mateusz.zelent@amu.edu.pl
ABTSite -Siemens
Automatyka przemysłowa
Mateusz Zelent
Paweł Gruszecki
mateusz.zelent@amu.edu.pl
G
Prowadzący
Dane kontaktowe
•Mateusz Zelent
•Zakład Fizyki Nanostruktur
•p. 191, segment G, I piętro
•mateusz.zelent@amu.edu.pl
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
•Obowiązkowa:
1. Specyfikacja sterowników PLC udostępniana przez prowadzącego zajęcia
2. Wojciech Mitkowski, Zarys teorii sterowania, AGH, 2019
3. Jacek Kabziński, Teoria sterowania. Projektowanie układów regulacji, PWN, 2021
4. Ryszard Jakuszewski, Podstawy programowania systemów SCADA, Wydawnictwo Pracowni Komputerowej
Jacka Skalmierskiego, 2009
•Zalecana:
1. Jerzy Kasprzyk, „Programowanie sterowników przemysłowych” (WNT, 2006)
2. Tomasz Gilewski, Szkoła programisty PLC. Sterowniki Przemysłowe, Helion, 2017
3. Bogdan Broel-Plater, Układy wykorzystujące sterowniki PLC, PWN, 2021
4. Zbigniew Seta, Wprowadzenie do zagadnień sterowania, Wykorzystanie programowalnych sterowników
logicznych PLC, Wydawnictwo MIKOM, 2002
•Praktyczna (Siemens PXC4):
https://alcon-sklep.home.pl/pub/pxc4.e16_karta_katalogowa.pdf
https://www.youtube.com/watch?v=xHt4heDPBuE&list=PL5tF4NCM4CmzX9o43eP1dLffVlY-5qs1m&index=2
Literatura
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Pracownia
Hasło studenta:
Student!2022
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Automatyka: Dziedzina nauki i techniki zajmująca się
tworzeniem i optymalizacją systemów sterujących,
mających na celu minimalizację interwencji ludzkiej oraz
maksymalizację efektywności idokładności procesów.
Automatyka Przemysłowa:Poddziedzina
automatyki skoncentrowana na zastosowaniach w
procesach produkcyjnych, w tym wytwarzaniu,
montażu, kontroli jakości i logistyce, celem
automatyzacji i optymalizacji operacji
przemysłowych.
Wprowadzenie
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Przemysł 1.0: XVIII wiek, wprowadzenie mechanizacji zasilanej silnikami
parowymi. Znaczące zwiększenie wydajności, osiągając ośmiokrotny
wzrost produkcji w porównaniu do ręcznej pracy.
Przemysł 2.0: XIX wiek, rozwój elektryfikacji i linii produkcyjnych.
Zastosowanie prądu elektrycznego do zasilania maszyn umożliwiło
masową produkcję istandaryzację.
Przemysł 3.0: XX wiek, zastosowanie technologii informacyjnych
i elektroniki w procesach produkcyjnych. Dyspersja geograficzna
i globalizacja produkcji. Zintegrowane systemy zarządzania
i automatyzacja.
Przemysł 4.0: XXI wiek, integracja technologii cyfrowych i fizycznych.
Rozwój komunikacji maszyna-do-maszyny (M2M), intensywne
wykorzystanie analizy danych, zastosowanie sztucznej inteligencji
i algorytmów uczenia maszynowego. Wprowadzenie inteligentnych
urządzeń polowych i strategii utrzymania predykcyjnego, co znacząco
optymalizuje zarządzanie zasobami i produkcją.
Wprowadzenie
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
1. Redukcja wpływu na klimat i ekosystemy: Wprowadzenie technologii zapewniających
zrównoważony rozwój, takich jak odnawialne źródła energii w systemach sterowania i
produkcji, oraz technologie minimalizujące emisję CO2.
2. Minimalizacja zużycia energii: Optymalizacja procesów energetycznych, w tym
zastosowanie algorytmów sterowania i sensorów zapewniających efektywne zużycie energii.
3. Mniejsza liczebność kadrowa: Automatyzacja złożonych zadań, która nie tylko zmniejsza
potrzebę zatrudnienia dużej liczby pracowników, ale również wpływa na zwiększenie
efektywności iredukcję błędów.
4. Zwiększone zapotrzebowanie na produkcję:Skalowanie możliwości produkcyjnych przez
zastosowanie zaawansowanych systemów sterowania i monitoringu, umożliwiających
szybką adaptację do zmieniających się warunków rynkowych.
5. Minimalizacja zanieczyszczeń i strat produkcyjnych: Implementacja systemów kontroli
jakości oraz technologii oczyszczania odpadów i recyklingu.
6. Zapotrzebowanie na wyższą jakość:Zastosowanie zaawansowanych technologii
pomiarowych i kontrolnych, zapewniających wysoką precyzję ipowtarzalność procesów.
7. Sprostanie narastającym regulacjom i aspektom zgodności:Adaptacja do lokalnych i
międzynarodowych standardów, w tym zgodność z regulacjami dotyczącymi
bezpieczeństwa, jakości iśrodowiska.
8. Elastyczność i kontrola procesów: Implementacja systemów zarządzania produkcją (MES) i
zarządzania łańcuchem dostaw (SCM), które umożliwiają elastyczną adaptację do
zmieniających się warunków, efektywną kontrolę jakości iminimalizację kosztów związanych
z magazynowaniem.
9. Szybkość dostaw: Optymalizacja logistyki i transportu poprzez zastosowanie systemów
śledzenia i prognozowania, umożliwiających krótsze czasy realizacji zamówień.
Wprowadzenie
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Dlaczego wprowadzenie mikroprocesorów do automatyki było takim
przełomem?
Szafa sterownicza/pokoje sterownicze panele przekaźników z wczesnych lat sześćdziesiątych
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Przed upowszechnieniem się mikroprocesorów
automatyka była oparta na przekaźnikach.
Automatyka opierała się na sztywno połączonych
układów setek lub więcej przekaźników w
szafach/pokojach sterowniczych.
Problemy:
•Brak elastyczności aby zmodyfikować problem
sterowniczy
•Czas potrzebny na wprowadzanie
modyfikacji/poprawek do już działającego procesu
•Usuwanie usterek
„Pięć godzin aby znaleźć usterkę i pięć minut aby ją
usunąć”
Dlaczego wprowadzenie mikroprocesorów do automatyki było takim
przełomem?
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Przekaźnik
Przekaźniki służą do przełączania obwodów
elektrycznych.
Za pomocą sygnałów o niewielkiej mocy można było
sterować obwodami o dużej mocy
Przekaźniki elektromechaniczne (rysunek po prawej
stronie)
Elementy i zasada działania przekaźnika
elektromagnetycznego:
1. cewka (elektromagnes)
2. zwora (kotwica)
3. styk roboczy
https://pl.wikipedia.org/wiki/Przekaźnik
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Przekaźnik
Cewka
Zestyk
XQ
XQ
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Pierwszy sterownik PLC –Modicon 084
Modicon 084
1969 rok
Waga 46 kg
4 kB pamięci
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Historia sterowników PLC
T. Legierski, J. Kasprzyk,
J. Wyrwał, J. Hajda,
Programowanie
sterowników PLC
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Cykl pracy sterownika PLC
Sterownik po przejściu w Stan RUN ( praca) rozpoczyna cykliczne
wykonywanie programu, czyli wykonuje kolejno po sobie pojedyncze
rozkazy programu w kolejności określonej w programie.
Każdy cykl programu rozpoczyna się odczytaniem aktualnego stanu
wejść (a dokładniej ich obrazu) i zapisania ich stanu (obraz) w pamięci.
Następnie rozpoczyna wykonywanie kolejnych rozkazów.
Po ich wykonaniu i określeniu aktualnego stanu wyjść, sterownik
wpisuje stany wyjść do pamięci będącej obrazem wyjść procesu, a
system operacyjny wysterowuje odpowiednie wyjścia sterujące
elementami wykonawczymi.
Wszystkie połączenia sygnałowe spotykają się w układach
(modułach) wejściowych sterownika, a program śledzi ich obraz i
reaguje zmianą stanów wyjść w zależności od algorytmu.
Cykl pracy sterownika PLC
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Budowa sterownika PLC
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
PLC
Definicja:
Sterownik PLC (Programowalny Sterownik Logiczny) to urządzenie
przemysłowe zaprojektowane do sterowania procesami automatyzacji i
systemami maszyn w zakładach produkcyjnych. Jest to cyfrowy komputer
przemysłowy, który wykonuje operacje na podstawie programu zapisanego w
języku ladder, strukturalnym lub innym języku specyficznym dla automatyki.
Kluczowe Cechy:
•Wysoka Niezawodność:Zaprojektowane do pracy w trudnych warunkach
przemysłowych.
•Elastyczność:Możliwość programowania i przeprogramowania zgodnie z
potrzebami procesu.
•Modularność:Skalowalność poprzez dodawanie modułów wejść/wyjść,
komunikacji itp.
•Real-time Control: Sterowanie w czasie rzeczywistym z milisekundową
precyzją.
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
PLC
Zastosowania:
•Kontrola Procesów Produkcyjnych
•Systemy SCADA
•Utrzymanie Predykcyjne
• Zarządzanie Energia i Środowiskiem
Technologie wsparcia:
•Komunikacja Industrialna: Modbus, KNX, PROFINET, EtherCAT
•Języki Programowania: Ladder (LD), ST (structured text/język
strukturalny), FBD (Function Block Diagram / język schematów blokowych)
•Interfejsy: HMI, Web Server.
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Sterowniki automatyki
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Siemens PXC4.E16 jest jednym z modeli sterowników w ofercie Siemens,
zaprojektowanym do zarządzania systemami HVAC (Heating, Ventilation, and
Air Conditioning),oświetleniem i innymi systemami budynkowymi.
Jest częścią rodziny sterowników PXC, która jest zorientowana na
zastosowania w automatyce budynkowej.
Sterownik ten zwykle oferuje zestaw wejść/wyjść, zarówno analogowych, jak
i cyfrowych, a także różne opcje komunikacji, takie jak BACnet, Modbus, czy
inne protokoły komunikacyjne typowe dla automatyki budynkowej.
Siemens PXC4.E16
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Siemens PXC4.E16
Cennik Siemens:
Ceny 2023 w EURO, netto:
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Siemens PXC4.E16
Kluczowe cechy:
Wejścia/Wyjścia:E16 oznacza zwykle liczbę dostępnych punktów
wejścia/wyjścia, co pozwala na szeroką gamę zastosowań.
Komunikacja: Zintegrowane interfejsy komunikacyjne dla różnych protokołów,
co zapewnia elastyczność w integracji z różnymi systemami.
Programowalność:Możliwość konfiguracji i programowania za pomocą
dedykowanego oprogramowania, co umożliwia dostosowanie do konkretnych
potrzeb.
Skalowalność:Możliwość rozbudowy systemu przez dodawanie dodatkowych
modułów czy integrację z innymi urządzeniami.
Zarządzanie Energią:Funkcje do monitorowania i optymalizacji zużycia
energii, często z opcjami do raportowania i analiz.
Jest to sterownik o dużej elastyczności imożliwościach konfiguracji, co
sprawia, że jest często stosowany w różnorodnych zastosowaniach w zakresie
automatyki budynkowej.
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Siemens PXC4.E16
Kluczowe cechy:
Sterownik Siemens PXC4.E16 jest zorientowany na automatykę budynkową
izarządzanie systemami HVAC, oświetleniem oraz innymi systemami budynkowymi.
Choć spełnia funkcje sterujące i jest programowalny, różni się od klasycznych
sterowników PLC, które są bardziej uniwersalne i używane w szerokim zakresie
zastosowań przemysłowych.
Kluczowe różnice:
Specjalizacja: Sterowniki typu PXC są zwykle dedykowane do konkretnych zastosowań
w automatyce budynkowej, podczas gdy sterowniki PLC są bardziej uniwersalne.
Protokoły Komunikacyjne: Sterowniki PXC często używają protokołów specyficznych
dla automatyki budynkowej, takich jak BACnet, podczas gdy PLC mogą używać różnych
protokołów przemysłowych jak Modbus, PROFINET czy EtherCAT.
Oprogramowanie: Oprogramowanie do programowania i konfiguracji jest zwykle
dedykowane i różni się od środowisk używanych w PLC.
Skalowalność iModularność:Chociaż oba typy sterowników oferują skalowalność i
modularność, w PLC jest to często bardziej rozbudowane, ze względu na różnorodność
zastosowań przemysłowych.
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Instruktażkonfiguracji sterownika Siemens
ABT SITE
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Instruktażkonfiguracji sterownika Siemens
UWAGA: powoli i uważnie wykonywać kolejne
pokazywane na slajdach prezentacji aby uniknąć
niepotrzebnych błędów
(późniejsze znalezienie błędu powstałego na etapie
konfiguracji projektu może być bardzo czasochłonne)
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Instruktażkonfiguracji sterownika Siemens
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Instruktażkonfiguracji sterownika Siemens
Nazwa projektu: Imię_Nazwisko_Numer_zajęć
Hasło administratora: Qwer!234 !Upewnij się że hasło jest identyczne i porawnie wpisane!
Opis: Jeśli w parach to druga osoba
Folder projektu: C:/student/Desktop/Siemens/Projekty
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Instruktażkonfiguracji sterownika Siemens
Usuwamy nieskonfigurowanych
użytkowników, również w zakładce ROLE
W zakładce Role, przypisać
Administratorowi rolę „Dostęp do
BACnet:
Ustawienia Role dostęp BACnet TAK
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Instruktażkonfiguracji sterownika Siemens
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Instruktażkonfiguracji sterownika Siemens
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Instruktażkonfiguracji sterownika Siemens
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Instruktażkonfiguracji sterownika Siemens
mateusz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Adres IP może się różnić wzależności od
stanowiska!
Należy wybrać „drugą” kartę sieciową, której
adres IP nie zaczyna się od 150.25……
mateusz.zelent@amu.edu.pl
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
PPM
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Odznacz DHCP i kliknij na „Adres IP”
Adres IP tak aby był inny niż lokalny adres IP karty
sieciowej:
numer + n (n>1) od numeru karty sieciowej
Wpisz maskę podsieci
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
1 kliknij
2 Przypisz
3 sprwadź log
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Sprawdź poprawność przed przejściem do
inżynieringu!
Sprawdź czy nie ma błędów.
Zaświeć diodą.
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Uruchomienie kontrolne
Jeśli nie ma błędów, zatrzymaj.
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Dodaj odpowiednie wejścia i wyjścia do zadania
Pamiętaj o ustawieniu „typu” wejścia – binarny
lub analogowy na płytce szkoleniowej.
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
NADAJ ODPOWIEDNIE NAZWY I PRZECIAGNIJ JE
DO TABELI. KORZYSTAJ Z U1-U4
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Programowanie
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Resources - tu są dostępne kontrolery elementów
dodanych w „Inżynieringu”.
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Bloki funkcyjne
Instrukcja uruchamia się automatycznie w
przeglądarce w momencie uruchomienia ABT SITE
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Bloki funkcyjne takie jak bramki logiczne dostępne są
w Bibliotece w zakładce bloki funkcyjne.
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Część ćwiczeniowa
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Układ kombinacyjny -automat nieposiadający stanów wewnętrznych; stan wyjść cyfrowego układu
kombinacyjnego zależy bezpośrednio od stanu wejść.
Układ kombinacyjny
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Algebra Boole’a
Algebra Boole’a –struktura algebraiczna z dwoma działaniami
dwuargumentowymi (suma: i iloczyn: ) oraz jednym działaniem
jednoargumentowy (negacja: ) na zbiorze dwuelementowym: ,
spełniającymi następujące warunki:
George Boole
(1815-1864)
Angielski matematyk,
logik i folozof.
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Algebra Boole’a
Inne oznaczenia
operacji Boolowskich
Prawa wynikające z aksjomatów
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
000
011
101
111
0 1
1 0
Suma Iloczyn
Negacja
/
| & !
OR AND NOT
Logiczna suma Logiczny iloczyn
negacja
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Funkcja boolowska
Tablica prawdy Upraszczanie wyrażeń/funkcji boolowskich
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Korzystając z tosamożsamości algebraicznych uprościć funkcje przełączające:
Zadanie 1
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Postacie funkcji logicznych
Postać kanoniczna
sumacyjna
Postać kanoniczna
iloczynowa
Szczególne
przypadki
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Postać kanoniczna
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Postać kanoniczna
Postać kanoniczna
sumacyjna
Postać kanoniczna
iloczynowa
Mintermy:
Makstermy:
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Mapy Karnaugha
Mapa Karnaugha - macierz, której
elementami są mintermy (makstermy)
funkcji logicznej
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
Bramki logiczne
mateuz.zelent@amu.edu.pl
mateusz.zelent@amu.edu.pl
logic.ly/demo
