Programmējamo loģisko kontrolleru (PLC) uzstādīšana un pieslēgšana automatizācijas skapjos un paneļos

Programmējamais loģiskais kontrolleris (PLC) ir īpašs datoru veids, ko izmanto tehnoloģisko procesu un objektu automatizēšanai.

Terminu PLC (angļu valodas saīsinājums — (PLC) programmējams loģiskais kontrolleris) 1971. gadā ieviesa Odo Džozefs Strigers, inženieris uzņēmumā Allen-Bradley ASV. Viņam arī bija galvenā loma PLC programmēšanas valodu apvienošanā.

Pielietojot algoritmu vadības sistēmai, parasti ir nepieciešamas loģiskas darbības un īpaša komunikācijas organizācija ar sensoriem, izpildmehānismiem un cilvēka un mašīnas saskarni.

Svarīga PLC iezīme ir tā darbība reāllaikā. Tas tiek nodrošināts, izmantojot īpašus mikroprocesorus, kas garantē sistēmas atbildi uz pieprasījumu noteiktā laika intervālā.

PLC parasti darbojas nelabvēlīgos ārējos apstākļos — temperatūra, mitrums, putekļi, elektromagnētiskais starojums, starojums. Tāpēc parastos mājas datorus neizmantoja kā vadības ierīces.

Krievijā kopš 2007.ir spēkā īpašs programmējams kontrolieris GOST R IEC 61131-1-2016.

PLC ir balstīti uz mikrokontrolleri — specializēti mikroprocesori ar vienas mikroshēmas arhitektūru. Mikrokontrolleri var darboties bez mikroshēmojuma un mātesplates, bez operētājsistēmas. Bet šis režīms galvenokārt tiek izmantots vienkāršās vietējās automatizācijas sistēmās. Sarežģītās sistēmās tiek izmantoti pietiekami jaudīgi procesori īpašu operētājsistēmu kontrolē.

Papildinformāciju par mērķi, ierīces un PLC veidiem skatiet šeit: Kas ir programmējamie loģiskie kontrolleri

PLC daudzveidība ir ļoti liela. Nav neviena uzņēmuma automatizācijas un elektronikas jomā, kas pats neražo PLC. Neskatoties uz to, visus PLC apvieno to kopējā arhitektūra un ārējo ierīču savienošanas saskarņu standartizācija.

Pasaulē lielākie PLC ražotāji mūsdienās ir Siemens AG, Allen-Bradley, Rockwell Automation, Schneider Electric, Omron, Micubichi, Lovato. PLC ražo daudzi citi ražotāji, tostarp Krievijas uzņēmumi Kontar LLC, Oven, Kontel LLC, Segnetiks, Fastwel Group, Tecon un citi.

OWEN programmējamie loģiskie kontrolleri

Siemens programmējamie kontrolleri no SIMATIC S7 sērijas

PLC izskata piemērs standarta monoblokā ir parādīts attēlā. Tie ir PLC no OWEN (Krievija) un PLC no 9 Siemens (Vācija). Savienotāji strāvas, sensoru un izpildmehānismu pievienošanai atrodas abās kastes pusēs.

Programmējams loģiskais kontrolieris PLC 63 no OWEN (Krievija) un PLC no Siemens (Vācija)

Ir šādi ieeju-izeju veidi: diskrēta, analogā, universālā, speciālā un interfeiss.

Parasti diskrētās ieejas tiek izmantotas, lai savienotu sensorus, kas var būt divos stāvokļos: "aktīvs - pasīvs" vai "ieslēgts - izslēgts". Izmantojot atsevišķas ieejas, varat pievienot pogas, slēdžus, gala slēdžus, termostatus un citu aprīkojumu.

Kontrolieru diskrētās ieejas TAns parasti tiek aprēķinātas, lai pieņemtu standarta signālus ar +24 V līdzstrāvas līmeni. Tipiskā strāvas vērtība vienai digitālajai ieejai (pie +24 V ieejas sprieguma) ir aptuveni 10 mA.

PLC diskrētās izejas tiek izmantotas, lai ģenerētu izejas signālus ar elektriskiem parametriem kā diskrētu ieeju. Tos parasti izmanto, lai kontrolētu diskdziņu ieslēgšanu vai izslēgšanu.

Saskaņā ar GOST IEC 61131-2-2012 (ievadīšanas datums 2014-07-01) analogā ieeja ir ierīce, kas nepārtrauktu signālu pārveido diskrētā binārā skaitļā, lai tas darbotos programmējamā kontrollera sistēmā.

Analogajām ieejām visizplatītākie standarta līdzstrāvas sprieguma diapazoni ir –10… + 10 V un 0… + 10 V. Strāvas ieejām diapazoni ir 0–20 mA un 4–20 mA.

Analogās ieejas ļauj savienot analogos sensorus ar PLC.

Saskaņā ar GOST 61131-2-2012 (ieviešanas datums 2014-07-01) analogā izeja ir ierīce, kas pārvērš bināro skaitli analogā signālā.

PLC var aprīkot ar specializētu I/O, kas nodrošina ilguma mērīšanu, malu fiksāciju, impulsu skaitīšanu un motora vadību.

Šo vai šo ieeju-izeju skaits ir galvenais faktors, kas nosaka PLC iespējas, veidojot uz tā bāzes automatizācijas sistēmu.

PLC izejas un ārējo ierīču pieslēgšana

Pēc konstrukcijas un montāžas metodes ir četras PLC korpusa versijas:

• korpuss montāžai uz DIN sliedes;
• korpuss montāžai pie sienas;
• paneļa versija;
• atvērta rāmja dizains iegultām moduļu sistēmām.

DIN sliedes montāžas korpuss ir paredzēts PLC uzstādīšanai uz vadības skapja paneļa, un tam ir speciāls atsperu fiksators stiprināšanai uz standarta DIN sliedes.

Sienas stiprinājuma korpuss parasti tiek ražots atbilstoši putekļu un mitruma aizsardzības standartiem, un tajā ir iebūvēti hermētiski blīvējumi ārējo elektrisko vadu, gan strāvas, gan signāla savienošanai.

PLC paneļa versija tiek izmantota, kad PLC ir uzstādīts automatizācijas skapja ieejas durvīs. Paneļa PLC parasti ir skārienekrāna displejs, kas parāda automatizētas procesa līnijas vai lokālās automatizācijas sistēmas mnemonisku diagrammu un ko izmanto, lai operators ievadītu vadības parametrus.

Atvērtā rāmja PLC tiek izmantots, lai izveidotu iegultās (iebūvētās) automatizācijas sistēmas. Šajā gadījumā PLC ir iespiedshēmas plate ar savienotāju komplektu ārējo ierīču pievienošanai un stiprinājumiem savienošanai ar citām platēm.

Savienotājus var izgatavot ar vadiem, kas savienoti ar PLC zem skrūvskavas vai noņemami. Pēdējiem ir nepārprotamas priekšrocības apkopē, piemēram, nomainot PLC. Šajā gadījumā nav iespējams sajaukt vadu savienojumu. Tomēr dubulto savienotāju izmantošana palielina PLC izmaksas, tāpēc ražotāji PLC biežāk izmanto vadu skrūvju savienojumus, nevis noņemamos.

Monobloka PLC parasti ir iebūvēti vai tālvadības displeji, kas uzstādīti vadības skapju priekšējos paneļos. Tie var būt grafiski, sintezējoši vai sensori.

Zemāk redzamajā attēlā parādīts PLC ar iebūvētu LCD displeju un tastatūru, ko izmanto, lai lokāli iestatītu vadības algoritma parametrus.

PLC savienotāja kontakti nodrošina PLC lietotājam iespēju pieslēgt dažāda veida sensorus: analogos, diskrētos, kā arī izpildmehānismus un I/O ierīces.

Turklāt PLC ir standarta saskarņu komplekts rīkiem sadalītas automatizācijas sistēmu ieviešanai, izmantojot dažāda veida sakaru kanālus: vadu, radio, internetu.

Programmējamie loģiskie kontrolleri ir pamats automatizācijas skapju (vai paneļu) ražošanai dažādiem mērķiem.

Automatizācijas elementu uzstādīšana uz skapja paneļa tiek veikta saskaņā ar elektriskās ķēdes projektu, kas tiek izstrādāts atbilstoši specifikācijām katrai sistēmai atsevišķi.

Automatizācijas skapju uzstādīšanas tehnoloģija nodrošina atsevišķu strāvas un signāla vadu novilkšanu sadales kārbās (piemēram, strāvas vadi - labajās kastēs un signāla vadi - kreisajā kastēs, attiecībā pret montāžas paneli), obligātu vadu marķēšanu, atbilstoši uz projektu, un vadu galu gofrēšana ar speciāliem spailēm.

Automatizācijas skapjos var būt iebūvēti gaisa kondicionieri vai sildītāji, lai nodrošinātu iekšējās temperatūras kontroli.

PLC bāzes automatizācijas skapis

Gandrīz visiem mūsdienu PLC ir iebūvēts komutācijas barošanas avots, kas nodrošina strāvu no ārēja avota maiņstrāvas sprieguma diapazonā no 110 līdz 265 voltiem (AD-DC sprieguma pārveidotājs) vai no līdzstrāvas barošanas avota (līdzstrāvas-līdzstrāvas sprieguma pārveidotājs).

Komutācijas barošanas blokos ir iebūvētas vairākas automātiskās aizsardzības: īssavienojums, pārkaršana un pārslodze.

Tipiskam PLC barošanas savienojumam iepriekš ir nepieciešams pārsprieguma slāpēšanas filtrs. Impulsu barošanas avotu izvēle tiek veikta atbilstoši vajadzīgā enerģijas patēriņa vērtībai un nepieciešamajām nominālo jaudu izejas vērtībām.

Ja avārijas vai nepareizas darbības dēļ tiek izslēgts galvenais ieejas sprieguma avots, tad ierīces vai sistēmas darbību vai pareizu izslēgšanu var nodrošināt nepārtrauktās barošanas avots.

PLC aizsardzības pakāpe ir šifrēta ar IP zīmi (Ingress Protection Rating). IP burtiski tulko kā iekļūšanas aizsardzības pakāpe. Šobrīd šī ir visizplatītākā apzīmējumu sistēma iekārtu aizsardzībai no ārējās vides ietekmes. To izmanto, lai norādītu aizsardzību pret dažādu fizisko daļiņu iekļūšanu iekārtā pēc ģeometriskiem izmēriem, ieskaitot putekļus un ūdeni.

IP aizsardzības pakāpe — dekodēšana, iekārtu piemēri

PLC korpusiem, kā arī skapjiem vai paneļiem, kuros tie ir uzstādīti, var būt noteikta aizsardzības pakāpe.

Konkrētu programmējamo loģisko kontrolleru (PLC) uzstādīšana un pievienošana automatizācijas skapjos un paneļos jāveic saskaņā ar ražotāju norādījumiem.

Attēli automatizācijas paneļiem ar programmējamiem loģiskajiem kontrolleriem: