Βασικές γνώσεις PLC για αυτοματοποίηση
Βασικές γνώσεις PLC για αυτοματοποίηση
Στη σφαίρα της βιομηχανικής παραγωγής και της τεχνολογικής προόδου, οι PLCs (προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές) διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στον έλεγχο αυτοματισμού. Ένα PLC μπορεί να γίνει ευρέως κατανοητό ως ένας κεντρικός πίνακας ελέγχου επέκτασης αναμετάδοσης. Σε πρακτικές εφαρμογές, οι PLC μειώνουν σημαντικά το κόστος βιομηχανικού ελέγχου και ενισχύουν τη διαχείριση και τον αυτοματισμό του εξοπλισμού. Για να master plcs, πρέπει πρώτα να κατανοήσουν τις θεμελιώδεις γνώσεις.
Τα εξαρτήματα PLC και οι λειτουργίες τους
Εκτός από τις διεπαφές CPU, μνήμης και επικοινωνίας, οι PLCs διαθέτουν διεπαφές εισόδου και εξόδου που σχετίζονται άμεσα με βιομηχανικούς χώρους.
Διεπαφή εισόδου: Λαμβάνει σήματα από ελεγχόμενες συσκευές και οδηγεί εσωτερικά κυκλώματα μέσω optocouplers και κυκλώματα εισόδου.
Διεπαφή εξόδου: Μεταδίδει αποτελέσματα εκτέλεσης του προγράμματος μέσω των OptoCouplers και των εξαρτημάτων εξόδου (ρελέ, θυρίστορ, τρανζίστορ) για τον έλεγχο των εξωτερικών φορτίων.
Βασική μονάδα plc και τα εξαρτήματά της
Η βασική μονάδα PLC αποτελείται από διάφορα βασικά μέρη:
CPU: Ο πυρήνας του PLC, κατευθύνοντας διάφορες λειτουργίες όπως η λήψη προγραμμάτων χρηστών και δεδομένων, διαγνωστικά και εκτέλεση προγραμμάτων.
Μνήμη: Αποθηκεύει προγράμματα και προγράμματα χρηστών και δεδομένα.
Διεπαφή I/O: Συνδέει το PLC με βιομηχανικό εξοπλισμό, λαμβάνοντας σήματα και αποτελέσματα προγράμματος εξόδου.
Διεπαφή επικοινωνίας: Ενεργοποιεί την ανταλλαγή πληροφοριών με άλλες συσκευές όπως οθόνες και εκτυπωτές.
Τροφοδοσία: Παρέχει ισχύ στο σύστημα PLC.
Οι διεπαφές εξόδου μεταγωγής PLC και τα χαρακτηριστικά τους
PLC Διεπαφές εξόδου μεταγωγής:
Τύπος εξόδου θυρίστορ: συνήθως χρησιμοποιείται με φορτία εναλλασσόμενου ρεύματος, με γρήγορη απόκριση και υψηλή συχνότητα λειτουργίας.
Τύπος εξόδου του τρανζίστορ: συνήθως χρησιμοποιούνται με φορτία DC, προσφέροντας επίσης γρήγορη απόκριση και υψηλή συχνότητα λειτουργίας.
Τύπος εξόδου ρελέ: Συμβατό με φορτία AC και DC, αλλά με μεγαλύτερο χρόνο απόκρισης και χαμηλότερη συχνότητα λειτουργίας.
Διαρθρωτικοί τύποι PLC και τα χαρακτηριστικά τους
Τα PLC μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε τρεις δομικούς τύπους:
Ενσωματωμένος τύπος: Με CPU, τροφοδοτικό και εξαρτήματα εισόδου/εξόδου που στεγάζονται σε μία περίπτωση, αυτός ο τύπος είναι συμπαγής και κόστος - αποτελεσματικός, που χρησιμοποιείται συνήθως σε μικρά PLC.
Modular Type: Διαθέτει ξεχωριστές ενότητες για διαφορετικές λειτουργίες, προσφέροντας ευέλικτη διαμόρφωση και εύκολη επέκταση και συντήρηση. Χρησιμοποιείται συνήθως σε PLCs μεσαίας και μεγάλης κλίμακας και αποτελείται από πλαίσιο ή πλάκα βάσης και διάφορες μονάδες.
Τύπος στοίβαξης: Συνδυάζει τα χαρακτηριστικά των ολοκληρωμένων και αρθρωτών τύπων. Η CPU, η τροφοδοσία ρεύματος και οι διεπαφές I/O είναι ανεξάρτητες ενότητες που συνδέονται με καλώδια, εξασφαλίζοντας ευέλικτη διαμόρφωση και ένα συμπαγές μέγεθος.
Ο κύκλος σάρωσης PLC και οι παράγοντες επηρεασμού του
Ο κύκλος σάρωσης PLC περιλαμβάνει πέντε στάδια: εσωτερική επεξεργασία, υπηρεσία επικοινωνίας, επεξεργασία εισροών, εκτέλεση προγράμματος και επεξεργασία εξόδου. Ο χρόνος που απαιτείται για την ολοκλήρωση αυτών των πέντε σταδίων κάποτε ονομάζεται ο κύκλος σάρωσης. Επηρεάζεται από τη ταχύτητα λειτουργίας της CPU, τη διαμόρφωση υλικού PLC και το μήκος του προγράμματος χρήστη.
Μέθοδος και διαδικασία εκτέλεσης προγράμματος PLC
Το PLCS εκτελεί προγράμματα χρήστη χρησιμοποιώντας μια μέθοδο κυκλικής σάρωσης. Η διαδικασία εκτέλεσης περιλαμβάνει τρία στάδια: δειγματοληψία εισόδου, εκτέλεση προγράμματος και ανανέωση εξόδου.
Πλεονεκτήματα των συστημάτων ελέγχου PLC έναντι συστημάτων ελέγχου ρελέ
Μέθοδος ελέγχου: Τα PLC χρησιμοποιούν προγραμματιζόμενο έλεγχο, επιτρέποντας την εύκολη τροποποίηση ή ενίσχυση των απαιτήσεων ελέγχου, με απεριόριστες επαφές.
Λειτουργία εργασίας: Τα PLC λειτουργούν σε σειριακή λειτουργία, ενισχύοντας την ικανότητα αντι -παρεμβολής του συστήματος.
Ταχύτητα ελέγχου: Οι επαφές PLC ενεργοποιούνται ουσιαστικά με τους χρόνους εκτέλεσης οδηγιών που μετρούνται σε μικροδευτερόλεπτα.
Χρονοδιάγραμμα και καταμέτρηση: Οι PLC χρησιμοποιούν ολοκληρωμένα κυκλώματα ημιαγωγών ως χρονομετρητές, με παλμούς ρολογιού που παρέχονται από κρυστάλλινους ταλαντωτές, προσφέροντας υψηλές ακρίβεια χρονισμού και ευρείες δυνατότητες χρονισμού. Διαθέτουν επίσης λειτουργίες μέτρησης μη διαθέσιμες σε συστήματα αναμετάδοσης.
Αξιοπιστία και συντηρητικότητα: Τα PLC χρησιμοποιούν τεχνολογία μικροηλεκτρονικής και λειτουργούν αυτο -διαγνωστικές λειτουργίες για έγκαιρη ανίχνευση σφαλμάτων.
Αιτίες της καθυστέρησης απόκρισης εξόδου PLC και λύσεων
Τα PLC χρησιμοποιούν κεντρική δειγματοληψία και έξοδο κυκλική σάρωση. Οι καταστάσεις εισόδου διαβάζονται μόνο κατά τη διάρκεια της φάσης δειγματοληψίας εισόδου κάθε κύκλου σάρωσης και τα αποτελέσματα εκτέλεσης του προγράμματος αποστέλλονται μόνο κατά τη διάρκεια της φάσης ανανέωσης εξόδου. Επιπλέον, οι καθυστερήσεις εισόδου και εξόδου και το μήκος του προγράμματος χρήστη μπορούν να προκαλέσουν καθυστέρηση απόκρισης εξόδου. Για να βελτιωθεί η ταχύτητα απόκρισης εισόδου/εξόδου, μπορεί κανείς να αυξήσει τη συχνότητα ανανέωσης δειγματοληψίας εισόδου και εξόδου, να υιοθετήσει την ανανέωση της δειγματοληψίας και την ανανέωση της εξόδου, να χρησιμοποιήσει την είσοδο και την έξοδο διακοπής ή να εφαρμόσει έξυπνες διεπαφές I/O.
Εσωτερικά μαλακά ρελέ στη σειρά Siemens PLC
Το Siemens PLC διαθέτει διάφορα εσωτερικά μαλακά ρελέ, συμπεριλαμβανομένων των ρελέ εισροών, των ρελέ εξόδου, των βοηθητικών ρελέ, των καταχωρητών κατάστασης, των χρονομετρητών, των μετρητών και των καταχωρητών δεδομένων.
Σκέψεις επιλογής PLC
Επιλογή μοντέλου: Εξετάστε παράγοντες όπως η δομή, η μέθοδος εγκατάστασης, οι λειτουργικές απαιτήσεις, η ταχύτητα απόκρισης, η αξιοπιστία και η ομοιομορφία του μοντέλου.
Επιλογή χωρητικότητας: Με βάση τα σημεία εισόδου/εξόδου και τη χωρητικότητα μνήμης χρήστη.
Επιλογή μονάδων εισόδου/εξόδου: καλύπτει την εναλλαγή και τις αναλογικές μονάδες I/O καθώς και τις μονάδες λειτουργίας ειδικών - λειτουργιών.
Μονάδα τροφοδοσίας και άλλη επιλογή συσκευών: όπως συσκευές προγραμματισμού.
Χαρακτηριστικά της κεντρικής λειτουργίας δειγματοληψίας και εξόδου PLC
Στην κεντρική δειγματοληψία, η κατάσταση εισόδου λαμβάνεται δειγματοληψία μόνο κατά τη διάρκεια της φάσης δειγματοληψίας εισόδου ενός κύκλου σάρωσης και το άκρο εισόδου εμποδίζεται κατά τη διάρκεια της φάσης εκτέλεσης του προγράμματος. Στην κεντρική έξοδο, η φάση ανανέωσης εξόδου είναι η μόνη στιγμή που η κατάσταση στο καταχωρητή εικόνας εξόδου μεταφέρεται στο μάνδαλο εξόδου για να ανανεώσει τη διεπαφή εξόδου. Αυτός ο τρόπος λειτουργίας βελτιώνει την ικανότητα και την αξιοπιστία κατά της παρεμβολής του συστήματος, αλλά μπορεί να προκαλέσει υστέρηση απόκρισης εισόδου/εξόδου σε PLCs.
Λειτουργία και λειτουργίες λειτουργίας PLC
Τα PLC λειτουργούν χρησιμοποιώντας κεντρική δειγματοληψία, κεντρική παραγωγή και κυκλική σάρωση. Η κεντρική δειγματοληψία σημαίνει ότι η κατάσταση εισόδου λαμβάνεται δειγματοληψία μόνο κατά τη διάρκεια της φάσης δειγματοληψίας εισόδου ενός κύκλου σάρωσης, με το άκρο εισόδου να μπλοκάρει κατά την εκτέλεση του προγράμματος. Η κεντρική έξοδος αναφέρεται στη μεταφορά της κατάστασης που σχετίζεται με την έξοδο από το μητρώο εικόνας εξόδου στο μάνδαλο εξόδου μόνο κατά τη διάρκεια της φάσης ανανέωσης εξόδου για την ανανέωση της διεπαφής εξόδου. Η κυκλική σάρωση περιλαμβάνει την εκτέλεση πολλαπλών λειτουργιών σε έναν κύκλο σάρωσης μέσω του χρόνου - διαίρεση σάρωσης σε σειρά.
Σύνθεση και αρχή λειτουργίας των ηλεκτρομαγνητικών επαφών
Οι ηλεκτρομαγνητικοί επαφές αποτελούνται από ηλεκτρομαγνητικούς μηχανισμούς, επαφές, συσκευές σβήνοντας τόξο, μηχανισμούς ελατηρίου απελευθέρωσης και εξαρτήματα τοποθέτησης. Όταν ενεργοποιηθεί το ηλεκτρομαγνητικό πηνίο, το ρεύμα δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο, προκαλώντας τον ακίνητο πυρήνα σιδήρου να παράγει ηλεκτρομαγνητική αναρρόφηση που προσελκύει τον οπλισμό και ενεργοποιεί τις επαφές. Αυτό προκαλεί κανονικά κλειστές επαφές για να ανοίξουν και κανονικά ανοιχτές επαφές για να κλείσουν. Όταν το πηνίο είναι ενεργοποιημένο, η ηλεκτρομαγνητική δύναμη εξαφανίζεται και ο οπλισμός απελευθερώνεται από την άνοιξη, αποκαθιστώντας τις επαφές στην αρχική τους κατάσταση.
Ορισμός των προγραμματιζόμενων λογικών ελεγκτών (PLCs)
Το PLC είναι μια ψηφιακή ηλεκτρονική συσκευή σχεδιασμένη για βιομηχανικά περιβάλλοντα. Χρησιμοποιεί μια προγραμματιζόμενη μνήμη για την αποθήκευση οδηγιών για την εκτέλεση λογικών, διαδοχικών, χρονικών, μέτρησης και αριθμητικών λειτουργιών. Ελέγχει διάφορες μηχανικές ή παραγωγικές διαδικασίες μέσω ψηφιακής ή αναλογικής εισόδου/εξόδου.
Τα PLC και οι σχετικές περιφερειακές συσκευές έχουν σχεδιαστεί για να ενσωματώνονται εύκολα με τα συστήματα βιομηχανικού ελέγχου και να διευκολύνουν την επέκταση της λειτουργίας.
Διαφορές μεταξύ PLC και Relay - Συστήματα Επαφών
Οι διαφορές μεταξύ των συστημάτων PLC και Relay - Contactor βρίσκονται στις συσκευές σύνθεσης, τον αριθμό των επαφών και τις μεθόδους εφαρμογής ελέγχου.