Programmerbare logiske controllere (PLC'er) er integreret i industriel automatisering og industriel processtyring. PLC'er styrer forskellige aktuatorer, analoge og digitale sensorer og kommunikerer komplekse grænseflader i skiftende protokoller.

Bortset fra kontrolfunktioner udfører PLC'er datakonvertering og signalbehandling. PLC'er, drevet af udviklingen inden for industriel tingenes internet (IIoT), leverer sikre og skalerbare løsninger, høj ydeevne, lav effekt og et lille fodaftryk.

I dag finder PLC'er bred anvendelse i applikationer i den digitale verden. De sekventielle og gentagne operationer i industrier udføres normalt ved hjælp af PLC. De er klar til Industry 4.0. Denne artikel fremhæver PLC-design og dets udfordringer inden for industriel anvendelse.

Hvad er en programmerbar logisk controller (PLC)?

En programmerbar logisk controller, almindeligvis kendt som PLC, er en solid-state, digital og industriel computer, der bruger integrerede kredsløb i stedet for elektromekaniske enheder til at implementere kontrolfunktioner.

I henhold til NEMA er PLC defineret som digitale elektroniske enheder, der bruger programmerbar hukommelse til at implementere bestemte funktioner og gemme instruktioner. Listen over bestemte funktioner inkluderer logik, aritmetisk sekventering, timing og optælling og også kontrol af processer og maskiner.

PLC'er gennemgik mærkbare formfaktorændringer gennem årene - fra industrielle pc'er og programmerbare automatiseringscontrollere (PAC) i pc-lignende formfaktorer til kompakte kabinetter og mini-PLC'er. PLC-funktionaliteten har også udviklet sig. Bortset fra diskrete kontrolfunktioner leveres PLC'er nu med funktioner som Human Machine Interface (HMI), realtids industrielt ethernet, bevægelseskontrol og datakommunikationsgateways. Adskillige nutidige industrier implementerer smart fremstilling, hvor tilsluttede systemer udnyttes til virksomhed og M2M-interaktion mellem maskine til maskine. PPLC'er er redesignet til pålideligt, fejlfri arbejde og immunitet mod fjendtlige, støjende, støvede miljøer og også for at være vandtætte. Realtids tilgængelighed og operationel kapacitet over et bredt miljøtemperaturområde er også påkrævet. Element14 har indgået et samarbejde med mange forskellige leverandører, der tilbyder en bred portefølje af PLC-produkter. (For mere information om PLC-produkter, klik her)

Klassificering af PLC

PLC'er klassificeres i tre typer baseret på udgang: Transistorudgang, triacudgang og relæudgang PLC. Relæudgangstypen er ideel til både AC- og DC-udgangsenheder. Transistorudgangstype PLC bruger skifteoperationer og bruges i mikroprocessorer.

PLC'er er konstrueret til at være robuste, i stand til at modstå ekstreme temperaturer, elektrisk støjfugtighed og vibrationer. Logiske controllere styrer og overvåger en enorm population af aktuatorer og sensorer og adskiller sig således fra andre computersystemer i deres betydelige indgang/udgang (I/O) præsentation.

PLC-anatomi

PLC'er er kompakte modulære enheder med flere ind- og udgange (I/O) i et hus, der er integreret i processoren. Rækkevidden kan muligvis toppe ved store rackmonterede modulære enheder, hvor tusindvis af I/O er forbundet til SCADA-systemer. De programmerbare logiske controllere (PLC'er) inden i industrielle kontrolsystem (ICS) fungerer som en nyttig bro mellem de fysiske og cellulære kommunikationsprotokoller som PROFIBUS, BACnet, DNP3, OPC, EtherCAT og CIP.

Tre moduler udgør hvert PLC-system: CPU-modul, mange indgang/udgang (I/O)-moduler og strømforsyningsmodul.

Blokdiagram for PLC-modul
Figur1: Blokdiagram for PLC-modul
  • CPU modul: Dette modul indeholder en central processor sammen med dens hukommelsesdel. Denne processor udfører al nødvendig databehandling og beregninger ved at modtage passende indgange og producere de tilsvarende udgange
  • Strømforsyningsmodul: En 5V DC-udgang er nødvendig for at køre PLC's computerkredsløb, som leveres behørigt af strømforsyningsmodulet. Dette er grundlæggende det modul, der er ansvarlig for opstart af systemet. Den accepterer vekselstrøm og konverterer den derefter til jævnstrøm, som de resterende to moduler (indgang/udgang og CPU-moduler) bruger.
  • I/O-moduler: Indgang/udgang-modulerne overvåger sensorerne og aktuatorens forbindelse til PLC-systemet for at registrere forskellige parametre som tryk, flow og temperatur. I/O-modulerne er enten analoge eller digitale

PLC-programmering giver brugeren mulighed for at konfigurere kontrolsystemet ved hjælp af en etableret syntaks. Ladder, Boolean og Grafcet er forskellige typer programmeringssprog, der bruges. Ladder- og Booleansprog implementerer operationer på samme måde, men de adskiller sig i, hvordan deres instruktioner bliver repræsenteret, og hvordan de bliver indført i PLC. Grafcet-sproget styrer instruktionerne forskelligt afhængigt af handlinger og trin i et grafisk orienteret program. Flere forskellige programmeringssprog er i brug i dag, der hver leverer PLC sine programmeringsspecifikationer bygget på IEC 61131-3-standarden. For mere information om PLC-programmeringsprodukter, klik her.

PLC'er i industrielle applikationer

PLC'er finder anvendelse i forskellige applikationer i kraftværker, smart grid-system, produktionsenheder, overvågning af værktøjsmaskiner eller udstyr, bygning af systemet og proceskontrolfunktioner. Vi vil diskutere et par af PLC-anvendelsestilfælde anvendt i industriel automatisering.

a) Automatisk blanding og flaskepåfyldningssystem ved hjælp af PLC'er i drikkevare- og juiceindustrien

I et automatisk blandings- og flaskepåfyldningssystem skal to væsker indledningsvis, nemlig vand og proteinvæske, fra to forskellige beholdere blandes i en blandebeholder som vist i den følgende figur2. Den blandede opløsning skal fyldes i flaskerne en efter en. Start-knappen starter hele systemfunktionen. Her er sensorudgangen indgang til PLC'en, og udgange fra PLC styrer ventilerne, mixeren og transportbåndet. Den første væske (vand) strømmer ind i blandebeholderen i 10 sekunder. Den anden væske strømmer derefter ind i blandebeholderen i 15 sekunder. Blandingen foregår i 20 sekunder. Stop-knappen styrer funktionen. Klik her for at få flere oplysninger om processtyrings-produkter.

b) Til at behandle flade glas og kontrollere materialeforholdet ved hjælp af PLC-controller i glasindustrien

PLC'er anvendes i glasindustrien til at kontrollere materialeforholdet og behandle flade glas. Denne kontinuerligt udviklende teknologi er avanceret gennem årene og skabte således en konstant stigende efterspørgsel efter PLC-styringstilstand i glasindustrien. Glasproduktion er en sofistikeret proces. De involverede virksomheder bruger ofte PLC'er med busteknologi som kontroltilstand. PLC'en registrerer analoge data i glasproduktion og digital kvalitet, positionskontrol i processen.

c) Blanding af råvarer ved hjælp af PLC i cementfremstillingsindustrien

Fremstilling af cement involverer blanding af forskellige råmaterialer inde i en ovn. Den endelige produktkvalitet påvirkes af disse råmaterialer og deres respektive forhold. Data skal være nøjagtige for at sikre brugen af den korrekte mængde og kvalitet af råmaterialer. Et distribueret kontrolsystem består af PLC i brugertilstand og konfigurationssoftware, der bruges i styrings- og produktionsprocesser. PLC'erne styrer, for at være specifik, kulovn, akselovn og kuglefræsning.

Automatisk blandings- og flaskepåfyldningssystem
Figur2: Automatisk blandings- og flaskepåfyldningssystem

Konklusioner

God automatisering og proceskontrol er afgørende i den konkurrenceprægede verden. PLC-baserede automatiseringsarbejder gør produktionsaktiviteter rentable. PLC'er kan forenkle komplekse operationer og reducere opsætningstiden. Arbejderne inden for keramik, cement, emballageindustri, kemikalier, fødevareforarbejdning osv. har stærkt behov for PLC-systemer for fremragende ydeevne og fortjeneste.

Hold dig informeret


Hold dig opdateret med de nyeste oplysninger og eksklusive tilbud!

Tilmeld dig nu

Databeskyttelse & Fortrolighedspolitik

Tak for din tilmelding

Godt klaret! Du er nu en del af en elitegruppe, der modtager de nyeste oplysninger om produkter, teknologier og applikationer direkte i din indbakke.

Tekniske ressourcer

Artikler, e-bøger, webinarer og meget mere.
Holder dig opdateret med innovationer.