Инсталиране и свързване на програмируеми логически контролери (PLC) в шкафове и панели за автоматизация

Програмируем логически контролер (PLC) е специален тип компютри, използвани за автоматизиране на технологични процеси и обекти.

Терминът PLC (английско съкращение — (PLC) програмируем логически контролер) е въведен от Odo Joseph Struger, инженер в Allen -Bradley USA през 1971 г. Той също изигра ключова роля в унифицирането на езиците за програмиране на PLC.

При прилагането на алгоритъм на система за управление обикновено се изискват логически операции и специална организация на комуникация със сензори, задвижващи механизми и интерфейс човек-машина.

Важна характеристика на PLC е работата му в реално време. Това се осигурява от използването на специални микропроцесори, които гарантират реакцията на системата на заявка в рамките на определен интервал от време.

PLC обикновено работят при неблагоприятни външни условия — температура, влажност, прах, електромагнитни лъчения, радиация. Следователно обикновените домашни компютри не се използват като контроли.

В Русия от 2007 г. е в сила специален програмируем контролер GOST R IEC 61131-1-2016.

PLC са базирани на микроконтролери — специализирани микропроцесори с едночипова архитектура. Микроконтролерите могат да работят без чипсет и дънна платка, без операционна система. Но този режим се използва главно в прости локални системи за автоматизация. В сложните системи се използват достатъчно мощни процесори под контрола на специални операционни системи.

За повече информация относно предназначението, устройството и типовете PLC, вижте тук: Какво е програмируеми логически контролери

Разнообразието от PLC е много голямо. Няма нито една компания в областта на автоматизацията и електрониката, която да не произвежда собствени PLC. Независимо от това, всички PLC са обединени от общата си архитектура и стандартизация на интерфейсите за свързване на външни устройства.

Най-големите световни производители на PLC днес са Siemens AG, Allen-Bradley, Rockwell Automation, Schneider Electric, Omron, Micubichi, Lovato. PLC се произвеждат от много други производители, включително руските компании Kontar LLC, Oven, Kontel LLC, Segnetiks, Fastwel Group, Tecon и други.

Програмируеми логически контролери OWEN

Програмируеми контролери на Siemens от серията SIMATIC S7

Пример за появата на PLC в стандартен моноблок е показан на фигурата. Това са PLC от OWEN (Русия) и PLC от 9 Siemens (Германия). Конектори за свързване на захранване, сензори и задвижващи механизми са разположени от двете страни на кутията.

Програмируем логически контролер PLC 63 от OWEN (Русия) и PLC от Siemens (Германия)

Има следните видове входове-изходи: дискретни, аналогови, универсални, специални и интерфейсни.

Обикновено дискретни входове се използват за свързване на сензори, които могат да бъдат в две състояния: „активен — пасивен“ или „включен — изключен“. Използвайки дискретни входове, можете да свържете бутони, превключватели, крайни превключватели, термостати и друго оборудване.

Обикновено се изчисляват дискретни входове на контролеритеTAns за приемане на стандартни сигнали с ниво +24 V DC. Типичната стойност на тока за един цифров вход (при входно напрежение +24 V) е около 10 mA.

PLC дискретни изходи се използват за генериране на изходни сигнали с електрически параметри като дискретен вход. Те обикновено се използват за управление на включването или изключването на задвижвания.

Съгласно ГОСТ IEC 61131-2-2012 (Дата на въвеждане 2014-07-01), аналогов вход е устройство, което преобразува непрекъснат сигнал в дискретно двоично число за работа в програмируема контролерна система.

За аналоговите входове най -често срещаните стандартни диапазони на DC напрежение са –10… + 10 V и 0… + 10 V. За токови входове диапазоните са 0–20 mA и 4–20 mA.

Аналоговите входове позволяват свързването на аналогови сензори към PLC.

В съответствие с ГОСТ 61131-2-2012 (Дата на въвеждане 2014-07-01) аналоговият изход е устройство, което преобразува двоично число в аналогов сигнал.

PLC могат да бъдат оборудвани със специализирани входове-изходи, които позволяват измерване на продължителността, фиксиране на ръбовете, броене на импулси и управление на двигатели.

Броят на тези или тези входове-изходи е основният фактор, който определя възможностите на PLC, при създаване на система за автоматизация въз основа на него.

PLC изходи и свързване на външни устройства

По дизайн и метод на монтиране има четири версии на корпуса на PLC:

• корпус за монтаж върху DIN шина;
• корпус за стенен монтаж;
• панелна версия;
• дизайн с отворена рамка за вградени модулни системи.

Корпусът за монтиране на DIN шина е предназначен за монтиране на PLC върху панела на шкафа за управление и има специална пружинна ключалка за фиксиране върху стандартна DIN шина.

Калъфът за монтаж на стена обикновено се изработва съгласно стандартите за защита от прах и влага и има вградени уплътнени уплътнения за свързване на външни електрически проводници, както захранващи, така и сигнални.

Панелната версия на PLC се използва, когато PLC е инсталиран във входната врата на шкафа за автоматизация. Обикновено панелните PLC имат дисплей със сензорен екран, който показва мнемонична диаграма на автоматизирана технологична линия или локална система за автоматизация и която се използва за въвеждане на управляващи параметри от оператора.

PLC с отворена рамка се използва за създаване на вградени (бордови) системи за автоматизация. В този случай PLC е печатна платка с набор от конектори за свързване на външни устройства и крепежни елементи за свързване към други платки.

Съединителите могат да бъдат направени със свързване на проводници към PLC под винтовата скоба или разглобяеми. Последните имат ясно предимство при поддръжката, например при смяна на PLC. В този случай е невъзможно да се обърка свързването на проводниците. Използването на двойни конектори обаче увеличава цената на PLC, поради което производителите по -често използват в PLC не разглобяеми, а винтови връзки на проводници.

Моноблочните PLC обикновено имат вградени или отдалечени дисплеи, инсталирани в предните панели на шкафовете за управление. Те могат да бъдат графични, синтезиращи или сензорни.

Фигурата по-долу показва PLC с вграден LCD дисплей и клавиатура, която се използва за локално задаване на параметрите на алгоритъма за управление.

Контактите на PLC конектора осигуряват на потребителя на PLC възможността да свързва различни видове сензори: аналогови, дискретни, както и задвижващи механизми и входно-изходни устройства.

В допълнение, PLC имат набор от стандартни интерфейси за инструменти за внедряване на системи за разпределена автоматизация, използващи различни видове комуникационни канали: проводник, радио, интернет.

Програмируемите логически контролери са основата за производството на шкафове (или панели) за автоматизация за различни цели.

Инсталирането на елементи за автоматизация върху панела на шкафа се извършва съгласно проекта на електрическата схема, който е разработен съгласно техническото задание отделно за всяка система.

Технологията за инсталиране на шкаф за автоматизация осигурява отделно провеждане на захранващи и сигнални проводници в разпределителните кутии (например захранващи проводници — в десните кутии и сигнални проводници — в лявите кутии, спрямо монтажния панел), задължително маркиране на проводници, според проекта и кримпване на краищата на проводниците със специални клеми.

Шкафовете за автоматизация могат да имат вградени климатици или нагреватели за осигуряване на вътрешен контрол на температурата.

Шкаф за автоматизация, базиран на PLC

Почти всички съвременни PLC имат вградено комутационно захранване, което осигурява захранване от външен източник в диапазона на променливотоково напрежение от 110 до 265 волта (AD-DC преобразувател на напрежение) или от DC захранване (DC-DC преобразувател на напрежение).

Превключващите захранвания имат редица вградени автоматични защити: късо съединение, прегряване и претоварване.

Типичната PLC връзка за захранване изисква предварително филтър за потискане на пренапрежение. Изборът на импулсни захранващи устройства се извършва според стойността на необходимата консумация на енергия и необходимите изходни стойности на номиналните мощности.

Ако основният източник на входно напрежение е изключен поради злополука или неизправност, тогава работата или правилното изключване на устройството или системата може да се осигури от непрекъснато захранване.

Степента на защита на PLC е криптирана с IP маркировка (Ingress Protection Rating). IP буквално се превежда като степен на защита от проникване. Понастоящем това е най -разпространената система за обозначение за защита на оборудването от въздействието на външната среда. Използва се за обозначаване на защита срещу проникване на различни физически частици в оборудването чрез геометрични размери, включително прах и вода.

IP степен на защита — декодиране, примери за оборудване

Корпусите на PLC, както и шкафовете или панелите, в които са инсталирани, могат да имат степен на защита.

Инсталирането и свързването на специфични програмируеми логически контролери (PLC) в шкафове и панели за автоматизация трябва да се извършва в съответствие с инструкциите на производителите.

Снимки на панели за автоматизация с програмируеми логически контролери: