Controladores lógicos programáveis (Clps): Noções básicas, Tipos e Aplicações

o Que é um PLC?

PLC significa “Programmable Logic Controller”. Um PLC é um computador especialmente concebido para operar de forma confiável em ambientes industriais duros – tais como temperaturas extremas, condições úmidas, secas e/ou poeiras. PLCs são usados para automatizar processos industriais, como uma linha de montagem de uma fábrica, uma fábrica de processamento de minério ou uma estação de tratamento de águas residuais.,

PLCs compartilham muitas características do computador pessoal que você tem em casa. Ambos têm uma fonte de alimentação, uma CPU (Unidade Central de processamento), Entradas e Saídas (I/O), memória e software operacional (embora seja um software operacional diferente).

as maiores diferenças são que um PLC pode executar funções discretas e contínuas que um PC não pode fazer, e um PLC é muito mais adequado para ambientes industriais ásperos. Um PLC pode ser considerado como um computador digital “ruggedizado” que gerencia os processos eletromecânicos de um ambiente industrial.,

os Plc desempenham um papel crucial no campo da automatização, fazendo parte de um sistema SCADA maior. Um PLC pode ser programado de acordo com o requisito operacional do processo. Na indústria transformadora, haverá necessidade de reprogramação devido à mudança na natureza da produção. Para superar essa dificuldade, foram introduzidos sistemas de controle baseados em PLC. Vamos primeiro discutir o básico de PLC antes de olhar para várias aplicações de PLCs.

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PLC Basics

PLCs foram inventados por Dick Morley em 1964. Desde então, a PLC revolucionou os setores industrial e industrial. Há uma ampla gama de funções PLC como timing, contagem, cálculo, comparação e processamento de vários sinais analógicos.

A principal vantagem do PLC sobre um sistema de controle “hard-wired” é que você pode voltar e mudar um PLC depois de programá-lo, a pouco custo (apenas o custo do tempo do programador)., Em um sistema de controle com fio rígido, você está essencialmente tendo que arrancar fios e começar do zero (que é mais caro e leva mais tempo). Vamos olhar para um exemplo para entender melhor esta vantagem.Imagine que tem uma luz ligada a um interruptor. Em geral, a luz funciona sob duas condições-ON e OFF. Agora você é dado uma tarefa que quando você ligar o interruptor, a luz deve brilhar apenas após 30 segundos. Com esta instalação com fios, estamos presos. A única maneira de conseguir isso é religar completamente o nosso circuito para adicionar um relé de tempo., É muito incómodo para uma pequena mudança.

Este é o lugar onde um controlador lógico programável entra em cena, o que não exige nenhuma fiação adicional e hardware para se certificar de uma mudança. Em vez disso, requer uma simples mudança de código, programando o PLC para apenas ligar a luz 30 segundos depois que o interruptor é ligado. Assim, usando um PLC, é fácil incorporar múltiplas entradas e Saídas.,

Este é apenas um exemplo simples – um PLC tem a capacidade de controlar processos muito maiores e mais complexos. Um PLC pode ser personalizado dependendo da aplicação e necessidades do Usuário.

Como é que um PLC de trabalho?

O trabalho de um controlador lógico programável pode ser facilmente entendido como um método de varredura cíclica conhecido como o ciclo de varredura.,

UM PLC Processo de Digitalização inclui os seguintes passos

• O sistema operacional começa a andar de bicicleta e de monitoramento de tempo.
• A CPU começa a ler os dados do módulo de entrada e verifica o estado de todas as entradas.
• A CPU começa a executar o usuário ou programa de aplicação escrito em lógica relay-ladder ou qualquer outra linguagem de programação PLC.em seguida, a CPU realiza todas as tarefas de diagnóstico interno e comunicação.,
• De acordo com os resultados do programa, ele escreve os dados no módulo de saída para que todas as saídas sejam atualizadas.este processo continua enquanto o PLC estiver em Modo de execução.

estrutura física de PLC

a estrutura de uma PLC é quase semelhante à arquitetura de um computador.

Controladores lógicos Programáveis monitora continuamente os valores de entrada a partir de vários entrada de dispositivos de detecção (por exemplo,, acelerómetro, escala de peso, sinais de fios, etc.) e produz a produção correspondente em função da natureza da produção e da indústria. Um diagrama de blocos típico de PLC consiste de cinco partes, a saber:

• Cremalheira ou de chassis
• Módulo de alimentação de Energia
• Unidade Central de Processamento (CPU)
• Entrada & Módulo de Saída
• Módulo de Interface de Comunicação

de Rack ou de Chassis

Em todos os sistemas de CLP, PLC, rack ou chassi forma o módulo mais importante e funciona como uma espinha dorsal para o sistema. PLCs estão disponíveis em diferentes formas e tamanhos., Quando os sistemas de controle mais complexos estão envolvidos, ele requer grandes racks PLC.

Small-sized PLC is equipped with a fixed I / o pin configuration. Então, eles foram para o tipo modular rack PLC, que aceita diferentes tipos de módulos I / O com deslizamento e encaixar no conceito. Todos os módulos de E/S residirão dentro deste rack / chassis.

Módulo de alimentação de Energia

Este módulo é utilizado para fornecer a energia necessária para todo o sistema do PLC., Converte a potência de corrente alterna disponível para a potência de corrente contínua exigida pelo módulo CPU e pelo Módulo I/O. O PLC funciona geralmente com um fornecimento de 24V DC. Poucos PLC usam uma fonte de alimentação isolada.

módulo CPU e memória

módulo CPU tem um processador central, ROM & memória RAM. A memória ROM inclui um sistema operacional, drivers e programas de Aplicação. Memória RAM é usada para armazenar programas e dados. CPU é o cérebro do PLC com um microprocessador octal ou hexagonal.

sendo uma CPU baseada em microprocessadores, substitui Temporizadores, relés e contadores., Dois tipos de processadores como um único bit ou processador de texto podem ser incorporados com um PLC. Processador de um bit é usado para executar funções lógicas. Enquanto processadores de texto são usados para o processamento de texto, dados numéricos, controle e gravação de dados.

CPU lê os dados de entrada dos sensores, processa-os e, finalmente, envia o comando para os dispositivos de controlo. Fonte de energia de corrente contínua, como mencionado na discussão anterior, é necessário sinais de tensão. A CPU também contém outras peças elétricas para conectar cabos usados por outras unidades.,

Módulo de entrada e saída

alguma vez pensou em como sentir parâmetros físicos como temperatura, pressão, fluxo, etc? usando PLC? Naturalmente, PLC tem um módulo exclusivo para a interface de entrada e saída, que é chamado de entrada & módulo de saída.

os dispositivos de entrada podem ser botões de arranque e paragem, interruptores, etc e dispositivos de saída podem ser um aquecedor elétrico, válvulas, relés, etc. O Módulo I / O ajuda a interface com os dispositivos de entrada e saída com um microprocessador. O módulo de entrada do PLC é explicado na figura abaixo.,

The input module of PLC does four main functions.,

1. módulo de Entrada de interface recebe o sinal do processo de dispositivos em 220 V AC
2. Converte o sinal de entrada de 5 V de CC, que pode ser utilizado pelo PLC
3. Isolador de bloco é usado para isolar/evitar PLC a partir submetidos à flutuação
4. Depois do qual o sinal é enviado para a saída final.e o PLC

Há duas seções principais do módulo de entrada de saber, a seção de poder e a lógica seção. Ambas as secções estão electricamente isoladas umas das outras. Inicialmente, o botão de pressão está fechado., Então, o fornecimento de 220 V de corrente alternada é dado ao circuito da ponte através das resistências R1 e R2.

um retificador de ponte (como um retificador de Ponte diódica) é usado para converter o sinal AC em DC e o diodo Zener é usado para fornecer uma fonte de baixa tensão para LED. Quando a luz do LED cai sobre o fototransistor, ele funciona na região de condução. Finalmente, uma fonte de 5V DC é dada ao processador.

O módulo de saída do PLC funciona de forma semelhante ao módulo de entrada, mas no processo inverso. Ele interage a carga de saída e processador., Então aqui a primeira seção seria sessão lógica e a seção de energia vem a seguir. O funcionamento do módulo de saída é mostrada na figura abaixo

Então, aqui quando a lógica do programa de alto sinal é gerado a partir do processador, O LED acende-se e permitir que a luz caísse sobre um fototransistor. Quando o transistor vai para a região de condução, gera um pulso para a porta do Triac., O bloco isolador é utilizado para isolar a secção lógica e a secção de controlo.

Módulo de Interface de comunicação

para transferir informação entre CPU e redes de comunicação, são utilizados módulos I / O inteligentes. Estes módulos de comunicação ajudam a se conectar com outros PLCs e computadores que são colocados em um local remoto.

tipos de PLCs

os dois principais tipos de PLC são fixo / compacto PLC e modular PLC.

Compact PLC

dentro de um único caso, haveria muitos módulos. Tem um número fixo de módulos de E/S e cartões de E/S externos., Assim, ele não tem a capacidade de expandir os módulos. Cada entrada e saída seria decidida pelo fabricante.

Modular PLC

este tipo de PLC permite a expansão múltipla através de “módulos”, portanto referido como Modular PLC. Os componentes I / O podem ser aumentados. É mais fácil de usar porque cada componente é independente um do outro.,

PLC são divididos em três tipos, de acordo com a saída nomeadamente saída a Relé, saída de Transistor, e Triac de Saída do PLC. O tipo de retransmissão é mais adequado para os dispositivos de saída de CORRENTE ALTERNADA e contínua. Transistor output type PLC usa operações de comutação e usado dentro de microprocessadores.

de acordo com o tamanho físico, um PLC é dividido em Mini, Micro e Nano PLC.,

Alguns dos fabricantes de Clps incluem:

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

PLC Aplicações

Clps têm uma variedade de aplicações, incluindo:

1. Processo de Automação de Fábricas (e.g., exploração mineira, óleo indústria do vidro indústria do Papel Indústria do cimento produção de cimento em caldeiras Centrais Térmicas programação PLC ao utilizar uma PLC, é importante conceber e implementar conceitos dependendo do seu caso particular de Utilização. Para fazer isso, primeiro precisamos saber mais sobre os detalhes da programação PLC.

   UM programa PLC consiste de um conjunto de instruções em forma textual ou gráfica, que representa a lógica que governa o processo que o PLC está controlando., Existem duas principais classificações de linguagens de programação PLC, que são ainda divididas em muitos tipos sub-classificados.

   1. Textuais Idioma
      • lista de Instruções
      • texto Estruturado
   2. Forma Gráfica
      • Diagramas de lógica Ladder (LD) (i.e. Lógica Ladder)
      • Diagrama de blocos de funções (FBD)
      • Sequential Function Chart (SFC)

   Apesar de todas estas PLC linguagens de programação pode ser usada para programar um CLP, gráfica linguagens (como lógica ladder) são normalmente preferido textuais de linguagens (como o texto estruturado de programação).,

   Ladder Logic

   Ladder logic is the simplest form of PLC programming. Também é conhecido como”lógica relay”. Os contatos relay usados em sistemas relay controlados são representados usando a lógica ladder.
   a figura abaixo mostra um exemplo simples de um diagrama de escada.

   

   No exemplo mencionados acima, dois botões são utilizados para controlar a mesma lâmpada de carga. Quando qualquer um dos interruptores estiver fechado, a lâmpada vai brilhar.,

   As duas linhas horizontais são chamadas de degraus e as duas linhas verticais são chamadas de trilhos. Cada degrau forma a conectividade elétrica entre o carril positivo (P) e o carril Negativo (N). Isto permite que a corrente flua entre os dispositivos de entrada e saída.

   diagramas de blocos funcionais

   Diagrama de blocos funcionais (FBD) é um método simples e gráfico para programar múltiplas funções em PLC. PLCOpen descreveu usando FBD na norma IEC 61131-3. Um bloco de funções é uma unidade de instrução de programa que, quando executado, produz um ou mais valores de saída.,

   é representado por um bloco como mostrado abaixo. É representado como um bloco retangular com entradas entrando na esquerda e linhas de saída saindo à direita. Dá uma relação entre o estado de entrada e de saída

   

   A vantagem de usar FUP é de que qualquer número de entradas e saídas pode ser usado no bloco funcional. Ao usar múltiplas entradas e Saídas, você pode conectar a saída de um bloco de função à entrada de outro., 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., Uma série de declarações (lógica) é constituída de expressar atribuições e relacionamentos usando vários operadores. Os operadores de texto das estruturas estão listados abaixo na imagem.

   

   PLC Exemplos de Programação

   Um sinal da lâmpada é necessário para ser ligado se a bomba está funcionando, e a pressão é satisfatória, ou se o teste da lâmpada do interruptor é fechado., Nesta aplicação, se for necessária uma saída das entradas da lâmpada, tanto da bomba como dos sensores de pressão. Assim, e portas lógicas são usadas.

   ou lógica é usada para a condição de entrada de ensaio, é necessário dar uma saída de luz sobre, independentemente de haver um sinal do sistema e. Usando instruções END ou RET no diagrama ladder, podemos dizer que o PLC chegou ao fim do programa. O diagrama de blocos de função e o diagrama de escada são mostrados abaixo na figura.,

   

   Como outro exemplo, considere uma válvula que está a ser operado para levantar uma carga quando a bomba está funcionando, e o interruptor é pressionado ou um interruptor operado indicando que a carga não tenha sido levantado e é no fundo de seus elevador canal.

   ou lógica é usada para dois switches e um e lógica é usada com dois switches e a bomba. A válvula só será operada se a bomba estiver ligada e dois interruptores operados.,

   

   Considere uma máquina de bebidas que permite a seleção de chá ou de café, leite ou sem leite, açúcar ou sem açúcar, e vai fornecer o necessário bebida quente sobre a inserção de uma moeda. A partir da figura abaixo-mostrado, é visto que ou chá ou café é selecionado usando o primeiro ou logic gate.

   o primeiro e o portão dão uma saída quando o chá ou café é selecionado e uma moeda é inserida na máquina., A saída deste e do portão é dada ao segundo e ao portão. O segundo e o portão funcionam apenas quando a água quente se combina com chá. O leite e o açúcar são adições opcionais que podem ocorrer após a introdução de uma moeda.,

   

   

   História da Clps

   Muitos dos primeiros Clps não foram capazes de representação gráfica da lógica, e por isso em vez disso, foi representada como uma série de expressões lógicas em um valor Booleano (formato semelhante a álgebra Booleana).,

   à medida que os terminais de programação evoluíam, tornou-se mais comum a lógica ladder ser usada, porque era um formato familiar usado para painéis de controle eletromecânicos. Formatos mais modernos, como a lógica de estado e diagramas de bloco de funções existem, mas eles ainda não são tão populares como a lógica de escada.

   uma possível razão para isso é que os programadores preferem o recurso mais visual da lógica ladder sobre a programação de texto estruturado.,

   até aproximadamente meados da década de 1990, PLCs foram programados usando painéis de programação proprietários ou terminais de programação de propósito especial, que muitas vezes tinham chaves de função dedicadas representando os vários elementos lógicos de programas PLC.alguns terminais de programação proprietários exibiam os elementos de programas PLC como símbolos gráficos, mas representações simples de código ASCII de contatos, bobinas e fios eram comuns.