a marke Siemens. Softversko
rešenje je realizovano u programu Simatic STEP7-TIA Portal V12.
ABSTRACT:
This thesis shows the automation of assembly lines and packaging of the product in the
manifacturing fascility. Practically speaking, the thesis is based on the automation proces in an
industrial plant.
Complete automation mentioned above is realised by PLC of Siemens. The softvare solution is
realised in Simatic STEP7-TIA Portal V12 program.
3
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
SADRŽAj
1.UVOD U AUTOMATIZACIJU
1.1. UPRAVLJANJE I REGULACIJA
5
6
1.1.1. UPRAVLJANJE
6
1.1.2. PODELA SISTEMA AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA
7
1.1.3. SISTEMI AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA I REGULACIJE
9
2. PRIMENA PLC-A U AUTOMATIZACIJI
11
2.1. UVOD U PLC
11
2.2. ISTORIJAT PLC-A
11
2.3. ARHITEKTURA PLC-A
12
2.4. KONSTRUKCIJA PLC SISTEMA
14
2.4.1. CENTRALNO PROCESORSKA JEDINICA (CPU)
2.4.1.1.
SCAN CIKLUS
15
16
2.4.2 MEMORIJA
17
2.4.3 ULAZNO/IZLAZNI MODULI
18
2.4.3.1. DIGITALNI ULAZNI MODULI
19
2.4.3.2. DIGITALNI IZLAZNI MODULI
20
2.4.4. ANALOGNI ULAZNI MODULI
21
2.4.5 ANALOGNI IZLAZNI MODULI
21
2.5. POVEZIVANJE PLC-A I RAČUNARA
22
2.6. PROGRAMIRANJE PLC-A
22
2.7. PREDNOSTI PLC-A
23
3. REALIZACIJA PROJEKTA
24
.
3.1. UVOD
24
3.2. SOFTVERSKA STRUKTURA PROJEKTA
24
3.2.1 STEP 7- TIA PORTAL V12
24
3.2.2. PROGRAMIRANJE PROJEKTA
28
3.3. HARDVERSKA STRUKTURA PROJEKTA
33
3.3.1. MAKETA
33
3.4. SIEMENS S7-1200
36
4. ZAKLJUČAK
38
5. LITERATURA
39
4
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
1.UVOD U AUTOMATIZACIJU
Već od prve pojave manufaktrunne proizvodnje, čovek je težio da svoj rad učini lakšim.
Krajem 18. veka pronalazak prve štamparije i parne lokomotive označava početak prve
industrijske revolucije. Ova revolucija predstavljala je uvođenje mehanizacije, čime je u manjoj
meri smanjen uticaj čoveka u samom procesu prozivodnje.
Sledeći korak koji je umnogome pomogao razvoju industrije je automatizacija. Prvi vid
automatizacije, odnosno automatizovane proizvodnje javlja se već početkom 20. veka
pronalaskom ofset štampe, primenom foto-postupka i uvođenjem automata za ulaganje i
izlaganje tabaka u štampariji. Kako se navodi, period automatizacije zvaično je završen sredinom
20. veka pojavom elektronike i računara, ali možemo slobodno reći da taj period i dalje traje.
Iako je ovo doba informacionih tehnologija, automatizacija je u umnogome zastupljena u svim
granama industrije.
Kada je došlo do ukrštanja elektronike i računarstva sa automtizacijom, čovekova
utrošena energija u samom procesu proizvodnje je svedena na minimum.
Danas se ne može naci ni jedno postrojenje, a da nijedan njen deo nije vodjen automatskim
procesom. Sam razvitak ovog procesa rezultovao je nagli ekonomski rast, smanjenjem ljudske
radne snage a povećanjem produktivnosti. Naime, mnogi procesi su suviše brzi ili složeni da bi
ih čovek mogao pratiti čulima i logičkim odlukama. Mnoge situacije u proizvodnji su opasne po
život ili su štetne po zdravlje.
Često su zahtevi za brzinom i preciznošću nedostižni za čoveka, pa je uvođenje automatskog
upravljanja neophodno za postizanje željenih uslova.
Ovakim zahtevima automatizacija je iz dana u dan sve više napredovala. Zbog strogih
zahteva koji diktiraju kupaci a i sami proizvođaci, proces teži da se dovede u savrsenstvo.
Međutim, prilikom samog procesa proizvodnje javlja se masa problema koji se tiču zamora
materijala, grešaka u elektronskim kolima i lošim postupkom proizvodnje. Možemo slodobno
reći da su ovo uzroci koji ne dozvoljavaju dalji razvitak automatizacije.
Pored svih navedenih prednosti, automatizacija poseduje i određen broj mana a pre svih
je socijalni aspekt automatizacije. Automatizacija prouzrokuje nekoliko socijalnih aspekata.
Među njima je možda najveći uticaj automatizacije na nezaposlenost. Neki tvrde da
automatizacija u stvari dovodi do veće zaposlenosti. Jedan od autora, koji zastupa ovakvo
mišljenje je u prilog svoje teorije izneo sledeći primer: kada je automatizacija prvi put počela da
se koristi u većim razmerama, to je izazvalo veliki strah, prvenstveno kod radnika, koji je vrlo
brzo zahvatio ceo svet. Mislilo se da će zamena postojećih radnika sa kompjuterizovanim
robotskim sistemima neminovno dovesti do ogromne svetske nezaposlenosti. Zapravo se
dešavalo baš suprotno. Na primer, pošto je ubrzo došlo do postepenog oslobađanja radnih mesta
5
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
koja su bila veoma naporna i mučna, to je omogućilo radnicima da pristupe poslovima koji
zahtevaju mnogo više veštine od onih koje su predhodno radili, a koji su, naravno, bili mnogo
bolje plaćeni od starih poslova.
Uporedo sa ovim, desila se i jedna jako čudna sporedna pojava. Neškolovani radnici su u
najrazvijenijim zemljama postajali sve traženiji, jer te poslove više niko nije želeo da radi, pa su
ta preostala radna mesta, koja su nekad bila najmanje plaćena, postala plaćena mnogo više nego
neki, mnogo stručniji poslovi. Neki, kao što su tehnokrate, uporno tvrde suprotno, makar što se
tiče dugoročnih posledica. Ono što oni tvrde je da je automatizacija proizvodnje tek počela i da
kratkotrajni uslovi, koji su trenutno aktuelni nisu dovoljno shvaćeni i da na duže staze mogu
delimično dovesti do dugoročnijih posledica.
1.1. UPRAVLJANJE I REGULACIJA
Pod pojmom upravljanje, podrazumeva se skup različitih delovanja na neki određen
sistem ili objekat da bi se ostavrio zadati cilj. To delovanje odlikuje se primenom ulaznih i
izlaznih veličina. Veličine koje se dovode na ulaz sistema ili nekog objekta dovode do promena
parametara izlaznih veličina po unapred određenoj zakonitosti. Te veličine mogu biti neki
senzori, davači ili prekidači na ulazu, a na izlazu određeni motori ili drugi aktuatori.
Pod pojmom regulacija , podrazumeva se održavanje neke fizičke veličine, po unapred
zadatim kriterijumima, u toku trajanja samog procesa upravljanja. Veličina koja se reguliše zove
se regulisana veličina. U toku trajanja procesa upravljanja, vrši se merenje zadate veličine i
uporđivanje sa zadatom vrednošću. Poželjno je da vrednost merene veličine bude, sto je više
moguće, jednaka referentnoj vrednosti. Kada regulisana veličina odstupa od zadate vrednosti, u
sistem se uvodi regulaciona veličina. Uređaj koji vrši regulisanje određene fizičke veličine
naziva se regulator. Današnji regulatori digitalnog tipa, su veoma napredovali i imaju mnogo
bolju brzinu regulacije u odnosu na elektromehaničke i analogne regulatore koji su se nekada
koristili. Naravno sa daljim razvojem tehnologija, i regulatori će se razvijati i mnogo vise pomoći
u što boljem radu procesa proizvodnje.
1.1.1. UPRAVLJANJE
Upravljanje je skup akcija kojima se deluje na objekat da bi se ostvario neki cilj. To je
proces donošenja odluke o izboru između različitih mogućnosti ostvarivanja zadatog cilja pri
unapred definisanim ograničenjima. Zakon upravljanja (algoritam) je skup pravila koji određuju
karakter dejstva na objekat upravljanja zbog pravilnog odvijanja procesa. Objekat upravljanja je
tehnički sistem (uređaj) u kome se u uslovima delovanja raznovrsnih poremećaja odvija neki
proces. Objekat upravljanja (OU) je sve ono čime se upravlja. Sistem upravljanja ( slika 1 ) je
6
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
skup međusobno povezanih elemenata koji zajedno obavljaju jednostavnu ili složenu operaciju
upravljanja.
Ulazni signal – ulaz x(t) je pobuda ili komanda iz spoljašnjeg izvora energije Koja deluje
na element u cilju dobijanja specijalnog odziva.
Izlazni signal - izlaz y(t) je stvarni odziv elementa.
Sl 1. Prost sistem upravljanja
1.1.2 PODELA SISTEMA AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA
Prema načinu međusobnog delovanja elemenata SAU mogu se podeliti na :
- otvorene,
- zatvorene,
- kombinovane sisteme.
Otvoren sistem ( slika 2 ) je onaj sistem u kome se za upravljanje objektom koristi
informacijasamo o njegovom željenom izlazu i poremećaju koji deluje na njega (poremećaj se
direktno kompenzuje).Primeri otvorenog sistema SAU mogu se sresti kod automata koji
izvršavaju neke određene operacije,mašine za pranje veša,strugova itd.
Sl 2. Otvoren sistem upravljanja
7
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
Upravljačka promenljiva u(t)-predstavlja izlaznu veličinu upravljačkog elementa koji
deluje na OU, Poremećaj f(t)- je neželjeni ulaz koji utiče na vrednost izlaza.Obuhvata sva
neželjena dejstva okoline koja teže da promene stanje OU.
Upravljana promenljiva y(t) –izlazna veličina koja u svakom trenutku odražava- Stanje
OU i njegovo ponašanje,služi za ocenu valjanosti rezultata upravljanja.- y(t) zavisi od u(t). Kod
otvorenog sistema upravljanja skup zakona po kojima treba da se menja upravljačka
promenljiva u(t) mora da se napravi program koji izvršava UJ. u(t) = x(t) ± y(t)
Sl 3. Zatvoren sistem upravljanja
Zatvoren sistem ( slika 3 ) karakteriše povratna sprega koja omogućava da se poređenjem izlazne
sa ulaznom promenljive formira upravljačka promenljiva u(t) koja deluje na ulazu na OU kao
funkcija izlaza y(t) i ulaza x(t).
Zadata promenljiva x(t) –naziva se referentna promenljiva ili referenca jer definiše
zadatu vrednost izlaza y(t).Upravljačka promenljiva u(t) obrazuje se na osnovu razlike trenutnih
vrednosti zadatog ulaza x(t) i iostvarenog izlaza y(t).Ako postoji odstupanje upravljane
promenljive od zadate vrednosti UJ deluje na OU tako što razliku svodi na što je moguću manju
meru I OU dovodi u zadato stanje.
Prednosti povratne sprege su : povećana tačnost,smanjen efekat nelinearnosti,povećan
propusni opseg sistema u odnosu na promene ulaznog referentnog signala.
Nedostaci povratne sprege su : nestabilnost sistema i oscilovanje.
8
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
1.1.3 SISTEMI AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA I
REGULACIJE
Osnovna dva sistema automatizacije su:
Sistem automatskog upravljanja ( SAU ) i
Sistem automatske regulacije ( SAR )
SAU ima zadatak da tokom celog procesa upravlja neku određenu veličinu ili da
pratinjene promene.
SAR ima zadatak da, neku određenu veličinu, reguliše tokom celog procesa. Regulacija
se zasniva na tome da on određenu veličinu uporedjuje sa referentnom ( zadatom ) vrednošću,
reguliše je , i održava nepromenljivom.
Razlika između SAR i SAU ogleda se u tome što je primarna funkcija SAR održavanje
konstante upravljanog izlaza, dok je zadatak SAU da obezbedi da izlaz sistema prati promenjlivi
ulaz. Očigledno, SAR je podskup SAU.
- Primeri upravljanaja i regulacije :
Osnovni princip funkcionisanja sistema upravljanja objašnjava se na primeru parnog
kotla zagrevanog mazutom. Cilj upravljanja je da pritisak u kotlu bude stalan. Pritisak pare u
kotlu zavisi od količine goriva koje sagoreva. Ako se odvod pare ne menja, dovodnim ventilom
se podešava da pritisak pare bude stalan neregulisani proizvodni proces.
Sl 4. Primer upravljanja i regulacije parnog kotla
9
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
- Automatsko upravljanje dovodom goriva
Merni pretvarač na izlazu daje električni signal koji je srazmeran pritisku pare. Signal se
vodi u upravljačku jedinicu UJ ( upravljačku jedinicu ) u kojoj se upoređuje sa zadatom signalom
čija je veličina srazmerna zadatom pritisku pare .Razlika ova dva signala predstavlja signal
greške, koji se pojačava i vodi do motornog pogona ventila, čija otvorenost zavisi od signala
greške. Željenoj vrednosti pritiska odgovara određeni otvor ventila. Upravljanje dovodom goriva
ostvaruje se na osnovu povratnog dejstva stvarnog pritiska pare na upravljačku jedinicu- sistem
upravljanja sa povratnom spregom. Kod sistema sa povratnom spregom uočava se direktna i
povratna grna koje obrazuju spregnuti zatvoren sistem upravljanja .
Sl 5. Primer Automatskog upravljanja dovodom goriva
- Sistem upravljanja sa povratnom spregom
Direktnu granu obrazuje upravljačka jedinica,motor,ventil,ložište,a povratnu granu čini
merni pretvarač,u kome se izlazna promenljiva pretvara u signal koji se dovodi u upravljačku
jedinicu gde se poredi sa zadatom vrednošću pritiska pare x(t). SAU kod kojih je zadata vrednost
konstantna tokom dugog vremenskog perioda tako da se upravljana veličina održava na
nepromenjenoj zadatoj vrednosti naziva se sistem automatske regulacijeSAR. Razlika između
SAR I SAU je u tome što je primarna funkcija SAR održavanje konstantnog upravljanog
izlaza,zadatak SAU da obezbedi da izlaz sistema prati promenljivi ulaz.
10
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
2. PRIMENA PLC-A U AUTOMATIZACIJI
2.1 UVOD U PLC
Prema standardima udruženja proizvođača električne opreme (The National Electrical
Association – NEMA) programabilni logički kontroler ( u daljem tekstu PLC ) definisan je kao:
“Digitalni elektronski uređaj koji koristi programabilnu memoriju za pamćenje naredbi kojima se
zahteva izvođenje specifičnih funkcija, kao što su logičke funkcije, sekvenciranje, prebrojavanje,
merenje vremena, izračunavanje, u cilju upravljanja različitim mašinama i procesima”.
Prvobitno PLC je zamišljen kao specijalizovani računarski uredjaj koji se može
programirati tako da obavi istu funkciju kao i niz logičkih ili sekvencijalnih elemenata koji se
nalaze u nekom relejnom uređaju ili automatu. Postepeno, obim i vrsta operacija koju može da
obavi PLC proširena je uključivanjem složenijih funkcija potrebnih za direktno digitalno
upravljanje nekim sistemom. Međutim, nezavisno od repertoara funkcija, od samog početka
projektovanja PLC-a, vodilo se računa o tome da on treba da radi u krajnje nepovoljnim klimotehničkim uslovima koji vladaju u industrijskom okruženju i da treba da bude dovoljno
fleksibilan u smislu prilagođavanja različitim izmenama na procesu. Otuda je PLC projektovan
kao izuzetno pouzdan modularan uređaj koji se veoma lako održava i programira. Pored toga,
najveći broj metoda za programiranje PLC-a zasniva se na grafičkom metodu -lestvičasti logički
dijagram (ledder programiranje) – koji je već dugi niz godina u upotrebi u industriji pri
projektovanju logičkih i sekvencijalnih relejnih uređaja.
2.2. ISTORIJAT PLC-a
Nastanak PLC-ova se vezuje za kasne 60’ i rane 70’ godine prošlog veka, a nastali su na
bazi konvencionalnih računar tog vremena. Njihova prvobitna primena bila je u automobilskoj
industriji, a sa ciljem da se skrati vreme zastoja u proizvodnji usled promene proizvodnog
procesa. Priprema pogona za proizvodnju novog modela automobila trajala je mesecima, što je
zahtevalo prepovezivanje panela i ormara prepunih provodnika, relea, tajmera, sklopki i drugih,
uglavnom elektro-mehaničkih
komponenti, pomoću kojih su se, u to vreme, realizovale upravljačke funkcije.
Uvođenje PLC-a, omogućilo je da se reprogramiranje upravljačke logike obavi ˝preko
tastature˝ i da se, uz minimalna dodatna prepovezivanja, vreme zastoja proizvodnje skrati do tek
nekoliko dana. Glavni problem sa računarima/PLC-ovima iz 70’ godina odnosio se upravno na
njihovo reprogramiranje. Programi su bili pisani na niskom nivou (asembler), a time i
11
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
komplikovani, a njih su moguli da sastavljaju samo visoko-stručni i iskusni programeri. Kasnih
70‘ godina učinjen je izvestan napredak u pogledu pojednostavljenja procedure programiranja.
1972 godine pojavlju se mikroprocesori, koji, zahvaljujući povoljnom odnosu performanse/cena brzo
nalaze široku primenu u mnogim oblastima elektronike, pa i industrijske automatizacije. Od tog vremena,
pa do danas, PLC-ovi se neprestano usavršavaju, kako u pogledu preformasi (moći obrade), softverske
podrške, mogućnosti sprezanja sa najrazličitijim uređajima, tako u pogledu načina i procedura
programiranja, kao i jezika koji se koriste za njihovo programiranje. Na taj način, PLC-ovi su
postali ˝razumljiviji˝ široj populaciji industrijskih inženjera. Osamdesetih godina dolazi do
eksponecijalnog rasta tržišta PLC-ova, a njihova primena se širi van industrijskih pogona, i to na
sisteme kao što su elektro-enrgetska postrojenja, sistemi automatizacije stambenih/poslovnih
objekata, sistemi obezbeđenja i nadzora itd. Danas, PLC-ovi se sve više primenjuju i u oblastima
kao što je medicinska oprema i uređaji, kućni aparati i sl.
Prvi PLC kontroleri su bili jednostavni uređaji za on/off upravljanje i prevashodno su se
koristili za zamenu zastarele relejne tehnike. Međutim, takvi PLC kontroleri nisu mogli da
obezbede složenije upravljanje, kao što je upravljanje temperaturom, pritiskom, pozicijom. U
međuvremenu, proizvođači PLC kontrolera razvili su i ugradili u PLC kontrolere brojna
poboljšanja i funkcionalna unapređenja.
Savremeni PLC kontroleri imaju mogućnost obavljanje izuzetno složenih zadataka kako što je
upravljanje preciznim pozicioniranjem i upravljanje složenim tehnološkim procesima. Takođe,
brzina rada PLC kontrolera je značajno povećana, kao i lakoća programiranja. Razvijeni su
brojni moduli specijalne namene za primene kao što je radio komunikacija, vizija ili čak
prepoznavanje govornih komandi.
2.3. ARHITEKTURA PLC-a
Programabilni logički kontroleri su industrijski računari čiji su hardver i softver posebno
prilagođeni radu u industrijskim uslovima, a koji se mogu lako programirati i ugrađivati u
postojeće industrijske sisteme.
Sistem, upravljan PLC kontrolerom, sastoji se od:
− Ulaznih uređaja, kao što su prekidači, tasteri, senzori i td.
− Ulaznog modula, koji je deo PLC kontrolera. Preko ovog modula se primaju signali sa
ulaznih uređaja.
12
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
− Logičke jedinice (ili procesora), koja predstavlja 'mozak' PLC kontrolera, a sastoji se
od centralne procesorske jedinice i memorije. U okviru ovog modula smeštaju se i
program i podaci i odatle se upravlja radom celog sistema.
− Izlaznog modula, koji je takođe deo PLC kontrolera. Preko ovog modula se zadaju
binarni signali pojedinim izlaznim uređajima.
− Izlaznih uređaja, kao što su releji, svetiljke, starteri motora, ventili i td.
Izgled sistema je prikazan na slici 2.1.
Sl 2.1 Osnovni elementi programabilno logičkog kontrolera
Izraz arhitektura može se odnositi na hardver PLC-a, na softver PLC-a ili na neku njihovu
kombinaciju. Sistem koji ima otvorenu arhitekturu lako se povezuje sa uređajima i programima
drugih proizvođača. U otvorenim arhitekturama koriste se gotove komponente koje su usklađene
s proverenim standardima. Sistem zatvorene arhitekture je onaj čiji dizajn određuje proizvođač
sistema, što otežava povezivanje sa uređajima drugih proizvođača. Pošto su mnogi PLC sistemi
zapravo zatvorene arhitekture, morate obavezno proveriti da li je određeni generički hardver ili
softver koji možda koristite kompatibilan sa određenim PLC uređajem. Osim toga, iako su glavni
koncepti isti u svim metodama programiranja, u pojedinim modelima mogu postojati male
razlike u adresiranju, načinu dodeljivanja memorije ili u načinu učitavanja i obrade podataka. Iz
tih razloga, programi za PLC nisu međusobno zamenjivi između uređaja različitih proizvođača
PLC sistema.
PLC kontroler je, u suštini, mikroprocesorski uređaj koji koristi programabilnu memoriju
za pamćenje naredbi kojima se zahteva izvođenje specifičnih funkcija, kao što su logičke
13
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
funkcije, sekvenciranje, prebrojavanje, merenje vremena, izračunavanje, a u cilju upravljanja
različitim tipovima mašina i procesa preko digitalnih i analognih ulazno-izlaznih modula.
2.4 KONSTRUKCIJA PLC SISTEMA
Razlikuju se dva osnovna načina konstrukcije PLC kontrolera:
- Kompaktni ( fiksni ) PLC kontroleri i
- Modularni PLC sistemi zasnovani na zajedničkoj magistrali.
Kompaktni – fiksni ( Slika 2.2 ) U/I tipični su za male kontrolere koji se proizvode u
kućištima na koje se ne mogu priključiti dodatne jedinice. Procesor i U/I komponente smešteni
su u zajedničko kućište na kojem se nalazi fiksni broj klema za priključivanje spoljnih ulaznih i
izlaznih uređaja. Glavna prednost te vrste kućišta jeste niska cena. Broj U/I klema na
raspolaganju može se povećati kupovanjem dodatnih jedinica s fiksnim brojem U/I klema. Jedan
od nedostataka fiksnih U/I komponenata jeste nedovoljna fleksibilnost jer ste po pitanju količine i vrste
priključivih uređaja ograničeni na ono što dobijete u kućištu PLC-a. Uz to, u nekim modelima, ako se
pokvari bilo koji deo jedinice, morate zameniti celu jedinicu.
Sl 2.2 Kompaktna konfiguracija PLC sistema
Sl 2.3 Modularna konfiguracija PLC sistema
14
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
Modularni U/I ( Slika 2.3 ) podeljen je na odeljke u koje se mogu utaknuti zasebni
moduli. Ta osobina znatno povećava vaše mogućnosti i fleksibilnost jedinice. Možete birati
između više modula jednog proizvođača i kombinovati ih kako god vam odgovara. Osnovni
modularni kontroler sastoji se od reka, napajanja, procesorskog modula (CPU), ulaznih/izlaznih
komponenata (U/I modula) i operaterskog interfejsa koji omogućava programiranje i praćenje
rada programa. Moduli su napravljeni tako da se utaknu u zajednički rek. Kada se modul utakne
u rek, automatski se zatvara niz električnih kontakata, nazvanih pozadinska sabirnica (engl.
backplane), koji se nalaze na poleđini reka. Procesor ugrađen u PLC takođe je povezan na
pozadinsku sabirnicu i može da komunicira sa svim modulima u reku.
Napajanje obezbeđuje jednosmernu struju za sve module koji su utaknuti u rek. U
sistemima s velikim brojem PLC jedinica, to napajanje najčešće ne snabdeva energijom spoljne
uređaje. U opsežnijim sistemima, spoljni uređaji imaju vlastito napajanje naizmeničnom ili
jednosmernom strujom. U nekim malim PLC sistemima, napajanje PLC jedinica može se
upotrebiti i za pogon spoljnih uređaja u sistemu.
2.4.1 CENTRALNO PROCESORSKA JEDINICA (CPU)
Procesor (CPU) je „mozak“ PLC-a. Tipičan procesor sastoji se od mikroprocesora koji
izvršava program i upravlja komunikacijom između modula. Procesoru je neophodna memorija
gde se smeštaju rezultati logičkih operacija koje izvršava mikroprocesor. CPU upravlja svim
aktivnostima PLC-a i projektovan je tako da korisnik može da instalira potrebne programe
napisane u relejnoj lestvičastoj logici. Za procesor PLC-a možemo reći da je iste konfiguracije
kao i CPU personalnog računara ( u daljem tekstu PC ) , jer poseduje aritmetičko logičku
jedinicu, upravljačku jedinicu i registre. Veoma bitna razlika između ovih procerosa jeste ta da
procesor PLC-a , prilikom uključenja i dovođenja napajanja kreće sa podizanjem svog firmwarea. Nakon podizanja firmware-a procesor automatski kreće sa neprekidnim cikličnim
izvršavanjem svog programa, dok procesor PC-a kreće sa izvršavanjem neke naredbe sam na
zahtev korisnika ( npr. pokretanjem neke potrebne aplikacije za rad ). PLC izvršava program kao
postupak koji se može ponavljati a jedno izvođenje programa zove se scan ciklus programa .
15
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
2.4.1.1 SCAN CIKLUS
Operativni sistem PLC kontrolera je projektovan tačno za određenu vrstu primene.
Naime, predpostavlja se da će u svojoj osnovnoj formi, PLC biti korišćen za realizaciju zvesnih logičkih
funkcija koje preslikavaju signale sa senzora u signale koji se prenose na ktuatore. Otuda se od PLC-a
očekuje da periodično očitava (unosi) signale sa senzora, zvršava određen broj aritmetičko-logičkih
operacija (u skladu sa zadatom funkcijom) čiji ezultati se prenose na izvršne organe ili neke druge
indikatorske uređaje. Pored toga, sa tom ili nekom drugom učestanošću, PLC treba da održava
komunikaciju (razmenjuje podatke) sa nekim drugim računarskim sistemima u mreži. Polazeći od ovog
zahteva,operativni sistem PLC kontrolera projektovan je tako da, u toku rada sistema, automatski bezbedi
ciklično ponavljanje navedenih aktivnosti (Sken ciklus) kao što je to ilustrovano na 2.4.
Sken ciklus započinje sa ulaznim skenom u okviru koga PLC
očitava sadržaj ulaznih linija (registara ulaznih modula). Očitani
podaci se prenose u određeno područje memorije –slika ulaza.
Zatim se aktivira programski sken u okviru koga procesor
izvršava programskenaredbe kojima su definisane odgovarajuće
aritmetičko-logičke funkcije. Podaci (operandi) koji se koriste u
programskim naredbama uzimaju se iz memorije i to iz
područja označenog kao slika ulaza (ako su operandi ulazni
podaci) ili iz područja gde se smeštaju interne promenljive .
Sl 2.4 Scan ciklus PLC kontrolera
Rezultati obrade se smeštaju u posebno područje memorije –
slika izlaza. Važno je istaći da se pri izvršavanju programskih naredbi podaci ne uzimaju
direktno sa ulaznih modula, niti se rezultati direktno postavljaju na izlazne module, već program
razmenjuje podatke isljučivo sa memorijom (Sl. 2-2). Po završetku programskog skena,
operativni sistem PLC kontrolera aktivira izlazni sken u okviru koga se podaci iz slike izlaza
prenose na izlazne linije (registre izlaznih modula). Na ovaj način stvara se utisak da je PLC sve
operacije definisane programom obavio u isto vreme. Četvrti deo sken ciklusa – komunikacija namenjen je realizaciji razmene podataka sa uređajima koji su povezani sa PLC-om. Nakon toga,
operativni sistem dovodi PLC u fazu održavanja u okviru koje se ažuriraju interni tajmeri i
registri, obavlja upravljanje memorijom kao i niz drugih poslova vezanih za održavanje sistema,
o kojima korisnik i ne mora da bude informisan. U zavisnosti od tipa ugrađenog mikroprocesora
ulazni i izlazni sken ciklus izvršavaju se u vremenu reda milisekundi (od 0.25ms do 2,56ms).
Trajanje programskog skena, svakako zavisi od veličine programa.
16
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
2.4.2 MEMORIJA
Za samog programera ili korisnika programa, memorija i poznavanje njene strukture i
nije mnogo bitna. Međutim, posmatrano sa hardverske strane, memorija je jedan od jako bitnih
elemenata PLC sistema. U njoj se čuva ili skladišti sam program i celokupan proces prilikom
rada PLC-a a i nakon njegovog isključenja iz mreže. Memorija koja se koristi u sistemu je
napravljena od poluprovodničkih memorijskih čipova. Za razliku od personalnih računara, kod
PLC-ova se uopšte ne koriste memorija sa megnetnim i optičkim medijumom koji služe za
skladištenje podataka ( hard disk i CD/DVD uređaji) .
Veličina memorije najčešće se izražava u K vrednostima: 1 K, 6 K, 12 K itd. Prefiks
„kilo“ (skraćeno k) najčešće znači 1000 osnovnih jedinica. Međutim, kada su u pitanju računari
ili memorija PLC-a, 1 K znači 1024, zato što je u pitanju mera izražena u binarnom numeričkom
sistemu (210 = 1024). U zavisnosti od vrste memorije, 1 K znači 1024 bitova, 1024 bajtova ili
1024 reči.
Veličina memorije potrebna za određenu PLC instalaciju zavisi od sledećih činilaca:



Broj U/I tačaka u upotrebi
Veličina upravljačkog programa
Zahtevi po pitanju akvizicija podataka

Da li su potrebne nadzorne funkcije

Buduća proširenja
Postoje različite vrste poluprovodničkih memorija, ali se najčešće za smečtanje programa i
firmvera koriste Flash ili EEPROM memorije, dok se kao radna memorija koristi SRAM ili
DRAM.
Na osnovu porethodno rečenog ceo memorijski sistem bi mogao da se podeli na dva dela
: Jedan deo koji će čuvati podatke koji se menjaju u toku rada celog procesa i drugi deo koji se
čuva u memoriji a ne može se menjati u toku rada celog procesa. Takođe, postoje i podaci koji će
se čuvati u PLC-u i nakon njegovog isključenja sa mreže, ili prekida veze sa personalnim
računarom.
Određeni PLC sistemi poseduju sledeće memorijske oblasti za smeštanje korisničkog
programa :
Load memorija – Memorija koja ne gubi sadržaj nakon isključenja napajanja a u kojoj se
smešta korisnički program, podaci i konfiguracija PLC-a. Kada se program prebaci u CPU, on se
najpre smešta u ovu memoriju. Memorija koja se koristi kao load je tipa Flash.
17
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
FLASH ( Sistemska ) memorija, koristi se od strane kontrolera za operativni sistem. Pored
operativnog sistema u njoj se nalazi i korisnički program preveden iz leder dijagrama u binarni
oblik.
Radna memorija – Ova memorija ima istu funkciju kao i radna memorija PC-a. To je
memorija u kojoj se čuvaju delovi programa koji se trenutno izvršavaju i koja gubi svoj sadržaj
nakon isključenja napajanja. U njoj se nakon uključenja napajanja ponovo poziva i smešta
program iz Load memorie koji kreće sa ponovnim izvršavanjem. Memorija koja se koristi kao
radna je tipa SRAM ili DRAM.
Retentivna memorija – Memorija koja ne gubi sadržaj nakon isključenja napajanja a u
kojoj se može smestiti ograničeni broj podataka koji se menjaju nakon izvršenja programa.
Nakon isključenja napajanja podaci koji su ovde upisani ostaju zapamćeni. Memorija koja se
koristi kao retentivna je tipa EEPROM.
2.4.3 ULAZNO/IZLAZNI MODULI
Da bi se izvršila automatizacija nekog procesa potrebno je prikupiti podatke sa procesa i
na osnovu njih definisati upravljačke akcije. Za prikupljanje ovih podataka, odnosno za
povezivanje PLC-a sa ulaznim uređajima koristi se ulazni interfejs, dok se za povezivanje sa
izlaznim uređajima koristi izlazni interfejs.
Ulazno/izlazni interfejs ( slika 2.5 ), omogućava vezu između procesora i ulaznih
odnosno izlaznih uređaja sa druge strane. Ulazni interfejs za digitalne signale služi za prihvatanje
digitalnih signala. Analogni ulazni interfejs služi za prihvatanje analognih signala. Obično se
ovaj interfejs može naći na PLC-ovima jačih karakteristika, odnosno u većim proizvodnim
pogonima.
Postoje tri tipa U/I modula: ulazni, izlazni i kombinovani ulazno/izlazn modul. Oni se
izrađuju sa različitim gustinama
pinova (4, 8, 16 i 32 pina po
modulu) i mogu se sprezati sa
AC, DC i TTL naponskim
nivoima.
18
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
2.4.3.1 DIGITALNI ULAZNI MODULI
Ulazni modul PLC kontrolera obavljaju sledeća dva osnovna zadatka: (1) prihvataju
ulazne signale iz spoljnjeg sveta i (2) štite logičku jednicu od spoljnjeg sveta. Ulazni modul
konvertuje logičke nivoe napona iz spljnjeg sveta u logičke nivoe koje zahteva logička jedinica.
Za zaštitu logičke jedinice najčešće se koristi opto-izolacija (skraćeno od optička
izolacija). Princip opto-izolacije ilustrovan je na slici 2.6. Kao što se može videti sa slike, između
spoljnjeg priključka ulaznog modula i logičke jedinice ne postoji električna veza. Signal prisutan
na ulazu modula se konvertuje u svetlost. Svetlost obasjava foto-prijenik koji se pod dejstvom
svetlosti uključuje. Komponente koje se koriste za opto izolaciju, a objedinjuju u jednom
zalivenom kućištu foto-predajnik (LED) i foto-prijemnik (fototranzistor) zovu se. opto-kapleri.
Digitalni ulazni modul sadrži ugrađena kola za eliminaciju treperenja ulaznog signala.
Naime, mnogi ulazni uređaji su mehaničke komponente i imaju kontakte. Pri otvaranju ili
zatvaranju kontakta električni spoj se ne raskida, odnosno ne uspostavlja, trenutno već se javlja
prelazni režim u toku koga se spoj veći broj puta upostavlja/raskida pre nego što se uspostavi
konačno stanje. Ova pojava se zove treperenje kontakta i može imati neželjene posledice ukoliko
se ne eliminiše, s obzirom da logička jedinica svaki treptaj može protumačiti kao novu aktivaciju
ulaznog signala. Pored jednostavnih mehaničkih prekidača, kao ulazni uređaji često se koriste i
senzori. Postoji veliki broj različitih tipova senzora koji se koriste za detekciju prisustva
predmeta, brojanje proizvoda, merenje temperature, pritiska, veličine i sl. PLC kontroler može
19
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
razmenjivati proste, digitalne, on/off signale i sa drugim pametnim uređajima, kao što su roboti,
računari, sistemi za viziju i sl. Ovi signali se koriste za usklađivanje zajedničkog rada nezavisnih
delova sistema. Na primer, robot može da pošalje signal PLC kontroleru u trenutku kada je
završio neku operaciju. Po prijemu ovog signala PLC može da aktivira neki drugi uređaj koji
nastavlja obradu proizvoda. Ovakav način koordinacije, kada uređaji jedan drugom daju dozvolu
za obavljanje neke operacije, a sa ciljem da se postignu odgovarajuæe performanse i obezbedi
bezbednost rada, se zove hendšejk (handshake). Komunikacija digitalnim (on/off) signalima se
zove primitivna komunikcija.
2.4.3.2 DIGITALNI IZLAZNI MODULI
Digitalni (ili diskretni) izlazni modul obezbeđuje spregu PLC kontrolera i izlaznih uređaja koji zahtevaju
on/off upravljanje. Digitalni izlazni moduli funkcionišu kao prekidači. Izlazni uređaji mogu biti: starteri
motora, svetiljke, relei, solenoidi i sl. Digitalni izlazni moduli, u zavisnosti od tipa, mogu generisati DC
(jednosmeran) ili AC (naizmeničan) napon. Izlazni moduli su dostupni u konfiguracijama od po 8, 16 i 32
izlaza. Važan parametar u specifikaciji izlaznog modula je maksimalna izlazna struja, koja se uobičajeno
navodi kao maksimalna struja celokupnog modula i maksimalna struja po jednom izlazu, pri čemu je
obično ukupna maksimalna struja manja od zbira maksimalnih struja pojedinačnih izlaza. Na primer,
maksimalna struja pojedinačnog izlaza može biti ograničena na 1A, a makslimalna ukupna struja na 5A.
Svaki izlaz izlaznog modula je zaštićen posebnim osiguračem. Kod mnogih modula postoji svetlosna
indikacija pregorelog osigurača. Digitalni izlazni moduli obično imaju više od jednog priključka za masu.
To omogućava korišćenje različitih naponskih nivoa na istom modulu (slika 2.7 ). Korisnik može
krakospojiti ove priključke, ali je onda ograničen na korišćenje samo jednog eksternog izvora napajanja.
Izlazni stepen digitalnog izlazno modula se realizuje pomoću: tranzistora, triaka ili relea.
Tranzistorksi izlazi se koriste za DC (jednosmerne) izlaze. Triaci se koriste za AC (naizmenične)
izlaze, dok se releini izlazi mogu koristiti kako za DC tako i za AC izlaze. Šta više, kod modula
sa releinim izlazima, pojedini izlazi mogu imati DC, a drugi AC pobudu . Na slici 2.8 je
prikazana struktura relejnog izlaznog stepena. Ovakav izlazni stepen je korišćen prilikom izrade
20
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
ovog projekta. U slučajevima kada se releini izlaz povezuje sa induktivnim opterećenjem, izlazi
bi trebali biti zaštićeni diodama kako bi se produžio životni vek kontakta relea. Naime, prilikom
uključenja/isključenja izlaza dolazi do pojave naponskih pikova na krajevima induktivnog
opterećenja (kontraelektromotorna sila) koji mogu izazvati varničenje kontatka izlaznog relea.
Ugradnom diode, ovi pikovi se eliminišu.
2.4.4 ANALOGNI ULAZNI MODULI
Analogni ulazni interfejs služi za prihvatanje alnalognih ulaznih signala. Ovakvim signalima se
opisuju stanja određenih fizičkih veličina na procesu koji se kontiunualno menja u vremenu.
Analogne ulazne veličine mogu biti određene fizičke veličine, npr temperatira pritisak i slično.
Da bi se neka analogna veličina mogla koristiti od strane PLC-a potrebno je pre njenog
upisivanja u memoriju, izvrčiti A/D konverziju, kako bi signal bio prikazan u digitalnoj formi.
Zbog toga se i analogni ulazni moduli drugačije nazivaju A/D moduli. Takođe analogni moduli
se mogu koristiti za upravljanje određenim izlaznim uređajima.
2.4.5 ANALOGNI IZLAZNI MODULI
Namena analognih izlaznih modula je konverzija digitalne izlazne informacije koju
generiše PLC kontroler u analogni napon ili struju koja se koristi za upravljenje nekog
specifičnog izlazni uređaj. Na primer, analogni izlaz se može koristiti za upravljanje brzinom
rotacije motora ili upravljanje strujom kroz grejač. Dostupni su analogni izlazni moduli sa
naponskim ili strujnim izlazom. Analogni izlazni moduli generišu signale čiji napon ili struja
može biti proizvoljan u okviru fiksnog opsega. Tipičan opseg izlaznog napona je 0 do 10V, a
opseg struja 4mA do 20mA.
21
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
2.5 POVEZIVANJE PLC-a I RAČUNARA
PLC se povezuje sa PC računarom preko RS-232 kabla. Jedan kraj kabla se povezuje na
serijski port PC-a (9-pinski ili 25-pinski konektor), dok se drugi kraj povezuje sa RS-232C
konektorom na PLC-u ili preko odgovarajućih adaptera na periferial port PLC-a. Odgovarajuća
šema povezivanja se može pronaći u uputsvu za svaki PLC. Povezivanje je moguće izvršiti i
preko RS422 serijskog nterfejsa ili preko modema.
2.6 PROGRAMIRANJE PLC-a
Proizvođači PLC-a uz njih isporučuju namenske programske jezike, koji su manje više u
skladu sa standardom IEC 61131-1 (IEC = International Electrotechnical Commision). Po tom
standardu programski jezici za kodiranje dele se na tekstualne i grafičke. Tekstualni programski
jezici su IL – Instruction List (klasa asemblerskih jezika) i ST – Structured Text (klasa
proceduralnih jezika). Grafički programski jezici su LD – Ladder Diagram (lestvičast dijagram) i
FBD – Function Block Diagram (funkcionalni blok dijagram). Neki proizvođači nude i
mogućnost programiranja pomoću BASIC i C programskih jezika, ali ti jezici nemaju širu
zastupljenost. Najčešće upotrebljavan PLC programski jezik je kontaktni lestvičast dijagram.
Ovaj način programiranja ima za osnovu relejnu upravljačku šemu, odnosno njen grafički izgled,
prilagođen principima rada PLC kontrolera. Ovaj način programiranja korišćen je već kod prvih
primena PLC-a, kako bi korisnici navikli za izradu šema u relejnoj tehnici, bezbolno prešli na
primenu PLC-a. Kako je ovaj grafički način programiranja lako shvatljiv i onima koji se nisu
bavili relejnim upravljanjem, on se široko odomaćio. Programski jezici se obično instaliraju na
PC računar pod WINDOWS platformom, tako da se dobija pristupačna platforma programatora
za editovanje, kompajliranje i prenos programa na PLC. Komunikacija programatora sa PLC-om
može biti aktivna i tokom izvođenja programa u njemu. Na taj način na ekranu programatora
možemo pratiti stanje ulaza i izlaza tokom rada i zadavati eventualno nove naredbe na
jednostavan način.
22
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
2.7 PREDNOSTI PLC-a
Veća pouzdanost. Pošto napišete i testirate program, lako ga možete instalirati na druge
PLC sisteme. Budući da se celokupna logika smešta u memoriju PLC-a, ne postoji mogućnost
uvođenja greške u logici zbog pogrešnog ožičavanja (slika 1-3). Program zamenjuje veći deo
spoljašnjih kablovskih veza koje bi inače bile potrebne za upravljanje procesom. Direktne
kablovske veze i dalje su potrebne za povezivanje sa spoljnim uređajima, ali je njihov broj
znatno manji. Pouzdanosti PLC značajno doprinose i komponente izvedene u tehnologiji
integrisanih kola.
Veća fleksibilnost. Lakše je napisati i izmeniti program instaliran u PLC nego menjati
ožičenje električnog kola. Odnose između ulaza i izlaza programibilnog kontrolera određuje
program koji piše korisnik, a ne način na koji su ti ulazi i izlazi međusobno povezani (slika 1-4).
Proizvođači izvorne opreme mogu da prosleđuju korisnicima izmene tako što će im poslati nove
verzije programa. Krajnji korisnici mogu da sami menjaju programe na licu mesta, a ako je
poželjno, program se može zaštititi određenim hardverskim merama, kao što je zaključavanje
ormana sa opremom, ili pomoću softverske lozinke.
Niži troškovi. Prvobitna namena PLC-a bila je da zameni upravljačku logiku izvedenu
pomoću releja, ali su uštede postale toliko značajne da se upravljanje pomoću relejne tehnike sve
češće smatra zastarelim, osim kada se radi s jakim strujama i visokim naponima. Ako je za
određenu aplikaciju potrebno više od pola tuceta upravljačkih releja, najverovatnije bi bilo
jeftinije da se upotrebi PLC.
Mogućnost komuniciranja. PLC može da komunicira s drugim kontrolerima ili drugom
računarskom opremom radi obavljanja funkcija kao što su nadziranje sistema, akvizicija
podataka, praćenje parametara uređaja i procesa, i instaliranje programa (slika 1-5).
uređaju pokrenuti određenu operaciju na izlaznom uređaju kojim upravlja PLC. Mašine koje
obrađuju hiljade elemenata u sekundi ili predmeti koji se zadržavaju samo delić sekunde ispred
senzora, zahtevaju da se PLC brzo odaziva.
Lakše otklanjanje grešaka. PLC ima ugrađene funkcije za dijagnostiku koje korisniku
omogućavaju da lako prati rad sistema i ispravlja softverske i hardverske probleme. Da bi otkrili
i otklonili probleme, korisnici mogu da prikažu rad upravljačkog programa na monitoru i
posmatraju u realnom vremenu kako se on izvršava.
23
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
3.REALIZACIJA PROJEKTA
3.1 UVOD
Kao što smo naveli u prethodnom izlaganju, pri samom procesu proizvodnje, proizvođač
ima za cilj što bolju efikasnost uz što manje angažovanje radne snage. U proizvodnim
postrojenjima gde se koriste pokretne trake, to je rešeno njihovom automatizacijom.
Ideja samog projekta jeste automatizacija prokretnih traka u proizvodnom postrojenju,
koja kao rezultat daje brži proces proizvodnje.
Dalji rad podelićemo na hardverski ( PLC i maketa ) i softverski deo ( sam program ) , u
kojima će detaljno biti objašnjen sam program i način rada ovog projekta.
3.2 SOFTVERSKA STRUKTURA PROJEKTA
U delu rada koji se tiče softvera, prikazaćemo način rada programa i programski kod
samog projekta.
3.2.1 STEP 7- TIA portal V12
Svaki PLC sistem zahteva određenu softversku podršku. Pomoću nje samom programeru
je omogućeno da preko personalnog računara vrši programiranje ili promenu programskog koga
PLC. PLC tipa Siemens pomoću koga se izvodi ovaj projekat je upravljan programskim jezikom
STEP 7 – TIA PORTAL verzija 12. Sam program je tako osmišljen da korisniku omogući
najbrže i najlakše programiranje nekog određenog sistema. U daljem radu proći cemo kroz
osnovne korake, naredbe i programiranje u samom programu.
Prilikom pokretanja programa otvara se uvodni prozor u kome je omogućeno da
progranem započne i zada određene informacije o projektu. Te informacije se ticu samog naziva
projekta i odabira PLC-a na kojem se projekat vrši. Uvodni prozor je prikazan na slici 3.1. U
njemu se kreira sam projekt. Nakon zadavanja imena, lokacije gde će se projekat čuvati
potrebano je pritisnuti naredbu Create.
Sl. 3.1 Uvodni prozor
programa
24
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
Nakon kreiranja projeta, otvara se naredni prozor u kojem se određuju osnovne stvari za
realizaciju projekta. Jedna od najbitnijih stvari jeste odabir samo PLC-a pomoću kojeg ce
program raditi. Odabir se vrši tako što se zada naredba Configure a device, i nakon nje se otvara
naredni prozor za odabir uređaja slika 3.2 i 3.3.
Sl 3.2 Odabir uređaja
3.3 Odabir uređaja
25
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
Kako je prikazano na slici 3.3, prilikom zadavanja naredbe Configure a device otvara se prozor u
kome su ponuđeni razni tipovi Siemens-ovih uređaja. Program je tako rešen da je naziv samog
uređaja određen njegovim karakteristikama. Za naš projekat koristi se uređaj Siemens S7-1200,
koji se u samom programu nalazi pod nazivom SIMATIC S7-1200 CPU 1214 DC/DC/DC.
Nakon odbira uređaja zadaje se naredba add koja se nalazi u donjem denom uglu. Kako smo
zadali uređaj pomoću kojeg će projekat raditi, prelazimo na prozor za programiranje slika 3.4 .
To se vrši zadavanjem naredbe Projekt view koja se nalazi u donjem levom uglu ( slika 3.3 ).
Sl 3.4 Okruženje samog programa
Prilikom ulaska u programsko oruženje TIA-portala, prelazimo na programiranje projekta. Prvo
je potrebno zadati određene tagove, koji nam služe za lakse i brže zadavanje promenljivih ( slika
3.5 ). Te promenljive mogu biti ulazne i izlazne veličine.
Sl 3.5 Zadavanje tagova programa
26
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
Prilikom zadavanja tagova potrebno je otici na ikonicu PLC tags. Nakon toga zadavanjem
naredbe add new tag table, kreira nam se baza tagova. Prilikom ulaska u tu bazu otvara nam se
novi prozor u kojem zadajemo željene baze. Ceo postupak je prikazan na slici 3.5.
Sl 3.6 Zadavanje blokova
Sledeće što je potrebno u programu jeste da se zadaju određeni blokovi za rad. To se vrši u
odeljku Program bloks ( slika 3.6 ). U tom odeljku zadavanjem naredbe add new blok otvara se
novi prozor u kojem se bira programski blok koji je potreban za rad ( slika 3.7). Različiti tipovi
blokova služe nam za lakše programiranje i snalaženje u programu. Fundamentalna stvar jeste ta
Sl 3.7 Odabir željenog bloka
27
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
da ulazne, izlazne, i memorijske veličine moramo zadavati u zasebnim blokovima, i da nam oni
pomazu da veoma lako možemo menjati memorijsku lokaciju ulazno/izlaznih promenljivih .
Naime, ako na digitalnom ulazu I0.0 kontrolera imamo neki prekidač, i želimo da ga prebacimo
na neki drugi digitalni ulaz, ne moramo menjati sve tagove, i blokove već je potreno samo
preimenovati zadati prekidač na lokaciju npr I0.4. U data block-u se zadaju promenljive , dok se
u Function block-u vrši samo programiranje uz pomoć ledder dijagrama.
Nakon kreiranja tagova i određenih blokova, pristupa se pravljenju leder dijagrama u
kojem ubacujemo određene kontakte, tajmere i brojače.
3.2.2 PROGRAMIRANJE PROJEKTA
Zadatak projekta :
Uz pomoć PLC kontrolera, automatizovati proces pakovanja proizvoda. Pritiskom na
taster START, traka sa kutijama se uključi. Kada senzor 1 registruje kutiju, traka sa kutijama se
isključi, a traka sa proizvodom se uključi. Nakon prebrojana 3. proizvoda (senzor 2), isključuje
se traka sa proizvodima, a uključuje traka sa kutijama. Brojač se resetuje i operacija se ponavlja.
Nakon prebrojanih 5 kutija proces se završava.
Kao što smo prethodno naveli, u programu se prvo navode tagovi potrebni za njegov rad ( slika
3.8) . Tagovi koji su ubačeni su ulaznei izlazne veličine.
Sl 3.8 Tagovi programa
28
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
Nakon zadavanja tagova, prelazimo na zadavanje blokova koji se pomoći lakšoj i bržoj
realizaciji programa ( slika 3.9)
Sl 3.9 Zadati blokovi programa
Na sledećim slikama biće prikazani i opisani blokovi koji su kreirani za rad programa
Sl 3.10 Glavni blok programa
29
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
U glavnom bloku programa su spojeni određeni blokovi pomoću kojih program radi. Kao što se
vidi na liniji 1 ( Network 1 ) i 2 ( Network 2 ) su ubaceni funkcijski blokovi koji služe za
upisivanje i citanje promenljivih sa ulaza ( slika 3.11 ) i izlaza ( slika 3.12 ). Na liniji tri (
Network 3 ) nalazi se glavni blok programa u kojima su sve promenljive.
Sl 3.11 Funkcijski blok ulazno promenljivih
Sl 3.12 Funkcijski blok izlazno promenljivih
Kako je prikazano , u ulazni funkcijski blok se upisuju stanja promenljivih sa ulaza. Kao što se
vidi promenljive sa ulaza su određeni senzori i prekidači koji se nalaze na maketi. Nakon što su
upisani u ulazno/izlzne blokove, iz tih blokova se vrednosti ispisuju tj šalju na izlazno
promenljive. U ovom slučaju promenljive na izlazu su motori zadate makete.
Sl 3.13 Tagovi upisani u ulazni Data block
30
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
Sl 3.14 Tagovi upisani u izlazni Data block
Nakon detaljno objašnjenih delova programa, koji se tiču ulazno/izlaznih promnljivih, memorija
gde se oni smeštaju i blokova koji služe za lakši rad programa prelazi se na pravljenje leder
dijagrama. Programski kod predstavljen preko leder dijagrama prikazan je na slikama 3.15 i 3.16
Sl 3.15 Leder dijagram programa
31
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
U liniji jedan ( Network 1 ) ubačen je početak samog procesa tj, radni režim. Usled zadavanja
logičče jedinice prekidača pod nazivom start, ceo proces kreće i automatski pali traku koja nosi
kutije. Kada kutija dodje do induktivnog senzora koji je očitava, pokreće se traka proizvoda (
Network 3). Nakon što je preko induktivnog senzora koji broji proizvode, brojač upisao
prebrojane proizvode traka proizvoda se gasi . Takođe, brojač proizvoda preko radnog režima,
setuje tj. pokreće traku kutija. Uz pomoć linije 4 ( Network 4 ) pokreće se traka kutija preko
uzlazne ivice prekidača. Nakon ubačena tri proizvoda kutija nastavlja dalje i silazi u prostor za
pakovanje.
32
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
Kada kutija dodje u prostor za pakovanje, aktivira se motor pakovanja koji je sklanja sa
proizvodnog pogona. Aktivacija motora proizvoda je prikazana na slici 3.14 linija 6 ( Network 6
). Kako je brojač kutija odbrojao zadati broj kutija ( u našem sličaju 5) ceo sistem se gasi.
3.3 HARDVERSKA STRUKTURA PROJEKTA
Hardversku strukturu projekta delimo na PLC i samu maketu. U daljem tekstu detaljno ćemo
objasniti oba dela.
3.3 MAKETA
Maketa se sastoji od :
-
Traka proizvoda i kutija
Motora samih traka
Sklopa guranja napunjenih kutija.
Senzora
Releja i
Klema
33
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
1. Trake same makete su jednostavne izvedbe, napravljene su od gumo plastike, dok su
osovine koje ih drze napravljene od metala. Širina traka je 50 Nosači osovina su napravljeni od
plastike tipa Juvidur.
Juvidur je relativno mekan i izuzetno zilav. Nema dobru refleksiju, mada zavisi od
zavrsne obrade, tj. valjaka prilikom izrade ploča. Dobra strana je što može krdo gladnih nosoroga
da pretrči preko njega a neće se mnogo izgrebati. Najjeftiniji od inženjerskih materijala. Užasno
loše podnosi UV zrake i brzo se raspada na neonskom svetlu ili suncu. Ne može biti
transparentan, uglavnom je crne ili bele boje.
U nosačima se nalaze ležajevi oznake 10x30x9 po kojima se osovine kreću. Osovine su
pogonjene zupčanicima ciji je prenosni odnos 1:3.
2. Motori koji pogone trake su mali motori jednosmerne struje sa paralelnom pobudom.
Pogone se naponim naponom 12v a upravljani su strujom 1.5-2A. Promena napona kod ovih
motora neće uticati na njihov rad, dok će promena vrednosti struje umnogome uticati na brzinu
motora. Ovi motori koriste mehanički ( pužni prenos ) da bi se smanjio broj obrataja na
pogonoskoj osovini motora. Kao što smo rekli promenom struje na ulazu menja se brzina
motora, a ta promena se vrši uz pomoć elektronoskog regulatora ili prevezivanjem namotaja
motora.
3. Sklop guranja napunjenih kutija je sistem koji, nakon sto je kutija sa proizvodom
stigla, sklanja kutiju sa proizvodog postrojenja. Gurač koji se kreće po svom ležištu, pomera
kutiju uz pomoć jednosmernog motora.
4. Senzori koji se koriste u maketi su senzori blizine ( Proximity sensor) koji se često
nazivaju i fotoelektrični senzori. Upravljani su naponom od 24V. Usled očitavanja nekog
objekta, menja se elektromagnetno zračenje senzora, tj fotoelektrični prijemnik detektuje
promenu na njgovom izlazu.
5. Releji u maketi služe kako bi prekinuli dolazne signale iz PLC-a u motore makete.
Takođe služe i kako bi okrenuli smer motora sklopa guranja napunjenih proizvoda.
6. Kleme, pomažu lakše i preglednije žičenje makete kao i njeno spajanje sa PLC-om. Na
kleme su dovedeni naponski i signalni vodoi, kako iz PLC-a tako i sa releja i naponskih izvora.
34
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
35
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
3.4 SIEMENS S7-1200
Kao što smo već rekli na maketi je korišćen PLC Simens S7-1200. U daljem tekstu
nećemo spominjati osnovne stvari koje su vezane za sve PLC-ove, već ćemo obratiti pažnju na
fundamentalne delove samog S7-1200.
Simensov PLC S7-1200 se ubraja u PLC-ove tipa nano. U tip nano PLC-ova spadaju
uređaji koji imaju od 10 do 15 U/I konektora. Procesor koji pogoni ovaj PLC nosi oznaku AG31.
Pošto je celokupna maketa upravljana jednosmernim naponom, i sam PLC je upravljan
njime. Napon kojim on može biti upravljan kreće se u granicama od 6V do 28.8V. Vrednost
ulazne struje je oko 12A na maksimalnom naponu od 28.8 V, dok je vrednost izlazne struje
1600mA na naponu od 5V. Poseduje integrisanu Load memoriju veličine 4Mb, dok mu je
veličina radne memorije 75Kb. Kompletna oznaka ovog PLC-a je SIEMENS Simatic S7-1200
12/14 DC/DC/DC 6ES7214-1AG31-0XB0. S7-1200 ima 14 digitalnih ulaza, 10 digitalnih ulaza i
dva analogna ulaza. Šema ulaza i izlaza, kao i tabela oznaka prikazana je na slikama 3.18 i 3.19 .
Sl 3.18 Šema ulaznih i izlaznih kontakata
36
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
Sl 3.19 Tabela sa oznakama kontakata
37
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
3. ZAKLJUČAK
Godinama tehologija sve više napreduje, i teži da čoveku olakša sam rad. Ne postoji ni
jedan proces ili proizvodni pogon gde nećemo sresti automatizovan sistem proizvodnje. Težnja
ka savršenstvu izrade i proizvodnje dovela je do ovih činjenica. U proteklom radu prikazali smo
jedan jako bitan automatizovan proces, bez koga je nezamislivo započinjati proizvodnju u
mnogim granama industrije. Ovakav sistem pakovanja proizvoda umnogome ubrazava proces
proizvodnje, smanjuje troškove i povećava produktivnost. Poštovanjem i izvršenjem svih
navedenih tačaka u diplomskom radu, detaljnim opisom istih, kao i izvršenim praktičnim delom
, smatram da sam uspešno uradio diplomski rad.
38
Vujadin Šošić:Realizacija automatskog sistema pokretnih traka u proizvodn om postrojenju
5. LITERATURA
1. Vera V. Petrović: “Upravljanje u realnom vremenu“, Visoka škola elektrotehnike i
računarstva strukovnih studija, Beograd, 2009.
2. Dragan M. Marinković “ Programabilni logički kontroleri – Uvod u programiranje “
Beograd 2013
3. SIEMENS Simatic S7-1200 http://www.siemens.com
4. Brochure Simatic Step7 Tia-portal http://www.siemens.com
5. www.automatika.rs
6. www.plc.rs
39
Download

Diplomski rad