Odată cu dezvoltarea tehnologiei computerizate, logica de stocare a început să intre în câmpul de control industrial. Controller logic programabil (Programable Logic Controller, PLC) ca computer de control industrial general, este rezultatele reprezentative ale logicii de stocare în aplicațiile industriale.
Începând cu 1969, primul PLC a fost dezvoltat și aplicat cu succes liniei de asamblare automată a producției auto, PLC a fost actualizat constant. Mai ales în ultimele două decenii, dezvoltarea rapidă a tehnologiei de controler programabile, din ce în ce mai puternică, utilizată pe scară largă în procesul de producție, deoarece unul dintre cei trei piloni ai tehnologiei de automatizare industrială joacă un rol din ce în ce mai important în domeniul economic.
PLC se bazează pe controlerul de secvență tradițional, tehnologia computerizată sintetizată, tehnologia microelectronică, tehnologia de control automat, tehnologia digitală și tehnologia rețelei de comunicații și formarea unui nou tip de dispozitiv de control automat industrial general, este un pilon important al controlului industrial modern. Această secțiune introduce în principal indicatorii de utilizare, caracteristici, clasificare și performanță ale PLC.
Aplicațiile PLC
În ultimul deceniu, odată cu cipul de microprocesor și prețurile componentelor conexe au scăzut dramatic, prețul PLC a scăzut și, dar funcția a fost mult îmbunătățită, poate rezolva probleme complexe de calcul și comunicare, deci PLC este din ce în ce mai utilizat.
În prezent, PLC a fost utilizat pe scară largă la domiciliu și în străinătate, în oțel, minerit, ciment, petrol, chimic, energie electrică, fabricare de mașini, automobile, încărcare și descărcare, hârtie, textilă, protecție asupra mediului și industrii de divertisment.
Domeniul de aplicare al PLC poate fi de obicei împărțit în următoarele cinci categorii
1) Controlul secvenței
Controlul secvenței este cel mai utilizat câmp al PLC și este, de asemenea, cel mai potrivit câmp pentru PLC pentru a -și juca specialitățile.PLC Controlul secvenței este utilizat pentru a înlocui controlul tradițional al secvenței releului.
PLC-urile sunt utilizate în controlul unic al mașinii, controlul grupului pe mai multe niveluri și controlul automat al liniei de producție, cum ar fi mașini de modelat prin injecție, mașini de imprimare, mașini de capsare, mașini de ambalare, mașini de tăiat hârtie, mașini-unelte combinate, mașini de măcinare, linii de asamblare, placare liniile și controlul ascensorului.
2) Controlul mișcării
Producătorii PLC oferă acum module de control a poziției cu un singur sau mai axa pentru motoare cu pas cu pas sau motoare servo. În cele mai multe cazuri, PLC trimite date care descriu poziția țintă la modulul de control, iar ieșirea sa mișcă unul sau mai multe axe pentru a ajunge la poziția țintă. Pe măsură ce fiecare axă se mișcă, modulul de control al poziției menține viteza și accelerația corespunzătoare pentru a asigura o mișcare lină.
Comparativ vorbind, modulul de control al poziției este mai mic, mai puțin costisitor, mai rapid și mai ușor de funcționat decât un dispozitiv de control al numărului computerului (CNC).
3) Controlul procesului
PLC poate monitoriza, de asemenea, un număr mare de parametri fizici, cum ar fi temperatura, presiunea, debitul, nivelul și viteza. Modulul proporțional - Integral - Diferențial (diferențiere de integrare proporțională, PID) face ca PLC să aibă o funcție de control cu buclă închisă, adică un PLC cu capacități de control PID poate fi utilizat pentru controlul procesului. Când o variabilă în controlul procesului se abate, algoritmul de control PID calculează cantitatea corectă de control pentru a menține ieșirea la valoarea setată.
4) Prelucrarea datelor
În prelucrare, PLC -urile sunt utilizate în sistemele CNC ca principal sistem de control și gestionare a controlului și pot efectua o cantitate mare de procesare a datelor.
5) rețea de comunicații
Comunicarea PLC include comunicarea între I/O de la distanță, comunicarea între mai multe PLC și comunicarea între PLC și alte dispozitive de control inteligente (cum ar fi computere, invertoare, dispozitive de control numeric etc.) PLC, împreună cu alte dispozitive de control inteligente, Poate fi utilizat pentru a forma un sistem de control distribuit cu „management centralizat și control descentralizat”.
Caracteristici PLC
1) Fiabilitate ridicată, capacitate anti-interferență puternică
Pentru a îndeplini cerințele producției industriale privind siguranța și fiabilitatea echipamentelor de control, PLC utilizează tehnologia microelectronică, un număr mare de acțiuni de comutare sunt finalizate de circuitele semiconductoare care nu sunt de contact, în structura mediului de producție industrială pentru a lua complet complet Relatarea temperaturii, umidității, prafului, vibrațiilor și a altor aspecte ale impactului: în hardware-ul utilizat în izolare, filtrare, ecranare, împământare și alte măsuri anti-interferență; în software -ul utilizat în diagnosticul de eroare, protecția datelor și alte măsuri. Aceste tehnologii fac ca PLC să aibă o capacitate anti-interferență ridicată.
În prezent, PLC produs de diverși producători, timpul mediu fără eșec este mult mai mult decât Comisia Electrotehnică Internațională (Comisia Electrotehnică Internațională, IEC) a stipulat 100, 000, iar unii au ajuns chiar și sute de mii de mii de mii ore.
2) universale și flexibile
Produsele PLC au fost producție serializată, o varietate de forme structurale, există mult spațiu pentru alegere în model. În plus, soiurile PLC și modulele periferice, utilizatorul se poate baza pe cerințele diferitelor sarcini, alege componente diferite pentru a se combina flexibil într -un dispozitiv de control cu structură hardware diferită.
Mai important, funcția principală a sistemului de control PLC este realizată prin intermediul programului, astfel încât în necesitatea modificării funcției de control a dispozitivului, trebuie doar să modifice programul și o cantitate mică de cablare, volumul de muncă este foarte mic și Acesta este un sistem general de control al releului este dificil de făcut.
3) Programarea este simplă și convenabilă
Programul de aplicații PLC este foarte ușor de pregătit. Programarea poate fi utilizată cu circuitul de control al contactorului releului este foarte asemănător cu limbajul scării, această imagine a limbajului de programare intuitiv, ușor de înțeles, chiar și fără cunoștințe de calculator este, de asemenea, foarte ușor de stăpânit. Graficul de funcții de secvență (diagrama de funcții secvențiale, SFC) este un grafic de flux de control al blocului de structură, care poate face programarea mai simplă și mai convenabilă.
4) Funcționalitatea este perfectă, capacități puternice de expansiune
Sistemul de intrare / ieșire al PLC este perfect funcțional, performanță fiabilă, se poate adapta la diverse forme și natura comutatorului și a intrării / ieșirii analogice.
Unitatea de funcții PLC poate realiza cu ușurință conversia D / A, A / D și funcționarea PID, controlul procesului, controlul digital și alte funcții. Poate fi, de asemenea, utilizat cu alte sisteme de calculatoare și echipamente de control pentru a forma un sistem de control distribuit sau descentralizat, care poate satisface nevoile de control al diferitelor control. Numărul public „Literatură de inginerie mecanică”, benzinărie a inginerului!
5) Ciclul scurt de proiectare, construcție și punere în funcțiune, întreținere ușoară
Sistemul de control al contactorului releului în releul intermediar, releul de timp, contorul și alte componente electrice din sistemul de control PLC este o formă „componentă soft”, iar programul în loc de cablare dură, astfel încât volumul de muncă de instalare și cablare este mic; De asemenea, personalul poate fi în avans în funcție de cerințele de control specifice din PLC înainte de sosirea programării, reducând foarte mult volumul de muncă pentru construcție. De asemenea, personalul poate programa PLC în avans în funcție de cerințele specifice de control înainte de sosirea PLC, care scurtează considerabil perioada de construcție.
PLC are dimensiuni mici, în greutate ușoară și ușor de instalat; PLC are funcții perfecte de autodiagnosticare și de monitorizare, cum ar fi afișarea stării sale de lucru interne, a stării de comunicare, a stării punctului I/O, a stării anormale și a stării de alimentare cu energie electrică. Personalul poate afla cauza defecțiunii prin ea, astfel încât să fie ușor să se ocupe rapid de ea.
Datorită caracteristicilor de mai sus ale PLC, PLC are o gamă largă de aplicații, se poate spune că, atâta timp cât există fabrici, vor exista aplicații PLC pentru cerințele de control.
Clasificarea PLC
PLC este produs ca răspuns la nevoile producției modernizate, iar clasificarea PLC trebuie să fie în conformitate cu nevoile producției modernizate. În general, PLC poate fi clasificat din trei perspective, și anume, scala de control, performanța de control, caracteristicile structurale.
1, conform clasificării scării de control PLC
PLC în funcție de scala de control poate fi împărțită în PLC mic, PLC de dimensiuni medii și PLC mare.
1) PLC mic
PLC mic se referă, în general, la PLC -uri cu mai puțin de 256 puncte de intrare/ieșire (puncte I/O), un singur procesor (8- bit sau 16- bit) și o memorie a programului de utilizator mai mic de 4kb, în principal pentru comutarea controlului.
Datorită limitării numărului de puncte de control, funcția sa de control are anumite limitări. Cu toate acestea, micul PLC mic, flexibil, poate fi instalat direct în dulapul de control electric, foarte adecvat pentru controlul de sine stătător sau pentru controlul micului mic.
Seria S 7-200 și s 7-1200 din Siemens, Germania și seria FX din Mitsubishi, Japonia, sunt mici PLC -uri.
2) PLC de dimensiuni medii
PLC de dimensiuni medii se referă, în general, la PLC-uri cu 256 ~ 2048 puncte I/O, procesoare duale sau procesoare multiple și o memorie a programului de utilizator de 2 ~ 8KB sau mai mare, cu funcții de comutare și control analogic și capacități de calcul digitale mai puternice.
Deoarece PLC-urile de dimensiuni medii au mai multe puncte de control și funcții puternice de control, ele pot fi utilizate pentru controlul direct al echipamentelor și monitorizarea mai multor PLC-uri de nivel inferior și sunt potrivite pentru controlul sistemelor de control de dimensiuni medii sau mari.
Seria Siemens S 7-300, seria Omron C200H din Japonia, seria din Japonia Mitsubishi Q a unor modele aparțin PLC de dimensiuni medii.
3) PLC mare
PLC mare se referă, în general, la PLC -uri cu mai mult de 2048 puncte I/O, procesoare duale sau CPU mai multor (16- bit sau 32- bit) și o memorie de program de utilizator din 8-16 KB sau mai mare , care poate efectua nu numai operații aritmetice complexe, ci și operații complexe de matrice datorită numărului mare de puncte de control, funcții puternice de control și capacități de calcul puternice.
PLC mare nu poate fi utilizat numai pentru controlul direct al echipamentelor, ci și pentru monitorizarea și controlul mai multor PLC-uri de nivel inferior pentru a forma un sistem de control al procesului de producție centralizat. PLC -urile mari sunt potrivite pentru procesele de automatizare a echipamentelor, sistemele de control al automatizării proceselor și monitorizarea proceselor.
Seria Siemens S 7-400, seria Omron CVM1 și CS1 din Japonia, seria Mitsubishi Q din Japonia, unele dintre modele sunt PLC mari.
2, conform clasificării performanței PLC Control
PLC-urile pot fi clasificate în mașini de calitate joasă, de calitate medie și de înaltă calitate în funcție de performanțele lor de control.
1) Mașină de grad scăzut
Acest tip de PLC are funcții de control de bază și capacitate aritmetică generală, viteză mică de funcționare și acceptă mai puține numere și tipuri de module de intrare și ieșire.
Aceste PLC -uri sunt potrivite pentru un control simplu la scară mică și sunt, în general, potrivite pentru utilizare ca stație de sclavi într -o rețea. De exemplu, seria Siemens S 7-200 aparține acestei categorii.
2) gama medie
Acest tip de PLC are o funcție puternică de control și o capacitate puternică de calcul, care nu numai că poate completa operația logică generală, dar poate finaliza și funcționarea trigonometrică mai complexă, funcționarea exponențială și funcționarea PID, cu o viteză de lucru mai rapidă, mai multe module de intrare și ieșire și multe altele Tipuri de module de intrare și ieșire.
Acest tip de PLC nu poate îndeplini doar sarcini de control la scară mică, ci și sarcini de control la scară mai mare și poate fi utilizat ca stație sclavă sau stație principală în rețea. De exemplu, seria Siemens S 7-300 aparține acestei categorii.
3) Mașină de înaltă calitate
Acest tip de PLC are funcții de control puternice și capacitate aritmetică puternică, nu numai că poate completa operația logică, funcționarea funcției trigonometrice, funcționarea exponențială și funcționarea PID, dar poate efectua, de asemenea, calculul complex al matricei, viteza de lucru este foarte rapidă și poate conduce Un număr mare de module de intrare și ieșire, iar tipurile sunt cuprinzătoare. Numărul public „Literatură de inginerie mecanică”, benzinărie a inginerilor!
Acest tip de PLC nu poate doar să finalizeze sarcini de control de dimensiuni medii, dar poate finaliza și o sarcină de control la scară largă, în rețea este utilizată în general ca stație principală. De exemplu, seria Siemens S 7-400 aparține acestei categorii.
PLC poate fi clasificat în două tipuri în funcție de structură: tip integral și tip combinat.
3, clasificat pe structura PLC
1) tip integral
Structura integrală a sursei de alimentare PLC, CPU, memorie, I / O, este instalată compact într -o incintă standard, în ansamblu, care constituie unitatea de bază a PLC.
O unitate de bază este un PLC complet care poate realiza diverse controale. Atunci când numărul de puncte de control nu răspunde nevoilor, acesta poate fi conectat la o unitate de expansiune, care nu are un procesor, iar unitatea de bază și o serie de unități de expansiune pot forma un sistem mai mare.
Avantajele structurii generale sunt foarte compacte, dimensiuni mici, costuri reduse, ușor de instalat, dezavantajul este că numărul de puncte de intrare și ieșire au un raport limitat. PLC mic mai ales pentru structura generală. De exemplu, seria Siemens S 7-200 și seria Mitsubishi FX din Japonia PLC este structura generală.
2) tip combinație
Combinația PLC este un sistem PLC Componentele sunt împărțite funcțional într -un număr de module, cum ar fi modulele CPU, modulele de intrare, modulele de ieșire, modulele de alimentare cu energie etc., iar aceste module pot fi introduse în cadru sau substrat pentru a forma un control complet complet sistem. Deși funcția fiecărui modul este relativ singură, dar tipurile de module sunt din ce în ce mai bogate.
De exemplu, unele PLC, în plus față de modulele I/O de bază, există unele module funcționale speciale, cum ar fi modulul de detectare a temperaturii, modulul de detectare a poziției, modulul de control PID, modulul de comunicare și așa mai departe. PLC -urile structurii modulare utilizează o abordare a blocului de construcție pentru a forma un sistem prin introducerea modulelor necesare pe un substrat.
Caracteristicile PLC a structurii combinate sunt că CPU, intrare și ieșire sunt module independente, dimensiune uniformă a modulului, instalare ușoară, selecție gratuită de module I/O (în funcție de numărul de puncte) și instalare convenabilă, depanare, expansiune și întreținere .
Mașinile de dimensiuni medii și de dimensiuni mari sunt în mare parte din structură combinată, de exemplu, seria S 7-300 și seria S 7-400 de Siemens și Q Series Q PLC din Mitsubishi.
Compoziția PLC combinată este prezentată în figura de mai jos, iar modulele sunt conectate între ele prin autobuzul de pe placa de bază, iar distanța dintre procesor și modulele de expansiune nu trebuie să depășească 10m dacă sunt conectate cu cabluri.
Specificații tehnice ale PLC
Indicatorii tehnici ai PLC includ indicatori hardware și indicatori software.
1, indicatori hardware
Indicatorii hardware includ indicatori generali, caracteristici de intrare și caracteristici de ieșire.
Indicatorii generali se reflectă în principal în temperatura ambiantă, umiditatea ambientală, vibrațiile, șocul, zgomotul, interferența și rezistența tensiunii și alte performanțe.
Caracteristicile de intrare sunt reflectate în principal în gradul de izolare a circuitului de intrare, sensibilitatea la intrare, timpul de răspuns și performanța necesară a sursei de alimentare.
Caracteristicile de ieșire sunt reflectate în principal în compoziția circuitului (aici se referă la ieșirea releului, la ieșirea tranzistorului sau la ieșirea tiristorului), izolarea circuitului, sarcina maximă, sarcina minimă, timpul de răspuns și performanța de alimentare externă.
2, Index software
Indicele software includ în principal capacitatea programului, limbajul de programare, funcția de comunicare, viteza de rulare, tipul de instrucțiune, tipul și numărul de componente. Numărul public „Literatură de inginerie mecanică”, benzinărie pentru ingineri!
Capacitatea programului se referă la dimensiunea memoriei PLC și a memoriei externe, în general de la mai multe kilobiți la mai multe megabyte. Tipurile de memorie sunt în general RAM, EPROM și EEPROM.
Limbajul de programare este limbajul folosit de PLC pentru a scrie programul de utilizator. Există multe limbaje de programare care pot fi utilizate de PLC, cum ar fi diagrame de scară, tabele de declarații, diagrame de funcții secvențiale și diagrame de bloc de funcții. Fiecare limbaj de programare suplimentar va face ca pregătirea programelor de utilizator să fie mai rapidă și mai convenabilă.
Funcția de comunicare se referă la dacă PLC are sau nu capacitate de comunicare și ce fel de capacitate de comunicare are. În general, poate fi clasificat în comunicare de I/O la distanță, comunicare computerizată, comunicare punct-la-punct, autobuz de mare viteză, rețea de hartă și așa mai departe. În prezent, capacitatea de comunicare este un indicator major al performanței PLC.
Viteza de rulare se referă la lungimea timpului de procesare a operației, care poate fi măsurată prin timpul de execuție al instrucțiunii de bază, cu atât mai scurt, cu atât mai bine, în general, sub nivelul microsecundelor. Cu cât este mai puternică funcția instrucțiunii, cu atât este mai bună performanța PLC.
Numărul de tipuri și numărul de componente nu numai că reflectă performanța PLC, dar indică și dimensiunea PLC. Numărul de componente I/O indică capacitatea de intrare/ieșire a PLC; Numărul de tipuri de componente I/O (DC, AC, Analog, Numărare de mare viteză, Poziționare, PID) indică performanța PLC.
3, principalii indicatori de performanță
1) Capacitatea de memorie
Capacitatea de stocare se referă la capacitatea memoriei programului de utilizator. Capacitatea de stocare determină dimensiunea programului de utilizator pe care PLC îl poate găzdui și este în general calculată în unități de octeți. Fiecare 1024 octeți este de 1kb. Capacitatea de stocare a PLC-urilor de dimensiuni medii și mici este, în general, sub 8kb, în timp ce capacitatea de stocare a PLC-urilor mari poate atinge 256KB ~ 2 MB. Unele PLC folosesc numărul de comenzi ale programului de utilizator pentru a indica capacitatea, iar numărul de comenzi stocate într-un PLC de dimensiuni medii sau mici este în general 2, comenzi 000.
2) Numărul de puncte de intrare/ieșire (I/O)
Numărul de puncte I/O se referă la suma numărului de puncte de intrare și la numărul de puncte de ieșire, cu cât sunt mai multe puncte de I/O, cu atât accesul mai extern la dispozitivele de intrare și dispozitivele de ieșire, cu atât este mai mare scara de control, Deci, numărul de puncte I/O este o măsură a dimensiunii indicelui PLC. Popularitatea internațională a numărului total de puncte I/O în 64 de puncte și sub PLC se numește Micro PLC; 64 ~ 256 puncte se numește un mic PLC; 256 ~ 2048 puncte se numește PLC de dimensiuni medii; 2048 de puncte sau mai multe se numește PLC mare.
3) Viteza de scanare
Viteza de scanare se referă la viteza cu care un PLC execută un program. În general, viteza de scanare este măsurată de timpul necesar pentru a executa 1KB. Viteza de executare a instrucțiunilor pentru diferite funcții variază foarte mult, iar în prezent viteza de executare a instrucțiunilor booleane este de asemenea folosită pentru a caracteriza viteza funcționării PLC. Unele mărci de PLC oferă timpul folosit pentru a executa diverse instrucțiuni în manualul utilizatorului, iar viteza funcționării PLC poate fi măsurată prin compararea timpului utilizat de diverse PLC pentru a efectua operațiuni similare.
4) Funcția și numărul de instrucțiuni
Puterea funcției și numărul de instrucțiuni reflectă puterea capacității PLC. În general, cu cât sunt mai multe tipuri și numărul de instrucțiuni de programare, cu atât este mai puternică capacitățile de procesare și control și cu atât este mai ușor să pregătești programe de utilizator.
5) Tipuri și numărul de componente interne
Atunci când programarea unui program, un număr mare de componente interne sunt necesare pentru a stoca variabile, rezultate intermediare, informații despre sincronizare și numărare, parametri de configurare a modulului și diverși biți de pavilion. Cu cât este mai mare numărul și tipul de astfel de componente, cu atât este mai mare capacitatea de procesare a informațiilor a PLC.
6) Numărul de unități inteligente
Pentru a îndeplini unele sarcini speciale de control, producătorii de PLC au conceput unități inteligente speciale pentru produsele lor, cum ar fi unitățile de control analogice, unitățile de control de poziționare, unitățile de control al vitezei și unitățile de comunicare. Numărul de tipuri de unități inteligente și puterea funcției este un indicator important al nivelului de produse PLC.
7) Capacitatea de expansiune
Capacitatea de expansiune a PLC include extinderea numărului de puncte I/O, extinderea capacității de stocare, extinderea funcțiilor de rețea și extinderea conexiunii diferitelor module. Majoritatea PLC -urilor pot extinde numărul de puncte I/O cu unități de expansiune I/O; Unele PLC pot fi extinse cu diverse module funcționale. Cu toate acestea, există întotdeauna o limită la funcția de expansiune a PLC.
După înțelegerea diferiților indici ai PLC, puteți selecta un produs adecvat dintr -un număr mare de PLC în conformitate cu cerințele proiectelor de control specifice.