Installation och anslutning av programmerbara logiska styrenheter (PLC) i automationsskåp och paneler

En programmerbar logisk styrenhet (PLC) är en speciell typ av dator som används för att automatisera tekniska processer och objekt.

Termen PLC (engelsk förkortning — (PLC) programmerbar logisk styrenhet) introducerades av Odo Joseph Struger, ingenjör vid Allen-Bradley USA 1971. Han spelade också en nyckelroll i att förena PLC-programmeringsspråken.

När en algoritm tillämpas på ett styrsystem krävs vanligtvis logiska operationer och en speciell organisation av kommunikation med sensorer, ställdon och människa-maskin-gränssnitt.

En viktig egenskap hos en PLC är dess drift i realtid. Detta säkerställs genom användning av speciella mikroprocessorer som garanterar systemets svar på en begäran inom ett visst tidsintervall.

PLC:er fungerar vanligtvis under ogynnsamma yttre förhållanden - temperatur, fuktighet, damm, elektromagnetisk strålning, strålning. Därför användes inte vanliga hemdatorer som kontroller.

I Ryssland sedan 2007.speciell programmerbar styrenhet GOST R IEC 61131-1-2016 är i kraft.

PLC:er är baserade på mikrokontroller — Specialiserade mikroprocessorer med arkitektur med ett chip. Mikrokontroller kan fungera utan chipset och moderkort, utan operativsystem. Men detta läge används främst i enkla lokala automationssystem. I komplexa system används tillräckligt kraftfulla processorer under kontroll av speciella operativsystem.

För mer information om syfte, enhet och PLC-typer, se här: Vad är programmerbara logiska styrenheter

Variationen av PLC:er är mycket stor. Det finns inte ett enda företag inom automation och elektronik som inte tillverkar sina egna PLC:er. Ändå är alla PLC:er förenade genom sin gemensamma arkitektur och standardisering av gränssnitt för anslutning av externa enheter.

Världens största PLC-tillverkare idag är Siemens AG, Allen-Bradley, Rockwell Automation, Schneider Electric, Omron, Micubichi, Lovato. PLC:er tillverkas av många andra tillverkare, inklusive de ryska företagen Kontar LLC, Oven, Kontel LLC, Segnetiks, Fastwel Group, Tecon och andra.

OWEN programmerbara logiska styrenheter

Siemens programmerbara kontroller från SIMATIC S7-serien

Ett exempel på hur en PLC ser ut i ett standardmonoblock visas i figuren. Dessa är PLC från OWEN (Ryssland) och PLC från 9 Siemens (Tyskland). Kontaktdon för anslutning av ström, sensorer och ställdon finns på båda sidor av lådan.

Programmerbar logisk styrenhet PLC 63 från OWEN (Ryssland) och PLC från Siemens (Tyskland)

Det finns följande typer av in- och utgångar: diskreta, analoga, universella, dedikerade och gränssnitt.

Vanligtvis används diskreta ingångar för att ansluta sensorer som kan vara i två tillstånd: "aktiv - passiv" eller "på - av". Med hjälp av diskreta ingångar kan du ansluta knappar, brytare, gränslägesbrytare, termostater och annan utrustning.

Diskreta ingångar för regulatorerna TAns beräknas vanligtvis för att acceptera standardsignaler med en nivå av +24 V DC. Ett typiskt strömvärde för en enda digital ingång (vid +24 V inspänning) är cirka 10 mA.

PLC-diskreta utgångar används för att generera utsignaler med elektriska parametrar som en diskret ingång. De används vanligtvis för att styra påslagning eller avstängning av enheter.

Enligt GOST IEC 61131-2-2012 (introduktionsdatum 2014-07-01) är en analog ingång en enhet som omvandlar en kontinuerlig signal till ett diskret binärt tal för drift i ett programmerbart styrsystem.

För analoga ingångar är de vanligaste standard DC-spänningsområdena –10… + 10 V och 0… + 10 V. För strömingångar är områdena 0–20 mA och 4–20 mA.

Analoga ingångar möjliggör anslutning av analoga sensorer till PLC:n.

I enlighet med GOST 61131-2-2012 (introduktionsdatum 2014-07-01) är en analog utgång en enhet som omvandlar ett binärt tal till en analog signal.

PLC:er kan utrustas med specialiserad I/O som möjliggör varaktighetsmätning, kantfixering, pulsräkning och motorstyrning.

Antalet av dessa eller dessa ingångar-utgångar är huvudfaktorn som bestämmer PLC:ns kapacitet när man skapar ett automationssystem baserat på det.

PLC-utgångar och anslutning av externa enheter

Genom design och monteringsmetod finns det fyra versioner av PLC-huset:

• hölje för montering på DIN-skena;
• hölje för väggmontering;
• panelversion;
• öppen ramdesign för inbyggda modulsystem.

DIN-skenas monteringshus är utformat för att montera PLC:n på styrskåpspanelen och har ett speciellt fjäderlås för fastsättning på en standard DIN-skena.

Väggfästet är vanligtvis tillverkat enligt damm- och fuktskyddsstandarder och har inbyggda tätningar för anslutning av externa elektriska ledningar, både ström och signal.

Panelversionen av PLC används när PLC är installerad i entrédörren till automatikskåpet. Panel-PLC:er har vanligtvis en pekskärm som visar ett minnesdiagram över en automatiserad processlinje eller lokalt automationssystem och som används för att mata in styrparametrar av operatören.

En öppen ram PLC används för att skapa inbyggda (ombord) automationssystem. I det här fallet är PLC:n ett tryckt kretskort med en uppsättning kontakter för anslutning av externa enheter och fästelement för anslutning till andra kort.

Kontakterna kan göras med ledningar anslutna till PLC:n under skruvklämman eller löstagbara. De senare har en klar fördel vid underhåll, till exempel vid byte av en PLC. I det här fallet är det omöjligt att förvirra anslutningen av ledningarna. Användningen av dubbla kontakter ökar dock kostnaden för PLC:n, varför tillverkare oftare använder skruvförbindningar av ledningar i PLC:er snarare än löstagbara.

Monoblock PLC:er har vanligtvis inbyggda eller fjärranslutna displayer installerade i frontpanelerna på kontrollskåpen. De kan vara grafiska, syntetiserade eller sensoriska.

Bilden nedan visar en PLC med inbyggd LCD-display och ett tangentbord som används för att ställa in parametrarna för styralgoritmen lokalt.

Kontakterna på PLC-kontakten ger PLC-användaren möjlighet att ansluta olika typer av sensorer: analoga, diskreta samt ställdon och I/O-enheter.

Dessutom har PLC:er en uppsättning standardgränssnitt för verktyg för att implementera distribuerade automationssystem som använder olika typer av kommunikationskanaler: tråd, radio, Internet.

Programmerbara logiska styrenheter är grunden för produktion av automationsskåp (eller paneler) för olika ändamål.

Installationen av automationselement på skåpspanelen utförs enligt den elektriska kretsdesignen, som utvecklas enligt specifikationerna separat för varje system.

Tekniken för installation av automatikskåp ger separat dragning av ström- och signalledningar i distributionslådorna (till exempel strömkablar — i höger lådor och signalledningar — i vänster lådor, i förhållande till monteringspanelen), obligatorisk märkning av ledningar, enligt till projektet, och krympning av ändarna på ledningarna med speciella terminaler.

Automationsskåp kan ha inbyggda luftkonditioneringsapparater eller värmare för att ge intern temperaturkontroll.

PLC-baserat automationsskåp

Nästan alla moderna PLC:er har en inbyggd switchande strömkälla som ger ström från en extern källa i växelspänningsområdet 110 till 265 volt (AD-DC spänningsomvandlare) eller från en likströmskälla (DC-DC spänningsomvandlare).

Switchande nätaggregat har ett antal inbyggda automatiska skydd: kortslutning, överhettning och överbelastning.

En typisk PLC-strömanslutning kräver ett överspänningsskyddsfilter i förväg. Valet av pulserande strömförsörjning görs enligt värdet av den erforderliga energiförbrukningen och de erforderliga utvärdena för de nominella effekterna.

Om huvudkällan för inspänning är avstängd på grund av olycka eller fel, kan drift eller korrekt avstängning av enheten eller systemet säkerställas genom en avbrottsfri strömförsörjning.

Skyddsgraden för PLC:n är krypterad med en IP-märkning (Ingress Protection Rating). IP översätts bokstavligen som intrångsskyddsgrad. För närvarande är detta det vanligaste beteckningssystemet för att skydda utrustning från effekterna av den yttre miljön. Den används för att indikera skydd mot inträngning av olika fysiska partiklar i utrustningen genom geometriska dimensioner, inklusive damm och vatten.

IP-skyddsgrad — avkodning, exempel på utrustning

PLC-kapslingar, såväl som skåpen eller panelerna som de är installerade i, kan ha en grad av skydd.

Installation och anslutning av specifika programmerbara logiska styrenheter (PLC) i automationsskåp och paneler måste göras i enlighet med tillverkarens instruktioner.

Bilder på automationspaneler med programmerbara logiska styrenheter: