Programmable Logic Controllers (PLCs): Grunnleggende, Typer og Bruksområder

Hva er en PLC?

PLC står for «Programmable Logic Controller». En PLC er en datamaskin som er spesielt utformet for å fungere optimalt under tøffe industrielle miljøer – for eksempel ekstreme temperaturer, våt, tørr, og/eller støvete forhold. PLCs brukes til å automatisere prosesser som for eksempel en fabrikk er samlebåndet, en malm prosessanlegg, eller en behandling av avløpsvann anlegg.,

PLCs dele mange av funksjonene på den personlige datamaskinen som du har hjemme. De har begge en strømforsyning, en CPU (Central Processing Unit), innganger og utganger (I/O), minne og operativsystem (selv om det er et annet operativsystem).

Den største forskjellen er at en PLC kan utføre diskrete og kontinuerlige funksjoner at en PC ikke kan gjøre, og en PLC er mye bedre egnet til å røffe industrielle omgivelser. En PLC kan være tenkt som en «ruggedized» digital datamaskin som styrer den elektromekaniske prosesser i et industrielt miljø.,

PLCs spille en avgjørende rolle i feltet av automatisering, og bruker utgjør en del av et større SCADA-system. En PLC kan programmeres i henhold til de operative krav om prosessen. I industrien, vil det være behov for omprogrammering på grunn av endring i arten av produksjon. For å overvinne dette problemet, PLS-basert kontroll-systemer ble innført. Vi vil først diskutere PLC grunnleggende før du ser på ulike anvendelser av PLCs.

Hvis du ønsker å finne ut hvordan å programmere PLCs, bør du sjekke ut noen av de ulike online PLC kurs., Disse kursene kan bidra til å hoppe-start din karriere i control engineering.

PLC Grunnleggende

PLCs ble oppfunnet av Dick Morley i 1964. Siden da PLC har revolusjonert den industrielle og industri sektorer. Det er et bredt spekter av PLC funksjoner som timing, å telle, å beregne, sammenligne, og behandling av ulike analoge signaler.

Den største fordelen med PLC over en «hard-wired» kontroll systemet er at du kan gå tilbake og endre en PLC etter at du har programmert det, i liten kostnad (bare kostnaden av programmerer tid)., I en hard-kablet kontroll system, du er egentlig å måtte rive ut ledninger og starte fra scratch (som er dyrere og tar lenger tid). La oss se på et eksempel for å bedre forstå denne fordelen.

Tenk deg at du har en lys koblet til en svitsj. Generelt, er det lett opererer under to betingelser – PÅ og AV. Nå får du en oppgave som når du slår PÅ bryteren, lyset skal lyse etter 30 sekunder. Med denne hard-kablet oppsett – vi sitter fast. Den eneste måten å oppnå dette på er å fullstendig rewire vår krets for å legge til en timing stafett., Det er mye hassle for en liten endring.

Dette er hvor en programmable logic controller kommer inn i bildet, som ikke krever noen ekstra ledninger og maskinvare for å sørge for en endring. Heller det krever en enkel endring i koden, programmering PLS å bare slå på lyset 30 sekunder etter at bryteren er slått PÅ. Så, ved hjelp av en PLC, det er lett å innlemme flere innganger og utganger.,

Dette er bare et enkelt eksempel – en PLC har evnen til å styre mye større og mer komplekse prosesser. En PLC, kan tilpasses avhengig av programmet og behovene til brukeren.

Hvordan Virker en PLC arbeid?

arbeidet med en programmable logic controller kan lett bli forstått som en syklisk skanning metoden kjent som skanningen syklus.,

EN PLC Skanning Prosessen omfatter følgende trinn

• operativsystemet starter sykling og overvåking av tid.
• CPU begynner å lese data fra input modul og sjekker status på alle innganger.
• CPU starter gjennomføring av brukeren eller programmet er skrevet i stafett-stigen logikk eller andre PLS-programmering språk.
• Neste, CPU utfører alle interne diagnose og kommunikasjon oppgaver.,
• i Henhold til program, resultater, det skriver data til output modul slik at alle utganger er oppdatert.
• Denne prosessen fortsetter så lenge PLC er i run-modus.

Fysiske Struktur PLC

strukturen av en PLC er nesten lik en datamaskin for sin arkitektur.

Programmable Logic Controllers kontinuerlig overvåker input-verdier fra ulike input-sensing enheter (f.eks., akselerometer, vekt, hardwired signaler, etc.) og produserer tilsvarende utgang, avhengig av arten av produksjon og industri. En typisk blokkdiagram av PLC består av fem deler, nemlig:

• Rack eller chassis
• Strømforsyning Modulen
• Central Processing Unit (CPU)
• Input & Output Module
• Kommunikasjon Grensesnitt Modul

– Rack eller Chassis

I alle PLC-systemer, PLS-rack eller kabinettet er den mest viktig modul, og fungerer som en ryggrad til systemet. PLCs er tilgjengelige i forskjellige former og størrelser., Når mer komplekse kontrollsystemer er involvert, det krever større PLC brett.

Små-sized PLC er utstyrt med en fast i/O-pin-konfigurasjon. Så, de har gått for modulær type rack PLC, som aksepterer ulike typer av I/O moduler med skyvedører og passer inn i konseptet. Alle i/O-modulene vil være bosatt i dette stativet/chassis.

Strømforsyning Modulen

Denne modulen brukes til å gi den nødvendige kraften til hele PLS-system., Den konverterer tilgjengelig AC-strøm til DC-strøm som er nødvendig av CPU og I/O-modulen. PLC generelt fungerer på et 24 V DC-forsyning. Noen PLC bruker en separat strømforsyning.

CPU Modul og Minne

CPU modul har en sentral prosessor, ROM & RAM-minne. ROM-minne inneholder et operativsystem, drivere og applikasjoner. RAM-minne er brukt til å lagre programmer og data. CPU er hjernen av PLC med en oktal eller sekskantet mikroprosessor.

å Være en mikroprosessor-basert PROSESSOR, erstatter tidtakere, releer, og tellere., To typer prosessorer som en eneste bit eller et tekstbehandlingsprogram kan bli innarbeidet med en PLC. En bit prosessor som brukes til å utføre logiske funksjoner. Mens word-prosessorer brukes for behandling av tekst, numeriske data, kontroll og registrering av data.

CPU leser input data fra sensorer, behandler den, og til slutt sender kommando for å kontrollere enheter. DC strømkilde, som nevnt i forrige diskusjon er nødvendig spenning signaler. CPU inneholder også andre elektriske deler til å koble kablene brukes av andre enheter.,

Input og Output Modul

Har du noen gang tenkt på hvordan forstand fysiske parametre som temperatur, trykk, strømning, etc? ved hjelp av PLS? Selvfølgelig, PLC har en eksklusiv modul for tilkobling til innganger og utgang, som er kalt en inngang & output modul.

Input-enheter, kan enten være start-og stopp-trykknapper, brytere, etc og ut-enheter kan være en elektrisk varmeovn, ventiler, releer, etc. I/O-modul bidrar til å interface med input og output enheter med en mikroprosessor. Input modul PLC er forklart i figur nedenfor.,

The input module of PLC does four main functions.,

1. Input modul interface mottar signalet fra prosessen enheter på 220 V AC
2. Konverterer inngangssignalet til 5 V DC som kan brukes av PLC
3. Isolator-blokken brukes til å isolere/hindre PLC fra gjennomgår svingninger
4. Etter som signalet er sendt til utgang end jeg.e PLS

Det er to hoveddeler i input modul nemlig power-delen og den logiske delen. Begge deler er elektrisk isolert fra hverandre. I utgangspunktet trykk på-knappen er lukket., Så, 220 V AC-tilbudet er gitt til broen krets gjennom motstandene R1 og R2.

En bro likeretter (for eksempel en diode bro likeretter) brukes til å konvertere AC-signal inn i DC og Zener diode brukes til å gi en lav spenning til LED. Når lyset fra LED-faller på phototransistor, det fungerer i den ledende regionen. Til slutt, en 5V DC supply er gitt til prosessoren.

output modul PLC fungerer på samme måte input modul men i motsatt prosess. Det grensesnitt output last og prosessor., Så her er den første delen vil være logikk økt, og den elektriske delen som kommer neste. Arbeidet med produksjon modulen er vist i figur nedenfor

Så, her når programmet logikken høyt signal genereres fra prosessoren, LED vil slå seg PÅ og lar lyset falle på en phototransistor. Når transistoren går til den ledende regionen, det skaper en puls til porten av de Triac., Den isolator-blokken brukes til å isolere logikk-delen og postkontroll.

Kommunikasjon Grensesnitt Modul

for Å overføre informasjon mellom CPU og kommunikasjon nettverk, intelligent I/O-moduler brukes. Disse kommunikasjonsmoduler hjelp til å koble med andre PLCs og datamaskiner som er plassert på en ekstern plassering.

Typer PLCs

De to hovedtyper av PLC er løst / kompakt PLS og modulære PLC.

Kompakt PLS

I et enkelt tilfelle, ville det være mange moduler. Det har et fast antall i/O-moduler og eksterne I/O-kort., Så, det har ikke evne til å utvide moduler. Hver inngang og utgang ville bli bestemt av produsenten.

Modulære PLC

Denne typen PLC tillater flere ekspansjon gjennom «moduler», derfor referert til som Modulære PLC. I/O-komponenter kan bli økt. Det er enklere å bruke fordi hver komponent er uavhengige av hverandre.,

PLC er delt inn i tre typer som er basert på produksjonen nemlig Relé-utgang, Transistor utgang, og Triac Utgang PLC. Reléutgangen type er best egnet for både AC og DC output-enheter. Transistor utgang type PLC bruker veksling drift og brukt inne mikroprosessorer.

i Henhold til den fysiske størrelsen, en PLC er delt inn i Mini -, Mikro-og Nano PLC.,

Noen av produsenter av PLCs inkluderer:

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

PLC Programmer

PLCs har et stort utvalg av programmer og bruksområder, blant annet:

1. Prosess Automatisering Planter (f.eks., bergverksdrift, olje – &gass)
2. Glass Bransjen
3. papirindustrien
4. Sement Produksjon
5. I kjeler – Termiske kraftverk

PLS-Programmering

Ved hjelp av en PLC, det er viktig å designe og implementere konsepter avhengig av din spesifikke use case. For å gjøre dette må vi først vite mer om detaljene i PLS-programmering.

ET PLS-program består av et sett med instruksjoner som er enten i tekst eller grafisk form, som representerer den logikken som styrer prosessen PLS-er kontrollerende., Det er i hovedsak to grupperinger av PLS-programmering språk, som er videre delt inn i mange sub-klassifisert typer.

1. Tekstlig Language
   • Instruksjon liste
   • Strukturert tekst
2. Grafisk Form
   • Stige Diagrammer (LD) (dvs. Stige Logikk)
   • Funksjon Blokk-Diagram (FBD)
   • Sekvensiell Funksjon Diagram (SFC)

Selv om alle disse PLS-programmering språk kan brukes til å programmere en PLC, grafisk språk (som stige logikk) er vanligvis foretrukket å tekstlig språk (som strukturert tekst programmering).,

Stige Logikk

Stige logikk er den enkleste formen for PLS-programmering. Det er også kjent som «stafett logikk». Relekontaktene brukes i stafett kontrollerte systemer er representert ved hjelp av stige-logikk.
under figuren viser et enkelt eksempel på en stige diagrammet.

I ovennevnte eksempel, to trykknapper brukes til å kontrollere den samme lampen belastning. Når en av bryterne er lukket, vil lampen lyse.,

De to horisontale linjene kalles stag og de to loddrette linjene kalles skinner. Hvert trinn på stigen som danner elektrisk tilkobling mellom Positive jernbane (P) og Negative jernbane (N). Dette gjør det aktuelt å flyte mellom input og output enheter.

Funksjonell Blokk Diagrammer

Funksjonelt blokkdiagram (FBD) er en enkel og grafisk metode for å programmere flere funksjoner i PLC. PLCOpen har beskrevet ved hjelp av FBD i standard IEC 61131-3. En funksjon blokkere er et program instruksjon unit, som når de blir utført, gir ett eller flere output verdier.,

Det er representert ved en blokk som vist nedenfor. Det er representert som en rektangulær blokk med tilførsler inn på venstre-og utgående linjer forlater til høyre. Det gir et forhold mellom staten av input-og output –

– >

fordelen med å bruke FBD er at en rekke innganger og utganger kan brukes på funksjonell blokk. Når du bruker flere input og output, kan du koble utgangen av én funksjon blokk til inngangen av en annen., 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 rekke utsagn (logikk) er konstituert av å uttrykke oppgaver og relasjoner ved hjelp av flere operatører. Strukturer teksten operatører er listet opp nedenfor i bildet.

PLS-Programmering Eksempler

Et signal lampe er nødvendig for å være slått på hvis pumpen er i drift, og trykket er tilfredsstillende, eller hvis lampen test-bryteren er lukket., I dette programmet, hvis det skal være en utgang fra lampen innspill fra både pumpe og trykksensorer er nødvendig. Derfor, OG logiske porter er brukt.

ELLER logikk er brukt til test inngang tilstand, er det nødvendig å gi en effekt på lampen, uavhengig av om det er et signal fra OG system. Ved hjelp av SLUTTEN eller RET instruksjon i stigen diagrammet, kan vi fortelle PLC har nådd slutten av programmet. Funksjonen blokk-diagram og stigen diagrammet er vist nedenfor i figur.,

Som et annet eksempel, vurdere en ventil som skal brukes for å løfte en last når pumpen er i drift, og enten heis-bryteren er operert eller et bytte som drives som indikerer at lasten ikke har allerede blitt løftet og er på bunnen av sitt løfte kanal.

ELLER logikk brukes for to brytere, og en OG logikk brukes med to brytere, og pumpen. Ventilen skal kun brukes hvis pumpen er aktivert og to brytere er operert.,

Vurdere en drikke maskin som gjør det utvalget av te eller kaffe, melk eller ingen melk, sukker eller ikke sukker, og vil levere de nødvendige varm drikke på innsetting av en mynt. Fra de nedenfor vist figur, er det sett som enten kaffe eller te er valgt ved hjelp av den første ELLER logikk gate.

Den første OG gate gi en effekt når enten kaffe eller Te er valgt, og at en mynt er satt inn i maskinen., Utgang fra denne OG tor er gitt til andre OG gate. Den andre OG port-brukes bare når du varmt vann kombinerer med kaffe. Melk og sukker er valgfritt tilbehør som kan oppstå etter at en mynt har blitt satt inn.,

Historie av PLCs

Mange tidlige PLCs var ikke i stand til grafisk fremstilling av logikk, og slik var det i stedet fremstilles som en serie av logiske uttrykk i en Boolsk format (beslektet til Boolsk algebra).,

Som programmering terminaler utviklet seg, og det ble mer vanlig for stigen logikk for å bli brukt, fordi det var et kjent format som brukes for elektro-mekanisk kontroll-paneler. Mer moderne formater, slik som staten logikk og Funksjon Blokkere diagrammer eksisterer, men de er fortsatt ikke så populær som stige logikk.

En mulig grunn til dette er at programmerere foretrekker den mer visuell appell av stigen logikk over strukturert tekst programmering.,

omtrent Til midten av 1990-tallet, PLCs var programmert ved hjelp av proprietære programmering paneler eller spesielle formål programmering terminaler, som ofte hadde dedikert funksjonstaster som representerer ulike logiske elementer av PLC-programmer.

Noen proprietære programmering terminaler vises elementer av PLC programmer som grafiske symboler, men vanlig ASCII-kode representasjoner av kontakter, spoler, og ledninger som var vanlig.