Kas yra PLC valdiklis ir kaip jis veikia?
Autorius: Domeny.ForSale redakcija Paskelbta
Trumpai: PLC valdiklis – tai programuojamas pramoninis įrenginys, kuris nuskaito jutiklių ir mygtukų signalus, vykdo įrašytą programą ir valdo mašinų darbą. Pavyzdžiui, jis gali paleisti juostinį konvejerį, atidaryti vožtuvą ar palaikyti temperatūrą talpykloje. Jis projektuojamas darbui nustatytomis pramoninėmis sąlygomis, tačiau jo galimybės ir atsparumas priklauso nuo konkretaus modelio.
Ką reiškia PLC ir kam jis naudojamas?
PLC yra angliško pavadinimo Programmable Logic Controller, reiškiančio programuojamąjį loginį valdiklį, santrumpa. „Programuojamasis“ reiškia, kad veikimo taisyklės įrašomos programoje, užuot kaskart sudarius naują elektrinių jungčių schemą. „Loginis“ nusako sprendimų priėmimą pagal sąlygas, pavyzdžiui: jei talpykla pilna, išjunk siurblį.
PLC valdikliai naudojami gamybos linijose, pakavimo mašinose, vandens tiekimo, vėdinimo ir medžiagų transportavimo sistemose. Jie ne tik priima paprastus sprendimus, bet ir atlieka skaičiavimus, matuoja laiką, skaičiuoja gaminius ir reguliuoja proceso parametrus. Tačiau ne kiekvienas modelis tinka sparčiam judesio valdymui ar sudėtingai sistemai valdyti.
Paleidus programą, PLC paprastai veikia savarankiškai. Kompiuteris pirmiausia naudojamas programai parengti, įkelti ir diagnostikai atlikti; mašinai veikiant jis neprivalo būti nuolat prijungtas.
Iš ko sudarytas PLC valdiklis?
Pagrindinės PLC dalys – programą vykdantis procesorius, atmintis, maitinimo šaltinis bei įėjimai ir išėjimai, dar vadinami I/O. Kompaktiniame valdiklyje daugelis šių dalių yra viename korpuse. Modulinė konstrukcija leidžia parinkti atskirus modulius pagal sistemos poreikius.
Per įėjimus valdiklis gauna informaciją apie mašinos būseną. Per išėjimus perduodamos komandos vykdymo įtaisams, t. y. elementams, atliekantiems fizinį veiksmą. Dažniausiai skiriami:
- Skaitmeniniai įėjimai – nuskaito dvi būsenas, pavyzdžiui, mygtukas nuspaustas arba atleistas, detalė yra arba jos nėra.
- Skaitmeniniai išėjimai – įjungia ir išjungia valdymo signalus, pavyzdžiui, valdančius lemputę ar relės ritę.
- Analoginiai įėjimai – nuskaito tam tikro diapazono vertę, pavyzdžiui, slėgį, perduodamą 4–20 mA signalu.
- Analoginiai išėjimai – nustato reikiamą vertę, pavyzdžiui, pavaros greitį atitinkamu įtampos ar srovės signalu.
PLC paprastai tiesiogiai netiekia maitinimo varikliui. Jis valdo variklį per tinkamai parinktą kontaktorių, dažnio keitiklį ar kitą pavaros valdymo sistemą. Signalo tipas, įtampa ir leistinoji išėjimo apkrova turi atitikti prijungtą įrenginį.
Valdiklis taip pat gali turėti ryšio prievadų duomenims su kitais įrenginiais keistis. HMI pultas, arba operatoriaus ekranas, leidžia operatoriui stebėti mašinos būseną, keisti nuostatas ir patvirtinti pranešimus. Tačiau tai nėra tas pats, kas PLC: pultas skirtas operatoriui sąveikauti su mašina, o valdiklis vykdo valdymo logiką.
Kaip PLC priima sprendimus? Talpyklos pavyzdys
Per įprastą darbo ciklą PLC nuskaito įėjimus, vykdo programą ir atnaujina išėjimus, tada kartoja šią seką. Ciklo trukmė priklauso, be kita ko, nuo įrenginio modelio, programos ilgio ir ryšio. Kai kurios užduotys vykdomos periodiškai arba įvykus tam tikram įvykiui, todėl tikrąją programos vykdymo tvarką reikia patikrinti dokumentacijoje.
Įsivaizduokite talpyklą su dviem lygio jutikliais ir pripildymo siurbliu. Programa gali vykdyti tokią procedūrą:
- Skysčio lygiui nukritus žemiau apatinio jutiklio, valdiklis duoda komandą paleisti siurblį.
- Siurblys veikia ir skysčiui vėl apsėmus apatinį jutiklį – programa prisimena, kad pradėtas pripildymas.
- Skysčiui pasiekus viršutinį jutiklį, PLC išjungia siurblį.
- Jei pripildymas trunka per ilgai, programa sustabdo siurblį ir praneša apie pavojaus signalą.
Du slenksčiai padeda išvengti dažno siurblio įjungimo ir išjungimo nežymiai kintant lygiui. Šis pavyzdys taip pat rodo, kad programoje reikia numatyti ne tik įprastą darbą, bet ir jutiklio gedimą, nutrūkusį skysčio tiekimą bei sistemos veiksmus dingus maitinimui. Tai logikos iliustracija, o ne išsamus sistemos projektas.
Kaip programuojamas PLC ir kuo jis skiriasi nuo kompiuterio?
Programa kuriama aplinkoje, pritaikytoje konkrečiam valdikliui. Populiarūs programavimo būdai yra LD – kopėčių diagramos kalba, primenanti relinės grandinės schemą, FBD – sujungtų funkcinių blokų kalba, ir ST – struktūrinio teksto kalba. Galimos kalbos, testavimo įrankiai ir licencijos priklauso nuo gamintojo bei modelio.
Palyginti su įprastu biuro kompiuteriu, PLC pirmiausia pritaikytas nuspėjamai vykdyti valdymo užduotis ir dirbti su pramoniniais signalais. Tai nereiškia, kad kiekvienas PLC yra spartesnis už kompiuterį. Pramoniniai kompiuteriai taip pat gali valdyti mašinas, naudodami tinkamą programinę ir aparatinę įrangą.
Mikrovaldiklis savo ruožtu yra integrinis grandynas, kurio pagrindu galima sukurti nuosavą valdymo įrenginį. PLC yra paruošta platforma su sąsajomis, diagnostika ir programavimo įrankiais. Kad prototipinė plokštė su mikrovaldikliu galėtų veikti pramoninėje sistemoje, paprastai dar reikia suprojektuoti jos maitinimą, apsaugas ir jungtis.
Kaip parinkti PLC ir kokios jo saugos ribos?
Pradėkite nuo jutiklių ir vykdymo įtaisų sąrašo: jų skaičiaus, signalų tipų bei reikiamos reakcijos spartos. Tada patikrinkite plėtros galimybes, ryšio suderinamumą, aplinkos sąlygas ir programinės įrangos prieinamumą. Įvertinkite ne tik paties valdiklio kainą, bet ir licencijų bei vėlesnės techninės priežiūros išlaidas.
Naujausioje gamintojo dokumentacijoje patikrinkite konkrečios konfigūracijos elektrinius parametrus, reakcijos laiką, palaikomas funkcijas ir apribojimus. Vien įėjimų ir išėjimų skaičiaus nepakanka įvertinti, ar įrenginys galės valdyti konkrečią mašiną.
Įprastas PLC savaime neatstoja mašinos saugos sistemos. Avariniam stabdymui ar apsauginių gaubtų būsenos kontrolei gali reikėti saugos relės arba saugos valdiklio ir tinkamai suprojektuotos visos grandinės. Sprendimas parenkamas remiantis rizikos vertinimu; šis aprašymas nėra apsaugos priemonių projektavimo instrukcija.
Jei tik pradedate mokytis, simuliatoriuje parenkite paprastą talpyklos pripildymo programą. Patikrinkite ne tik tinkamą veiksmų seką, bet ir tai, kaip programa reaguoja į prieštaringus jutiklių signalus bei pakartotinį paleidimą – būtent tokie bandymai padeda suprasti praktinį PLC vaidmenį.
Taip pat skaitykite
