¿Cómo controla el PLC las válvulas reguladoras y las válvulas solenoides?
1. El principio de la válvula solenoide de control PLC es que el módulo de salida del interruptor del PLC está conectado a un extremo de la bobina de la válvula solenoide. Cuando hay salida de voltaje en el punto correspondiente del módulo, la bobina de la válvula solenoide se energiza y los contactos se cierran. Cuando no hay salida de voltaje, la bobina se desenergiza y los contactos se desconectan.
2. Válvula de control PLC, el principio es: módulo de salida analógica PLC, conectado al controlador de la válvula de control. Cuando se emiten diferentes niveles de señales de corriente o pulso, el controlador controlará la apertura de la válvula de acuerdo con la señal recibida para lograr el propósito del control analógico. En cuanto a cómo determinar la apertura del control, en términos generales, existe una superposición de señales de retroalimentación negativa y señales de entrada, que se deciden juntas. Por supuesto, también se puede lograr mediante control de bucle abierto, pero la precisión no es tan buena como la retroalimentación negativa.
Información ampliada
Sistema PLC
Sistema de control PLC, ProgrammableLogicController, controlador lógico programable, una operación informática digital electrónica especialmente diseñada para la producción industrial. Dispositivo, que utiliza un tipo de memoria programable, que utiliza un tipo de memoria programable para almacenar programas internamente y realizar instrucciones orientadas al usuario, como operaciones lógicas, control de secuencia, temporización, conteo y operaciones aritméticas, y a través de entradas/salidas digitales o analógicas para controlar varios tipos de maquinaria o procesos de producción. Es una parte central del control industrial.
Desde que Estados Unidos introdujo el controlador lógico programable (PLC) en la década de 1960 para reemplazar los dispositivos de control de relés tradicionales, el PLC se ha desarrollado rápidamente y se ha utilizado ampliamente en todo el mundo. Al mismo tiempo, las funciones del PLC mejoran constantemente. Con el desarrollo continuo de la tecnología informática, la tecnología de procesamiento de señales, la tecnología de control, la tecnología de redes y la mejora continua de las necesidades de los usuarios, el PLC ha agregado funciones como el procesamiento de cantidades analógicas y el control de movimiento sobre la base del procesamiento de cantidades de conmutación. El PLC actual ya no se limita al control lógico, sino que también desempeña un papel muy importante en el control de movimiento, el control de procesos y otros campos.
Introducción básica
Definición
Es un sistema transitorio, diferente a un ordenador personal. En los sistemas tradicionales de control de motores basados en relés, cada vez que se cambia el diseño, se debe rehacer todo el sistema, lo que no solo requiere mucho tiempo sino también mano de obra. Al mismo tiempo, el relé tiene deficiencias como contacto deficiente y gran tamaño. desgaste y gran tamaño, lo que resulta en mayores costos, baja confiabilidad, dificultad de reparación y otros problemas. Para mejorar estas deficiencias, el DEC de los Estados Unidos anunció por primera vez en 1969: Controlador programable (ProgrammableController).
En los primeros días de publicación, el controlador programable se llamaba (ProgrammableLogic-Controller) o PLC para abreviar. Su propósito principal era reemplazar los relés para realizar el control secuencial de la lógica de los relés y otras funciones de temporización o conteo. Se basó en el llamado El controlador de secuencia también está estructurado como un microordenador, por lo que también puede denominarse controlador programable por microordenador (MCPC). Su estructura también es como la de una microcomputadora, por lo que también se le puede llamar controlador programable por microcomputadora (MCPC).
No fue hasta 1976 que la Asociación Estadounidense de Fabricantes Eléctricos nombró oficialmente al controlador programable (Programmable Controller), también conocido como controlador programable, denominado PC debido a la popularidad actual de las computadoras personales (Personal). Computadoras), junto con el controlador programable a menudo se usa junto con él. Para distinguirlos, el controlador programable generalmente se denomina PLC para distinguirlos. Para distinguirlos, el PLC generalmente se denomina controlador programable para separarlos.
Existen muchos tipos de controladores PLC en el mercado, los cuales varían según fabricantes y sitios de aplicación, pero cada marca se puede dividir en grandes, medianos y pequeños según la complejidad de la unidad aunque generalmente son de fábrica; y las escuelas suelen utilizar PLC pequeños, entre los cuales los PLC de la serie F de Japón y los PLC de la serie A de China son más populares entre los chinos.
El desarrollo de los controladores PLC
Como producto preferido para el control discreto, el PLC se desarrolló rápidamente entre los años 1980 y 1990, y el número de controladores PLC en todo el mundo La tasa de crecimiento anual se mantiene entre el 20% y el 30%.
La tasa de crecimiento de PLC en los países industrializados se ha desacelerado en los últimos años a medida que la automatización de las fábricas continúa aumentando y la base de capacidad del mercado de controladores PLC continúa expandiéndose. Sin embargo, el crecimiento de las PLC es rápido en países en desarrollo como China. Según información relevante, los ingresos por ventas globales de PLC en 2004 fueron de aproximadamente 10 mil millones de dólares estadounidenses, ocupando una posición muy importante en el campo de la automatización.
Los controladores PLC se desarrollaron imitando el principio de control de relé original. En la década de 1970, los controladores PLC solo tenían control lógico de conmutación y se utilizaron por primera vez en la industria de fabricación de automóviles. Realiza operaciones lógicas, control de secuencia, temporización, conteo y operaciones aritméticas mediante el almacenamiento de instrucciones y controla diversos tipos de maquinaria o procesos de producción mediante operaciones de entrada y salida digitales; El programa de control elaborado por el usuario expresa los requisitos tecnológicos del proceso de producción y se almacena previamente en la memoria del programa de usuario del controlador PLC. Ejecute línea por línea de acuerdo con el contenido del programa almacenado para completar las operaciones requeridas por el flujo del proceso.
La CPU del controlador PLC indica la dirección de almacenamiento de pasos del programa del contador del programa. Durante la ejecución del programa, el contador de cada paso aumenta automáticamente en 1 y el programa se ejecuta secuencialmente desde el inicio. paso (el número de pasos es cero) al último paso (generalmente la instrucción FINALIZAR) y luego regresa al paso inicial para ejecutarlo en un bucle. El tiempo necesario para que el controlador PLC complete cada operación de ciclo es un período de ciclo de exploración. Los diferentes modelos de controladores PLC tienen períodos de escaneo de ciclos que van desde 1 microsegundo hasta decenas de microsegundos.
El PLC programado con diagramas de escalera tiene la ventaja de una resolución lógica rápida del orden de microsegundos, el tiempo para resolver un programa lógico de 1K es inferior a 1 milisegundo. Trata todas las entradas como interruptores y 16 bits (también están disponibles 32 bits) como analógicas. Los controladores PLC grandes utilizan otra CPU para los cálculos de simulación. Los resultados del cálculo se envían al controlador PLC.
Para un sistema con la misma cantidad de puntos de E/S, el costo de usar un controlador PLC es menor que usar un DCS (aproximadamente un 40 % de ahorro). El PLC no tiene una estación de operador dedicada y el software y hardware que utiliza son universales, por lo que el costo de mantenimiento es mucho menor que el del DCS. Un controlador PLC puede recibir varios miles de puntos de E/S (hasta más de 8000 E/S). Si el objeto controlado es principalmente equipo de enclavamiento con pocos circuitos, es más apropiado utilizar PLC. Dado que el PLC utiliza un software de monitoreo común, es mucho más fácil diseñar el sistema de información de gestión de una empresa.
En los últimos 10 años, con la continua reducción de los precios de los controladores PLC y la continua expansión de las necesidades de los usuarios, cada vez más equipos pequeños y medianos han comenzado a utilizar controladores PLC para el control. Controladores PLC en nuestro país El crecimiento es muy rápido. Con el rápido desarrollo de la economía de nuestro país y la mejora continua de los niveles básicos de automatización, los controladores PLC seguirán manteniendo un alto impulso de crecimiento en nuestro país durante algún tiempo.
Los controladores PLC generales pueden considerarse controladores integrados cuando se utilizan en equipos especiales, pero los controladores PLC tienen mayor confiabilidad y estabilidad que los controladores integrados generales. Los controladores integrados originales que algunos usuarios encontraron en el trabajo real ahora se reemplazan gradualmente por controladores PLC generales o controladores integrados PLC personalizados.
Estructura básica
El controlador PLC es esencialmente una computadora dedicada al control industrial, y su estructura de hardware es básicamente la misma que la de una microcomputadora.
Unidad Central de Procesamiento
La Unidad Central de Procesamiento (CPU) es el centro de control del controlador PLC. Recibe y almacena programas de usuario y datos escritos por los programadores de acuerdo con las funciones proporcionadas por el programa del sistema controlador PLC, verifica el estado de la fuente de alimentación, la memoria, las E/S y los temporizadores de alarma, y puede diagnosticar errores de sintaxis en los programas de usuario. Después de que el controlador PLC se pone en funcionamiento, primero recibe el estado y los datos de cada dispositivo de entrada en el sitio en forma de escaneo y los almacena en el área de imagen de E/S respectivamente. Luego lee el programa de usuario uno por uno del usuario. memoria del programa, interpreta los comandos y luego presiona las instrucciones. El resultado de la operación lógica o aritmética especificada se envía al área de imagen de E/S o al registro de datos.
Después de ejecutar todos los programas de usuario, el estado de salida del área de imagen de E/S o los datos en el registro de salida se transferirán al dispositivo de salida correspondiente, y así sucesivamente hasta que se detenga la operación.
Para mejorar aún más la confiabilidad de los controladores PLC, en los últimos años, los PLC grandes también han adoptado sistemas redundantes de CPU dual o sistemas de votación de tres CPU. De esta manera, incluso si la CPU falla, todo el sistema aún puede funcionar con normalidad.
Memoria
La memoria del software del sistema se denomina memoria de programa del sistema.
La memoria que almacena el software de aplicación se denomina memoria de programa de usuario.
Fuente de alimentación
La fuente de alimentación del controlador PLC juega un papel muy importante en todo el sistema. Sin un sistema de suministro de energía bueno y confiable, no puede funcionar correctamente, por lo que los fabricantes de PLC otorgan gran importancia al diseño y fabricación de las fuentes de alimentación. Generalmente, cuando el rango de fluctuación del voltaje de CA es +10% (+15%), el controlador PLC se puede conectar directamente a la red eléctrica de CA sin tomar otras medidas.
Dispositivo de entrada de programas
Encargado de proporcionar a los operadores las funciones de entrada, modificación y seguimiento de los programas utilizados
Circuito de entrada/salida
Responsable de Recibe señales de componentes de entrada externos y es responsable de recibir señales de componentes de salida externos.
Principio de funcionamiento
Tecnología de escaneo
Una vez que el controlador PLC se pone en funcionamiento, su proceso de trabajo generalmente se divide en tres etapas, a saber, muestreo de entrada y programa de usuario. ejecución y La salida se actualiza en tres etapas. Completar estas tres etapas se denomina ciclo de exploración. Durante toda la operación, la CPU del controlador PLC repite las tres etapas anteriores a una determinada velocidad de escaneo.
Fase de muestreo de entrada
En la fase de muestreo de entrada, el controlador PLC lee todos los estados y datos de entrada en forma de escaneo y los almacena en la unidad correspondiente de la imagen de E/S. zona media. Una vez completado el muestreo de entrada, se ingresan las fases de ejecución del programa de usuario y actualización de salida. En estas dos fases, incluso si el estado de entrada y los datos cambian, el estado y los datos de la unidad correspondiente en el área de imagen de E/S no cambiarán. Por lo tanto, si la entrada es una señal de pulso, el ancho de la señal de pulso debe ser mayor que un período de exploración para garantizar que la entrada pueda leerse bajo cualquier circunstancia.
Fase de ejecución del programa de usuario
En la fase de ejecución del programa de usuario, el controlador PLC siempre escanea el programa de usuario (diagrama de escalera) en orden de arriba a abajo. Al escanear cada diagrama de escalera, siempre escanee primero la línea de control compuesta por cada contacto en el lado izquierdo del diagrama de escalera y realice operaciones lógicas en la línea de control compuesta por los contactos en el orden de izquierda a derecha y de arriba a abajo, y luego, de acuerdo con el resultado de la operación lógica, actualice el estado del bit correspondiente de la bobina lógica en el área de almacenamiento de la RAM del sistema o actualice el estado del bit correspondiente de la bobina de salida en el área de imagen de E/S; si se debe ejecutar la instrucción de función especial especificada en el diagrama de escalera.
Es decir, durante la ejecución del programa de usuario, solo el estado y los datos de los puntos de entrada en el área de la imagen de E/S no cambiarán, mientras que otros datos en el área de la imagen de E/S o el área de almacenamiento de RAM del sistema no cambiará. El estado y los datos de los puntos de salida y los dispositivos de software pueden cambiar, en el diagrama de escalera sobre la fila, y los resultados de la ejecución de su programa se reproducirán en el diagrama de escalera debajo de la fila donde se encuentran estas bobinas. o se utilizan datos; por el contrario, en la parte inferior de la fila El diagrama de escalera afectará el resultado de la ejecución del programa del diagrama de escalera debajo de él. Por el contrario, el estado o los datos de la bobina lógica que se actualiza en la parte inferior del diagrama de escalera no estarán disponibles para el programa en la parte superior del diagrama de escalera antes del siguiente ciclo de exploración.
Fase de actualización de salida
Una vez completado el escaneo del programa de usuario, el controlador PLC ingresa en la fase de actualización de salida. Durante este período, la CPU actualiza todos los circuitos de bloqueo de salida de acuerdo con el estado y los datos correspondientes en el área de imagen de E/S y luego controla los periféricos correspondientes a través de los circuitos de salida. En este momento, es la salida real del controlador PLC.
El mismo número de diagramas de escalera están organizados en diferentes órdenes y tienen diferentes resultados de ejecución. Además, los resultados de ejecutar el programa de usuario usando Scan no son los mismos que ejecutar la lógica física de la unidad de control de relé en paralelo. Por supuesto, si el tiempo empleado en el ciclo de exploración es insignificante durante toda la ejecución, no habrá diferencia.
En términos generales, el ciclo de escaneo del controlador PLC incluye autodiagnóstico, comunicación, etc. Es decir, un ciclo de escaneo es igual al tiempo empleado en autodiagnóstico, comunicación, muestreo de entradas, ejecución del programa de usuario, actualización de salida, etc. suma.
Fuente de referencia: Enciclopedia Baidu-Sistema PLC