Coneixement essencial de PLC per a l’automatització
Coneixement essencial de PLC per a l’automatització
En el terreny de la producció industrial i l’avanç tecnològic, els PLC (controladors de lògica programable) tenen un paper crucial en el control de l’automatització. Es pot entendre àmpliament un PLC com un quadre de control de l'extensió de relé centralitzat. En aplicacions pràctiques, els PLC redueixen significativament els costos de control industrial i milloren la gestió i l’automatització d’equips. Per dominar els PLC, primer cal comprendre el coneixement fonamental.
Components del PLC i les seves funcions
A més de les interfícies de CPU, memòria i comunicació, els PLC tenen interfícies d’entrada i sortida directament relacionades amb els llocs industrials.
Interfície d’entrada: rep senyals de dispositius controlats i condueix circuits interns mitjançant optimitzadors i circuits d’entrada.
Interfície de sortida: transmet els resultats de l'execució del programa mitjançant optocouplers i components de sortida (relés, tiristors, transistors) per controlar les càrregues externes.
Unitat PLC bàsica i els seus components
La unitat PLC bàsica consta de diverses parts clau:
CPU: el nucli del PLC, dirigint diverses operacions com ara rebre programes i dades d’usuaris, diagnòstic i execució del programa.
Memòria: emmagatzema programes i dades del sistema i d’usuaris.
Interfície d'E/S: connecta el PLC als equips industrials, rebent senyals i resultats del programa de sortida.
Interfície de comunicació: permet l’intercanvi d’informació amb altres dispositius com monitors i impressores.
Alimentació: proporciona energia al sistema PLC.
Les interfícies de sortida de commutació PLC i les seves característiques
Interfícies de sortida de commutació PLC ：
Tipus de sortida de Thyristor: normalment utilitzat amb càrregues de CA, amb resposta ràpida i alta freqüència de funcionament.
Tipus de sortida del transistor: normalment s’utilitza amb càrregues de corrent continu, que també ofereixen resposta ràpida i freqüència de funcionament elevada.
Tipus de sortida del relé: compatible amb les càrregues de CA i DC, però amb un temps de resposta més llarg i una freqüència de funcionament inferior.
Tipus estructurals PLC i les seves característiques
Els PLC es poden classificar en tres tipus estructurals:
Tipus integral: amb components de CPU, d’alimentació i d’E/S allotjats en un sol cas, aquest tipus és compacte i cost, eficaç, que s’utilitza habitualment en PLC a petita escala.
Tipus modular: inclou mòduls separats per a diferents funcions, oferint una configuració flexible i una fàcil expansió i manteniment. S'utilitza normalment en PLC a escala mitjana i gran i consisteix en un marc o placa base i diversos mòduls.
Tipus apilable: combina les característiques dels tipus integrals i modulars. Les interfícies de CPU, d’alimentació i d’E/S són mòduls independents connectats per cables, garantint una configuració flexible i una mida compacta.
Cicle d'exploració PLC i els seus factors influents
El cicle d’exploració PLC engloba cinc etapes: processament intern, servei de comunicació, processament d’entrada, execució del programa i processament de sortida. El temps necessari per completar aquestes cinc etapes un cop s’anomena cicle d’exploració. Està influenciat per la velocitat de funcionament de la CPU, la configuració del maquinari PLC i la longitud del programa d’usuari.
Mètode i procés d’execució del programa PLC
PLCS Executeu programes d’usuari mitjançant un mètode d’exploració cíclica. El procés d’execució inclou tres etapes: mostreig d’entrada, execució del programa i actualització de sortida.
Avantatges dels sistemes de control de PLC sobre els sistemes de control de relé
Mètode de control: els PLC utilitzen el control programable, permetent una modificació fàcil o la millora dels requisits de control, amb contactes il·limitats.
Mode de treball: els PLC funcionen en mode de sèrie, millorant la capacitat d'interferència anti -interferència del sistema.
Velocitat de control: els contactes PLC són essencialment desencadenants amb temps d'execució d'instruccions mesurats en microsegons.
Temporitzador i recompte: els PLC utilitzen circuits integrats per semiconductors com a temporitzadors, amb polsos de rellotge proporcionats per oscil·ladors de cristall, que ofereixen una alta precisió de sincronització i capacitats de sincronització àmplia. També tenen funcions de recompte no disponibles en sistemes de relé.
Fiabilitat i manteniment: els PLC utilitzen la tecnologia de microelectrònica i presenten funcions de diagnòstic per a la detecció puntual de falles.
Causes del retard i solucions de resposta de la sortida del PLC
Els PLC utilitzen el mostreig centralitzat i l'exploració cíclica de sortida. Els estats d’entrada només es llegeixen durant la fase de mostreig d’entrada de cada cicle d’exploració i els resultats d’execució del programa només s’envien durant la fase de refresc de sortida. A més, els retards d'entrada i la sortida i la longitud del programa d'usuari poden provocar un retard de resposta de sortida. Per millorar la velocitat de resposta d'E/S, es pot augmentar la freqüència de mostreig d'entrada i actualització de sortida, adoptar el mostreig d'entrada directa i actualitzar la sortida, utilitzar l'entrada i la sortida d'interrupció o implementar interfícies d'E/S intel·ligents.
Relays suaus interns a la sèrie SIEMENS PLC
Siemens PLCS presenta diversos relés suaus interns, inclosos relés d’entrada, relés de sortida, relés auxiliars, registres d’estat, temporitzadors, comptadors i registres de dades.
Consideracions de selecció del PLC
Selecció del model: Considereu factors com l'estructura, el mètode d'instal·lació, els requisits funcionals, la velocitat de resposta, la fiabilitat i la uniformitat del model.
Selecció de la capacitat: basada en punts d'E/S i capacitat de memòria d'usuari.
Selecció del mòdul d'E/S: cobreix els mòduls d'E/S analògics, així com mòduls de funció especials.
Mòdul d’alimentació i una altra selecció de dispositius: com ara dispositius de programació.
Característiques del mode de treball de mostreig centralitzat i de sortida PLC
En el mostreig centralitzat, l'estat d'entrada només es mostra durant la fase de mostreig d'entrada d'un cicle d'exploració i l'extrem d'entrada es bloqueja durant la fase d'execució del programa. A la sortida centralitzada, la fase d’actualització de sortida és l’únic moment en què l’estat del registre d’imatge de sortida es transfereix al pany de sortida per actualitzar la interfície de sortida. Aquest mode de treball millora la capacitat i la fiabilitat contra la interferència del sistema, però pot causar retard en la resposta d’entrada/sortida en PLC.
Mode de treball PLC i funcions
Els PLC funcionen mitjançant mostreig centralitzat, sortida centralitzada i exploració cíclica. El mostreig centralitzat significa l’estat d’entrada només es mostra durant la fase de mostreig d’entrada d’un cicle d’exploració, amb l’extrem d’entrada bloquejat durant l’execució del programa. La sortida centralitzada es refereix a la transferència de l'estat relacionat amb la sortida del registre d'imatge de sortida al pany de sortida només durant la fase de refresc de sortida per actualitzar la interfície de sortida. L’exploració cíclica consisteix en executar múltiples operacions en un cicle d’escaneig a través d’escaneig de divisió del temps en seqüència.
Composició i principi de treball dels contactors electromagnètics
Els contactors electromagnètics consisteixen en mecanismes electromagnètics, contactes, dispositius d’extinció, mecanismes de molla d’alliberament i components de muntatge. Quan la bobina electromagnètica està energitzada, el corrent genera un camp magnètic, provocant que el nucli de ferro estacionari produeixi succió electromagnètica que atragui l’armadura i acciona els contactes. Això fa que els contactes tancats normalment s’obrin i s’obrin normalment contactes per tancar. Quan la bobina està energitzada, la força electromagnètica desapareix i l’armadura s’allibera per la molla, restaurant els contactes al seu estat original.
Definició de controladors de lògica programable (PLCs)
Un PLC és un dispositiu electrònic digital dissenyat per a entorns industrials. Utilitza una memòria programable per emmagatzemar instruccions per realitzar operacions lògiques, seqüencials, de temps, de recompte i aritmètica. Controla diversos processos mecànics o de producció mitjançant entrada/sortida digital o analògica.
Els PLC i els dispositius perifèrics relacionats estan dissenyats per integrar -se fàcilment amb els sistemes de control industrial i facilitar l'expansió de la funció.
Diferències entre PLC i Relé - Sistemes de contactes
Les diferències entre els sistemes PLC i Relé - Contactor es troben en els seus dispositius compositius, el nombre de contactes i els mètodes d’implementació de control.