Objašnjenje logike releja u PLC upravljačkom sistemu

Moderna tehnologija PLC Control System-a izgrađena je na konceptu iz ere elektromehaničkih uređaja: relejnoj logici. Ova metoda programiranja digitalno kopira kako fizički releji, zavojnice i kontakti rade.

Svako ko radi u automatizaciji mora razumjeti ovaj princip. On čini osnovu Ladder Diagrama (LD), najčešćeg PLC programskog jezika koji se danas koristi. Savladajte ovaj koncept i možete čitati, pisati i popraviti većinu kontrolnih sistema koji su trenutno u funkciji.

Ovaj vodič vas vodi od osnovnih principa do stručne upotrebe. Istražit ćemo:

Kako je počela kontrola sa ožičenim relejnim sistemima.

Način na koji fizički dijelovi postaju digitalne PLC upute.

Kako izgraditi ključna kontrolna kola koristeći ljestvičnu logiku.

Napredne metode i uobičajene greške koje treba izbjegavati.

Zašto sistemi zasnovani na PLC{0}}u rade bolje.

Hardwired Foundation

Prije nego što su postojali PLC-ovi, industrijska kontrola je značila fizičke labirinte žica i elektromehaničkih releja. Razumijevanje ove osnove čini prelazak na digitalnu logiku lakim za razumijevanje.

Ožičeni kontrolni sistemi koriste fizičke dijelove za kreiranje{0}}kola za donošenje odluka. Glavna komponenta je elektromehanički relej.

Kada električna struja teče kroz zavojnicu releja, stvara se magnetsko polje. Ovo polje vuče mali metalni komad koji se zove armatura. Armatura fizički pomiče električne kontakte, zatvarajući ili otvarajući strujni krug.

Bitno je stanje ovih kontakata:

Normalno otvoren (NE):Kontakt ostaje otvoren kada zavojnica releja nema napajanje. Zatvara se kako bi omogućio protok struje samo kada zavojnica dobije struju.

Normalno zatvoren (NC):Kontakt ostaje zatvoren kada zavojnica releja nema napajanje, omogućavajući protok struje. Otvara se kako bi prekinuo strujni krug kada zavojnica dobije struju.

Fizičko ožičenje stvorilo je logiku. Ožičenje dva kontakta u nizu je napravilo I kapiju-oba moraju biti zatvorena da bi se propuštala struja. Njihovo paralelno ožičenje je napravilo kapiju ILI-i bilo koja je mogla proći struju. Složenim sistemima bilo je potrebno desetine releja i mreža tačaka{5}}do-ožičenja. Sve je to ispunjavalo velike kontrolne ormare.

Prevođenje na PLC

PLC kontrolni sistem preuzima čitavu ožičenu ploču i ponovo je kreira u softveru. Fizički releji, kontakti i žice postaju memorijski bitovi i logičke instrukcije. Procesor PLC-a izvodi ove upute jednu za drugom.

Ovaj digitalni prijevod čini srce programiranja ljestvice logike. Svaka fizička komponenta ima direktnu digitalnu utakmicu.

Ispitajte-Uključeno / Normalno otvoreno (XIC / --| |--) Kontakt:Ovo je najosnovnije uputstvo. Provjerava status memorijskog bita. Instrukcija je "tačna" ako je bit 1. "Netačna" je ako je bit 0.

Ispitajte-Isključeno / Normalno zatvoreno (XNC / --|/|--) Kontakt:Ovo uputstvo radi na suprotan način. "Tačno" je ako je memorijski bit 0. "Netačno" je ako je bit 1. Ovo je bitno za-sigurnu logiku i dugmad za zaustavljanje.

IzlazZavojnica (OTE / ---( )--): Ova instrukcija upisuje u memorijski bit. Ako je kombinacija XIC i XNC kontakata ispred nje na logičkoj prečki "tačna", OTE instrukcija postavlja svoj bit na 1. Ovo "napaja" zavojnicu.

Ove upute rade s memorijskim bitovima povezanim sa stvarnim svijetom preko PLC-ovih ulazno/izlaznih (I/O) modula. Ulazni bit (kao I:0/0) pokazuje naponsko stanje fizičkog ulaznog terminala. Izlazni bit (kao O:0/0) kontrolira stanje fizičkog izlaznog terminala.

Praktična implementacija

Teorija postaje vještina kada je primijenite. Sada možemo kombinovati ove digitalne komponente da bismo izgradili radna kontrolna kola u merdevoj logici.

Start/Stop Seal-In

Cilj je koristiti dugme za trenutno pokretanje za uključivanje motora. Motor ostaje uključen sve dok neko ne pritisne dugme za trenutno zaustavljanje. Ovo je klasično kolo "tro-upravljačkog" kruga, rekreirano digitalno.

Logika koristi koncept "zavarivanja-u" ili "zasun". Normalno otvoreni kontakt "Start_Button" se povezuje serijski sa normalno zatvorenim "Stop_Button" kontaktom. Oni vode do "motornog" izlaznog namotaja.

Ključni dio: normalno otvoreni kontakt povezan sa samim izlazom "Motor" povezuje se paralelno sa kontaktom "Start_Button".

Kada operater pritisne dugme "Start_Button", prečka postaje istinita. Zavojnica "Motora" se aktivira. Prilikom sljedećeg PLC skeniranja, kontakt "Motor" je također istinit. Ovo stvara paralelni put za logički tok. Operater može otpustiti "Start_Button", a kolo ostaje "zapečaćeno-u" preko svog vlastitog kontakta. Jedini način da prekinete kolo je da pritisnete "Stop_Button". Ovo otvara normalno zatvoreni kontakt i isključuje motor.

Sigurnosne blokade

Cilj je zaustaviti rad mašine ako je zaštitni štitnik otvoren. Ovo štiti operatera. Ovo je osnovna primjena međusobnog zaključavanja unutar PLC upravljačkog sistema.

Postavljamo instrukciju koja predstavlja prekidač zaštitnih vrata u seriji sa izlaznim namotajem motora. Za maksimalnu sigurnost koristimo fizički normalno zatvoren granični prekidač na vratima. Ovaj prekidač se povezuje na PLC ulaz.

U ljestvenoj logici koristimo kontakt Ispitaj ako je zatvoren (XIC) za ovaj ulaz. Kada su zaštitna vrata fizički zatvorena, NC prekidač je zatvoren. PLC ulaz je ON, XIC kontakt je istinit i motor može raditi.

Ako operater otvori vrata, otvara se fizički NC prekidač. PLC ulaz se isključuje, XIC kontakt postaje lažan, a logička prečka se prekida. Ovo odmah isključuje zavojnicu motora, stvarajući-sigurno stanje.

Tajmeri i brojači

PLC-ovi nude moćne instrukcije koje nemaju jednostavan ekvivalent u osnovnim relejnim sistemima. Tajmeri i brojači su vrhunski primjeri.

Tajmer uključen-Odgoda (TON) odlaže radnju. Na primjer, pumpa mora raditi 30 sekundi nakon što neko pritisne dugme za pokretanje. Instrukcija TON ima ulaz za omogućavanje i prati vrijeme kada je prečka istinita. Kada njegovo akumulirano vrijeme dostigne unaprijed postavljenu vrijednost (npr. 30 sekundi), njegov bit "Gotovo" (DN) postaje istinit. Ovaj DN bit tada može kontrolirati drugu logiku kao kontakt.

Brojač-Up (CTU) brojač prati događaje. Zamislite da brojite boce na transportnoj liniji pomoću foto-očnog senzora. CTU instrukcija povećava vrijednost svog akumulatora svaki put kada logika prečke pređe iz netačnog u istinito. Kada akumulator dostigne unaprijed postavljenu vrijednost, njegov bit "Gotovo" postaje istinit. Ovo možete koristiti za zaustavljanje transportne trake ili upravljanje preklopnom kapijom.

Usporedno{0}}poređenje{1}}

Da bismo istinski razumjeli snagu PLC-a, uporedimo obje metode za jednostavan sistem upravljanja transporterom. Zadatak: transporter počinje sa dugmetom "Start" i zaustavlja se sa dugmetom "Stop". Također se zaustavlja ako je foto-oko na kraju blokirano duže od 2 sekunde.

Traditional HardwiredŠtafetaŠema:

Ovo bi zahtijevalo umjereno složenu ploču. Trebat će vam relej za start/stop logiku (CR1), poseban podesivi vremenski relej (TR1) i drugi kontrolni relej za foto{3}}logiku oka (CR2). Ožičenje bi bilo složeno. Dugme za pokretanje pokreće CR1, čiji kontakt ga zatvara. Dugme za zaustavljanje razbija pečat. Foto{10}}oko napaja vremenski relej TR1. Nakon 2 sekunde, kontakt TR1 otvara strujni krug za isključivanje kontaktora glavnog motora. Za rješavanje problema bi trebao biti multimetar, provjeravajući napone u mnogim točkama na više komponenti.

EkvivalentnoPLCLadder Logic Program:

Za to su potrebne samo dvije ili tri jednostavne logike.

Točka 1:Klasična start/stop brtva-u logici za motor transportera.

Točka 2:Normalno otvoren kontakt iz foto-očnog ulaza omogućava TON tajmer sa unaprijed postavljenim 2 sekundama.

Točka 1 (Modifikacija):Normalno zatvoreni kontakt iz bita "Gotovo" tajmera (T4:0/DN) dodaje se u seriji sa izlaznim namotajem motora.

Ako je foto-oko blokirano, tajmer se pokreće. Ako ostane blokiran 2 sekunde, bit Done tajmera postaje istinit. NC kontakt u prečki motora se otvara i transporter se zaustavlja. Čist je, vizualan i ne treba mu nula dodatnih komponenti.

Beyond the Basics

Pisanje radne logike je prvi korak. Za pisanje snažne, profesionalne logike koja se može održavati potrebno je dublje razumijevanje kako sistem funkcionira. Također morate izbjegavati uobičajene greške.

Translating Schematics

Prilikom pretvaranja starih ožičenih šema u PLC kontrolni sistem, direktno prevođenje može biti opasno. Morate analizirati ono što krug treba da radi, a ne samo kako izgleda.

Jedan od glavnih problema su "sneak paths". U fizičkom dijagramu struja ponekad može pronaći neočekivane paralelne puteve kroz kontakte. Ovo stvara nenamjernu logiku. PLC izvršava jednu po jednu prečku od vrha do dna, tako da ovi prolazni putevi ne postoje. Nepažljiv prijevod-na-jedan može promijeniti način na koji se mašina ponaša.

Drugo pitanje su uslovi trke. Ožičeni krug se može oslanjati na mala kašnjenja otvaranja i zatvaranja fizičkih releja. PLC skenira tako brzo da može procijeniti stanje drugačije nego njegov sporiji mehanički prethodnik. To dovodi do povremenih kvarova koje je teško dijagnosticirati.

Vrijeme skeniranja PLC-a

PLC ne radi odmah. Radi u kontinuiranoj petlji koja se zove ciklus skeniranja:

Pročitajte unose:Skenira sve fizičke ulaze i ažurira svoju internu memoriju.

Izvrši logiku:On rješava program ljestvice logike od vrha do dna, stepen po prečku.

Upišite izlaze:On ažurira sve fizičke izlaze na osnovu rezultata logičkog izvršenja.

Ovo vrijeme skeniranja mjeri se u milisekundama, ali nije nula. Veoma brz ulazni signal-kao što je pritisak na dugme kraći od jednog ciklusa skeniranja-može se u potpunosti propustiti. PLC čita ulaze, dugme se pritisne i otpusti, a do sledećeg skeniranja ulaza, događaj nestaje.

U jednom projektu puštanja u rad, mašina se ponekad ne bi mogla pokrenuti. Nakon sati provjere ožičenja, otkrili smo da se trenutno dugme za pokretanje pritiska i otpušta brže od jednog ciklusa skeniranja preopterećenog PLC-a. Rješenje je bilo korištenje jedne-instrukcije (ONS) za zaključavanje pritiska na dugme u interni bit. To je osiguralo da će ga logika vidjeti pri sljedećem skeniranju. Ovo pokazuje zašto morate uzeti u obzir vrijeme skeniranja u svom dizajnu.

Najbolje prakse

Profesionalna merdevina logika nije samo funkcija. Radi se o jasnoći za osobu koja to mora riješiti godinama kasnije-a ta osoba možete biti vi.

Uvijek koristite simbole i komentare. Svaki ulaz, izlaz, interni bit, tajmer i brojač moraju imati opisno ime (kao "Main_Conveyor_Motor_On") i komentar koji objašnjava njegovu svrhu. Ovo je najvažnija navika za kreiranje koda koji se može održavati.

Grupirajte povezane logike zajedno. Sva logika za motor 1-njegov start/stop, blokade i greške-treba da bude u jednom dijelu programa. Ovo stvara logičnu strukturu nalik knjizi kojom se lako kretati.

Izbjegavajte pretjerano složene prečke. Jedna prečka logike koja je pet kontakata široka i tri grane duboka je noćna mora za rješavanje problema. Mnogo je bolje podijeliti ga na više, jednostavnijih stepenica. Koristite interne bitove (koje se često nazivaju "zastavice" ili "markeri") da prenesete rezultat jedne jednostavne prečke na sljedeću. Ova praksa slijedi principe strukturiranog programiranja koje potiču standardi poput IEC 61131-3.

The Clear Winner

Kada se uporedi savremeni PLC kontrolni sistem sa tradicionalnim ožičenim relejima za kontrolnu logiku, prednosti PLC-a su ogromne.

Smanjeno ožičenje i prostor:Jedan kompaktni PLC i njegove I/O kartice zamjenjuju masivni ormarić releja i kilometara žice. Tipična veličina kontrolne ploče može se smanjiti za 60-80%. Ovo značajno smanjuje troškove kućišta i instalacije.

Povećana fleksibilnost:Trebate promijeniti tajmer sa 5 sekundi na 10 sekundi? Sa PLC-om, to je promjena softvera napravljena za nekoliko sekundi. Sa relejima, to je fizička zamjena i ponovno ožičenje.

Napredne mogućnosti:PLC-ovi nude ugrađene-funkcije za tajmere, brojače, matematičke operacije, evidentiranje podataka i mrežnu komunikaciju. Ove karakteristike su ili nemoguće ili preterano skupe i složene sa relejima.

Poboljšana pouzdanost:PLC-ovi su solid{0}}uređaji bez pokretnih dijelova koji bi se istrošili, slomili ili zavarili. Ovo dramatično povećava srednje vrijeme između kvarova (MTBF) kontrolnog sistema.

Poboljšano rješavanje problema:Umjesto da koristi multimetar u visokonaponskom-ormanu pod naponom, programer može povezati laptop i bezbedno pratiti logiku u realnom-vremenu. Vidjevši koji su kontakti uključeni ili isključeni vizualno na ekranu, dijagnosticiranje problema je brže i sigurnije.

Ovladavanje kamenom temeljcem

Ovo putovanje nas je odvelo od klikova fizičkih releja do čistog, efikasnog koda modernog PLC-a. Vidjeli smo kako temeljni koncepti relejne logike nisu odbačeni, već apsorbirani i poboljšani unutar digitalnog okruženja.

Čvrsto razumijevanje relejnog logičkog objašnjenja u PLC upravljačkom sistemu nije zastarjela vještina. To je apsolutni kamen temeljac efikasnog programiranja automatizacije. To je jezik mašina.

Razumijevanjem kako izgraditi kola s digitalnim kontaktima i zavojnicama, kako implementirati tajmere i blokade i kako napisati čist kod za održavanje, dobijate snagu. Dobijate mogućnost dizajna, izgradnje i rješavanja problema sofisticiranih sistema automatizacije koji pokreću naš moderni svijet.

Vidi također

SSR dizajn disipacije topline za maksimalni vijek trajanja - Vodič za inženjere

Instalacija Solid State releja: Kompletan vodič za postavljanje i održavanje 2025

Pokretanje motora upravlja relejom čvrstog stanja: Potpuni vodič za 2025

Šta je vremenski relej? Definicija, rad i upotreba