Jste zde

Levná a jednoduchá PLC Fatek

Ne vždy jsou potřeba složitá velká zařízení typů velkých PAC systémů nebo plně univerzálních výkonných průmyslových PC. Pro jednodušší řídící aplikace v průmyslu i domácnostech jsou vhodná malá a co nejjednodušší PLC za cenu několika tisíc korun. Uvedené nároky na našem trhu splňují PLC Fatek.

Malé a jednoduché PLC Fatek obsahuje právě takové prvky a takové vlastnosti, které vyžadují aplikace, které se jím budou řídit. K dispozici je několik analogových i binárních/diskrétních napěťových vstupů a reléové výstupy. V praxi lze tak jednoduše realizovat akce časového i vzdáleného řízení teploty, automatického řízení osvětlení, čerpadel i zabezpečení objektu. Podporované střídavé síťové napájení 230 V i snížené stejnosměrné napětí 24 V umožňuje bez problémů zabezpečit chod PLC i při výpadku sítě. Mezi nejlevnější programovatelné automaty na českém trhu patří právě PLC firmy Fatek. Ty v ČR prodává firma SEA spol. s r.o. a jejich ceny začínají začínají na částkách nižších než 2000 Kč.

PLC FATEK série FBS je nová generace mikro PLC vybavené mnoha funkcemi srovnatelné s PLC vyšší třídy. Například jsou mohou být vybaveny 5 komunikačními porty, až 256 digitálních výstupů a výstupů DI/DO, 64 slov číselné vstupy a výstupy NI/NO. Základem je hlavní jednotka (Main Unit), která existuje ve 3 provedeních:

  • MA (typ Economy)
  • MC (typ High-Performance)
  • MN (typ High-Speed NC)

Ty lze kombinovat s různým počtem šroubovacích svorek a tak v celkově lze vybírat až ze 17 různých modelů. Navíc pro rozšíření vstupů/výstupů (I/O) je možné připojit různé typy rozšiřujících jednotek (Expansion Units/Modules) nebo pro zajištění vzájemné komunikace více PLC i RS232, RS485, USB nebo Ethernet rozhraní.

Popis vlastností a částí PLC Fatek

PLC může pracovat jako Single-Unit system, tzn. řídící systém založený pouze na hlavní jednotce FBs-PLC bez jakýchkoliv přídavných rozšiřujících modulů nebo modulární systém složený z mnoha prvků. Zatímco Single-Unit systém má limitované schopnosti a záleží zde na kompromisech, systém tvořený rozšiřujícími moduly lze sestavit přesně požadavků aplikace.

Hlavní jednotka - základní modul

Všechny hlavní jednotky (Main Units) FBS-PLC mají fyzicky stejnou strukturu. Liší se pouze svojí šířkou, resp. počtem vývodů. K dispozici jsou 4 velikosti: 60mm, 90mm, 130mm a 175mm. Obrázek níže ukazuje strukturu jednotky FBS-24MC:

 


 

Popis standardního provedení hlavní PLC jednotky Fatek

Popis:
1) DIN lišta, 2) DIN připevnění, 3) otvory pro připevnění šrouby, 4) Vstupní a výstupní svorky napájení 24 V DC, 5) Vstupní a výstupní svorky hlavního napájení, 6) Standardní krycí plech, 7) Krycí plech s komunikačním portem 0, 8) Indikátor vysílání a přijímání na portu 0, 9) Indikátor digitálního vstupy X, 10) Indikátor digitálního výstupu Y, 11) Indikátor stavu systému (POWER, RUN, ERROR), 12) I/O pro připojení rozšiřujících modulů, 15) Otvory pro přišroubování komunikační desky, 16) Konektor komunikační desky, 17) konektor pro rozšiřující komunikační modul, 18) Konektor pro paměťový blok, 19) konektor pro vestavěný komunikační port 0 (volitelně s RS232 nebo USB), 20) konektor pro připojení rozšiřujících modulů

Komunikační schopnosti hlavní jednotky doplněné o přídavný rozšiřující komunikační modul

Z pohledu vstupů a výstupů FBS-PLC je možné použít až 256 digitálních vstupů (DI) a výstupů (DO), 64 slov číselných vstupů (NI) a výstupů (NO). V kombinaci s různými speciálními moduly lze na systém přímo připojit termočlánky, kovové odporové senzory teploty, 7segmentové displeje, přepínače apod. Z pohledu komunikačních schopností může FBS-PLC obsahovat až 5 komunikačních portů s přenosovou rychlostí až 921.6 kb/s a navíc poskytují komunikační protokol FATEK, podporují Modbus Master/Slave protokol nebo různé uživatelsky definované protokoly. Tyto schopnosti umožňují PLC jednoduše připojit inteligentní periferie jako jsou elektronické váhy, čtečky kódů a další různé měřiče a snímače.

Příklad propojení mnoha PLC Fatek (hlavních jednotek) rychlou sběrnicí RS485

Prostřednictvím vysokorychlostní komunikace sítí RS-485, může být jednoduše vytvořeno propojení 2 až 254 hlavních jednotek. Vše, co k tomu potřebujete, je zapsat a vykonat CPU link příkazy na jedné hlavní jednotce, která bude pracovat jako Master sítě. Žádné jiné příkazy pro Slave hlavní jednotky již nejsou potřeba. Master hlavní jednotka automaticky sbírá informace a data od určitých jednotek a ukládat je do společné datové oblasti (CDM), kde jsou přístupná všech v síti připojeným Single-unit systémům s limitovaným počtem vstupů/výstupů.

Typy hlavních jednotek:

  • Základní hlavní jednotka: až 36vývodové 24VDC digitální vstupy (až 10kHz na 4 bodech), až 24vývodové (R/T/S) digitální výstup (až 4 body 10KHz output), 1x RS232 nebo USB port
  • Rozšířená hlavní jednotka: až 36vývodové 24VDC digitální vstupy (2 vstupy 100kHz + 14 vstupů 20KHz), 24vývodové (R/T/S) digitální výstupy (Model “T” 2 vývody 100KHz+6 výstupů 20kHz ), 1x RS232 nebo USB port, vestavěný tep. senzor RTC, odpojitelný terminálový blok
  • NC řídící hlavní jednotka: až 8 vývodů 7920KHz 5VDC digitálních diferenciálních vstupů, až 20 vývodů 24VDC digitálních vstupů (20 kHz pro 8 vývodů), až 8 vývodů 7920KHz 5VDC digitálních diferenciálních výstupů, až 8 vývodů (R/T/S) digitálních vývodů (Model “T” 4 vývody výstupů 20kHz), 1x RS232 nebo USB port (rozšiřitelný až na 5), vestavěný teplotní snímač RTC, odpojitelný terminálový blok

Hlavní programovací a výpočetní vlastnosti:

  • Výpočetní výkon: 0.33 mikrosekund/sekvenční příkaz
  • Programová paměť: 20Kslov FLASH ROM or SRAM + zálohování Lithiovou baterií
  • Sekvenčních příkazy (Sequence Command): 36
  • Aplikačních příkazy (Application Command): 300 (113 typů)
  • Příkazy pro vývojové diagramy (Flow Chart (SFC) Command): 4
  • Jednobodové registry <BIT Status>:
    • X Output Contact (DI) X0~X255 (256)
    • Y Output Relay (DO) Y0~Y255 (256)
    • TR Temporary Relay TR0~TR39 (40)
  • Interní relé: M0~M799 (800), M1400~M1911 (512)
    • Speciální relé M1912~M2001 (90)
    • T nastavitelné časovače
    • C nastavitelné čítače
  • Vícebitové registry «WORD Data»
    • TMR průběžný časovací registr
    • CTR průběžný čítací registr
    • Datový registr
    • IR vstupní registr
    • OR výstupní registr
    • SR speciální systémový registr
    • Vysokorychlostní 16 nebo 32bitové časovače

     

Přídavné rozšiřující moduly/jednotky

K dispozici jsou 3 typy rozšiřujících jednotek, přičemž jeden typ používá stejné vnější provedení se stejnými rozměry jako hlavní jednotky (90mm, 130mm a 175mm) a zbylé dva jsou pak užší (40mm a 60mm). Všechny moduly se k hlavní jednotce připojují prostřednictvím speciálního kabelu, který je na jedné straně přímo zapájen do plošného spoje a na druhé opatřený 14pinovým konektorem, kterým se modul připojí do nejbližšího vedlejšího modulu.

Příklad použití a připojení několika rozšiřujících modulů (5) k hlavní jednotce (úplně vlevo)

Nabídku rozšiřujících modulů tvoří tři základní kategorie:

