Upload
others
View
4
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
3.3.2
SVEUČILIŠTE U SPLITU
ODJEL STRUČNIH STUDIJA
Solarni lift
doc. dr. sc. Marko Vukšić
OSS UNIST 2
Kolegij: ” Energetska učinkovitost i tehnologije ”Kolegij: ” Elektronički napajači ”
Kolegij: ” PLC i SCADA sustavi ”
Studentski projekt:
SOLARNI LIFT
OSS UNIST 3
Laboratorijske makete (1)
OSS UNIST 4
Laboratorijske makete (2)
OSS UNIST 5
Laboratorijske makete (3)
Softverski alati
OSS UNIST 6
• ePLAN
• STEP 7
• WinCC
• MATLAB
• SIMULINK
Orbitalni lift
Yuri Artsutanov
1960, ”V Kosmos na Electrovoze”
Osnovna ideja
Arthur C. Clarke
1979, ”The Fountains of Paradise”
Popularizacija ideje
Visina 36000km
Pri brzini 200 km/h, trajanje putovanja 7,5
dana.
Kemijski pogon:
$25,000/kg
Orbitalni lift:
$250/kg
OSS UNIST 7
Ugljična vlakna SWCNT
Vlakna realizirana pomoću
Ugljikovih nano cijevi
100 GPa minimalni zahtjev
63 GPa Ostvareno
300 GPa teoretska granica
OSS UNIST 8
OSS UNIST 9
Ugljična vlakna MWCNT
Vanjska nanocijev
Vodi električnu energiju
Prijenos energije
LASER
Vidljiva svjetlost
OSS UNIST 10
Solarni lift OSS UNIST
OSS UNIST 11
Osnovni dijelovi
• Nosiva konstrukcija
• Elektromotorni pogon
• Solarni paneli
• Sklopovi za obradu i prijenos
električne energije
• Sustav upravljanja i daljinskog nadzora
OSS UNIST 12
Nosiva konstrukcija
OSS UNIST 13
• Legura aluminija
• Plastični vijci
• Ukupna masa 5,2kg
Pogon
OSS UNIST 14
• Gumeni valjci
• Istosmjerni motori
• Aluminijske remenice
• Potrošnja 25,5W
• Brzina penjanja
0,5m/s
Električni sustavi
OSS UNIST 15
• Sklopovi za obradu i prijenos
električne energije
• Sustav upravljanja i daljinskog nadzora
SCADA
• Ukupna potrošnja 12W
Blok prikaz
OSS UNIST 16
CPU
5V
DC motor 1
izvor zračenja
24V
MPPT
AIMUXDC motor 2
sw1 sw2 WLAN
solar panel 2
programabilne logičke strukture
pretvorba informacije
pogonski djelovi
konverzija napona
izvor energije
0-18V
solar panel 1
energija
informacija
rpm
relej
Solarni panel
OSS UNIST 17
Izlazna snaga: 30 W
Optimalni radni napon: 17.6 V
Optimalna radna struja: 1.7 A
Napon praznog hoda: 21.2 V
Struja kratkog spoja: 1.83 V
Iskoristivost: 19.6 %
Tehnologija izrade:
monokristalni silicij
Broj ćelija: 32
Težina: 0.65 kg
Dimenzije: 535x378x3 mm (0, 2m )
Proizvođač: Solbian
2
I-U karakteristika
OSS UNIST 18
OSS UNIST 19
P-U karakteristika
OSS UNIST 20
MPPT
OSS UNIST 21
dU = 0
Mjerenje
U(k) i I(k)
dI=I(k) - I(k-1)
dU=U(k) - U(k-1)
dI/dU = - I(k)/U(k)
da 1Ne
dI/dU > - I(k)/U(k)
D = D + dD D = D - dD
Da Ne
Da Ne
dI = 0
dI > 0
D = D - dD
Ne
D = D + dD
Da
Da
Ik = Ik - 1
Uk = Uk-1
exit
M8.0 M8.1 M8.2 M8.3
MPPT algoritam„Perturb and observe“
Pn+1-Pn>Pr1
Pn+1-Pn<-Pr2
OSS UNIST 22
Radna točka
Elektronički pretvarači
OSS UNIST 23
uR(t)
t0 T
uR
U2
P
P
N
N
tUu sin11
Tok energije
Elektronički pretvarači
OSS UNIST 24
uR(t)
t0 T
U1
P
P
N
N
U1
Tok energije
-+
uR
-U 1
OSS UNIST 25
ud(t)
t0 T
C
L
U1
-+ u
d
U1
-U1
U2
U2
P
P
N
N
Elektronički pretvarači
OSS UNIST 26
uR(t)
t
UB
DUB
iB
-+
R
iO
uR
1
2
0DT (1-D)T
T
1 12
L
C
Istosmjerni pretvaračiBUCK pretvarač
Tperiodsklopni
polusklopkajekojemuinterval 1.D DBR UU
OSS UNIST 27
Istosmjerni pretvaračiBUCK pretvarač
iB
R
iO
uR
L
C
UB
-+
iS1
iS2
• Ulazni napon 6 – 40 V
• Izlazni napon 5V
• Maksimalna struja 3 A
• Efikasnost 92%
• Frekvencija 100 kHz
• Izlazna valovitost 30 mV
OSS UNIST 28
UB
iB
-+
R
iO
uR
C
1
2L
B1
1U
D
uR (t)
t0DT (1-D)T
T
1 12
Istosmjerni pretvaračiBOOST pretvarač
DU
U
1
1
B
R
Istosmjerni pretvaračiBOOST pretvarač
OSS UNIST 29
UB
iBL iS 1iL
R
iO
uR
iC
C-+
iS 2
• Ulazni napon 7– 22 V
• Izlazni napon 24V
• Maksimalna izlazna struja 2 A
• Efikasnost 92%
• Frekvencija 100 kHz
• Izlazna valovitost 50 mV
UB
iBL iS 2iL
R
iO
uR
iC
C-+
iS 1
Istosmjerni pretvaračiĆUKOV pretvarač
OSS UNIST 30
C1
UC
1
21
iO
L2
C2
Ru
R
L1
-+
UB
iB
iO1
2
L2
C
2
R
2
1
L1
B1
1U
DDUA
-+
UB
iB
C1U
AuR
A
D
DUU
1BR
OSS UNIST 31
• Ulazni napon 10 – 25 V
• Izlazni napon 10 – 25V
• Maksimalna struja 3 A
• Efikasnost 92%
• Frekvencija 100 kHz
• Izlazna valovitost 30 mV
Istosmjerni pretvaračiĆUKOV pretvarač
OSS UNIST 32
i(t)
+
_u(t)
n
zavoja
F
zracni
procjep
lg
permeabilnostjezgre cm
duljina
magnetske
jezgre lc
in
F
-+
RC
HlC
Rg Hl
g
lm
=lg+l
C
Nadomjesni model magnetskog kruga
r
N I
OSS UNIST 33
+Bs
+BR
B
-HC +HC
-Bs
-BR
i
tot max
-BR
+HC-HC
+BR
rev
rev
m0H
kH
iB
H
( 1 + k ) m0H
i
m0H
k H
H
B
m0H
k H
im
0H
( 1 + k ) m0H
B
Petlja histereze feromagnetskog materijala
PLC• Programabilni logički kontroler je računalo namjenjeno
izvršavanje zadaća vezanih za upravljanje procesima i strojevima
• Temeljem spremljenog programa izvodi operacije upravljanja, obrade podataka, aritmetičke i logičke operacije nad podacima, prijenos podataka do drugog računala
• Mjerenje • Upravljanje• Regulacija procesa• Arhiviranje podataka• Prijenos podataka
OSS UNIST 34
Pozicija PLC-a u sustavu automatske regulacije
Mreža više razine
direktno vezani
I/O
Control Bus(e.g. Ethernet)
Održavanje
I/O
I/O
I/O
I/O
CP
U
Sensor Bus (e.g. ASI)
Field Bus
gateway
Field Stations
direct I/O
I/O
Field DevicesFB
gateway
gateway
I/O
I/O
I/O
I/O
CP
U
CO
M
I/O
I/O
I/O
CO
M
CP
U
CO
M
CO
M
CO
M
I/O
Field Bus
CP
U
CO
M 2
I/O
I/O
I/O
CP
U
CO
M1
CO
M 2
I/OCP
U
Operater
veliki
PLC
mali PLC
vrlo jednostavni PLC
PLCPLC
CO
M1
CO
M1
Nadzor
OSS UNIST 35
Povijest PLC
• Prva specifikacija donesena je 1968 od strane Hydromantic odjela kompanije General Motors.
• 70’te ugrađuju se komunikacijske mogućnosti
• 80’te standardizacija komunikacijskih protokola
• 90’te standardizacija programskih jezika
• 00’te ?
OSS UNIST 36
Prije pojave PLC-a
• Upravljanje pomoću kontaktora i releja
• Dugotrajno povezivanje i žičenje
• Složene i skupe izmjene i dopune sustava upravljanja
• Ograničen vijek trajanja
OSS UNIST 37
PLC ima mogućnosti
• PLC može ostvariti iste funkcije kao i kao i sustav temeljen na relejnoj tehnologiji
• PLC upravlja aktuatorima i kontaktorima
• Isti PLC može se primijeniti za upravljanje različitim sustavima
• Ostvaruje znatno složenije funkcije nego sustav upravljanja ostvaren relejnom tehnologijom.
• Integrirana dijagnostika
OSS UNIST 38
Izvedbe PLC-a
OSS UNIST 39
Izvedba PLC-aMonolithic constructionJedan procesorSabirnica za prihvat podataka iz procesa
Jedinstveno kućište
Nepromjenjiv broj I/O (uglavnom digitalni)
Tipični predstavnici: Mitsubishi MELSEC F, ABB AC31, SIMATIC S7
(1)
Modularna konstrukcija (šina za montažu)Jedan ili više procesoraFieldbus ili LAN mreža
3U ili 6U rek, ponekad DIN šina
Velika raznovrsnost I/O
Tpični predstavnici: SIMATIC S7-300, Hitachi H-Serie, ABB AC110
(2)
Kompaktni
Modularni PLC
(3) Soft-PLCPLC temeljen na PC i Windows NT ili CE operativnom sustavuDirektna primjenaf CPU ili co-procesora
OSS UNIST 40
Modularni PLC
courtesy ABB
courtesy Backmann
OSS UNIST 41
Komunikacijski Centralno procesorska Signalni moduli digitalni moduli (CM) jedinica (CPU) sa ili analogni (SM)
PROFINET priključkom
Višeprocesorski PLC
Specijalna konstrukcija: bez ventilatora, širok temperaturni opseg, otpornost na vibracije
Tri PLC umrežena preko zajedničke sabirnice
CPU
OSS UNIST 42
Industrijski PC
Različita arhitektura i izvedbe
(Modularni, rack, kompaktni, integriran s LCD),
Velike mogućnosti HMI (LCD..)
Ograničena modularnost
Matična ploča (PC104, PC-Cards, PCI, ISA)
Na razini modularnog PLC
Bez lokalnih I/O,
Komunikacija s procesom
preko procesne sabirnice,
courtesy INOVA courtesy MPI
OSS UNIST 43
PLC Ciklus
• Ulaz u PLC su signali:
– Diskretni (naponski, strujni)
– Analogni (naponski, strujni)
– Komunikacijski signali
• Obrada prikupljenih podataka
– Vremenski članovi, brojači, procesiranje podataka
• Izlaz iz PLC
– Diskretni naponski signali
– Beznaponski relejni kontakti
– Analogni naponski signali (strujni, naponski)
– Komunikacijski signali
OSS UNIST 44
Instrumentacijski lanac
analogna
varijabla(npr. 4..20mA)
filtriranje
i
pojačanje
ADC
obrada
DACanalogna
varijablanpr. -10V..10V
t
y
t
y(i)
uzorkovanje
binarna
variabla(npr. 0..24V)
filtriranje uzorkovanje
t
y
tranzistor
ili
relej
binarna
varijabla
pojačalo011011001111
brojač
1
non-volatile
memory
0001111
OSS UNIST 45
Struktura PLC-a
CPUReal-Time
Clock
flash
EPROMROM
buffers
signal
conditioning
power
amplifiersrelays
signal
conditioning
serial port
controller
Ethernet
parallel bus
ethernet
controller
RS 232
analog-
digital
converters
digital-
analog
converters
Digital OutputDigital
Input
fieldbus
controller
vanjski
I/O
sabirnica
field bus direktni I/O
OSS UNIST 46
PLC IO
OSS UNIST 47
Diskretni ulazi (Digitalni ulazi, binarni ulazi)
• Razlikuju dva stanja
• Galvanski su odvojeni od CPU
• Prihvaćaju napone
od 20VDC do 230VAC
OSS UNIST 48
Izvedba sklopa digitalnog ulaza
OSS UNIST 49
NPN izlaz senzora
OSS UNIST 50
PNP izlaz senzora
OSS UNIST 51
Priključenje senzora na napajanje
OSS UNIST 52
Analogni ulazi
• PLC može obrađivati vremenski kontinuirane odnosno analogne signale.
• Analogni signali su primjerice struja proporcionalna brzini, temperaturi, težini ili razini
• Opseg analognog naponskog signala je 0-10 VDC a strujnog4-20 mA
• Analogni ulazni modul pretvara analogni signal u digitalni. Točnost pretvorbe ovisi o broju bita AD pretvarača (8, 12 bit)
OSS UNIST 53
Realizacija sklopa digitalnog izlaza
OSS UNIST 54
Povezivanje u mrežu
• Industrijski ETHERNET
• PROFIBUS
• MODBUS
• ASI BUS
• Strujna petlja
• MPI/PPI
OSS UNIST 55
Povezivanje PLC-a i PC
OSS UNIST 56
UPRAVLJANJE I PROCESI
Diskretni procesi i upravljanje Kontinuirani procesi i upravljanje
OSS UNIST 57
PLC evolucija
A
B
P2
P1
I1
Analogni svijetDiskretni svijet
C
kontinuirani procesi
Anlogni regulatori, analogna računala
diskretni procesi
kombinacijska logika sekvencijalna logika
Relejna logika
pneumatic sequencer
Pneumatski i elektromehaničkiaktuatori
Programabilni logički kontroleri
(Programmable logic controllers,
Speicherprogrammierbare Steuerungen, Automates Programmables)OSS UNIST 58
Kontinuirani procesPrimjer: vuča, peći, autoklave,...
Vremenska konstantna regulatora mora bit bar za red veličine manja od najmanje vremenske konstante procesa
F(s) = yx
Stanje analognog uređaja opisuje se kontinuiranom (analognom) varijablom
variables like temperature, voltage, speed, etc.
Kontinuirani procesi su monotoni i reverzibilni. Negacija događaja koji prouzročio poremećaj
vratit će proces u prethodno stanje
Stoga se takvi procesi mogu regulirati.
Postoji nepromjenjiv odnos između ulaza i izlaza, opisan prijenosnom funkcijom F.
Ova prijenosna funkcija može se zapisati sustavom diferencijalnih jednadžbi.
Ako su jednadžbe linearne mogu se zapisati pomoću Laplaceove i Z transformacije
time
y
(1+Ts)
(1+T1s + T2 s2)
Temeljni cilj sustava upravljanja kontinuiranim procesom jest regulacija.
OSS UNIST 59
Diskretni proces
Npr: Lift, prometna signalizacija,
skladišta, itd.
Proces je opisan varijablama koje su dobro definirane i nepreklapajuće.
Prijelaz iz jednog stanja u drugo je nagli, posljedica je vanjskog poticaja.
Diskretni procesi nisu monotoni i reverzibilni, primjerice negacija događaja koji je prouzročio
tranziciju neće proces vratiti u prethodno stanje
Primjer: lift se ne vraća na prethodni kata kada se otpusti tipkalo.
Diskretni procesi opisuju se mašinom stanja ili Petrijevim mrežama.
Temeljna zadaća sustava upravljanja diskretnim procesom je kontrola prijelaza
između stanja (sekvencijalna kontrola).
e
c + ¬d1
2 3
6 5
4
7
a
bc + d
e
init
OSS UNIST 60
Primjer diskretnog procesa i kombinatorskog upravljanja
OSS UNIST 61
PROGRAMSKI JEZICI SUKALDNI NORMI IEC 61131
• Funkcijski blokovi
• Sekvencijalni dijagram toka
• Relejne sheme
• Liste naredbi
• Strukturirani tekst
OSS UNIST 62
"Real-Time" Jezici
Proširenje proceduralnih jezika s
realnim vremenom
(univerzalni jezici koji se primjenjuju
za upravljanje)
Jezici koji podržavaju cikličko
izvršavanje i aplikacije u realnom
vremenu
("application-oriented jezici")
relejne sheme
jezik funkcijskih blokova
liste naredbi
GRAFCET
SDL
itd...
•
•
•
•
•
Široko primjenjeni u industriji.
sada standardizirani kao IEC 61131
ADA
Real-Time Java
MARS (TU Wien)
Forth
“C” sa real-time svojstvima
itd…
Nisu se nametnuli
•
•
•
•
•
•
OSS UNIST 63
Pet programskih jezika sukladno IEC 61131-3
Strukturirani tekst
(Structured Text ST)
VAR CONSTANT X : REAL := 53.8 ;
Z : REAL; END_VAR
VAR aFB, bFB : FB_type; END_VAR
bFB(A:=1, B:=‘OK’);
Z := X - INT_TO_REAL (bFB.OUT1);
IF Z>57.0 THEN aFB(A:=0, B:=“ERR”);
ELSE aFB(A:=1, B:=“Z is OK”);
END_IF
Relejna shema (Ladder Diagram LD)
OUT
PUMP
http://www.isagraf.com
Funkcijski blokovi (FBD)
PUMP
AUTO
MAN_ON
ACT
DO
V
Lista naredbi (Instruction List IL)
A: LD %IX1 (* PUSH BUTTON *)
ANDN %MX5 (* NOT INHIBITED *)
ST %QX2 (* FAN ON *)
Sekvencijalni dijagram toka (SFC)
START STEP
T1
T2
D1_READY
D2_READY
STEP AACTION D1N
D ACTION D2
STEP B D3_READY
D4_READY
ACTION D3N
D ACTION D4
T3
DI
V
CALC1
CALC
IN1
IN2
OUT >=1
grafički jezici
tekstualni jezici
AUTO
MAN_ON
ACT
CALC1
CALC
IN1
IN2
OSS UNIST 64
OSS UNIST 65
61131 formati podatakaNo. Keyword Data
Type Bits
1 BOOL Boolean 1
2 SINT Short integer 8
3 INT Integer 16
4 DINT Double integer 32
5 LINT Long integer 64
6 USINT Unsigned short integer 8
7 UINT Unsigned integer 16
8 UDINT Unsigned double integer 32
9 ULINT Unsigned long integer 64
10 REAL Real numbers 32
11 LREAL Long reals 64
12 TIME Duration depends
13 DATE Date (only) depends
14 TIME_OF_DAY or TOD Time of day (only) depends
15 DATE_AND_TIME or DT Date and time of day depends
16 STRING Character string
17 BYTE Bit string of length 8 8
18 WORD Bit string of length 16 16
19 DWORD Bit string of length 32 32
20 LWORD Bit string of length 64 64
21 variable length double-byte string
FUNKCIJSKI BLOKOVIFBD (Functional Block Diagram)
Funktionsblocksprache, langage de blocs de fonctions,Function block language, Function Chart, Function Plan - FuPla
PUMP
AUTO
MAN_ON
ACT
DO
V
DI
V
CALC1
CALC
IN1
IN2
OUT >=1
OSS UNIST 66
Jezik funkcijskih blokova
Jezik funkcijskih blokova izražava “kombinatorske"
naredbe na način sličan elektroničkim krugovima
Temelje se na brojnim predefiniranim korisničkim
funkcijama
Ovaj jezika sličan je jezicima Matlab / Simulink koji se
primjenjuju za simulacije
OSS UNIST 67
Primjer funkcijskih blokova
&AB
C
Trigger T &
Running
Reset
S
R
Spin
Jezik funkcijskih blokova je grafički programski jezik, koji se naslanja na digitalne
analogne i električne blok dijagrame.
U većini slučajeva radi se o kombinatorskoj logici, iako pojedini blokovi mogu imati
i memoriju
(npr. flip-flopovi).
Prmjer 1:
Primjer 2:Vanjski ulaz Vanjski izlaz
OSS UNIST 68
Elementi funkcijskih blokova
blok koji se
kontinuirano izvodiset point
measurement motor
parameters
Definicija bloka sadrži:
• Način protoka podataka (broj i vrsta ulaznih/izlaznih siganla)
• Black-Box ponašanje (funkcijska semantika, npr. u tekstualnom obliku
Spojevi kojima se ostvaruje pseudo-kontinuirani protok podataka
Povezuju funkcijske blokove.
Signali
Funkcijski blok
(set point)
(set point)
set point
Primjer
Primjer
PID
OSS UNIST 69
Funkcijski blokovi
OSS UNIST 70
IEC 61131-3 biblioteka (izvadak)
binarni elementi
ADD
analogni elementi
SUB
MUL
DIV
adder
INTPVselector
timer on delay
AND
OR
XOR
S1SR
Q0
S1
R_TRIG
Q0
R
subtractor
multiplier
divider
integrator
greater than
less than
up counter (CTD counter down)
GT
LT
LE less equal
and
or
exclusive-or
flip-flop
positive edge
GT
SEL
IN
TON
QPT ET
CTUCURESETPV
QET
Broj ulaza i izlaza te njih tip ograničeni su.
Vrijeme izvršenja pojedinog bloka ovisi o broju ulaza i o procesoru
Init
OSS UNIST 71
Funkcije koje se primjenjuju za upravljanje diskretnim procesom
logical combinations (AND, OR, NOT, EXOR)
Flip-flop
Selector m-out-of-n
Multiplexer m-to-n
Timer
Counter
Memory
Sequencing
Temeljni blokovi
Display
Manual input, touch-screen
Safety blocks (interlocking)
Logging
Složeni blokovi
Alarm signaling
OSS UNIST 72
Analogni funkcijski blokovi koji se primjenjuju za kontinuirano upravljanje
Temeljni blokovi
Summator / Subtractor
Multiplier / Divider
Integrator / Differentiator
Filter
Minimal value, Maximum value
Radix
Function generator
Regulacijske funkcije
P, PI, PID, PDT2 controller
Fixed set-point
Ratio and multi-component regulation
Parameter variation / setting
2-point regulation
3-point regulation
Output value limitation
Ramp generator
Adaptive regulation
Drive Control
OSS UNIST 73
Način definiranja funkcijskog bloka Vremenski dijagram:
0 T
T
x
y
yx
S
R
x1
0
0
1
1
x2
0
1
0
1
y
previous state
0
1
1
Tablica istine:
Matematička formula:
x1
x2
Tekstualni opis:
yx
++
t
idp xdKdt
dxKxK
0
Računa efektivnu vrijednost uz filtriranje istosmjerne veličine
Jednako
OSS UNIST 74
Izrada funkcijskog bloka pomoću strukturiranog teksta
OSS UNIST 75
OSS UNIST 76
Izrada funkcijskog bloka pomoću Relejnih shema
Vrste programskih blokova kodSIEMENS STEP7
• Organizacijski blokovi (eng. Organization
Blocks, OB)
• Funkcije (eng. Functions, FC)
• Funkcijski blokovi (eng. Function Blocks, FB)
• Podatkovni blokovi (eng. Data Blocks, DB)
Izvođenje programa S7-1200
OSS UNIST 78
Organizacija funkcijskih blokova
OSS UNIST 79
Rješenje FC3
OSS UNIST 80
STRUKTURIRANI TEKSTST (Structured Text)
Strukturierte Textsprache, langage littéral structuré
VAR CONSTANT X : REAL := 53.8 ;
Z : REAL; END_VAR
VAR aFB, bFB : FB_type; END_VAR
bFB(A:=1, B:=‘OK’);
Z := X - INT_TO_REAL (bFB.OUT1);
IF Z>57.0 THEN aFB(A:=0, B:=“ERR”);
ELSE aFB(A:=1, B:=“Z is OK”);
END_IF
OSS UNIST 81
Strukturirani tekst
• Programski jezik sličan jeziku Pascal (If, While, etc..)
• Varijable definirane u ST mogu se koristiti u
drugim jezicima.
• Koristi se za složenu manipulaciju podacima
i pisanje blokova
• Napomena: program pisan u ST može izići van pravila
realnog vremena
OSS UNIST 82
Vrste podataka
Binarni formati: analogni formati:
Izvedeni formati definiraju se od strane korisnika i deklariraju se u STsubrange,
enumerated,
arrays,
structured types
(e.g. AntivalentBoolean2)
varijable mogu imati početne vrijednosti i mogu biti deklarirane kao non-volatile (RETAIN)
BOOL
BYTE
WORD
DWORD
1
8
16
32
REAL (Real32)
LREAL (Real64)
Kako su FB tipizirani formati ulaznih i izlaznih podataka moraju međusobno odgovarati
Elementarni formati definiraju se ili u ST ili u FB
OSS UNIST 83
Matematički i logički operatori u ST
* Multiply
/ Divide
MOD Modulo
+ Add
- Subtract
< , > , <= , >= Comparison
= Equality
<> Inequality
OSS UNIST 84
& Boolean AND
AND Boolean AND
XOR Boolean Exclusive OR
OR Boolean OR
IF .. THEN .. ELSE
IF condition= true
THEN action1
ELSE action2 (condition not true)
IF raining THEN Stay_In ELSE Go_Out
OSS UNIST 85
SEKVENCIJALNI DIJAGRAM TOKASFC (Sequential Flow Chart)
Ablaufdiagramme, diagrammes de flux en séquence - grafcet
START STEP
T1
T2
D1_READY
D2_READY
STEP AACTION D1N
D ACTION D2
STEP B D3_READY
D4_READY
ACTION D3N
D ACTION D4
T3
OSS UNIST 86
SFC (Sequential Flow Chart)
START STEP
ACTION D1N D1_READY
D ACTION D2 D2_READY
SFC opisuje sekvence operacija i interakcije među paralelnim procesima.
Razvijen je na temelju jezika Grafcet i SDL (primjenjuje se kod komunikacijskih
protokola),
matematička podloga je u Petrijevim mrežama
T1
T2
STEP BSTEP A
OSS UNIST 87
SFC: Elementi
Ec = ((varX & varY) | varZ)
Sekvencijalni program sastoji se od stanja povezanih prijelazima
Prisutnost tokena aktivira stanje (odgovarajuća varijabla postaje TRUE).
Token napušta stanje kada je prijelaz na izlazu iz stanja TRUE
U jednom trenutku samo se izvodi jedno stanje
token
Sa
Sb
"1"
Ea
Sc
Eb
prijelazi
stanja
event condition
("1" = uvijek true)
primjer prijelaznog uvjeta
primjer: Sc je istina, S0, Sa, Sb su neistina
S0
OSS UNIST 88
SFC: Početno stanje
Stanje u kojem nastaje token naziva se početno stanje
Sva početna stanja dobijaju točno jedan token, ostala ne dobijaju token
Inicijalizacija se eksplicite izvodi pri pokretanju.
U nekim sustavima, inicijalizacija može biti pokrenuta od korisničkog programa
OSS UNIST 89
SFC: Sklopka i paralelno izvođenje
Eb
Sa
Sb
"1"
Ea
Se
usmjeravanje tokena : token prolazi preko prvog aktivnog
prijelaza (smjer je neodređen ako su Ea i Eb true)
Ec
dioba tokena: ako je prijelaz Ee true, token
se pridružuje svim priključenim stanjima, umnaža se
Ed
sažimanje tokena: kada su prisutni svi tokeni,
i kada je prijelaz Ef true, jedan token je proslijeđen.
Ee
Sc
Sd
Sf Sg
Ef
OSS UNIST 90
SFC: P1, N i P0 aktivnosti
P1 State1_P1: do at enter
N State1_N: do while
P0 State1_P0: do at leaving
State1
P1 (pulse raise) aktivnost se izvrši jednom kada se uđe u stanje
P0 (pulse fall) aktivnost se izvrši jednom kada se napusti stanje
N (non-stored) aktivnost se kontinuirano izvršava dok je token prisutan u stanju
Aktivnosti su definirane programskim blokom napisanim npr. strukturiranim tekstom
OSS UNIST 91
SFC: Grafička pravilaUlazni i izlazni tok stanja uvijek su u vertikalnom pravcu
intentional displacement to
avoid optical preference of a
path.
Prioritet:• Putanja položena najviše lijevo je najvišeg prioriteta
prema desno prioritet opada.
• Petlja: izlaz je višeg prioriteta nego povratna grana
OSS UNIST 92
SFC: Podprogrami
::=
::=
OR: OR:
OR: OR:
T-element
S-element
stanje S-sekvenca paralelne putanje
tranzicija T-sekvenca alternativne putanje
petlja
OR:
Meta-simboli T i S definiraju strukture – ne moraju se pojaviti kao elementi u SFC.
Dijagram toka može sadržavati samo priključne simbole: stanja i prijelaze
OSS UNIST 93
SFC: StrukturiranjeSavki dijagram toka koji ne sadrži generator tokena može se ukoliko je bez
strukture nacrtatati s strukturom
A
B
C
a
b
d
c
Bez strukture
A
B
C
a
b
a
bB'
A'
d
c
d
Sa strukturom
OSS UNIST 94
SFC: Kompleksne strukture
Problemi s općim mrežama:
nekontrolirano generiranje tokena
Solution:
assistance through the flow chart editor.
OSS UNIST 95
FDB ili SFC
Funkcijski blokovi:
Vremenski kontinuirano upravljanje
Sekvencijalni dijagrami toka:
Vremenski diskretno upravljanje
Mnoge PLC aplikacije traže istovremeno i kontinuirano i diskretno upravljanje
PLC može naizmjenice izvršavati funkcijske blokove i dijagrame toka
Komunikacija između tih djelova programa mora biti omogućena
Princip:
Dijagram toka se u cjelini smatra funkcijskim blokoms binarnim ulazima (prijelazi) i binarnim izlazima (stanja).
OSS UNIST 96
SFC ili FDB ?
U ovom primjeru, dijagram toka izgleda pogodniji:
A
B
C
"1"
a
b
c
S
R
≥
&
S
R
&
S
R
&
init
a
b
c
A
B
C
Dijagram toka Funkcijski blokovi
OSS UNIST 97
RELEJNA SHEMALAD (Ladder Diagram)
Kontaktplansprache, langage à contacts,Ljestvičasta shema
OUT
PUMPAUTO
MAN_ON
ACT
CALC1
CALC
IN1
IN2
OSS UNIST 98
Relejne sheme (1)
• Najstariji programski PLC jezik
• temelji se direktno na relejnim rješenjima
sustava upravljanja.
• Primjenjuje se širom svijeta.
OSS UNIST 99
Relejne sheme (2)
01 02
50
0102
03 50
03
relay coil
(bobine)
break contact
(contact repos)
make contact
(contact travail)
odgovarajuća
relejna shema
izvor:
električni krug
50 05
44
rung
“špula" 50 koristi se za
pobudu drugih
kontakata
OSS UNIST 100
Relejne sheme (3)
“Relejne sheme" omogućavaju nesmetan prijelaz s klasične relejne logike na PLC
Naročito su pogodne za kombinatorsko upravljanje
Temeljni simboli relejnih shema:
normalno otvoren
normalno zatvoren
špula releja
OSS UNIST 101
Relejne sheme (4)Logičke funkcije ostvaruju se serijskim i paralelnim spajanjem kontakata
+ 01 02
50
Izlaz 50 je aktivan (struja teče) kada je kontakt 01 aktivan i 02 nije.
01
0250
Serijsko
+ 01
40
02
Izlaz 40 je aktivan (struja teče) kada je 01 aktivan ili 02 nije.
Paralelno
prikaz pomoću ladder dijagrama "CMOS" ekvivalent
01
0240
OSS UNIST 102
Relejne sheme (5)LAD programiranje je lakši način za ostvarivanje kompleksnih binarnih funkcija od
tekstualnog načina zapisa
50
1 2 3 4
5 6
!N 1 & 2 STR 3 & N 4 STR N 5
& 6 / STR & STR = 50
50
0 1 4 5
6 72 3
10 11
12
!0 & 1 STR 2 & 3 / STR STR 4
& 5 STR N 6 & 7
/ STR & STR STR 10
& 11 / STR & 12 = 50
textual expression
OSS UNIST 103
Relejne sheme (6)
LAD programiranje korijene vuče iz relejne tehnologije.
Kako su PLC-i zamijenili releje, sve nove mogućnosti ne mogu se izraziti u
relejnim terminima
LAD suu proširene blokovima koji izražavaju funkcije:
tekstualna verzija:
!00 & 01 FUN 02 = 200200FUN 02
0100
Intuicija kontakata i špula releja polako se gubi
Različite funkcije proširuju mogućnosti regulacije i upravljanja
OSS UNIST 104
LISTE IZRAZASTL (Statement List)
A: LD %IX1 (* PUSH BUTTON *)
ANDN %MX5 (* NOT INHIBITED *)
ST %QX2 (* FAN ON *)
OSS UNIST 105
Struktura programa
START: LD %IX1 (* PUSH BUTTON *)
ANDN %MX5 (* NOT INHIBITED *)
ST %QX2 (* FAN ON *)
Labela Operator Operand Komentar
Strojni jezika za programiranje PLC, sličan asembleru
OSS UNIST 106
Primjer
Lista naredbi je najefikasniji način pisanja
koda, ali samo za specijaliste
Inače, STL nije raširen jer:
• nema strukture koda
• ima slabu semantiku
• ovisi o stroju
OSS UNIST 107
Strojni jezika za programiranje PLC
sadrži 21 naredbu
Sve operacije izvode se nad
registrom rezultata ili akumulatorom
61131 Programski standard
laptop
download
symbols
code
variable
monitoring
and
forcing
for debugging
firmware
network
configuration, editor,
compiler, library
PLC
OSS UNIST 108
Programski alati
PLC programski alati (ABB, Siemens, Telemecanique,...) pruža mogućnosti:
• programiranje PLC bar na jednom od IEC 61131 jezika
• definiranje varijabli (ime i tip)
• pridruživanje varijabli ulazima i izlazima (binarne, analogne)
• simulacija
• spuštanje programa u PLC
• čitanje programa pohranjenog u PLC
• monitorski način rada
• dokumentacija i ispis
OSS UNIST 109
TIA portal
OSS UNIST 110
TIA portal
OSS UNIST 111
OSS UNIST 112
STEP7
WINCC
OSS UNIST 113
HMI WINCC SCADA Runtime
OSS UNIST 114
HMI WINCC SCADA Runtime
OSS UNIST 115
OSS UNIST 116
Pitanja i odgovoriHvala na pažnji