Controler logic programabil

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Fără note de subsol
Această intrare sau secțiune despre inginerie lipsește sau lipsește de note specifice și referințe bibliografice .
Deși există o bibliografie și / sau legături externe , nu există o contextualizare a surselor cu note de subsol sau alte referințe precise care indică cu exactitate originea informațiilor. Puteți îmbunătăți această intrare citând mai precis sursele . Urmați sfaturile de proiectare de referință .
PLC

Controlerul logic programabil (în engleză programmable logic controller, adesea prescurtat, PLC) este un computer pentru industria specializată inițial în gestionarea sau controlul proceselor industriale .

Execută un program și procesează semnalele digitale și analogice provenite de la senzori și direcționate către actuatoarele prezente într-o instalație industrială, cu structura PLC care este adaptată în funcție de procesul care urmează să fie automatizat : în timpul proiectării sistemului de control , plăcile sunt alese adecvate pentru cantitățile electrice implicate ; diferitele cărți sunt apoi introduse pe PLC BUS sau rack. Primul PLC a fost creat de Dick Morley în 1968 sub marca Modicon, deținută acum de Schneider Electric .

În timp, odată cu miniaturizarea progresivă a componentelor electronice și scăderea costurilor, a intrat și în uz casnic; instalarea unui PLC în tabloul electric al unei locuințe, în aval de întrerupătoarele magneto-termice și diferențiale (salvatoare), permite gestionarea automată a multiplelor sisteme și sisteme instalate în casă: sistem de încălzire, alarmă antiefracție , irigații , LAN , lumini etc. Este un obiect hardware modular. Principala caracteristică este robustețea sa extremă; de fapt, este plasat în mod normal în panouri electrice în medii zgomotoase, cu o mulțime de interferențe electrice, cu temperaturi ridicate sau cu umiditate ridicată. În unele cazuri, PLC funcționează 24 de ore pe zi, 365 de zile pe an, pe plante care nu se pot opri niciodată.

Structura

Un PLC este compus dintr-o sursă de alimentare , CPU care, în unele cazuri, poate avea memorie internă sau externă de tip RAM , ROM , EPROM sau EEPROM , un anumit număr de carduri de intrare digitală și de ieșire digitală, iar în cazul în care este necesar să gestionează cantități analogice, PLC-ul poate găzdui carduri de intrare sau ieșire analogice și digitale.

Dacă PLC funcționează într-o rețea cu alte PLC-uri, sunt necesare plăci de comunicații adecvate pentru protocolul de rețea deja implementat pe celelalte PLC-uri.

În cazul operațiunilor de manipulare, cum ar fi în domeniul roboticii , PLC găzduiește carduri de control al axelor, adică carduri foarte rapide și sofisticate care vă permit să gestionați mișcările și poziționarea.

alimentare electrică

Sursa de alimentare este un dispozitiv necesar pentru funcționarea PLC-urilor. Este folosit pentru a furniza energie electrică tuturor cardurilor PLC. Alimentează tensiunile de 5 V necesare plăcilor, tensiunile + sau - 12 V, celelalte tensiuni necesare, întotdeauna în curent continuu (dc). Poate fi intern sau extern PLC. În utilizare normală, în domeniul industrial, sursa de alimentare este de 24 V c.a. compatibilă cu majoritatea senzorilor de pe piață.

CPU

CPU este creierul PLC. CPU-ul este o placă complexă bazată pe logică programabilă (procesoare Infineon pe Siemens S7) cu funcționalitate de stocare de bază și acces I / O, precum și bootloader și cu o zonă de memorie disponibilă pentru programul utilizator, adică programul de automatizare.

Memoria utilizatorului este adesea externă, cum ar fi în cazul memoriei EPROM . Avantajul unei memorii externe este legat de simplitatea programării sau modificării acesteia.
CPU, în timpul funcționării în stare stabilă, comunică cu toate plăcile conectate pe PLC BUS, transferând date și comenzi către și din lumea exterioară (intrare și ieșire).

Una dintre caracteristicile deosebite ale multor procesoare este capacitatea de a gestiona modificările programului de gestionare a proceselor în timpul funcționării normale. Această posibilitate este extrem de utilă în cazul instalațiilor care trebuie să fie întotdeauna active, cum ar fi controlul proceselor și producția industrială în serie.

În interiorul procesorului există diverse părți, inclusiv

  • unitatea de gestionare, adică informațiile de gestionare ale PLC-ului în sine, setate de producător și transparente pentru utilizator;
  • arhivă de cronometre și contoare funcționale pentru funcționarea PLC;
  • amintiri de imagine ale procesului, adică informațiile de intrare și comenzile de ieșire ale procesului;
  • memoria utilizatorului, în care sunt scrise programele care urmează să fie executate de PLC;
  • interfață pentru dispozitivul de programare, care comunică cu instrumentele de programare;
  • magistrală de date , comandă, adrese pentru transmiterea datelor între diferitele părți și cu exteriorul procesorului.

Carduri de intrare digitale

Cardurile de intrare digitale sunt utilizate pentru controlul cantităților „digitale”, adică tensiuni cu două valori (de exemplu 0 V sau 24 V sau 0 V 110 V). Fiecare card poate gestiona de la 4 la 64 de intrări digitale diferite. Semnalele din câmp sunt făcute să sosească cu cabluri electrice până la borna de bord a plăcii și fiecare canal unic este protejat în mod adecvat de siguranțe de valoare adecvată.

Carduri de ieșire digitale

Cardurile de ieșire digitală sunt utilizate pentru comenzile actuatoarelor digitale . De exemplu, un releu este un actuator digital, deoarece poate avea doar două stări stabile: dezactivat sau energizat. Un alt exemplu de actuator este o supapă digitală în două stări: deschisă, închisă (electrovalvă). Chiar și în cazul cardurilor de ieșire digitale, de la un minim de 4 la un maxim de 64 de ieșiri digitale diferite pot fi gestionate.

Carduri de intrare analogice

Acest tip de carduri de intrare permit controlul cantităților electrice a căror valoare poate varia într-un interval. Cantitățile implicate sunt tensiunea sau curentul. De exemplu, sunt disponibile carduri de intrare analogice de curent, cu un interval variabil între 4 m A și 20 mA. Mulți producători de PLC pun la dispoziție plăci cu intrări analogice atât pentru sondele de temperatură Pt100, cât și pentru termocuplurile T, J, K etc. Aceste carduri sunt disponibile cu rezoluții variate (8-12-14-16 biți ) și cu 1 sau mai multe intrări separate galvanic disponibile pe bornă sau pe conectorul frontal.

Carduri de ieșire analogice

Cardurile de ieșire analogică vă permit să controlați actuatoare variabile. Ele pot fi în curent sau în tensiune și au o anumită rezoluție care poate fi exprimată în biți. De exemplu, este posibil să controlați un motor electric prin intermediul unui invertor, variind viteza acestuia, prin intermediul frecvenței , de la zero la viteza maximă. În plus față de exemplul citat mai sus, reglajele de lumină sunt utilizate pentru reglarea temperaturii, variind intervalul de ieșire. Un exemplu care poate fi foarte clar este cel al intensității luminii unei serii de plafoane. Printr-un potențiometru vom crește sau micșora intensitatea luminii. Fiecare creștere sau scădere a luminii corespunde unui semnal echivalent de curent sau tensiune.

Carduri de comunicare

În timpul funcționării sale, PLC poate comunica cu calculatoare, cu alte PLC-uri sau cu alte dispozitive, cum ar fi mașini CNC (strunguri și / sau freze CNC ale companiilor).

Comunicarea cu computerele și alte dispozitive are loc prin tipuri de conexiuni standard, cum ar fi:

Comunicarea cu alte PLC-uri are loc prin protocoale standard, de exemplu:

etc.

Carduri speciale

Orice PLC de nivel mediu-înalt, pe lângă cardurile de intrare / ieșire analogice / digitale obișnuite, are module dedicate anumitor sarcini de automatizare în catalog. Avantajul utilizării acestor carduri este de a controla o operațiune / eveniment independent de ciclul PLC, retrogradând PCM la funcția de control / parametrizare. Oferta este cu adevărat vastă și fiecare producător oferă cele mai variate soluții din catalog, inclusiv:

Carduri de numărare rapidă

Sunt capabili să primească semnalul unui senzor de numărare și direcție (sus / jos adică creștere / scădere) plus un canal de resetare, atât în ​​capăt unic (adică la niveluri de tensiune 0 ÷ 24 V), cât și în diferențial (în mod normal conform RS -422 standard); în mod normal, este posibil să le programați în așa fel încât să declanșeze un eveniment (de exemplu prin creșterea unei ieșiri) atunci când un număr dat este atins sau dacă numărul este inclus între o fereastră de valori. Un număr limitat de ieșiri programabile sunt disponibile în mod normal pe aceste carduri.

Carduri de programatori cam

Sarcina acestor cărți este de a emula una sau mai multe came mecanice; acceptă ca intrare un semnal care vine de la un codificator și este posibil, dacă poziția se află în anumite ferestre, să declanșeze un eveniment printr-o ieșire digitală programabilă.

Carduri PID (derivată integrală proporțională)

De multe ori în domeniul industrial este necesar să se controleze o variabilă de proces (de exemplu puterea aplicată unui element de încălzire), prin detectarea unei variabile care depinde de aceasta (de exemplu temperatura unui mediu). Dacă procesul este deosebit de critic, este necesar să se efectueze controlul cu precizie, utilizând module dedicate.
În trecut, înainte de apariția controlerelor logice programabile (PLC), existau module hardware, în unele cazuri realizate cu tehnologii hibride mecanice, pneumatice, electromecanice, capabile să efectueze reglementarea prin adăugarea celor trei acțiuni proporționale, integrative și derivative, dar în zilele noastre acestea sunt făcute chiar de producătorii PLC, nu numai ca blocuri hardware suplimentare, ci și ca blocuri software cărora le este suficient să treacă parametrii corecți.

Șablon funcție software / bloc funcțional
S7300 FB42
S7-5 FB41
S7 1200 Meniu tehnologic
S7200 Meniu dedicat

Carduri de control al axei

Sunt utilizate acolo unde este necesar să se controleze mișcarea unei piese mecanice prin intermediul unui motor, atât fără perii , cât și pas cu pas . Unele plăci au o operațiune deosebit de simplă care permite setarea unei cote de livrare pe care axa trebuie să o atingă și o intrare pentru feedback-ul poziției, altele - în special complexe - permit o flexibilitate mare și permit emularea profilurilor diferite. În general, acestea necesită un modul de alimentare extern (amplificator de curent) pentru controlul real al motorului.

Carduri de siguranță

Sunt utilizate pentru toate semnalele și secvențele al căror control trebuie să respecte reglementările de siguranță.

Operațiune [1]

Prima acțiune pe care PLC o efectuează este citirea intrărilor de portal și înseamnă toate intrările digitale și analogice, la bord sau pe magistrala de teren (plăci de la distanță conectate la PLC sau cu o rețea de comunicații). După citirea tuturor intrărilor, starea lor este stocată într-o memorie numită „Registrul imaginii de intrare”. În acest moment, instrucțiunile de comandă sunt procesate secvențial de către CPU și rezultatul este stocat în „Registrul de imagini al ieșirilor”. În cele din urmă, conținutul imaginii de ieșire este scris la ieșirile fizice, adică ieșirile sunt activate. Întrucât procesarea instrucțiunilor se repetă mereu, vorbim de procesare ciclică; timpul pe care îl ia controlerul pentru o singură procesare se numește timp de ciclu (de obicei 10 până la 100 de milisecunde).

Limbaje de programare

PLC trebuie să fie programat pentru a-și îndeplini sarcinile. Programarea PLC se realizează în mod normal cu un computer pe care un software specializat vă permite să creați programe care să fie încărcate în memoria CPU PLC.

Aceste programe de programare pot citi programul direct din memoria CPU și pot vizualiza programul pe computer. În mod normal, programul este scris pe computer, apoi descărcat pe PLC și salvat pe computerul însuși, pentru modificări suplimentare sau pentru siguranță.

Standardul IEC 1131-3 din 1993 are standardizate 5 limbaje de programare, dintre care 3 sunt grafice și 2 sunt textuale.

Standardul a fost ulterior actualizat odată cu lansarea „CEI EN 61131-3”, cunoscută și sub numele de „CEI 65-40” Prima ediție: 1 iunie 1996.

Limbaje grafice

Exemplu diagramă scară
  • Diagrama Ladder (LD sau LAD) numită Limbă de contact - A fost cea mai utilizată limbă până acum câțiva ani, deoarece este o transpunere IT eficientă a circuitelor electrice utilizate de inginerii electrici.
    De fapt, automatizarea industrială s-a bazat pe sisteme logice cablate, PLC (controler logic programabil) a făcut posibilă transportarea conceptelor de logică cablată în limbaj Ladder. Programatorul folosește pur și simplu simboluri logice corespunzătoare semnalelor de intrare și ieșire pentru a implementa logica nu mai prin cablarea releelor , ci prin desenarea schemelor de cablare în software-ul de programare.
  • Diagrama funcțională secvențială (SFC) numită Diagrama funcțională secvențială - Este, de asemenea, utilizată ca instrument de specificare. Acest limbaj permite implementarea cu ușurință a unei mașini cu stări finite (sau automat).
  • Diagrama bloc funcțional (FBD sau FUP) numită diagramă bloc funcțional - Similar cu diagramele de circuit utilizate de electronică.

Limbi textuale

  • Lista de instrucțiuni (IL sau AWL ) numită Listă de instrucțiuni - Limbaj de nivel scăzut, comun în majoritatea companiilor de programare plc, foarte similar cu Assembly (limbaj de nivel scăzut). Poate fi obținut cu ușurință din Ladder și permite o programare mai structurată decât cea din urmă, de fapt mulți o preferă pentru acest factor.
  • Text Structurat (ST) numit Text Structurat - Limbaj de nivel înalt similar cu Pascal .

PLC în comparație cu alte sisteme de control

PLC-urile sunt potrivite pentru o varietate de sarcini de automatizare . Acestea sunt de obicei procese industriale în sectorul de fabricație, unde costurile de dezvoltare și întreținere ale sistemului de automatizare sunt ridicate în raport cu costul total al automatizării și în care se așteaptă modificări ale sistemului pe durata de viață operațională. PLC-urile conțin dispozitive de intrare și ieșire compatibile cu dispozitivele pilot și comenzile industriale; necesită puțină proiectare electrică, iar problema de proiectare este axată pe secvența de operații dorită. Aplicațiile PLC sunt de obicei sisteme foarte personalizate, astfel încât costul unui PLC preambalat este redus în comparație cu costul unui design personalizat al controlerului. Pe de altă parte, în cazul produselor fabricate în serie, sistemele de control personalizate sunt ieftine. Acest lucru se datorează costului redus al componentelor, care poate fi ales în mod optim în locul unei soluții „generice” și în care costurile nerecurente ale proiectului sunt repartizate pe mii sau milioane de unități.

Pentru aplicații în număr mare sau în cazul sarcinilor de automatizare fixe și foarte simple, se utilizează diferite tehnici. De exemplu, o mașină de spălat vase de acasă ar putea fi controlată de un temporizator cu camă electromecanică care costă foarte puțin dacă este produs în cantități mari.

Un design bazat pe microcontroler ar fi adecvat în cazul în care sunt produse sute sau mii de unități și, prin urmare, costul de dezvoltare (proiectarea sursei de alimentare, hardware-ul de intrare / ieșire și testarea și certificarea necesară) poate fi repartizat pe multe vânzări și unde utilizatorul final pe care îl faceți nu trebuie să schimbați controlul. Un exemplu îl reprezintă aplicațiile auto; în fiecare an sunt construite milioane de unități și foarte puțini utilizatori finali modifică programarea acestor controlere. Cu toate acestea, unele vehicule speciale, cum ar fi autobuzele, utilizează în mod economic PLC-uri în loc de comenzi personalizate, deoarece volumele sunt mici, iar costul de dezvoltare ar fi neeconomic. [2]

Un control foarte complex al procesului, precum cel utilizat într-o uzină chimică , poate necesita algoritmi și performanțe dincolo de capacitatea PLC chiar și la performanțe ridicate. Verificările de mare viteză sau de precizie pot necesita, de asemenea, soluții personalizate; de exemplu , comenzile de zbor ale aeronavelor . Pentru aplicații de control foarte solicitante, în care costurile ridicate de dezvoltare și întreținere pot fi susținute, pot fi utilizate computere cu o singură placă care utilizează hardware semi-personalizat sau complet proprietar. „Soft PLC-urile” care rulează pe computerele desktop sunt capabile să se interfațeze cu hardware-ul industrial I / O prin rularea de programe pe o versiune comercială de sistem de operare adaptată nevoilor de control al proceselor. [2]

Notă

  1. ^ Marco Gottardo, lulu.com (ed), Let's Program a PLC (ediția a doua) (în italiană), Lulu.com, 2012 ISBN 1291189327
  2. ^ a b Gregory K. McMillan, Douglas M. Considine (ed.), Process / Industrial Instruments and Controls Handbook Fifth Edition (în engleză), McGraw-Hill, 1999 ISBN 0-07-012582-1 Secțiunea 3 Controlere

Elemente conexe

Alte proiecte

  • PLC alternativ, arhitectură electronică Fulcrum B3.

linkuri externe

Controlul autorității BNE ( ES ) XX531788 (data)
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Controller_logico_programmabile&oldid=120493737 ”