Controlerele logice programabile (PLC) fac parte integrantă din automatizarea industrială și controlul proceselor industriale. PLC-urile gestionează diferite dispozitive de acționare și senzori analogici și digitali și comunică interfețe complexe în schimbarea protocoalelor.

Pe lângă funcțiile de control, PLC-urile execută conversia datelor și procesarea semnalelor. Stimulate de evoluțiile din domeniul Internetului industrial al obiectelor (IIoT), PLC-urile oferă soluții sigure și scalabile, performanțe ridicate, consum redus de energie și dimensiuni mici.

În prezent, PLC-urile își găsesc o utilizare extinsă în aplicațiile din lumea digitală. Operațiunile secvențiale și repetate din industrii se efectuează în mod normal folosind PLC-uri. Acestea sunt pregătite pentru industria 4.0. Acest articol evidențiază proiectarea cu PLC și provocările acesteia în aplicațiile industriale.

Ce este un controler logic programabil (PLC)?

Un controler logic programabil, cunoscut sub numele de PLC, este un computer digital industrial în stare solidă care utilizează circuite integrate în loc de dispozitive electromecanice pentru a implementa funcții de control.

Conform NEMA, PLC-urile sunt definite ca fiind dispozitive electronice digitale care utilizează o memorie programabilă pentru a implementa anumite funcții și a stoca instrucțiuni. Lista funcțiilor specifice include logica, secvențierea aritmetică, sincronizarea și numărarea, precum și controlul proceselor și mașinilor.

PLC-urile au suferit modificări semnificative ale factorului de formă de-a lungul anilor - de la PC-uri industriale și Controlere de automatizare programabile (PAC) cu factori de formă de tip PC până la carcase compacte și mini-PLC-uri. Funcționalitatea PLC-urilor a evoluat, de asemenea. Pe lângă funcțiile de control discrete, PLC-urile prezintă acum funcționalități precum Human Machine Interface (HMI - interfață om-mașină), Ethernet industrial în timp real, controlul mișcării și gateway-uri de comunicații de date. Mai multe industrii contemporane implementează producția inteligentă, în care sunt utilizate sisteme conectate pentru interacțiunea dintre întreprindere și mașină-mașină (M2M). PLC-urile sunt reproiectate pentru o funcționare fiabilă, impecabilă și pentru imunitate împotriva mediilor ostile, zgomotoase, prăfuite, dar și pentru a fi rezistente la apă. De asemenea, sunt necesare disponibilitatea în timp real și capacitatea operațională într-un interval extins de temperaturi ambiante. Element14 a colaborat cu numeroși furnizori diferiți care oferă un portofoliu larg de produse PLC. (Pentru mai multe informații despre produsele PLC, faceți clic aici)

Clasificarea PLC-urilor

PLC-urile sunt clasificate în trei tipuri, în funcție de ieșire: PLC cu ieșire pentru tranzistor, ieșire triac și ieșire pentru releu. Tipul de ieșire pentru releu este ideal atât pentru dispozitivele cu ieșire c.a., cât și pentru cele cu ieșire c.c. PLC-ul cu ieșire pentru tranzistor utilizează operații de comutare și este utilizat la microprocesoare.

PLC-urile sunt proiectate pentru a fi robuste, capabile să reziste la temperaturi extreme, zgomot electric, umiditate și vibrații. Controlerele logice controlează și monitorizează un număr mare de dispozitive de acționare și senzori, fiind astfel diferite de alte sisteme informatice prin prezența considerabilă de intrări/ieșiri (I/O).

Anatomia PLC-urilor

PLC-urile sunt dispozitive modulare compacte cu intrări și ieșiri (I/O) multiple, într-o carcasă încorporată cu procesorul. Gama poate ajunge la dispozitive modulare mari montate pe rastel, unde mii de I/O sunt conectate în rețea la sisteme SCADA. Controlerele logice programabile (PLC) din cadrul sistemului de control industrial (ICS) servesc ca o punte utilă între protocoalele de comunicații fizice și celulare precum PROFIBUS, BACnet, DNP3, OPC, EtherCAT și CIP.

Trei module alcătuiesc fiecare sistem PLC: modulul CPU, numeroase module de intrare/ieșire (I/O) și modulul de alimentare.

Schema bloc a modulului PLC
Figura 1: Schema bloc a modulului PLC
  • Modulul CPU: Acest modul conține un procesor central împreună cu partea de memorie. Acest procesor execută toate procesările de date și calculele necesare primind date de intrare adecvate și producând date de ieșire corespunzătoare.
  • Modulul de alimentare: Este necesară o ieșire de 5 V c.c. pentru a rula circuitele computerului PLC-ului, care este alimentat corespunzător prin modulul de alimentare. Acesta este în mod fundamental modulul responsabil de pornirea sistemului. Acceptă curent alternativ și apoi îl convertește în curent continuu pe care îl folosesc celelalte două module (modulele de intrare/ieșire și CPU).
  • Modulele I/O: Modulele de intrare/ieșire supraveghează senzorii și conexiunea dispozitivului de acționare la sistemul PLC pentru a detecta diferiți parametri precum presiunea, debitul și temperatura. Modulele I/O sunt fie analogice, fie digitale.

Programarea PLC îi permite utilizatorului să configureze sistemul de control utilizând o sintaxă stabilită. Ladder, Boolean și Grafcet sunt diferite tipuri de limbaje de programare utilizate. Limbajele Ladder și Boolean implementează operațiuni în același mod, însă diferă prin modul în care instrucțiunile lor sunt reprezentate și prin modul în care sunt introduse în PLC. Limbajul Grafcet controlează instrucțiunile în mod diferit, în funcție de acțiunile și de pașii dintr-un program orientat grafic. În prezent sunt utilizate mai multe limbaje de programare diferite, fiecare furnizând PLC-ului specificațiile sale de programare construite pe standardul IEC 61131-3. Pentru mai multe informații despre produsele de programare PLC, faceți clic aici.

PLC-urile în aplicații industriale

PLC-urile își găsesc utilizarea în diverse aplicații care au legătură cu centrale electrice, sistemul de rețea inteligentă, unități de producție, unelte sau echipamente de monitorizare a utilajelor, construcții de sisteme și funcții de control al proceselor. Vom discuta câteva dintre cazurile de utilizare a PLC-urilor folosite în automatizarea industrială.

a) Sistem automat de amestecare și de umplere a sticlelor care utilizează PLC-uri în industria băuturilor și sucurilor

Într-un sistem automat de amestecare și de umplere a sticlelor, inițial, două lichide, și anume apa și proteine​le ​lichide, din două recipiente diferite trebuie amestecate într-un recipient de amestecare, după cum se arată în Figura 2 de mai jos. Soluția amestecată urmează să fie introdusă pe rând în sticle. Butonul de pornire inițiază întreaga funcționare a sistemului. Aici, ieșirea senzorului este introdusă în PLC, iar ieșirile PLC-ului controlează supapele, mixerul și banda transportoare. Primul lichid (apa) curge în recipientul de amestecare timp de 10 secunde. Al doilea lichid curge apoi în recipientul de amestecare timp de 15 secunde. Operația de amestecare durează 20 de secunde. Butonul de oprire controlează funcționarea. Faceți clic aici pentru mai multe informații despre produsele de control al proceselor.

b) Pentru a prelucra sticlele plate și a controla procentul de material utilizând controlerul PLC în industria sticlei

PLC-urile sunt utilizate în industria sticlei pentru a controla procentul de material și a prelucra sticlele plate. Această tehnologie aflată în continuă evoluție a avansat de-a lungul anilor creând astfel o cerere în continuă creștere pentru modul de control de tip PLC în industria sticlei. Producția sticlei este un proces sofisticat. Companiile implicate utilizează frecvent PLC-uri cu tehnologie bus ca mod de control. PLC-ul înregistrează date analogice în producția de sticlă și calitatea digitală și controlul poziției în cadrul procesului.

c) Amestecarea materiilor prime folosind PLC-ul în industria de fabricare a cimentului

Fabricarea cimentului presupune amestecarea a diferite materii prime într-un cuptor. Calitatea produsului final este afectată de aceste materii prime și de proporțiile acestora. Datele trebuie să fie exacte pentru a asigura utilizarea cantității și calității corecte a materiilor prime. Un sistem de control distribuit constă dintr-un PLC în modul de utilizator și un software de configurare utilizat în procesele de management și producție. Mai exact, PLC-urile controlează cuptorul de cărbune, cuptorul cu cuvă și măcinarea cu bilele.

Sistem automat de amestecare și de umplere a sticlelor
Figura 2: Sistem automat de amestecare și de umplere a sticlelor

Concluzii

O bună automatizare și un bun control al proceselor sunt vitale în lumea competitivă. Lucrările de automatizare bazate pe PLC fac ca activitățile de producție să fie profitabile. PLC-urile pot simplifica operațiuni complexe și pot reduce timpul de configurare. Lucrările din industria ceramică, a cimentului, a ambalajelor, a produselor chimice, a prelucrării alimentelor etc. au nevoie de sisteme PLC pentru performanțe și profituri excelente.

Fiți mereu informați


Fiți la curent cu cele mai recente informații și oferte exclusive!

Abonați-vă acum

Politica privind protecția datelor și confidențialitatea

Vă mulțumim că v-ați abonat

Excelent! Acum faceți parte dintr-un grup de elită care primește cele mai recente informații despre produse, tehnologii și aplicații direct în căsuța de e-mail.