🖥️ PLC: stavba a cyklus

Mozek linky

O čem to je

Pračka sama napustí vodu, ohřeje ji, točí bubnem a nakonec odčerpá. Řídí ji malý počítač, který čte čidla a podle programu zapíná motor a ventily. V továrně dělá stejnou práci PLC: řídí dopravníky, lisy, balicí linky i celé haly.

Dřív se stroje řídily stovkami relé zapojených drátem. Každá změna znamenala předrátovat skříň. S PLC stačí změnit program.

Nové pojmy

PLC (programovatelný logický automat)Průmyslový počítač odolný proti prachu, vibracím a rušení. Čte signály ze strojů, zpracuje je podle programu a podle výsledku zapíná a vypíná zařízení.PLC na balicí lince zjistí čidlem krabici a pustí lepičku.

VstupMísto, kam do PLC přichází signál zvenku – od tlačítka, koncového spínače nebo snímače.Tlačítko START připojené na vstup PLC.

VýstupMísto, ze kterého PLC posílá signál ven – zapíná stykač, cívku ventilu, kontrolku.Výstup PLC sepne cívku stykače a ten pustí proud do motoru.

Digitální signálSignál, který má jen dva stavy: 0 (vypnuto) a 1 (zapnuto). V průmyslu typicky 0 V a 24 V.Koncový spínač je buď sepnutý, nebo rozepnutý.

Analogový signálSignál, který se mění plynule a nese hodnotu veličiny. Běžné jsou 0–10 V a 4–20 mA.Snímač tlaku posílá 4 mA při 0 bar a 20 mA při 10 bar.

Z čeho se PLC skládá

Napájecí zdroj – nejčastěji 24 V DC pro PLC i pro vstupy a výstupy.
CPU (procesorová jednotka) – vykonává program.
Paměť – uchovává program a data (stavy, hodnoty časovačů a čítačů).
Vstupní moduly – digitální (DI) a analogové (AI).
Výstupní moduly – digitální (DO, tranzistorové nebo reléové) a analogové (AO).
Komunikační rozhraní – pro programování z počítače a pro propojení s dalšími zařízeními.

Kompaktní a modulární PLCKompaktní PLC má zdroj, CPU i vstupy a výstupy v jedné krabičce. Modulární se skládá z jednotlivých modulů na liště nebo nosníku a dá se rozšiřovat.Malý stroj s 10 tlačítky: kompaktní PLC. Celá linka se stovkami signálů: modulární.

Jak PLC pracuje: cyklus

PLC neběží jako běžný program „jednou od začátku do konce“. Opakuje dokola stejný cyklus, třeba stokrát za sekundu.

Přečte všechny vstupy a uloží je do obrazu procesu
Vykoná program shora dolů
Zapíše výsledky na výstupy
Provede komunikaci a vnitřní kontroly

Projdi si cyklus šipkami. Všimni si, že program pracuje s uloženou kopií vstupů, ne přímo se svorkami.

Obraz procesuOblast paměti, kam PLC na začátku cyklu zkopíruje stavy vstupů a kam program zapisuje výstupy. Na svorky se výstupy přepíšou až na konci cyklu.Když se tlačítko stiskne uprostřed cyklu, program to uvidí až v dalším cyklu.

Doba cykluČas, za který PLC projde celý cyklus jednou. Bývá v jednotkách až desítkách milisekund a roste s délkou programu.Doba cyklu 5 ms znamená 200 cyklů za sekundu.

WatchdogHlídač doby cyklu. Když cyklus trvá déle, než je nastavený limit (třeba kvůli nekonečné smyčce), PLC přejde do stavu STOP a výstupy vypne.Chyba v programu zacyklí smyčku → watchdog zastaví PLC.

PLC má dobu cyklu 10 ms. Čidlo vyšle impulz dlouhý 4 ms. Je jisté, že ho program zaznamená?

Vstupy se čtou jen jednou za cyklus, tedy jednou za 10 ms. Impulz 4 ms může začít i skončit mezi dvěma čteními. Není to jisté. Krátké impulzy se řeší rychlými vstupy nebo přerušením.

Program obsahuje 2 000 instrukcí, jedna trvá 0,5 µs. Čtení a zápis vstupů a výstupů trvá 1 ms. Jak dlouhý je cyklus přibližně?

Program: 2 000 · 0,5 µs = 1 000 µs = 1 ms. Plus 1 ms na vstupy a výstupy. Cyklus trvá asi 2 ms (bez komunikace).

✗Když se vstup změní, PLC na to okamžitě zareaguje uprostřed programu.

✓Změnu vstupu program uvidí až po dalším čtení vstupů na začátku cyklu.

Program pracuje s obrazem procesu, který se během cyklu nemění. Reakce proto trvá až zhruba dvě doby cyklu.

PLC = průmyslový počítač se vstupy, CPU, pamětí a výstupy. Pracuje v cyklu: přečte vstupy do obrazu procesu, vykoná program, zapíše výstupy. Watchdog hlídá, aby cyklus nebyl příliš dlouhý.

Schéma a adresy

O čem to je

Elektrikář dostane rozvaděč s PLC a výkres. Musí poznat, kam patří který vodič a jak ho najde v programu. K tomu potřebuje znát stavbu PLC a jeho adresy.

Nové pojmy

PLCProgramovatelný logický automat – průmyslový řídicí počítač. Čte vstupy, vykonává program a nastavuje výstupy.

ModulSamostatná část PLC s jednou funkcí, která se zacvakne vedle ostatních.Modul 16 digitálních vstupů, modul 4 analogových výstupů.

AdresaOznačení konkrétního vstupu nebo výstupu, podle kterého ho najdeš v programu. Podle normy IEC 61131-3 začíná znakem %, pak písmeno oblasti a čísla.%I0.0 je vstup č. 0 v bajtu 0.

Bit a bajtBit je jedna hodnota 0 nebo 1. Bajt je skupina 8 bitů, číslovaných 0 až 7.%Q1.7 = výstupní bajt 1, bit 7 (poslední bit toho bajtu).

Části PLC v tabulce

Část	Co dělá	Typická hodnota
napájecí zdroj	dodává napětí	24 V DC
CPU	vykonává program	doba cyklu jednotky ms
paměť programu a dat	uchovává program, stavy, časovače	podle typu CPU
DI – digitální vstupy	čtou tlačítka, spínače	24 V DC = log. 1
DO – digitální výstupy	spínají cívky, kontrolky	tranzistor nebo relé
AI – analogové vstupy	čtou snímače	4–20 mA, 0–10 V
AO – analogové výstupy	řídí ventily, měniče	4–20 mA, 0–10 V

Adresy podle IEC 61131-3

Zápis	Význam
%I	vstup (input)
%Q	výstup
%M	paměť (vnitřní proměnná)
X / B / W / D	velikost: bit, bajt, slovo 16 bitů, dvojslovo 32 bitů

Když velikost chybí, jde o bit: %I0.3 je bit 3 vstupního bajtu 0. Konkrétní výrobci adresy upravují (Siemens v německém zobrazení píše E pro vstup a A pro výstup a znak % vynechává), princip je stejný. V moderním programu se místo adres používají symbolické názvy, např. Tlacitko_START.

Roztřiď zařízení: co dává PLC informaci, a co PLC ovládá?

Cyklus krok za krokem

Zkopíruj stavy všech vstupů do obrazu vstupů (%I).

Proveď program od první instrukce po poslední; čti jen z obrazu, výsledky piš do obrazu výstupů (%Q).

Přepiš obraz výstupů na výstupní svorky.

Obsluž komunikaci a diagnostiku, zkontroluj dobu cyklu (watchdog).

Začni znovu bodem 1.

Režimy RUN a STOPV režimu RUN PLC vykonává program. V režimu STOP program neběží a výstupy jsou vypnuté (případně v nastaveném bezpečném stavu).Nahrávání nového programu se obvykle dělá v režimu STOP.

Na kterou adresu patří 3. vstup ve 2. vstupním bajtu, když se bajty i bity číslují od nuly?

2. bajt má číslo 1, 3. vstup v něm má číslo 2. Adresa je %I1.2.

Linka má 40 tlačítek a snímačů a 20 ovládaných zařízení. Kolik modulů po 16 DI a po 16 DO je potřeba?

Vstupy: 40 / 16 = 2,5 → 3 moduly DI. Výstupy: 20 / 16 = 1,25 → 2 moduly DO. Zaokrouhluje se vždy nahoru a je dobré nechat rezervu.

✗%Q0.8 je devátý výstup v bajtu 0.

✓Bity v bajtu mají čísla jen 0 až 7. Devátý výstup je %Q1.0.

Bajt má 8 bitů. Po bitu 7 se pokračuje bitem 0 dalšího bajtu.

PLC tvoří zdroj, CPU, paměť a moduly DI, DO, AI, AO. Adresy podle IEC: %I vstupy, %Q výstupy, %M paměť, bity 0–7 v bajtu. Cyklus: vstupy → program → výstupy → kontrola.

🛢️Hydraulika🧩Programování PLC