kategória: Najlepšie články » Domáca automatizácia
Počet zobrazení: 149188
Komentáre k článku: 5
Princíp činnosti a základy programovania PLC
Programovateľné logické kontroléry (PLC)
Pred príchodom polovodičových logických obvodov bol vývoj logických riadiacich systémov založený na elektromechanických relé. Relé nie sú do dnešného dňa zastarané v cieľovom mieste, ale napriek tomu sú v niektorých svojich predchádzajúcich funkciách nahradené radičom.
V modernom priemysle existuje veľké množstvo rôznych systémov a procesov, ktoré si vyžadujú automatizáciu, ale teraz sú takéto systémy zriedka navrhnuté z relé. Moderné výrobné procesy potrebujú zariadenie, ktoré je naprogramované na vykonávanie rôznych logických funkcií. Na konci 60. rokov vyvinula americká spoločnosť Bedford Associates počítačové zariadenie s názvom MODICON (Modular Digital Controller). Neskôr sa názov zariadenia stal názvom jednotky spoločnosti, ktorá ho navrhla, vyrobila a predala.
Ostatné spoločnosti vyvinuli svoje vlastné verzie tohto zariadenia a nakoniec sa stalo známym ako PLC alebo programovateľný logický ovládač, Cieľom programovateľného radiča, ktorý je schopný simulovať činnosť veľkého počtu relé, bolo nahradiť elektromechanické relé za logické prvky.
PLC má sadu vstupných terminálov, pomocou ktorých môžete monitorovať stav snímačov a spínačov. K dispozícii sú tiež výstupné svorky, ktoré poskytujú signál „vysoký“ alebo „nízky“ na indikátory výkonu, solenoidové ventily, stýkače, malé motory a ďalšie zariadenia na samokontrolu.
PLC sa dajú ľahko programovať, pretože ich programovací jazyk pripomína logiku relé. Bežný priemyselný elektrotechnik alebo elektrotechnik, zvyknutý na čítanie logických obvodov rebríka, sa preto bude pri programovaní PLC cítiť pohodlne, aby vykonával rovnaké funkcie.
Spojenie signálov a štandardné programovanie sa pre rôzne modely PLC trochu líšia, sú však dosť podobné, čo vám umožňuje umiestniť „všeobecný“ úvod do programovania tohto zariadenia.
Nasledujúci obrázok zobrazuje jednoduchý PLC alebo skôr to, ako by mohol vyzerať spredu. Dva skrutkové svorky na pripojenie interných obvodov PLC do 120 VAC sú označené L1 a L2.
Šesť skrutkových svoriek umiestnených na ľavej strane slúži na pripojenie vstupných zariadení. Každý terminál predstavuje svoj vstupný kanál (X). Skrutková svorka („všeobecné“ pripojenie) umiestnená v ľavom dolnom rohu je obvykle pripojená na zdroj prúdu L2 (neutrálny) s napätím 120 V AC.
Vo vnútri puzdra PLC, ktoré spája každú vstupnú svorku so spoločnou svorkou, sa nachádza odpojovač zariadenia (LED), ktorý poskytuje elektricky izolovaný „vysoký“ signál pre obvod počítača (fototranzistor interpretuje svetlo LED), keď je medzi zodpovedajúcou vstupnou svorkou a spoločnou spoločnou svorkou 120 V striedavý prúd. terminál. LED dióda na prednej strane PLC umožňuje pochopiť, ktorý vstup je aktívny:
Výstupné signály sú generované počítačovými obvodmi PLC, aktivujúcimi spínacie zariadenie (tranzistor, tyristor alebo dokonca elektromechanické relé) a pripájajú svorku „Source“ (pravý dolný roh) k akémukoľvek výstupu označenému písmenom Y. Zdrojový terminál je obvykle spojený s L1. Rovnako ako každý vstup, je každý výstup, ktorý je pod napätím, označený LED diódou:
PLC teda môže byť pripojené k akýmkoľvek zariadeniam, ako sú spínače a elektromagnety.
Základy programovania PLC
Moderná logika riadiaceho systému je inštalovaná v PLC prostredníctvom počítačového programu.Tento program určuje, ktoré výstupy sú živé a za akých vstupných podmienok. Aj keď samotný program pripomína reléový logický obvod, vo vnútri PLC nefungujú žiadne spínacie kontakty alebo reléové cievky na vytváranie spojení medzi vstupom a výstupom. Tieto kontakty a cievky sú imaginárne. Program sa zapisuje a zobrazuje pomocou osobného počítača pripojeného k programovaciemu portu PLC.
Zvážte nasledujúci obvod a program PLC:
Ak tlačidlo nie je aktivované (vo vypnutom stave), signál sa neodošle na vstup X1. V súlade s programom, ktorý zobrazuje "otvorený" vstup X1, signál nebude vysielaný na výstup Y1. Výstup Y1 teda zostane bez napätia a indikátor k nemu pripojený sa vypne.
Po stlačení tlačidla sa signál odošle na vstup X1. Všetky kontakty X1 v programe budú mať aktivovaný stav, akoby to boli reléové kontakty aktivované dodávaním napätia do reléovej cievky zvanej X1. V tomto prípade bude otvorený kontakt X1 „uzavretý“ a vyšle signál na cievku Y1. Keď je cievka Y1 zapnutá, výstup Y1 sa rozsvieti s pripojenou žiarovkou.
Malo by byť zrejmé, že kontakt X1 a cievka Y1 sú spojené pomocou vodičov a „signál“, ktorý sa objaví na monitore počítača, je virtuálny. Neexistujú ako skutočné elektrické komponenty. Sú prítomné iba v počítačovom programe - súčasť softvéru - a len pripomínajú, čo sa deje v reléovom obvode.
Rovnako dôležité je pochopiť, že počítač používaný na písanie a editovanie programu nie je potrebný pre ďalšie použitie PLC. Po načítaní programu do programovateľného radiča je možné počítač vypnúť a PLC bude nezávisle vykonávať programové príkazy. Na ilustráciu uvádzame monitor osobného počítača, aby ste pochopili spojenie medzi skutočnými podmienkami (stav spínača a stavy svetiel) a stavmi programov (signály prostredníctvom virtuálnych kontaktov a virtuálnych cievok).
Skutočný výkon a univerzálnosť PLC sa odhalí, keď chceme zmeniť správanie riadiaceho systému. Pretože PLC je programovateľné zariadenie, môžeme zmeniť príkazy, ktoré sme nastavili, bez toho, aby ste prekonfigurovali komponenty k nemu pripojené. Predpokladajme, že sme sa rozhodli prepnúť funkciu „vypínač - žiarovka“ opačným smerom: stlačením tlačidla vypnete svetlo a uvoľnením ho zapnete.
Riešenie tohto problému v reálnych podmienkach spočíva v tom, že spínač, ktorý je „otvorený“ za normálnych podmienok, je nahradený „zatvorený“. Jeho softvérové riešenie mení program tak, že kontakt X1 je za normálnych podmienok „uzavretý“ a nie „otvorený“.
Na nasledujúcom obrázku uvidíte program, ktorý sa už zmenil a spínač nie je aktivovaný:
A tu je spínač aktivovaný:
Jednou z výhod implementácie logického riadenia v softvéri na rozdiel od riadenia pomocou hardvéru je to, že vstupné signály sa môžu použiť toľkokrát, koľkokrát je potrebné. Napríklad zvážte obvod a program určený na zapnutie žiarovky, ak sú súčasne aktivované najmenej dva z týchto troch spínačov:
Na vybudovanie podobného obvodu pomocou relé sa budú vyžadovať tri relé s dvoma otvorenými kontaktmi za normálnych podmienok, z ktorých každé sa musí použiť. Použitím PLC však môžeme naprogramovať toľko pinov pre každý vstup „X“, aký by sme chceli bez pridania akéhokoľvek ďalšieho zariadenia (každý vstup a výstup by nemal obsadzovať viac ako 1 bit v digitálnej pamäti PLC) a volať ich toľkokrát, koľko je potrebné ,
Okrem toho, pretože každý výstup PLC nezaberá v pamäti viac ako jeden bit, môžeme do programu pridať kontakty, čím sa výstup Y uvedie do neaktivovaného stavu. Napríklad si vezmite schému motora so systémom na riadenie začiatku pohybu a zastavenia:
Spínač pripojený na vstup X1 slúži ako tlačidlo „Štart“, zatiaľ čo prepínač pripojený na vstup X2 slúži ako tlačidlo „Stop“. Ďalší kontakt s názvom Y1, podobne ako tlač v kontakte, umožňuje, aby stykač motora zostal pod napätím, aj keď uvoľníte tlačidlo Štart. V tomto prípade môžete vidieť, ako sa kontakt X2, „zatvorený“ za normálnych podmienok, objaví vo farebnom bloku, čo ukazuje, že je v stave „zatvorený“ („elektricky vodivý“).
Ak stlačíte tlačidlo "Štart", potom prúd prechádza cez "uzavretý" kontakt X1 a pošle 120 VAC do stykača motora. Paralelný kontakt Y1 sa tiež „uzavrie“ a tým uzavrie obvod:
Ak teraz stlačíme tlačidlo „Štart“, kontakt X1 prejde do stavu „otvorený“, ale motor bude naďalej pracovať, pretože zatvorený kontakt Y1 bude stále udržiavať cievku pod napätím:
Ak chcete zastaviť motor, musíte rýchlo stlačiť tlačidlo „Stop“, ktoré oznámi napätie na vstupe X1 a „rozpojený“ kontakt, ktorý povedie k ukončeniu napájania cievkou Y1:
Keď stlačíte tlačidlo „Stop“, vstup X1 zostal bez napätia, čím sa kontakt X1 vráti do normálneho stavu „zatvorené“. Za žiadnych okolností nebude motor bežať znova, kým znova nestlačíte tlačidlo Štart, pretože sa stratila tlač na kolíku Y1:
Model ovládacích zariadení PLC odolných voči poruchám je veľmi dôležitý, ako je to v prípade elektromechanických reléových ovládacích zariadení. Vždy je potrebné zohľadniť účinok chybne „otvoreného“ kontaktu na fungovanie systému. Napríklad v našom prípade, ak je kontakt X2 chybne „otvorený“, nebude možné zastaviť motor!
Riešením tohto problému je preprogramovanie kontaktu X2 vo vnútri PLC a skutočne stlačte tlačidlo Stop:
Pokiaľ nie je stlačené tlačidlo „Stop“, vstup PLC X2 je pod napätím, t.j. kontakt X2 je „uzavretý“. To umožňuje, aby sa motor spustil, keď je prúd sprostredkovaný na svorku X1, a pokračoval v činnosti, keď sa uvoľní tlačidlo "Štart". Keď stlačíte tlačidlo „Stop“, kontakt X2 prejde do stavu „otvorený“ a motor prestane pracovať. Takto môžete vidieť, že medzi týmto a predchádzajúcim modelom nie je funkčný rozdiel.
Ak však bola vstupná svorka X2 chybne „otvorená“, vstup X2 možno zastaviť stlačením tlačidla „Stop“. Výsledkom je okamžité vypnutie motora. Tento model je bezpečnejší ako predchádzajúci model, keď stlačenie tlačidla „Stop“ znemožní zastavenie motora.
Okrem vstupov (X) a výstupov (Y) v PLC je možné použiť aj „interné kontakty a cievky. Používajú sa rovnakým spôsobom ako pomocné relé používané v štandardných reléových obvodoch.
Na pochopenie princípu činnosti „vnútorných“ obvodov a kontaktov zvážte nasledujúci obvod a program vyvinutý na základe troch vstupov logickej funkcie AND:
V tomto obvode svieti kontrolka, kým nestlačíte jedno z tlačidiel. Ak chcete lampu vypnúť, stlačte všetky tri tlačidlá:
Tento článok o programovateľných logických radičoch ilustruje iba malú vzorku ich schopností. Ako počítač PLC môže vykonávať ďalšie pokročilé funkcie s oveľa väčšou presnosťou a spoľahlivosťou ako pri použití elektromechanických logických zariadení. Väčšina PLC má viac ako šesť vstupov a výstupov. Na nasledujúcom obrázku je zobrazené jedno z PLC Allen-Bradley:
Vďaka modulom, z ktorých každý má 16 vstupov a výstupov, má toto PLC možnosť ovládať tucet zariadení.Umiestnenie v riadiacej skrini PLC zaberá málo miesta (pre elektromechanické relé, ktoré vykonávajú rovnaké funkcie, by bolo potrebné oveľa viac voľného miesta).
Jednou z výhod PLC, ktorú jednoducho nemožno duplikovať elektromechanickým relé, je diaľkové monitorovanie a riadenie prostredníctvom digitálnej siete počítača. Pretože PLC nie je nič viac ako špecializovaný digitálny počítač, môže ľahko „komunikovať“ s inými počítačmi. Nasledujúca fotografia je grafickým znázornením procesu plnenia kvapaliny (čerpacie stanice pre čistenie komunálnych odpadových vôd) riadené PLC. Navyše samotná stanica sa nachádza pár kilometrov od monitora počítača.
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: