Come tipica applicazione di automazione industriale, è stato inizialmente realizzato PLC per sostituire la linea di relè, il controllo della sequenza viene principalmente generato, e successivamente i produttori di PLC hanno gradualmente aumentato l'operazione analogica, la funzione PID e la tecnologia anti-interferenza industriale più affidabile e altre funzioni e con la domanda di più e la domanda di più e la domanda di più e la domanda di PLC e con la domanda più approfondita. Con lo sviluppo della tecnologia Fieldbus e della tecnologia Ethernet, l'applicazione di PLC sta diventando sempre più ampia.
Cos'è plc
Il controller programmabile (controller programmabile) è membro della famiglia di computer, progettato e prodotto per applicazioni di controllo industriale. I primi controller programmabili sono stati chiamati controller logici programmabili (PLC) o PLC in breve e sono stati utilizzati principalmente per realizzare il controllo logico anziché i relè.
La Commissione elettrotecnica internazionale (IEC) ha emesso un terzo standard per i controller programmabili nel 1987. I controller programmabili sono definiti nella bozza come segue:
"A programmable controller is an electronic system of digital arithmetic operations designed for application in an industrial environment. It uses programmable memory to store instructions within it for performing logical operations, sequential control, timing, counting, and arithmetic operations, and to control various types of machinery or production processes through digital and analog inputs and outputs. Programmable controllers and their related peripherals should be designed in accordance with the principle of easy to link con sistemi industriali nel loro insieme e facili da espandere le loro funzioni ".
Con lo sviluppo della tecnologia, la funzione di questo dispositivo ha notevolmente superato l'ambito del controllo logico, quindi oggi questo dispositivo è chiamato controller programmabile, abbreviato come PC, ma al fine di evitare la confusione con l'abbreviazione del personal computer (computer personale), quindi il controller programmabile abbreviato come PLC.
Sviluppo di PLC
Il primo PLC del mondo
General Motors (GE) nel 1968, al fine di adattarsi al continuo aggiornamento dei modelli automobilistici, il processo di produzione cambia costantemente la necessità di ottenere piccoli batch, produzione multi-specie, sperando che esista un nuovo tipo di controller industriale, che può fare per ridurre al minimo la riprogettazione e la sostituzione di sistemi di controllo elettrico e cablaggio, per ridurre i costi e accorciare il ciclo.
I requisiti di progettazione all'epoca sono di attingere ai vantaggi di entrambi i relè e dei computer: il sistema di controllo dei relè è grande, bassa affidabilità, cablaggio complesso, non facile da cambiare, difficoltà di difficoltà e risoluzione dei problemi, scarsa adattabilità ai cambiamenti nel processo di produzione, ma semplice, facile da capire, economico; Computer potente e flessibile (programmabile), buona versatilità, ma la programmazione è difficile; L'uso della programmazione del "linguaggio naturale" orientato al processo, orientato al problema, orientato ai problemi, programmazione del "linguaggio naturale" orientato ai problemi, in modo che le persone che non hanno familiarità con il computer possano anche padroneggiare rapidamente l'uso.
Nel 1969, la US Digital Equipment Corporation (DEC) ha sviluppato il primo PLC, nella prova automatizzata della catena di assemblaggio automatizzato degli Stati Uniti, un successo.
Questo nuovo tipo di dispositivo di controllo industriale con il suo semplice da capire, facile da gestire, alta affidabilità, flessibilità generale, piccole dimensioni, durata di lunga durata e una serie di vantaggi e presto negli Stati Uniti per promuovere l'applicazione di altre aree industriali, al 1971, è stato applicato con successo a cibo, bevande, metallugie, carta e altre industrie.
Primi anni '70
Solo operazioni logiche, tempistica, conteggio e altre funzioni di controllo sequenziale, solo per sostituire il tradizionale controllo del relè, solitamente chiamato controller logico programmabile (controller logico programmabile).
Nel 1971, il Giappone introdusse questa nuova tecnologia dagli Stati Uniti e presto sviluppò il primo PLC del Giappone. 1973, i paesi dell'Europa occidentale svilupparono anche il loro primo PLC, la Cina iniziò lo sviluppo nel 1974. Nel 1977 iniziarono le applicazioni industriali.
Metà degli anni '70
La tecnologia a microprocessore viene applicata a PLC, in modo che PLC non abbia solo una funzione di controllo logico, ma aumenta anche le operazioni aritmetiche, la trasmissione dei dati e le funzioni di elaborazione dei dati.
Dopo gli anni '80
Con il rapido sviluppo della tecnologia di microelettronica come circuiti integrati su larga scala e su scala ultra-largo, 16- bit e 32- i microprocessori bit sono applicati a PLC, in modo che il PLC sia stato sviluppato rapidamente.PLC, non solo migliora la funzione di controllo, ma anche il consumo di alimentazione, il programma, il programma, il PLC, il PLC, è stato sviluppato in modo rapido e sviluppato, e l'errore migliora la guana, elaborate, elaborazioni, elaborazioni, il programma di scarsa, il programma, il PLC, il PLC, è stato sviluppato in modo rapido e sviluppato, e l'erra migliora la guana, elaborate, elaborate, il programma di alimentazione. Rilevamento più flessibile e conveniente e ha le funzioni di comunicazione e networking, elaborazione dei dati e visualizzazione grafica, ecc. Negli ultimi anni, il PLC è stato sviluppato rapidamente.
PLC si è sviluppato rapidamente negli ultimi anni
Il set PLC di tre elettrici (controllo elettrico, strumentazione elettrica, trasmissione elettrica) nel suo insieme, con un rapporto ad alto prezzo di prestazioni, le caratteristiche ad alta affidabilità, è diventato il nucleo delle apparecchiature di ingegneria di automazione. PLC è diventato un dispositivo di controllo industriale generale con funzioni informatiche, il suo uso del primo posto.
PLC è diventato uno dei tre pilastri della moderna tecnologia di automazione industriale (PLC, robotica, CAD/CAM).
Il mercato PLC cinese delle tre scuole
Dopo la riforma e l'apertura della Cina, gli Stati Uniti AB, GE, Modicon, TI, Giappone Omron, Mitsubishi, Fuji, Germania Siemens e altri produttori di prodotti continuano ad entrare nel nostro paese e occupano una posizione importante nel sistema di controllo industriale in vari settori.
Europa:Germany's Siemens (Siemens), AEG e FRANCE's TI Company
Stati Uniti:AB (Allen-Bradly) (i suoi prodotti rappresentavano circa il 50% della quota di mercato degli Stati Uniti PLC), GE (General Electric), Modicon (Modicon) Company, Texas Instruments (T1), società Goethe (Gould), Westinghouse, Westinghouse
Giappone:Mitsubishi Electric (Mitsubishi Electric), Omron (Omron), Fuji (lo sviluppo principale del Giappone di PLC di piccole e medie dimensioni, nel piccolo mercato mondiale del PLC, i prodotti giapponesi rappresentavano circa il 70% della quota. In Cina, le vendite di prodotti Omron in primo luogo.)
Al momento, il mercato interno e la Corea del Sud, Taiwan e altri prodotti PLC; Ora il mercato è apparso nella serie di PLC interno, il suo prezzo è relativamente economico, economico.
Nel 1974, la Cina iniziò a copiare la seconda generazione di prodotti PLC dagli Stati Uniti, ma non riuscì a promuoverla a causa della qualità dei componenti e dei problemi tecnici e di altri motivi. Fu solo nel 1977 che la Cina sviluppò il primo PLC con valore pratico e iniziò la produzione di massa e l'applicazione nel controllo dei processi industriali.
Struttura PLC e ruolo di ogni parte
I tipi, le funzioni e i sistemi di istruzione PLC non sono uguali, ma la struttura e il principio di lavoro sono simili, di solito dall'host, dalle interfacce di input/output, nelle interfacce dell'espansore di potenza e nelle interfacce del dispositivo esterno e altre parti principali della struttura del sistema hardware PLC sono mostrati nella figura seguente:
1, host
La parte host include l'unità di elaborazione centrale (CPU), la memoria del programma di sistema e il programma utente e la memoria dei dati. La CPU è il nucleo di PLC, che viene utilizzato per eseguire il programma utente, monitorare lo stato delle interfacce di input/output, emettere giudizi logici ed elaborazione dei dati, ovvero leggere le variabili di input, completare le varie operazioni specificate nelle istruzioni dell'utente e inviare i risultati e inviare i risultati al lato output e rispondere alle richieste dei dispositivi esterni (come computer, impianti, ecc.) E fare vari giudizi interni. ) e esprimere vari giudizi interni.
La memoria interna di PLC ha due tipi, uno è la memoria del programma di sistema, principalmente per la memorizzazione dei programmi di gestione e monitoraggio del sistema e programmi utente per la compilation e l'elaborazione del programma, il programma di sistema è stato fissato dal produttore, l'utente non può essere modificato; L'altro è il programma dell'utente e la memoria dei dati, principalmente per l'archiviazione di programmi applicativi sviluppati dall'utente e una varietà di dati temporanei e risultati intermedi.
2, interfaccia input / output (I / O)
L'interfaccia I / O è un PLC e dispositivi di input / output collegati ai componenti. L'interfaccia di input accetta i segnali di controllo dai dispositivi di input (come pulsanti, sensori, contatti, interruttori di viaggio, ecc.). L'interfaccia di output è l'host dopo aver elaborato i risultati attraverso il circuito dell'amplificatore per guidare il dispositivo di uscita (come contattori, valvole di solenoide, indicatori, ecc.). L'interfaccia I / O è generalmente utilizzata nei circuiti di accoppiamento / outpato di Opto-Electrony, per ridurre il numero di interferenze elettriche, per ridurre le interferenze elettromagnetiche, in tal modo per il numero di interferenze di entrata, il numero di entrata, il numero di emergenti, il numero di interferenze, il numero di interfzioni, il numero di interfzioni, il PLC di una grave, il PLC è un PLC di maggiore entità, il PLC di un PLC, il PLC di una grave, il PLC è un PLC di maggiore emergenza, il PLC delle maggiori intercettazioni, il PLC di un PLC, il PLC di un PLC, il PLC di una grave, il PLC è Dozzine di punti della piccola macchina, macchine di medie dimensioni hanno centinaia di punti, la macchina su larga scala sarà più di mille punti.
3, alimentazione
L'alimentatore nella figura si riferisce alla CPU, alla memoria, all'interfaccia I / O e ad altri circuiti elettronici interni configurati per il lavoro dell'alimentatore del regolatore di commutazione CC, di solito fornisce anche energia CC per i dispositivi di ingresso.
4, programmazione
La programmazione è il PLC che utilizza apparecchiature esterne, l'utente viene utilizzato per immettere, controllare, modificare, eseguire il debug del programma o monitorare il lavoro del PLC. Attraverso lo speciale cavo PC / PPI sarà collegato al PLC e al computer e all'uso di software speciale per la programmazione e il monitoraggio del computer.
5, Unità di espansione di ingresso / output
L'interfaccia di espansione I/O viene utilizzata per collegare l'unità di espansione, che espande il numero di terminali di input/output esterni, all'unità di base (cioè l'host).
6, interfaccia del dispositivo esterno
Questa interfaccia può essere stampante, scanner a barre, inverter e altre apparecchiature esterne e l'host collegato per completare il funzionamento corrispondente.
Funzionalità PLC
(A) alta affidabilità
1, tutti i circuiti di interfaccia I/O sono op-isolati per isolare i circuiti esterni sul sito industriale dai circuiti interni del PLC.
2, gli ingressi vengono utilizzati filtro RC, la costante di tempo del filtro è generalmente 10 ~ 20 ms.
3, ogni modulo è schermato per prevenire l'interferenza delle radiazioni.
4, adotta l'alimentatore di commutazione con prestazioni eccellenti.
5, Screening rigoroso dei dispositivi utilizzati.
6, Buona funzione autodiagnostica, una volta che l'alimentazione o altre anomalie hardware morbide, la CPU adotta immediatamente misure efficaci per prevenire l'espansione dell'errore.
7, il PLC su larga scala può anche essere utilizzato dal doppio sistema ridondante della CPU o tre CPU costituiscono un sistema di voto, in modo che l'affidabilità sia ulteriormente migliorata.
(B) Modulo di interfaccia I / O Rich
PLC per diversi segnali sul campo industriale, come:
AC o DC;
Commutazione o analogico;
Tensione o corrente;
Impulso o potenziale;
Potere forte o debole, ecc.
Esistono corrispondenti moduli I/O con dispositivi o attrezzature di campo industriali, come:
Pustbuttons
Interruttori di viaggio
Interruttori di prossimità
Sensori e trasmettitori
Solenoidi
Valvole di controllo
Connessione diretta. Inoltre, al fine di migliorare le prestazioni operative, ha una varietà di modulo di interfaccia di dialogo umana-macchina; Al fine di formare una rete industriale locale, ha una varietà di modulo di interfaccia di rete di comunicazione e così via.
(C) l'uso della struttura modulare
Al fine di adattarsi a una varietà di esigenze di controllo industriale, oltre al tipo di unità di piccolo PLC, la stragrande maggioranza del PLC è una struttura modulare.
I componenti PLC, tra cui CPU, alimentazione, I / O, ecc. Sono progetti modulari, dal rack e il cavo saranno collegati ai moduli, le dimensioni e la funzione del sistema possono essere basate sulla combinazione di esigenze dell'utente.
(D) La programmazione è semplice e facile da imparare
La programmazione PLC è per lo più simile alla forma del diagramma della scala delle linee di controllo del relè, l'utente non ha bisogno di avere una conoscenza specializzata dei computer, quindi è facile essere compresi e padroneggiati da ingegneri e tecnici generali.
(E) Installazione semplice, facile manutenzione
PLC non richiede una stanza speciale, può essere eseguita direttamente in una varietà di ambienti industriali. Utilizzare solo una varietà di apparecchiature in loco e PLC collegate al terminale I / O corrispondente, può essere messo in funzione. Vari moduli sono dotati di dispositivi di funzionamento e indicazione di guasti, facilitando la comprensione della situazione operativa e trovare guasti.
A causa della struttura modulare, una volta che un modulo fallisce, l'utente può ripristinare rapidamente il sistema al funzionamento sostituendo il modulo.
Aree di applicazione di PLC
Il PLC non viene utilizzato solo per il controllo di commutazione, ma utilizzato anche per il controllo analogico e digitale, può raccogliere e archiviare i dati, ma anche il sistema di controllo per il monitoraggio; Può anche essere in rete, comunicazione, per ottenere una vasta gamma di controllo e gestione trasversali. PLC è diventato sempre più un ruolo importante nella famiglia dei dispositivi di controllo industriale.
1, per la commutazione del controllo
La capacità di commutazione del controllo PLC è molto forte. Il controllo del numero di punti dentro e fuori, meno di una dozzina di punti, dozzine di punti, più di poche centinaia, migliaia o persino decine di migliaia di punti. Poiché può essere in rete, il numero di punti è quasi illimitato, non importa quanti punti possano essere controllati.
I problemi logici controllati possono essere vari: combinatorio, cronologico; immediato, ritardato; non è necessario contare, è necessario contare; Ordine fisso, lavoro casuale; E così via, può essere eseguito.
La struttura hardware di PLC è variabile, il programma software è programmabile, per il controllo, molto flessibile. Se necessario, può scrivere più di un set o più di un set di programmi, in base alla necessità di chiamare. È ben adattato nel campo industriale delle condizioni multi-operatori, la necessità di trasformazione multi-stato.
Gli esempi di controllo di commutazione PLC sono molti, metallurgia, macchinari, industria della luce, industria chimica, tessuti, ecc., Quasi tutti i settori industriali devono usarlo. Al momento, il primo PLC con l'obiettivo, ma anche altri controller non possono essere confrontati con esso, è che può essere conveniente e affidabile per il controllo del controllo.
2, per il controllo analogico
Quantità analogiche, come corrente, tensione, temperatura, pressione, ecc., Le sue dimensioni cambiano continuamente. La produzione industriale, in particolare i processi di produzione continui, spesso per controllare queste quantità fisiche.
Come elettronica di controllo industriale, PLC Se non è possibile controllare queste quantità, è un grande difetto. Per questo motivo, i produttori di PLC sono in quest'area per realizzare molto sviluppo. Allo stato attuale, non solo la macchina grande e di medie dimensioni può essere un controllo analogico, è anche una piccola macchina, ma può anche essere tale controllo.
Controllo analogico PLC, da configurare con conversione analogica e digitale di unità A / D, D / A. È anche un'unità I/O, ma è un'unità I/O speciale.
L'unità A / D è il circuito esterno dell'analogico, convertito in digitale e quindi inviato al PLC, D / A unità, è il digitale del PLC convertito in analogico e quindi inviato al circuito esterno.
Come speciale unità I/O, ha ancora anti-interferenza del circuito I/O, isolamento del circuito interno ed esterno e relè di ingresso e output (o relè interni, che è anche una zona della memoria di lavoro PLC. Può essere letto e scritto) per scambiare informazioni e così via.
Il vantaggio del controllo analogico con PLC è che mentre viene eseguito il controllo analogico, la commutazione può anche essere controllata. Questo vantaggio non è disponibile con altri controller o il controllo non è realizzato così facilmente come con PLC.
3, per il controllo del movimento
Le quantità fisiche effettive, oltre a commutazione, analogico e controllo del movimento. Ad esempio, lo spostamento delle parti della macchina è spesso espressa come quantità digitale.
PLC si basa anche sulla tecnologia informatica e sempre più migliorata. Pertanto, può anche essere utilizzato per il controllo digitale.
PLC può ricevere impulsi di conteggio con una frequenza fino a più K a decine di K Hz. Disponibile in vari modi per ricevere l'impulso, può anche essere ricevuto in diversi modi. Alcuni PLC hanno anche una funzione di uscita dell'impulso, la frequenza dell'impulso può essere fino a decine di k. Con queste due funzioni, accoppiate con il PLC, le capacità di elaborazione e aritmetica dei dati, se dotate di sensori appropriati (come coder rotanti) o dispositivi a servo a impulsi (come distributore ad anello, amplificatore, motore a passo di passo), possono essere pienamente conformi al principio di NC per raggiungere una varietà di controllo.
Il PLC ad alta e medio raggio, ma anche lo sviluppo di unità NC o unità di movimento, può essere realizzato il controllo dei punti. L'unità di movimento può anche realizzare l'interpolazione della curva, può controllare il movimento della curva. Pertanto, se il PLC è configurato con tale unità, è possibile utilizzare il metodo NC per il controllo digitale.
4, per l'acquisizione dei dati
Con lo sviluppo della tecnologia PLC, la sua area di archiviazione dei dati sta diventando sempre più grande. Ad esempio, il PLC di Devison, la sua area di archiviazione dei dati (area DM) può raggiungere 9999 parole. Un'area di archiviazione dei dati così ampia può archiviare una grande quantità di dati.
L'acquisizione dei dati può essere effettuata con un contatore, che registra cumulativamente il numero di impulsi catturati e li scarica regolarmente nell'area DM.
L'acquisizione dei dati può anche essere eseguita con un'unità A/D, che converte le quantità analogiche in quantità digitali e quindi le trasferisce regolarmente nell'area DM.
PLC può anche comunicare con il computer, il computer per leggere i dati nell'area DM e quindi dal computer per elaborare questi dati. A questo punto, il PLC diventa il terminale di dati del computer.
Gli utenti di alimentazione hanno utilizzato PLC per registrare il consumo di energia dell'utente in tempo reale per realizzare tempi di consumo di energia diversi, diversi metodi di ricarica dei prezzi, per incoraggiare gli utenti a utilizzare più energia nel basso punto del consumo di energia, per raggiungere lo scopo dell'uso razionale dell'elettricità e del risparmio energetico.
5, per il monitoraggio del segnale
I segnali di autotest PLC sono molti, ci sono molti dispositivi interni, la maggior parte degli utenti non gioca piena al suo ruolo.
In effetti, può essere completamente utilizzato per monitorare il lavoro del PLC stesso o per monitorare l'oggetto di controllo.
Per un sistema di controllo complesso, in particolare i sistemi di controllo automatico, il monitoraggio e ulteriori autodiagnosi sono molto necessari. Può ridurre gli errori del sistema, i guasti o la ricerca, può migliorare il tempo cumulativo di funzionamento senza problemi medio, ridurre i tempi di riparazione dei guasti, migliorare l'affidabilità del sistema.
6, per networking, comunicazione
Le capacità di rete PLC, le capacità di comunicazione sono molto forti e ci sono costantemente nuove strutture per il lancio di networking.
PLC può essere collegato a un personal computer per la comunicazione, il computer può essere utilizzato per partecipare alla programmazione e alla gestione del controllo PLC, in modo che il PLC sia più conveniente da utilizzare.
Al fine di dare pieno svolgimento al ruolo dei computer, un computer può essere implementato per controllare e gestire più di un PLC, fino a 32 unità. Può anche essere un PLC e due o più computer per comunicare, scambiare informazioni per ottenere il monitoraggio multi-locazione del sistema di controllo PLC.
PLC e PLC possono anche comunicare. Comunicazione PLC da uno a uno. Diversi PLC possono comunicare. Può essere fino a dozzine o centinaia.
PLC e strumentazione intelligente, attuatori intelligenti (come inverter), possono anche essere comunicazioni in rete, scambio di dati, funzionamento reciproco. Può essere collegato a un sistema di controllo remoto, l'intervallo di sistema può essere grande fino a 10 chilometri o più.
Può formare una rete locale, non solo PLC, ma anche computer di alta qualità, ma una varietà di dispositivi intelligenti può anche inserire la rete. Network di bus disponibile, anche rete a suoneria disponibile. La rete può anche impostare la rete. Network e Network possono anche essere colpi. Il networking può essere migliaia di PLC, computer, dispositivi intelligenti organizzati in una rete.
I nodi tra le reti possono comunicare e scambiare informazioni direttamente o indirettamente.
Il networking, la comunicazione, è adattato alle esigenze del sistema di produzione integrato per computer di oggi (CIMS) e dello sviluppo di fabbrica intelligenti. Può fare il controllo industriale dal punto (punto), alla linea (linea) e quindi alla superficie (aero), in modo che il controllo del livello delle apparecchiature, il controllo della linea di produzione, il controllo della gestione delle fabbriche in un insieme e quindi possano creare una maggiore efficienza. Questo futuro infinitamente luminoso è stato più chiaramente mostrato di fronte alla nostra generazione.
Con lo sviluppo di fabbriche intelligenti e l'Internet of Things, il controllo delle articolazioni delle apparecchiature di fabbrica, il PLC e il computer ospitante e altri prodotti intelligenti, l'interazione dei dati, le applicazioni di big data e altre aree, promuoveranno notevolmente la stretta combinazione di automazione tradizionale e tecnologia di rete, con l'industria manifatturiera cinese per raggiungere la sublimazione della grande nella tecnologia delle applicazioni PLC vedrà un maggiore sviluppo.