Objašnjenje logike releja u PLC sustavu upravljanja

Tehnologija modernog PLC upravljačkog sustava izgrađena je na konceptu iz ere elektromehaničkih uređaja: relejnoj logici. Ova metoda programiranja digitalno kopira rad fizičkih releja, zavojnica i kontakata.

Svatko tko radi u automatizaciji mora razumjeti ovo načelo. On čini temelj ljestvičastog dijagrama (LD), najčešćeg PLC programskog jezika koji se danas koristi. Savladajte ovaj koncept i moći ćete čitati, pisati i popraviti većinu upravljačkih sustava koji su trenutno u funkciji.

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

Kako je upravljanje počelo s relejnim sustavima s učvršćenim žicama.

Način na koji fizički dijelovi postaju digitalne PLC upute.

Kako izgraditi upravljačke krugove ključeva koristeći ljestvičastu logiku.

Napredne metode i uobičajene pogreške koje treba izbjegavati.

Zašto PLC-sustavi rade bolje.

Zaklada Hardwired

Prije nego što su PLC-ovi postojali, industrijsko upravljanje značilo je fizičke labirinte žica i elektromehaničkih releja. Razumijevanje ove osnove olakšava shvaćanje prijelaza na digitalnu logiku.

Ožičeni upravljački sustavi koriste fizičke dijelove za stvaranje-krugova za donošenje odluka. Glavna komponenta je elektromehanički relej.

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

Stanje ovih kontakata je važno:

Normalno otvoren (NO):Kontakt ostaje otvoren kada zavojnica releja nema napajanja. Zatvara se kako bi omogućio protok struje samo kada zavojnica dobije napajanje.

Normalno zatvoreno (NC):Kontakt ostaje zatvoren kada zavojnica releja nema snage, dopuštajući protok struje. Otvara se da prekine strujni krug kada zavojnica dobije napajanje.

Fizičko ožičenje stvorilo je logiku. Serijskim ožičenjem dva kontakta napravila su I vrata-oba moraju biti zatvorena za prijenos struje. Njihovo paralelno ožičenje stvorilo je ILI vrata-i jedno je moglo proći struju. Složeni sustavi trebali su desetke releja i mreža ožičenja od točke-do-točke. Sve je to ispunilo velike upravljačke ormare.

Prevođenje na PLC

PLC kontrolni sustav uzima cijelu ožičenu ploču i ponovno je stvara u softveru. Fizički releji, kontakti i žice postaju memorijski bitovi i logičke upute. Procesor PLC-a izvršava ove upute jednu za drugom.

Ovaj digitalni prijevod čini srce programiranja ljestvičaste logike. Svaka fizička komponenta ima izravno digitalno podudaranje.

Pregledajte-Uključeno / normalno otvoreno (XIC / --| |--) Kontakt:Ovo je najosnovnija uputa. Provjerava status memorijskog bita. Instrukcija je "istinita" ako je bit 1. "Lažna" je ako je bit 0.

Pregledajte-Isključeno / Normalno zatvoreno (XNC / --|/|--) Kontakt:Ova uputa djeluje suprotno. To je "točno" ako je bit memorije 0. To je "netočno" ako je bit 1. Ovo je bitno za-sigurnu logiku i gumbe za zaustavljanje.

IzlazZavojnica (OTE / --( )--): Ova instrukcija zapisuje u memorijski bit. Ako je kombinacija XIC i XNC kontakata prije njega na logičkoj prečki "istinita", OTE instrukcija postavlja svoj bit na 1. Ovo "napaja" zavojnicu.

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

Praktična provedba

Teorija postaje vještina kada je primijenite. Sada možemo kombinirati ove digitalne komponente za izgradnju radnih krugova upravljanja u ljestvičastoj logici.

Start/Stop Seal-In

Cilj je upotrijebiti tipku za trenutno pokretanje za uključivanje motora. Motor ostaje uključen dok netko ne pritisne tipku za trenutno zaustavljanje. Ovo je klasični "tro-žični upravljački krug", digitalno rekreiran.

Logika koristi koncept "brtvi-u" ili "zasunu". Normalno otvoreni kontakt "Start_Button" povezuje se u seriju s normalno zatvorenim kontaktom "Stop_Button". Oni vode do izlazne zavojnice "Motor".

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

Kada operater pritisne "Start_Button," prečka postaje istinita. Zavojnica "Motor" pokreće. Na sljedećem PLC skeniranju, kontakt "Motor" je sada također istinit. Ovo stvara paralelni put za logički tijek. Operater može otpustiti "Start_Button," i strujni krug ostaje "zabrtvljen-in" kroz vlastiti kontakt. Jedini način da prekinete strujni krug je da pritisnete "Stop_Button." Ovo otvara normalno zatvoreni kontakt i isključuje motor.

Sigurnosne blokade

Cilj je zaustaviti rad stroja ako je sigurnosni štitnik otvoren. Ovo štiti operatera. Ovo je osnovna primjena međusobnog blokiranja unutar PLC upravljačkog sustava.

Postavljamo instrukciju koja predstavlja prekidač zaštitnih vrata u seriju s izlaznom zavojnicom motora. Za maksimalnu sigurnost koristimo fizički normalno zatvoreni granični prekidač na vratima. Ovaj prekidač spaja se na PLC ulaz.

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

Ako operater otvori vrata, fizički NC prekidač se otvara. 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 snažne upute koje nemaju jednostavan ekvivalent u osnovnim relejnim sustavima. Tajmeri i brojači glavni su primjeri.

Timer On-Delay (TON) odgađa radnju. Na primjer, pumpa mora raditi 30 sekundi nakon što netko pritisne gumb za pokretanje. TON instrukcija ima omogućen ulaz i prati vrijeme kada je prečka istinita. Nakon što akumulirano vrijeme dosegne unaprijed postavljenu vrijednost (kao što je 30 sekundi), njegov bit "Gotovo" (DN) postaje istinit. Ovaj DN bit tada može kontrolirati drugu logiku kao kontakt.

Count-Up (CTU) brojač prati događaje. Zamislite da brojite boce na pokretnoj traci pomoću foto{2}}senzora za oči. CTU instrukcija povećava svoju vrijednost akumulatora svaki put kada logika prečke prijeđe s lažne na istinitu. Kada akumulator dosegne unaprijed postavljenu vrijednost, njegov bit "Gotovo" postaje istinit. Ovo možete upotrijebiti za zaustavljanje pokretne trake ili upravljanje vratima za skretanje.

Usporedba--usporedna

Kako bismo doista razumjeli snagu PLC-a, usporedimo obje metode za jednostavan sustav upravljanja pokretnom trakom. Zadatak: pokretna traka se pokreće tipkom "Start", a zaustavlja tipkom "Stop". Također se zaustavlja ako je foto-oko na kraju blokirano više od 2 sekunde.

Tradicionalni hardwiredRelejShematski:

Za to bi bila potrebna umjereno složena ploča. Trebat će vam relej za start/stop logiku (CR1), zasebni podesivi vremenski relej (TR1) i još jedan kontrolni relej za foto{3}}logiku oka (CR2). Ožičenje bi bilo složeno. Gumb za pokretanje napaja CR1, čiji ga kontakt zatvara. Gumb za zaustavljanje prekida pečat. Foto{10}}oko pokreće vremenski relej TR1. Nakon 2 sekunde, kontakt TR1 otvara krug za isključivanje kontaktora glavnog motora. Za rješavanje problema trebat će multimetar, provjeravajući napone na mnogim točkama na više komponenti.

EkvivalentPLCProgram ljestvičaste logike:

Ovo zahtijeva samo dva ili tri jednostavna koraka logike.

Prečka 1:Klasična start/stop brtva-u logici za pokretni motor.

Prečka 2:Normalno otvoreni kontakt iz foto{0}}očnog ulaza omogućuje TON mjerač vremena s unaprijed postavljenim 2 sekunde.

Korak 1 (izmjena):Normalno zatvoreni kontakt iz bita "Gotovo" timera (T4:0/DN) dodaje se u seriju s izlaznom zavojnicom motora.

Ako je foto{0}}oko blokirano, odbrojavanje se pokreće. Ako ostane blokiran 2 sekunde, bit Done timera postaje istinit. Otvara se NC kontakt u prečki motora i transporter se zaustavlja. Čist je, vizualan i ne treba nikakve dodatne komponente.

Izvan osnova

Pisanje radne logike je prvi korak. Pisanje snažne, profesionalne i održive logike zahtijeva dublje razumijevanje načina na koji sustav funkcionira. Također morate izbjegavati uobičajene pogreške.

Prevođenje shema

Prilikom pretvaranja starih ožičenih shema u PLC kontrolni sustav, izravno prevođenje može biti opasno. Morate analizirati što je krug namijenjen, a ne samo kako izgleda.

Jedan veliki problem su "prikradne staze". U fizičkom dijagramu struja ponekad može pronaći neočekivane paralelne putove kroz kontakte. Ovo stvara nenamjernu logiku. PLC izvršava jedan po jedan korak od vrha prema dolje, tako da ti prikradni putovi ne postoje. Nemaran prijevod jedan-na-jedan može promijeniti način na koji se stroj ponaša.

Drugi problem su uvjeti utrke. Ožičeni krug može se oslanjati na mala kašnjenja otvaranja i zatvaranja fizičkih releja. PLC skenira tako brzo da može procijeniti stanje drugačije od svog sporijeg mehaničkog prethodnika. To dovodi do povremenih grešaka koje je teško dijagnosticirati.

Vrijeme skeniranja PLC-a

PLC ne radi trenutno. Radi u kontinuiranoj petlji koja se naziva ciklus skeniranja:

Čitaj ulaze:Skenira sve fizičke ulaze i ažurira svoju internu memoriju.

Izvrši logiku:Rješava program ljestvičaste logike od vrha do dna, prečku po prečku.

Izlazi pisanja:Ažurira sve fizičke izlaze na temelju rezultata logičkog izvršenja.

Ovo vrijeme skeniranja mjeri se u milisekundama, ali nije nula. Vrlo brzi ulazni signal-poput pritiska gumba kraćeg od jednog ciklusa skeniranja-može se u potpunosti propustiti. PLC čita ulaze, tipka se pritisne i otpusti, a do sljedećeg skeniranja ulaza, događaj je nestao.

U jednom projektu puštanja u pogon, stroj se ponekad ne bi uspio pokrenuti. Nakon višesatne provjere ožičenja, otkrili smo da se trenutačni gumb za pokretanje pritiska i otpušta brže od jednog ciklusa skeniranja preopterećenog PLC-a. Rješenje je bilo korištenje jedno-naredbe (ONS) za zaključavanje pritiska gumba 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.

Najbolji primjeri iz prakse

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

Uvijek koristite simbole i komentare. Svaki ulaz, izlaz, interni bit, mjerač vremena i brojač moraju imati opisni naziv (kao što je "Main_Conveyor_Motor_On") i komentar koji objašnjava njegovu svrhu. Ovo je najvažnija navika za stvaranje koda koji se može održavati.

Grupirajte povezane logike zajedno. Sva logika za motor 1-njegovo pokretanje/zaustavljanje, blokade i kvarovi-trebaju biti u jednom odjeljku programa. To stvara logičnu strukturu nalik knjizi kojom se lako snaći.

Izbjegavajte previše složene prečke. Jedna prečka logike koja ima pet kontakata široku i tri grane duboka je noćna mora za rješavanje problema. Mnogo je bolje razdvojiti ga na više, jednostavnijih stupnjeva. Upotrijebite unutarnje bitove (često zvane "zastavice" ili "markeri") za prosljeđivanje rezultata jedne jednostavne prečke u sljedeću. Ova praksa slijedi načela strukturiranog programiranja koja potiču standardi poput IEC 61131-3.

Jasni pobjednik

Kada se uspoređuje moderni PLC sustav upravljanja s tradicionalnim ožičenim relejima za upravljačku logiku, prednosti PLC-a su nevjerojatne.

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

Povećana fleksibilnost:Trebate promijeniti mjerač vremena s 5 sekundi na 10 sekundi? S PLC-om, to je promjena softvera u nekoliko sekundi. S relejima, to je posao fizičke zamjene i ponovnog ožičenja.

Napredne mogućnosti:PLC-ovi nude ugrađene-funkcije za tajmere, brojače, matematičke operacije, bilježenje podataka i mrežnu komunikaciju. Ove značajke su ili nemoguće ili pretjerano skupe i složene s relejima.

Poboljšana pouzdanost:PLC-ovi su-state uređaji bez pokretnih dijelova koji se mogu istrošiti, slomiti ili zavariti. Ovo dramatično povećava srednje vrijeme između kvarova (MTBF) kontrolnog sustava.

Poboljšano rješavanje problema:Umjesto korištenja multimetra u ormaru visokog-napona pod naponom, programator može spojiti prijenosno računalo i sigurno nadzirati logiku u stvarnom-vremenu. Vizualno gledanje koji su kontakti uključeni ili isključeni na zaslonu čini dijagnosticiranje problema bržim i sigurnijim.

Ovladavanje kamenom temeljcem

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

Dobro razumijevanje objašnjenja logike releja u PLC sustavu upravljanja nije zastarjela vještina. To je apsolutni kamen temeljac učinkovitog programiranja automatizacije. To je jezik strojeva.

Razumijevanjem kako izgraditi sklopove s digitalnim kontaktima i zavojnicama, kako implementirati mjerače vremena i blokade i kako napisati čist kod koji se može održavati, dobivate snagu. Dobivate mogućnost projektiranja, izrade i rješavanja problema sofisticiranih sustava automatizacije koji pokreću naš moderni svijet.

Vidi također

SSR dizajn rasipanja topline za maksimalan životni vijek - Vodič za inženjere

Instalacija poluprovodničkih releja: Kompletan vodič za postavljanje i održavanje 2025

Poluprovodnički relej kontrolira pokretanje motora: Potpuni vodič za 2025

Što je vremenski relej? Definicija, rad i upotreba