Ohjelmoitava logiikka
Wikipedia
Ohjelmoitava logiikka tai logiikka on pieni tietokone, jota käytetään tosiaikaisten automaatioprosessien ohjauksessa, kuten esimerkiksi koneen tai tehtaan kokoamislinjan ohjaamisessa. Yhdellä logiikalla voi helposti korvata satoja tai tuhansia aiemmin käytettyjä releitä ja ajastimia. Ohjelmoitavat logiikat otettiin käyttöön alun perin autoteollisuudessa, missä ohjelmistopäivitykset korvasivat ohjausjärjestelmien uudelleen johdotukset.
Ohjelmoitava logiikka on mikroprosessori -pohjainen laite, jossa on joko modulaarisia tai integroituja tulo- ja lähtöportteja, joihin on kytketty kentällä olevia sensoreita ja toimilaitteita (moottorin käynnistimiä, solenoideja, merkkivaloja, venttiileitä jne.). Logiikka ohjaa toimilaitteita käyttäjän luoman paristovarmennettuun muistiin sijoitetun ohjelman ja sensoreiden antamien tietojen mukaisesti. Ohjelmoitavan logiikan toiminallisuus on vähitellen kasvanut perinteisestä releiden korvaajasta ohjauskeskukseksi, joka hallitsee kehittyneen liikkeen ohjauksen, prosessin säädön, hajautetut hallintajärjestelmät ja tietokoneverkot.
Sisällysluettelo |
[muokkaa] Tulot ja lähdöt
Ohjelmoitavan logiikan ulkoisista liitännöistä käytetään yleisesti termejä tulo ja lähtö. Nimitys juontuu termistä I/O, input/output. Tuloporttien kautta logiikka saa tietoa järjestelmän tilasta, ja lähtöporttien kautta se voi ohjata järjestelmää.
Digitaaliset signaalit käyttäytyvät kuin kytkimet, ne ilmaisevat vain päällä- tai poissa-tilan (1 tai 0, tosi tai epätosi). Esimerkiksi painikkeet, rajakytkimet ja valokennot ovat laitteita, joissa on digitaalinen lähtö. Digitaalisten signaalien ilmaisemiseksi käytetään yleensä jännitettä tai virtaa. Tällöin tietty suureen alue tulkitaan 0-tilaksi ja toinen 1-tilaksi. Ohjelmoitava logiikka voi käyttää esimerkiksi 24VDC jännitettä, jolloin 22V ylittävät jännitteen arvot tulkitaan päällä olevaksi signaaliksi ja alle 2V jännitteet poissa olevaksi jännitteeksi. Alun perin ohjelmoitavissa logiikoissa oli vain digitaalisia liitäntöjä.
Analogiset signaalit käyttätyvät kuten äänenvoimakkuuden säätimet: ne välittävät kaikki arvot toiminta-alueensa ääripäiden väliltä. Yleensä analogiset arvot tulkitaan ohjelmoitavassa logiikassa kokonaisluvuksi. Tarkkuus riippuu käytetystä laitteistosta, ja suurempi tarkkuus vaatii enemmän muistia. Tyypillisiä analogisen signaalin avulla välitettäviä mittaustietoja ovat paine-, virtaus- ja lämpötilalähettimet, kun taas vaa'at ja kaasuvuodon ilmaisimet voivat tuottaa analogista signaalia. Analogiset signaalit voivat käyttää myös virta- tai jänniteviestiä, mutta niissä ei ole erillisiä päällä- tai poistiloja. Mitattavan signaali arvo voi olla mitä tahansa valitulla mitta-alueella. Analogia viesti voi tyypistä riippuen olla esimerkiksi 4-20mA, 0-20mA, 0-10v, +-10V, +-5V, on olemassa myös vastuskortteja, jolloin ei tarvita erillisiä lähettimiä, vaan kortille voidaan kytekä suoraan esimerkiksi PT100 anturi. 4-20 mA ja +-10V on yleisesti käytettyjä viestejä.
[muokkaa] Kenttäväylät
Kenttäväylätekniikka (esim. ProfibusDP tai Modbus) mahdollstaa I/O:n hajauttamisen kentälle ja älykkäiden toimilaitteiden ja antureiden liittämisen logiikkaan, jolloin siirrettävät tietomäärät voivat olla surempa kuin perinteisellä johdotetulla tekniikalla ja siirettävä tieto voi olla jo kenttälaitteen oman älyn jalostamaa.
[muokkaa] Ohjelmointi
Ohjelmat ohjelmoitaviin logiikoihin kirjoitetaan tietokoneella erityisesti tähän tarkoitukseen tarkoitetuilla ohjelmilla ja siirretään logiikkaan suoritettavaksi. Ohjelmat ovat usein valmistajakohtaisia. Ohjelma tallennetaan logiikassa normaalisti joko paristovarmeinteiseen RAM-muistiin tai muuhun pysyvään muistiin.
Ensimmäinen ohjelmoitavien logiikoiden kohderyhmä oli sähköasentajat, joiden oli pystyttävä oppimaan ohjelmointi työn ohessa. Näissä logiikoissa ohjelmoinnissa käytettiin "tikapuulogiikkaa", joka muistuttaa relelogiikoiden kytkentäkaavioita. Nykyaikaisia logiikoita voi ohjelmoida monella eri tavalla, tikapuulogiikasta perinteisiin ohjelmointikieliin, kuten BASIC ja C.
Viime vuosina ovat tulleet suosituiksi kansainvälisen standardin IEC 61131-3 mukaiset ohjelmointikielet. Standardi määrittää ohjelmoitaville logiikoille viisi ohjelmointikieltä: FBD (Function Block Diagram), LD (Ladder Diagram), ST (Structure Text, Pascal -tyyppinen ohjelmointikieli), IL (Instruction List) ja SFC (Sequential Function Chart).
[muokkaa] Ohjelmakirjastot
Useat laitevalmistajat tarjoavat logiikoihinsa valmiita ohjelmakirjastoja, jolloin esimerkiski PID-säätö voidaan toteuttaa valmiilla ohjelmalohkolla. Valmiiden lohkojen käyttö helpottaa ohjemoitsijan työtä ja lisää luonnollisesti ohjelman toimintavarmuutta, koska käytetään hyvin testattuja ja toimiviksi todettuja ohjelmia.
[muokkaa] Käyttöliittymä
Ohjelmoitava logiikka suorittaa sille ohjelmassa määritellyt tehtävät juuri niin hyvin kuin ohjelman tekijä on osannut ottaa huomioon eri tilanteet ennakolta ohjelmaa laatiessaan. Poikkeavien tilanteiden ratkaisemiseen ja prosessimuutosten tekemiseen tarvitaan käyttöliittymä. Käyttöliittymä on yleensä operointipaneli tai PC ja valvomo-ohjelma, jonka kautta prosessia valvova operaattori saa tietoa senhetkisestä prosessin ajotilanteesta hälytysten, kaavioiden, positiokohtaisten näyttöjen ja raporttien kautta. Hälytykset ovat ennalta sovittujen rajojen ylittämisestä aiheutuvia ilmoituksia operaattorille poikkeavista tilanteista.
Hälytykset esitetään lähes kaikissa käyttöliittymissä punaisella vilkkuvalolla. Käyttöliittymän monitorilla on yleensä hälytyksille varattu alue, johon hälytys tulostetaan riippumatta muusta näytön tilasta. Hälytyslaitteena voidaan käyttää myös erillistä summeria tai vilkkuvaa valoa. Hälytysosiosta voi olla myös suora linkki prosessikaavioon, jossa hälyttävä prosessinosa sijaitsee. Kaaviossa yleensä esitetään jokin prosessikokonaisuus, kuten esimerkiksi voimalaitoksen kattila. Yleensä kaaviot on jaettu niin, että ensin on yleiskaavio, josta päästään hiirellä napsauttamalla tai jollakin muulla yksinkertaisella toimenpiteellä yksityiskohtaisempiin kaavioihin. Positiokohtainen näyttö on jonkin yksittäisen laitteen esitys, esimerkiksi mittaus- tai moottoripiiri. Positiokohtaisesta näytöstä pystytään myös muuttamaan kyseisen laitteen tilaa, esimerkiksi moottori seis/käy. Raportit ovat prosessin tuottavuuden ja toimivuuden seurantaa varten. Niihin kerätään esimerkiksi kahdeksan tunnin tai vuorokauden ajalta tietoa siitä, kuinka paljon laitos on tuottanut haluttua tuotetta. Raportit sisältävät usein monimutkaisia keruu- ja laskentatoimintoja.
[muokkaa] Laitevalmistajia
- ABB
- Allen-Bradley
- GE Fanuc
- FF-Automation
- Hima
- Mitsubishi
- Modicon
- Nematron
- Omron
- Schneider
- Siemens
- Unitronics
