Programowalne Sterowniki logiczne (Plc): podstawy, typy i aplikacje

zawartość

Programowalne Sterowniki logiczne stale monitorują wartości wejściowe z różnych czujników wejściowych (np., akcelerometr, waga, sygnały przewodowe itp.) i produkuje odpowiednią produkcję w zależności od charakteru produkcji i przemysłu. Typowy schemat blokowy PLC składa się z pięciu części, a mianowicie:

• Rack lub chassis
• Moduł Zasilacza
• jednostka centralna (CPU)
• wejście & moduł wyjściowy
• moduł interfejsu komunikacyjnego

Rack lub Chassis

we wszystkich systemach PLC stojak lub chassis PLC stanowi najbardziej ważny moduł i działa jako szkielet systemu. Sterowniki PLC są dostępne w różnych kształtach i rozmiarach., Gdy zaangażowane są bardziej złożone systemy sterowania, wymaga to większych szaf sterowniczych PLC.

Mały sterownik PLC jest wyposażony w stałą konfigurację i / O pin. Dlatego zdecydowali się na modułowy sterownik rack PLC, który akceptuje różne typy modułów We / Wy z koncepcją przesuwania i dopasowania. Wszystkie moduły We/Wy będą znajdować się w tej szafie/obudowie.

Moduł Zasilacza

moduł ten służy do zapewnienia wymaganej mocy całego sterownika PLC system., Konwertuje dostępną moc AC na moc DC, która jest wymagana przez CPU i moduł We / Wy. PLC generalnie działa na zasilaczu 24V DC. Niewiele sterowników PLC wykorzystuje izolowany zasilacz.

moduł CPU i pamięć

moduł CPU posiada centralny procesor, ROM& PAMIĘĆ RAM. Pamięć ROM zawiera system operacyjny, sterowniki i programy aplikacyjne. Pamięć RAM służy do przechowywania programów i danych. Procesor jest mózgiem sterownika PLC z ośmiokątnym lub sześciokątnym mikroprocesorem.

jest mikroprocesorowym procesorem, zastępuje timery, przekaźniki i liczniki., Dwa typy procesorów jako pojedynczy bit lub edytor tekstu mogą być włączone z PLC. Jednobitowy procesor służy do wykonywania funkcji logicznych. Natomiast edytory tekstu są używane do przetwarzania tekstu, danych numerycznych, kontroli i rejestracji danych.

procesor odczytuje dane wejściowe z czujników, przetwarza je, a na koniec wysyła polecenie do urządzeń sterujących. Źródło prądu stałego, jak wspomniano w poprzedniej dyskusji jest wymagane sygnały napięciowe. CPU zawiera również inne części elektryczne do łączenia kabli używanych przez inne jednostki.,

Moduł wejść i wyjść

Czy kiedykolwiek myślałeś o tym, jak wyczuć parametry fizyczne, takie jak temperatura, ciśnienie, przepływ itp.? korzystanie z PLC? Oczywiście, PLC ma ekskluzywny moduł do łączenia wejść i wyjść, który nazywa się modułem wyjściowym &.

urządzeniami wejściowymi mogą być przyciski start i stop, przełączniki itp., a urządzeniami wyjściowymi może być grzałka elektryczna, Zawory, przekaźniki itp. Moduł I / O pomaga w interfejsie urządzeń wejściowych i wyjściowych z mikroprocesorem. Moduł wejściowy PLC jest wyjaśniony na poniższym rysunku.,

The input module of PLC does four main functions.,

1. interfejs modułu wejściowego odbiera sygnał z urządzeń procesowych na 220 V AC
2. konwertuje sygnał wejściowy na 5 V DC, który może być używany przez PLC
3. blok izolatora służy do izolowania / zapobiegania wahaniom PLC
4. , po czym sygnał jest wysyłany do końca wyjścia, tzn. sekcja. Obie sekcje są elektrycznie odizolowane od siebie. Początkowo przycisk podania dawki jest zamknięty., Tak więc zasilanie 220 V AC jest podawane do obwodu mostka przez Rezystory R1 i R2.

   prostownik mostkowy (taki jak mostek diodowy) służy do konwersji sygnału AC na DC, a dioda Zenera służy do dostarczania niskiego napięcia do DIODY LED. Gdy światło LED spada na fototranzystor, działa w regionie przewodzenia. Na koniec procesor otrzymuje zasilanie 5V DC.

   moduł wyjściowy PLC działa podobnie do modułu wejściowego, ale w procesie odwrotnym. Łączy obciążenie wyjściowe i procesor., Więc tutaj pierwsza sekcja byłaby sesją logiczną, a następna sekcja zasilania. Działanie modułu wyjściowego jest pokazane na poniższym rysunku

   

   tak więc tutaj, gdy logika programu generuje wysoki sygnał z procesora, dioda LED włączy się i pozwoli, aby światło padło na fototranzystor. Kiedy tranzystor trafia do obszaru przewodzenia, generuje impuls do bramki Triaku., Blok izolatora służy do izolowania sekcji logicznej i sekcji sterującej.

   moduł interfejsu komunikacyjnego

   do przesyłania informacji między procesorem a sieciami komunikacyjnymi używane są inteligentne moduły We/Wy. Te Moduły komunikacyjne pomagają łączyć się z innymi sterownikami PLC i komputerami umieszczonymi w zdalnej lokalizacji.

   typy sterowników PLC

   dwa główne typy sterowników PLC to stały / Kompaktowy sterownik PLC i modułowy sterownik PLC.

   Kompaktowy sterownik PLC

   w jednym przypadku byłoby wiele modułów. Posiada stałą liczbę modułów We/Wy i zewnętrznych kart We / Wy., Nie ma więc możliwości rozbudowy modułów. O każdym wejściu i wyjściu decyduje producent.

   modułowy PLC

   Ten typ PLC umożliwia wielokrotną rozbudowę poprzez „moduły”, stąd określane jako modułowy PLC. Elementy we/wy można zwiększyć. Jest łatwiejszy w użyciu, ponieważ każdy komponent jest od siebie niezależny.,

   

   PLC są podzielone na trzy typy na podstawie wyjścia, a mianowicie wyjścia przekaźnikowego, wyjście tranzystorowe i wyjście triakowe PLC. Typ wyjścia przekaźnikowego najlepiej nadaje się zarówno do urządzeń wyjściowych AC, jak i DC. Wyjście tranzystorowe typu PLC wykorzystuje operacje przełączania i stosowane wewnątrz mikroprocesorów.

   w zależności od wielkości fizycznej sterownik PLC jest podzielony na Sterownik Mini, mikro i Nano.,

   niektórzy producenci sterowników PLC to:

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

   Aplikacje sterowników PLC

   Sterowniki PLC mają różnorodność zastosowań i zastosowań, w tym:

   1. zakłady automatyzacji procesów (np., Górnictwo, olej &Gaz)
   2. Przemysł szklarski
   3. Przemysł papierniczy
   4. produkcja cementu
   5. w kotłach – elektrowniach cieplnych

   Programowanie PLC

   podczas korzystania ze sterownika PLC ważne jest zaprojektowanie i wdrożenie koncepcji w zależności od konkretnego przypadku użycia. Aby to zrobić, musimy najpierw dowiedzieć się więcej o specyfice programowania PLC.

   program sterownika PLC składa się z zestawu instrukcji w formie tekstowej lub graficznej, który reprezentuje logikę sterującą procesem sterowanym przez sterownik PLC., Istnieją dwie główne klasyfikacje języków programowania PLC, które są dalej podzielone na wiele podkategorii typów.

   1. język tekstowy
      • lista instrukcji
      • tekst strukturalny
   2. forma graficzna
      • Schematy drabinowe (LD) (tj. logika drabinowa)
      • SCHEMAT BLOKOWY funkcji (FBD)
      • sekwencyjny wykres funkcji (SFC)

   chociaż wszystkie te języki programowania PLC mogą być używane do programowania sterownika PLC preferowane są języki graficzne (takie jak logika drabinkowa) niż języki tekstowe (takie jak programowanie tekstu strukturalnego).,

   logika drabinkowa

   logika drabinkowa jest najprostszą formą programowania sterowników PLC. Jest również znany jako „relay logic”. Styki przekaźników stosowane w systemach sterowanych przekaźnikami są reprezentowane za pomocą logiki drabinkowej.
   poniższy rysunek przedstawia prosty przykład schematu drabinkowego.

   

   w powyższym przykładzie dwa przyciski są używane do sterowania tym samym obciążeniem lampy. Gdy którykolwiek z przełączników jest zamknięty, lampa będzie świecić.,

   dwie linie poziome nazywane są szczeblami, a dwie linie pionowe-szynami. Każdy szczebel tworzy połączenie elektryczne między szyną dodatnią (P) i szyną ujemną (N). Umożliwia to przepływ prądu między urządzeniami wejściowymi i wyjściowymi.

   Functional Block Diagram

   Functional Block Diagram (FBD) jest prostą i graficzną metodą programowania wielu funkcji w sterowniku PLC. PLCOpen opisał użycie FBD w normie IEC 61131-3. Blok funkcyjny jest jednostką instrukcji programu, która po wykonaniu daje jedną lub więcej wartości wyjściowych.,

   jest reprezentowany przez blok, jak pokazano poniżej. Jest on reprezentowany jako prostokątny blok z wejściami wchodzącymi po lewej stronie i wyjściami wychodzącymi po prawej stronie. Daje zależność między stanem wejścia i wyjścia

   

   zaletą korzystania z FBD jest to, że dowolna liczba wejść i wyjść może być stosowany na bloku funkcjonalnym. Podczas korzystania z wielu wejść i wyjść można podłączyć wyjście jednego bloku funkcyjnego do wejścia innego., 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., Szereg twierdzeń (logicznych) składa się z wyrażania przydziałów i relacji za pomocą kilku operatorów. Operatory tekstowe struktur są wymienione poniżej na obrazku.

   

   przykłady programowania sterowników PLC

   lampka sygnalizacyjna musi być włączona, jeśli pompa jest uruchomiona ciśnienie jest zadowalające lub jeśli przełącznik testu lampy jest zamknięty., W tej aplikacji, Jeśli nie powinno być wyjście z wejścia lampy z obu czujników pompy i ciśnienia są wymagane. Stąd i bramy logiczne są używane.

   lub logic jest używany do warunku wejścia testowego, wymagane jest, aby dać wyjście lampy włączone niezależnie od tego, czy jest sygnał z systemu AND. Używając instrukcji END lub RET na schemacie drabinkowym, możemy stwierdzić, że PLC osiągnął koniec programu. Schemat bloku funkcyjnego i schemat drabiny przedstawiono poniżej na rysunku.,

   

   jako kolejny przykład rozważ zawór, który ma być obsługiwany do podnoszenia ładunku, gdy pompa jest uruchomiona i albo włącznik podnoszenia jest obsługiwany, albo włącznik wskazujący, że ładunek nie został jeszcze podniesiony i znajduje się na dnie kanału podnoszenia.

   lub logic jest używany dla dwóch przełączników, a and logic jest używany z dwoma przełącznikami i pompą. Zawór będzie obsługiwany tylko wtedy, gdy pompa jest włączona i działają dwa przełączniki.,

   

   rozważ automat do napojów, który pozwala na wybór herbaty lub kawy, mleka lub bez mleka, cukru lub bez cukru, i będzie dostarczenie wymaganego gorącego napoju po włożeniu monety. Z poniższego rysunku widać, że herbata lub kawa jest wybierana za pomocą pierwszej bramki lub bramki logicznej.

   pierwszy i bramka dają wyjście po wybraniu herbaty lub kawy i włożeniu monety do ekspresu., Wyjście z tego i bramy jest przekazywane do drugiego i bramy. Druga i Brama działają tylko wtedy, gdy gorąca woda łączy się z herbatą. Mleko i cukier są opcjonalnymi dodatkami, które mogą wystąpić po włożeniu monety.,

   

   historia sterowników PLC

   wiele wczesnych sterowników PLC nie było zdolnych do graficznej reprezentacji logiki, więc zamiast tego była reprezentowana jako seria wyrażeń logicznych w formacie logicznym (podobnym do algebry Boole ' a).,

   w miarę rozwoju terminali programistycznych, coraz powszechniejsze stało się stosowanie logiki drabinkowej, ponieważ był to znany format używany w elektromechanicznych centrach sterowania. Istnieją bardziej nowoczesne formaty, takie jak logika stanowa i diagramy bloków funkcyjnych, ale nadal nie są tak popularne jak logika drabinkowa.

   Możliwe jest, że programiści wolą bardziej wizualną atrakcyjność logiki drabinkowej niż programowania tekstu strukturalnego.,

   do około połowy lat 90., Sterowniki PLC były programowane przy użyciu własnych paneli programistycznych lub specjalnych terminali programistycznych, które często miały dedykowane klawisze funkcyjne reprezentujące różne logiczne elementy programów PLC.

   niektóre własnościowe terminale programistyczne wyświetlały elementy programów PLC jako symbole graficzne, ale zwykłe reprezentacje kodu ASCII kontaktów, cewek i przewodów były powszechne.