sekvencijalni sistemi automatskog upravljanja.pdf

7/25/2019 SEKVENCIJALNI SISTEMI AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA.pdf

1/8

146

10 SEKVENCIJALNI SISTEMI AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA

Kada se u praksi srijeemo sa ON/OFF funkcijama ili ON/OFF stanjima neke opreme uprocesima kojima upravljamo, takav tip upravljanja se naziva logiko ili prekidakoupravljanje. Stanju ON najee odgovara logika 1, a stanju OFF logika 0. Jednostavnostovakvog tipa upravljanja ga ini pogodnim za upotrebu u upravljanju automatskih maina i

procesa u kojima se zahtijeva da proces ili maina slijede sekvencu operacija. Primjenalogikog upravljanja u sekvencama rada dovela je do termina sekvencijalno upravljanje.

Sekvencijalno upravljanje moe da se realizuje pomou elektromehanikih releja, raznihpneumatskih i fluidikih komponenti, opreme na bazi poluprovodnika(tranzistori,mikroprcesori) i naravno presonalnih raunara. Raunari specijalne namjene koji se koristeza realizaciju sekvencijalnog upravljanja se zovu programabilni logiki kontroleri- PLC.

10.1 Sistem upravljanja opte namjene

Glavna odgovornost sistema upravljanja opte namjene je da koordinirano upravlja jednim ili

vie procesa ili maina. Sistem upravljanja opte namjene obavlja sledee funkcije:1. Izvrava komande i prima informacije o statusu PLC i lokalnih regulatora regulatoraza upravljanje u povratnoj sprezi individualnih maina/procesa, kao I informacije o

procesnim varijablama poput brzine, pozicije, temperature.2. Da izdaje komande I prima informacije o statusu aktuatora i senzora bilo da oni

opsluuju PLC ili pojedinane regulatore za upravljanje u povratnoj sprezi3. Prijem komandi iz i slanje status informacija u operatorsku konzolu za potrebe

operatora procesa ili maine4. prijem komandi iz i slanje status informacija u runu komandu I automatski sistem za

nadgledanje rada itavog sistema ili dijelova sistema unutar zaokruenog procesa iligrupe maina.

5. Izmjena informacija o statusu unutar samog sistema opte namjene izmeu djelovasistema i podsistema.

Sistem zanadgledanje Operatorskakonzola

Sistem upravljanja opte namjene

Programabilni logikikontroleri

(PLC)

Senzori Aktuatori Aktuatori Senzori

Regulatori zaupravljanje sa

povratnom spregom

PROCES / MAINA

Sekvencijalnaupravljanja


2/8

147

Sl. 10.1. Tipina arhitektura sistema upravljanja opte namjene

Memorija obezbjeuje storiranje programa i uvoenje podataka u sistem prekokomunikacionog procesora.Centralna procesorska jedinica (CPU) generie upravljaka dejstva izvravanjem programai vri koordinaciju drugih funkcija.Ulazno-izlazni procesor (I/O procesor) obezbjeuje da CPU izdaje komande i primainformacije o statusu opreme i signala iz PLC i regulatora i razmjenjuje podatke neophodne

za upravljaka dejstva preko ulaznog i izlaznog interfejsa.Komunikacioni procesorprikuplja komande iz procesa i obezbjeuje status informacija zasistem nadgledanja i operatorsku konzolu i omoguava interakciju sa razvojem programa ikonfiguracionih alata.

Sekvencijalno upravljanje ima sve vei znaaj u upravljanu "kontinualnih" procesa , jer oninijesu stvarno kontinualni. Oni moraju startovati i zaustavljati se sa prethodno preciznodefinisanim sekvencama akcija. Primjer za ovo je startovanje termoelektrane koja radi naugalj ili mazut, za ije je puno optereenje potrebno vrijeme od nekoliko sati.Taj prelaznireim, ili reim ili reim uputanja trrmoelektrane od stanja mirovanja do punogfunkcionisanja vodi se sekvencijalnim sistemom upravljanja. Isti je sluaj kada se elektranazaustavlja; jednostavno mora bti ispunjenveliki broj sekvenci upravljanja prema tanodefinisanom redosledu i programu.

Porast znaaja sekvencijalnog upravljanja doveo je do poveane potrebe za grafikimprogramiranjem i tehnikama dokumentovanja velikih i kompleksnih planova sekvencijalnihupravljanja.Meunarodna Elektrotehnika Komisija (IEC) je standardizovala sekvencijalne funkcionalnekarte/dijagrame (SFC) za predstavljanje tih planova. Svaka SFC komponovana je na osnovutri bazina elementa i to: korak, akcija i tranzicija.

Korak predstavlja tekue stanje PLC i upravljanog sistema unutar sekvencijalnog planaupravljanja. Na svakom koraku odvija se skup akcija. Uslov prelaza/tranzicijeodreuje sekada stanje PLC i upravljanog sistema evoluira u sledei korak ili korake.

Memorija CPUKomunikac.

procesor

SISTEMSKI BUS

I/O procesor

I/O BUS (FILD BUS)

Sistem zanadgledanje

Operatorskakonzola

Alati zaprogramiranje

Izlazniinterfejs PLC Regulatori

Ulazniinterfejs

Aktuatori AktuatoriSenzori SenzoriSenzori


3/8

148

Kod SFC se razlikuju dva sluaja:1. izbor-selekcija jednog broja alternativnih nasljednika na sljedei korak bazirano na

uslovima2. inicijalizacija dvije ili vie nezavisnih sekvenci na izvravanje bazirano na uslovu

tranzicije (paralelno odvijanje sekvence)

Svala sekvenca mora imati svoj poetak, koga oznaavamo sa Start.

A

B C D

E

A

B C D

E

X Y Z

R S T

X

Y

a) b) Sl 10.2. Sekvencijalni funkcionalni dijagrami; a) izbor koraka i konvergencija na korak E; b)

Paralelne sekvence (koraci B,C i D) i konvergencija u korak E; na slici X,Y,Z su tranzicije iz

jednog koraka u drugi

LEDDER DIJAGRAMI

Sekvencijalni sistemi upravljanja obino su projektovani upoterbom LEDDER (lestviastih)dijagrama, zbog iroke primjene elektromehanikih releja. Mnogi PLC imaju mogunostprogramiranja sa ladder dijagramima. Ladder dijagrami uvedeni od programera, transliraju seu ekvivalentne Boolove jednaine sa PLC tako da logike funkcije mogu biti realizovane.Upravljaki releji-namotaj releja sadri pokretno jezgro i elektromagnet. Obino relej imadva para kontakata, jedan je zatvoren a drugi otvoren, u zavisnosti od toga ima li napona nanamotajima ili nema. Obino je kontakt releja normalno otvoren kada je namotaj podnaponom a normalno zatvoren kada je namotaj bez napona.

Solenoid. Solenoid je elektromagnetni aktuator. Obino se koristi za akutaciju, pokretanjepneumatskih i hidraulikih ventila koji kontroliu protok fluida u cilindrima.

Sijalica, led dioda. Sijalica ili led dioda esto se koriste u sekvencijalnim sistemimaupravljanja da indiciraju operatoru stanje maine ili procesa.

Prekidai. Kontaktni prekidai doputaju da neki elektrini krug bude otvoren ili zatvoren.Normalno otvoreni prekida(taster) zatvara krug izmeu dva kraja kada se prekidaotpusti.

Granini prekida. Drugi tip prekidaa je granini prekida koji je aktiviran mehanikimkontaktom sa manipulativnom polugom. Normalno otvoren granini prekida uspostavljakrug izmeu dva kraja kada je prekidaaktiviran i otvara krug kada je prekidadeaktiviran.

Elektrini dijagrami za klasinu relejnu logiku mogu biti konstruisani crtanjem dvajuvertikalnih linija koje predstavljaju elektrine provodnike (sabirnice) sa kontrolnim naponom

prikljuenim izmeu njih. Horizontalne linije koje se pojavljuju na dijagramu rezultat su


4/8

149

razliitih komponenti pomou kojih se realizuje odreena funkcija. Rezultat realizacije tihlogikih funkcija je Ladder(ljestviasti) dijagram, jer podsjea na ljestve.

Logike funkcije. Logike funkcija koje se realizuju relejnom logikom odreene sukontaktima prekidaa tj. konfiguracijom kontakata u Ladder dijagramu.

Namotaji releja

Normalno otvoren

kontakt releja

Normalno zatvoren

kontakt releja

Solenoid

Signalna

sijalica

Normalno otvoren

kontakt tastera

Normalno zatvoren

kontakt tastera

Normalno otvoren

kontakt granicnog

prekidacaNormalno zatvoren

kontakt granicnog

prekidaca

A B

=AB

A

B

=A+B

a)

b)

A

B

=A+B

B

A

A

c)

d)

Sl 10.3. Konfiguracija kontakata za razne logike funkcije; a) AND; b) OR; c) EXCLUSIVE;

d) NOT


5/8

150

Napon napajanja

PR1 PR2 CR1

L1

CR1

CR1

Sl. 10.4 Indikatorska sijalica (L1) upravljana sa dva tastera/prekidaa

(predstava pomou ladder dijagrama)

Dakle, iz odgovarajueg ladder dijagrama mogu se dobiti Boolove jednaine. U sluaju da se,umjesto relejnog sistema, eli koristiti PLC za realizaciju logikih algoritama, ova konverzijaladder dijagrama moe se automatski izvriti od strane PLC-a koji doputa direktno uvoenjeladder dijagrama, ali se mora postii provjerom konfiguracije kontakata.Kao to se vidi iz ladder dijagrama, on opisuje aktiviranje upravljakog releja CR1 i sijaliceL1. Krug za CR1 ima normalno otvoren kontakt CR1 u OR konfiguraciji.Ova grupa je u rednoj vezi i stoga formira AND funkciju sa normalno zatvorenim

tasterom 2PR (NOT funkcija)Boolova jednaina koja opisuje ovaj krug je

1 ( 1 1) 2CR CR PR PR=

Jednaina signalnog kruga je1 1L CR=

Na siti nain kako se moe iz ladder dijagrama dobiti Boolovih jednaina, tako se iz Boolovihjednaina moe dobiti ladder dijagram.

Projektovanje sekvencijalnih logikih sistema upravljanja

Osnovni cilj ovog projektovanja je da se izraze upravljaki zahtjevi i relacije u kategorijamaBoolovih jednaina.

Postoje tri opta pristupa u dobijanju Boolovih jednaina. Prvi se zasniva na dobijanjuodgovarajuih jednaina iz napisanih izraza prekidakih/logikih funkcija koje treba da budurealizovane. Drugi pristup koristi prekidake tabele, tabele logikih relacija, koje indicirajuuslove prekidanja izlaza i ulaza za vrijeme sekvencijalnih operacija. Trei pristup bazira se nadijagramima toka ili dijagramima prelaza iz stanja u stanje, koja definiu rad ili operacijemaina ili tokove procesa.

Memorijska funkcija. Pri osmiljavanju logike po kojoj e biti realizovano sekvencijalnoupravljanje, esto se zahtjevaju funkcije koje obezbjeuju pamenje/memorisanje poslednjihulaza i sekvenci, tako da sljedei korak moe biti uinjen u odgovarajuem trenutku.

Npr.

1 2LAMP PR PR= - promjenjiva LAMP zavisi od promjenjivih PR1 i PR2 ali i od toga ta jebilo na tasteru prilikom njegovog poslednjeg korienja.


6/8

151

Razmotrimo sljedee jednaine

[ ]

[ ]

0

1

A B A

B A A

= +

= +

Kada se druga jednaina uvrsti u prvu, dobija se:

[ ] [ ]( 1 ) 0A A A A= +

Zavisnost A od A[1] i A[0] data je u tabeliA[1] A[0] A

0 0 A0 1 01 0 1

1 1 0

Varijabla A moe biti 1 samo kada je A[0]=0. Ova karakteristika koristi se esto u upravljanjumaina i procesa kada je sigurnije imati izlaz OFF kada na ulazu postoje konfliktni

uslovi.(Recimo tasteri STOP i START jednovremeno pritisnuti)

Tajming funkcije. Tajming funkcije (povezane sa vremenom) esto su zahtijevane usistemima upravljanja (npr, vremensko kanjenje u vidu pauze izmeu dva dogaaja i sl.)

Najpoeljniji sluaj je kada tajming oprema daje indikacije o svom stanju. Signal kojim setajmer kontrolie alje PLC a ulaz u PLC iz tajmera vraa informaciju da li se ostvariloeljeno vrijeme kanjenja. Nakon specificiranog vremena kanjenja t , ulaz kontrolera,

[ ]TIMER t , mijenja se od 0 do 1.TIMER moe biti vraen na 0 u bilo kom trenutku bez kanjenja postavljanjem TIMER=0.Primjer: ako signalna sijalica treba da bude ukljuena 10 sekundi poslije aktiviranja

prekidaa, ako je vrijeme kanjenja na tajmeru postavljeno na 10 sekundi, tada se logikaupravljanja moe izraziti jednainama:

[10 ]

TIMER SWITCH

LAMP TIMER s

=

=

Projektovanje logikog sistema.

Pumpa

Plovak

Otpadne vode

Bazen

ipkaGranicni prekidaci

Sekvenca 1

2

3

4

LS1

LS2

Na slici je dat primjer bazena otpadnih voda koji povremeno mora pumpom biti ispranjen,kada otpadnevode u tom sabirnim bazenu dostignu odgovarajui nivo. Detekcija nivoa vodevri se pomou nivometra sa plovkom koji pokree ipku, a za detekciju gornjeg i donjeg


7/8

152

nivoa koriste se prekidai LS1 i LS2. Izlazi sa tih prekidaa predstavljaju ulaze u PLC, dok eizlaz iz PLC kontrolisati motor pumpe.Dakle zadatak je nai Boolovu jednainu koja definie izlaz PUMP u funkciji ulaza LS1 iLS2.Ono to treba da uradi sistem upravljanja zapravo je:

1. Pumpa je ukljuena (PUMP=1) i treba da ostane u tom stanju (ON) sve dok je

prekidaLS1 aktivan (LS1=1).2. Pumpa treba da je iskljuena i ostaje u tom stanju (OFF) sve dok je granini prekida

LS2 aktivan (LS2=1).

Dakle,[ ]

[ ]

[ ] [ ]

1 1

0 2

( 1 ) 0

PUMP LS

PUMP LS

PUMP PUMP PUMP PUMP

=

=

=

Slian sluaj kao u primjeru memorijske funkcije, jer pumpa mora ostati ukljuena i kada seprekidaLS1 iskljui, sve dok se ne ukljui prekidaLS2.Uvrtavanjem se dobija:

( 1) 2PUMP PUMP LS LS= + to predstavlja Boolovu jednainu koju smo traili.

Prekidake tabele. Kod kompleksnijih sistema, zapis funkcija u vidu iskaza nije praktian,pa se upravljake sekvence predstavljaju u podesnijoj formi. Prekidake tabele ine

preglednijim one ulazne kombinacije koje dovode do promjena u ulazima, a odatle je moguepisati odgovarajue Boolove jednaine.Za veopisani sistem bazena otpadne vode, prekidaka tabela izgleda ovako:

SEKVENCA LS1 LS2 PUMP S1 Punjenje bazena 0 0 02 LS1 aktiviran 1 0 1 *3 Pranjenje bazena 0 0 1

4 LS2 aktiviran 0 1 0 *

Za vrijeme koraka 1 ni jedan granini prekidanije aktiviran i pumpa je iskljuena.

Na koraku 2 LS1 je aktiviran i pumpa je ukljuena, ON..Za vrijeme koraka 3 ni jedan prekidanije ukljuen, ali pumpa mora da ostane ukljuena (jerse bazen nije ispraznio dovoljno)

Na koraku 4 prekidaLS2 se ukljuuje , a pumpa je iskljuena,OFF.Sljedei korak je ponovo korak 1 i poinje novi ciklus.

Dijagram stanja. Dijagram stanja omoguava ilustraciju prekidakih sekvemci i onda kadasu mogue mnoge alterantivne sekvence. Dijgaram stanja za razmetrani primjer izgledaovako:


8/8

153

1 2

LS1 LS2

PUMP=0 PUMP=1

Stanja sistema predstavljena su krugovima 1 i 2. Promjena stanja 1 u stanje 2 moe se izvritisamo kada je ispunjen uslov LS1=1, kao to se sistem moe vratiti u stanje 1 samo kada jeLS2=1.

Neka je za proizvoljno stanje S, S=1 kada je sistem u stanju S i S=0 kada sistem nije u tomstanju. Uvodimo jednainu S[1] upotrebom strelice usmjerene prema stanju S I jedna;ina S[0]upotrebom strelice koja izlazi iz stanja S. Sa slike se vidi da postoje dva stanja, S1 i S2.Uslovi da se stanja promijene u ON su

1[0] 2 1

2[0] 1 2

S S LS

S S LS

=

=

A uslovi da se stanja promijene u OFF su1[1] 2 2

2[1] 1 1

S S LS

S S LS

=

=

Jednaine koje izraavaju S1 i S2 su onda date kao:

1 ( 1 2 2)( 2 1)

2 ( 2 1 1)( 1 2)

S S S LS S LS

S S S LS S LS

= +

= +

Sa dijagrama se vidi da je PUMP postavljena na ON u stanju S2, pa jePUMP=S2.

sekvencijalni sistemi automatskog upravljanja.pdf

Documents