Programmable Logic Controllers (Plc ‘ er): Grundlæggende funktioner, Typer og Anvendelser.

Hvad er en PLC?

PLC står for “Programmable Logic Controller”. En PLC er en computer, der er specielt designet til at fungere pålideligt under barske industrielle miljøer – såsom ekstreme temperaturer, våde, tørre og/eller støvede forhold. PLC ‘ ER bruges til at automatisere industrielle processer, såsom et produktionsanlægs samlebånd, et malmforarbejdningsanlæg eller et spildevandsrensningsanlæg.,

PLC ‘ ER deler mange funktioner på den personlige computer, du har derhjemme. De har begge en strømforsyning, en CPU (Central Processing Unit), indgange og udgange (I/O), hukommelse og driver software (selv om det er et andet operativsystem software).

de største forskelle er, at en PLC kan udføre diskrete og kontinuerlige funktioner, som en PC ikke kan udføre, og en PLC er meget bedre egnet til uslebne industrielle miljøer. En PLC kan betragtes som en’ robust ‘ digital computer, der styrer de elektromekaniske processer i et industrielt miljø.,

PLC ‘ ER spiller en afgørende rolle inden for automatisering ved hjælp af en del af et større SCADA-system. En PLC kan programmeres i henhold til det operationelle krav i processen. I fremstillingsindustrien vil der være behov for omprogrammering på grund af ændringen i produktionens Art. For at overvinde denne vanskelighed blev PLC-baserede kontrolsystemer introduceret. Vi diskuterer først PLC basics, før vi ser på forskellige applikationer af PLC ‘ er.

Hvis du vil lære at programmere PLC ‘ ER, bør du tjekke nogle af de forskellige online PLC-kurser., Disse kurser kan hjælpe med at starte din karriere inden for kontrolteknik.

PLC Basics

PLC ‘ ER blev opfundet af Dick Morley i 1964. Siden da har PLC revolutioneret industri-og fremstillingssektoren. Der er en bred vifte af PLC-funktioner som timing, tælling, beregning, sammenligning og behandling af forskellige analoge signaler.

den største fordel ved PLC i forhold til et “kabelforbundet” styresystem er, at du kan gå tilbage og ændre en PLC, når du har programmeret den, til en lille pris (bare omkostningerne ved programmørens tid)., I et kabelforbundet kontrolsystem skal du i det væsentlige rive ud ledninger og starte fra bunden (hvilket er dyrere og tager længere tid). Lad os se på et eksempel for bedre at forstå denne fordel.

Forestil dig, at du har et lys tilsluttet en s .itch. Generelt fungerer lyset under to forhold-til og fra. Nu får du en opgave, at når du tænder for kontakten, skal lyset kun gløde efter 30 sekunder. Med denne kabelforbundne opsætning-sidder vi fast. Den eneste måde at opnå dette på er at reireire vores kredsløb fuldstændigt for at tilføje et timingrelæ., Det er en masse besvær for en mindre ændring.

Dette er, hvor en programmable logic controller kommer ind i billedet, som ikke kræver nogen ekstra ledninger og hardware for at sikre, at en ændring. Det kræver snarere en simpel ændring i kode, programmering af PLC ‘ en til kun at tænde lyset 30 sekunder efter, at kontakten er tændt. Så ved at bruge en PLC er det nemt at indarbejde flere indgange og udgange.,

Dette er blot et simpelt eksempel – en PLC har evnen til at styre meget større og mere komplekse processer. En PLC kan tilpasses afhængigt af brugerens anvendelse og behov.

Hvordan Virker en PLC arbejde?

arbejdet med en programmerbar logisk controller kan let forstås som en cyklisk scanningsmetode kendt som scanningscyklussen.,

EN PLC Scan Processen omfatter følgende trin

• operativsystemet starter cykling og overvågning af tid.CPU ‘ en begynder at læse dataene fra inputmodulet og kontrollerer status for alle indgange.CPU ‘ en begynder at udføre bruger-eller applikationsprogrammet skrevet i relay-ladder-logik eller et andet PLC-programmeringssprog.
• dernæst udfører CPU ‘ en alle de interne diagnose-og kommunikationsopgaver.,
• ifølge programresultaterne skriver den dataene i outputmodulet, så alle udgange opdateres.
• denne proces fortsætter, så længe PLC ‘ en er i køretilstand.

fysisk struktur af PLC

strukturen af en PLC ligner næsten en computers arkitektur.

Programmerbare Logiske Controllere overvåger løbende input værdier fra forskellige input-sensing enheder (fx, accelerometer, vægt skala, hard .ired signaler, etc.) og producerer tilsvarende produktion afhængigt af arten af produktion og industri. En typisk blokdiagram af PLC ‘ en består af fem dele, nemlig:

• Rack eller chassis
• Power Supply Module
• Central Processing Unit (CPU)
• Input & Output Modul
• Kommunikation Interface Modul

Rack eller Chassis

I alle PLC-systemer, PLC-chassisset eller chassis udgør den vigtigste modul og fungerer som en rygrad til systemet. PLC ‘ er fås i forskellige former og størrelser., Når mere komplekse styresystemer er involveret, kræver det større PLC-stativer.

lille størrelse PLC er udstyret med en fast i / O-pin-konfiguration. Så de er gået til modular type rack PLC, som accepterer forskellige typer I/O-moduler med glidning og pasform i koncept. Alle I / O-moduler vil blive bosat inde i dette rack / chassis.

Strømforsyning Modul

Dette modul bruges til at levere den nødvendige strøm til hele PLC system., Det konverterer den tilgængelige vekselstrøm til jævnstrøm, som kræves af CPU og I / O-modulet. PLC fungerer generelt på en 24V DC-forsyning. Få PLC bruger en isoleret strømforsyning.

CPU-modul og hukommelse

CPU-modul har en central processor, ROM& RAM-hukommelse. ROM hukommelse indeholder et operativsystem, drivere og programmer. RAM-hukommelse bruges til at gemme programmer og data. CPU er hjernen i PLC med en oktal eller sekskantet mikroprocessor.som en mikroprocessorbaseret CPU erstatter den timere, relæer og tællere., To typer processorer som en enkelt bit eller tekstbehandler kan inkorporeres med en PLC. En bit processor bruges til at udføre logiske funktioner. Mens tekstbehandlere bruges til behandling af tekst, numeriske data, styring og registrering af data.CPU læser inputdataene fra sensorer, behandler dem og sender til sidst kommandoen til kontrollerende enheder. DC strømkilde, som nævnt i den foregående diskussion er påkrævet spænding signaler. CPU indeholder også andre elektriske dele til at forbinde kabler, der bruges af andre enheder.,

Input-og Outputmodul

Har du nogensinde tænkt på, hvordan du fornemmer fysiske parametre som temperatur, tryk, Flo?osv.? brug af PLC? Selvfølgelig har PLC et eksklusivt modul til interfacing input og output, som kaldes et input & outputmodul.

Input enheder kan være enten start og stop trykknapper, afbrydere, etc og output enheder kan være en el-radiator, ventiler, relæer, etc. I / O-modul hjælper med at interface input og output enheder med en mikroprocessor. Inputmodulet til PLC er forklaret i nedenstående figur.,

The input module of PLC does four main functions.,

1. Input modul interface modtager signal fra processen enheder ved 220 V AC
2. Konverterer input signal på 5 V DC, der kan bruges af PLC
3. Isolator blok bruges til at isolere/forhindre PLC fra undergår udsving
4. Efter, hvor signalet sendes til output end jeg.e PLC ‘

Der er to hoveddele i input-modulet, nemlig magt afsnit og den logiske afsnit. Begge sektioner er elektrisk isoleret fra hinanden. I første omgang trykknap er lukket., Så 220 V vekselstrømsforsyning gives til brokredsløbet gennem modstandene R1 og R2.

En bro ensretter (såsom en diode bro ensretter) bruges til at konvertere AC-signal til DC og Zener diode bruges til at give en lav strømforsyning til LED. Når lyset fra LED falder på fototransistoren, virker det i ledningsområdet. Endelig gives en 5V DC-forsyning til processoren.

udgangsmodulet i PLC fungerer på samme måde som indgangsmodulet, men i omvendt proces. Det grænseflader output belastning og processor., Så her ville det første afsnit være logiksession, og strømsektionen kommer næste gang. Bearbejdning af output-modulet er vist i nedenstående figur,

Så her, når programmet logic high-signal er genereret fra processoren, LED vil tænde og tillade lyset at falde på en fototransistoren. Når transistoren går til ledningsområdet, genererer den en puls til triacens Port., Isolatorblokken bruges til at isolere logiksektionen og kontrolsektionen.

Kommunikationsgrænseflademodul

for at overføre information mellem CPU og kommunikationsnetværk bruges intelligente I / O-moduler. Disse kommunikationsmoduler hjælper med at oprette forbindelse til andre PLC ‘ ER og computere, der er placeret på et fjernt sted.

typer af PLC ‘ er

de to hovedtyper af PLC ER FAST / kompakt PLC og modulær PLC.

kompakt PLC

inden for et enkelt tilfælde ville der være mange moduler. Det har et fast antal i/O-moduler og eksterne I / O-kort., Så det har ikke evnen til at udvide modulerne. Hver input og output vil blive besluttet af producenten.

Modular PLC

denne type PLC tillader flere udvidelser gennem “moduler”, derfor benævnt Modular PLC. I / O-komponenter kan øges. Det er lettere at bruge, fordi hver komponent er uafhængig af hinanden.,

PLC er opdelt i tre typer, der er baseret på output, nemlig Relæ output, Transistor udgang, og Triac-Udgang PLC. Relæudgangstypen er bedst egnet til både AC-og DC-udgangsenheder. Transistor output type PLC bruger s .itching operationer og anvendes inde mikroprocessorer.i henhold til den fysiske størrelse er en PLC opdelt i Mini, Micro og Nano PLC.,

Nogle af producenterne af Plc ‘ er:

• Allen Bradley
• ABB
• Siemens
• Mitsubishi PLC
• Hitachi PLC
• Delta PLC
• General Electric (GE) PLC
• Honeywell PLC

PLC-Program

Plc ‘ er har en række af applikationer og anvendelser, herunder:

1. Automatisering Planter (fx, minedrift, olie &gas)
2. Glas-Industrien
3. Papir Industri
4. Cement Fremstilling
5. I kedler – Termiske kraftværker

PLC Programmering

Når du bruger en PLC, er det vigtigt at designe og implementere koncepter afhængigt af din specifikke use case. For at gøre dette skal vi først vide mere om specifikationerne for PLC-programmering.

et PLC-program består af et sæt instruktioner enten i tekstform eller grafisk form, som repræsenterer den logik, der styrer processen, som PLC styrer., Der er to hovedklassifikationer af PLC-programmeringssprog, som yderligere er opdelt i mange underklassificerede typer.

1. Tekst-Sprog
   • Instruktion liste
   • Struktureret tekst
2. Grafisk Form
   • Ladder-Diagrammer (LD) (dvs Ladder Logic)
   • Function Block Diagram (FBD)
   • Sequential Function Chart (SFC)

Selv om alle disse PLC programmering sprog kan bruges til at programmere en PLC, grafisk sprog (som ladder logik) er typisk foretrækkes til tekst-sprog (som struktureret tekst programmering).,

Ladder Logic

Ladder logic er den enkleste form for PLC programmering. Det er også kendt som”relæ logik”. Relækontakterne, der anvendes i relæstyrede systemer, er repræsenteret ved hjælp af stigen logik.
nedenstående figur viser et simpelt eksempel på et stigediagram.

I ovenstående eksempel er der to trykknapper bruges til at styre de samme lampe belastning. Når en af kontakterne er lukket, lyser lampen.,

de to vandrette linjer kaldes trin, og de to lodrette linjer kaldes skinner. Hvert trin danner den elektriske forbindelse mellem positiv skinne (P) og negativ skinne (N). Dette gør det muligt for strømmen at strømme mellem input-og output-enheder.

funktionelle blokdiagrammer

funktionelt blokdiagram (FBD) er en enkel og grafisk metode til at programmere flere funktioner i PLC. PLCOpen har beskrevet brugen af FBD i standarden IEC 61131-3. En funktionsblok er en programinstruktionsenhed, der, når den udføres, giver en eller flere outputværdier.,

det er repræsenteret af en blok som vist nedenfor. Det er repræsenteret som en rektangulær blok med indgange ind på venstre og output linjer forlader til højre. Det giver en relation mellem staten af input og output

Den fordel, at bruge FBD er, at et antal indgange og udgange kan bruges på funktionel blok. Når du bruger flere input og output, kan du tilslutte udgangen fra en funktionsblok til indgangen til en anden., 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., En række udsagn (logik) består af at udtrykke opgaver og relationer ved hjælp af flere operatører. Strukturerne tekst operatører er angivet nedenfor i billedet.

PLC Programmering Eksempler

Et signal lampe skal være tændt, hvis pumpen kører og det pres, der er tilfredsstillende, eller hvis lampen test-kontakten er lukket., I denne ansøgning, hvis der skulle være en udgang fra lampeindgangene fra både pumpe og tryksensorer er påkrævet. Derfor bruges logiske porte.

eller logik bruges til test input tilstand, er det nødvendigt at give en udgang af lampe på, uanset om der er et signal fra og systemet. Ved at bruge END eller RET instruktion i stigen diagram, Vi kan fortælle PLC har nået slutningen af programmet. Funktionsblokdiagrammet og stigediagrammet er vist nedenfor i figuren.,

Som et andet eksempel, overveje en ventil, der skal benyttes til at løfte en byrde, når pumpen kører, og enten lift-kontakten er opereret eller en switch, der drives som angiver, at belastningen ikke allerede er blevet hævet, og der er i bunden af lift-kanal.

eller logik bruges til to kontakter, og en og logik bruges med to kontakter og pumpen. Ventilen vil kun blive betjent, hvis pumpen er tændt og to kontakter betjenes.,

Overvej en salgsautomat med drikkevarer, der giver udvalg af te eller kaffe, mælk eller mælk, sukker eller ingen sukker, og vil levere den nødvendige varme drikke om indsættelse af en mønt. Fra nedenstående figur ses det, at enten te eller kaffe vælges ved hjælp af den første eller logiske Port.

den første og Port giver et output, når enten te eller kaffe er valgt, og en mønt er indsat i maskinen., Udgangen fra dette og porten er givet til den anden og porten. Den anden og porten fungerer kun, når varmt vand kombinerer med te. Mælk og sukker er valgfrie tilføjelser, der kan forekomme, efter at en mønt er indsat.,

Historie af Plc ‘er

Mange af de tidlige Plc’ er var ikke i stand til grafisk repræsentation af den logik, så det blev i stedet repræsenteret som en serie af logiske udtryk i en Boolean-format (beslægtet med Boolsk algebra).,

efterhånden som programmeringsterminaler udviklede sig, blev det mere almindeligt, at stigen logik blev brugt, fordi det var et velkendt format, der blev brugt til elektromekaniske kontrolpaneler. Der findes mere moderne formater, såsom tilstandslogik og Funktionsblokdiagrammer, men de er stadig ikke så populære som stigelogik.

en mulig årsag til dette er, at programmerere foretrækker den mere visuelle appel af stigen logik over struktureret tekst programmering.,

indtil cirka midten af 1990 ‘erne blev PLC’ er programmeret ved hjælp af proprietære programmeringspaneler eller specielle programmeringsterminaler, som ofte havde dedikerede funktionstaster, der repræsenterer de forskellige logiske elementer i PLC-programmer.nogle proprietære programmeringsterminaler viste elementerne i PLC-programmer som grafiske symboler, men almindelige ASCII-kodepræsentationer af kontakter, spoler og ledninger var almindelige.