PLC: kas tai yra, kaip jis veikia ir kam jis naudojamas pramoninėje automatizacijoje

Informatec Digital » technologija » PLC: kas tai yra, kaip jis veikia ir kam jis naudojamas pramoninėje automatizacijoje

Pramoninės automatikos ir modernių valdymo sistemų pasaulyje, PLC Jie tapo esminiais elementais, sukėlęs revoliuciją gamybos ir logistikos sektoriuje. Jo įtraukimas įgalino patikimą, lankstų ir saugų užduočių automatizavimą, leidžiantį įmonėms optimizuoti išteklius ir pasiekti efektyvumą, kurį sunku suderinti su kitomis sistemomis. Bet ar tikrai žinai? Kas yra PLC?, kaip tai veikia arba kam jis naudojamas praktikoje?

Jei norite suprasti šią esminę technologiją tiek pramonėje, tiek gyvenamosiose ir komercinėse srityse, čia rasite aiškų, išsamų ir naujausią paaiškinimą. Atraskite pagrindinius PLC dalykus, privalumus, tipus ir programas, integruodami visus niuansus ir metodus, pateiktus iš svarbiausių ispanų kalbos šaltinių.

Kas yra PLC?

Terminas PLC kilęs iš anglų kalbos Programuojamas loginis valdiklis, išversta kaip Programuojamas loginis valdiklis. Tai tvirtas elektroninis įrenginys arba kompiuteris, specialiai sukurtas automatiniam pramoninių mašinų ir procesų valdymui. Tai „smegenys“, atsakingos už signalų iš skirtingų jutiklių priėmimą, jų apdorojimą pagal iš anksto sukonfigūruotą programą ir išėjimų įjungimą mašinoms, sistemoms ir visiems procesams valdyti.

Šie skaitmeniniai automatai Jie sukurti veikti sudėtingoje aplinkoje, kur aplinkos sąlygos (dulkės, temperatūra, vibracija, drėgmė) gali būti nepalankios bet kokiai įprastai biuro įrangai. Pagrindinė PLC paskirtis – automatizavimas: rankinio darbo ar senų relių ir jungiklių sistemų pakeitimas lanksčiu, programuojamu, daug saugesniu ir efektyvesniu elektroniniu valdymu.

Jūsų dėka universalumas ir lengvas perprogramavimas, PLC išstūmė griežtesnius ir sudėtingesnius sprendimus. Jie leidžia modifikuoti procesus, greitai prisitaikyti prie gamybos pokyčių, išplėsti funkcionalumą ir daug judresnę priežiūrą.

PLC istorija ir raida

PLC pradžia siekia septintojo dešimtmečio pabaigą. Automobilių pramonei, ypač JAV, reikėjo pakeisti plokštes, pilnas relių ir sudėtingų laidų, o tai pareikalavo daug laiko ir pinigų. Reaguodama į tai, atsirado pirmieji programuojami įrenginiai, kurie netrukus buvo įtraukti į mikroprocesorius, išplėtė galimybes ir įgalino ryšį su kitais įrenginiais.

Per ateinančius dešimtmečius Technologinė evoliucija atnešė galingesnius, kompaktiškesnius ir ekonomiškesnius PLC. Devintajame dešimtmetyje protokolų standartizavimas ir patobulintos programavimo kalbos padarė PLC dominuojančiu pramonės automatizavimo sprendimu. Šiandien integracija su SCADA sistemomis, komunikacija pramoniniais tinklais ir grafinių sąsajų (HMI) pritaikymas užbaigia kokybinį šios technologijos šuolį į priekį.

Kaip veikia PLC?

Operacija PLC gali būti suskirstyti į keletą pagrindinių etapų, kurie kartojasi cikliškai milisekundėmis:

• Įvesties signalų priėmimas: PLC gauna informaciją (ON/OFF būsenas arba analogines reikšmes) iš jutiklių, jungiklių, mygtukų, ribinių jungiklių ar lauko įrenginių.
• Duomenų apdorojimas: kai įrašai išsaugomi atmintyje, CPU vykdo vartotojo programą interpretuoti tuos signalus ir nustatyti, kokių veiksmų turėtumėte imtis.
• Išėjimų aktyvinimas: Pagal programos logiką PLC generuoja išvesties signalus kurie įjungia pavaras, reles, kontaktorius, variklius, vožtuvus, lempas, signalizacijas ir kitus elementus.
• Bendravimas ir supervizijaPLC gali keistis duomenimis su kitais PLC, SCADA sistemomis arba HMI sąsajomis, todėl operatoriai gali valdyti nuotoliniu būdu ir tiesiogiai stebėti bei sąveikauti.

Visas ciklas (žinomas kaip „nuskaitymas“) apima savidiagnozę, įvesties skaitymą, programos vykdymą, išvesties atnaujinimą ir ryšio užduotis. Ši operacija realiuoju laiku užtikrina greitą ir patikimą reakciją į bet kokį objekte aptiktą įvykį.

Pagrindiniai PLC komponentai

Visi PLC Jį sudaro keli moduliai, atsakingi už konkrečias funkcijas:

• CPU (centrinis procesorius): Tai yra PLC branduolys, kuriame vykdoma valdymo logika ir apdorojamos visos instrukcijos.
• Atminties moduliai: Jie saugo vartotojo programą, apdoroja duomenis, parametrus ir istorinius įrašus.
• Įvesties moduliai: Jie leidžia priimti elektrinius signalus iš jutiklių ar išorinių įrenginių, transformuojant šiuos signalus, kad CPU galėtų juos interpretuoti.
• Išvesties moduliai: Jie generuoja signalus, kad įjungtų reles, kontaktorius, vožtuvus, variklius ar bet kurį prijungtą įrenginį.
• Maitinimo šaltinis: Jis tiekia reikiamą maitinimą visiems vidiniams komponentams.
• Programavimo vienetas: Leidžia vartotojui įkelti, modifikuoti arba stebėti valdymo programą naudojant nešiojamąjį kompiuterį, asmeninį kompiuterį ar delninį terminalą.

Be to, yra daug PLC komunikacijos moduliai integruotis į pramonės tinklus ir HMI sąsajos palengvinti tiesioginį bendravimą su operatoriumi.

PLC programavimas ir kalbos

Kaip programuoti PLC Tai vienas didžiausių jos privalumų. Tai leidžia pritaikyti ir perkonfigūruoti gamybos ar automatizavimo procesus, keičiantis įmonės poreikiams. Tarptautinis standartas IEC 61131 nustato keletą PLC programavimo kalbų, dažniausiai naudojamos:

• Kopėčių diagrama (LD): Remiantis „kopėčių“ elektros schemomis, tai yra tradiciškiausia ir paprasčiausia technika, turintiems elektros patirties.
• Funkcijų bloko schema (FBD): Atstovauja logikai per grafiškai sujungtus blokus, kad būtų galima geriau vizualizuoti.
• Struktūrinis tekstas (ST): Jame naudojama sintaksė, panaši į įprastas programavimo kalbas, tinkama sudėtingiems procesams.
• Instrukcijų sąrašas (IL) ir sekos diagrama (SFC): Kitos kalbos, orientuotos į konkrečias programas.

Programa kuriama kompiuteriuose naudojant specialią kiekvieno gamintojo pateiktą programinę įrangą. ir kabeliu arba tinklo ryšiu perduodamas į PLC.

Išskirtinės PLC savybės

Šie įrenginiai turi keletą savybių, kurios aiškiai išskiria juos nuo kitų valdymo sistemų, tokių kaip mikrovaldikliai, pramoniniai kompiuteriai ar laidinės relės:

• Tvirtumas: Jie sukurti taip, kad atlaikytų nepalankias sąlygas, būdingas gamykloms ar gamybos linijoms.
• Patikimumas: Jie siūlo nuolatinį ir saugų veikimą, sumažindami gedimų ar neplanuotų sustojimų riziką.
• Lankstumas ir lengvas perkonfigūravimas: Proceso valdymo pakeitimus galima lengvai atlikti koreguojant programą, nereikia fizinių laidų modifikacijų.
• ModuliškumasDaugelis modelių leidžia išplėsti įėjimų / išėjimų skaičių arba pridėti funkcijų, augant sistemos poreikiams.
• Komunikacija: Integracija su aukštesnio lygio sistemomis (SCADA, MES, ERP) ir pramoniniais tinklais (Ethernet/IP, Profibus, Modbus ir kt.).
• Suderinamumas su įvairiomis programavimo kalbomis: Tinka tiek elektros, tiek kompiuterių inžinieriams.
• Draugiška vartotojo sąsaja: per HMI arba grafinius skydelius su jutikliniais ekranais, kad būtų lengviau valdyti ir diagnozuoti įrenginį.

PLC tipai

Atsižvelgiant į valdomo proceso sudėtingumą ir taikomąją aplinką, yra įvairių tipų PLC:

• kompaktiškas PLC: Jie integruoja visus modulius (procesorių, įėjimus/išėjimus ir maitinimo šaltinį) į vieną korpusą. Jie idealiai tinka mažoms ar vidutinio dydžio sistemoms, kuriose erdvė yra ribota ir nereikės plėsti.
• Modulinis PLC: sudaryta iš nepriklausomų modulių (procesoriaus, įvesties/išvesties, ryšio ir kt.), kuriuos galima derinti pagal poreikius. Jie pasižymi didesne plėtra ir lankstumu, todėl yra tinkamiausias pasirinkimas vidutinėms arba didelėms pramoninėms sistemoms.
• Rackmount PLC: Plačiai naudojami dideliuose įrenginiuose, jie leidžia montuoti ir sujungti skirtingus modulius viename rėmelyje, palengvinant keitimąsi informacija tarp jų ir suteikiant puikias apdorojimo bei išplėtimo galimybes.
• PLC su įmontuotu HMI: Juose yra integruota grafinė vartotojo sąsaja, kuri supaprastina sąveiką su operatoriumi ir sumažina elementų prijungimą.
• PLC programine įranga: Jie neturi savo fizinio procesoriaus, tačiau valdymo programai paleisti naudoja kompiuterio ar serverio procesorių. Jie idealiai tinka modeliavimui, kūrimui ir bandymams, nors kritinėms programoms visada rekomenduojamas tradicinis aparatinės įrangos PLC.
• Slot PLC: Jie jungiasi kaip PCI kortelės kompiuterio viduje, derindami moduliškumo ir kompiuterio apdorojimo pranašumus.

PLC pritaikymas ir panaudojimas pramonėje

Pritaikomumas PLC leidžia jį naudoti visų tipų pramonės ir prekybos sektoriuose, pavyzdžiui:

• Gamybos ir gamybos sistemos: Surinkimo linijų, staklių, plastiko ir metalo mašinų, pramoninių robotų ir automatinio surinkimo procesų valdymas.
• Oro kondicionavimo, apsaugos ir energijos instaliacijos: Pramoninių objektų ar didelių pastatų šildymo, oro kondicionavimo, apšvietimo valdymo, automatinių durų ir signalizacijos sistemų reguliavimas.
• Cheminiai ir maisto procesai: Svėrimo, dozavimo, maišymo, pildymo, pakavimo ir sandėliavimo stebėjimas ir kontrolė, galutinio produkto kokybės ir maisto saugos užtikrinimas.
• Logistikos automatizavimas: Automatizuotų sandėlių, vidinių transporto sistemų, konvejerių, krautuvų kranų ir krovimo robotų valdymas, prekių buvimo vietos ir būsenos registravimas realiu laiku.
• Automobilių pramonė: Pritaikymas surinkimo linijose, suvirinimo mašinose, dažymo kabinose, frezavimo staklėse, gręžimo staklėse ir komponentų gamyboje.
• Valymo ir energetiniai įrenginiai: Vandens įrenginių kontrolė, valymas, naftotiekiai, svėrimo procesai, temperatūros kontrolė, terminis apdorojimas ir elektros paskirstymas.

Dabartinė tendencija rodo a Didesnė PLC integracija su 4.0 pramonės technologijomis, įgalinantis debesų ryšį, pažangią duomenų analizę ir integraciją su dirbtinio intelekto sistemomis. Taigi programuojami loginiai valdikliai išliks pramonės automatizavimo ir skaitmeninimo pagrindu.

