Con el desarrollo de la tecnología informática, la lógica de almacenamiento comenzó a ingresar al campo de control industrial. Controlador lógico programable (controlador lógico programable, PLC) como una computadora de control industrial general, son los resultados representativos de la lógica de almacenamiento en aplicaciones industriales.
Desde 1969, el primer PLC se desarrolló y aplicó con éxito a la línea de ensamblaje automático de fabricación de automóviles, PLC se ha actualizado constantemente. Especialmente en las últimas dos décadas, el rápido desarrollo de tecnología de controlador programable, cada vez más potente, ampliamente utilizado en el proceso de producción, ya que uno de los tres pilares de la tecnología de automatización industrial juega un papel cada vez más importante en el campo económico.
PLC se basa en el controlador de secuencia tradicional, la tecnología informática sintetizada, la tecnología de microelectrónica, la tecnología de control automático, la tecnología digital y la tecnología de red de comunicación y la formación de un nuevo tipo de dispositivo de control automático industrial general, es un pilar importante del control industrial moderno. Esta sección introduce principalmente el uso, las características, la clasificación y los indicadores de rendimiento de PLC.
Aplicaciones de PLC
En la última década, con el chip del microprocesador y los componentes relacionados que los precios han disminuido drásticamente, el precio de PLC también ha disminuido, pero la función ha mejorado enormemente, puede resolver problemas complejos de computación y comunicación, por lo que el PLC se usa cada vez más.
En la actualidad, el PLC se ha utilizado ampliamente en el hogar y en el extranjero en acero, minería, cemento, petróleo, productos químicos, energía eléctrica, fabricación de maquinaria, automotriz, carga y descarga, papel de papel, textiles, protección ambiental y industrias de entretenimiento.
El alcance de la aplicación de PLC generalmente se puede dividir en las siguientes cinco categorías
1) Control de secuencia
El control de secuencia es el campo más utilizado de PLC, y también es el campo más adecuado para que PLC reproduce sus especialidades. El control de secuencia del PLC se usa para reemplazar el control de secuencia de retransmisión tradicional.
Los PLC se utilizan en control de una sola máquina, control de grupo de niveles múltiples y control automático de línea de producción, como máquinas de moldeo por inyección, máquinas de impresión, máquinas de grapado, máquinas de embalaje, máquinas de corte de papel, máquinas herramientas combinadas, máquinas de molienda, líneas de ensamblaje, recubrimiento líneas y control del ascensor.
2) Control de movimiento
Los fabricantes de PLC ahora ofrecen módulos de control de posición de un solo o múltiples eje para motores paso a paso o servomotores. En la mayoría de los casos, el PLC envía datos que describen la posición de destino al módulo de control, y su salida mueve uno o más ejes para alcanzar la posición de destino. A medida que cada eje se mueve, el módulo de control de posición mantiene la velocidad y la aceleración adecuadas para garantizar un movimiento suave.
Comparativamente hablando, el módulo de control de posición es más pequeño, menos costoso, más rápido y más fácil de operar que un dispositivo de control de números de computadora (CNC).
3) Control de procesos
El PLC también puede monitorear una gran cantidad de parámetros físicos, como temperatura, presión, flujo, nivel y velocidad. El módulo proporcional - integral - diferencial (diferenciación de integración de proporción, PID) hace que el PLC tenga una función de control de circuito cerrado, es decir, se puede utilizar un PLC con capacidades de control PID para el control de procesos. Cuando se desvía una variable en el control del proceso, el algoritmo de control PID calcula la cantidad correcta de control para mantener la salida en el valor establecido.
4) Procesamiento de datos
En el mecanizado, los PLC se utilizan en los sistemas CNC como el principal sistema de control y gestión, y pueden realizar una gran cantidad de procesamiento de datos.
5) Red de comunicación
La comunicación del PLC incluye la comunicación entre el host y las E/S remotas, la comunicación entre múltiples PLC y la comunicación entre los PLC y otros dispositivos de control inteligentes (como computadoras, inversores, dispositivos de control numérico, etc.), junto con otros dispositivos de control inteligentes, Se puede utilizar para formar un sistema de control distribuido con "gestión centralizada y control descentralizado".
Características del PLC
1) alta fiabilidad, fuerte capacidad anti-interferencia
Para cumplir con los requisitos de la producción industrial sobre la seguridad y la confiabilidad de los equipos de control, el PLC utiliza la tecnología de microelectrónica, los circuitos semiconductores sin contacto completan una gran cantidad de acciones de conmutación. Cuenta de la temperatura, humedad, polvo, vibración y otros aspectos del impacto: en el hardware utilizado en aislamiento, filtrado, blindaje, conexión a tierra y otras medidas anti-interferencia; En el software utilizado en el diagnóstico de fallas, protección de datos y otras medidas. Estas tecnologías hacen que el PLC tenga una alta capacidad anti-interferencia.
En la actualidad, el PLC producido por varios fabricantes, el tiempo promedio sin fallas sin fallas es mucho más que la Comisión Electrotecnica Internacional (Comisión Electrotecnica Internacional, IEC) estipulada 100, 000 horas, y algunos incluso han alcanzado cientos de miles de miles de miles de miles de miles de miles de miles de horas horas.
2) universal y flexible
Los productos PLC han sido serializados de producción, una variedad de formas estructurales, hay mucho espacio para elegir en el modelo. Además, el PLC y las variedades de módulos periféricos, el usuario puede basarse en los requisitos de diferentes tareas, elija diferentes componentes para combinar de manera flexible en un dispositivo de control con una estructura de hardware diferente.
Más importante aún, la función principal del sistema de control PLC se realiza a través del programa, por lo que en la necesidad de cambiar la función de control del dispositivo, solo necesita modificar el programa y una pequeña cantidad de cableado, la carga de trabajo es muy pequeña, y Este es un sistema general de control de retransmisión es difícil de hacer.
3) La programación es simple y conveniente
El programa de aplicación PLC es muy fácil de preparar. La programación se puede usar con el circuito de control de contactor de retransmisión es muy similar al lenguaje de escalera, esta imagen de lenguaje de programación intuitiva, fácil de comprender, incluso sin el conocimiento de la computadora, también es muy fácil de dominar. El gráfico de funciones de secuencia (Gráfico de funciones secuenciales, SFC) es un diagrama de flujo de control de bloque de estructura, que puede hacer que la programación sea más simple y conveniente.
4) La funcionalidad es perfecta y fuerte capacidades de expansión
El sistema de entrada / salida del PLC es funcionalmente perfecto, un rendimiento confiable, puede adaptarse a varias formas y la naturaleza de la conmutación y la entrada / salida analógica.
La unidad de función PLC puede realizar fácilmente D / A, conversión A / D y operación PID, control de procesos, control digital y otras funciones. También se puede utilizar con otros sistemas informáticos y equipos de control para formar un sistema de control distribuido o descentralizado, que puede satisfacer las necesidades de varios controles. Número público "Literatura de ingeniería mecánica", la estación de servicio del ingeniero!
5) Ciclo corto de diseño, construcción y puesta en marcha, fácil mantenimiento
El sistema de control del contactor de retransmisión en el relé intermedio, el relé de tiempo, el mostrador y otros componentes eléctricos en el sistema de control del PLC es una forma de "componente blando", y el programa en lugar de cableado duro, por lo que la instalación y la carga de trabajo de cableado es pequeña; El personal también puede estar de antemano de acuerdo con los requisitos de control específicos en el PLC antes de la llegada de la programación, reduciendo en gran medida la carga de trabajo de construcción. El personal también puede programar el PLC de antemano de acuerdo con los requisitos de control específicos antes de la llegada del PLC, lo que acorta en gran medida el período de construcción.
PLC es de tamaño pequeño, de peso ligero y fácil de instalar; PLC tiene funciones perfectas de monitoreo y monitoreo de autodiagnóstico, como mostrar su estado de trabajo interno, estado de comunicación, estado de punto de E/S, estado anormal y estado de la fuente de alimentación. El personal puede descubrir la causa de la falla a través de ella, para que sea fácil lidiar con ella rápidamente.
Debido a las características anteriores de PLC, PLC tiene una amplia gama de aplicaciones, se puede decir que mientras haya fábricas, habrá aplicaciones PLC para los requisitos de control.
Clasificación de PLC
El PLC se produce en respuesta a las necesidades de la producción modernizada, y la clasificación de PLC debe estar en línea con las necesidades de la producción modernizada. En términos generales, el PLC se puede clasificar desde tres perspectivas, a saber, la escala de control, el rendimiento de control, las características estructurales.
1, de acuerdo con la clasificación de la escala de control del PLC
El PLC de acuerdo con la escala de control se puede dividir en PLC pequeño, PLC de tamaño mediano y PLC grande.
1) PLC pequeño
Small PLC generalmente se refiere a PLC con menos de 256 puntos de entrada/salida (puntos de E/S), una sola CPU (8- bit o 16- bit), y una memoria del programa de usuario de menos de 4KB, Principalmente para cambiar el control.
Debido a la limitación del número de puntos de control, su función de control tiene ciertas limitaciones. Sin embargo, el pequeño PLC pequeño, flexible, se puede instalar directamente en el gabinete de control eléctrico, muy adecuado para el control independiente o el control del sistema pequeño.
La serie S 7-200 y S 7-1200 de Siemens, Alemania y la serie FX de Mitsubishi, Japón, son pequeños PLC.
2) PLC de tamaño mediano
El PLC de tamaño mediano generalmente se refiere a PLC con 256 ~ 2048 puntos de E/S, CPU duales o CPU múltiples, y una memoria de programa de usuario de 2 ~ 8kb o más, con funciones de conmutación y control analógico y capacidades de cálculo digital más fuertes.
Debido a que los PLC medianos tienen más puntos de control y funciones de control fuertes, se pueden usar para el control directo de los equipos y el monitoreo de múltiples PLC de nivel inferior, y son adecuados para el control de sistemas de control de tamaño mediano o grande.
Serie Siemens S 7-300, la serie Omron C200H de Japón, la serie Mitsubishi Q de Japón de algunos modelos pertenece al PLC de tamaño mediano.
3) PLC grande
Gran PLC generalmente se refiere a PLC con más de 2048 puntos de E/S, CPU duales o CPU múltiples (16- bit o 32- bit), y una memoria del programa de usuario de 8-16 KB o más grande , que puede realizar no solo operaciones aritméticas complejas, sino también operaciones de matriz complejas debido a la gran cantidad de puntos de control, fuertes funciones de control y fuertes capacidades computacionales.
El PLC grande no solo puede usarse para el control directo de los equipos, sino también para el monitoreo y el control de múltiples PLC de nivel inferior para formar un sistema de control de procesos de producción centralizado. Los PLC grandes son adecuados para procesos de automatización de equipos, control de automatización de procesos y sistemas de monitoreo de procesos.
Serie Siemens S 7-400, la serie Omron CVM1 y CS1 de Japón, la serie Mitsubishi Q de algunos de los modelos es PLC grande.
2, de acuerdo con la clasificación de rendimiento de control del PLC
Los PLC se pueden clasificar en máquinas de bajo grado, de grado medio y de alto grado de acuerdo con su rendimiento de control.
1) máquina de bajo grado
Este tipo de PLC tiene funciones de control básicas y capacidad aritmética general, baja velocidad de funcionamiento, y admite menos números y tipos de módulos de entrada y salida.
Estos PLC son adecuados para un control simple a pequeña escala, y generalmente son adecuados para su uso como estación de esclavos en una red. Por ejemplo, la serie Siemens S 7-200 pertenece a esta categoría.
2) Rango medio
Este tipo de PLC tiene una fuerte función de control y una fuerte capacidad de cálculo, que no solo puede completar la operación lógica general, sino que también puede completar una operación trigonométrica más compleja, operación exponencial y operación PID, con una velocidad de trabajo más rápida, más módulos de entrada y salida, y más Tipos de módulos de entrada y salida.
Este tipo de PLC no solo puede lograr tareas de control a pequeña escala, sino también tareas de control a mayor escala, y puede usarse como una estación de esclavos o estación maestra en redes. Por ejemplo, la serie Siemens S 7-300 pertenece a esta categoría.
3) máquina de alto grado
Este tipo de PLC tiene potentes funciones de control y una fuerte capacidad aritmética, no solo puede completar la operación lógica, la operación de la función trigonométrica, la operación exponencial y la operación PID, sino que también puede llevar a cabo un cálculo de matriz compleja, la velocidad de trabajo es muy rápida y puede impulsar Una gran cantidad de módulos de entrada y salida, y los tipos son integrales. ¡El número público "Literatura de ingeniería mecánica", la estación de servicio de los ingenieros!
Este tipo de PLC no solo puede completar tareas de control de tamaño mediano, sino que también puede completar una tareas de control a gran escala, en la red generalmente se usa como estación maestra. Por ejemplo, la serie Siemens S 7-400 pertenece a esta categoría.
El PLC se puede clasificar en dos tipos de acuerdo con la estructura: tipo integral y tipo combinado.
3, categorizado por la estructura del PLC
1) Tipo integral
Estructura integral de la fuente de alimentación PLC, CPU, memoria, sistema de E / S se instala de manera compacta en un recinto estándar, en su conjunto, que constituye la unidad básica del PLC.
Una unidad básica es un PLC completo que puede realizar varios controles. Cuando el número de puntos de control no satisface las necesidades, se puede conectar a una unidad de expansión, que no tiene una CPU, y la unidad básica y una serie de unidades de expansión pueden formar un sistema más grande.
Las ventajas de la estructura general son muy compacta, de tamaño pequeño, bajo costo, fácil de instalar, la desventaja es que el número de puntos de entrada y salida tiene una relación limitada. PLC pequeño principalmente para la estructura general. Por ejemplo, la serie Siemens S 7-200 y la serie Mitsubishi FX de Japón es la estructura general.
2) Tipo de combinación
La combinación de PLC es que los componentes del sistema PLC se dividen funcionalmente en varios módulos, como módulos de CPU, módulos de entrada, módulos de salida, módulos de fuente de alimentación, etc., y estos módulos se pueden insertar en el marco o sustrato para formar un control completo sistema. Aunque la función de cada módulo es relativamente única, pero los tipos de módulos son cada vez más ricos.
Por ejemplo, algunos PLC además de los módulos de E/S básicos, existen algunos módulos de función especial, como el módulo de detección de temperatura, el módulo de detección de posición, el módulo de control PID, el módulo de comunicación, etc. Los PLC de la estructura modular utilizan un enfoque de bloque de construcción para formar un sistema insertando los módulos requeridos en un sustrato.
Las características del PLC de la estructura combinada son que la CPU, la entrada y la salida son módulos independientes, tamaño de módulo uniforme, instalación fácil, selección gratuita de módulos de E/S (según el número de puntos) e instalación conveniente, depuración, expansión y mantenimiento .
Las máquinas de tamaño mediano y de gran tamaño son principalmente de estructura combinada, por ejemplo, serie S 7-300 y S 7-400 de Siemens y Q series PLC de Mitsubishi.
La composición del PLC combinado se muestra en la figura a continuación, y los módulos están conectados entre sí a través del bus en la placa base, y la distancia entre la CPU y los módulos de expansión no deben exceder los 10 m si están conectados por cables.
Especificaciones técnicas de PLC
Los indicadores técnicos de PLC incluyen indicadores de hardware e indicadores de software.
1, indicadores de hardware
Los indicadores de hardware incluyen indicadores generales, características de entrada y características de salida.
Los indicadores generales se reflejan principalmente en la temperatura ambiente, la humedad ambiental, la vibración, el choque, el ruido, la resistencia a la interferencia y el voltaje y otro rendimiento.
Las características de entrada se reflejan principalmente en el grado de aislamiento del circuito de entrada, la sensibilidad de entrada, el tiempo de respuesta y el rendimiento de la fuente de alimentación requerido.
Las características de salida se reflejan principalmente en la composición del circuito (aquí se refiere a la salida de relé, la salida del transistor o la salida del tiristor), el aislamiento del circuito, la carga máxima, la carga mínima, el tiempo de respuesta y el rendimiento de la fuente de alimentación externa.
2, índice de software
Los índices de software incluyen principalmente capacidad de programa, lenguaje de programación, función de comunicación, velocidad de ejecución, tipo de instrucción, tipo y número de componentes. Número público "Literatura de ingeniería mecánica", la estación de servicio para ingenieros.
La capacidad del programa se refiere al tamaño de la memoria y la memoria externa del PLC, generalmente de varios kilobytes a varios megabytes. Los tipos de memoria son generalmente RAM, EPROM y EEPROM.
El lenguaje de programación es el lenguaje utilizado por el PLC para escribir el programa de usuario. Hay muchos lenguajes de programación que pueden ser utilizados por el PLC, como diagramas de escalera, tablas de declaración, gráficos de funciones secuenciales y diagramas de bloques de funciones. Cada lenguaje de programación adicional hará que la preparación de programas de usuario sea más rápido y conveniente.
La función de comunicación se refiere a si el PLC tiene o no la capacidad de comunicación y qué tipo de capacidad de comunicación tiene. En general, se puede clasificar en comunicación remota de E/S, comunicación por computadora, comunicación punto a punto, bus de alta velocidad, red de mapas, etc. Actualmente, la capacidad de comunicación es un indicador importante del rendimiento del PLC.
La velocidad de ejecución se refiere a la duración del tiempo de procesamiento de la operación, que puede medirse por el tiempo de ejecución de la instrucción básica, cuanto más corto, mejor, generalmente por debajo del nivel de microsegundos. Cuanto más fuerte sea la función de la instrucción, mejor será el rendimiento del PLC.
El número de tipos y el número de componentes no solo refleja el rendimiento del PLC, sino que también indica el tamaño del PLC. El número de componentes de E/S indica la capacidad de entrada/salida del PLC; El número de tipos de componentes de E/S (DC, AC, analógico, conteo de alta velocidad, posicionamiento, PID) indica el rendimiento del PLC.
3, los principales indicadores de rendimiento
1) Capacidad de memoria
La capacidad de almacenamiento se refiere a la capacidad de la memoria del programa de usuario. La capacidad de almacenamiento determina el tamaño del programa de usuario que el PLC puede acomodar, y generalmente se calcula en unidades de bytes. Cada 1024 bytes es de 1 kb. La capacidad de almacenamiento de PLC de tamaño mediano y pequeño generalmente está por debajo de 8 kb, mientras que la capacidad de almacenamiento de PLC grandes puede alcanzar 256 kb ~ 2 MB. Algunos PLC usan el número de comandos del programa de usuario para indicar la capacidad, y el número de comandos almacenados en un PLC de tamaño mediano o pequeño es generalmente 2, 000.
2) Número de puntos de entrada/salida (E/S)
El número de puntos de E/S se refiere a la suma del número de puntos de entrada y el número de puntos de salida, más puntos de E/S, más acceso externo a los dispositivos de entrada y dispositivos de salida, mayor será la escala de control, Entonces, el número de puntos de E/S es una medida del tamaño del índice PLC. La popularidad internacional del número total de puntos de E/S en 64 puntos y debajo del PLC se llama Micro PLC; 64 ~ 256 puntos se llama PLC pequeño; 256 ~ 2048 puntos se denomina PLC de tamaño mediano; 2048 puntos o más se llama PLC grande.
3) Velocidad de escaneo
La velocidad de escaneo se refiere a la velocidad a la que un PLC ejecuta un programa. En general, la velocidad de escaneo se mide por el momento en que se necesita para ejecutar 1KB. La velocidad de ejecutar instrucciones para diferentes funciones varía enormemente, y actualmente la velocidad de ejecutar instrucciones booleanas también se utiliza para caracterizar la velocidad de la operación PLC. Algunas marcas de PLC dan el tiempo utilizado para ejecutar varias instrucciones en el manual del usuario, y la velocidad de la operación del PLC se puede medir comparando el tiempo utilizado por varios PLC para realizar operaciones similares.
4) función y número de instrucciones
La fuerza de la función y el número de instrucciones reflejan la fuerza de la capacidad del PLC. En términos generales, cuanto más tipos y número de instrucciones de programación, más fuertes serán las capacidades de procesamiento y control, y más fácil es preparar programas de usuario.
5) Tipos y número de componentes internos
Al programar un programa, se requiere una gran cantidad de componentes internos para almacenar variables, resultados intermedios, tiempo y contabilidad de información, parámetros de configuración del módulo y varios bits de bandera. Cuanto mayor sea el número y el tipo de tales componentes, mayor será la capacidad de procesamiento de información del PLC.
6) Número de unidades inteligentes
Para realizar algunas tareas de control especiales, los fabricantes de PLC han diseñado unidades inteligentes especiales para sus productos, como unidades de control analógico, unidades de control de posicionamiento, unidades de control de velocidad y unidades de comunicación. El número de tipos de unidades inteligentes y la fuerza de la función es un indicador importante del nivel de productos PLC.
7) Capacidad de expansión
La capacidad de expansión de PLC incluye la expansión del número de puntos de E/S, la expansión de la capacidad de almacenamiento, la expansión de las funciones de red y la expansión de la conexión de varios módulos. La mayoría de los PLC pueden ampliar el número de puntos de E/S con unidades de expansión de E/S; Algunos PLC se pueden ampliar con varios módulos de funciones. Sin embargo, siempre hay un límite para la función de expansión de PLC.
Después de comprender los diversos índices de PLC, puede seleccionar un producto adecuado de una gran cantidad de PLC de acuerdo con los requisitos de proyectos de control específicos.