Lekcija 5:
Implementacija
upravljačkih algoritama
Prof.dr.sc.
Prof
dr sc Jasmin Velagić
Elektrotehnički fakultet Sarajevo
K l ij M
Kolegij:
Mehatronika
h t ik
2012/2013
5. Implementacija upravljačkih algoritama
ƒ
Kandidati za implementaciju upravljačkih
algoritama moraju zadovoljavati sljedeće uvjete:
ƒ
konkurentni dizajn (Top-down pristup?),
ƒ
mehanička kompatibilnost,
ƒ
rješavanje stvarnih
stvarnih, aktualnih
aktualnih, zadataka
zadataka,
ƒ
odvajanje dizajna sistema upravljanja od
mehaničkog “targeta”
targeta je rizičan posao
posao.
2/64
Implementacija upravljačkih algoritama
ƒ
Analiza upravljačkog zadatka
ƒ
Složenost zadatka
ƒ
ƒ
razumijevanje problema,
ƒ
gdje je moguće instalirati dijelove upravljačkog sistema,
ƒ
centralizirano/distribuirano upravljanje.
Zahtjevi na brzinu
ƒ
ƒ
ƒ
3/64
senzor/aktuator vrijeme odziva,
zahtjevi na računarsku moć.
Uzajamno razumijevanje mehaničkog/električkog
dizajna često daje mogućnost rješavanja teškog
problema sa neznatnim redizajnom “sa druge strane”.
Implementacija upravljačkih algoritama
ƒ
Moguća rješenja upravljačkog zadatka
ƒ
Diskretni analogni krugovi.
ƒ
Di k t i di
Diskretni
digitalni
it l i kkrugovi.
i
ƒ
ASIC (Application Specific IC).
ƒ
Programirljive logičke jedinice (PLD, PLC ili FPGA).
ƒ
Računarske jedinice ili procesorski podržane jedinice
(mikrokontroleri, DSP, dSPACE, ...).
4/64
5.1. Mikrokontroleri
ƒ
Pojedinačni računar na čipu.
ƒ
Predstavlja
eds a ja kompletan
o p e a ssistem:
se
ƒ
CPU (centralna procesorska jedinica).
ƒ
Memorija.
ƒ
I/O uređaji, uključujući i analogne.
ƒ
Serijsko komunikacijsko sučelje (UART).
ƒ
Paralelne sučeljske portove (PIA).
Timer
Timer.
Zahtijeva nekoliko vanjskih komponenti.
Jeftini i kompaktni.
Nalaze primjenu u ugradivim sistemima za upravljanje raznim
funkcijama, kao i kod sistema za rad u realnom vremenu.
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
5/64
Mikrokontroleri
Opća blokovska shema mikrokontrolera
6/64
memorijski
sistem
RAM
centralna
procesorska
jedinica
- CPU -
bajt - adresibilni
ROM
Fle
sistem za
analogno digitalnu
konverziju
sistem za
analogno digitalnu
k
konverziju
ij
[ EEPROM
Unapredene karakteristike
:
sistem distribuiranog procesiranja
impulsno širinska modulacija
Dodatne karakteristike
DA i AD konvertori
sat realnog vremena
LCD interfejs
j
sistem za
serijsku
komunikaciju
:
...
sistem za
proširenje
port B
...
port A
port X
Mikrokontroleri
Blokovski dijagram mikrokontrolera
7/64
ALU
tajmer/brojilo
j
j
serijski U/I port
akumulator
registri
g
opće
p
namjene
interna
ROM memorija
ADC
DAC
interna
RAM memorija
SP
paralelni U/I p
p
port
interna
FLASH
memorija
ij
PC
krug za prekid
krug za davanje
takta
k
Mikrokontroleri
Blokovski dijagram mikrokontrolera
vanjski
prekidi
vanjski taktni
signali
Serijski
uređaj
Paralelni
uređaj
Senzori i
aktuatori
Serijsko
sučelje
Paralelno
sučelje
ADC/DAC
Interni
taktovi
Logika
prekida
Tajmeri
CPU
(mikroprocesor)
RAM
ROM
FLASH
memorija
Mikrokontroler
8/64
Mikrokontroleri
Svojstva mikrokontrolera
ƒ
Relativno mali radni takt reda 10MHz
10MHz.
ƒ
Mali broj jednostavnih instrukcija, red veličine oko 100.
ƒ
Radna memorija (RAM) reda KB
KB.
ƒ
Stalna memorija s programskim kodom u PROM ili EPROM
izvedbi.
ƒ
Brojači različitih namjena kao sat, brojač impulsa, BCD
brojač i drugi.
ƒ
Brojač za nadzor ispravnog rada - WDT (Watch Dog Timer).
ƒ
Ulazno/Izlazni kanali (port-ovi) za prihvat i slanje podataka.
ƒ
A/D i D/A pretvornici razlučivosti prema namjeni, uobičajeno
8 bitni.
ƒ
Š
Širok
raspon napona napajanja.
9/64
Mikrokontroleri
Komunikacija
ƒ
Serijska (Industrijski standard RS485) - sučelje koje nije
sadržano u opremi današnjih PC računara, ali je veoma
korišten u sistemima za prikupljanje podataka u industriji
industriji.
Podržava do 32 uređaja na mreži sa maksimalnom dužinom
mreže do 1500 m.
ƒ
RS485 podržava dvosmjernu (full duplex) i obosmjernu
komunikaciju (half duplex) (najčešće obosmjernu).
ƒ
Dvosmjerna – postoje dva para žica, jedan par služi za
prijenos podataka od mastera prema slave-u, a drugi od
slave-a
slave
a prema masteru.
masteru
ƒ
Kod obosmjernog prijenosa postoji jedan par žica kroz koji
se komunikacija
j obavlja
j u oba smjera.
j
10/64
Mikrokontroleri
Komunikacija
ƒ
11/64
Dvosmjerna i obosmjerna komunikacija
Dvosmjerni prijenos (Full-duplex)
(
)
Predajnik/
Predajnik/
Primjer:
j
Prijemnik
j
Prijemnik
RS232
Predajnik/
Prijemnik
Obosmjerni (Half-duplex)
Predajnik/
Prijemnik
Primjer:
RS485
Mikrokontroleri
Komunikacija
ƒ
Mikrokontroleri PIC 16F877A mogu se povezivati u
obosmjernu RS 485 mrežu u master/slave konfiguraciji.
Slave
Master
TX
Enable
RX
Slave
DO 32
UREĐAJA
Slave
- Mreža RS485 interfejsa -
12/64
Mikrokontroleri
Komunikacija
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Serijska (CAN sučelje - predstavlja mrežu kontrolera koja
prvenstveno služi za razmenu podataka).
CAN mreža predstavlja serijsku sabirnicu za efikasnu
podršku
d šk di
distribuiranim
t ib i i računarskim
č
ki sistemima
i t i
u stvarnom
t
vremenu.
CAN mreža je difuzijskog tipa tj. u toku prenosa podataka
svim čvorovima je omogućen uvid u sadržaj svake poruke
(poruka ima identifikator umjesto adrese).
K d ovakvog
Kod
k
vida
id kkomunikacije
ik ij ne može
ž se poslati
l ti poruka
k
samo jednom čvoru, što znači da će svim čvorovima biti
ponuđena svaka p
p
poruka koja
j se šalje,
j , a na njima
j
jje da li će
je prihvatiti.
Da li će određeni čvor prihvatiti ili odbiti neku poruku zavisi
od toga da li mu je potrebna što se definira protokolom
prijema poruke, tj. podešavanjem filtera u CAN hardveru.
13/64
Mikrokontroleri
Primjena CAN-a
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Automobilska industrija
ƒ Umrežavanje kontrolera za transmisiju, šasiju i
kočenje.
j
ƒ Umrežavanje komponenti elektronike šasije i
elektronike koja vozilo čini podesnijim.
ƒ Mobilna komunikacija koja povezuje komponente
poput automobilskih radija, automobilske telefonije,
navigacijske pomoći itd
itd., na centralnu,
centralnu korisniku
podesivu upravljačku ploču.
Industrijska
j
automatizacija.
j
Ugradbeni računarski sistemi.
CAN je prihvaćen od strane proizvođača medicinske
aparature, tekstilnih mašina i upravljanja liftovima.
14/64
Mikrokontroleri
Primjena CAN-a
15/64
ECU
Monitoring
und
Diagnose
Bordnetz
ECU
redundantes
Bordnetz
12V und 48V
ECU
c
Betätigungseinheit
ECU
Bremsen
ECU
ECU
4
- 8 čvorova
- 4 elektromehaniče kočnice
- 2 redundantne upravljačke jedinice vozila
- pedal simulator
- na kvarove tolerantna 2-naponska izvora na ploči
- dijagnostički sistem
5.2. Kartica za digitalnu obradu signala
ƒ
Izuzetno prilagođene arhitekture za digitalnu obradu
signala (npr
(npr. filtriranje
filtriranje, brza Fourier
Fourier-ova
ova
transformacija (FFT), ...).
ƒ
Svaka instrukcija sadrži po nekoliku unutarnjih
operacija što daje veliku brzinu obavljanja operacija.
ƒ
Unutarnja staza podataka može podržati paralelnu
obradu na svakoj razini.
ƒ
Omogućuje obradu signala u realnom vremenu
vremenu.
16/64
Kartica za digitalnu obradu signala (DSP)
ƒ
Texas Instruments DSP C6711
17/64
Kartica za digitalnu obradu signala (DSP)
ƒ
Texas Instruments DSP C6711
ƒ
Karakteristike:
ƒ
radi na 150 MHZ-a,
ƒ
obavlja 1200 MIPS-a (Mega Instructions Per Second),
ƒ
600 MFLOPSa,
ƒ
dvorazinska brza (cash) memorija,
ƒ
koristi paralelni port,
ƒ
posjeduje 16 MB SDRAM-a,
ƒ
128 MB brze memorije – omogućuje sortiranje
programa i rad
db
bez računara,
č
ƒ
univerzalni izvor napajanja.
18/64
Kartica za digitalnu obradu signala (DSP)
ƒ
Texas Instruments DSP C6711
ƒ
Primjene:
ƒ
upravljanje sistemima,
ƒ
bežični LAN,
ƒ
prepoznavanje govora,
ƒ
profesionalna obrada zvuka,
ƒ
umrežene kamere,
ƒ
CAT skener,
ƒ
sigurnosna identifikacija,
ƒ
industrijski skeneri,
ƒ
napredna enkripcija.
19/64
Kartica za digitalnu obradu signala (DSP)
Softverska podrška za TI DSP C6711
ƒ
Code Composer Studio
ƒ
Originalno okruženje za razvoj aplikacija za TI DSP
C6000 seriju.
ƒ
Proširenje za Code Composer Integrated
Development Environment.
ƒ
Brži i efikasniji razvoj aplikacija za obradu signala
ƒ
Povezivanje sa karticom u realnom vremenu.
ƒ
Sadrži visokoefikasni C6000 kompajler
p j i asemblerski
optimizator, kao i Code Composer debager.
20/64
Kartica za digitalnu obradu signala (DSP)
Razvoj i debagiranje C/C++ koda u
Matlab program (fiksni korak)
21/64
Koristi:
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Ubrzanje
Ub
j razvoja
j i analize
li DSP kkoda.
d
Mehanizam za implementaciju vaših
IP blokova u efikasan DSP kod.
Obrada velikog broja podataka.
Usporedba implementacija
algoritama realiziranih sa fiksnim i
promjenjivim korakom.
Omogućuje simulacijsko okruženje za
j implementacija
p
j
kombiniranje
algoritama sa fiksnim i promjenjivim
korakom.
Napredne
p
g
grafičke sposobnosti.
p
DSP Simulator
C/C++ code
MEX-file
Matlab
Kartica za digitalnu obradu signala (DSP)
DSP simulator + Matlab
ƒ
ƒ
ƒ
Razvoj simulacija sa fiksnim i promjenjivim korakom u
pojedinačnom
j di č
razvojnom
j
okruženju
k ž j – Matlab.
M tl b
Razvoj i testiranje test C/C++ koda za simulacije sa fiksnim
korakom u suradnjij sa DSP simulatorom.
Migracija C/C++ koda direktno u ciljni (target) DSP.
Simulacija sa
promjenjivim korakom
Simulacija
sistema
e1 < ε
Matlab simulacijsko
okruženje
Simulacija sa
fiksnim
s
korakom
oa o
Simulacija
sistema
Host
okolina
DSP
Simulator
22/64
Kartica za digitalnu obradu signala (DSP)
Code Composer Studio
ƒ
K
Komponente
t
ƒ
TMS320C6000 alat za generiranje koda,
ƒ
Code Composer Integrated Development Environment
Environment,
ƒ
DSP/BIOS plug-ins i API,
ƒ
RTDX plug
plug-ins
ins host sučelje i API.
API
23/64
Kartica za digitalnu obradu signala (DSP)
Code Composer Studio
ƒ
Osobine
ƒ
korištenje koda napisanog u C programskom jeziku,
ƒ
vidljivost
idlji
t CPU registara
i t
i mogućnost
ć
t njihove
jih
modifikacije,
ƒ
real-time debagiranje sa mogućnošću kontrole i
kontinuiranog osvježavanja,
ƒ
mogućnost
g
prikazivanja
p
j p
podataka u g
grafičkom
formatu,
ƒ
General Extension Language (GEL) mogućnosti koje
omogućavaju korisniku da kreira funkcije koje
proširuju korištenje CCS.
24/64
Kartica za digitalnu obradu signala (DSP)
Povezivanje Matlaba sa TI DSP C6711
25/64
Korisnik
Model u
Si li k
Simulink-u
RTW - build
Mašinski kod
RTW i TI alati
Driveri za UI
uređaje
RTDX
Upisivanje na
karticu
Izvršavanje na
kartici
Kartica za digitalnu obradu signala (DSP)
Povezivanje Matlaba sa TI DSP C6711
26/64
ƒ
Embedded Target za TI C6000 DSP.
ƒ
Real Time Workshop (RTW) u kombinaciji sa TI
Real-Time
alatima
ƒ
C kod za kartice
ƒ
RTW prevodi Matlab/Simulink model (kod) u C kod.
ƒ
RTW Target prilagođava dobiveni C kod u C kod
kojeg podržava kartica, uz podršku Code Composer
Studija.
j
ƒ
RTDX (real time data exchange) blokovi - specijalni
blokovi za p
podršku specifičnim
p
karticama.
Kartica za digitalnu obradu signala (DSP)
Primjer aplikacije: NP, VP i PP filtri
27/64
Reset
C6711 DSK
C6x11 DSK (Texas Instruments)
Out1
In1
Out3
Subsystem1
C6711 DSK
DIP Switch
SW1
SW2
SW3
Out2
In2
Out4
Out5
Out6
Switch1
In3
Out7
O
Out8
Subsystem
Enable0
0
Enable1
Enable2
1
Enable3
Enable4
2
Enable5
Enable6
3
Enable7
Line In
C6711 DSK
ADC
In0
ADC
In1
4
32
5
In3
In4
6
Sine Wave1
In5
In6
7
Random
Source1
DAC2
Matrix
Sum
In2
DSP
Line Out
C6711 DSK
DAC
Row
Sum
In7
Subsystem2
Downsample
To RTDX
izlaz
To RTDX
Kartica za digitalnu obradu signala (DSP)
Primjer aplikacije: NP, VP i PP filtri
In1 1
In2 2
Podsistem 2
In3 3
Podsistem 1
1 NOT
2 NOT
1
3 NOT
Enable0
AND
Logical
Operator3
AND
Logical
Operator4
1
2
Out1
Enable1
28/64
9
1
In0
10
0
FDATool
2
In1
1
NPF
2
Out2
3
Enable2
11
FDATool
3
In2
2
VPF
AND
Logical
Operator5
AND
Logical
Operator6
AND
Logical
Operator7
3
Out3
4
Enable3
4
Out4
5
DSP
Constant
Logical
Operator8
AND
Logical
Operator9
AND
Logical
Operator10
3
PNF
5
Enable4
13
FDATool
5
In4
Out5
6
4
In3
0
4
PPF
6
AND
12
FDATool
Enable5
14
In5
z
-1000
6
5
Integer Delay1
Out6
0.8
7
7
O t7
Out7
Enable6
8
8
Out8
Enable7
15
In6
16
In7
Feedback Gain1
7
6
8
7
Kartica za digitalnu obradu signala (DSP)
Izlaz niskopropusnog filtra (NPF)
29/64
Kartica za digitalnu obradu signala (DSP)
Izlaz visokopropusnog filtra (VPF)
30/64
Kartica za digitalnu obradu signala (DSP)
Izlaz pojasnopropusnog filtra (PPF)
31/64
Kartica za digitalnu obradu signala (DSP)
Izlaz pojasne baze (PNF)
32/64
5.3. Programirljivi logički kontroleri (PLC)
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Prve programirljive logičke kontrolere (PLC) razvili su inženjeri
General Motors
Motors-a
a 1968. godine, kada su pokušali pronaći
alternativnu zamjenu za složene relejne kontrolne sisteme.
Novi kontrolni sistem morao je zadovoljiti sljedeće zahtjeve:
ƒ Jednostavno programiranje.
ƒ Programske izmjene bez sistemskih intervencija (bez
mijenjanja
j j j ožičenja).
j )
ƒ Manje, jeftinije i pouzdanije komponente od relejnih
kontrolnih sistema.
ƒ Jednostavno
J d
t
i jeftino
j fti održavanje.
dž
j
Postupnim razvojem došlo se do sistema koji je omogućio
jjednostavnije
j p
povezivanje
j binarnih signala
g
upotrebom
p
kontrolnog programa.
S novim sistemima bilo je po prvi put moguće iscrtati signale na
ekranu te ih pohraniti u vidu datoteke u elektronsku memoriju
ekranu,
memoriju.
33/64
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Definicija PLC-a
Prema DIN EN61131-1 (1994.)
programirljivi logički kontroler je
digitalni elektronički sistem, koji se
koristi u industrijskoj sredini s
programirljivom memorijom za internu
pohranu s ciljem
p
j
p
primjene
j
orijentiranih
j
upravljačkih naredbi kod
implementiranja specifičnih funkcija
kao što su npr.
p logičko
g
upravljanje,
p
j j ,
slijedno upravljanje, funkcije
odbrojavanja, funkcije brojanja i
aritmetičke funkcije.
j Osnovna namjena
j
PLC-a je upravljanje, putem digitalnih
ili analognih ulaznih i izlaznih
signala,
g
, različitim vrstama strojeva
j
ili
procesa.
34/64
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Arhitektura PLC-a
ƒ
Mikroprocesor s dodatnim električkim sklopovima.
ƒ
Sklop
p za opskrbu
p
električnom energijom
gj
p
procesora
(napajanje) koji pretvara upravljački istosmjerni napon
od 24V u takozvani logički napon (5V).
ƒ
Kvarcni oscilator za davanje takta procesoru.
ƒ
Prekidač za uključivanje i isključivanje rada procesora.
ƒ
Memorija (sistemska, radna, programska).
ƒ
Preko sabirničkog priključka spaja se centralna jedinica
(mikroprocesor) s ulazno - izlaznim elementima
(modulima - karticama).
35/64
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Arhitektura PLC-a
36/64
MEMORIJA
SISTEMSKA
PREKIDAČ
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
P
R
15
O 14
13
C 12
30
31 E 10
9
32
8
33
S
7
34
35
36 O 5
4
37
38 R 3
2
39
40
1
D1
D0
D7
D2
NAPAJANJE
D6
D5
D3
D4
A15
A14
A13
A12
A11
ULAZNO IZLAZNE ADRESE
KVARC
RADNA
P
R
O
G
R
A
M
S
K
A
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Funkcije PLC-a
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Glavni cilj PLC
PLC-a
a je povezivanje ulaznih signala prema
zadanom programu. Ukoliko je rezultat ˝true˝ (istina),
preklapa ga na odgovarajući izlaz.
Boole-ova algebra predočuje matematičku osnovu ovih
operacija, a prepoznaje samo dva određena stanja jedne
varijable: ˝0˝
0 i ˝1˝
1 . Prema tome
tome, izlaz može poprimiti samo
ova dva stanja. Naprimjer, povezani motor može biti
upravljan putem stanja ˝on˝ ili ˝off˝ (uključeno/isključeno).
Funkcija ulaznog modula je pretvaranje ulaznih signala u
signale koji se mogu obraditi PLC-om i njihovo daljnje
prosljeđivanje do centralne upravljačke jedinice
jedinice. Povrat se
obavlja izlaznim modulom. On pretvara PLC signal u
signale koji su podesni za aktuatore.
Aktualna obrada signala obavlja se u centralnoj upravljačkoj
jedinici u skladu s programom koji je pohranjen u memoriji.
37/64
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
ƒ
Ulazni modul treba osigurati:
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
priključke na koje se priključuju senzori,
prilagodbu napona,
zaštitu centralne jedinice od napona
napona,
zaštitu centralne jedinice od smetnji,
sigurno
g
razlikovanje
j signala
g
1/0.
Izlazni modul također posreduje između centralne jedinice i
automata Njegove zadaće su :
automata.
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
povezivanje s izvršnim elementima,
prilagodba
il
db napona,
zaštita centralne jedinice,
pojačanje snage
snage,
zaštita od kratkog spoja.
38/64
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Karakteristike PLC-a
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Omogućuje direktan priključak binarnih senzora i
aktuatora.
Od
Odgovara
zahtjevima
htj i
iindustrijskog
d t ij k okruženja
k ž j u odnosu
d
na otpornost na povišenu temperaturu, vibracije i elektromagnetska
g
zračenja.
j
Operacijski sistem je razvijen za optimalnu obradu
Booleove logike.
Operacijski sistem 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
p
j sistem omogućuje
g
j komunikaciju
j sa uređajem
j
za programiranje-računarom.
39/64
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
PLC standard: IEC 61131 standard
40/64
ƒ
Glavni dijelovi ovog standarda su:
ƒ
IEC 61131-1 Pregled,
IEC 61131-2
61131 2 Zahtjevi i testne procedure
procedure,
IEC 61131-3 Tipovi podataka i programiranje,
IEC 61131-4
61131 4 K
Korisničke
i ičk upute
t i direktive,
di kti
IEC 61131-5 Komunikacije,
IEC 61131-7 Neizrazito (fuzzy) upravljanje.
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Programiranje PLC-a
41/64
ƒ
Programski jezici za programiranje PLC-ova (IEC
61131-3 standard):
ƒ
Ljestvičasti dijagram (Ladder Diagram, LD),
najviše se koriste u Americi.
Americi
ƒ
Funkcionalni blok dijagram (FBD).
ƒ
Instrukcijska lista (IL).
(IL)
ƒ
Strukturirani tekst (ST).
ƒ
Sekvencijalni funkcijski grafikon (SFC).
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Ljestvičasti (ladder) dijagram
42/64
Osnovni entitet programa je mreža.
Mreža se sastoji od simbola koji predstavljaju instrukcije i upravljačke komande.
komande
Program se izvodi na sljedeći način:
1. Odozgo
g p
prema dole,, mreža p
po mreža.
2. Odozgo prema dolje u mreži.
3. Slijeva na desno u mreži.
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Ljestvičasti (ladder) dijagram
O
Osnovni
i simboli
i b li i operacije
ij u ljestvičastom
lj t ič t
dijagramu
dij
43/64
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Ljestvičasti (ladder) dijagram
O t l operacije
Ostale
ij u ljestvičastom
lj t ič t
dijagramu
dij
44/64
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Ljestvičasti (ladder) dijagram
45/64
Ti
Timer
(TwidoSoft)
(T id S ft)
ƒ
ƒ
%TMi
Q
IN
TYPE TON
TB 1 min
ADJ Y
%TMi.P 9999
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Vremenski releji.
Načini rada:
ƒ TON – zakašnjeli uklop,
ƒ TOF – zakašnjeli isklop,
ƒ TP (treptajući).
(treptajući)
Vremenske baze 1 ms, 10 ms, 100 ms i 1
min.
%TM – oznaka vremenskog bloka.
n – broj vremenskog bloka
64 (n=0 do 63) za 10 i 16 I/O Twido,
128 ((n=0 do 127)) za ostale.
%TMn.P
%TMn.V
%TMn.Q
prepodešena vrijednost,
trenutna vrijednost,
stanje izlaznog kontakta.
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Ljestvičasti (ladder) dijagram
Timer – načini rada
46/64
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Ljestvičasti (ladder) dijagram
C
Counter
t (b
(brojač)
j č) (TwidoSoft)
(T id S ft)
ƒ
%Ci
R
E
S
D
ADJ Y
%TMi.P 9999
CU
CD
F
• 16 brojača,
• funkcije brojanja
gore i dolje,
• %C – oznaka brojača,
• n – broj
b jb
brojača.
j č
Ulazi:
ƒ %Cn.R
ƒ %Cn.S
%Cn.CU
%C
CU
ƒ %Cn.CD
ƒ
ƒ
IIzlazi:
l i
ƒ %Cn.E
ƒ
%Cn D
%Cn.D
ƒ
%Cn.F
ƒ%Cn.P
ƒ
%Cn.V
47/64
poništavanje brojača,
podešavanje na predpodešenu
vrijednost,
b j j gore (UP)
brojanje
(UP),
brojanje dole (DOWN).
underflow (promjena %Cn.V iz 0
u 9999),
dosegnuta predpodešena
vrijednost, %Cn.V=%Cn.P,
overflow (promjena %Cn.V iz
9999 u 0)
0).
predpodešena vrijednost
trenutna vrijednost brojača.
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Ljestvičasti (ladder) dijagram
Složeniji sistem koji uključuje memorijski element i vremenski brojač.
Startanje sistema
otvaranjem ulaznog
kontakta run.
Zaustavljanje
Za
sta ljanje sistema
zatvaranjem kontakta
stop.
Nakon što sistem postane aktivan,
uključuje se grijalica (heater on)
Kada se upali grijalica tada se aktivira brojač (T4:0),
koji broji dok se ne dosegne vremenski interval od 10 s.
Usporedba sadržaja brojača (T4:0.ACC) sa vrijednošću
5 sekundi. 5 sekundi nakon aktiviranja grijalice uključuje
se fan1 (ventilator1)
Brojač T4:0 nakon 10 sekundi od uključenja grijalice (heater on) omogućuje
da se preko ovog ulaznog kontakta aktivira ventilator 2 (fan2)
48/64
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Strukturirani tekst
49/64
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Funkcionalni blok dijagram
50/64
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Sekvencijalni funkcijski grafikoni
51/64
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Zahtjevi na PLC-ove
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Zahtjevi koji se postavljaju na PLC-ove sve više rastu,
uz njihovu sve rašireniju upotrebu koja je praćena
razvojem
j
automatizacije.
t
ti
ij
Npr. vizualizacija, predstavljanje statusa stroja, na
način izvršavanja upravljačkog programa putem
displeja ili monitora.
Također kontroliranje,
j , sposobnost
p
intervencije
j u
upravljačkim procesima ili alternativno, nemogućnost
(sprječavanje) provedbe takvih intervencija od strane
neautoriziranih
t i i ih osoba.
b
Postalo je neophodno međupovezivanje i
harmoniziranje zasebnih sistema upravljanih pomoću
PLC-a.
52/64
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Zahtjevi na PLC-ove
ƒ
ƒ
ƒ
Mreža nekoliko PLC-a kao i veza PLC-a i g
glavnog
g računara
odvija se putem komunikacijskih sučelja. Da bi se ovo sprovelo
u djelo, mnogi od najnovijih PLC-a su kompatibilni sa otvorenim,
standardiziranim sabirničkim sistemom,
sistemom (Profibus) DIN 19245
19245.
PLC-ovi koji se trenutno nude na tržištu su podešeni prema
zahtjevima kupaca te je moguće naručiti odgovarajući PLC za
bil kkoju
bilo
j zamislivu
i li primjenu.
i j
T
Tako,
k naprimjer,
i j na raspolaganju
l
j
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
/izlaznih,
analognih, pozicioniranih i komunikacijskih modula
modula.
Nadalje, PLC-ovi su u mogućnosti da obrađuju nekoliko
programa istodobno (simultano). Konačno, PLC-ovi se spajaju s
drugim automacijskim komponentama
komponentama, pa se kreiraju šira
područja primjene.
53/64
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Izvedbe PLC-ova
ƒ
Ovisno o tome kako je centralna upravljačka jedinica
povezana na ulazne i izlazne module, mogu se razlikovati:
ƒ Kompaktni PLC-ovi (ulazni modul, centralna upravljačka
jedinica i izlazni modul u jednom kućištu)
ƒ
Modularni (proširivi) PLC-ovi.
Kompaktni
Modularni
54/64
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Izvedbe PLC-ova
ƒ
ƒ
ƒ
Modularni PLC-ovi se mogu zasebno konfigurirati
konfigurirati. Moduli
koji se traže za praktičnu primjenu neovisno od digitalnih
ulazno/izlaznih modula koji mogu npr. uključiti analogne,
pozicionirane
i i i
i kkomunikacijske
ik ij k module
d l - se ulažu
l ž u stalke
t lk
kućišta, gdje se individulani moduli povezuju putem
sabirničkog
g sistema. Ovajj način oblikovanja
j je
j p
poznat kao
serijska tehnologija.
Postoji širok spektar varijanti, posebno u slučaju posljednjih
PLC ova Oni uključuju i modularne i kompakt osobine i
PLC-ova.
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
sklopa,
nalazi se u standardiziranim kućištima
55/64
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Izvedbe PLC-ova
ƒ
Današnji PLC
PLC-ovi
ovi izvode se u:
- kompaktnoj izvedbi (svi su elementi u jednom kučištu),
- modularnoj izvedbi, odnosno sistem se oblikuje iz modula,
- kartičnoj izvedbi u 19 inčnom kučištu,
- podržavaju modularni upravljački sistem,
- različiti modeli imaju
j različite mogućnosti
g
p
proširenja
j modulima,,
- sabirnički sistem koji podržava module (ugrađen u module),
- mogućnost povezivanja u mrežu pomoću:
-
RS kkomunikacijskog
ik ij k sučelja,
č lj
MODBUS,
PROFIBUS,
INDUSTRIJSKI ETHERNET,
MPI (MULTIPOINT INTERFACE)
- centralna veza sa programibilnim dijelom s mogučnošću
pristupa svim modulima.
56/64
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Primjeri aplikacija – upravljanje asinhronim motorom
57/64
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Primjeri aplikacija – rukovanje materijalima
58/64
Horizontalna X os
Vertikalna Z os
Slaganje cigli u palete:
• Korištenje gantry robota za
uzimanje, prenošenje i
slaganje cigli na paletu.
• Robot ima tri neovisne
linearne osi za pozicioniranje
cigli na palete.
• Za translacijska kretanja duž
X i Y osi i spuštanje i
podizanje segmenta robota
duž Z osi koristi se LEXIUM
05 pojačalo snage za
pozicioniranje servo motora.
• Za upravljanje se koristi
Modicon M340 PLC.
• Zahtjevi za paletiranjem u
realnom vremenu.
Programirljivi logički kontroleri (PLC)
Primjeri aplikacija – Ethernet komunikacija
59/64
Internet
Ethernet
Etherrnet
PLC
HMI sučelje
č lj
Pretvornik
5.4. Ugradivi (Embedded) računar
PC/104 standard
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Predstavlja ugradivi računarski standard koji definira način
komunikacije preko računarske sabirnice.
Osim matične ploče
ploče, A/D konvertera,
konvertera digitalnih I/O modula
modula,
PC 104 ugradivi računar sadrži i GPS prijemnik, IEEE
802.11 kontroler i USB kontroler.
Ovaj standard je razvila kompanija Ampro Computers 1987
godine, a 1992 godine je standardiziran od strane PC/104
konzorcija.
j
IEEE standard P996.1, ali nikad nije ratificiran.
Za razliku od ATX form faktora, koji je tipičan kod
standardnih računara, ugradivi računari koriste PC/104 form
faktor.
Nema paralelnih slotova (ISA ili PCI) za umetanje kartica
kartica,
kao kod ATX standarda.
60/64
Ugradivi (Embedded) računar
PC/104 standard
ƒ
Standardne dimenzije matične ploče su 91.7 x 95.86 mm.
ƒ
Visina ovisi o izvedbi i namjeni ploče (konektori)
ƒ
PC/104 računarska sabirnica koristi 104 pina.
ƒ
Ovi pinovi uključuju sve normalne linije koje se koriste kod
ISA sabirnice,
sabirnice kao i dodatne pinove koji osiguravaju integritet
sabirnice.
ƒ
Dvoslojna
j štampa:
p na g
gornjem
j
sloju
j p
ploče su smješteni
j
procesor, interna memorija, konektori, a na donjem grafička
kartica, konverteri, itd.
ƒ
Š
Široko
rasprostranjeni u industriji.
ƒ
Široko korišteni na platformama autonomnih mobilnih robota.
61/64
Ugradivi (Embedded) računar
PC/104 standard
62/64
Ugradivi (Embedded) računar
PC/104 standard
63/64
Gornja
j (p
(prednja)
j ) strana
ugradivog računara
Donja (zadnja) strana
ugradivog računara
Ugradivi (Embedded) računar
Primjer upotrebe na mobilnim platformama
ƒ
Omogućuje da mobilni robot postane autonoman
autonoman.
ƒ
Opravdano instaliranje na mobilnim robotima za
složene aplikacije,
p
j npr.
p vizualni sistem ((digitalna
g
obrada slike) – ugradbeni PC ima veliku brzinu rada
(trenutno preko 2 GHz), veliku memoriju (reda
nekoliko GB)
GB), grafičku karticu (preko 64 MB)
MB), ...
64/64
kamera
Složen sistem
sa stajališta
obrade signala
laserski sistem za skeniranje
sonarni senzori
unutar platforme se
nalazi PC/104
Download

Programirljivi logički kontroleri (PLC)