Hfdst. 3: Functiediagram volgens IEC848

Transcriptie

1 3.1. Soorten sturingen: 2 soorten sturingen: Combinatorische sturingen: De uitgangen reageren in functie van de ingangen. Dergelijke schakelingen worden nooit in een functiediagram gezet. Voorbeeld: niveau in een tank Sequentiële sturingen: De uitgangen reageren in functie van de ingangen en zijn ook afhankelijk van vorige uitgangswaarden. Hieruit volgt dat de voorgaande toestanden moeten onthouden worden. Dit type van sturing wordt het best geprogrammeerd met een functiediagram. Voorbeeld: niveau in een tank De sturing van de pomp is enkel afhankelijk van de ingangen, zijnde de sensoren WN > HN => pomp draait; WN < HN => pomp stopt na bepaalde tijd. => PLC moet onthouden wanneer de pomp draait om tot een volgende stap over te gaan. 7TRT: Module PLC Van Lommel, M Hfdst. 3, blz. 1

2 7TRT: Module PLC Van Lommel, M Hfdst. 3, blz Programmeertalen: Vier programmeertalen: KOP: FUP: AWL: GRAPH: KOP = Kontaktplan Het programmeren gebeurt door een ladderdiagram. = stroomkringschema Voordelen: - Gebaseerd op de relaistechniek => vlot verstaanbaar voor de elektricien. - Het ontwerp kan tevens het programma zijn => rechtstreeks te programmeren. nadelen: - De instructies kunnen de klassieke mogelijkheden overstijgen => kunnen niet in de contactlogica worden weergegeven. - Voor derden soms weinig overzichtelijk => verduidelijkingen aan de hand van beschrijvingen zijn noodzakelijk. FUP = Funktionplan Het programmeren gebeurt d.m.v. functiesymbolen uit de schakeltechniek. Vooral te gebruiken door personen met een elektronische vooropleiding. AWL = Anweisungliste Het programmeren gebeurt d.m.v. een instructielijst met memotechnische afkortingen. Voordelen: - Is de kractigste manier van programmeren. - De meest complexe functies zijn te verwerken. - Door de beknopte taal krijgen we veel info op het scherm => veel overzichtelijker. GRAPH = Graphcet Het programmeren gebeurt d.m.v. een functiediagram, volgens symbolen die zijn vastgelegd in de IEC848-norm. Eisen: - Personen zonder voorkennis van het technisch dossier moeten de werking snel kunnen begrijpen. - Bij storingen moet de fout snel kunnen gelokaliseerd worden. - Bij verandering van het produktieproces moet men snel kunnen aanpassen. - De ontwerpmethode moet op eenvoudige wijze om te zetten zijn naar de taal van de PLC. Voordelen: - Het functiediagram staat in zeer directe relatie met de werking v.d. machine. - Communicatie tussen technici van verschillende discipline vereenvoudigt. - Het functiediagram werkt onafhankelijk van de gebruikte sturingstechniek. nadeel: Het is niet mogelijk om een directe overstap te maken tussen graphcet en een andere programmeertaal.

3 3.3. Principe en gebruik: Principe: Fasen: - Het besturingsproces wordt in fasen onderverdeeld; - fasen zijn één na één actief; - het actief zijn van een fase speelt zich af in het besturingssysteem; - een volgende fase wordt actief als: - de vorige actief is; - aan de overgangsvoorwaarde wordt voldaan. Actie: - De acties worden gegenereerd als de betrokken fase actief is; - aan iedere fase kunnen 1 of meer acties gekoppeld zijn; - de actie vindt plaats in het proces of aan de machine. Overgang: Die bestaat tussen 2 fasen. Overgangsvoorwaarde: - Aan een overgang is een voorwaarde gekoppeld; - de overgangsvoorwaarde vergrendelt de overgang zolang niet aan de overgangsvoorwaarde is voldaan. 7TRT: Module PLC Van Lommel, M Hfdst. 3, blz. 3

4 3.3. Principe en gebruik: Gebruik: In de ontwerpprocedure werken we met 2 niveau's: Niveau 1: - Is de aanvangsfase; - het automatisme wordt volledig beschreven; - de beschrijving gebeurt in gewone omgangstaal, staat los van de toegepaste technologie en is zo volledig mogelijk; - op deze wijze kunnen we zeer gemakkelijk overleg plegen met de opdrachtgever. Niveau 2: - Na overeenkomst met de opdrachtgever over de gekozen oplossingsmethode en de toegepaste technologie; - de besturing wordt nu tot in de details vervolledigd Voorbeeld: Boorkop met 4 bewerkingen: - rotatie van de boorspil; - verplaatsing in ijlgang (=vlug); - boren met aangepaste voedingssnelheid; - retour in ijlgang. Niveau 1: Niveau 2: - Het proces wordt volledig beschreven in een FD; - dit gebeurt in gewone omgangstaal. Afkortingen: - R = rotatie boor; - VH = voeding ijlgang; - VL = voeding bij boren; - TH = terug ijlgang; - st = startknop; - b0 = stand volledig terug; - b1 = begin voeding; - b2 = boordiepte. 7TRT: Module PLC Van Lommel, M Hfdst. 3, blz. 4

5 Hfdst.3: Functiediagram volgens IEC Basisregels: Opbouwen en gebruiken van een functiediagram gebonden aan een aantal symbolen en voorschriften Stappen of fasen: Een stap of fase is een welbepaalde stabiele toestand van het systeem Op een bepaald ogenblik tijdens de evolutie van het systeem: - is een fase actief of niet actief; - bepaalt het geheel van actieve fasen de toestand van de besturing; - het functiediagram bepaalt welke fase(n) actief kunnen worden. Symbolen: Stapnummer een momenteel niet actieve fase een momenteel actieve fase een initiële fase komt overeen met het begin van de werking en de ruststand van het systeem 7TRT: Module PLC Van Lommel, M Hfdst. 3, blz. 5

6 Hfdst.3: Functiediagram volgens IEC Basisregels: Acties: 2 Transport Frezen Voorstelling: 2 A+ B- Uitwendig inwendig Voorbeelden: - zuiger in of uit; - contactoren bekrachtigen; - klep sluiten of openen; - printerboodschap schrijven; - starten tijdfunctie; - het tellen; - setten, resetten geheugen. Soorten acties: a. Monostabiele acties: zie hierboven De uitvoering van dergelijke actie duurt zolang de fase, waaraan ze gekoppeld is, actief blijft. b. Voorwaardelijke acties: zie voorgaande + als een supplementaire logische voorwaarde waar is. Voorstelling: c. tijdsafhankelijke acties: - is een bijzonder geval van voorwaardelijke actie - de tijd treedt op als voorwaarde 2 E3 Voorstelling: A indien T1 3s B indien T1 3s 2 A indien a 2 A Bij actief zijn van fase 3 wordt actie A uitgevoerd als a = 1. Indien a niet = 1 wordt actie A niet uitgevoerd vb.: pomp koelwatersysteem activeren als proces op die bepaalde fase komt als keuzeschakelaar (a) aan staat. Voordeel: Realiseren van een locale combinatorische logica in één fase a T1 3s T1 3s 2 T1 3s A B E3 Gedurende eerste 3s actie B actief. Actie A actief na 3s van begin fase T1 T1 3s A B E3 Overzichtelijker door gebruik v.e. merker Bij fase 6: - wordt actie B actief; - timer geset. T1 verlopen: - fase 7 actief; - actie B uitgeschakeld; - actie A geactiveerd. 7TRT: Module PLC Van Lommel, M Hfdst. 3, blz. 6

7 Hfdst.3: Functiediagram volgens IEC Basisregels: Overgangen: - Duidt op de evolutie tussen fasen; - De evolutie geschiedt door het overschrijden van de overgang. Voorstelling: Enkele overgang Meerdere fasen aan zelfde overgang verbonden Overgangsvoorwaarden: Deze horen bij elke overgang; het is een logische uitdrukking die waar of vals is; de logische uitdrukking is in functie van zowel ingangen als toestanden van tellers, tijdfuncties, merkers, enz. Voorstelling: (Positie hoog + positie laag). positie links (pho + pla).pli =1 Letterlijk geschreven Symbolisch geschreven Aanduiding van een overgangsvoorwaarde waaraan geen voorwaarde verbonden is, dus altijd waar.. 7TRT: Module PLC Van Lommel, M Hfdst. 3, blz. 7

8 Hfdst.3: Functiediagram volgens IEC Basisregels: Overgangregels: Deze zijn noodzakelijk om een besturing van een automatisch proces d.m.v. een functiediagram te beschrijven. Regel 1: De beginsituatie van de installatie of de rusttoestand wordt door de initiële fase weergegeven. Regel 2: Het overgaan van de ene fase naar de andere gebeurt alleen als: - de overgang ontvankelijk is; - de eraan verbonden overgangsvoorwaarde waar is. Regel 3: Bij het overschrijden van een overgang worden gelijktijdig: - alle onmiddellijk volgende fasen geactiveerd; - alle onmiddellijk voorafgaande fasen gedesactiveerd. Regel 4: Meerdere fasen die gelijktijdig overschreden kunnen worden, zullen ook gelijktijdig overschreden worden. Dit laat toe om een functiediagram in meerdere diagrammen op te delen, met streng behoud van de onderlinge synchronisatie. Voorbeeld: 4 12 h 5 13 Gelijktijdig overschrijden van de overgang 4-5 en => 4 12 h.x h.x4 Equivalente functievoorstelling bij gelijktijdig overschrijden van overgangen met speciale notatie. Regel 5: Als tijdens de werking eenzelfde fase gelijktijdig geactiveerd en gedesactiveerd wordt, dan blijft deze fase actief. 7TRT: Module PLC Van Lommel, M Hfdst. 3, blz. 8

9 3.5. Programmeren met functiediagram: Inleiding: Een aantal PLC-fabrikanten hebben een softwarepakket waarmee we het functiediagram op het scherm kunnen tekenen. De sofware zorgt zelf voor de vertaling van het functiediagram naar de voor de PLC begrijpbare taal. Niet altijd is een softwarepragramma van die aard aanwezig. We kunnen dan zelf op eenvoudige wijze de omvorming maken Memoriseren van de fasen: Elke fase uit het functiediagram wordt toegewezen aan een merker. Het is noodzakelijk dezelfde aanduiding te gebruiken voor de fase en de merker. De transfer tussen het functiediagram en het programma wordt dan duidelijker. Bij het volledig laten herstarten van het programma, na een spanningsonderbreking, moet men niet-remanente merkers gebruiken. Bij het onthouden van de stand van zaken, bij een spanningsonderbreking, moet men remanente merkers gebruiken. Het proces gaat dan verder waar het gebleven is wanneer de spanningsonderbreking is opgeheven Memoriseren van de acties: Sommige PLC-uitgangen, in acties beschreven, zullen dikwijls, gedurende achtereenvolgende fasen, actief gehouden moeten worden. Hoe dit moet gebeuren hangt af van het soort vermogenelement dat aan de uitgang van de PLC wordt aangesloten. Twee mogelijke elementen kunnen gebruikt worden: Monostabiele elementen Bistabiele elementen 7TRT: Module PLC Van Lommel, M Hfdst. 3, blz. 9

10 3.5. Programmeren met functiediagram: Memoriseren van de acties: Twee mogelijke elementen kunnen gebruikt worden: Monostabiele elementen: Bistabiele elementen: Het is een uitgangselement waarbij, bij het uirvallen van de bekrachtiging, het element direct naar zijn rusttoestand terugkeert. Voorbeelden: relais, contactor, ventiel. Voordeel: een goedkoop element. Nadeel: de PLC moet zelf de geheugentoestand bewaren, zelfs meerdere fasen. Dus programmatie moet aangepast worden aan deze elementen. Voorbeeld van programmeren: Het is een uitgangselement waarbij, bij het uitvallen van de bekrachtiging, het element zijn toestand behoudt. Een tegengestelde bekrachtiging is nodig om het element naar zijn oorspronkelijke toestand te brengen. Voorbeelden: Bistabiele relais, bistabiele ventielen. Nadelen: - kostprijs t.o.v. monostabiel element; - de bedrading verbubbelt; - dubbel aantal uitgangen nodig. Meestal gebruikt om veiligheidsredenen m p Q0.0 Q0.0 Q0.1 Voorbeeld: bistabiel ventiel: Zowel in fase 7 als fase 8 moet de uitgang Q0.0 actief zijn. Aanduiding in AWL: 1ste manier: LD M7.0 O M8.0 = Q0.0 2de manier: door gebruik van set en reset: LD M9.0 R Q0.0 LD M7.0 S Q0.0 - Fase 5 -> ventiel (A+) wordt bekrachtigd -> Q0.0 - Fase 6 -> voorgaande wordt automatisch herhaald vanwege het bistabiel element. - Fase 7 -> zuiger A in oorspronkelijke stand -> ventiel (A-) wordt bekrachtigd -> Q0.1. => 2 uitgangen nodig! 7TRT: Module PLC Van Lommel, M Hfdst. 3, blz. 10

11 3.5. Programmeren met functiediagram: Functiediagram vertalen tot PLC-programma: 1/ We gaan van een functiediagram naar een PLC-programma door een combinatie te maken van EN- en OF-functies met SR-flipflops. 2/ We houden daarbij rekening met het hoofdprincipe van een functiediagram: A/ een volgende fase wordt actief als: - de vorige fase actief is; - aan de overgangsvoorwaarde is voldaan. B/ Gevolg van het actief worden van deze fase is dat de vorige fase gedesactiveerd wordt. 3/ Men deelt het PLC-programma in verschillende netwerken in. 4/ Het volgnummer van het netwerk correspondeert met de gebruikte merker (remanentie bekijken). Voorbeeld: De eerste fase van dit voorbeeld laten we weg omdat dit later besproken wordt. We zetten het functiediagram om in FUP en AWL. Het functiediagram ziet er als volgt uit: M0.1 LD I0.0 M0.2 LD I0.1 M0.3 Q0.0 LD I0.2 A I0.3 M0.4 Q0.0 Q0.1 LD I0.4 O I0.5 M0.5 Q0.2 LD I0.6 7TRT: Module PLC Van Lommel, M Hfdst. 3, blz. 11

12 3.5. Programmeren met functiediagram: Initialisatie: De initiële fase is de absolute rusttoestand van de installatie. Alle andere fasen zijn niet actief gedurende de eerste cyclus van de PLC. De initiële fase moet worden geactiveerd tijdens de eerste cyclus. Voorbeeld: start stop van een motor: Initialisatie M0.1 Initialisatiemerker LD I0.0 A I0.1 M0.2 Q0.0 LDN I Manueel initialiseren: Automatisch initialiseren: Een bijkomende drukknop zorgt voor het onvoorwaardelijk terugkeren naar de initiële fase. Een gevaarlijke toestand kan hierdoor ontstaan. Als oplossing gebruikt men dan hiervoor een extra merker. Deze methode wordt zelden gebruikt door zijn nadelen: - een extra schakelelement is nodig. => kostprijs element en installatie verhoogt; - bijkomende ingang PLC nodig; - het programma moet worden aangepast. Als I0.0 EN I0.1 1 is I0.0 = stopdrukknop (NC-cont.) I0.1 = startdrukknop Q0.0 = contactor hoofdkring motor wordt M0.2 1 M0.2 activeert uitgang Q0.0 Als I0.0 (stop) niet 1 is, keren we terug naar de initialisatiefase De initialisatie kan op twee manieren gebeuren: Twee merkers worden gebruikt, geen extra ingang. M1.1 M1.1 M1.1 Manier van opstellen programma: & >1 M1.0 M1.1 LDN M1.1 = M1.0 LD M1.1 ON M1.1 = M1.1 - De merkers worden willekeurig gekozen. Wanneer andere merkers remanent worden genomen, moeten de initialisatiemerkers ook remanent zijn. - Deze initialisatiefase komt steeds op het einde en voor de toekenning van de merkers aan de uitgangen (acties). - Merker M1.0 (hoofdinitialisatiemerker) is enkel 1 gedurende de 1ste cyclus en blijft voor de rest 0 daar M1.1 in ieder geval toestand 1 behoudt. - Moderne PLC kunnen een speciale voorziening hebben, d.m.v. een extra merker, om de PLC te initialiseren tijdens het opstarten. Voor de Siemens S7 gebeurt dit door de merker SM0.1. Deze merker wordt mee als voorwaarde gebruikt om de eerste fase te setten. Voorbeeld volgt later. 7TRT: Module PLC Van Lommel, M Hfdst. 3, blz. 12

13 3.5. Programmeren met functiediagram: Voorbeeld: een oveninstallatie - De stukken worden links op de transportband geplaatst en gedetecteerd door de detector aangesloten op ingang I0.2 van de PLC. - Wanneer we op de startdrukknop (I0.0) drukken verplaatsen de stukken zich naar rechts door de motor aangsloten via uitgang Q0.0 van de PLC. - Indien de stukken in de oven zijn aangekomen wordt dit gedetecteert door de detector aangesloten op ingang I0.3 en de motor valt stil. - De verwarmingsweerstanden worden geactiveerd door uitgang Q0.2 van de PLC en dit gedurende een vast ingestelde tijd van 5 seconden. - Nadien worden de stukken getransporteerd door de motor links te laten draaien via uitgang Q0.1 van de PLC. - Wanneer de stukken links op de transportband zijn aangekomen, gedetecteerd door ingang I0.2 wordt de motor stilgelegd. - De stukken worden vervangen door nieuwe en het proces begint van voor af aan door op de startdrukknop te drukken. Q0.2 Q0.1 Q0.0 I0.2 I0.3 I0.0 = Stopdrukknop (NC-contact); I0.1 = startdrukknop; M2.5 = hoofdinitiële merker; M2.6 = bijmerker. N.B.: We maken gebruik van remanente merkers, daar het proces moet verder gaan daar waar het gestopt is Functiediagram: M2.1 LD M2.5 ON I0.0 LD I0.0 A I0.1 A I0.2 M2.2 Q0.0 LD I0.3 M2.3 Q0.2 TR37 TR37 M2.4 Q0.1 LD I0.2 7TRT: Module PLC Van Lommel, M Hfdst. 3, blz. 13