Wstęp 9

1. Inżynieria sterowania 11

1.1. Opis systemu 13
1.2. Typy układów sterowania 17
1.3. Komputerowe systemy sterowania 19
1.4. Komputery i ich programowanie 21
1.5. Oprogramowanie zorientowane aplikacyjnie 25

2. Systemy cyfrowe 27

2.1. Układy przełączające 28
2.2. Ciągi czasowe 31
2.3. Równanie różnicowe i transmitancja dyskretna 32
2.4. Dyskretyzacja transmitancji ciągłej regulatora 34
2.5. Faktoryzacja transmitancji dyskretnej 37
2.6. Przekształcenie transmitancji dyskretnej na postać równania różnicowego 39
2.7. Struktury modeli dyskretnych 42
2.8. Budowa modeli i badania symulacyjne 43
2.9. Podstawowe pojęcia z mechaniki teoretycznej niezbędne do budowy modeli... 46

3. Bezpośrednie sterowanie cyfrowe 49

3.1. Algorytm pozycyjny PID 53
3.2. Synchronizacja czasowa, realizacja próbkowania 55
3.3. Praktyczne modyfikacje regulatora PID i algorytm prędkościowy 57
3.4. Wskaźniki jakości regulacji 62
3.5. Struktury układów regulacji 64
3.6. Dobór nastaw regulatora 66

4. Urządzenia wejściowe i wyjściowe 71

4.1. Budowa toru pomiarowego 72
4.2. Jednowymiarowe przetworniki pomiarowe 72
4.3. Wielowymiarowe przetworniki pomiarowe 75
4.4. Postacie sygnału podczas transmisji 78
4.5. Zwielokrotnianie kanałów 81
4.6. Zastosowanie światłowodów 82
4.7. Cyfrowe przetworniki wejściowe 85

4.8. Analogowe przetworniki wejściowe 87
4.8.1. Pomiar napięć większych niż zakres wejs'ciowy 87
4.8.2. Zastosowanie pętli prądowej 87
4.8.3. Pomiar dużych prądów 89

4.9. Pomiar i regulacja temperatury 90
4.10. Urządzenia wyjściowe 96
4.11. Dobór kart pomiarowych w małych systemach 101

5. Architektura i dobór sterownika 103

5.1. Budowa sterownika 104
5.2. Obszary pamięci użytkownika w sterowniku na przykładzie sterownika CPIH 107
5.3. Kryteria doboru sterownika 110
5.4. Tryby pracy sterowników 112
5.5. Opis sterownika CPIH i oprogramowania CX One firmy Omron 112

6. Programowanie przy użyciu instrukcji podstawowych 117

6.1. Elementy oprogramowania sterowników 120
6.2. Instrukcje podstawowe 121
6.3. Funkcje logiczne na bitach 122
6.4. Układy pamięciowe 127
6.5. Znaczniki zbocza 128
6.6. Zegary 129
6.7. Liczniki 132

7. Konstrukcje językowe 135

7.1. Rozgałęzienia warunkowe programu 138
7.2. Pętle 141
7.3. Podprogramy 141
7.4. Makroinstrukcje 142
7.5. Przerwania 143

8. Adresowanie pośrednie 151

8.1. Podstawowe typy adresowania 152
8.2. Adresowanie pośrednie obszarów pamięci 152
8.3. Adresowanie pośrednie wykorzystujące rejestry indeksowe 155
8.4. Zastosowanie adresowania pośredniego do sterowania silnikiem krokowym 157

9. Praktyczna realizacja regulatora PID w sterowniku 161

9.1. Dokładność przetwarzania a rozdzielczość 163
9.2. Problem znaku podczas operacji odejmowania 164
9.3. Mnożenie w przypadku współczynników ułamkowych 164
9.4. Całkowanie 165
9.5. Różniczkowanie 166
9.6. Pełna wersja programu 168
9.6. Testowanie programu regulatora 169
9.7. Firmowe instrukcje do sterowania 170
9.8. Zasady dostrajania parametrów regulatorów PID 175

10. Procedura tworzenia oprogramowania sterownika 177

10.1. Strukturyzacja oprogramowania 178
10.2. Sterowanie sekwencyjne 180
10.3. Procedura tworzenia oprogramowania do sterownika ...184
10.4. Czas cyklu 186
10.5. Czas odpowiedzi 188
10.6. Wytyczne do tworzenia oprogramowania optymalnego czasowo 191

11. Zwiększenie niezawodności systemów sterowania 195

11.1. Redundancja programowa 196
11.2. Redundancja sprzętowa 199
11.3. Bezpieczeństwo w systemach sterowania 201
11.4. Najważniejsze normy dotyczące systemów bezpieczeństwa 204
11.5. Diagnostyka maszyn 206

12. Sztuczna inteligencja a sterowniki 213

12.1. Systemy bazujące na logice rozmytej 215
12.2. Podstawowe pojęcia z teorii zbiorów rozmytych 216
12.3. Zasady projektowania rozmytego systemu sterowania 219
12.4. Zasady podłączenia modułu rozmytego FZOOl do sterownika 221
12.5. Typy systemów wnioskowania rozmytego 222
12.6. Zalety i wady systemów sterowania bazujących na logice rozmytej 224
12.7. Wykorzystanie CX-Process Tool do zaprojektowania regulatora rozmytego 225

13. Programowane bloki funkcji 227

13.1. Wprowadzanie programowanych bloków funkcji 228
13.2. Edycja programowanego bloku funkcji 230
13.3. Edycja zmiennych programowanego bloku funkcji 230
13.4. Obszary występowania zmiennych 232
13.5. Wstawianie programowanego bloku funkcji do programu 233
13.6. Sprawdzanie adresów przypisanych blokom funkcji 234
13.7. Różnice w programowanych blokach funkcji 235

13.8. Przykłady bloków funkcji 236
13.8.1. Licznik dwukierunkowy o ustawialnej wartości kroku 236
13.8.2. Generator fali prostokątnej 238
13.8.3. Generator fali prostokątnej z modulacją szerokos'ci impulsu 242

14. Język tekstu strukturalnego 243

14.1. Podstawowe konstrukcje języka tekstu strukturalnego 244
14.2. Zagnieżdżanie bloków funkcji 248
14.3. Operatory języka tekstu strukturalnego 249
14.4. Funkcje wbudowane języka tekstu strukturalnego 250
14.5. Funkcje konwersji zmiennych 251

14.6. Przykłady bloków funkcji 251
14.6.1. Regulator PID z ograniczeniem sumowania całkującego i wartości sygnału wyjściowego 251
14.6.2. Funkcja skalowania 254

15. Realizacja regulatora rozmytego w programowanym bloku funkcji 257
15.1. Opis funkcji przynależności 258
15.2. Opis rozmywania 258
15.3. Baza reguł 259
15.4. Wnioskowanie i wyostrzanie 259
15.5. Procedura podłączenia bloku funkcji 259
15.6. Schemat blokowy programu bloku funkcji regulatora rozmytego 263
15.7. Opis zmiennych występuj ących w bloku funkcj i regulatora rozmytego 264
15.8. Przykład wykorzystania regur atora do sterowania prędkością przekładni hydrostatycznej 267

16. Instalacja sterowników 273

16.1. Rozeznanie typów zakłóceń 274
16.2. Wybór typu obudowy 274
16.3. Podłączenie wejść do sterownika 275
16.4. Ogólne zalecenia do instalacji sterowników 277
16.5. Ochrona przed przepięciami i doziemieniami 279

17. Połączenia pomiędzy sterownikami 283

17.1. Bezpośrednie łączenie sterowników 284
17.2. Połączenie wykorzystujące wspólne obszary pamięci danych 285
17.3. Sieci komputerowe 286
17.4. Topologia sieci 287
17.5. Media transmisyjne 287
17.6. Rodzaj transmisji i metody kodowania 289
17.7. Metody dostępu do sieci 289
17.8. Protokoły komunikacyjne 290
17.9. Heterogeniczność sieci 292
17.10. Sieci przemysłowe 292
17.11. Sieci przemysłowe w sterownikach firmy Omron 295
17.12. Protokół komunikacyjny Host Link firmy Omron 296
17.13. Protokół FINS 298
17.14. Firmowe bloki funkcji 300
17.15. Bezszwowa komunikacja pomiędzy sterownikami firmy Omron 301

18. Sterowniki modułowe i wbudowane 303

18.1. Sterowniki przemysłowe PC 305
18.2. Sterowniki przemysłowe z magistralą CompactPCI 305
18.3. Sterowniki przemysłowe z magistralą VMEbus 306
18.4. Sterowniki przemysłowe wbudowane 307

19. Systemy informatyczne w wyższych warstwach sterowania 309

19.1. Oprogramowanie SCADA 310
19.2. Protokoły i technologie komunikacyjne 312

19.3. Charakterystyki wybranych systemów SCADA 315
19.3.1. Programy firmy Intellution 315
19.3.2. Programy firmy GE Fanuc i Intellution 316
19.3.3. Programy firmy Progea 318
19.3.4. Programy firmy Wonderware 319
19.3.5. Program firmy Kessler-Ellis 323
19.3.6. Oprogramowanie SCADA innych firm 323

19.4. Platforma Systemowa firmy Wonderware 324
19.4.1. Integracja, unifikacja i dystrybucja informacji 325
19.4.2. Komponenty platformy systemowej 326
19.4.3. Projektowanie aplikacji 327
19.4.4. Zarządzanie i rozwój aplikacji 328
19.4.5. Aplikacja 328

19.5. System e-F@ctory firmy Mitsubishi Electric 329

20. Podsumowanie 331

Literatura 333
Skorowidz 338