Obsah
Co je PLC?
PLC je zkratka pro „Programmable Logic Controller“. PLC je počítač speciálně navržený pro spolehlivý provoz v drsném průmyslovém prostředí-jako jsou extrémní teploty, mokré, suché a/nebo prašné podmínky. Plc se používají k automatizaci průmyslových procesů, jako je montážní linka výrobního závodu, zařízení na zpracování rudy nebo čistírna odpadních vod.,
PLC sdílejí mnoho funkcí osobního počítače, který máte doma. Oba mají napájecí zdroj, CPU (centrální procesorová jednotka), vstupy a výstupy (I/O), paměť a operační software (i když je to jiný operační software).
největší rozdíly jsou, že PLC může provádět diskrétní a spojité funkce, že PC nemůže dělat, a PLC je mnohem vhodnější pro drsné průmyslové prostředí. PLC lze považovat za „ruggedizovaný“ digitální počítač, který řídí elektromechanické procesy průmyslového prostředí.,
PLC hrají klíčovou roli v oblasti automatizace, přičemž tvoří součást většího systému SCADA. PLC lze naprogramovat podle provozních požadavků procesu. Ve zpracovatelském průmyslu bude potřeba přeprogramovat kvůli změně povahy výroby. K překonání této obtížnosti byly zavedeny řídicí systémy založené na PLC. Nejprve probereme základy PLC, než se podíváme na různé aplikace PLC.
Pokud se chcete naučit programovat PLC, měli byste se podívat na některé z různých online školení PLC., Tyto kurzy mohou pomoci nastartovat svou kariéru v řízení inženýrství.
základy PLC
PLC byly vynalezeny Dick Morley v roce 1964. Od té doby PLC revolucionizovala průmyslový a výrobní sektor. Existuje široká škála funkcí PLC, jako je načasování, počítání, výpočet, porovnávání a zpracování různých analogových signálů.
hlavní výhodou PLC přes „hard-wired“ ovládání systému je, že můžete jít zpět a změnit PLC poté, co jste naprogramoval, za malou cenu (jen náklady na programátor je čas)., V pevném ovládacím systému musíte v podstatě vytrhnout dráty a začít od nuly (což je dražší a trvá déle). Podívejme se na příklad, abychom lépe porozuměli této výhodě.
Představte si, že máte světlo připojené k přepínači. Obecně platí, že světlo pracuje za dvou podmínek-zapnuto a vypnuto. Nyní máte úkol, že když zapnete spínač, světlo by mělo svítit až po 30 sekundách. S tímto hard-kabelové nastavení-jsme přilepená. Jediným způsobem, jak toho dosáhnout, je úplné přetočení našeho obvodu a přidání časovacího relé., To je hodně potíží pro menší změnu.
Toto je místo, kde programmable logic controller přichází do obrazu, který nevyžaduje žádnou dodatečnou kabeláž a hardware, aby se ujistil o změnu. Spíše to vyžaduje jednoduchou změnu kódu, programování PLC pouze zapnout světlo 30 sekund po zapnutí spínače. Takže pomocí PLC je snadné začlenit více vstupů a výstupů.,
Toto je jen jednoduchý příklad – PLC má schopnost ovládat mnohem větší a složitější procesy. PLC lze přizpůsobit v závislosti na aplikaci a potřebách uživatele.
Jak Funguje PLC práce?
práci programovatelného logického regulátoru lze snadno chápat jako cyklickou metodu skenování známou jako skenovací cyklus.,
PLC Diagnostický Proces zahrnuje následující kroky
- operační systém začíná na kole a sledování času.
- CPU začne číst data ze vstupního modulu a kontroluje stav všech vstupů.
- CPU začne provádět uživatelský nebo aplikační program napsaný v relay-ladder logice nebo jiném programovacím jazyce PLC.
- dále CPU provádí všechny interní diagnostické a komunikační úkoly.,
- podle výsledků programu zapisuje data do výstupního modulu tak, aby byly aktualizovány všechny výstupy.
- tento proces pokračuje tak dlouho, dokud je PLC v režimu run.
fyzická struktura PLC
struktura PLC je téměř podobná architektuře počítače.
Programovatelné Logické Řadiče nepřetržitě monitoruje vstupní hodnoty z různých vstupní zařízení pro snímání (např., akcelerometr, hmotnostní stupnice, hardwarové signály atd.) a produkuje odpovídající výkon v závislosti na povaze výroby a průmyslu. Typické blokové schéma PLC se skládá z pěti částí a to:
- Stojan nebo podvozku
- Napájecí Modul
- Centrální procesorová Jednotka (CPU)
- Vstup & Výstupní Modul
- Modul Komunikačního Rozhraní
Stojan nebo Podvozek
Ve všech PLC systémů, PLC stojanu nebo podvozku tvoří nejdůležitější modul a funguje jako páteř systému. PLC jsou k dispozici v různých tvarech a velikostech., Pokud se jedná o složitější řídicí systémy, vyžaduje větší stojany PLC.
malé PLC je vybaveno pevnou konfigurací i / o pin. Tak, oni šli pro modulární typ rack PLC, který přijímá různé typy I / O modulů s posuvným a fit v konceptu. Všechny moduly I / O budou umístěny uvnitř tohoto stojanu / podvozku.
Napájení Modulu
Tento modul se používá k poskytovat potřebnou energii pro celý PLC systém., Převádí dostupný střídavý proud na stejnosměrný výkon, který je vyžadován modulem CPU a i/o. PLC obecně pracuje na 24V DC napájení. Několik PLC používá izolovaný zdroj napájení.
modul CPU a paměť
modul CPU má centrální procesor, ROM & paměť RAM. Paměť ROM obsahuje operační systém, ovladače a aplikační programy. Paměť RAM se používá k ukládání programů a dat. CPU je mozek PLC s osmičkovým nebo šestihranným mikroprocesorem.
jako procesor založený na mikroprocesoru nahrazuje časovače, relé a čítače., Dva typy procesorů jako jeden bit nebo textový procesor mohou být začleněny do PLC. Jeden bitový procesor se používá k provádění logických funkcí. Zatímco textové procesory se používají pro zpracování textu, číselných dat, řízení a nahrávání dat.
CPU čte vstupní data ze senzorů, zpracovává je a nakonec odešle příkaz do ovládacích zařízení. Stejnosměrný zdroj energie, jak je uvedeno v předchozí diskusi je nutné napětí signály. CPU také obsahuje další elektrické části pro připojení kabelů používaných jinými jednotkami.,
vstupní a výstupní modul
Přemýšleli jste někdy o tom, jak vnímat fyzikální parametry, jako je teplota, tlak, průtok atd.? pomocí PLC? PLC má samozřejmě exkluzivní modul pro propojení vstupů a výstupů, který se nazývá vstupní& výstupní modul.
vstupní zařízení mohou být buď start a stop tlačítka, spínače, atd a výstupní zařízení může být elektrický ohřívač, ventily,relé, atd. I / O modul pomáhá rozhraní vstupních a výstupních zařízení s mikroprocesorem. Vstupní modul PLC je vysvětlen na následujícím obrázku.,
The input module of PLC does four main functions.,
- Vstupní modul rozhraní přijímá signál z procesu zařízení na 220 V AC
- Převádí vstupní signál na napětí 5 V DC, který může být použit PLC
- Odpojovač blok se používá k izolaci/zabránit PLC z prochází kolísání
- Po nichž je vyslán signál na výstup konci jsem.e PLC
Existují dva hlavní oddíly v vstupní modul a to moc, oddíl a logický oddíl. Obě části jsou od sebe elektricky izolovány. Zpočátku je tlačítko zavřené., Napájení 220 V AC je tedy dáno můstkovému obvodu přes odpory R1 a R2.
můstkový usměrňovač (jako je usměrňovač diodového můstku) se používá k převodu střídavého signálu na DC a Zenerova dioda se používá k zajištění nízkého napájení LED. Když světlo z LED dopadne na fototransistor, pracuje v oblasti vedení. Nakonec je procesoru dodán 5V DC.
výstupní modul PLC funguje podobně jako vstupní modul, ale v opačném procesu. To rozhraní výstupní zatížení a procesor., Takže zde by první část byla logická relace a další část napájení. Pracovní výstupního modulu je znázorněno na obrázku dole,
Tak, tady když program logika vysoký signál je generován z procesoru, LED se zapne a umožňují světlo k pádu na phototransistor. Když tranzistor přejde do oblasti vedení, generuje puls k bráně triaku., Blok izolátoru se používá k izolaci logické části a řídicí části.
modul komunikačního rozhraní
pro přenos informací mezi CPU a komunikačními sítěmi se používají inteligentní I/O moduly. Tyto komunikační moduly pomáhají spojit se s dalšími PLC a počítači, které jsou umístěny na vzdáleném místě.
typy PLC
dva hlavní typy PLC jsou pevné / kompaktní PLC a modulární PLC.
Compact PLC
V jednom případě by bylo mnoho modulů. Má pevný počet I / O modulů a externích i / o karet., Takže nemá schopnost rozšiřovat moduly. O každém vstupu a výstupu rozhodne výrobce.
modulární PLC
tento typ PLC umožňuje vícenásobné rozšíření prostřednictvím „modulů“, tedy označovaných jako modulární PLC. I / o komponenty mohou být zvýšeny. Je snadnější používat, protože každá součást je na sobě nezávislá.,
PLC jsou rozděleny do tří typů, které jsou založeny na výstup, tedy výstup Relé, Tranzistorový výstup, a Triak Výstup PLC. Typ výstupu relé je nejvhodnější pro AC i DC výstupní zařízení. Tranzistorový Výstupní typ PLC používá spínací operace a používá se uvnitř mikroprocesorů.
podle fyzické velikosti je PLC rozděleno na Mini, Micro a Nano PLC.,
Někteří výrobci Plc patří:
- Allen Bradley
- ABB
- Siemens
- Mitsubishi PLC
- Hitachi PLC
- Delta PLC
- General Electric (GE) PLC
- Honeywell PLC
PLC Aplikací
Plc mají celou řadu aplikací a použití, včetně:
- Automatizace Procesů Rostlin (např., těžba, ropa &plyn)
- sklářský Průmysl
- papírenský Průmysl
- Výrobu Cementu
- V kotle – Tepelné Elektrárny
Programování PLC
Při použití PLC, je důležité navrhnout a implementovat koncepty v závislosti na váš konkrétní případ použití. K tomu musíme nejprve vědět více o specifikách programování PLC.
program PLC se skládá ze sady instrukcí buď v textové nebo grafické podobě, což představuje logiku, která řídí proces, který PLC řídí., Existují dvě hlavní klasifikace programovacích jazyků PLC, které jsou dále rozděleny do mnoha sub-klasifikovaných typů.
- Textový Jazyk
- Výuka seznamu
- Strukturovaný text
- Grafické Podobě
- Žebřík Schémat (LD) (tj. Ladder Logic)
- Function Block Diagram (FBD)
- Sekvenční Funkce Grafu (SFC)
i když všechny tyto PLC programovací jazyky mohou být použity pro programování PLC, grafické jazyky (jako žebřík logika) jsou obvykle přednost textové jazyky (jako strukturované textové programování).,
Ladder Logic
Ladder logic je nejjednodušší forma programování PLC. To je také známé jako „reléová logika“. Reléové kontakty používané v reléově řízených systémech jsou reprezentovány pomocí logiky žebříku.
níže uvedený obrázek ukazuje jednoduchý příklad schématu žebříku.
Ve výše uvedeném příkladu, dvě tlačítka slouží k ovládání stejné lampy zatížení. Když je některý z přepínačů uzavřen, lampa bude svítit.,
dvě vodorovné čáry se nazývají příčky a dvě svislé čáry se nazývají kolejnice. Každá příčka tvoří elektrickou konektivitu mezi kladnou kolejnicí (P) a zápornou kolejnicí (N). To umožňuje proudit mezi vstupními a výstupními zařízeními.
funkční blokové diagramy
funkční blokový Diagram (FBD) je jednoduchá a grafická metoda pro programování více funkcí v PLC. PLCOpen popsal použití FBD ve standardu IEC 61131-3. Funkční blok je programová instrukční jednotka, která při spuštění poskytuje jednu nebo více výstupních hodnot.,
je reprezentován blokem, jak je znázorněno níže. Je reprezentován jako obdélníkový blok se vstupy vstupujícími vlevo a výstupními linkami opouštějícími vpravo. To dává vztahu mezi státem vstup a výstup
výhodou použití FBD je, že libovolný počet vstupů a výstupů může být použita na funkční blok. Při použití více vstupů a výstupů můžete připojit výstup jednoho funkčního bloku ke vstupu druhého., Whereby building a Function Block Diagram.
The figure below shows various function blocks used in FBD programming.
The figure below shows a ladder diagram and its function block equivalent in Siemens notation.,
Structured Text Programming
Structured text is a textual programming language that utilizes statements to determine what to execute. It follows more conventional programming protocols but it is not case sensitive., Řada výroků (logika) je tvořena vyjádřením přiřazení a vztahů pomocí několika operátorů. Struktury textové operátory jsou uvedeny níže na obrázku.
Programování PLC Příklady
směrových světel musí být zapnut, pokud je čerpadlo v chodu a tlak je uspokojivá, nebo pokud kontrolka test spínač je uzavřen., V této aplikaci, pokud by měl být výstup ze vstupů lampy z čerpadel i tlakových senzorů. Proto se používají logické brány.
nebo logika se používá pro zkušební vstupní podmínku, je nutné dát výstup lampy na bez ohledu na to, zda je signál z A systému. Pomocí instrukce END nebo RET v diagramu žebříku můžeme říci, že PLC dosáhla konce programu. Schéma funkčních bloků a schéma žebříku jsou uvedeny níže na obrázku.,
Jako další příklad, zvažte ventil, který je třeba provozovat zvednout zátěž, když běží čerpadlo, a to buď výtah přepínač je provozován nebo spínače ovládané což znamená, že zatížení již nebylo zrušeno a je na dně svých výtah kanálu.
nebo logika se používá pro dva spínače A a logika se používá se dvěma spínači a čerpadlem. Ventil bude provozován pouze v případě, že je čerpadlo zapnuté a jsou ovládány dva spínače.,
Zvážit, nápojový automat, který umožňuje výběr čaje nebo kávy, mléka nebo bez mléka, cukru nebo bez cukru, a bude dodávat požadované horký nápoj na vložení mince. Z níže uvedeného obrázku je vidět, že buď čaj nebo káva jsou vybrány pomocí první nebo logické brány.
první a Brána dávají výstup, když je vybrán čaj nebo káva a do stroje je vložena mince., Výstup z této a brány je dán druhé a bráně. Druhá a Brána fungují pouze tehdy, když se horká voda kombinuje s čajem. Mléko a cukr jsou volitelné doplňky, které mohou nastat po vložení mince.,
Historie Plc
Mnoho časných Plc nebyly schopné grafického znázornění logiky, a tak to bylo místo reprezentován jako série logických výrazů v Logický formát (podobný Booleova algebra).,
jak se vyvíjely programovací terminály, stalo se běžnějším pro použití ladder logic, protože to byl známý formát používaný pro elektro-mechanické ovládací panely. Existují modernější formáty, jako je státní logika a diagramy funkčních bloků, ale stále nejsou tak populární jako logika žebříku.
možným důvodem je to, že programátoři upřednostňují vizuální přitažlivost logiky žebříku před strukturovaným textovým programováním.,
Až přibližně v polovině-1990, Plc byly naprogramovány pomocí proprietární programování desky nebo speciální účely programování terminálů, které často měly vyhrazená funkční tlačítka představující různé logické prvky PLC programy.
některé proprietární programovací terminály zobrazovaly prvky programů PLC jako grafické symboly, ale obyčejné ASCII kódové reprezentace kontaktů, cívek a vodičů byly běžné.