  • Digitální vstupní/výstupní moduly (Digital I/O Modules):
    • Digitální rozšiřující jednotky: 36vývodové 24VDC digitální vstupy, 24vývodové (R/T/S) digitální výstupy, příp. vestavěný napájecí zdroj
    • Velkokapacitní rozšiřující moduly: 24vývodové velkokapacitní tranzistorově spínané výstupy (0.1A max.), 30pinový konektor
  • Číselné vstupní/výstupní moduly (Numeric I/O Module):
    • Číslicové I/O rozšiřující moduly: až 2 bloky výstupů 16znakových 7 segmentových LED displejů (nebo 128 nezávislých LED), 16pinový konektor
    • Analogový rozšiřující modul: až 4kanálový 14bitový analogový vstup + 2kanálový 14bitový kombinovaný analogový/digitální výstup (-10V~0V~+10V nebo -20mA~0mA~+20mA)
    • Modul teplotních vstupů: až 16kanálový vstup pro termočlánky, až 16kanálový vstup pro platinové odporové senzory
  • Komunikační moduly (Communication Expansion Module): až 2 portový komunikační modul RS485 (Port3+Port4), komunikační modul s RS485 porty + Ethernet RJ-45 rozhraním nebo víceúčelové 4portové RS485 HUBy s optickým oddělovačem

Pomocí rozšiřujících modulů lze dosáhnout až 512 jednotlivých digitálních vstupů/výstupů nebo u číselných vstupů/výstupů, kde logické stavy na jednotlivých pinech jsou sdruženy ve slovech, až 128 slov. Pro rozšiřování jsou zde dva praktické limity: maximální počet připojitelných modulů (32 modulů) a maximální celková délka propojovacích kabelů nesmí přesáhnout 5 m.

Příklad struktury popojení a napájení hlavní jednotky s rozšiřujícími moduly

Mimo výše uvedené jednotky lze systém doplnit o další prvky jako jsou například: bezdrátové čtečky i zapisovačky RFID, HMI rozhraní (klávesnice, displeje), 16/7segmentové displejové desky apod.

Programování

Programování malých PLC je vskutku jednoduché, což je v dnešní době čím dál více složitějších systémů velice příjemné. Stačí k tomu PC s OS Windows a mít nainstalován zdarma dodávaný software na CD spolu PLC nebo který jde stáhnou zde stránek českého distributora . Ten je v grafickém klikacím provedení podobě a umožňuje vytvářet i složité sekvenční programy pouhým propojováním bloků (obdélníčků), které představují určité operace nebo funkce. K dispozici jsou i různé režimy simulace (funkční simulace, simulaci zobrazení na dat na displeji apod.) a monitoringu.

Využít lze jeden ze dvou programovacích režimů:

  • reléové schéma (Ladder diagram) s propojování funkčních bloků (FBD) s předdefinovanými vlastnostmi, jako jsou spínací hodiny, řízení motorů, zobrazení informací a hodnot na displej, hlídání stisknutí tlačítka apod., podporující logické i sekvenční operace
  • sled instrukcí podobné asembleru

Jak je ukázáno na obrázku níže, PLC reléový žebříčkový diagram je prakticky rozdělen na elementy (elements) - stavební kameny tvořené schématickými značkami vzájemně propojenými. Maximální celkový počet elementů/značek v zde uvedených PLC je 352, 16 řad po 22 sloupcích/elementech.

Cyklus provádění programu uloženého v PLC

Základem reléového diagramu je sériové (Serial block) nebo paralelní (Parallel block) uspořádání elementů vzájemně propojené uzly (node). Zatímco sériové propojení funguje jako logická funkce AND, paralelní propojení jako funkce OR. Základními elementy jsou tzv. kontakty, které pracují jako logické vstupy X a tzv. relé, které pracují jako logické výstupy Y. V moderních PLC však existují různé typy kontaktů a relé, které mají odlišnou funkci. Navíc jsou k dispozici množství tzv. funkčních bloků, které sice představují jednu schématickou značku, ale již vykonávají složitější funkci, jako například čítání, časování, čtení hodnot z klávesnice, zobrazování dat na displejích apod.

Vyjádření stejného kusu programu pomocí reléového schéma (vlevo) a příkazů (vpravo)

Reléové schéma představuje paralelní zpracování dat, kde každý samostatný řádek (Network) se zpracovává nezávisle na ostatních. Tento systém je důležitý právě v průmyslovém řízení, kde velké množství údajů ze snímačů nebo mnoho řídících signálů pro motory a jiné akční členy, musí být často zpracováváno najednou, bez vzájemného časového prodlení.

Příklad struktury jednoduchého programu zaznamenaného pomocí reléového schéma

Závěr

Distribucí a prodejem PLC Fatek se v České republice zabývá firma SEA spol. s r.o. se sídlem na kraji Prahy. Pro bližší informace navštivte jejich přehledné české stránky www.seapraha.cz, kde také naleznete také popis PLC v češtině i datasheety ke stažení, ze kterých byly převzaty i uvedené obrázky.

Antonín Vojáček
vojacek@ hwg.cz

DOWNLOAD & Odkazy

Hodnocení článku: