Ohjelmoitavien logiikkaohjaimien (PLC) asennus ja kytkentä automaatiokaappiin ja -paneeleihin

Ohjelmoitava logiikkaohjain (PLC) on erityinen tietokone, jota käytetään teknisten prosessien ja objektien automatisointiin.

Termin PLC (englanninkielinen lyhenne – (PLC) ohjelmoitava logiikkaohjain) otti käyttöön Odo Joseph Struger, insinööri Allen-Bradley USA:sta vuonna 1971. Hän oli myös avainroolissa PLC-ohjelmointikielten yhtenäistämisessä.

Ohjausjärjestelmään sovellettaessa algoritmia vaaditaan yleensä loogisia operaatioita ja erityistä viestintäorganisaatiota antureiden, toimilaitteiden ja ihmisen ja koneen välisen rajapinnan kanssa.

PLC:n tärkeä ominaisuus on sen reaaliaikainen toiminta. Tämä varmistetaan käyttämällä erityisiä mikroprosessoreita, jotka takaavat järjestelmän vastauksen pyyntöön tietyn aikavälin sisällä.

PLC:t toimivat yleensä epäsuotuisissa ulkoisissa olosuhteissa - lämpötila, kosteus, pöly, sähkömagneettinen säteily, säteily. Siksi tavallisia kotitietokoneita ei käytetty ohjaimina.

Venäjällä vuodesta 2007.erikoisohjelmoitava ohjain GOST R IEC 61131-1-2016 on voimassa.

PLC:t perustuvat mikro-ohjaimet — erikoistuneet mikroprosessorit, joissa on yksisiruinen arkkitehtuuri. Mikro-ohjaimet voivat toimia ilman piirisarjaa ja emolevyä, ilman käyttöjärjestelmää. Mutta tätä tilaa käytetään pääasiassa yksinkertaisissa paikallisissa automaatiojärjestelmissä. Monimutkaisissa järjestelmissä käytetään riittävän tehokkaita prosessoreita erityisten käyttöjärjestelmien ohjauksessa.

Lisätietoja tarkoituksesta, laitteista ja PLC-tyypeistä on täällä: Mikä on ohjelmoitavat logiikkaohjaimet

PLC:iden valikoima on erittäin suuri. Automaatio- ja elektroniikka-alalla ei ole yhtään yritystä, joka ei valmistaisi omia logiikkapiirejä. Siitä huolimatta kaikkia PLC:itä yhdistää niiden yhteinen arkkitehtuuri ja ulkoisten laitteiden liitäntöjen standardointi.

Maailman suurimmat logiikkavalmistajat ovat nykyään Siemens AG, Allen-Bradley, Rockwell Automation, Schneider Electric, Omron, Micubichi, Lovato. PLC:itä valmistavat monet muut valmistajat, mukaan lukien venäläiset Kontar LLC, Oven, Kontel LLC, Segnetiks, Fastwel Group, Tecon ja muut.

Ohjelmoitavat OWEN-logiikkaohjaimet

Siemensin ohjelmoitavat ohjaimet SIMATIC S7 -sarjasta

Kuvassa on esimerkki PLC:n ulkonäöstä tavallisessa monoblokissa. Nämä ovat OWENin (Venäjä) PLC ja 9 Siemensin (Saksa) PLC. Liittimet tehon, antureiden ja toimilaitteiden liitäntää varten sijaitsevat laatikon molemmilla puolilla.

Ohjelmoitava logiikkaohjain PLC 63 OWEN:ltä (Venäjä) ja PLC Siemensiltä (Saksa)

On olemassa seuraavan tyyppisiä tuloja ulostuloja: diskreetti, analoginen, universaali, omistettu ja liitäntä.

Tyypillisesti erillisiä tuloja käytetään kytkemään antureita, jotka voivat olla kahdessa tilassa: "aktiivinen - passiivinen" tai "päällä - pois". Erillisten tulojen avulla voit liittää painikkeita, kytkimiä, rajakytkimiä, termostaatteja ja muita laitteita.

Säätimien erilliset tulot TAns lasketaan yleensä hyväksymään vakiosignaaleja, joiden taso on +24 V DC. Tyypillinen virran arvo yksittäiselle digitaalitulolle (+24 V tulojännitteellä) on noin 10 mA.

PLC-erillisiä lähtöjä käytetään tuottamaan ulostulosignaaleja, joissa on sähköiset parametrit erillisinä tuloina. Niitä käytetään yleensä ohjaamaan taajuusmuuttajien päälle- ja poiskytkentää.

Standardin GOST IEC 61131-2-2012 (Introduction Date 2014-07-01) mukaan analoginen tulo on laite, joka muuntaa jatkuvan signaalin diskreetiksi binääriluvuksi ohjelmoitavassa ohjainjärjestelmässä käyttöä varten.

Analogisilla tuloilla yleisimmät vakiotasajännitealueet ovat –10… + 10 V ja 0… + 10 V. Virtatulojen alueet ovat 0–20 mA ja 4–20 mA.

Analogiset tulot mahdollistavat analogisten antureiden liittämisen PLC:hen.

Standardin GOST 61131-2-2012 (tulopäivä 2014-07-01) mukaisesti analoginen lähtö on laite, joka muuntaa binääriluvun analogiseksi signaaliksi.

PLC:t voidaan varustaa erikoistuneilla I/O:illa, jotka mahdollistavat keston mittauksen, reunan kiinnityksen, pulssilaskennan ja moottorin ohjauksen.

Näiden tai näiden tulojen-lähtöjen määrä on pääasiallinen tekijä, joka määrää PLC:n ominaisuudet, kun siihen perustuvaa automaatiojärjestelmää luodaan.

PLC-lähdöt ja ulkoisten laitteiden liitännät

Suunnittelun ja asennustavan mukaan PLC-kotelosta on neljä versiota:

• kotelo asennettavaksi DIN-kiskoon;
• kotelo seinäasennusta varten;
• paneeli versio;
• avoin runkorakenne sulautetuille modulaarisille järjestelmille.

DIN-kiskoasennuskotelo on suunniteltu PLC:n asentamiseen ohjauskaapin paneeliin, ja siinä on erityinen jousilukko kiinnitystä varten vakio-DIN-kiskoon.

Seinäkiinnityskotelo valmistetaan yleensä pöly- ja kosteussuojastandardien mukaisesti, ja siinä on sisäänrakennetut tiivisteet ulkoisten sähköjohtojen, sekä tehon että signaalin, liittämistä varten.

PLC:n paneeliversiota käytetään, kun PLC asennetaan automaatiokaapin sisäänkäyntioveen. Paneeli-PLC:issä on tyypillisesti kosketusnäyttö, joka näyttää muistokaavion automatisoidusta prosessilinjasta tai paikallisesta automaatiojärjestelmästä ja jota käyttäjä käyttää ohjausparametrien syöttämiseen.

Avokehyksen PLC:tä käytetään sulautettujen (on-board) automaatiojärjestelmien luomiseen. Tässä tapauksessa PLC on painettu piirilevy, jossa on sarja liittimiä ulkoisten laitteiden liittämistä varten ja kiinnikkeitä muihin kortteihin liittämistä varten.

Liittimet voidaan tehdä johtimilla, jotka on liitetty PLC:hen ruuvipuristimen alla tai irrotettavina. Jälkimmäisillä on selvä etu huollossa, esimerkiksi PLC:tä vaihdettaessa. Tässä tapauksessa on mahdotonta sekoittaa johtojen liitäntää. Kaksoisliittimien käyttö kuitenkin nostaa PLC:n kustannuksia, minkä vuoksi valmistajat käyttävät PLC:issä useammin johtimien ruuviliitoksia kuin irrotettavia.

Monoblock PLC:issä on yleensä sisäänrakennetut tai etänäytöt asennettuna ohjauskaappien etupaneeleihin. Ne voivat olla graafisia, syntetisoivia tai sensorisia.

Alla olevassa kuvassa on PLC, jossa on sisäänrakennettu LCD-näyttö ja näppäimistö, jolla asetetaan ohjausalgoritmin parametrit paikallisesti.

PLC-liittimen koskettimet antavat PLC-käyttäjälle mahdollisuuden liittää erilaisia ​​antureita: analogisia, diskreettejä sekä toimilaitteita ja I/O-laitteita.

Lisäksi PLC:issä on joukko standardirajapintoja hajautettujen automaatiojärjestelmien toteuttamiseen erityyppisiä viestintäkanavia käyttäville työkaluille: lanka, radio, Internet.

Ohjelmoitavat logiikkaohjaimet ovat perusta eri tarkoituksiin käytettävien automaatiokaappien (tai paneelien) valmistukseen.

Automaatioelementtien asennus kaappipaneeliin tapahtuu sähköpiirisuunnittelun mukaan, joka kehitetään eritelmien mukaan jokaiselle järjestelmälle erikseen.

Automaatiokaappiasennustekniikka mahdollistaa teho- ja signaalijohtojen erillisen reitityksen jakolaatikoissa (esim. tehojohdot — oikeissa laatikoissa ja signaalijohdot — vasemmissa laatikoissa, asennuspaneeliin nähden), johtojen pakollisen merkinnän, projektiin ja johtojen päiden puristaminen erikoisliittimillä.

Automaatiokaapeissa voi olla sisäänrakennetut ilmastointilaitteet tai lämmittimet sisäisen lämpötilan säätämiseksi.

PLC-pohjainen automaatiokaappi

Lähes kaikissa nykyaikaisissa PLC:issä on sisäänrakennettu hakkurivirtalähde, joka tuottaa virtaa ulkoisesta lähteestä 110–265 voltin vaihtovirtajännitealueella (AD-DC-jännitemuunnin) tai tasavirtalähteestä (DC-DC-jännitemuunnin).

Hakkuriteholähteissä on useita sisäänrakennettuja automaattisia suojauksia: oikosulku, ylikuumeneminen ja ylikuormitus.

Tyypillinen PLC-virtaliitäntä vaatii ylijännitesuojasuodattimen etukäteen. Pulssiteholähteiden valinta tehdään tarvittavan energiankulutuksen arvon ja vaadittujen nimellistehojen lähtöarvojen mukaan.

Jos pääsyöttöjännite katkaistaan ​​onnettomuuden tai toimintahäiriön vuoksi, voidaan laitteen tai järjestelmän toiminta tai asianmukainen sammutus varmistaa keskeytymättömällä virtalähteellä.

PLC:n suojausaste on salattu IP-merkillä (Ingress Protection Rating). IP tarkoittaa kirjaimellisesti tunkeutumissuojaustasoa. Tällä hetkellä tämä on yleisin merkintäjärjestelmä laitteiden suojaamiseksi ulkoisen ympäristön vaikutuksilta. Sitä käytetään osoittamaan suojaus erilaisten fyysisten hiukkasten, kuten pölyn ja veden, tunkeutumista laitteistoon geometristen mittojen perusteella.

IP-suojausaste — dekoodaus, esimerkkejä laitteista

PLC-kotelot sekä kaapit tai paneelit, joihin ne on asennettu, voivat olla suojattuja.

Ohjelmoitavien logiikkaohjaimien (PLC) asennus ja kytkeminen automaatiokaappiin ja -paneeleihin tulee tehdä valmistajan ohjeiden mukaisesti.

Kuvia automaatiopaneeleista ohjelmoitavilla logiikkaohjaimilla: