PLC: mis see on, kuidas see töötab ja milleks seda tööstusautomaatikas kasutatakse

Informatec Digital » tehnoloogia » PLC: mis see on, kuidas see töötab ja milleks seda tööstusautomaatikas kasutatakse

Tööstusautomaatika ja kaasaegsete juhtimissüsteemide maailmas PLC Neist on saanud põhilised osad, mis muutsid tootmis- ja logistikasektori pöörde. Selle lisamine on võimaldanud usaldusväärset, paindlikku ja turvalist ülesannete automatiseerimist, võimaldades ettevõtetel optimeerida ressursse ja saavutada tõhusust, mida on raske teiste süsteemidega võrrelda. Aga kas sa tõesti tead? Mis on PLC?, kuidas see töötab või milleks seda praktikas kasutatakse?

Kui soovite mõista seda olulist tehnoloogiat nii tööstuses kui ka elamu- ja ärirakendustes, leiate siit selge, põhjaliku ja ajakohase selgituse. Avastage põhjalikult PLC-de põhipunktid, eelised, tüübid ja rakendused, integreerides kõik nüansid ja lähenemisviisid, mida pakuvad kõige olulisemad hispaaniakeelsed allikad.

Mis on PLC?

Mõiste PLC pärineb inglise keelest Programmable Logic Controller, tõlgitud kui Programmeeritav loogikakontroller. See on vastupidav elektrooniline seade või arvuti, mis on spetsiaalselt loodud tööstuslike masinate ja protsesside automaatseks juhtimiseks. See on "aju", mis vastutab signaalide vastuvõtmise eest erinevatelt anduritelt, töötleb neid vastavalt eelnevalt konfigureeritud programmile ja aktiveerib väljundeid masinate, süsteemide ja kogu protsesside juhtimiseks.

Need digitaalsed automaadid Need on loodud töötama nõudlikes keskkondades, kus keskkonnatingimused (tolm, temperatuur, vibratsioon, niiskus) võivad tavapärastele kontoriseadmetele ebasoodsad olla. PLC põhieesmärk on automatiseerimine: käsitsitöö või vanade relee- ja lülitisüsteemide asendamine paindliku, programmeeritava ning palju turvalisema ja tõhusama elektroonilise juhtimisega.

Tänu teie mitmekülgsus ja ümberprogrammeerimise lihtsus, on PLC-d tõrjunud välja jäigemad ja keerulisemad lahendused. Need võimaldavad protsessi modifikatsioone, kiiret kohanemist tootmismuutustega, laiendada funktsionaalsust ja palju kiiremat hooldust.

PLC-de ajalugu ja areng

PLC-de algus ulatub 1960. aastate lõppu. Autotööstus, eriti Ameerika Ühendriikides, pidi välja vahetama releed täis paneelid ja keerulisi juhtmeid, mille muutmine nõudis palju aega ja raha. Vastuseks tekkisid esimesed programmeeritavad seadmed, mis peagi arenesid, hõlmates mikroprotsessoreid, laiendades võimalusi ja võimaldades sidet teiste seadmetega.

Järgmiste aastakümnete jooksul Tehnoloogiline areng tõi endaga kaasa võimsamad, kompaktsemad ja ökonoomsemad PLC-d. 80. aastatel muutis protokollide standardimine ja täiustatud programmeerimiskeeled PLC-d tööstusautomaatikas domineerivaks lahenduseks. Tänapäeval viivad integratsioon SCADA-süsteemidega, side tööstusvõrkude kaudu ja graafiliste liideste (HMI) kasutuselevõtt lõpule selle tehnoloogia kvalitatiivse arenguhüppe.

Kuidas PLC töötab?

Operatsioon a PLC võib jagada mitmeks põhietapiks, mida korratakse tsükliliselt millisekundites:

• Sisendsignaalide vastuvõtmine: PLC saab teavet (ON/OFF olekud või analoogväärtused) anduritelt, lülititelt, surunuppudelt, piirlülititelt või väliseadmetelt.
• Andmetöötlus: kui kirjed on mällu salvestatud, kuvatakse CPU käivitab kasutajaprogrammi nende signaalide tõlgendamine ja tegevuste määramine.
• Väljundite aktiveerimine: Programmi loogika järgi PLC genereerib väljundsignaale mis aktiveerivad täiturmehhanisme, releed, kontaktoreid, mootoreid, klappe, lampe, alarme ja muid elemente.
• Suhtlemine ja supervisioonPLC-d saavad vahetada andmeid teiste PLC-de, SCADA-süsteemide või HMI-liidestega, võimaldades nii kaugjuhtimist kui ka otsest järelevalvet ja operaatoritepoolset suhtlust.

Täielik tsükkel (tuntud kui "skannimine") sisaldab enesediagnostikat, sisendi lugemist, programmi täitmist, väljundi värskendamist ja suhtlusülesandeid. See reaalajas toimimine tagab kohese ja usaldusväärse reageerimise igale rajatises tuvastatud sündmusele.

PLC põhikomponendid

Kõik PLC See koosneb mitmest moodulist, mis vastutavad konkreetsete funktsioonide eest:

• CPU (keskprotsessor): See on PLC tuum, kus täidetakse juhtimisloogikat ja töödeldakse kõiki juhiseid.
• Mälumoodulid: Need salvestavad kasutajaprogrammi, töötlevad andmeid, parameetreid ja ajaloolisi kirjeid.
• Sisendmoodulid: Need võimaldavad saada anduritelt või välisseadmetelt elektrilisi signaale, muutes need signaalid nii, et protsessor saaks neid tõlgendada.
• Väljundmoodulid: Need genereerivad signaale releede, kontaktorite, ventiilide, mootorite või mis tahes ühendatud seadme aktiveerimiseks.
• Toiteallikas: See varustab kõigi sisemiste komponentidega vajalikku toidet.
• Programmeerimisüksus: Võimaldab kasutajal laadida, muuta või jälgida juhtimisprogrammi sülearvuti, arvuti või pihuterminali abil.

Lisaks sisaldavad paljud PLC-d sidemoodulid integreerida tööstusvõrkudesse ja HMI liidesed et hõlbustada otsest suhtlemist operaatoriga.

PLC programmeerimine ja keeled

Kuidas programmeerida PLC-d on üks selle suuri eeliseid. See võimaldab kohandada ja ümber seadistada tootmis- või automatiseerimisprotsesse vastavalt ettevõtte vajadustele. Rahvusvaheline standard IEC 61131 kehtestab PLC programmeerimiseks mitu keelt, millest kõige sagedamini kasutatakse:

• Redeli diagramm (LD): "Redel" elektriskeemide põhjal on see kõige traditsioonilisem ja elektrikogemusega tehnikutele lihtsaim.
• Funktsiooniplokkskeem (FBD): Esindab loogikat graafiliselt ühendatud plokkide kaudu parema visualiseerimise jaoks.
• Struktureeritud tekst (ST): See kasutab tavapäraste programmeerimiskeeltega sarnast süntaksit, mis sobib keerukate protsesside jaoks.
• Juhiste loend (IL) ja järjestusskeem (SFC): Muud konkreetsetele rakendustele orienteeritud keeled.

Programm on välja töötatud arvutites, kasutades iga tootja pakutavat spetsiaalset tarkvara. ja edastatakse PLC-le kaabli või võrguühenduse kaudu.

PLC-de eristavad omadused

Nendel seadmetel on mitmeid omadusi, mis eristavad neid selgelt teistest juhtimissüsteemidest, näiteks mikrokontrolleritest, tööstusarvutitest või juhtmega releedest:

• Tugevus: Need on loodud taluma tehastele või tootmisliinidele omaseid ebasoodsaid tingimusi.
• Töökindlus: Need pakuvad pidevat ja ohutut töötamist, minimeerides rikete või ettenägematute peatumiste riski.
• Paindlikkus ja ümberkonfigureerimise lihtsus: Protsessi juhtimise muudatusi saab hõlpsasti teha programmi kohandamise kaudu, ilma et oleks vaja juhtmestikku füüsilisi muudatusi teha.
• ModulaarsusPaljud mudelid võimaldavad süsteemi vajaduste kasvades sisendite/väljundite arvu laiendada või funktsioone lisada.
• Side: Integratsioon kõrgema taseme süsteemidega (SCADA, MES, ERP-d) ja tööstusvõrkudega (Ethernet/IP, Profibus, Modbus jne).
• Ühilduvus erinevate programmeerimiskeeltega: Sobib nii elektritöötajatele kui arvutiinseneridele.
• Sõbralik kasutajaliides: puuteekraaniga HMI või graafiliste paneelide kaudu, et hõlbustada installi toimimist ja diagnoosimist.

PLC tüübid

Sõltuvalt juhitava protsessi keerukusest ja rakenduskeskkonnast on erinevat tüüpi PLC-sid:

• kompaktne PLC: need integreerivad kõik moodulid (CPU, sisendid/väljundid ja toiteplokk) ühte korpusesse. Need sobivad ideaalselt väikeste või keskmise suurusega süsteemide jaoks, kus ruumi on vähe ja laiendusi pole vaja.
• Modulaarne PLC: koosneb sõltumatutest moodulitest (CPU, I/O, side jne), mida saab vastavalt vajadustele kombineerida. Need pakuvad suuremat laienemist ja paindlikkust ning on eelistatud valik keskmiste või suurte tööstussüsteemide jaoks.
• Rackmount PLC: kasutatakse laialdaselt suurtes paigaldistes, võimaldades monteerida ja kombineerida erinevaid mooduleid ühte kaadrisse, hõlbustades nende vahelist teabevahetust ning pakkudes suurepärast töötlemis- ja laiendamisvõimet.
• PLC sisseehitatud HMI-ga: Need sisaldavad integreeritud graafilist kasutajaliidest, mis lihtsustab suhtlemist operaatoriga ja vähendab elementide juhtmestikku.
• PLC tarkvara abil: Neil ei ole oma füüsilist protsessorit, kuid nad kasutavad juhtimisprogrammi käivitamiseks arvuti või serveri protsessorit. Need sobivad ideaalselt simuleerimiseks, arendamiseks ja testimiseks, kuigi kriitiliste rakenduste jaoks on alati soovitatav kasutada traditsioonilist riistvaralist PLC-d.
• Slot PLC: need ühendatakse nagu PCI-kaardid arvuti sees, ühendades modulaarsuse eelised arvutitöötlusega.

PLC rakendused ja kasutusalad tööstuses

Kohanemisvõime PLC võimaldab seda kasutada igat tüüpi tööstus- ja kaubandussektorites, näiteks:

• Tootmis- ja tootmissüsteemid: Koosteliinide, tööpinkide, plasti- ja metallimasinate, tööstusrobotite ja automaatsete koosteprotsesside juhtimine.
• Kliimaseadmed, turva- ja energiapaigaldised: Kütte, kliimaseadmete, valgustuse juhtimise, automaatuste ja signalisatsioonisüsteemide reguleerimine tööstusrajatistes või suurhoonetes.
• Keemilised ja toiduprotsessid: Kaalumise, doseerimise, segamise, täitmise, pakendamise ja ladustamise jälgimine ja kontroll, lõpptoote kvaliteedi ja toiduohutuse tagamine.
• Logistika automatiseerimine: Automatiseeritud ladude, sisetranspordisüsteemide, konveierilintide, virnastajakraanade ja komplekteerimisrobotite haldamine, kaupade asukoha ja oleku reaalajas arvestuse pidamine.
• Autotööstus: Rakendused koosteliinidel, keevitusmasinates, värvimiskabiinides, freespinkides, puurmasinates ja komponentide valmistamisel.
• Puhastus- ja energiajaamad: Veejaamade juhtimine, puhastamine, naftatorustikud, kaalumisprotsessid, temperatuuri reguleerimine, termiline töötlemine ja elektrijaotus.

Praegune trend viitab a PLC-de suurem integreerimine Industry 4.0 tehnoloogiatega, mis võimaldab pilveühenduvust, täiustatud andmeanalüüsi ja integreerimist tehisintellektisüsteemidega. Programmeeritavad loogikakontrollerid jäävad seega tööstuse automatiseerimise ja digitaliseerimise tuumaks.

PLC-de peamised eelised teiste süsteemide ees

Vastuvõtmine PLC-d Juhtimislahendusena pakub see mitmeid eeliseid:

• Kiire ja lihtne hooldus: Lihtne tõrkediagnoos, võimalus testida ilma füüsilist juhtmestikku muutmata.
• Skaleeritavus ja modulaarsus: süsteemi lihtne laiendamine moodulite lisamisega, ilma et oleks vaja drastilisi ümberkujundusi.
• Kulude ja ruumi vähendamine: Vähem vajadus releepaneelide, füüsilise ruumi ning arendus- ja juurutusaegade järele.
• turvalisus: Võimalus riskide vältimiseks lisada blokeerimis-, kaitse- ja hädaseiskamisfunktsioone.
• Täiustatud jälgimine: Reaalajas jälgimine, häirete genereerimine, andmete salvestamine ja analüüs, mis hõlbustab ennustavat hooldust.
• Ühendus ja tsentraliseeritud juhtimine: Lihtne integreerida tööstusvõrkudesse ja kõrgema taseme juhtimissüsteemidega (SCADA, WMS, WMS, ERP süsteemid jne).

Kus kasutatakse PLC-sid ja praktilisi näiteid?

Mõned tüüpilised juhtumid, kus PLC-d oluliste elementide hulka kuuluvad:

• Automaatsed autopesulad: Andurite järjestuste juhtimine (sõidukite olemasolu kindlaksmääramine, fooride, ventilaatorite ja pumpade aktiveerimine vastavalt programmeeritud parameetritele).
• Autotehased: värvimis-, keevitus- ja montaažiliinide, samuti kvaliteedikontrolli ja materjalide doseerimissüsteemide haldamine.
• Transpordi- ja logistikasüsteemid: Pakendite, konteinerite või aluste liikumise ja sorteerimise automatiseerimine suurtes ladudes ja logistikakeskustes.
• Toidutööstus: kriitiliste protsesside juhtimine, nagu villimine, pastöriseerimine, täitmine, märgistamine või pakendamine, kui homogeensus ja ohutus on olulised.
• Targad hooned: Kliimaseadmete, valgustuse, liftide ja läbipääsusüsteemide reguleerimine.

Praegu on isegi kodumaistes rakendustes olemas mudelid Elamu PLC-d mõeldud energiahalduse, niisutusjuhtimise või koduautomaatikasüsteemide jaoks.

Enim kasutatud PLC kaubamärgid ja mudelid

Rahvusvahelisel turul paistavad silma sellised tootjad nagu Siemens ja Allen Bradley, kes juhivad tööstust kõikidele sektoritele kohandatud lahendustega. Siemens on Euroopa ja Aasia etalon tänu oma perekondadele S7-200, S7-300, S7-400, S7-1200 ja S7-1500. Allen Bradley omalt poolt domineerib Põhja-Ameerika turul selliste süsteemidega nagu ControlLogix, MicroLogix ja CompactLogix, mis hõlmavad kõike alates väikestest kuni suurte tööstusrajatisteni.

On ka Spetsiaalsed PLC-d konkreetsetes ülesannetes, nagu tootmisandmete pesapõhine salvestus või tarkvarapõhine salvestus simulatsioonideks ja testimiseks enne tegelikku rakendamist.

Kulud ja investeeringutasuvus PLC rakendamisel

El PLC esialgne maksumus See sõltub iga paigalduse jaoks vajalike moodulite kaubamärgist, tüübist ja kogusest. Siiski, investeeringutasuvus on kohene tänu säästvale hooldusele, vigade vähendamisele, suurenenud tootlikkusele ja paindlikkusele uute turunõuetega kohanemisel.

Iga päev ilmuvad ökonoomsemad ja kompaktsemad mudelid, mis on kättesaadavad väikestele ja keskmise suurusega ettevõtetele, ilma et see kahjustaks kvaliteeti või ohutust. Usaldusväärsesse PLC-sse investeerimine tähendab investeerimist ettevõtte tulevikku ja konkurentsivõimesse.

Viimastel aastakümnetel on tehnoloogia PLC-d on nii palju arenenud, et see on nüüd võimalik tsentraliseerida kõike alates raskete masinate juhtimisest kuni logistikaprotsesside või hoonete energiaseireni, skaleeritavate, turvaliste ja lihtsalt hooldatavate lahendustega. Kui olete kirglik tööstuse, inseneriteaduse vastu või soovite lihtsalt mõista, kuidas kaasaegsed tootmissüsteemid on automatiseeritud ja optimeeritud, on programmeeritavate loogikakontrollerite maailma põhjalik mõistmine kohustuslik.