Принцип рада и основе ПЛЦ програмирања

Програмибилни логички контролери (ПЛЦ-и)

Пре појаве логичких кругова чврстог стања, развој логичких управљачких система заснован је на електромеханичким релејима. До данас, релеји нису застарели у свом одредишту, али ипак их у неким својим претходним функцијама замењује контролер.

У савременој индустрији постоји велики број различитих система и процеса који захтевају аутоматизацију, али сада су такви системи ретко пројектовани из релеја. Савремени производни процеси требају уређај који је програмиран за обављање различитих логичких функција. Крајем 1960-их, америчка компанија Бедфорд Ассоциатес развила је рачунарски уређај под називом МОДИЦОН (Модуларни дигитални контролер). Касније је име уређаја постало назив јединице компаније која га је дизајнирала, направила и продала.

Друге компаније развиле су сопствене верзије овог уређаја, а на крају је постао познат и као ПЛЦ или програмирљиви логички контролер. Циљ програмабилног регулатора који је у стању да симулира рад великог броја релеја био је заменити електромеханичке релеје са логички елементи.

ПЛЦ има сет улазних терминала помоћу којих можете пратити стање сензора и прекидача. Постоје и излазни терминали који пружају сигнал "високог" или "ниског" индикаторима напајања, магнетним вентилима, контактима, малим моторима и осталим уређајима за само надгледање.

ПЛЦ-ове је лако програмирати јер њихов програмски језик подсећа на логику релеја. Тако да ће се обични индустријски електричар или инжењер, навикнут читати логичке склопове мердевина, осећати угодно кад програмира ПЛЦ да извршава исте функције.

Сигнална веза и стандардно програмирање су нешто различити за различите ПЛЦ моделе, али су прилично слични, што вам омогућава да овде поставите „општи“ увод у програмирање овог уређаја.

Следећа илустрација приказује једноставан ПЛЦ, тачније како може изгледати испред. Два вијчана споја за повезивање унутарњих ПЛЦ кругова до 120 ВАЦ су означена Л1 и Л2.

Шест вијака који се налазе на левој страни пружају везу за улазне уређаје. Сваки терминал представља свој улазни канал (Кс). Вијчани терминал („општа“ веза) који се налази у доњем левом углу је обично повезан на Л2 (неутралан) извора напајања од 120 В.

Унутар кућишта ПЛЦ-а који повезује сваки улазни терминал на заједнички терминал налази се изолатор уређаја (ЛЕД) који даје електрично изолирани „високи“ сигнал за рачунарски круг (фототрансистор тумачи ЛЕД свјетло) када је изменична струја од 120 волти постављена између одговарајућег улазног терминала и заједничког терминал. ЛЕД на предњој страни ПЛЦ-а омогућава разумевање који је улаз уживо:

Излазни сигнали генеришу се рачунарском везом ПЛЦ-а, активирајући уређај за пребацивање (транзистор, тиристор или чак електромеханички релеј) и повезујући терминал „Соурце“ (доњи десни угао) са било којим излазом означеним словом И. Изворни терминал је обично повезан са Л1. Као и сваки улаз, и сваки излаз који се напаја означен је ЛЕД-ом:

Тако се ПЛЦ може повезати са било којим уређајима, попут прекидача и електромагнета.

Основе програмирања ПЛЦ-а

Савремена логика система управљања инсталирана је у ПЛЦ-у путем рачунарског програма.Овај програм одређује који су излази уживо и под којим условима уноса. Иако сам програм подсећа на логички круг релеја, не постоје прекидачки контакти или релејски намотаји који раде унутар ПЛЦ-а да би створили везе између улаза и излаза. Ови контакти и завојнице су имагинарни. Програм се пише и гледа помоћу личног рачунара спојеног на ПЛЦ порт за програмирање.

Размотрите следеће склоп и ПЛЦ програм:

Када се прекидач са типком није активиран (у искљученом стању), сигнал се не шаље на улаз Кс1. У складу са програмом, који показује "отворени" улаз Кс1, сигнал се неће слати на излаз И1. Тако ће излаз И1 остати без напајања, а индикатор спојен на њега искључит ће се.

Ако се притисне прекидач, тастер ће се послати на улаз Кс1. Сви контакти Кс1 у програму ће попримити активирано стање, као да су релејни контакти активирани испоруком напона на калему релеја названом Кс1. У том случају, отворени контакт Кс1 биће "затворен" и послаће сигнал завојници И1. Када се завојница И1 напаја, излаз И1 ће засветити сијалицом која је спојена на њу.

Треба схватити да су контакт Кс1 и завојница И1 повезани помоћу жица, а „сигнал“ који се појављује на монитору рачунара је виртуелан. Не постоје као праве електричне компоненте. Присутни су само у рачунарском програму - који је део софтвера - и подсећају на оно што се дешава у кругу релеја.

Једнако је важно схватити да рачунар коришћен за писање и уређивање програма није потребан за даљу употребу ПЛЦ-а. Након што се програм учита у програмирљиви контролер, рачунар се може искључити и ПЛЦ ће самостално извршавати програмске наредбе. У илустрацију укључујемо монитор личног рачунара тако да разумете везу између стварних услова (затварање преклопника и статуса лампе) и статуса програма (сигнали кроз виртуалне контакте и виртуелне завојнице).

Права снага и свестраност ПЛЦ-а открива се када желимо променити понашање контролног система. Пошто је ПЛЦ програмирљиви уређај, можемо променити наредбе које смо поставили без реконфигурирања повезаних компоненти. Претпоставимо да смо одлучили да функцију „пребаци - сијалица“ пребацимо обрнуто: притисните тастер да искључите жаруљу и пустите да је укључите.

Решење овог проблема у стварним условима је да се прекидач, "отворен" у нормалним условима, замени са "затворен". Његово софтверско решење мења програм тако да контакт Кс1 у нормалним условима буде "затворен", а не "отворен".

На следећој слици видећете већ измењен програм, са прекидачем који није активиран:

И овде је прекидач активиран:

Једна од предности имплементације логичке контроле у ​​софтверу, за разлику од управљања хардвером, је та што се улазни сигнали могу користити онолико пута колико је потребно. На пример, размотрите склоп и програм дизајниран за укључивање сијалице ако су најмање два од три прекидача истовремено активирана:

Да бисте изградили сличан круг помоћу релеја, у нормалним условима биће потребна три релеја са два отворена контакта, од којих се сваки мора користити. Међутим, помоћу ПЛЦ-а можемо програмирати онолико пинова за сваки "Кс" улаз без обзира на додавање додатне опреме (сваки улаз и излаз треба да заузимају више од 1 бита у ПЛЦ дигиталној меморији) и назовемо их онолико пута колико је потребно .

Поред тога, будући да сваки ПЛЦ излаз не заузима више од једног бита у својој меморији, у програм можемо додати контакте, доводећи И излаз у неактивирано стање. На пример, узмите дијаграм мотора са системом за контролу покрета и заустављања:

Прекидач повезан на улаз Кс1 служи као дугме "Старт", док прекидач повезан на улаз Кс2 служи као дугме "Стоп". Други контакт, назван И1, попут штампања на контакту, омогућава да моторни склопник остане под напоном чак и ако отпустите дугме Старт. У овом случају можете видети како се контакт Кс2, „затворен“ у нормалним условима, појављује у блоку боја, показујући тако да је у стању „затворено“ („електрично проводљиво“).

Ако притиснете дугме "Старт", струја ће тећи кроз "затворени" контакт Кс1 и она ће послати 120 ВАЦ на склоп мотора. Паралелни контакт И1 ће се такође „затворити“, затварајући тако круг:

Ако сада притиснемо дугме „Старт“, контакт Кс1 прелази у „отворено“ стање, али мотор ће и даље радити, јер ће затворени контакт И1 и даље држати завојницу под напоном:

Да бисте зауставили мотор, потребно је да брзо притиснете дугме "Стоп", које ће пријавити напон на улазу Кс1 и "отворен" контакт, што ће довести до прекида напајања напоном калема И1:

Када притиснете дугме „Стоп“, улаз Кс1 је остао без напона, чиме је контакт Кс1 враћен у нормално „затворено“ стање. Ни под којим условима мотор неће поново почети радити све док поново не притиснете дугме Старт, јер је отисак на иглу И1 изгубљен:

Модел оштећења ПЛЦ управљачких уређаја је врло важан, као што је случај и са електромеханичким уређајима за управљање релејем. Увек је потребно водити рачуна о ефекту погрешно „отвореног“ контакта на рад система. На пример, у нашем случају, ако се контакт Кс2 погрешно „отвори“, неће бити начина да се мотор заустави!

Решење овог проблема је да репрограмирате контакт Кс2 унутар ПЛЦ-а и заправо притиснете дугме Стоп:

Кад се не притисне дугме „Стоп“, улаз ПЛЦ Кс2 се напаја, тј. контакт Кс2 је "затворен". Ово омогућава мотору да покрене рад када се струја саопшти терминалу Кс1, и да настави са радом када се отпусти тастер "Старт". Када притиснете дугме „Стоп“, контакт Кс2 прелази у „отворено“ и мотор престаје да ради. Тако можете видети да не постоји функционална разлика између овог и претходног модела.

Међутим, ако је улазни терминал Кс2 погрешно „отворен“, улаз Кс2 може се зауставити притиском на дугме „Стоп“. Као резултат, мотор се одмах искључује. Овај модел је сигурнији од претходног, где притиском на дугме „Стоп“ онемогућите заустављање мотора.

Поред улаза (Кс) и излаза (И) у ПЛЦ-у, могуће је користити и „унутрашње контакте и намотаје. Користе се на исти начин као и средњи релеји који се користе у стандардним релејним круговима.

Да бисте разумели принцип рада "унутрашњих" кругова и контаката, размотрите следеће склоп и програм развијен на основу три улаза логичке функције АНД:

У овом кругу лампица се пали док се не притисне један од тастера. Да бисте угасили лампу, притисните сва три дугмета:

Овај чланак о програмибилним логичким контролерима илустрира само мали узорак њихових могућности. Као ПЛЦ рачунар може обављати друге напредне функције са много већом тачношћу и поузданошћу него када користи електромеханичке логичке уређаје. Већина ПЛЦ-ова има више од шест улаза и излаза. Следећа илустрација приказује један од ПЛЦ-а Аллен-Брадлеи-а:

Са модулима, од којих сваки има 16 улаза и излаза, овај ПЛЦ има могућност за контролу десетак уређаја.ПЛЦ постављен у контролни орман заузима мало простора (за електромеханичке релеје који обављају исте функције потребно је много више слободног простора).

Једна од предности ПЛЦ-а, коју електромеханички реле једноставно не може копирати, је даљинско надгледање и управљање путем рачунарске дигиталне мреже. Пошто ПЛЦ није ништа друго до специјализовани дигитални рачунар, он лако може „разговарати“ са другим рачунарима. Следећа фотографија је графички приказ процеса пуњења течности (пумпне станице за пречишћавање комуналних отпадних вода) који контролише ПЛЦ. Штавише, сама станица се налази неколико километара од монитора рачунара.