Что такое ПЛК? Экспертное руководство по программируемым логическим контроллерам

Введение

ПЛК или программируемые логические контроллеры — это специализированные компьютеры, предназначенные для автоматизации и управления промышленными процессами и оборудованием. Они были введены для замены систем на основе реле.

Ожидайте встретить ПЛК в промышленных приложениях, таких как нефтяная промышленность, сборочные линии и электростанции. Многие предприятия используют этот специализированный компьютер для автоматизации многих операций и повышения эффективности.

Вы новичок в ПЛК? Не волнуйтесь. Это руководство содержит более подробную информацию о ПЛК, включая их компоненты, принцип работы, типы, используемые ими языки программирования и многое другое. Давайте узнаем больше о ПЛК ниже.

Компоненты ПЛК

Теперь, когда вы знаете, что такое ПЛК, хорошо бы взглянуть на их компоненты, чтобы увидеть, как они работают. Как и любой другой компьютер, ПЛК будет иметь блок питания, модули ввода и вывода, центральный процессор, память и устройство программирования.

Центральный процессор (ЦП) — это мозг ПЛК. Он выполняет запрограммированную логику и управляет всей системой.

Модули ввода/вывода являются ключевыми для связи между внешними устройствами, такими как датчики и исполнительные механизмы, и ПЛК. Модули ввода принимают сигналы от устройств и датчиков и предоставляют эту информацию ЦП для обработки.

Выходные модули отправляют сигналы управления на датчики и исполнительные механизмы в зависимости от входных данных, чтобы ПЛК мог управлять процессом.

Память жизненно важна для хранения программы ПЛК и ее данных. Постоянное запоминающее устройство хранит основные данные и операционную систему ПЛК.

Другой тип памяти — это оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), в котором хранится запрограммированная логика, готовая к выполнению, а также временные данные.

Устройство программирования используется для программирования ПЛК на выполнение определенной функции в зависимости от того, где он установлен.

Как работают ПЛК

The программируемые логические контроллеры (ПЛК) имеют простой рабочий механизм. Сначала они принимают входные данные от датчиков и других устройств, подключенных к ним. Как только он получает информацию от входного сканирования, эта информация передается в ЦП. Допустим, это для промышленного применения. На первом этапе ПЛК считывает состояние датчика, например, включено/выключено, высокий/низкий и другие.

На этапе сканирования программы ПЛК выполнит команду на основе запрограммированной логики. Эта команда посылает сигналы на выходной модуль.

Модуль вывода обновит состояние выходных устройств на основе сигналов от ЦП. Например, если входом является датчик температуры, он может подать сигнал клапану на открытие на основе показаний температуры.

Работу ПЛК можно рассматривать как цикл. Здесь ПЛК считывает входы, выполняет программу, обновляет выход и повторяет весь процесс снова.

Хорошая вещь в ПЛК заключается в том, что их можно программировать в зависимости от приложения. Мы рассмотрим, как программировать ПЛК, позже в руководстве.

Особенности ПЛК

Большой или малые ПЛК все они обладают определенными характеристиками, которые делают их идеальными для различных применений.

1. Аппаратное обеспечение

ПЛК имеет модульную конструкцию, что необходимо для его расширения и настройки в зависимости от приложения. Вот почему иногда можно добавлять или удалять модули ввода-вывода по мере необходимости.

Тем не менее, аппаратное обеспечение достаточно прочное и надежное. Вот почему ПЛК могут использоваться в промышленных условиях, где вибрации и удары являются обычным явлением. ПЛК по-прежнему созданы с учетом устойчивости к электрическим помехам.

Надежность также распространяется на блок питания. Он может поддерживать стабильную работу даже в суровых условиях.

2. Программирование и логика

В рамках понимания ПЛК вам необходимо знать их языки программирования. ПЛК могут поддерживать различные языки программирования. Это включает в себя релейную логику и структурированный текст. В зависимости от использования вы можете использовать другие языки.

Благодаря программированию ПЛК также обеспечивают управление в реальном времени. Это происходит потому, что они могут быстро изменяться вместе с входными сигналами и запускать требуемые выходные сигналы.

ПЛК обычно быстр в своих операциях. В среднем цикл сканирования, включающий считывание входов, выполнение программирования и отправку необходимых выходных сигналов, может занять 50 мс.

3. Коммуникации и сетевое взаимодействие

ПЛК могут взаимодействовать с другими многочисленными устройствами в системе. Это необходимо для обмена данными, удаленного мониторинга и управления всей системой.

Они могут поддерживать различные типы протоколов связи, что упрощает интеграцию с различными типами систем автоматизации.

Современные ПЛК обладают диагностическими функциями, жизненно важными для выявления и устранения неполадок в ПЛК. Это имеет ключевое значение для минимизации простоев.

Некоторые модели теперь оснащены функциями безопасности, которые могут предотвратить несчастные случаи при срабатывании определенных пороговых значений.

Типы ПЛК

Существует много способов категоризации ПЛК, но мы будем классифицировать их на основе их аппаратной настройки. В этом сценарии мы получаем либо фиксированные, либо модульные ПЛК.

Компактные или стационарные ПЛК

Эти ПЛК спроектированы как единый блок, содержащий все, например, входные модули, выходные модели, ЦП, источник питания и т. д. Они больше подходят для небольших и простых приложений.

Компактность также делает их более дешевыми. Они, как правило, менее дороги, чем модульные ПЛК. Они также просты в установке и настройке. Наличие всего в одном устройстве определенно упрощает настройку и эксплуатацию.

Однако они все еще будут иметь некоторые ограничения. Наиболее распространенным является ограниченная расширяемость, поскольку точки ввода-вывода фиксированы, поэтому будущие расширения ограничены.

В качестве примера можно привести Nano PLC — самые маленькие ПЛК, которые можно приобрести для простых задач управления.

Модульные ПЛК

Термин «модульный» означает, что ПЛК можно расширять и настраивать в соответствии с потребностями пользователя. В этом случае ПЛК поставляются с отдельными модулями. Таким образом, вы можете выбрать, какие модули вы будете использовать, и объединить их для удовлетворения конкретных требований приложения.

Масштабируемость и гибкость — самые большие преимущества использования модульных ПЛК. Вы можете добавлять и удалять модули по мере необходимости, что обеспечивает простоту настройки или расширения.

Возможности модульного ПЛК делают его пригодным для более сложных приложений, поскольку он обеспечивает гибкость настройки в соответствии с областью применения.

Более высокая настраиваемость также подразумевает более высокую стоимость. Ожидайте, что за такие ПЛК придется заплатить больше по сравнению с компактными ПЛК.

Что касается областей применения, такие ПЛК широко распространены в крупномасштабных проектах автоматизации, таких как управление сборочными линиями.

Распространенные применения ПЛК

Промышленная автоматизация

ПЛК распространены в промышленной автоматизации. Скорее всего, вы найдете их в обрабатывающей промышленности, особенно для управления сборочными линиями, роботизированными системами и т. д. Цель — обеспечить эффективность и точность.

Управление процессами также является хорошим применением ПЛК. В этом случае ПЛК помогают регулировать температуру, давление, поток и другие ключевые параметры в отрасли.

Автоматизация зданий

ПЛК может регулировать системы HVAC, включая системы вентиляции, отопления и кондиционирования воздуха. Результатом являются хорошо оптимизированные системы, которые также экономят энергию, поддерживая комфортную среду в помещении.

Управление освещением — еще одно распространенное применение ПЛК. Они могут регулировать яркость или включать и выключать свет в зависимости от присутствия людей в комнате.

Их по-прежнему можно встретить в системах безопасности, где они управляют сигнализациями и другими устройствами безопасности.

Лифтам и эскалаторам также нужны ПЛК для управления их работой. Это гарантирует, что такие машины могут безопасно работать при перемещении людей.

Другие приложения

Управление движением также может опираться на PLC. Это приводит к оптимизации движения и снижению заторов.

Очистка воды также может использовать ПЛК. ПЛК будут управлять насосами, клапанами и другим оборудованием в процессе очистки воды.

ПЛК также жизненно важны для производства стали. Это включает в себя операции литья и прокатные станы для достижения желаемого внешнего вида в конечном итоге.

Зачем покупать ПЛК? Преимущества

Когда кто-то выбирает ПЛК, он хочет улучшить автоматизацию и лучше управлять процессами. Таким образом, это дает много преимуществ. Вот чего следует ожидать.

• Пользователи получают повышенную эффективность и производительность. Например, автоматизация процессов означает снижение человеческого фактора и повышение скорости производства. Вы также получаете контроль над различными процессами в режиме реального времени.
• ПЛК помогают сократить время простоя и расходы на техническое обслуживание. Поэтому ПЛК в основном предназначены для промышленного применения, которое часто может быть сложным. Что ж, ПЛК прочны, обеспечивая высокую надежность, необходимую для минимизации времени простоя. Современные ПЛК также имеют встроенную диагностику, которая упрощает устранение неполадок и техническое обслуживание.
• ПЛК можно перепрограммировать в зависимости от приложения. Весь процесс прост, если вы знаете, как выполнить программную часть. Таким образом, ПЛК обладает повышенной гибкостью, чтобы делать то, что вы хотите.
• Помимо гибкости, ПЛК также масштабируемы. Это происходит благодаря модульной природе ПЛК. К ПЛК можно подключать больше модулей, чтобы расширить его функциональность в зависимости от приложений.
• Вы должны ожидать долгосрочную экономию с PLC. Они могут стоить дороже в начале, но по мере их использования они будут вам существенно экономить. Это потому, что теперь вы получаете повышенную эффективность, сокращенное время простоя и более низкие затраты на техническое обслуживание.

Как программируются ПЛК? Какие языки используются?

ПЛК использовать специализированные языки и программное обеспечение для программирования. Давайте начнем с наиболее часто используемых языков программирования, а затем рассмотрим процесс программирования.

Топ-5 самых популярных типов языков программирования ПЛК:

1. Ladder Diagram (LD) или Ladder Logic – этот язык напоминает электрические релейные схемы. Он использует логику чтения слева направо для управления потоком сигнала.
2. Структурированный текст (ST) — это текстовый язык, похожий на Pascal или C. Он лучше подходит для написания более сложных алгоритмов.
3. Функциональная блок-схема (FBD) – это графический язык, который использует блоки для представления функций и связей. Подходит для модульного программирования.
4. Sequential Function Chart (SFC) – это диаграммный язык, необходимый для программирования последовательных процессов. Он показывает шаги и переходы в процессе.
5. Список инструкций (IL) – это текстовый язык, использующий мнемонику для инструкций. Он похож на язык ассемблера.

Процесс программирования ПЛК может включать следующие этапы.

• Получите программное обеспечение для программирования ПЛК. Загрузите его на свой ноутбук или настольный компьютер, чтобы начать работать над логикой или алгоритмами для ПЛК.
• После того, как программа будет готова, загрузите ее в ПЛК. В зависимости от типа ПЛК это делается через кабельное соединение или сеть.
• После загрузки программы вы можете подключить ПЛК к его входным и выходным модулям, чтобы начать тестирование. Проверьте, достигает ли ПЛК своей цели.
• Вы можете вносить изменения в алгоритм с вашего ноутбука и снова загружать его в ПЛК. Некоторые ПЛК имеют возможность онлайн-редактирования, что позволяет вам изменять программу, пока ПЛК все еще работает.

Как выбрать правильный ПЛК для конкретного применения

Выбор правильного ПЛК кажется достаточно простым для большинства людей. Однако есть несколько вещей, которые следует иметь в виду, чтобы сделать правильный выбор.

1. Понять задачи, которые будет выполнять ПЛК.

Если вы понимаете функции ПЛК, вы будете знать, как выбрать подходящий. Например, если вам нужно автоматизировать конвейерную ленту, вы выберете правильный ПЛК с входными и выходными модулями для такого процесса.

2. Системные требования

Определите потребности проекта во входных и выходных данных, которые определят необходимое количество точек входа и выхода.

Также важны протоколы связи. Это позволяет легко интегрировать их с другими устройствами.

А как насчет скорости ЦП и памяти? Они жизненно важны для оценки вычислительной мощности устройства. Он должен быть достаточно быстрым, чтобы быть релевантным для обработки вашего приложения.

Масштабируемость также имеет решающее значение в этой части. Если вы планируете расширять или изменять систему, выберите модульный ПЛК для вашего приложения.

3. Изучите ведущие бренды ПЛК

На рынке представлено несколько брендов ПЛК, но не все из них выпускают лучшие модели. Изучите ПЛК от ведущих брендов, таких как Schnieder Electric, Siemens, Allen-Bradley и других. В этом случае вам гарантированы ПЛК самого высокого качества.

Рассмотрите также тип ПЛК, в зависимости от того, что необходимо обрабатывать. Варианты в основном компактные или модульные ПЛК.

Сравнение характеристик различных ПЛК имеет решающее значение при выборе ПЛК. Примите во внимание их вычислительную мощность, параметры ввода и вывода, совместимость с языками программирования и многое другое.

4. Простота программирования

Посмотрите, насколько легко будет программировать ПЛК. Это означает, что нужно выбрать ПЛК, который поддерживает удобный интерфейс программирования и программное обеспечение. Конечно, вам нужно выбрать блок, который поддерживает язык, с которым вам удобно работать.

5. Соображения стоимости

Оцените, сколько будет стоить покупка ПЛК и поддержание его работоспособности. Текущие расходы на техническое обслуживание могут определить, является ли это хорошим ПЛК. Вам не нужна модель, в которой вам придется постоянно что-то заменять, чтобы поддерживать ее работоспособность.

Вы всегда можете найти хороший ПЛК в рамках своего бюджета или сделать его гибким, поскольку иногда вам может потребоваться потратить больше, чтобы получить лучший выбор.

Заключение

Лучший ПЛК позволяет автоматизировать процессы и повысить эффективность производства. Выбор лучшего ПЛК имеет решающее значение для запуска различных процессов. Поэтому мы рекомендуем покупать у ведущих брендов, как всегда. Тем не менее, убедитесь, что вы покупаете на основе своих потребностей. Это позволяет вам в полной мере использовать ПЛК для улучшения вашей работы. Следуйте всем процедурам обслуживания, указанным производителем, для лучшей производительности ПЛК.