inhoud
Wat is een PLC?
PLC staat voor “Programmable Logic Controller”. Een PLC is een computer die speciaal is ontworpen om betrouwbaar te werken onder zware industriële omgevingen – zoals extreme temperaturen, natte, droge en/of stoffige omstandigheden. PLC ‘ s worden gebruikt om industriële processen te automatiseren, zoals de assemblagelijn van een fabriek, een ertsverwerkingsfabriek of een afvalwaterzuiveringsinstallatie.,
PLC ‘ s delen veel functies van de personal computer die u thuis hebt. Ze hebben beide een voeding, een CPU (centrale verwerkingseenheid), in-en uitgangen (I/O), geheugen en besturingssoftware (hoewel het een andere besturingssoftware is).
de grootste verschillen zijn dat een PLC discrete en continue functies kan uitvoeren die een PC niet kan, en een PLC is veel beter geschikt voor ruwe industriële omgevingen. Een PLC kan worden gezien als een’ robuuste ‘ digitale computer die de elektromechanische processen van een industriële omgeving beheert.,
PLC ‘ s spelen een cruciale rol op het gebied van automatisering en maken deel uit van een groter SCADA-systeem. Een PLC kan worden geprogrammeerd volgens de operationele vereisten van het proces. In de verwerkende industrie zal er behoefte zijn aan herprogrammering als gevolg van de verandering in de aard van de productie. Om dit probleem op te lossen, werden PLC-gebaseerde controlesystemen ingevoerd. We zullen eerst PLC basisprincipes bespreken voordat we verschillende toepassingen van PLC ‘ s bekijken.
als u wilt leren hoe u PLC ‘ s programmeert, moet u een aantal van de verschillende online PLC-trainingen bekijken., Deze cursussen kunnen u helpen om uw carrià re in de regeltechniek op te starten.
PLC Basics
PLC ‘ s werden uitgevonden door Dick Morley in 1964. Sindsdien heeft PLC een revolutie teweeggebracht in de industriële en productiesectoren. Er is een breed scala aan PLC-functies zoals timing, tellen, berekenen, vergelijken en verwerken van verschillende analoge signalen.
het belangrijkste voordeel van PLC ten opzichte van een “hard-wired” besturingssysteem is dat je terug kunt gaan en een PLC kunt veranderen nadat je hem hebt geprogrammeerd, tegen weinig kosten (alleen de kosten van de programmeur zijn tijd)., In een hard-wired besturingssysteem, je bent in wezen te scheuren uit draden en beginnen vanaf nul (dat is duurder en duurt langer). Laten we eens kijken naar een voorbeeld om dit voordeel beter te begrijpen.
stel je voor dat er een lampje is aangesloten op een schakelaar. In het algemeen werkt het licht onder twee omstandigheden – aan en uit. Nu krijgt u een taak dat wanneer u de schakelaar inschakelt, het licht pas na 30 seconden moet gloeien. Met deze harde bedrade setup zitten we vast. De enige manier om dit te bereiken is om ons circuit volledig opnieuw te bedraden om een tijdrelais toe te voegen., Dat is een hoop gedoe voor een kleine verandering.
Dit is waar een programmeerbare logische controller in beeld komt, die geen extra bedrading en hardware nodig heeft om zeker te zijn van een verandering. Eerder vereist het een eenvoudige verandering in code, het programmeren van de PLC om het licht slechts 30 seconden nadat de schakelaar is ingeschakeld aan te zetten. Dus, met behulp van een PLC, is het gemakkelijk om meerdere ingangen en uitgangen te nemen.,
Dit is slechts een eenvoudig voorbeeld – een PLC heeft de mogelijkheid om veel grotere en complexere processen te controleren. Een PLC kan worden aangepast, afhankelijk van de toepassing en behoeften van de gebruiker.
Hoe werkt een PLC?
de werking van een programmeerbare logische regelaar kan gemakkelijk worden begrepen als een cyclische scanmethode die de scancyclus wordt genoemd.,
een PLC-scanproces omvat de volgende stappen
- het besturingssysteem start cycling en monitoring van de tijd.
- de CPU begint met het lezen van de gegevens van de invoermodule en controleert de status van alle ingangen.
- de CPU start met het uitvoeren van het Gebruiker-of toepassingsprogramma geschreven in relay-ladder logica of een andere PLC-programmeertaal.
- vervolgens voert de CPU alle interne diagnose-en communicatietaken uit.,
- volgens de programma resultaten, schrijft het de gegevens in de output module zodat alle uitgangen worden bijgewerkt.
- dit proces gaat door zolang de PLC in run mode is.
fysieke structuur van PLC
de structuur van een PLC is bijna vergelijkbaar met de architectuur van een computer.
programmeerbare logische Controllers bewaken continu de invoerwaarden van verschillende ingangsdetectieapparaten (bijv., versnellingsmeter, weegschaal, bedrade signalen, enz.) en produceert overeenkomstige output, afhankelijk van de aard van de productie en de industrie. Een typisch blokdiagram van PLC bestaat uit vijf delen, namelijk:
- Rack of chassis
- Voedingsmodule
- centrale verwerkingseenheid (CPU)
- Input & outputmodule
- communicatie-interfacemodule
Rack of Chassis
In alle PLC-systemen, het PLC-rack of chassis vormt de belangrijkste module en fungeert als backbone van het systeem. PLC ‘ s zijn verkrijgbaar in verschillende vormen en maten., Wanneer complexere besturingssystemen betrokken zijn, vereist het grotere PLC rekken.
kleine PLC is uitgerust met een vaste I/O-pin-configuratie. Dus, ze zijn gegaan voor modulaire type rack PLC, die verschillende soorten I/O-modules met glijden en pasvorm in concept accepteert. Alle I / O-modules zullen binnen dit rek/chassis verblijven.
Voedingsmodule
Deze module wordt gebruikt om het vereiste vermogen aan het hele PLC-systeem te leveren., Het zet de beschikbare wisselstroom om in gelijkstroom die door de CPU en I/O-module wordt vereist. PLC werkt over het algemeen op een 24V DC-voeding. Weinig PLC gebruikt een geïsoleerde voeding.
CPU-Module en geheugen
CPU-module heeft een centrale processor, ROM & RAM-geheugen. ROM-geheugen bevat een besturingssysteem, stuurprogramma ’s en toepassingsprogramma’ s. RAM-geheugen wordt gebruikt om programma ‘ s en gegevens op te slaan. CPU is de hersenen van PLC met een octale of hexagonale microprocessor.
omdat het een op microprocessor gebaseerde CPU is, vervangt het timers, relais en tellers., Twee soorten processors als een enkele bit of tekstverwerker kunnen worden opgenomen met een PLC. Een bit processor wordt gebruikt om logische functies uit te voeren. Terwijl tekstverwerkers worden gebruikt voor het verwerken van tekst, numerieke gegevens, controle en registratie van gegevens.
CPU leest de invoergegevens van sensoren, verwerkt deze, en stuurt uiteindelijk het commando naar besturingsapparaten. DC-voedingsbron, zoals vermeld in de vorige discussie is vereist spanningssignalen. CPU bevat ook andere elektrische onderdelen om kabels te verbinden die door andere eenheden worden gebruikt.,
invoer – en Uitvoermodule
heeft u ooit nagedacht over hoe u fysische parameters zoals temperatuur, druk, flow, enz. kunt waarnemen? met behulp van PLC? Natuurlijk heeft PLC een exclusieve module voor interfacing ingangen en output, die een input & output module wordt genoemd.
Invoerapparaten kunnen ofwel start-en stopdrukknoppen, schakelaars, enz. zijn en uitvoerapparaten kunnen een elektrische verwarming, kleppen, relais, enz.zijn. De I / O-module helpt om input en output apparaten met een microprocessor te verbinden. De input module van PLC wordt uitgelegd in de onderstaande figuur.,
The input module of PLC does four main functions.,
- invoermodule interface ontvangt het signaal van procesapparaten bij 220 V AC
- converteert het ingangssignaal naar 5 V DC die kan worden gebruikt door PLC
- Isolatorblok wordt gebruikt om PLC te isoleren/te voorkomen fluctuatie
- waarna het signaal wordt verzonden naar het uitgangseinde dat wil zeggen de PLC
Er zijn twee hoofdsecties in de ingangsmodule, namelijk het stroomsectie en de logische section. Beide secties zijn elektrisch van elkaar geïsoleerd. In eerste instantie drukknop is gesloten., Dus, 220 V AC voeding wordt gegeven aan de brug circuit door de weerstanden R1 en R2.
een bruggelijkrichter (zoals een diode bruggelijkrichter) wordt gebruikt om het AC-signaal om te zetten in DC en Zener-diode wordt gebruikt om een laagspanningsvoeding aan LED te leveren. Wanneer het licht van LED op de fototransistor valt, werkt het in het geleidingsgebied. Tot slot wordt een 5V DC-voeding aan de processor gegeven.
De uitvoermodule van PLC werkt op dezelfde manier als de invoermodule, maar in het omgekeerde proces. Het verbindt de uitvoerlading en de processor., Dus hier zou de eerste sectie logica sessie en de macht sectie komt volgende. De werking van de uitvoermodule wordt getoond in de onderstaande figuur
dus, hier wanneer het programma logic high signal wordt gegenereerd van de processor, zal LED worden ingeschakeld en toestaan het licht valt op een fototransistor. Wanneer de transistor naar het geleidingsgebied gaat, genereert het een puls naar de poort van de Triac., Het isolatorblok wordt gebruikt om de logische sectie en de controle sectie te isoleren.
Communicatieinterfacemodule
voor de overdracht van informatie tussen CPU-en communicatienetwerken worden intelligente I/O-modules gebruikt. Deze communicatiemodules helpen om verbinding te maken met andere PLC ‘ s en computers die op een externe locatie zijn geplaatst.
typen PLC ’s
de twee belangrijkste typen PLC’ s zijn vaste / compacte PLC en modulaire PLC.
compacte PLC
binnen een enkel geval zouden er veel modules zijn. Het heeft een vast aantal I / O-modules en externe I/O-kaarten., Zo, het heeft niet de mogelijkheid om de modules uit te breiden. Elke input en output zou worden bepaald door de fabrikant.
modulaire PLC
Dit type PLC maakt meerdere uitbreidingen mogelijk via “modules”, vandaar aangeduid als modulaire PLC. I / O-componenten kunnen worden verhoogd. Het is gemakkelijker te gebruiken omdat elk onderdeel onafhankelijk van elkaar is.,
PLC zijn verdeeld in drie typen op basis van de uitgang, namelijk relaisuitgang, transistoruitgang en Triac-uitgang plc. Het relaisoutputtype is het meest geschikt voor zowel AC als DC-outputapparaten. Transistor uitgang type PLC maakt gebruik van switching operaties en gebruikt in microprocessors.
afhankelijk van de fysieke grootte is een PLC verdeeld in Mini -, Micro-en Nano-PLC.,
enkele fabrikanten van PLC ’s zijn:
- Allen Bradley
- ABB
- Siemens
- Mitsubishi PLC
- Hitachi PLC
- Delta PLC
- General Electric (GE) PLC
- Honeywell PLC
PLC-toepassingen
PLC’ s hebben een verscheidenheid aan toepassingen en toepassingen, waaronder:
- procesautomatiseringsinstallaties (bijv., mijnbouw, olie &gas)
- glasindustrie
- papierindustrie
- cementproductie
- in ketels-thermische centrales
PLC programmering
bij het gebruik van een PLC is het belangrijk om concepten te ontwerpen en te implementeren afhankelijk van uw specifieke gebruiksgeval. Om dit te doen moeten we eerst meer weten over de specifieke kenmerken van PLC-programmering.
een PLC-programma bestaat uit een reeks instructies in tekstuele of grafische vorm, die de logica vertegenwoordigt die het proces regelt dat de PLC bestuurt., Er zijn twee hoofdclassificaties van PLC-programmeertalen, die verder worden onderverdeeld in vele subklassen.
- tekstuele taal
- Instructielijst
- gestructureerde tekst
- grafische vorm
- Ladderdiagrammen (LD) (d.w.z. ladderlogica)
- functieblok Diagram (FBD)
- sequentiële Functiediagram (SFC)
hoewel al deze PLC-programmering talen kunnen worden gebruikt om een PLC te programmeren, grafische talen (zoals ladder logica) hebben meestal de voorkeur aan tekstuele talen (zoals gestructureerde tekst programmering).,
ladderlogica
ladderlogica is de eenvoudigste vorm van PLC-programmering. Het is ook bekend als “relay logica”. De relaiscontacten die worden gebruikt in relaisgestuurde systemen worden weergegeven met behulp van ladderlogica.
onderstaande figuur toont een eenvoudig voorbeeld van een ladderdiagram.
in het bovengenoemde voorbeeld worden twee drukknoppen gebruikt om dezelfde lampbelasting te regelen. Wanneer een van de schakelaars is gesloten, zal de lamp gloeien.,
de twee horizontale lijnen worden sporten genoemd en de twee verticale lijnen worden rails genoemd. Elke sport vormt de elektrische connectiviteit tussen positieve rail (P) en negatieve rail (N). Hierdoor kan de stroom tussen invoer-en uitvoerapparaten stromen.
functionele blokdiagrammen
functioneel blokdiagram (FBD) is een eenvoudige en grafische methode om meerdere functies in PLC te programmeren. PLCOpen heeft het gebruik van FBD beschreven in de standaard IEC 61131-3. Een functieblok is een programma instructie eenheid die, wanneer uitgevoerd, levert een of meer output waarden.,
Het wordt weergegeven door een blok zoals hieronder getoond. Het wordt voorgesteld als een rechthoekig blok met ingangen die aan de linkerkant binnenkomen en uitvoerlijnen die aan de rechterkant vertrekken. Het geeft een relatie tussen de status van input en output
het voordeel van het gebruik van FBD is dat elk aantal in-en uitgangen kan worden gebruikt op het functionele blok. Wanneer u meerdere input en output gebruikt, kunt u de output van een functieblok verbinden met de input van een ander., 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., Een reeks verklaringen (logica) bestaat uit het uitdrukken van opdrachten en relaties met behulp van verschillende operators. De structuren tekst operators zijn hieronder in de afbeelding.
PLC programmeervoorbeelden
een signaallamp moet worden ingeschakeld als een pomp draait en de druk bevredigend is, of de lamptestschakelaar is gesloten., In deze toepassing, als er een uitgang van de lampingangen van zowel pomp en druksensoren nodig zijn. Vandaar, en logische poorten worden gebruikt.
of logica wordt gebruikt voor de testingangconditie, het is vereist om een lichtuitgang aan te geven, ongeacht of er een signaal van het en-systeem is. Door het gebruik van END of RET instructie in de ladder diagram, kunnen we vertellen PLC heeft het einde van het programma bereikt. Het functieblok diagram en het ladderdiagram worden hieronder in de figuur getoond.,
een ander voorbeeld, overweeg een ventiel dat wordt gebruikt om te tillen van een last wanneer een pomp in bedrijf is en de lift-schakelaar wordt bediend of een schakelaar bediend aangeeft dat de belasting nog niet is geheven en is aan de onderkant van de lift kanaal.
of logica wordt gebruikt voor twee schakelaars en an en logica wordt gebruikt voor twee schakelaars en de pomp. Klep wordt alleen bediend als de pomp is ingeschakeld en twee schakelaars worden bediend.,
overweeg een drankautomaat die de keuze van thee of koffie, melk of geen melk, suiker of geen suiker mogelijk maakt en de vereiste warme drank op de het inbrengen van een munt. Uit de onderstaande figuur blijkt dat ofwel thee of koffie wordt geselecteerd met behulp van de eerste of logische poort.
de eerste en poort geven een uitgang wanneer thee of koffie is geselecteerd en een munt in de machine wordt geplaatst., De output van deze en poort wordt gegeven aan de tweede en poort. Seconde en poort werken slechts, wanneer verhit water combineert met thee. Melk en suiker zijn optionele toevoegingen die kunnen optreden nadat een munt is ingebracht.,
Geschiedenis van Plc ’s
Veel van de vroege Plc’ s waren niet in staat een grafische weergave van de logica, en het was dus in plaats voorgesteld als een reeks van logische expressies in een Boolean formaat (verwant aan Boole-algebra).,
naarmate de programmeerterminals evolueerden, werd het gebruik van ladderlogica meer gebruikelijk, omdat het een bekend formaat was dat werd gebruikt voor elektromechanische bedieningspanelen. Er bestaan meer moderne formaten, zoals statuslogica en Functieblokdiagrammen, maar ze zijn nog steeds niet zo populair als ladderlogica.
een mogelijke reden hiervoor is dat programmeurs de meer visuele aantrekkingskracht van ladderlogica verkiezen boven gestructureerd tekstprogrammeren.,
tot ongeveer het midden van de jaren negentig werden PLC ’s geprogrammeerd met behulp van eigen programmeerpanelen of speciale programmeerterminals, die vaak speciale functietoetsen hadden die de verschillende logische elementen van PLC-programma’ s representeerden.
sommige proprietary programming terminals toonden de elementen van PLC-programma ‘ s als grafische symbolen, maar gewone ASCII-code representaties van contacten, spoelen en draden waren gebruikelijk.