Vi siete mai chiesti come fanno le fabbriche a funzionare senza problemi con un intervento umano minimo? La risposta è nei controllori logici programmabili (PLC). Questo articolo illustra le basi del controllo automatico tramite PLC, descrivendo in dettaglio i componenti, le funzioni e i tipi di PLC. Comprendendo queste nozioni di base, capirete come i PLC migliorino l'efficienza e l'affidabilità dell'automazione industriale. Immergetevi per imparare come funzionano questi dispositivi e scoprite il loro ruolo fondamentale nella produzione moderna.
Come è ampiamente riconosciuto, il progresso della produzione industriale e l'avanzamento della scienza e della tecnologia sono strettamente legati all'uso dei controllori logici programmabili (PLC) per l'automazione.
Il PLC può essere inteso in senso lato come:
Armadio di controllo centralizzato per le estensioni dei relè.
Nelle applicazioni industriali pratiche, l'uso di un controllore logico programmabile (PLC) riduce significativamente i costi di controllo e migliora la gestione centralizzata e l'automazione delle apparecchiature.
Per comprendere a fondo il PLC, è essenziale prima di tutto stabilire una solida base nella tecnologia.
Riceve il segnale dell'apparecchiatura controllata e comanda l'accensione o lo spegnimento del circuito interno attraverso l'optoaccoppiatore e il circuito di ingresso.
Il risultato dell'esecuzione del programma viene emesso attraverso l'optoaccoppiatore e i componenti di uscita (relè, tiristori e transistor) dell'interfaccia di uscita per controllare l'accensione o lo spegnimento del carico esterno.
Il componente centrale del PLC, che comanda al PLC di eseguire varie operazioni.
Come la ricezione di programmi e dati dell'utente, la diagnosi, l'esecuzione di programmi, ecc;
Sistema di memorizzazione e programmi e dati dell'utente;
La parte di collegamento tra il PLC e l'oggetto controllato nel sito di produzione industriale viene utilizzata per ricevere il segnale dell'apparecchiatura controllata e per emettere il risultato dell'esecuzione del programma;
Scambio di informazioni con monitor, stampante e altre apparecchiature tramite interfaccia di comunicazione;
Tipo di uscita a tiristori:
In genere, può trasportare solo carichi in corrente alternata, con una velocità di risposta rapida e un'elevata frequenza di azione;
Ttipo di uscita a ransistor:
In genere, può sopportare solo carichi in corrente continua, con una velocità di risposta rapida e un'elevata frequenza di azione;
Tipo di uscita a relè:
In generale, può trasportare carichi CA e CC, ma il suo tempo di risposta è lungo e la sua frequenza di azione è bassa.
La CPU, l'alimentazione e i componenti I/O sono tutti concentrati in un unico chassis, con una struttura compatta e un prezzo contenuto. In genere, i PLC di piccole dimensioni adottano questa struttura;
Ogni parte del PLC è suddivisa in diversi moduli separati, che possono essere selezionati in base alle esigenze per formare un sistema. Le caratteristiche di questa struttura sono la flessibilità della configurazione, la convenienza dell'espansione e della manutenzione. In genere, questa struttura viene adottata per i PLC di medie e grandi dimensioni.
Il PLC modulare è composto da un telaio o da una piastra di base e da vari moduli, che vengono installati sulla presa del telaio o della piastra di base.
In combinazione con le caratteristiche di integrità e modularità, la CPU, l'alimentazione e l'interfaccia I/O del PLC impilato sono anch'essi moduli indipendenti, ma sono collegati da cavi, il che rende il sistema non solo flessibile nella configurazione ma anche di volume ridotto.
Il processo di scansione del PLC comprende cinque fasi: elaborazione interna, servizio di comunicazione, elaborazione degli input, esecuzione del programma ed elaborazione degli output.
Il tempo necessario per la scansione in queste cinque fasi è chiamato ciclo di scansione.
Il ciclo di scansione è legato alla velocità di esecuzione della CPU, alla configurazione hardware del PLC e alla lunghezza del programma utente.
Il PLC esegue il programma utente mediante scansione ciclica.
Il processo di esecuzione del programma utente comprende la fase di campionamento degli ingressi, la fase di esecuzione del programma e la fase di aggiornamento dell'uscita.
Schema della struttura dell'interruttore a pulsante
1. Tappo a bottone
2. Molla di ritorno
3. Contatto in movimento
4. Contatto statico normalmente chiuso
5. Contatto statico normalmente aperto
Il PLC adotta la modalità di programma per realizzare il controllo, che è facile da modificare o aumentare i requisiti di controllo, e il contatto del PLC è illimitato;
Il PLC adotta la modalità di lavoro seriale per migliorare la capacità anti-interferenza del sistema;
Il contatto del PLC è in realtà un trigger e il tempo di esecuzione delle istruzioni è a livello di microsecondi;
Il PLC utilizza un circuito integrato a semiconduttore come timer, l'impulso di clock è fornito da un oscillatore a cristallo, con un'elevata precisione di ritardo e un'ampia gamma.
Il PLC ha una funzione di conteggio che il sistema a relè non ha;
Il PLC adotta una tecnologia microelettronica ad alta affidabilità e la sua funzione di auto-ispezione può essere scoperta in tempo.
Il PLC adotta una modalità di scansione circolare con campionamento e uscita centralizzati. Ciò significa che lo stato dell'ingresso può essere letto solo durante la fase di campionamento dell'ingresso di ogni ciclo di scansione e il risultato dell'esecuzione del programma può essere inviato solo durante la fase di aggiornamento dell'uscita.
Inoltre, il ritardo di ingresso e di uscita del PLC, insieme alla lunghezza del programma utente, può causare un ritardo nella risposta di uscita.
Per migliorare la risposta dell'I/O, sono disponibili diverse opzioni, tra cui il campionamento diretto degli ingressi, il refresh delle uscite, l'ingresso e l'uscita a interrupt e l'interfaccia I/O intelligente.
Relè di ingresso, relè di uscita, relè ausiliario, registro di stato, timer, contatore e registro dati.
Vanno considerati la forma strutturale, la modalità di installazione, i requisiti funzionali, la velocità di risposta, i requisiti di affidabilità, l'unificazione del modello e altri aspetti;
Occorre considerare i punti I/O e la capacità di memorizzazione dell'utente;
Compresa la selezione del valore di commutazione e del modulo analogico I / O, nonché la selezione del modulo di funzione speciale;
In un ciclo di scansione, il campionamento dello stato di ingresso viene effettuato solo nella fase di campionamento dell'ingresso. Quando si entra nella fase di esecuzione del programma, l'estremità dell'ingresso viene bloccata.
Durante un ciclo di scansione, lo stato relativo all'uscita nel registro dell'immagine di uscita viene trasferito al latch di uscita solo durante la fase di aggiornamento dell'uscita per aggiornare l'interfaccia di uscita. Lo stato dell'uscita è sempre conservato nel registro dell'immagine di uscita durante le altre fasi.
Se da un lato questa modalità operativa può migliorare l'affidabilità e la capacità anti-interferenza del sistema, dall'altro può provocare un ritardo nella risposta degli ingressi/uscite del PLC.
Il PLC adotta la modalità di lavoro di campionamento centralizzato, uscita centralizzata e scansione ciclica.
Il campionamento centralizzato si riferisce al processo in cui, durante un ciclo di scansione, il PLC campiona lo stato degli ingressi solo nella fase di campionamento degli ingressi. Una volta entrato nella fase di esecuzione del programma, l'estremità dell'ingresso viene bloccata.
L'uscita centralizzata, invece, prevede che il PLC trasferisca lo stato dell'uscita nel registro immagine di uscita al latch di uscita solo nella fase di aggiornamento dell'uscita. In questo modo si aggiorna l'interfaccia di uscita e lo stato di uscita viene salvato nel registro dell'immagine di uscita durante le altre fasi.
La scansione ciclica si riferisce al processo in cui il PLC deve eseguire più operazioni in un ciclo di scansione. Ciò si ottiene con il metodo della scansione a tempo condiviso, in cui le operazioni vengono eseguite una per una in ordine e ripetute più volte.
Un contattore elettromagnetico è tipicamente costituito da diversi componenti, tra cui un meccanismo elettromagnetico, contatti, un dispositivo di spegnimento dell'arco, un meccanismo a molla di rilascio, un supporto e una base.
Il contattore funziona secondo il principio elettromagnetico:
Quando una bobina elettromagnetica è alimentata, la corrente che la attraversa genera un campo magnetico. Questo campo magnetico fa sì che il nucleo di ferro stazionario generi un'attrazione elettromagnetica che attira l'indotto verso di sé. Di conseguenza, l'azione dei contatti viene azionata e il contatto normalmente chiuso viene aperto, mentre quello normalmente aperto viene chiuso.
Queste due azioni sono interdipendenti.
Quando la bobina non è più eccitata, la forza elettromagnetica cessa di esistere e la molla di rilascio fa rientrare l'armatura in posizione, ripristinando così i contatti. Ciò significa che il contatto normalmente aperto torna ad essere aperto, mentre il contatto normalmente chiuso resta chiuso.
Un controllore logico programmabile (PLC) è un dispositivo elettronico progettato per operazioni digitali in ambiente industriale. Utilizza una memoria programmabile per memorizzare istruzioni per l'esecuzione di operazioni logiche, sequenziali, di temporizzazione, di conteggio e aritmetiche. Ciò gli consente di controllare vari tipi di macchinari o processi di produzione attraverso input e output digitali o analogici.
Quando si progetta un PLC e le relative periferiche, è essenziale seguire il principio della facilità di integrazione con il sistema di controllo industriale e dell'espansione delle sue funzioni per formare un sistema unificato.
Esistono diversi componenti, un numero variabile di contatti e diversi metodi di controllo.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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