Pagrindiniai PLC pranašumai prieš kitas sistemas

Įvaikinimas PLC Kaip valdymo sprendimas, jis suteikia daug privalumų:

• Greita ir paprasta priežiūra: Lengva gedimų diagnostika, galimybė išbandyti nekeičiant fizinių laidų.
• Mastelio keitimas ir moduliškumas: Lengvas sistemos išplėtimas pridedant modulių, nereikia drastiškai perdaryti.
• Sąnaudų ir erdvės mažinimas: mažiau reikia relių skydų, fizinės erdvės ir kūrimo bei įgyvendinimo laiko.
• saugumas: galimybė integruoti blokavimo, apsaugos ir avarinio sustabdymo funkcijas, kad būtų išvengta rizikos.
• Išplėstinis stebėjimas: Stebėjimas realiuoju laiku, aliarmų generavimas, duomenų įrašymas ir analizė, palengvinantis nuspėjamą priežiūrą.
• Sujungimas ir centralizuotas valdymas: Lengvas integravimas į pramoninius tinklus ir su aukštesnio lygio valdymo sistemomis (SCADA, WMS, WMS, ERP sistemomis ir kt.).

Kur naudojami PLC ir praktiniai pavyzdžiai?

Kai kurie tipiški atvejai, kai PLC pagrindiniai elementai apima:

• Automatinės automobilių plovyklos: jutiklių sekų valdymas (transporto priemonių buvimo nustatymas, šviesoforų, ventiliatorių ir siurblių įjungimas pagal užprogramuotus parametrus).
• Automobilių gamyklos: dažymo, suvirinimo ir surinkimo linijų, taip pat kokybės kontrolės ir medžiagų dozavimo sistemų valdymas.
• Transporto ir logistikos sistemos: Pakuočių, konteinerių ar padėklų judėjimo ir rūšiavimo automatizavimas dideliuose sandėliuose ir logistikos centruose.
• Maisto pramone: Kritinių procesų, tokių kaip išpilstymas, pasterizavimas, užpildymas, ženklinimas etiketėmis ar pakavimas, kontrolė, kai vienalytiškumas ir sauga yra labai svarbūs.
• Protingi pastatai: Oro kondicionavimo, apšvietimo, liftų ir prieigos sistemų reguliavimas.

Šiuo metu net ir buityje yra modelių Gyvenamieji PLC skirtas energijos valdymo, drėkinimo valdymo ar namų automatikos sistemoms.

Dažniausiai naudojami PLC prekės ženklai ir modeliai

Tarptautinėje rinkoje išsiskiria tokie gamintojai kaip Siemens ir Allen Bradley, pirmaujantys pramonėje su visiems sektoriams pritaikytais sprendimais. Siemens yra etalonas Europoje ir Azijoje dėl savo S7-200, S7-300, S7-400, S7-1200 ir S7-1500 šeimų. Savo ruožtu Allenas Bradley dominuoja Šiaurės Amerikos rinkoje su tokiomis sistemomis kaip „ControlLogix“, „MicroLogix“ ir „CompactLogix“, apimančiomis viską nuo mažų iki didelių pramoninių objektų.

Taip pat yra Specializuoti PLC atliekant konkrečias užduotis, pvz., gamybos duomenų saugojimo laiko tarpsniais arba programinės įrangos saugykla, skirta modeliavimui ir bandymams prieš faktinį įgyvendinimą.

Kaina ir investicijų grąža diegiant PLC

El pradinė PLC kaina Tai priklauso nuo prekės ženklo, tipo ir kiekvienam įrenginiui reikalingų modulių kiekio. Tačiau, investicijų grąža yra akimirksniu dėka sutaupytų techninės priežiūros, klaidų mažinimo, didesnio našumo ir lankstumo prisitaikant prie naujų rinkos poreikių.

Kasdien atsiranda ekonomiškesnių ir kompaktiškesnių modelių, prieinamų smulkiam ir vidutiniam verslui, neprarandant kokybės ir saugumo. Investuoti į patikimą PLC reiškia investuoti į įmonės ateitį ir konkurencingumą.

Pastaraisiais dešimtmečiais technologija PLC pasikeitė tiek, kad dabar tai įmanoma centralizuoti viską nuo sunkiosios technikos valdymo iki logistikos procesų ar pastatų energijos stebėjimo, su keičiamais, saugiais ir lengvai prižiūrimais sprendimais. Jei domitės pramone, inžinerija arba tiesiog norite suprasti, kaip šiuolaikinės gamybos sistemos yra automatizuotos ir optimizuojamos, būtina nuodugniai išmanyti programuojamų loginių valdiklių pasaulį.