Τι είναι ένας προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής

Ελεγκτής (από τα αγγλικά Control) — έλεγχος. Ο ελεγκτής σε αυτοματοποιημένα συστήματα είναι ένα τεχνικό εργαλείο που εκτελεί τις λειτουργίες ελέγχου φυσικών διεργασιών σύμφωνα με τον καθορισμένο αλγόριθμο, χρησιμοποιώντας πληροφορίες που λαμβάνονται από αισθητήρες και εμφανίζονται στις τελικές συσκευές. Οποιαδήποτε συσκευή μπορεί να λειτουργήσει αυτόματα περιλαμβάνει έναν ελεγκτή ελέγχου — μια μονάδα που καθορίζει τη λογική της λειτουργίας της συσκευής.

Προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές (PLC) — τεχνικά μέσα που χρησιμοποιούνται για την αυτοματοποίηση των τεχνολογικών διαδικασιών. Είναι μια ηλεκτρονική εξειδικευμένη συσκευή που λειτουργεί σε πραγματικό χρόνο.

Ένα PLC μπορεί να προγραμματιστεί ψηφιακά και έτσι να προσαρμοστεί πολύ εύκολα στις απαιτήσεις μιας συγκεκριμένης διαδικασίας. Με τις αυξανόμενες απαιτήσεις σε σύγχρονα μηχανήματα και διαδικασίες παραγωγής, οι λύσεις αυτοματισμού PLC έχουν γίνει αναπόσπαστο μέρος της καθημερινής βιομηχανικής παραγωγής.

Ο κύριος τρόπος λειτουργίας ενός PLC είναι η μακροχρόνια αυτόνομη χρήση του, συχνά υπό αντίξοες περιβαλλοντικές συνθήκες, χωρίς μεγάλη συντήρηση και χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση.Τα PLC χρησιμοποιούνται συνήθως για τον έλεγχο διαδοχικών διεργασιών, χρησιμοποιώντας εισόδους και εξόδους για τον προσδιορισμό της κατάστασης ενός αντικειμένου και την έκδοση ενεργειών ελέγχου.

Οι προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές είναι ιδανικοί για ατομικό έλεγχο διαφόρων εφαρμογών, μηχανών, συστημάτων και διαδικασιών ή ψηφιακή διαχείριση ενέργειας.

Ένας προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής είναι μια συσκευή μικροεπεξεργαστή που έχει σχεδιαστεί για να συλλέγει, να μετατρέπει, να επεξεργάζεται, να αποθηκεύει πληροφορίες και να δημιουργεί εντολές ελέγχου, με πεπερασμένο αριθμό εισόδων και εξόδων, αισθητήρων, διακοπτών, ενεργοποιητών που συνδέονται με αυτά στο αντικείμενο ελέγχου και έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί σε λειτουργίες σε πραγματικό χρόνο.

Ένα τυπικό PLC αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη:

• Για παράδειγμα, κουμπιά, φραγμοί φωτός ή αισθητήρες θερμοκρασίας συνδέονται στη μονάδα ελέγχου μέσω των εισόδων. Χάρη σε αυτά τα εξαρτήματα, το σύστημα PLC μπορεί να παρακολουθεί την τρέχουσα κατάσταση του μηχανήματος.
• Οι έξοδοι συνδέονται με μια συσκευή όπως ηλεκτροκινητήρες, υδραυλικές βαλβίδες που χρησιμοποιεί το PLC για τον έλεγχο μιας συγκεκριμένης μηχανής.
• Πρόγραμμα χρήστη — λογισμικό PLC, παρέχει εναλλαγή των εξόδων ανάλογα με την ενεργοποίηση των εισόδων.
• Η διεπαφή επικοινωνίας χρησιμοποιείται για τη σύνδεση του PLC με άλλα συστήματα.
• Ένα PLC περιλαμβάνει επίσης δικό του τροφοδοτικό, CPU και εσωτερικό δίαυλο.

Τα συστήματα ελέγχου ρελέ-επαφής που χρησιμοποιούνται σήμερα χαρακτηρίζονται από χαμηλή αξιοπιστία, παρουσία ανοιχτών επαφών κ.λπ. Η χρήση προγραμματιζόμενων λογικών ελεγκτών (PLC) για την αυτοματοποίηση των τοπικών συστημάτων ελέγχου είναι η πιο αποτελεσματική.

Με την πάροδο του χρόνου, τα PLC συνεχίζουν να εξελίσσονται και να προσαρμόζονται σε συγκεκριμένες ανάγκες στο βιομηχανικό περιβάλλον.Οι λειτουργίες PLC έχουν μια σειρά από πλεονεκτήματα: λόγω της ευελιξίας τους, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μεγάλη ποικιλία βιομηχανιών. Οι ρυθμίσεις μπορούν να αλλάξουν ανά πάσα στιγμή χωρίς να παρεμποδίζεται η λειτουργία του ίδιου του εξοπλισμού.

Μόνο μεμονωμένα προγραμματιζόμενες συσκευές ελέγχου, παρακολούθησης και ρύθμισης της απόδοσης των μηχανών παραγωγής μπορούν να ικανοποιήσουν τις υψηλές απαιτήσεις της σύγχρονης βιομηχανίας.

Ένα PLC μπορεί συνήθως να εγκατασταθεί απευθείας στη μηχανή παραγωγής. Αυτό εξοικονομεί τον απαραίτητο χώρο. Εκτός από τη δυνατότητα απομακρυσμένου ελέγχου ενός PLC, ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματά του είναι η ικανότητα επικοινωνίας του.

Τα PLC προγραμματίζονται σύμφωνα με το πρότυπο IEC-61131-3. Τα PLC προγραμματίζονται με τη βοήθεια εξειδικευμένων συμπλεγμάτων, ένα από τα πιο δημοφιλή είναι το CoDeSys. Περιλαμβάνει τις ακόλουθες γλώσσες: γραφικό (ραβδόγραμμα, μπλοκ συναρτήσεων, διάγραμμα διαδοχικών συναρτήσεων, διάγραμμα συνεχών συναρτήσεων), κείμενο (κατάλογος οδηγιών, δομημένο κείμενο).

Ο πρώτος προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής στον κόσμο εμφανίστηκε στα μέσα του 20ου αιώνα. Το Modicon 084 ήταν ένα ντουλάπι με ένα σύνολο διασυνδεδεμένων ρελέ και επαφών, η μνήμη του ήταν μόνο 4 kilobyte. Ο όρος PLC επινοήθηκε από τον Allen-Bradley το 1971. Μαζί με τον Richard Morley, είναι ο «πατέρας της PLC».

Το πρώτο από αυτά τα συστήματα αποδίδεται σε δύο τεχνικούς, τον Richard E. Morley και τον Odo J. Strugger. Ενώ ο Morley παρουσίασε το σύστημά του Modicon 084 ως «υπολογιστή ημιαγωγών ημιαγωγών» το 1969, ο Odo J. Ο Struger βοήθησε στην ανάπτυξη PLC για την Allen-Bradley με έδρα το Ουισκόνσιν. Και οι δύο μηχανικοί θεωρούνται οι δημιουργοί του πρώτου προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή (PLC).Με την πάροδο του χρόνου, οι απαιτήσεις σε περιβάλλοντα παραγωγής σε όλο τον κόσμο έχουν αυξηθεί. Έτσι το PLC εξελίχθηκε και τέθηκε σε λειτουργία σε πολλές εκδόσεις.

— Ηλεκτρολόγος μηχανικός Yakov Kuznetsov

Η δομή του προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή:

Αλγόριθμος εργασίας PLC:

Ο κύριος τρόπος λειτουργίας ενός PLC είναι η μακροχρόνια αυτόνομη χρήση του, συχνά υπό αντίξοες περιβαλλοντικές συνθήκες, χωρίς μεγάλη συντήρηση και πρακτικά χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση.

Τα PLC έχουν μια σειρά από χαρακτηριστικά που τα διακρίνουν από άλλες ηλεκτρονικές συσκευές που χρησιμοποιούνται στη μηχανολογία:

• Σε αντίθεση με έναν μικροελεγκτή (υπολογιστή ενός τσιπ) - ένα μικροκύκλωμα σχεδιασμένο για τον έλεγχο ηλεκτρονικών συσκευών - τα PLC χρησιμοποιούνται συνήθως σε αυτοματοποιημένες διαδικασίες βιομηχανικής παραγωγής στο πλαίσιο μιας μονάδας παραγωγής.

• Σε αντίθεση με τους υπολογιστές, τα PLC επικεντρώνονται στην εργασία με μονάδες μηχανών μέσω εξελιγμένης εισαγωγής αισθητηριακών σημάτων και εξόδου σημάτων σε ενεργοποιητές, εστιάζοντας στη λήψη αποφάσεων και στον έλεγχο του χειριστή.

• Σε αντίθεση με τα ενσωματωμένα συστήματα, τα PLC κατασκευάζονται ως ανεξάρτητα προϊόντα, ξεχωριστά από τον εξοπλισμό που ελέγχουν.

• η παρουσία ενός εκτεταμένου αριθμού λογικών λειτουργιών και η δυνατότητα ρύθμισης χρονόμετρων και μετρητών.

• Όλες οι γλώσσες προγραμματισμού PLC έχουν εύκολη πρόσβαση σε χειρισμό bit σε λέξεις μηχανής, σε αντίθεση με τις περισσότερες γλώσσες προγραμματισμού υψηλού επιπέδου στους σύγχρονους υπολογιστές.

Υπάρχουν PLC με διαφορετικά επίπεδα πολυπλοκότητας, ανάλογα με την πολυπλοκότητα των εργασιών αυτοματισμού που πρέπει να επιλυθούν.

Οι βασικές λειτουργίες ενός PLC αντιστοιχούν στον συνδυασμένο έλεγχο των λογικών κυκλωμάτων συγκεκριμένων μονάδων — μηχανικών, ηλεκτρικών, υδραυλικών, πνευματικών και ηλεκτρονικών.

Στη διαδικασία ελέγχου, οι ελεγκτές παράγουν σήματα εξόδου (on — off) για τον έλεγχο ενεργοποιητών (ηλεκτρικοί κινητήρες, βαλβίδες, ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες και βαλβίδες) με βάση τα αποτελέσματα της επεξεργασίας σημάτων που λαμβάνονται από αισθητήρες ή συσκευές υψηλότερου επιπέδου.

Οι σύγχρονοι προγραμματιζόμενοι ελεγκτές εκτελούν επίσης άλλες λειτουργίες, όπως ο συνδυασμός των λειτουργιών ενός μετρητή και ενός χρονοδιακόπτη διαστήματος και ο χειρισμός των καθυστερήσεων σήματος.

Οι προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές μεσαίου και υψηλού επιπέδου έχουν συνήθως ενσωματωμένο υλικό και λογισμικό ελέγχου κίνησης, ιδιαίτερα μονάδες μετρητή υψηλής ταχύτητας, μονάδες τοποθέτησης κ.λπ., που επιτρέπουν σχετικά εύκολη εφαρμογή λειτουργιών ελέγχου κίνησης και παρέχουν τοποθέτηση υψηλής ακρίβειας.

Δομικά, τα PLC είναι προσαρμοσμένα να λειτουργούν σε τυπικές βιομηχανικές συνθήκες, λαμβάνοντας υπόψη τις μολυσμένες ατμόσφαιρες, τα επίπεδα σήματος, την αντοχή στη θερμότητα και την υγρασία, την αναξιοπιστία των τροφοδοτικών, καθώς και μηχανικούς κραδασμούς και κραδασμούς. Για το σκοπό αυτό, το τμήμα υλικού περικλείεται σε ένα στιβαρό περίβλημα που ελαχιστοποιεί τις αρνητικές επιπτώσεις ορισμένων παραγόντων παραγωγής.

Η κύρια διαφορά μεταξύ PLC και κυκλωμάτων ελέγχου ρελέ είναι οι αλγόριθμοι που υλοποιούνται με τη χρήση προγραμμάτων. Ένας μόνο ελεγκτής μπορεί να εφαρμόσει κυκλώματα ισοδύναμα με χιλιάδες σκληρά λογικά στοιχεία. Επιπλέον, η αξιοπιστία του κυκλώματος δεν εξαρτάται από την πολυπλοκότητά του.

Οι προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές λειτουργούν παραδοσιακά στο κάτω μέρος των αυτοματοποιημένων συστημάτων ελέγχου εγκαταστάσεων (ACS)—συστήματα που σχετίζονται άμεσα με τις τεχνολογίες κατασκευής.

Τα PLC είναι συνήθως το πρώτο βήμα στα συστήματα ελέγχου κτιρίων. Αυτό συμβαίνει επειδή η ανάγκη αυτοματοποίησης ενός μηχανήματος ή μιας εγκατάστασης είναι πάντα η πιο προφανής. Δίνει γρήγορο οικονομικό αποτέλεσμα, βελτιώνει την ποιότητα της παραγωγής, αποφεύγει τις σωματικά απαιτητικές και καθημερινές εργασίες. Τα PLC εξ ορισμού κατασκευάζονται για αυτή τη δουλειά.

Το κύριο πλεονέκτημα του PLC είναι ότι ένας μικρός μηχανισμός μπορεί να αντικαταστήσει έναν τεράστιο αριθμό ηλεκτρομηχανικών ρελέ, καθώς και γρήγορο χρόνο σάρωσης, συμπαγή συστήματα I/O, τυποποιημένα εργαλεία προγραμματισμού και ειδικές διεπαφές που επιτρέπουν τη σύνδεση μη τυπικών συσκευών αυτοματισμού απευθείας με ο ελεγκτής ή ο συνδυασμός διαφορετικού εξοπλισμού σε ένα ενιαίο σύστημα ελέγχου.

Πώς να επιλέξετε το σωστό PLC

Η επιλογή ενός προγραμματιζόμενου ελεγκτή είναι ένα σημαντικό και δύσκολο έργο κατά τη δημιουργία συστημάτων για αυτόματο έλεγχο τεχνολογικών παραμέτρων σε οποιαδήποτε βιομηχανική επιχείρηση.

Κατά την επιλογή του, είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη και να αξιολογήσετε έναν μεγάλο αριθμό παραγόντων. Συνδυάζοντας τις τεχνολογικές απαιτήσεις για ένα συγκεκριμένο αντικείμενο για αυτόματο έλεγχο με μια συγκριτική ανάλυση σύγχρονων προγραμματιζόμενων λογικών ελεγκτών, μπορείτε να πάρετε τη σωστή απόφαση.

Ταξινόμηση PLC:

Όταν αγοράζετε ένα PLC, το πρώτο βήμα είναι να εξετάσετε προσεκτικά ποιος τύπος είναι κατάλληλος για το σκοπό.

Τα κλασικά PLC είναι μονάδες που μπορούν συνήθως να προγραμματιστούν χρησιμοποιώντας υπολογιστή. Μετά από αυτό, ο υπολογιστής δεν χρειάζεται πλέον για τη λειτουργία του ίδιου του PLC.Κατ' αρχήν, πρέπει να γίνει διάκριση μεταξύ αρθρωτών, συμπαγών PLC και σχισμών.

Τα συμπαγή PLC είναι γενικά φθηνότερα και καταλαμβάνουν λιγότερο χώρο. Μετά από αυτό, χρησιμοποιείται κυρίως για μικρές διαδικασίες αυτοματισμού.

Εκτός από τις εφαρμογές που βασίζονται στην πλατφόρμα υπολογιστή, υπάρχουν επίσης συμπαγή PLC που μπορούν να προγραμματιστούν από έναν πίνακα ελέγχου χωρίς υπολογιστή.

Τα αρθρωτά PLC προσφέρουν τη δυνατότητα ευέλικτης συναρμολόγησης της μονάδας ελέγχου από μεμονωμένες μονάδες, έτσι ώστε να μπορούν να προγραμματιστούν πιο σύνθετες αυτοματοποιημένες εργασίες.

Υπάρχουν μονάδες που μπορούν να εφαρμοστούν στο σύστημα ως κάρτες plug-in σε μια ελεύθερη υποδοχή στη μητρική πλακέτα.

Είναι επίσης απαραίτητο να γίνει διάκριση μεταξύ των PLC στον τρόπο που κάνουν τη δουλειά τους. Εκτός από τα μοντέλα που ελέγχουν τις εισόδους σε έναν προκαθορισμένο κύκλο και τα PLC που επεξεργάζονται τις εξόδους σε διάφορα στάδια, είναι επίσης διαθέσιμα μοντέλα PLC που βασίζονται σε συμβάντα.

Πριν αγοράσετε ένα PLC, θα πρέπει να δώσετε ιδιαίτερη προσοχή στον αριθμό των εισόδων και εξόδων.Επιπλέον, είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη και άλλες παραμέτρους που δεν ελήφθησαν υπόψη κατά τον αρχικό σχεδιασμό. Εξετάστε επίσης εάν χρειάζεστε ένα PLC με ενσωματωμένη οθόνη και οθόνη αφής. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η ανάγνωση των τιμών και η διαχείριση του συστήματος μέσω της υπάρχουσας υποδομής πληροφορικής μπορεί να είναι επαρκής.

Τι είναι το HMI

HMI (Human Machine Interface) — μια διεπαφή επικοινωνίας ανθρώπου-μηχανής. Αυτές οι εύχρηστες και φιλικές προς το χρήστη διεπαφές χρησιμοποιούνται για να επιτρέπουν στους χρήστες να χειρίζονται και να χειρίζονται μηχανές χωρίς εις βάθος γνώση του προγραμματισμού PLC. Ένας τύπος συσκευών HMI είναι τα συστήματα SCADA: Συστήματα απόκτησης δεδομένων και λειτουργικού ελέγχου (συστήματα SCADA)