§ 06 · Automatizace a robotika

Programmable Logic Controllers (PLC)

Průmyslový počítač k automatizaci procesů, strojů a výrobních linek v reálném čase.

01Co je PLC

PLC (Programmable Logic Controller, programovatelné logické řízení) je průmyslový počítač určený k automatickému řízení strojů, výrobních linek a technologických procesů.
Čte signály ze vstupů (tlačítka, koncové spínače, senzory), zpracuje je podle uživatelského programu a výsledky zapisuje na výstupy (kontaktory, ventily, motory, signalizace).
Je navržen pro drsné průmyslové prostředí — odolný proti teplotám, vlhkosti, vibracím a elektromagnetickému rušení.

02Historie

Vzniklo na konci 60. let 20. století v USA (Bedford Associates / Modicon 084, 1969) na zakázku General Motors.
Nahradilo tuhé reléové rozvaděče — složitá zapojení z relé a kabelů, která bylo nákladné a pomalé přestavovat.
Řídicí logika se přenesla z kabeláže do programu, který lze snadno měnit bez zásahu do elektroinstalace.

03Základní části PLC

Napájecí zdroj — napájí celý automat, převádí síťové napětí na nízké stejnosměrné (typicky 24 V DC).
Procesorová jednotka (CPU) — provádí uživatelský program, řídí komunikaci a diagnostiku.
Paměť — program (typicky EEPROM/Flash) a data (RAM pro hodnoty proměnných a obrazy vstupů/výstupů).
Digitální vstupy (DI) — dvoustavové signály, např. tlačítko, koncový spínač (24 V DC).
Analogové vstupy (AI) — spojité signály, např. teplota, tlak (0–10 V, 4–20 mA).
Digitální výstupy (DO) — reléové nebo tranzistorové, spínají kontaktory, světla, ventily.
Analogové výstupy (AO) — spojité řízení, např. frekvenční měnič (0–10 V).
Komunikační rozhraní — Ethernet, PROFIBUS/PROFINET, Modbus, RS-232/485 pro propojení s HMI, SCADA a dalšími PLC.

04Pracovní cyklus (scan)

PLC pracuje v periodicky se opakujícím cyklu, kterému se říká scan.
1. Čtení vstupů — stavy všech vstupů se přečtou najednou a uloží do obrazu vstupů v paměti.
2. Provedení programu — CPU zpracuje program shora dolů pouze s obrazem vstupů, ne se skutečnými svorkami.
3. Zápis výstupů — vypočtené hodnoty se najednou přepíšou na skutečné výstupy.
4. Servisní činnosti — komunikace, diagnostika, a pak cyklus běží znovu.
Doba cyklu je typicky v milisekundách; krátký cyklus = rychlá reakce automatu.

05Programovací jazyky podle IEC 61131-3

LD (Ladder Diagram, kontaktní schéma) — grafický jazyk podobný reléovým schématům; nejrozšířenější.
FBD (Function Block Diagram) — zapojení funkčních bloků, podobné logickým článům.
ST (Structured Text, strukturovaný text) — textový jazyk podobný Pascalu, vhodný pro složité výpočty.
SFC (Sequential Function Chart) — krokové řízení sekvenčních (postupových) procesů.
IL (Instruction List) — textový assemblerový jazyk, dnes ustupuje do pozadí.

06Typy konstrukce

Kompaktní (pevné) PLC — CPU, zdroj i vstupy/výstupy v jedné skříňce; pro menší aplikace.
Modulární PLC — jednotlivé moduly (CPU, I/O karty, komunikace) se vsazují do nosné lišty; lze rozšiřovat podle potřeby.

07Výhody PLC oproti reléovému řízení

Změna funkce pouze úpravou programu, bez přepojování kabelů.
Menší rozměry, nižší spotřeba, vysoká spolehlivost a dlouhá životnost (žádné opotřebovávané kontakty v logice).
Vestavěná diagnostika — rychlé nalezení závady, monitoring stavů.
Snadná rozšiřitelnost a komunikace s nadřízenými systémy (HMI, SCADA).

interaktivní schéma

PLC — program v jazyce LAD

MOTOR STOJÍ

1. Čtení vstupů

2. Zpracování programu

3. Zápis výstupů

I0.0

I0.1

Q0.0

Proběhlé cykly

START je spínací kontakt, STOP rozpínací. Po uvolnění START drží motor sepnutý jeho vlastní kontakt Q0.0 (samodržení), dokud nestiskneš STOP. PLC pracuje v cyklu: přečte vstupy, vyhodnotí program a zapíše výstupy (zde zpomaleno).

← Automatizace a robotika Úvod →