Návrh a realizácia jednočipového PLC
|
Trenčianska Univerzita Alexandra Dubčeka v Trenčíne
Fakulta Mechatroniky |
|
| Autor: | Bc. Marián Sova |
| Pedagogický vedúci: |
Ing. Viliam Šimovič, PhD. |
| Študijný odbor: | Mechatronika
|
| Akademický rok |
2009/2010
|
| 1. | Programovateľné logické automaty |
| 2. | Hardvér (jednočipové PLC) |
| 3. | Softvér 1PLC |
| 4. | Funkčné bloky programu pre 1PLC |
| 5. | Prepojenie 1PLC s počítačom
|
| Abstrakt
V úvode práce je spracovaná teória PLC automatov a rozobrané vlastnosti mikrokontrolérov AVR. Hlavná časť práce je venovaná návrhu operačného systému pre jednočipové PLC. Sú v nej rozpracované jednotlivé časti navrhovaného operačného systému sprístupňujúce hardvér mikrokontroléra užívateľskému programu. Ďalej sa zaoberá implementáciou príkazov jazyka STL pre použitie v mikrokontroléri. V poslednej časti je rozobrané pripojenie periférnych zariadení, návrh terminálového modulu a vstupno/výstupného modulu. |
| Abstract
anglicky |
Úvod
Dnes sú PLC automaty hojne využívané najmä v priemysle a automatizácii na riadenie výrobných liniek, strojov, robotov, … . Ich výhody sú ľahké programovanie, rozšíriteľnosť a prepojiteľnosť. Ich cena je však napríklad pre použitie na menej náročné úlohy (ako napríklad automatizácia v domácnosti) privysoká. Tak vznikla myšlienka spraviť PLC čo najlacnejšie. Postupnými úvahami sa zjednodušenie dostalo až do takej miery, že z toho vzniklo jednočipové PLC. Keďže v jednoduchších aplikáciach stačí spínanie malých výkonov, postačí na realizáciu obyčajný mikrokontrolér. Ak by bolo potrebné spínať vyššie výkon, nie je problém doplniť mikrokontrolér potrebnými obvodmi. Naproti mikrokontroléru bude mať takéto PLC všetky výhody „veľkých“ PLC. Teda ľahké programovanie, sledovanie bežiaceho programu a neskôr aj rozšíriteľnosť o moduly.
Úlohou zadania je vytvoriť operačný systém, ktorý spraví z mikrokontroléra PLC. Keďže sa využije všetok hardvér mikrokontroléra je potrebné napísať funkcie, ktoré zabezpečia prístup k hardvéru.
Ďalej je potrebné prepísať programovací jazyk používaný v PLC (jazyk STL) do jazyka mikrokontroléra (assembler pre Atmel AVR). Je potrebné navrhnúť spôsob prepojenia s počítačom a komunikačný protokol.
Ďalšou dôležitou časťou PLC je jeho vývojové prostredie pre počítač. Bez neho by nebolo možné do PLC nahrávať program, nebolo by možné sledovať beh programu. Vývojové prostredie je popísané v práci Návrh a realizácia vývojového prostredia pre jednočipové PLC
Programovateľné logické automaty
Programovateľný logický automat (PLC - Programmble Logic Controller) je relatívne malý priemyselný počítač používaný pre automatizáciu procesov v reálnom čase - riadenie strojov alebo výrobných liniek v továrni. Pre PLC je charakteristické, že program sa vykonáva v cykloch.
PLC automaty sú odlišné od bežných počítačov nielen tým, že spracovávajú program cyklicky ale aj tým, že ich periférie sú priamo prispôsobené na napojení na technologické procesy. Prevažnú časť periférií v tomto prípade tvoria digitálne vstupy (DI) a digitálne výstupy (DO). Pre ďalšie spracovanie signálov a napojenie na technológiu sú určené analógové vstupy (AI) a analógové výstupy (AO) pre spracovanie spojitých signálov. S rozvojom automatizácie v priemysle sú používané aj ďalšie moduly periférnych jednotiek pripojiteľných k PLC, ktoré sú nazývané funkčné moduly (FM) napríklad pre polohovanie, komunikačné procesory (CP) pre zber a prenos dát a ďalšie špecifické moduly podľa výrobcu konkrétneho systému.
Z hľadiska konštrukcie môžeme PLC rozdeliť na:
- Modulárne – jednotlivé komponenty sú rozdelené do oddelených modulov (modul CPU, modul napájania, modul vstupov, modul výstupov, ...)
- Kompaktné – systém obsahuje všetko potrebné v jednom zariadení (CPU, vstupy, výstupy, ...)
