Installation og tilslutning af programmerbare logiske styreenheder (PLC) i automationsskabe og paneler

En programmerbar logisk controller (PLC) er en speciel type computer, der bruges til at automatisere teknologiske processer og objekter.

Udtrykket PLC (engelsk forkortelse — (PLC) programmerbar logisk controller) blev introduceret af Odo Joseph Struger, en ingeniør hos Allen-Bradley USA i 1971. Han spillede også en nøglerolle i at forene PLC-programmeringssprogene.

Når man anvender en algoritme til et kontrolsystem, er logiske operationer og en særlig organisation af kommunikation med sensorer, aktuatorer og menneske-maskine-grænseflade normalt påkrævet.

En vigtig egenskab ved en PLC er dens drift i realtid. Dette sikres ved brug af specielle mikroprocessorer, der garanterer systemets svar på en anmodning inden for et bestemt tidsinterval.

PLC'er fungerer normalt under ugunstige eksterne forhold - temperatur, fugtighed, støv, elektromagnetisk stråling, stråling. Derfor blev almindelige hjemmecomputere ikke brugt som styringer.

I Rusland siden 2007.speciel programmerbar controller GOST R IEC 61131-1-2016 er i kraft.

PLC'er er baseret på mikrocontrollere — specialiserede mikroprocessorer med enkelt-chip-arkitektur. Mikrocontrollere kan arbejde uden et chipset og bundkort, uden et operativsystem. Men denne tilstand bruges hovedsageligt i simple lokale automationssystemer. I komplekse systemer bruges tilstrækkeligt kraftige processorer under kontrol af specielle operativsystemer.

For mere information om formål, enhed og PLC-typer, se her: Hvad er programmerbare logiske controllere

Udvalget af PLC'er er meget stort. Der er ikke en eneste virksomhed inden for automation og elektronik, der ikke fremstiller sine egne PLC'er. Ikke desto mindre er alle PLC'er forenet af deres fælles arkitektur og standardisering af grænseflader til tilslutning af eksterne enheder.

Verdens største PLC-producenter i dag er Siemens AG, Allen-Bradley, Rockwell Automation, Schneider Electric, Omron, Micubichi, Lovato. PLC'er produceres af mange andre producenter, herunder de russiske virksomheder Kontar LLC, Oven, Kontel LLC, Segnetiks, Fastwel Group, Tecon og andre.

OWEN programmerbare logiske controllere

Siemens programmerbare controllere fra SIMATIC S7-serien

Et eksempel på udseendet af en PLC i en standard monoblok er vist i figuren. Det er PLC fra OWEN (Rusland) og PLC fra 9 Siemens (Tyskland). Stik til tilslutning af strøm, sensorer og aktuatorer er placeret på begge sider af boksen.

Programmerbar logisk controller PLC 63 fra OWEN (Rusland) og PLC fra Siemens (Tyskland)

Der er følgende typer input-outputs: diskrete, analoge, universelle, dedikerede og interface.

Typisk bruges diskrete indgange til at forbinde sensorer, der kan være i to tilstande: "aktiv - passiv" eller "til - slukket". Ved hjælp af diskrete indgange kan du tilslutte knapper, kontakter, endestopkontakter, termostater og andet udstyr.

Diskrete input fra regulatorerne TA'er beregnes normalt til at acceptere standardsignaler med et niveau på +24 V DC. En typisk strømværdi for en enkelt digital indgang (ved +24 V indgangsspænding) er omkring 10 mA.

PLC diskrete udgange bruges til at generere udgangssignaler med elektriske parametre som et diskret input. De bruges generelt til at styre tænding eller sluk af drev.

Ifølge GOST IEC 61131-2-2012 (introduktionsdato 2014-07-01) er en analog indgang en enhed, der konverterer et kontinuerligt signal til et diskret binært tal til drift i et programmerbart controllersystem.

For analoge indgange er de mest almindelige standard DC-spændingsområder –10… + 10 V og 0… + 10 V. For strømindgange er områderne 0–20 mA og 4–20 mA.

Analoge indgange muliggør tilslutning af analoge sensorer til PLC'en.

I overensstemmelse med GOST 61131-2-2012 (introduktionsdato 2014-07-01) er en analog udgang en enhed, der konverterer et binært tal til et analogt signal.

PLC'er kan udstyres med specialiseret I/O, der muliggør varighedsmåling, kantfiksering, pulstælling og motorstyring.

Antallet af disse eller disse input-outputs er hovedfaktoren, der bestemmer PLC'ens muligheder, når der oprettes et automatiseringssystem baseret på det.

PLC udgange og tilslutning af eksterne enheder

Efter design og monteringsmetode er der fire versioner af PLC-huset:

• hus til montering på DIN-skinne;
• hus til vægmontering;
• panel version;
• åbent rammedesign til indlejrede modulære systemer.

DIN-skinnemonteringshuset er designet til at montere PLC'en på styreskabspanelet og har en speciel fjederlås til fastgørelse på en standard DIN-skinne.

Vægmonteringshuset er normalt fremstillet efter støv- og fugtbeskyttelsesstandarder og har indbyggede forseglede tætninger til tilslutning af eksterne elektriske ledninger, både strøm og signal.

Panelversionen af ​​PLC'en anvendes, når PLC'en er installeret i indgangsdøren til automationsskabet. Panel-PLC'er har typisk en berøringsskærm, der viser et mnemonisk diagram af en automatiseret proceslinje eller lokalt automatiseringssystem, og som bruges til at indtaste kontrolparametre af operatøren.

En open-frame PLC bruges til at skabe indlejrede (on-board) automationssystemer. I dette tilfælde er PLC'en et trykt kredsløbskort med et sæt stik til tilslutning af eksterne enheder og fastgørelseselementer til tilslutning til andre kort.

Konnektorerne kan laves med ledninger forbundet til PLC'en under skrueklemmen eller aftagelige. Sidstnævnte har en klar fordel ved vedligeholdelse, fx ved udskiftning af en PLC. I dette tilfælde er det umuligt at forvirre forbindelsen af ​​ledningerne. Brugen af ​​dobbeltstik øger dog prisen på PLC'en, hvorfor producenterne oftere bruger skrueforbindelser af ledninger i PLC'er frem for aftagelige.

Monoblok PLC'er har normalt indbyggede eller fjernbetjente displays installeret i frontpanelerne på styreskabene. De kan være grafiske, syntetiserende eller sensoriske.

Nedenstående figur viser en PLC med indbygget LCD-display og et tastatur, der bruges til at indstille parametrene for styrealgoritmen lokalt.

Kontakterne på PLC-stikket giver PLC-brugeren mulighed for at forbinde forskellige typer sensorer: analoge, diskrete samt aktuatorer og I/O-enheder.

Derudover har PLC'er et sæt standardgrænseflader til værktøjer til implementering af distribuerede automationssystemer ved hjælp af forskellige typer kommunikationskanaler: ledning, radio, internet.

Programmerbare logiske styreenheder er grundlaget for produktionen af ​​automatiseringsskabe (eller paneler) til forskellige formål.

Installationen af ​​automatiseringselementer på skabspanelet udføres i henhold til det elektriske kredsløbsdesign, som er udviklet i henhold til specifikationerne separat for hvert system.

Automatiseringsskabsinstallationsteknologien giver separat routing af strøm- og signalledninger i fordelingsboksene (f.eks. strømledninger — i højre kasser og signalledninger — i venstre kasser, i forhold til monteringspanelet), obligatorisk mærkning af ledninger, iht. til projektet, og krympning af enderne på ledningerne med specielle terminaler.

Automatiseringsskabe kan have indbyggede klimaanlæg eller varmeapparater for at give intern temperaturkontrol.

PLC baseret automatiseringsskab

Næsten alle moderne PLC'er har en indbygget skiftende strømforsyning, der leverer strøm fra en ekstern kilde i vekselspændingsområdet 110 til 265 volt (AD-DC spændingsomformer) eller fra en jævnstrømsforsyning (DC-DC spændingsomformer).

Skiftende strømforsyninger har en række indbyggede automatiske beskyttelser: kortslutning, overophedning og overbelastning.

En typisk PLC-strømforbindelse kræver et overspændingsdæmpningsfilter på forhånd. Valget af pulserende strømforsyninger foretages i henhold til værdien af ​​det nødvendige energiforbrug og de krævede udgangsværdier for de nominelle kræfter.

Hvis hovedkilden til indgangsspænding er afbrudt på grund af uheld eller funktionsfejl, kan drift eller korrekt nedlukning af enheden eller systemet sikres ved hjælp af en uafbrydelig strømforsyning.

Beskyttelsesgraden af ​​PLC'en er krypteret med et IP-mærke (Ingress Protection Rating). IP oversættes bogstaveligt til indtrængningsbeskyttelsesgrad. I øjeblikket er dette det mest almindelige betegnelsessystem til beskyttelse af udstyr mod påvirkningerne fra det ydre miljø. Det bruges til at angive beskyttelse mod indtrængning af forskellige fysiske partikler i udstyret ved geometriske dimensioner, herunder støv og vand.

IP-beskyttelsesgrad — afkodning, eksempler på udstyr

PLC-skabe, såvel som de skabe eller paneler, de er installeret i, kan have en grad af beskyttelse.

Installation og tilslutning af specifikke programmerbare logiske styreenheder (PLC'er) i automationsskabe og paneler skal ske i overensstemmelse med producentens anvisninger.

Billeder af automationspaneler med programmerbare logiske controllere: