Instalarea și conectarea controlerelor logice programabile (PLC) în dulapuri și panouri de automatizare

Un controler logic programabil (PLC) este un tip special de calculator folosit pentru automatizarea proceselor și obiectelor tehnologice.

Termenul PLC (abreviere în limba engleză — controler logic programabil (PLC)) a fost introdus de Odo Joseph Struger, inginer la Allen-Bradley SUA în 1971. El a jucat, de asemenea, un rol cheie în unificarea limbajelor de programare PLC.

Atunci când se aplică un algoritm la un sistem de control, sunt de obicei necesare operații logice și o organizare specială a comunicării cu senzorii, actuatorii și interfața om-mașină.

O caracteristică importantă a unui PLC este funcționarea sa în timp real. Acest lucru este asigurat prin utilizarea unor microprocesoare speciale care garantează răspunsul sistemului la o solicitare într-un anumit interval de timp.

PLC-urile funcționează de obicei în condiții externe nefavorabile - temperatură, umiditate, praf, radiații electromagnetice, radiații. Prin urmare, computerele obișnuite de acasă nu au fost folosite ca comenzi.

În Rusia din 2007.controler programabil special GOST R IEC 61131-1-2016 este în vigoare.

PLC-urile se bazează pe microcontrolere — microprocesoare specializate cu arhitectură cu un singur cip. Microcontrolerele pot funcționa fără chipset și placă de bază, fără sistem de operare. Dar acest mod este utilizat în principal în sistemele simple de automatizare locale. În sistemele complexe, procesoarele suficient de puternice sunt utilizate sub controlul unor sisteme de operare speciale.

Pentru mai multe informații despre scop, dispozitiv și tipuri de PLC, consultați aici: Ce sunt controlerele logice programabile

Varietatea PLC-urilor este foarte mare. Nu există o singură companie din domeniul automatizării și electronicii care să nu producă propriile PLC-uri. Cu toate acestea, toate PLC-urile sunt unite prin arhitectura lor comună și standardizarea interfețelor pentru conectarea dispozitivelor externe.

Cei mai mari producători de PLC din lume sunt astăzi Siemens AG, Allen-Bradley, Rockwell Automation, Schneider Electric, Omron, Micubichi, Lovato. PLC-urile sunt produse de mulți alți producători, inclusiv companiile rusești Kontar LLC, Oven, Kontel LLC, Segnetiks, Fastwel Group, Tecon și altele.

Controlere logice programabile OWEN

Controlere programabile Siemens din seria SIMATIC S7

Un exemplu de apariție a unui PLC într-un monobloc standard este prezentat în figură. Acestea sunt PLC de la OWEN (Rusia) și PLC de la 9 Siemens (Germania). Conectorii pentru conectarea puterii, senzorilor și actuatoarelor sunt amplasați pe ambele părți ale cutiei.

Controler logic programabil PLC 63 de la OWEN (Rusia) și PLC de la Siemens (Germania)

Există următoarele tipuri de intrări-ieșiri: discrete, analogice, universale, dedicate și de interfață.

De obicei, intrările discrete sunt folosite pentru a conecta senzori care pot fi în două stări: „activ – pasiv” sau „pornit – oprit”. Folosind intrări discrete, puteți conecta butoane, întrerupătoare, întrerupătoare de limită, termostate și alte echipamente.

Intrările discrete ale controlerelor TAns sunt de obicei calculate pentru a accepta semnale standard cu un nivel de +24 V DC. O valoare tipică a curentului pentru o singură intrare digitală (la tensiune de intrare de +24 V) este de aproximativ 10 mA.

Ieșirile discrete PLC sunt utilizate pentru a genera semnale de ieșire cu parametri electrici ca intrare discretă. Ele sunt utilizate în general pentru a controla pornirea sau oprirea unităților.

Conform GOST IEC 61131-2-2012 (Data de introducere 2014-07-01), o intrare analogică este un dispozitiv care convertește un semnal continuu într-un număr binar discret pentru funcționare într-un sistem de control programabil.

Pentru intrările analogice, cele mai comune intervale standard de tensiune DC sunt –10… + 10 V și 0… + 10 V. Pentru intrările de curent, intervalele sunt 0–20 mA și 4–20 mA.

Intrările analogice permit conectarea senzorilor analogici la PLC.

În conformitate cu GOST 61131-2-2012 (Data de introducere 2014-07-01), o ieșire analogică este un dispozitiv care convertește un număr binar într-un semnal analogic.

PLC-urile pot fi echipate cu I/O specializate care permit măsurarea duratei, fixarea marginilor, numărarea impulsurilor și controlul motorului.

Numărul acestor intrări-ieșiri este principalul factor care determină capacitățile PLC-ului, atunci când se creează un sistem de automatizare bazat pe acesta.

Ieșiri PLC și conectarea dispozitivelor externe

După proiectare și metoda de montare, există patru versiuni ale carcasei PLC:

• carcasă pentru montare pe șină DIN;
• carcasă pentru montare pe perete;
• versiune cu panou;
• design cadru deschis pentru sisteme modulare încorporate.

Carcasa de montare pe șină DIN este proiectată pentru a monta PLC-ul pe panoul dulapului de comandă și are o blocare specială cu arc pentru fixarea pe o șină DIN standard.

Carcasa de montare pe perete este de obicei fabricată conform standardelor de protecție împotriva prafului și umezelii și are etanșări etanșe încorporate pentru conectarea cablurilor electrice externe, atât de putere, cât și de semnal.

Versiunea cu panou a PLC-ului este utilizată atunci când PLC-ul este instalat în ușa de intrare a dulapului de automatizare. PLC-urile de tip panou au de obicei un afișaj cu ecran tactil care arată o diagramă mnemonică a unei linii de proces automate sau a unui sistem de automatizare local și care este utilizată pentru a introduce parametrii de control de către operator.

Un PLC cu cadru deschis este utilizat pentru a crea sisteme de automatizare încorporate (la bord). În acest caz, PLC-ul este o placă de circuit imprimat cu un set de conectori pentru conectarea dispozitivelor externe și elemente de fixare pentru conectarea la alte plăci.

Conectorii pot fi realizati cu fire conectate la PLC sub clema cu șurub sau detașabile. Acestea din urmă au un avantaj clar în întreținere, de exemplu la înlocuirea unui PLC. În acest caz, este imposibil să se confunde conexiunea firelor. Cu toate acestea, utilizarea conectorilor dubli crește costul PLC-ului, motiv pentru care producătorii folosesc mai des conexiuni cu șuruburi ale firelor în PLC-uri, mai degrabă decât cele detașabile.

PLC-urile monobloc au de obicei afișaje încorporate sau de la distanță instalate în panourile frontale ale dulapurilor de comandă. Ele pot fi grafice, sintetizante sau senzoriale.

Figura de mai jos prezintă un PLC cu un afișaj LCD încorporat și o tastatură care este utilizată pentru a seta parametrii algoritmului de control la nivel local.

Contactele conectorului PLC oferă utilizatorului PLC posibilitatea de a conecta diferite tipuri de senzori: analogi, discreti, precum și actuatori și dispozitive I/O.

În plus, PLC-urile au un set de interfețe standard pentru instrumente pentru implementarea sistemelor de automatizare distribuite folosind diferite tipuri de canale de comunicație: fir, radio, Internet.

Controlerele logice programabile stau la baza producerii dulapurilor (sau panourilor) de automatizare pentru diverse scopuri.

Instalarea elementelor de automatizare pe panoul dulapului se realizează conform designului circuitului electric, care este dezvoltat conform specificațiilor separat pentru fiecare sistem.

Tehnologia de instalare a dulapurilor de automatizare asigură rutarea separată a cablurilor de alimentare și de semnal în cutiile de distribuție (de exemplu, firele de alimentare - în cutiile din dreapta și firele de semnal - în cutiile din stânga, în raport cu panoul de montare), marcarea obligatorie a firelor, conform la proiect, și sertizarea capetelor pe firele cu terminale speciale.

Dulapurile de automatizare pot avea aparate de aer condiționat sau încălzitoare încorporate pentru a asigura controlul intern al temperaturii.

Cabinet de automatizare bazat pe PLC

Aproape toate PLC-urile moderne au o sursă de alimentare în comutație încorporată care furnizează energie de la o sursă externă în domeniul de tensiune AC de 110 până la 265 volți (convertor de tensiune AD-DC) sau de la o sursă de alimentare DC (convertor de tensiune DC-DC).

Sursele de alimentare cu comutare au încorporate o serie de protecții automate: scurtcircuit, supraîncălzire și suprasarcină.

O conexiune tipică de alimentare cu PLC necesită un filtru de suprimare a supratensiunii în prealabil. Selectarea surselor de alimentare cu impulsuri se face în funcție de valoarea consumului de energie necesar și de valorile de ieșire cerute ale puterilor nominale.

Dacă sursa principală de tensiune de intrare este oprită din cauza unui accident sau a unei defecțiuni, atunci funcționarea sau oprirea corespunzătoare a dispozitivului sau sistemului poate fi asigurată printr-o sursă de alimentare neîntreruptibilă.

Gradul de protecție al PLC-ului este criptat cu un marcaj IP (Ingress Protection Rating). IP se traduce literalmente ca grad de protecție la intrare. În prezent, acesta este cel mai comun sistem de desemnare pentru protejarea echipamentelor de efectele mediului extern. Este utilizat pentru a indica protecția împotriva pătrunderii diferitelor particule fizice în echipament prin dimensiuni geometrice, inclusiv praf și apă.

Grad de protecție IP — decodare, exemple de echipamente

Carcasele PLC, precum și dulapurile sau panourile în care sunt instalate, pot avea un grad de protecție.

Instalarea și conectarea controlerelor logice programabile (PLC) specifice în dulapuri și panouri de automatizare trebuie să se facă în conformitate cu instrucțiunile producătorilor.

Imagini cu panouri de automatizare cu controlere logice programabile: