Che cosa è un controllore logico programmabile (PLC)

In today&# 39; s produzione industriale, PLC è diventato sempre più importante e comune, ma molte persone non hanno una comprensione molto chiara di esso. Oggi, introdurremo PLC in dettaglio da tutti gli aspetti in modo che tu possa veramente capirlo.

Definizione e concetti di base del controllore logico programmabile (PLC)

PLC è un sistema elettronico di calcolo e funzionamento digitale progettato specificamente per l'uso in ambienti industriali. Viene utilizzato nell'automazione industriale per automatizzare processi specifici, funzioni della macchina o intere linee di produzione.

Utilizza una memoria programmabile che memorizza le istruzioni per eseguire operazioni come operazioni logiche, controllo sequenziale, temporizzazione, conteggio e operazioni aritmetiche. Può automatizzare il controllo di processi specifici, funzioni della macchina o linee di produzione, dati di input di processo e dispositivi di uscita di controllo secondo logica pre-programmata e comunicare in una varietà di modi negli ambienti Industrial Internet of Things (IIoT) e Industria 4.0.

Come sistema di controllo informatico industriale, monitora continuamente lo stato dei dispositivi di ingresso, controlla i dispositivi di uscita secondo i programmi personalizzati, realizza l'automazione dei processi di produzione, ha la capacità di cambiare e copiare le operazioni, raccogliere e comunicare informazioni e il sistema è modulare e può configurare in modo flessibile i dispositivi I/O. Controlla vari tipi di apparecchiature meccaniche o processi di produzione attraverso ingresso e uscita digitali o analogici.

Confronto dei concetti correlati

Lo SpA è diverso dal PC industriale, dal microcontrollore, ecc. Ad esempio, lo SpA si concentra sui compiti di controllo industriale ed ha diversi metodi di programmazione e sistemi operativi; rispetto ai sistemi logici del relè, il controllo di programmazione dello SpA è più flessibile e può ridurre il cablaggio hardware; I microcontrollori sono altamente integrati e adatti a compiti ripetitivi specifici, mentre i microprocessori sono utilizzati per compiti di elaborazione complessi.

Storia dello sviluppo

Inventato da Dick Morley alla fine degli anni '60, è stato inizialmente utilizzato nell'industria automobilistica per sostituire complessi sistemi di controllo logico relè. Man mano che la tecnologia si è evoluta, ha continuato a migliorare,diventare sempre più potente e il suo campo di applicazione ha continuato ad espandersi.

Struttura hardware

Pricipalmente è composto da CPU, modulo I/O, alimentazione elettrica, dispositivo di programmazione, memoria, ecc. CPU è il nucleo, eseguendo le istruzioni del programma; il modulo I/O collega dispositivi esterni; l'alimentazione elettrica fornisce energia elettrica; il dispositivo di programmazione è utilizzato per scrivere programmi; memoria memorizza programmi e dati. Include alimentazione elettrica, unità di elaborazione centrale (CPU), scheda di ingresso/uscita (I/O) e backplane o rack per il posizionamento della scheda I/O. Il backplane realizza il collegamento elettrico tra i componenti e ogni parte lavora insieme.

Processore (CPU): È il componente principale dello SpA, responsabile dell'esecuzione delle istruzioni del programma, dell'elaborazione dei dati e delle operazioni logiche, ecc. Diversi modelli di PLC hanno prestazioni differenti della CPU, come la velocità di elaborazione, la capacità di archiviazione, ecc.

Modulo di ingresso/uscita (I/O): utilizzato per collegare dispositivi esterni, quali sensori, attuatori, ecc. I moduli di ingresso ricevono segnali esterni, mentre i moduli di uscita inviano segnali di controllo PLC ai dispositivi esterni. I moduli I/O sono suddivisi in digitale e analogico per soddisfare diversi tipi di requisiti di trasmissione del segnale.

Memoria: include memoria di sistema e memoria utente. La memoria di sistema è utilizzata per memorizzare il PLC&# 39; s sistema operativo e programmi di sistema, mentre la memoria utente è utilizzata per memorizzare applicazioni e dati scritti dall'utente. La dimensione della memoria influisce sulla complessità del programma e sulla quantità di dati che il PLC può memorizzare.

Modulo di alimentazione: Fornisce l'alimentazione elettrica stabile per altri componenti dello SpA per garantire il normale funzionamento dell'intero sistema. I suoi indicatori di prestazione includono tensione di uscita, corrente, ecc., che devono soddisfare i requisiti di consumo energetico del sistema PLC.

Componenti software PLC

Software di sistema: fornito dal produttore dello SpA, responsabile della gestione dello SpA & amp;# 39; s risorse hardware, esecuzione dei programmi utente, comunicazione e altre funzioni di base. È l'ambiente software di base per il normale funzionamento dello SpA.

Programma utente: È scritto da personale tecnico e tecnico secondo i requisiti di controllo per realizzare logica di controllo specifica. Il programma utente viene inserito nel PLC attraverso il software di programmazione. Il software di programmazione fornisce una varietà di metodi di programmazione, come la programmazione del diagramma della scala, la programmazione della tabella di istruzioni, ecc., per facilitare la progettazione del programma utente.

Come funzionano i PLC

Il processo di lavoro consiste di quattro fasi fondamentali,che vengono eseguite in un ciclo continuo:

Scansione in ingresso: Rileva lo stato di tutti i dispositivi in ingresso collegati al PLC.

Scan del programma: Esegue la logica del programma creata dall'utente.

Scansione dell'uscita: Abilita o disabilita tutti i dispositivi di uscita collegati al PLC.

Pulizia: include la comunicazione con il terminale di programmazione, diagnostica interna, ecc.

Il modulo di ingresso riceve segnali da sensori, interruttori e altri dispositivi, li elabora attraverso la CPU e quindi controlla motori, valvole e altri dispositivi attraverso il modulo di uscita. Può elaborare segnali digitali e analogici. Alcuni PLC avanzati supportano anche la comunicazione di rete e le funzioni di elaborazione dei dati.

Diversi PLC differiscono nella configurazione hardware. Alcune unità PLC compatte integrano la CPU, gli ingressi e le uscite nella stessa unità, mentre nei sistemi PLC modulari montati su rack, i moduli I/O e i moduli CPU possono essere separati e i moduli I/O possono essere situati vicino o lontano dalla CPU.

Principali caratteristiche e vantaggi di PLC

1.High affidabilità: Ha forte capacità anti-interferenza e può operare stabilmente in ambienti industriali difficili. Ad esempio, il suo hardware utilizza tecnologie di isolamento e filtraggio e il software ha anche una varietà di meccanismi di rilevamento e correzione degli errori.

2. High flessibilità: È possibile adattarsi alle diverse attività di controllo modificando il programma senza cambiare il cablaggio hardware. Ad esempio, su una linea di produzione, quando il processo del prodotto cambia, è solo necessario regolare il programma PLC.

3.Simple programmazione: Di solito linguaggi di programmazione intuitivi come diagrammi della scala sono utilizzati, che sono facili per l'ingegneria e il personale tecnico da padroneggiare. La programmazione è relativamente intuitiva e il linguaggio di programmazione è semplice, riducendo complessità e costi.

4.Mature tecnologia: Ci sono un sacco di test e materiali di ricerca e ricchi tutorial di programmazione e integrazione.

5.Wide gamma di prezzo: Ci sono modelli di base adatti per le piccole imprese e le startup.

6.Strong versatilità: adatto per una varietà di processo e controllo del sistema.

7.No parti mobili meccaniche: alta affidabilità e può funzionare stabilmente in ambienti industriali difficili.

8.Fewer componenti: risoluzione dei problemi facile e meno tempi di inattività di manutenzione.

9.Low consumo energetico: aiuta a risparmiare energia e semplificare il cablaggio.

Quanto sopra sono i suoi vantaggi rispetto al PLC tradizionale del sistema di controllo cablato. In breve, è più facile costruire, installare, mantenere e modificare, può aggiornare i programmi da remoto, può sviluppare rapidamente logiche complesse, adattarsi agli ambienti difficili e ha velocità di esecuzione veloce.

Principali svantaggi e limitazioni

Quanto sopra introduce i vari vantaggi dello SpA. Allo stesso tempo, ha anche i suoi svantaggi e limitazioni.

1.Limitata capacità di processo per gestire dati complessi o grandi quantità di ingresso analogico.

Il software di programmazione 2.PLC di diversi produttori è spesso incompatibile e le interfacce di programmazione hanno scarsa interoperabilità.

3.Susceptible alle interferenze elettromagnetiche, che possono causare problemi come corruzione della memoria e guasto di comunicazione.

Programmazione PLC

Software di programmazione comunemente usato include Studio 5000 Logix Designer, Connected Components Workbench, RSLogix 500, ecc.

I metodi di programmazione includono la logica della scala, il diagramma del blocco delle funzioni, il testo strutturato, il grafico delle funzioni sequenziali, l'elenco delle istruzioni, ecc. La logica della scala è il linguaggio di programmazione grafico più comunemente usato e alcuni produttori forniscono software di programmazione proprietario.

Tra questi, la logica della scala è il linguaggio di programmazione più comunemente usato. Simula diagrammi di circuito con un'interfaccia grafica ed è facile da capire e implementare. La logica della scala si basa sulla programmazione grafica dell'hardware del circuito relè e utilizza "scale" per rappresentare la logica, che è facile da capire e implementare. Lingue come il testo strutturato sono adatti per la scrittura di programmi complessi. La maggior parte della programmazione PLC segue lo standard IEC 61131-3.

Tipi di PLC

Per dimensione e funzione

Grandi sistemi di controllo PLC: quali Allen-Bradley & amp;# 39; s Controllori ControlLogix 5580, sono adatti per applicazioni con requisiti estremamente elevati di disponibilità, comunicazione, I/O e controllo del movimento.

Piccoli sistemi di controllo PLC: come i controllori CompactLogix 5380, possono soddisfare le esigenze della produzione intelligente di macchine e attrezzature, con una varietà di modelli tra cui scegliere, tra cui standard, sicurezza, temperatura estrema e modelli aerei.

Micro sistemi di controllo PLC: quali i sistemi programmabili del regolatore logico di Micro820, sono adatti per piccole applicazioni indipendenti di controllo della macchina e automazione remota, con relativamente pochi punti e funzioni.

Secondo la forma strutturale

PLC all-in-one: Integra il controller e il pannello HMI, quali i prodotti Unitronics, risparmiando tempo, riducendo il cablaggio, abbassando i costi e unificando l'ambiente di programmazione.

PLC modulare:Come Delta&# Serie AS 39; s, la struttura hardware è modulare, più flessibile e altamente scalabile. Può soddisfare le esigenze di applicazioni di diverse scale attraverso moduli di espansione. È adatto per applicazioni su larga scala e complesse, ma è più costoso e richiede più manutenzione.

Fattori chiave da considerare quando si sceglie un PLC

Capacità elettrica: Assicurare la compatibilità con il sistema elettrico.

Velocità di elaborazione: Soddisfare i requisiti dell'applicazione.

Compatibilità: Compatibile con hardware di sistema esistente.

Tolleranza di temperatura: La maggior parte sono adatti a 0-60 ° C, alcuni modelli speciali possono funzionare a temperature estreme.

Memoria: Abbastanza per memorizzare il sistema operativo, le istruzioni ed eseguire le funzioni.

Connettività: Ci sono abbastanza porte per collegare le periferiche richieste.

I/O analogici: Scegliere se sono necessarie funzioni di ingresso e uscita analogiche in base ai requisiti dell'applicazione.

Industrie e scenari applicativi PLC

Produzione: Ampiamente usato nei campi di automazione industriale, quali produzione, petrolio e gas, trattamento delle acque, cibo e bevande, scienze della vita e altre industrie, per il controllo dei processi di produzione, funzionamento delle apparecchiature, raccolta e monitoraggio dei dati, ecc.

Logistica e magazzinaggio: In magazzini automatizzati, PLC controlla le attrezzature quali impilatori e trasportatori per raggiungere lo stoccaggio automatico e la movimentazione delle merci.

Industria petrolifera e del gas: per sistemi di automazione, controllo e sicurezza;

Industria di trattamento delle acque reflue e delle acque reflue: realizzare sistemi di controllo affidabili, flessibili e integrati, ridurre i costi di progetto e manutenzione;

Industria alimentare e delle bevande: per integrare le operazioni, migliorare le prestazioni e garantire la coerenza del prodotto;

Scienze della vita: utilizzato per costruire future strutture di automazione e sistema informativo, ecc.

Quanto sopra è un'introduzione dettagliata ai principi, alle caratteristiche, alle applicazioni, ecc. dello SpA (controllore logico programmabile), così come alcuni punti chiave a cui prestare attenzione quando si sceglie. Credo che dopo averlo letto, avrai una nuova comprensione e una conoscenza completa di esso.