Mikä on PLC ja sen ydintoiminnot

 

Nykyaikaisten tehtaiden kokoonpanolinjoilla, kun robottivarret tarttuvat komponentteihin tarkasti, kuljettimet käynnistyvät ja pysähtyvät rytmisesti ja parametreja, kuten lämpötilaa ja painetta, säädellään reaaliajassa, kulissien takana - PLC on aina "näkymätön komentaja". Tämä "teollisina aivoina" tunnettu laite on pitkään ollut automaation ydinpilari. Se on välttämätön autoteollisuudesta elintarvikejalostukseen ja kemianteollisuudesta älykkääseen logistiikkaan. Joten mikä on PLC? Ja mitkä ydintoiminnot mahdollistavat sen, että se tukee puoltateollisuusautomaatio?

PLC tulee sanoista "ohjelmoitava logiikkaohjain". Kuten nimestä voi päätellä, se on digitaalisen toiminnan elektroninen järjestelmä, joka on suunniteltu erityisesti teollisiin sovelluksiin. 1960-luvulla PLC:t kehitettiin alun perin korvaamaan perinteiset releohjauskaapit. Tuohon aikaan tehtaiden tiheät releet, kontaktorit ja johdot eivät ainoastaan ​​vieneet suurta tilaa ja niillä oli korkea vikatiheys, vaan ne vaativat myös uudelleenjohdotusta aina, kun tuotantoprosessia tarvittiin säätää, mikä oli aikaa-ja työvaltaista{5}}. PLC:t korvaavat kuitenkin "laitteistojohdotuksen" "ohjelmistoohjelmoinnilla". Pelkästään ohjelmaa muokkaamalla ne voivat mukautua erilaisiin ohjausvaatimuksiin, mikä ratkaisee perinteisten ohjausmenetelmien kipukohdat kokonaan.

Pohjimmiltaan PLC on mikrotietokone, mutta sen rakenne on räätälöity paremmin teollisuuden olosuhteiden ankariin vaatimuksiin - se kestää monimutkaisia ​​ympäristöjä, kuten korkeita lämpötiloja, pölyä, tärinää ja sähkömagneettisia häiriöitä, ja se tarjoaa korkean luotettavuuden ja vahvat -häiriönestoominaisuudet. Se on kuin "muokatut aivot": toisaalta se vastaanottaa "signaalituloja" laitteilta, kuten antureilta ja painikkeilta; toisaalta se suorittaa toiminnallisia arvioita esiasetettujen ohjelmien perusteella ja antaa lopuksi "toimintakomentoja" toimilaitteille, kuten moottoreille, solenoidiventtiileille ja merkkivaloille, toteuttaen teollisten prosessien automaattisen ohjauksen.

PLC:n ydinarvo on sen joustavissa ja tehokkaissa ohjausominaisuuksissa, jotka ilmentyvät viiteen ydintoimintoon, jotka kattavat useimmat teolliset ohjausskenaariot:

1. Looginen ohjaus: yksinkertaisin päätöksenteon-kyky

Looginen ohjaus on PLC:n ydin ja perustavanlaatuisin toiminto, joka toteuttaa pääasiassa loogisia operaatioita, kuten "AND, OR, NOT" täyttääkseen "ehdollisen arvioinnin" tarpeet teollisissa skenaarioissa. Esimerkiksi työstökoneiden ohjauksessa PLC antaa "aloita käsittely" -komennon vain, kun kolme ehtoa täyttyy samanaikaisesti: "turvaluukku kiinni", "hätäpysäytyspainiketta ei painettu" ja "työkappaleen kiinnityssignaali paikallaan". Toinen esimerkki on liikennevalojen ohjaus risteyksessä, jossa PLC kytkee punaisten, vihreiden ja keltaisten valojen päälle-pois esiasetetun logiikan mukaisesti säännöllisen liikenteen sujuvuuden varmistamiseksi. Tämä toiminto korvaa perinteisten releiden kosketuslogiikan, ei vain nopeammalla vastenopeudella, vaan mahdollistaa myös loogiset muutokset säätämällä ohjelmaa muuttamatta laitteiston johdotusta.

2. Jaksollinen ohjaus: Tarkka "rytmin säätö"

Sekvenssiohjauksella tarkoitetaan PLC:tä, joka ohjaa laitteiden toimintaa kronologisessa järjestyksessä toteuttaakseen "operaatioiden suorittamisen aikasolmujen mukaan", joka toimii "ajastimena" ja "metronomina" teollisessa tuotannossa. Esimerkiksi pesukoneen automaattiohjauksessa PLC käynnistää peräkkäin toimintosarjan "veden sisäänvirtaus 30 sekuntia → pesu 2 minuuttia → vedenpoisto 1 minuutti → kuivaus 3 minuuttia." Pullotettujen juomien tuotantolinjassa se ohjaa täyttökonetta "purkaamaan nestettä 0,5 sekunnin välein" samalla kun se sovittaa kuljetinhihnan nopeuden varmistaakseen, että jokainen pullo voi vastaanottaa nesteen tarkasti. Tämän toiminnon avain on PLC:n sisällä olevassa -tarkkuusajastimessa, joka voi hallita virhettä millisekunnin sisällä teollisuustuotannon rytmivaatimusten mukaisesti.

3. Liikeohjaus: Koneiden mahdollistaminen "liikkumaan tarkasti"

Liikeohjaus on PLC:n erikoistunut ohjaustoiminto liikkuville komponenteille, kuten moottoreille ja robottikäsivarsille. Se voi toteuttaa tarkan nopeuden, sijainnin ja siirtymän säätelyn, ja se on "joustavan valmistuksen" ydin automatisoiduilla tuotantolinjoilla. Esimerkiksi tilanteessa, jossa robottivarsi tarttuu komponentteihin, PLC ohjaa servomoottorin pyörimisnopeutta ja kulmaa saadakseen robottivarren päätelaitteen liikkumaan tarkasti komponenttiasentoon, jolloin virhe on säädettävissä millimetreissä tai jopa mikrometreissä. Hissin ohjauksessa se säätää moottorin nopeutta kerrossignaalin mukaan varmistaakseen, että hissi pysähtyy tasaisesti kohdekerroksessa ja välttää korin tärisemisen. CNC-sorvissa PLC toimii yhteistyössä servojärjestelmän kanssa työkalun syöttönopeuden ja leikkausreitin ohjaamiseksi ja työstää erittäin{4}}tarkkoja komponentteja.

4. Prosessin ohjaus: Vakaa "parametrisäätö"

Prosessin ohjaus kohdistuu pääasiassa jatkuvasti muuttuviin "analogisiin" parametreihin, kuten lämpötilaan, paineeseen, virtaukseen ja nesteen tasoon. Se toteuttaa "vakiosäädön" tai "seurantaohjauksen" teollisuusprosessien vakauden varmistamiseksi. Esimerkiksi kemiallisen reaktorin tuotannossa reaktiolämpötila on pidettävä 150 asteessa. PLC vastaanottaa signaaleja lämpötila-anturilta reaaliajassa: jos lämpötila on alle 150 astetta, se ohjaa lämmityslaitetta käynnistymään; jos lämpötila on korkeampi kuin 150 astetta, se laukaisee jäähdytysjärjestelmän ja stabiloi lämpötilan asetettuun arvoon tällä "suljetun -silmukan säädöllä". Ilmastointilaitteen vakiolämpötilasäädössä PLC säätää kompressorin toimintataajuutta sisälämpötilan ja asetetun lämpötilan välisen eron mukaan saavuttaen tasapainon energiansäästön ja vakiolämpötilan välillä. Tämä toiminto edellyttää, että PLC:llä on analogiset prosessointiominaisuudet, mikä mahdollistaa tarkan ohjauksen sisäisen PID-säätelyalgoritmin (Proportional-Integral-Divative) avulla.

5. Tietojenkäsittely- ja viestintäverkko: Teollisuuden yhteenliittämisen "linkki".

Teollisuus 4.0:n aikakaudella PLC:t eivät ole enää eristettyjä "ohjausyksiköitä" vaan "tietosolmuja" teollisessa esineiden internetissä, ja niiden tietojenkäsittely- ja viestintätoiminnoista on tullut yhä tärkeämpiä. Toisaalta PLC:t voivat laskea, laskea ja tallentaa erilaisia ​​kerättyjä tietoja (kuten laitteiden toimintatilaa, tuotantotehoa ja vikatietoja), esimerkiksi laskemalla tuotantolinjan päivittäisen tuotannon ja tallennuslaitteiden vikakoodit. Toisaalta tietoliikenneprotokollien, kuten Ethernetin, PROFINETin ja Modbusin, avulla he toteuttavat datavuorovaikutusta kosketusnäyttöjen, teollisuustietokoneiden, MES:n (Manufacturing Execution System) ja jopa pilvialustojen kanssa. Käyttäjät voivat seurata laitteiden tilaa reaaliajassa kosketusnäytön kautta ja antaa tuotantoohjeita etänä MES-järjestelmän kautta toteuttaen älykkään tuotantomallin "etävalvonnasta ja keskitetystä hallinnasta".

Näitä ydintoimintoja tukee PLC:n yksinkertainen mutta luotettava laitteistorakenne, joka sisältää pääasiassa keskusyksikön (CPU), muistin, tulo/lähtömoduulit (I/O), virtalähdemoduulin ja viestintämoduulin. CPU on "aivot", jotka vastaavat ohjelmien suorittamisesta ja tietojen käsittelystä; muistia käytetään ohjelmien ja väliaikaisten tietojen tallentamiseen; I/O-moduulit ovat "kädet ja jalat" - tulomoduuli vastaanottaa signaaleja laitteilta, kuten antureilta, ja lähtömoduuli lähettää komentoja toimilaitteille; virtalähdemoduuli tarjoaa vakaan virran koko järjestelmälle; ja viestintämoduuli vastaa "verkkodialogista". Tämä modulaarinen rakenne mahdollistaa PLC:n joustavan konfiguroinnin todellisten tarpeiden mukaan. Se täyttää sekä pienten laitteiden yksinkertaisen ohjauksen että suurten-tuotantolinjojen monimutkaiset vaatimukset.

Yksinkertaisesta loogisesta ohjauksesta, joka korvaa releitä, ja siitä on nyt tulossa teollisuuden yhteenliittämisen ydinsolmu, PLC:iden kehitys on todistanut teollisuusautomaation iteraatiota ja päivitystä. Sillä ei ole upeaa ulkonäköä, vaan se suorittaa hiljaa "komentotehtävän" tehtaan nurkassa. Tarkkojen ja luotettavien ohjausominaisuuksiensa ansiosta se alentaa työvoimakustannuksia, parantaa tuotannon tehokkuutta ja varmistaa tuotteiden laadun. Olipa kyse päivittäin käyttämistämme matkapuhelimista ja kodinkoneista tai autojen ja lentokoneiden komponenteista, logiikkojen varjo löytyy niiden takaa. Teollisen älykkyyden jatkuvan kehittymisen myötä PLC:t integroidaan syvästi tekoälyyn ja big dataan, ja ne jatkavat "näkymättömän komentajan" roolia automaatioaikakaudella ja edistävät teollista tuotantoa kehittymään tehokkaampaan ja älykkäämpään suuntaan.