קטגוריות: מאמרים מוצגים » אוטומציה ביתית
מספר צפיות: 149188
הערות לכתבה: 5
עקרון הפעולה והבסיס של תכנות PLC
בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות (PLC)
לפני כניסתם של מעגלי לוגיקה של מצב מוצק, התפתחות מערכות בקרה לוגיות התבססה על ממסרים אלקטרומכניים. עד היום המסרים אינם מיושנים ביעדם, אך בכל זאת בחלק מהפונקציות הקודמות שלהם הם מוחלפים על ידי בקר.
בתעשייה המודרנית ישנם מספר רב של מערכות ותהליכים שונים הדורשים אוטומציה, אך כיום מערכות כאלה מעוצבות לעיתים רחוקות ממסרים. תהליכי ייצור מודרניים זקוקים למכשיר שתוכנת לביצוע פונקציות לוגיות שונות. בסוף שנות השישים פיתחה חברת Bedford Associates האמריקאית מכשיר מחשב בשם MODICON (בקר דיגיטלי מודולרי). בהמשך, שם המכשיר הפך לשם היחידה של החברה שתכננה, יצרה ומכרה אותו.
חברות אחרות פיתחו גרסאות משלהן למכשיר זה, ובסופו של דבר הוא נודע בשם PLC, או בקר לוגיקה לתכנות. מטרת בקר לתכנות המסוגל לדמות את פעולתם של מספר ממסרים גדול הייתה להחליף ממסרים אלקטרומכניים ב- מרכיבי היגיון.
ל- PLC קבוצה של מסופי כניסה איתם ניתן לעקוב אחר מצב חיישנים ומתגים. ישנם גם מסופי פלט המספקים אות "גבוה" או "נמוך" למחוון כוח, שסתומי סולנואיד, מגברים, מנועים קטנים ומכשירים אחרים לניטור עצמי.
קל לתכנות PLCs, שכן שפת התכנות שלהם דומה ללוגיקה של ממסר. אז חשמלאי תעשייתי רגיל או מהנדס חשמל, המורגל בקריאת מעגלי לוגיקה של סולם, ירגיש בנוח בעת תכנות PLC לביצוע אותן פונקציות.
חיבור אות ותכנות סטנדרטיות שונים במקצת עבור דגמי PLC שונים, אך הם דומים למדי, מה שמאפשר לכם להציג כאן מבוא "כללי" לתכנות מכשיר זה.
האיור הבא מראה PLC פשוט, או ליתר דיוק, איך הוא יכול להיראות מלפנים. שני מסופי בורג לחיבור מעגלי PLC פנימיים עד 120 VAC מסומנים L1 ו- L2.
שישה מסופי בורג הממוקמים בצד שמאל מספקים חיבור למכשירי כניסה. כל מסוף מייצג את ערוץ הקלט שלו (X). מסוף הבורג (חיבור "כללי") הממוקם בפינה השמאלית התחתונה מחובר לרוב למקור הזרם L2 (ניטרלי) עם מתח של 120 וולט AC.
בתוך דיור ה- PLC המחבר כל מסוף כניסה למסוף משותף, ישנו מבודד התקנים (LED) המספק אות "גבוה" מבודד חשמלית למעגל המחשב (פוטו-טרנזיסטור מפרש את נורית ה- LED) כאשר מותקן זרם חילופין של 120 וולט בין מסוף הכניסה המקביל למתחם הרגיל. מסוף. הנורית בחזית ה- PLC מאפשרת להבין איזו קלט חי:
אותות הפלט נוצרים על ידי מעגלי מחשב PLC, מפעילים מכשיר מיתוג (טרנזיסטור, טיריסטור, או אפילו ממסר אלקטרומכני) ומחברים את מסוף ה"מקור "(פינת ימין תחתונה) לכל פלט המסומן באות Y. מסוף המקור בדרך כלל משויך ל- L1. בדיוק כמו כל קלט, כל פלט שמופעל הוא מסומן עם נורית LED:
כך, ניתן לחבר את ה- PLC לכל מכשיר, כגון מתגים ואלקטרומגנטים.
יסודות תכנות PLC
ההיגיון המודרני של מערכת הבקרה מותקן ב- PLC דרך תוכנית מחשב.תוכנית זו קובעת אילו תפוקות חיות ובאילו תנאי קלט. למרות שהתוכנית עצמה דומה למעגל לוגיקה ממסר, אין אנשי קשר מתגים או סלילי ממסר הפועלים בתוך ה- PLC כדי ליצור חיבורים בין כניסה לפלט. המגעים והסלילים האלה מדומים. התוכנית נכתבת ונצפה באמצעות מחשב אישי המחובר ליציאת התכנות PLC.
שקול את המעגל הבא ואת תוכנית PLC:
כאשר מתג הכפתור אינו מופעל (במצב כבוי), האות לא נשלח לכניסה X1. בהתאם לתוכנית, המציגה את הכניסה X1 "הפתוחה", האות לא יישלח לפלט Y1. כך, הפלט Y1 יישאר ללא אנרגיה, והמחוון המחובר אליו ייכבה.
אם נלחץ על מתג הכפתור, האות יישלח לכניסה X1. כל אנשי הקשר X1 בתוכנית יקבלו מצב מופעל, כאילו הם אנשי קשר ממסר המופעלים באמצעות אספקת מתח לסליל ממסר הנקרא X1. במקרה זה, איש קשר X1 פתוח יהיה "סגור" וישלח איתות לסליל Y1. כאשר סליל Y1 מופעל, פלט Y1 ידלק עם נורה המחוברת אליו.
יש להבין כי קשר X1 וסליל Y1 מחוברים באמצעות חוטים, וה"אות "המופיע בצג המחשב הוא וירטואלי. הם אינם קיימים כמרכיבים חשמליים אמיתיים. הם קיימים רק בתוכנת מחשב - חלק מהתוכנה - ופשוט דומים למתרחש במעגל הממסר.
חשוב לא פחות להבין כי המחשב המשמש לכתיבה ועריכה של התוכנית אינו נחוץ לשימוש נוסף ב- PLC. לאחר טעינת התוכנית לבקר הניתן לתכנות, ניתן לכבות את המחשב, וה- PLC יבצע באופן עצמאי פקודות תוכנה. אנו כוללים צג מחשב אישי באיור כך שתבינו את הקשר בין תנאים אמיתיים (סגירת מתג ומצבי מנורה) ומצבי תוכנית (אותות דרך אנשי קשר וירטואליים וסלילים וירטואליים).
הכוח האמיתי והגמישותי של PLC מתגלה כאשר אנו רוצים לשנות את התנהגות מערכת הבקרה. מכיוון שה- PLC הוא מכשיר שניתן לתכנות, אנו יכולים לשנות את הפקודות שהגדרנו מבלי להגדיר מחדש את הרכיבים המחוברים אליו. נניח שהחלטנו להחליף את הפונקציה "מתג - נורה" להפך: לחץ על הכפתור לכיבוי האור ושחרר אותו כדי להדליק אותו.
הפיתרון לבעיה זו בתנאים אמיתיים הוא שהמתג, "פתוח" בתנאים רגילים, מוחלף על ידי "סגור". פיתרון התוכנה שלה משנה את התוכנית כך שקשר X1 בתנאים רגילים "סגור" ולא "פתוח".
בתמונה הבאה תראה תוכנית שכבר שונתה, כאשר המתג לא מופעל:
וכאן המתג מופעל:
אחד היתרונות בהטמעת בקרה לוגית בתוכנה, לעומת בקרה באמצעות חומרה, הוא שניתן להשתמש באותות הקלט פעמים רבות ככל שיידרש. לדוגמה, שקול מעגל ותוכנית שנועדה להדליק נורה אם לפחות שניים משלושת המתגים מופעלים בו זמנית:
לבניית מעגל דומה באמצעות ממסר, יידרשו שלושה ממסרים עם שני אנשי קשר פתוחים בתנאים רגילים, אשר בכל אחד מהם יש להשתמש. עם זאת, באמצעות PLC, אנו יכולים לתכנת כמה סיכות לכל קלט "X" כפי שהיינו רוצים מבלי להוסיף ציוד נוסף (כל קלט ויציאה צריך לתפוס לא יותר מ- 1 ביט בזיכרון הדיגיטלי של PLC) ולהתקשר אליהם פעמים רבות ככל שצריך .
בנוסף, מכיוון שכל פלט PLC תופס לא יותר מקטע אחד בזיכרון שלו, אנו יכולים להוסיף אנשי קשר לתוכנית, ומביאים את פלט ה- Y למצב שאינו מופעל. לדוגמה, קח תרשים מנוע עם מערכת כדי לשלוט על תחילת התנועה ועצירה:
המתג המחובר לכניסה X1 משמש ככפתור "התחל" ואילו המתג המחובר לכניסה X2 משמש ככפתור "עצור". איש קשר אחר בשם Y1, כמו הדפסה במגע, מאפשר למגע המנוע להישאר מלא גם אם תשחרר את כפתור ההתחל. במקרה זה, אתה יכול לראות כיצד איש הקשר X2, "סגור" בתנאים רגילים, מופיע בגוש הצבעים, ובכך מראה שהוא במצב "סגור" ("מוליך חשמלי").
אם תלחץ על כפתור "התחל" אז זרם יעבור דרך איש הקשר X1 הסגור והוא ישלח 120 VAC לידי מגע המנוע. המגע המקביל Y1 גם "ייסגר", ובכך יסגר את המעגל:
אם נלחץ כעת על כפתור "התחל", קשר X1 יעבור למצב "פתוח", אך המנוע ימשיך לעבוד, מכיוון שהמגע הסגור Y1 עדיין ישמור על סליל האנרגיה:
כדי להפסיק את המנוע, עליך ללחוץ במהירות על כפתור "עצור", שידווח על המתח לכניסה X1 ומגע "פתוח", שיוביל לסיום אספקת המתח לסליל Y1:
כשלחצת על כפתור "עצור", קלט X1 נותר ללא מתח ובכך החזיר איש קשר X1 למצב "סגור" רגיל. בשום פנים ואופן המנוע לא יפעל שוב עד שתלחץ שוב על לחצן התחל, מכיוון שההדפס בסיכה Y1 אבד:
דגם סובלני לתקלות של התקני בקרת PLC חשוב מאוד, כמו במקרה של התקני בקרת ממסר אלקטרומכניים. תמיד יש לקחת בחשבון את ההשפעה של קשר "פתוח" בטעות במערכת. כך, למשל, במקרה שלנו, אם קשר X2 "נפתח" בטעות, לא תהיה דרך לעצור את המנוע!
הפיתרון לבעיה זו הוא לתכנת מחדש את איש הקשר X2 בתוך PLC ולחץ למעשה על כפתור העצירה:
כאשר לא נלחץ על כפתור "עצור", הכניסה של PLC X2 מופעלת, כלומר איש קשר X2 "סגור". זה מאפשר למנוע למנוע את הפעולה כאשר מועבר זרם למסוף X1, ולהמשיך בפעולה כאשר כפתור "התחל" משתחרר. כאשר אתה לוחץ על כפתור "עצור", איש קשר X2 נכנס למצב "פתוח" והמנוע מפסיק לעבוד. כך תוכלו לראות כי אין הבדל תפקודי בין זה לבין הדגם הקודם.
עם זאת, אם מסוף הכניסה X2 "נפתח" בטעות, ניתן לעצור את הכניסה X2 על ידי לחיצה על כפתור "עצור". כתוצאה מכך המנוע נכבה מייד. דגם זה בטוח יותר מקודמו, כאשר לחיצה על כפתור "עצור" לא תאפשר עצירת המנוע.
בנוסף לכניסות (X) ולפלטים (Y) ב- PLC, ניתן להשתמש במגעים וסלילים פנימיים. הם משמשים באותו אופן כמו ממסרים ביניים המשמשים במעגלי ממסר רגילים.
כדי להבין את עקרון הפעולה של המעגלים והמגעים ה"פנימיים ", שקול את המעגל והתכנית הבאים שפותחו על בסיס שלושת הכניסות של הפונקציה הלוגית ו-:
במעגל זה המנורה דולקת עד לחיצה על אחד מהכפתורים. כדי לכבות את המנורה, לחץ על שלושת הכפתורים:
מאמר זה על בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות ממחיש רק דוגמא קטנה ליכולותיהם. כמחשב PLC הוא יכול לבצע פונקציות מתקדמות אחרות ברמת דיוק ואמינות רבה בהרבה מאשר בעת שימוש במכשירי לוגיקה אלקטרומכניים. ברוב ה- PLCs יש יותר משש כניסות ויציאות. האיור הבא מציג את אחד מבקרי ה- PLC של אלן-בראדלי:
עם מודולים שלכל אחד מהם יש 16 כניסות ויציאות, ל- PLC זה יש אפשרות לשלוט על תריסר מכשירים.PLC המוצב בארון הבקרה תופס מעט מקום (לממסרים אלקטרומכניים המבצעים את אותן פונקציות, יהיה צורך בשטח פנוי הרבה יותר).
אחד היתרונות של PLC, שפשוט לא ניתן לשכפל באמצעות ממסר אלקטרומכני, הוא ניטור ושליטה מרחוק באמצעות הרשת הדיגיטלית של המחשב. מכיוון ש- PLC אינו אלא מחשב דיגיטלי מיוחד, הוא יכול בקלות "לדבר" עם מחשבים אחרים. התצלום הבא הוא ייצוג גרפי של תהליך מילוי הנוזלים (תחנת שאיבה לטיפול בשפכים עירוניים) שבשליטת בקרת בקרה. יתר על כן, התחנה עצמה ממוקמת כמה קילומטרים ממסך המחשב.
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: