Com o desenvolvimento da tecnologia de computadores, a lógica de armazenamento começou a entrar no campo de controle industrial. Controlador lógico programável (controlador lógico programável, PLC) como um computador de controle industrial geral, é o resultado representativo da lógica de armazenamento em aplicações industriais.
Desde 1969, o primeiro PLC foi desenvolvido e aplicado com sucesso na linha de montagem automática de fabricação de automóveis, o PLC foi constantemente atualizado. Especialmente nas últimas duas décadas, o rápido desenvolvimento da tecnologia de controladores programáveis, cada vez mais poderosa, amplamente utilizada no processo de produção, como um dos três pilares da tecnologia de automação industrial desempenha um papel cada vez mais importante no campo econômico.
O PLC é baseado no controlador de sequência tradicional, tecnologia de computadores sintetizados, tecnologia de microeletrônica, tecnologia de controle automático, tecnologia de rede digital e comunicação e a formação de um novo tipo de dispositivo de controle automático industrial geral, é um importante pilar do controle industrial moderno. Esta seção apresenta principalmente os indicadores de uso, características, classificação e desempenho do PLC.
Aplicações do PLC
Na recente década, com o chip de microprocessador e os preços dos componentes relacionados caíram drasticamente, o preço do PLC também caiu, mas a função foi bastante aprimorada, pode resolver problemas complexos de computação e comunicação; portanto, o PLC é cada vez mais amplamente utilizado.
Atualmente, o PLC tem sido amplamente utilizado em casa e no exterior em aço, mineração, cimento, petróleo, químico, energia elétrica, fabricação de máquinas, automotivo, carregamento e descarregamento, papel, têxteis, indústrias de proteção ambiental e entretenimento.
O escopo do aplicativo do PLC geralmente pode ser dividido nas cinco categorias a seguir
1) Controle de sequência
O controle de sequência é o campo de PLC mais amplamente utilizado, e também é o campo mais adequado para o PLC reproduzir suas especialidades. O controle da sequência PLC é usado para substituir o controle da sequência de relé tradicional.
Os PLCs são usados em controle de máquina única, controle de grupo em vários níveis e controle automático de linha de produção, como máquinas de moldagem por injeção, máquinas de impressão, máquinas de grampeamento, máquinas de embalagem, máquinas de corte de papel, ferramentas de máquinas combinadas, máquinas de moagem, linhas de montagem, revestimento linhas e controle do elevador.
2) Controle de movimento
Os fabricantes de PLC agora oferecem módulos de controle de posição única ou multiaxis para motores de passo ou motores de servo. Na maioria dos casos, o PLC envia dados que descrevem a posição de destino para o módulo de controle e sua saída move um ou mais eixos para atingir a posição de destino. À medida que cada eixo se move, o módulo de controle de posição mantém a velocidade e a aceleração adequadas para garantir o movimento suave.
Comparativamente, o módulo de controle de posição é menor, mais barato, mais rápido e mais fácil de operar do que um dispositivo de controle de número de computador (CNC).
3) Controle do processo
O PLC também pode monitorar um grande número de parâmetros físicos, como temperatura, pressão, fluxo, nível e velocidade. O módulo proporcional - integral - diferenciação diferencial (diferenciação de integração de proporção, PID) faz com que o PLC tenha uma função de controle de loop fechado, ou seja, um PLC com recursos de controle PID pode ser usado para controle do processo. Quando uma variável no controle do processo se desvia, o algoritmo de controle PID calcula a quantidade correta de controle para manter a saída no valor definido.
4) Processamento de dados
Na usinagem, os PLCs são usados nos sistemas CNC como o principal sistema de controle e gerenciamento e podem executar uma grande quantidade de processamento de dados.
5) Rede de comunicação
A comunicação do PLC inclui a comunicação entre o host e a E/S remota, a comunicação entre vários PLCs e a comunicação entre os PLCs e outros dispositivos de controle inteligente (como computadores, inversores, dispositivos de controle numérico, etc.) PLCs, juntamente com outros dispositivos de controle inteligente, pode ser usado para formar um sistema de controle distribuído com "gerenciamento centralizado e controle descentralizado".
Recursos de PLC
1) alta confiabilidade, forte capacidade anti-interferência
Para atender aos requisitos da produção industrial sobre a segurança e a confiabilidade dos equipamentos de controle, o PLC usa a tecnologia de microeletrônica, um grande número de ações de comutação é concluído pelos circuitos semicondutores que não são de contato, na estrutura do ambiente de produção industrial para levar pleno relato da temperatura, umidade, poeira, vibração e outros aspectos do impacto: no hardware usado em isolamento, filtragem, blindagem, aterramento e outras medidas anti-interferência; No software usado no diagnóstico de falhas, proteção de dados e outras medidas. Essas tecnologias produzem o PLC uma alta capacidade anti-interferência.
Atualmente, o PLC produzido por vários fabricantes, o tempo médio livre de falhas é muito mais do que a Comissão Eletrotécnica Internacional (Comissão Eletrotécnica Internacional, IEC) estipulou 100, 000 horas, e alguns até atingiram centenas de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares de horas.
2) universal e flexível
Os produtos PLC têm sido a produção serializada, uma variedade de formas estruturais, há muito espaço para escolha no modelo. Além disso, as variedades de PLC e do módulo periférico, o usuário pode ser baseado nos requisitos de tarefas diferentes, escolha diferentes componentes para combinar flexivelmente em um dispositivo de controle com diferentes estrutura de hardware.
Mais importante, a principal função do sistema de controle da PLC é realizada através do programa; portanto, na necessidade de alterar a função de controle do dispositivo, só precisa modificar o programa e uma pequena quantidade de fiação, a carga de trabalho é muito pequena e Este é um sistema geral de controle de relé é difícil de fazer.
3) A programação é simples e conveniente
O Programa de Aplicativo do PLC é muito fácil de preparar. A programação pode ser usada com o circuito de controle do contator de relé é muito semelhante à linguagem da escada, essa imagem de programação Intuitive, fácil de entender, mesmo sem o conhecimento do computador também é muito fácil de dominar. O gráfico de função de sequência (gráfico de função sequencial, SFC) é um fluxograma de controle de bloco de estrutura, que pode tornar a programação mais simples e conveniente.
4) A funcionalidade é perfeita, fortes recursos de expansão
O sistema de entrada / saída da PLC é funcionalmente perfeito e confiável, pode se adaptar a várias formas e natureza da comutação e entrada / saída analógica.
A unidade de função do PLC pode facilmente realizar D / A, A / D de conversão e operação PID, controle de processos, controle digital e outras funções. Também pode ser usado com outros sistemas de computador e equipamentos de controle para formar um sistema de controle distribuído ou descentralizado, que pode atender às necessidades de vários controle. Número público "Literatura de Engenharia Mecânica", o posto de gasolina do engenheiro!
5) Ciclo curto de projeto, construção e comissionamento, fácil manutenção
Sistema de controle de contactador de relé no relé intermediário, relé de tempo, contador e outros componentes elétricos no sistema de controle do PLC é uma forma de "componente soft" e o programa em vez de fiação forte, de modo que a carga de trabalho de instalação e fiação é pequena; A equipe também pode ter antecipadamente de acordo com os requisitos de controle específicos no PLC antes da chegada da programação, reduzindo bastante a carga de trabalho de construção. A equipe também pode programar o PLC com antecedência de acordo com os requisitos de controle específicos antes da chegada do PLC, que diminui bastante o período de construção.
O PLC é de tamanho pequeno, leve e fácil de instalar; O PLC possui funções perfeitas de auto-diagnóstico e monitoramento, como exibir seu status de trabalho interno, status de comunicação, status de ponto de E/S, status anormal e status da fonte de alimentação. A equipe pode descobrir a causa da falha através dela, para que seja fácil lidar com isso rapidamente.
Devido às características acima do PLC, o PLC possui uma ampla gama de aplicações, pode -se dizer que, enquanto houver fábricas, haverá aplicativos de PLC para requisitos de controle.
Classificação de Plc
O PLC é produzido em resposta às necessidades da produção modernizada, e a classificação do PLC deve estar alinhada com as necessidades da produção modernizada. De um modo geral, o PLC pode ser categorizado a partir de três perspectivas, a saber, escala de controle, desempenho de controle, características estruturais.
1, de acordo com a classificação da escala de controle do PLC
PLC de acordo com a escala de controle pode ser dividido em PLC pequeno, PLC de tamanho médio e PLC grande.
1) Pequeno plc
Pequeno PLC geralmente se refere a PLCs com menos de 256 pontos de entrada/saída (pontos de E/S), uma única CPU (8-} bit ou 16- bit) e uma memória do programa de usuário de menos de 4KB, Principalmente para o controle de comutação.
Devido à limitação do número de pontos de controle, sua função de controle tem certas limitações. No entanto, pequenos PLC pequenos, flexíveis, podem ser instalados diretamente no gabinete de controle elétrico, muito adequado para controle independente ou controle de sistema pequeno.
As séries S 7-200 e S 7-1200 de Siemens, Alemanha e a série FX de Mitsubishi, Japão, são pequenos plcs.
2) PLC de tamanho médio
O PLC de tamanho médio geralmente se refere a PLCs com 256 ~ 2048 pontos de E/S, CPUs duplas ou Múltiplas CPUs e uma memória do programa de usuário de 2 ~ 8kb ou maior, com funções de controle e controle analógico e recursos de cálculo digital mais fortes.
Como os PLCs de tamanho médio têm mais pontos de controle e fortes funções de controle, eles podem ser usados para o controle direto do equipamento e o monitoramento de múltiplos PLCs de nível inferior e são adequados para o controle de sistemas de controle de tamanho médio ou grande.
Siemens S 7-300 Série, Série Omron C200H do Japão, a série Mitsubishi Q do Japão pertencem ao PLC de médio porte.
3) Plc grande
PLC grande geralmente se refere a PLCs com mais de 2048 pontos de E/S, CPUs duplas ou Múltiplos CPUs (16-} bit ou 32- bit), e uma memória do programa de usuário de 8-16 kb ou maior , que pode executar não apenas operações aritméticas complexas, mas também operações de matriz complexas devido ao grande número de pontos de controle, fortes funções de controle e fortes capacidades computacionais.
O PLC grande pode não apenas ser usado para o controle direto do equipamento, mas também para monitorar e controlar os PLCs múltiplos de nível inferior para formar um sistema de controle de processo de produção centralizado. PLCs grandes são adequados para processos de automação de equipamentos, controle de automação de processos e sistemas de monitoramento de processos.
Siemens S 7-400 Série, a série OMRON CVM1 e CS1 do Japão, a série Mitsubishi Q do Japão de alguns dos modelos são grandes PLC.
2, de acordo com a classificação de desempenho do controle do PLC
Os PLCs podem ser categorizados em máquinas de baixo grau, média e alta qualidade, de acordo com o desempenho do controle.
1) Máquina de baixa qualidade
Esse tipo de PLC possui funções básicas de controle e capacidade aritmética geral, baixa velocidade de operação e suporta menos números e tipos de módulos de entrada e saída.
Esses PLCs são adequados para controle simples em pequena escala e geralmente são adequados para uso como estação de escravos em uma rede. Por exemplo, a série Siemens S 7-200 pertence a esta categoria.
2) intervalo intermediário
Esse tipo de PLC possui forte função de controle e forte capacidade de cálculo, que pode não apenas concluir a operação lógica geral, mas também pode completar operação trigonométrica mais complexa, operação exponencial e operação de PID, com velocidade de trabalho mais rápida, mais módulos de entrada e saída e mais tipos de módulos de entrada e saída.
Esse tipo de PLC pode não apenas realizar tarefas de controle em pequena escala, mas também tarefas de controle em larga escala e podem ser usadas como estação de escravos ou estação mestre em redes. Por exemplo, a série Siemens S 7-300 pertence a esta categoria.
3) Máquina de alta qualidade
Esse tipo de PLC possui poderosas funções de controle e forte capacidade aritmética, não apenas pode concluir a operação lógica, operação de função trigonométrica, operação exponencial e operação PID, mas também pode realizar o cálculo da matriz complexa, a velocidade de trabalho é muito rápida e pode dirigir Um grande número de módulos de entrada e saída e os tipos são abrangentes. O número público "Literatura de Engenharia Mecânica", o posto de gasolina dos engenheiros!
Esse tipo de PLC pode não apenas completar tarefas de controle de tamanho médio, mas também pode concluir tarefas de controle de escala muito em grande escala, na rede geralmente é usada como estação mestre. Por exemplo, a série Siemens S 7-400 pertence a esta categoria.
O PLC pode ser categorizado em dois tipos de acordo com a estrutura: tipo integral e tipo combinado.
3, categorizado pela estrutura do PLC
1) Tipo integral
A estrutura integral da fonte de alimentação PLC, CPU, memória, sistema de E / S é instalada de forma compacta em um gabinete padrão, como um todo, constituindo a unidade básica do PLC.
Uma unidade básica é um PLC completo que pode realizar vários controles. Quando o número de pontos de controle não atende às necessidades, ele pode ser conectado a uma unidade de expansão, que não possui uma CPU, e a unidade básica e várias unidades de expansão podem formar um sistema maior.
As vantagens da estrutura geral são muito compactas, tamanho pequeno, baixo custo, fácil de instalar, a desvantagem é que o número de pontos de entrada e saída tem uma proporção limitada. Pequeno PLC principalmente para a estrutura geral. Por exemplo, a série Siemens S 7-200 e a série Mitsubishi FX da Japão PLC é a estrutura geral.
2) Tipo de combinação
A combinação PLC é um componente do sistema PLC é funcionalmente dividido em vários módulos, como módulos de CPU, módulos de entrada, módulos de saída, módulos de fonte de alimentação etc., e esses módulos podem ser inseridos no quadro ou substrato para formar um controle completo sistema. Embora a função de cada módulo seja relativamente única, os tipos de módulos são cada vez mais ricos.
Por exemplo, alguns PLC, além dos módulos básicos de E/S, existem alguns módulos de função especiais, como módulo de detecção de temperatura, módulo de detecção de posição, módulo de controle PID, módulo de comunicação e assim por diante. Os PLCs da estrutura modular usam uma abordagem de bloco de construção para formar um sistema inserindo os módulos necessários em um substrato.
As características do PLC da estrutura combinada são que a CPU, a entrada e a saída são módulos independentes, tamanho uniforme do módulo, instalação fácil, seleção gratuita de módulos de E/S (de acordo com o número de pontos) e instalação conveniente, depuração, expansão e manutenção .
As máquinas de tamanho médio e de tamanho grande são principalmente de estrutura combinada, por exemplo, S 7-300 Série e S 7-400} Série de Siemens e Q Series PLC de Mitsubishi.
A composição do PLC combinada é mostrada na figura abaixo e os módulos são conectados entre si através do barramento na placa de base, e a distância entre a CPU e os módulos de expansão não deve exceder 10m se estiverem conectados por cabos.
Especificações técnicas do PLC
Os indicadores técnicos do PLC incluem indicadores de hardware e indicadores de software.
1, indicadores de hardware
Os indicadores de hardware incluem indicadores gerais, características de entrada e características de saída.
Os indicadores gerais são refletidos principalmente na temperatura ambiente, umidade ambiente, vibração, choque, ruído, interferência e resistência à tensão e outro desempenho.
As características de entrada são refletidas principalmente no grau de isolamento do circuito de entrada, sensibilidade à entrada, tempo de resposta e desempenho necessário da fonte de alimentação.
As características de saída são refletidas principalmente na composição do circuito (aqui refere -se à saída do relé, saída do transistor ou saída do tiristor), isolamento do circuito, carga máxima, carga mínima, tempo de resposta e desempenho da fonte de alimentação externa.
2, índice de software
Os índices de software incluem principalmente capacidade do programa, linguagem de programação, função de comunicação, velocidade de execução, tipo de instrução, tipo e número de componentes. Número público "Literatura de Engenharia Mecânica", o posto de gasolina para engenheiros!
A capacidade do programa refere -se ao tamanho da memória e da memória externa do PLC, geralmente de vários kilobytes a vários megabytes. Os tipos de memória são geralmente RAM, EPROM e EEPROM.
A linguagem de programação é a linguagem usada pelo PLC para gravar o programa do usuário. Existem muitas linguagens de programação que podem ser usadas pelo PLC, como diagramas de escada, tabelas de instrução, gráficos de funções seqüenciais e diagramas de blocos de funções. Cada linguagem de programação adicional tornará a preparação de programas de usuários mais rápidos e convenientes.
A função de comunicação refere -se se o PLC tem ou não capacidade de comunicação e que tipo de capacidade de comunicação possui. Geralmente, ele pode ser categorizado em comunicação de E/S remota, comunicação por computador, comunicação ponto a ponto, barramento de alta velocidade, rede de mapas e assim por diante. Atualmente, a capacidade de comunicação é um indicador importante do desempenho do PLC.
A velocidade de execução refere -se ao comprimento do tempo de processamento de operação, que pode ser medido pelo tempo de execução da instrução básica, quanto menor, melhor, geralmente abaixo do nível de microssegundos. Quanto mais forte a função da instrução, melhor o desempenho do PLC.
O número de tipos e o número de componentes não apenas reflete o desempenho do PLC, mas também indica o tamanho do PLC. O número de componentes de E/S indica a capacidade de entrada/saída do PLC; O número de tipos de componentes de E/S (DC, AC, analógico, contagem de alta velocidade, posicionamento, PID) indica o desempenho do PLC.
3, os principais indicadores de desempenho
1) Capacidade da memória
A capacidade de armazenamento refere -se à capacidade da memória do programa do usuário. A capacidade de armazenamento determina o tamanho do programa do usuário que o PLC pode acomodar e geralmente é calculado em unidades de bytes. Cada 1024 bytes é de 1kb. A capacidade de armazenamento de PLCs de tamanho médio e pequeno é geralmente abaixo de 8kb, enquanto a capacidade de armazenamento de PLCs grandes pode atingir 256kb ~ 2Mb. Alguns PLCs usam o número de comandos do programa do usuário para indicar a capacidade e o número de comandos armazenados em um PLC de tamanho médio ou pequeno é geralmente 2, 000 comandos.
2) Número de pontos de entrada/saída (E/S)
O número de pontos de E/S refere -se à soma do número de pontos de entrada e ao número de pontos de saída, mais pontos de E/S, quanto mais acesso externo aos dispositivos de entrada e dispositivos de saída, maior a escala de controle, Portanto, o número de pontos de E/S é uma medida do tamanho do índice PLC. A popularidade internacional do número total de pontos de E/S em 64 pontos e abaixo do PLC é chamado Micro PLC; 64 ~ 256 pontos são chamados de PLC pequeno; 256 ~ 2048 pontos são chamados de PLC de tamanho médio; 2048 pontos ou mais é chamado de PLC grande.
3) Velocidade de varredura
A velocidade de varredura refere -se à velocidade com que um PLC executa um programa. Geralmente, a velocidade de varredura é medida pelo tempo necessário para executar 1kb. A velocidade da execução de instruções para diferentes funções varia bastante e, atualmente, a velocidade da execução de instruções booleanas também é usada para caracterizar a velocidade da operação do PLC. Algumas marcas de PLCs fornecem o tempo usado para executar várias instruções no manual do usuário, e a velocidade da operação do PLC pode ser medida comparando o tempo usado por vários PLCs para executar operações semelhantes.
4) Função e número de instruções
A força da função e o número de instruções refletem a força da capacidade do PLC. De um modo geral, quanto mais tipos e número de instruções de programação, mais fortes os recursos de processamento e controle e mais fácil é preparar programas de usuário.
5) Tipos e número de componentes internos
Ao programar um programa, é necessário um grande número de componentes internos para armazenar variáveis, resultados intermediários, informações sobre tempo e contagem, parâmetros de configuração do módulo e vários bits de sinalizador. Quanto maior o número e o tipo desses componentes, maior a capacidade de processamento de informações do PLC.
6) Número de unidades inteligentes
Para realizar algumas tarefas de controle especiais, os fabricantes de PLC criaram unidades inteligentes especiais para seus produtos, como unidades de controle analógico, unidades de controle de posicionamento, unidades de controle de velocidade e unidades de comunicação. O número de tipos de unidades inteligentes e a força da função é um indicador importante do nível dos produtos PLC.
7) Capacidade de expansão
A capacidade de expansão do PLC inclui a expansão do número de pontos de E/S, a expansão da capacidade de armazenamento, a expansão das funções de rede e a expansão da conexão de vários módulos. A maioria dos PLCs pode expandir o número de pontos de E/S com unidades de expansão de E/S; Alguns PLCs podem ser expandidos com vários módulos de função. No entanto, sempre há um limite para a função de expansão do PLC.
Depois de entender os vários índices do PLC, você pode selecionar um produto adequado a partir de um grande número de PLCs de acordo com os requisitos de projetos de controle específicos.