elctric

1. Programabilne logičke strukture

2. 1. Uvod
• Digitalna elektronika je grana elektronike koja se bavi obradom,
generisanjem i prenosom digitalnog signala, tj. signala čije
vrijednosti amplitude mogu imati samo one iznose definisane
konačnim skupom vrijednosti.
• Postoje dva tipa logike:
1. pozitivna logika kod koje je oblast logičke jedinice pozitivnija od
oblasti logičke nule i
2. negativna logika kod koje je oblast logičke jedinice negativnija od
oblasti logičke nule.

3. 1.1. Logičko I kolo
Slika 1. Simbol logičkog I kola
Prenosna funkcija: Y=A*B
Ulazi Izlaz
A B Y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Tabela 1. Tabela istine logičkog I kola

4. 1.2. Logičko ILI kolo
Slika 2. Simbol logičkog ILI kola
Prenosna funkcija: Y=A+B
Ulazi Izlaz
A B Y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Tabela 2. Tabela istine logičkog ILI kola

5. 1.3. Logičko NE kolo
Slika 3. Simbol logičkog NE kola
Ulaz Izlaz
X Y
0 1
1 0
Tabela 3. Tabela istine logičkog NE kola

6. 1.4. Integrisano logičko kolo
• Integrisano logičko kolo je elektronska komponenta koja sadrži
mnoštvo malih komponenti. Kako sadrži mnogo malih komponenti,
jedno integrisano logičko kolo može da obavi isti zadatak kao
mnogo malih komponenti.
Slika 4. Relejne stanice

7. 2. PLC
• PLC (eng. Programmable Logic Controller) je programljivi logički
kontroler, tj. industrijski kompjuter koji je prevenstveno napravljen
kako bi zamjenio postojeće sekvencijalne relejne krugove u
upravljanju proizvodnim pogonima u industriji.
Slika 5. Izgled PLC uređaja

9. Slika 6. Dijagram PLC uređaja

10. 2.1. Programiranje PLC uređaja
• Kako su se s vremenom PLC uređaji sve više razvijali i
nadograđivali, tako su se paralelno s njima razvijali programski
jezici. Programski jezici omogućavaju korisnicima da kreiraju
kontrolni program ta automatizirani sistem upravljan PLC uređajem.
• Svaki proizvođač uz PLC uređaj isporučuje odgovarajuću
programsku podršku koja se sastoji od:
1. Uređivača teksta (Text Editor)
2. Prevoditelja (Compiler)
3. Komunikacijske programske podrške

11. Slika 13. Simens LOGO! PLC programator

12. 2.2. Testiranje programa
• Kako bi provjerili da li je program ispravno napisan, potrebno je na
neki način ispitati napisani program. Ispitivanje se vrši na način da
se na ulaze dovedu stanja veličina koje odgovaraju onima iz
stvarnih uslova u samom procesu.
• Za takav način ispitivanja programa se koriste simulatori stanja
(states simulators).
• Simulator stanja je niz prekidača na ulazu pomoću kojih se mijenja
stanje ukoliko se radi o digitalnim ulazima ili potenciometar ako se
radi o analognim ulazima i kontrolne lampice (led diode) na izlazu.

13. 2.3 Ljestvičasti dijagram (ladder diagram) – LD
• Ljestvčasti dijagrami su nastali na bazi strujnih upravljačkih
shema. Koriste se od samih početaka PLC uređaja.
• Mogućnost programiranja ljestvčnim dijagramima jedan je od
glavnih razloga uspjeha PLC uređaja.
• Uspoređujući strujne sheme sa ljestvčnim dijagramima PLC
programskog jezika vidljive su sličnosti.
• Rad upravljačkog uređaja, u ovom slučaju motora, ovisi o poziciji
tipki, odnosno pomoćnog kontakta.

14. Slika 14. Poređenje strujnog i logičkog puta
LOGIČKI KONTINUITET
LOGIČKI
PUT
Pomoćni kontakt
Stop
I/1
Start
I/2
O/1
MOTOR-M1
O/1
ELEKTRIČNI KONTINUITET
STRUJNI
PUT
Pomoćni kontakt
Prekidač 2
Start
M1
MOTOR
Prekidač 1
Stop
STRUJNA
SABIRNICA(L)
STRUJNA
SABIRNICA(N)

15. Slika 14. Primjer ljestvčastog dijagrama
Prekidač
Ulazna
Stezaljka
I/1 PLC-a
I/1
(Prekidač) O/1
Prekidač
Ulazna
Stezaljka
I/1 PLC-a
Kontaktni dijagram
I/1
(Prekidač) O/1
Kontaktni dijagram
Izlazna
Stezaljka
O/1 PLC-a
Stanje izlaza
ISKLJUČEN
Izlazna
Stezaljka
O/1 PLC-a
Stanje izlaza
ISKLJUČEN

16. • Programiranje ljestvčastim dijagramom se može svesti na dvije
osnovne kombinacije naredbi logičkog „I“ i „ILI“ kola ili nijhovim
kombinacijama.
• Ako se dvije naredbe povežu paralelno, dobija se logičku operaciju
„ILI“.
Slika 15. ljestvčasti dijagram logičke operacije „I“
Slika 16. ljestvčasti prikaz logičke operacije „ILI“
O/1
I/2
I/1
I/1 O/1
LOGIČKI KONTINUITET
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
1
I/2
O/1
I/2
I/1
I/1 I/2 O/1
LOGIČKI KONTINUITET
0
1
0
1
0
0
1
1
0
0
0
1

17. 2.4. Instrukcijska lista (statement list)
• Instrukcijska lista (statement list) je programski jezik namijenjen
programiranju PLC uređaja koristeći se naredbama na nivou
asemblerskog jezika.
• Svaka linija koda predstavlja jednu naredbu za procesor.
Slika 18. Hijerarhija programa pisanog instrukcijskim listama

18. Slika 19. Proces izvođenja programa intrukcijskim listama
Rečenica unutar
koraka
Da li je
uslovni
dio ispunjen
NE
NE
NE
DA
DA DA
Izvršni dio
Da li je to
zadnja
rečenica u
koraku
Da li je to
zadnja
rečenica u
koraku
Idi na sljedeći korak
Idi na sljedeću
rečenicu unutar koraka
Idi na prvu rečenicu
ovog koraka

19. 2.5. Funkcijski blokovski dijagram
(function block diagram)
• Funkcijski blokovski dijagram je jedan od načina programiranja PLC
uređaja, isto kao i programiranje ljestvčastim dijagramima.
Slika 20. Funkcijski blok
Funkcija
Izlaz
Ulazi

20. Slika 21. Osnovne funkcije u funkcijsko
blokovskom dijagramu
A
B
Ulaz
Izlaz
&
I
A
B
Ulaz
Izlaz
≥
1
ILI
1
NE
A
Ulaz
Izlaz
a) negacija ulaza b) negacija izlaza
A
B
Ulaz Izlaz
=1
ISKLJUČIVO
ILI
A
B
Ulaz
Izlaz
≥
1
NILI
A
B
Ulaz
Izlaz
&
NI

21. 2.6. Centralna procesorska jedinica (CPU)
• Centralna procesorska jedinica (CPU) je najvažniji element PLC
uređaja.
• To je "mozak" sistema upravljanja.
• Sastoji se od tri komponente: mikroprocesora, memorije i izvora
napajanja koji međusobno djeluju.
Slika 7. Dijagram centralno procesorske jedinice
PROCESOR MEMORIJA
IZVOR
NAPAJANJA

22. 2.7. Mikroprocesor
• Vrlo mali mikroprocesor je zapravo integrirano kolo koje ima
zadivljujuću sposobnost izračunavanja i kontrolu nad cijelim
sistemom.
• Izvode matematičke operacije, upravljaju operacijama, brinu o
međusobnoj interakciji ostalih dijelova PLC uređaja, izvršavaju
programe koje postavlja korisnik, nadziru ulaze i na osnovu njih
postavljaju izlaze.
Slika 8. Izgled mikroprocesora

23. 2.8. Izvor napajanja
• Njegova uloga nije samo da obezbedi potreban napon za pojedine
komponente sistema, već da prati i reguliše dovedeni napon i da
upozori centralnu procesorsku jedinicu ako nešto nije kako bi
trebalo da bude.
Slika 9. Izgled napajanja PLC uređaja

24. 2.9. Komunikacijski interfejs
• Glavni zadatak komunikacijskog sučelja je komunikacija s
računarom na kojem je napisan upravljački program.
• Program se preko komunikacijskog kabla prenosi na PLC uređaj.
Slika 10. Dijagram komunikacije PLC uređaja sa
računarom
Komunikacijski kabal
PLC

25. 2.10. Memorija uređaja
• Sistemska memorija je mjesto gdje se pohranjuju sve upute i svi
korisnički programi.
• Ukupna sistemska memorija podijeljena je na dva segmenta:
izvršnu memoriju i korisničku memoriju.
• Izvršna memorija sadrži trajno pohranjene programe i potprograme
koji su sastavni dijelovi PLC uređaja.
• Korisnička memorija je mjesto gdje se pohranjuju korisnički
programi.
• Postoje različite vrste memorije u kojima se pohranjuju podaci:
ROM, RAM, PROM, EPROM, EAROM, EEPROM
• Podaci se mogu obrisati i reprogramirati električnim putem. Dakle,
nudi trajno skladištenje podataka koje programer lako može
promijeniti. EEPROM memorija se koristi u PLC uređajima.

27. 2.11. Moduli za proširenje
• Svaki PLC uređaj ima ograničen broj ulaza i izlaza.
• Modul za proširenje je poseban uređaj koji se povezuje na PLC.
Slika 11. Modul za proširenje PLC uređaja

28. 2.12. Ulazi u PLC uređaj
• Ulaz u PLC se sastoji od spojnih vijčanih stezaljki na koje su
povezani različiti tipovi senzora i ulaznih uređaja.
• Ulazni uređaji preko kojih se odvija komunikacija čovek-PLC su
razni prekidači, tasteri i tastature.
• Signal koji PLC prima na svojim ulazima može biti digitalni ili
analogni.

29. 2.13. Izlazi iz PLC uređaja
• Izlazi iz PLC uređaja su navojne stezaljke na koje su spojeni izvršni
uređaji kojima se upravlja.
• To su najčešće motori, zvučna i svjetlosna signalizacija, pneumatski
razdjelnici itd.
• Izlazi mogu biti analogni ili digitalni.
• Digitalni izlazni signal radi kao prekidač, dok se analogni izlaz koristi
za generiranje analognog signala (npr. regulacija brzine motora
preko količine napona koja odgovara željenoj brzini).

30. 2.14. Princip rada PLC uređaja
Slika 12. Ciklus rada PLC uređaja
Start
Procesorsko organizacijsko
vrijeme i komunikacija
Prijenos obrađenog
programa na izlaze
Obrada ulaznog signala
Obrada programa

31. 2.15. Funkcionalnost
• PLC-ovi su namijenjeni su namijenjeni i stoga tolerantni na teže
uslove rada
• PLC ulaz može uključivati jednostavne digitalne elemente kao što
su prekidači, analogne varijable itd.
• Funkcionalnost PLC/a je evoluirala tokom godina i uključuje
sekvencijalnu relejnu kontrolu kretanja, kontrolu procesa,
sistribuirane sisteme upravljanja i umreženje

32. 2.16. Sigurnost
• Prije otkrića kompjuterskog crva Stuxnet u junu 2010. godine,
bezbjednosti PLC-ova se posvećivalo malo pažnje
• Od 2011. godine ovi problemi su porasli jer umrežavanje postaje
sve uobičajnije u PLC okruženju povezujući prethodno odvojene
mreže pogona i kancelarijske mreže

33. 2.17. Sigurnosni PLC-ovi
• Sigurnosni PLC-ovi mogu biti ili samostalni model ili sigurnosno
ocijenjeni hardver i funkcionalnost dodati postojecim arhitehturama
kontrolera.
• Sigurnosni PLC može se koristiti za kontrolu pristupa robotskoj ćeliji
sa pristupom zarobljenim ključem ili za upravljanje odgovorom
isključivanja na hitno zaustavljanje na proizvodnoj liniji transportera.
• Fleksibilnost koju takvi sistemi nude rezultirala je brzim rastom
potražnje za ovim kontrolerima.

34. 2.18. PLC čip / ugrađeni kontroler
• Slično tradicionalnim PLC-ovima, ali njihova mala veličina
omogućava programerima da ih dizajniraju u prilagođene štampane
ploče poput mikrokontrolera, bez znanja kompjuterskog
programiranja, ali sa jezikom koji je jednostavan za korištenje,
modificiranje i održavanje. To je između klasičnog PLC-a/Mikro-
PLC-a i mikrokontrolera.
Slika 24. Nano ACE PLC & Chip PLC za male proizvođače mašina / male ili
srednje količine

35. 2.19. Cam tajmeri
• Za velike ili vrlo jednostavne fiksne zadatke automatizacije koriste
se različite tehnike. Na primjer, mašinu za pranje suđa za široku
potrošnju kontrolisao bi elektromehanički tajmer koji košta samo
nekoliko dolara u proizvodnim količinama.

36. 2.19. Cam tajmeri

37. 2.20. Mikrokontroleri
• Dizajn baziran na mikrokontroleru bio bi prikladan tamo gdje će se
proizvoditi stotine ili hiljade jedinica i tako se troškovi razvoja
• Automobilske aplikacije su primjer: milioni jedinica se naprave
svake godine, a vrlo mali broj krajnjih korisnika mijenja
programiranje ovih kontrolera. Međutim, neka specijalna vozila, kao
što su tranzitni autobusi, ekonomično koriste PLC umesto
prilagođenih kontrola, jer su količine male, a troškovi razvoja bili bi
neekonomični.

38. 2.20. Mikrokontroleri

39. 2.21. Jednopločni računari
• Veoma složena kontrola procesa, kao što je ona koja se koristi u
hemijskoj industriji, može zahtijevati algoritme i performanse izvan
mogućnosti čak i PLC-ova visokih performansi. Vrlo brze ili precizne
kontrole mogu također zahtijevati prilagođena rješenja: npr. kontrole
leta aviona.
• "Meki PLC-ovi" koji rade na desktop računarima mogu se povezati
sa industrijskim I/O hardverom dok izvršavaju programe unutar
verzije komercijalnih operativnih sistema prilagođenih za potrebe
kontrole procesa.

40. 2.21. Jednopločni računari

41. 2.22. PID kontroleri
• PLC-ovi mogu uključivati logiku za analognu upravljačku petlju s
jednom promjenjivom povratnom spregom, PID kontroler. PID petlja
se može koristiti za kontrolu temperature proizvodnog procesa, itd.
• Historijski PLC-ovi su obično bili konfigurisani sa samo nekoliko
analognih kontrolnih petlji, gdje su procesi zahtijevali stotine ili
hiljade petlji, umjesto toga bi se koristio distribuirani kontrolni sistem
(DCS).
• Kako su PLC-ovi postali moćniji, granica između DCS i PLC
aplikacija je zamagljena.

42. 2.22. PID kontroleri

43. 2.23. Primjer korištenja PLC uređaja:
Upravljanje garažnim vratima
Slika 23. Shematski prikaz automatskog sistema upravljanja garažnim
vratima

44. 3. ZAKLJUČAK
• Današnja industrija je gotovo nezamisliva bez automatizacije. PLC uređaji
podigli su ljestvicu automatizacije na potpuno novi nivo. Ovi uređaji odbacili su
stare relejne sisteme koji su bili glomazni i neefikasni.
• PLC uređaji su skratili vrijeme mirovanja u proizvodnim pogonima, do kojeg bi
dolazilo kada bi se mehanički releji istrošili ili pokvarili. Oni su smanjili potrošnju
energije, koja je bila potrebna za rad sistema. Zbog brzine rada PLC uređaja,
vrijeme ciklusa na mašinama je smanjeno, što u konačnici rezultira većom
produktivnošću.
• PLC uređaji se i danas i dalje razvijaju tako što im se smanjuje veličina,
potrošnja a povećava im se brzina rada.
• Pored veličine, potrošnje i brzine, sigurnost PLC uređaja se stalno razvija.
Programiraju se posebni operativni sistemi koje koriste PLC uređaji. Ovi
operativni sistemi koje koriste PLC uređaji su mnogo sigurniji od onih koji se
koriste u desktop računarima.

45. LITERATURA
- Marin Š.: Programirljivi logički kontroleri (PLC), Sveučilište u Rijeci, Filozofski
fakultet u Rijeci, 2016.
- Velibor R.: Automatika, Zagreb, 2005., 9. Izdanje
- Matić, N. (2001). Uvod u industrijske PLC kontrolere, mikroelektronika,
Beograd
- Bryan L.A., Bryan, E.A. (1997). Programmable Controllers, An Industrial Text
Company, Atlanta, SAD
- Bolton, W. (2006). Programmable Logic Controllers, Elsevier Newnes,
Burlington, Velika Britanija
- Malčić, G., Programibilni logički kontroleri – interna skripta, Tehničko
Veleučilište u Zagrebu, Zagreb
- Rajić, F. (2001)., Automatizacija postrojenja, Školska knjiga, Zagreb