November 20,2024
PLC'nin temel yapısının analizi, seçimi ve tasarımı
Temel yapı Birinin özü programlanabilir mantık denetleyicisi endüstriyel kontrole adanmış bir bilgisayardır. Donanım yapısı temel olarak bir mikrobilgisayarınkiyle aynıdır. Temel yapı şudur: 1. Güç kaynağı Programlanabilir mantık denetleyicisinin güç kaynağı tüm sistemde çok önemli bir rol oynar. İyi ve güvenilir bir güç kaynağı sistemi olmadan düzgün çalışamaz. Bu nedenle, programlanabilir mantık denetleyicisinin üreticisi güç kaynağının tasarımına ve imalatına da büyük önem verir. Genellikle, AC voltaj dalgalanması +10% (+15%) aralığındadır ve PLC başka önlemler almadan doğrudan AC güç şebekesine bağlanabilir. 2. Merkezi İşlem Birimi (CPU) Merkezi işlem birimi (CPU), programlanabilir mantık denetleyicisinin kontrol merkezidir. Programlanabilir mantık denetleyicisi sistem programı tarafından atanan işlevlere göre programcıdan yazılan kullanıcı programını ve verileri alır ve depolar; güç kaynağının, belleğin, G/Ç'nin ve uyarı zamanlayıcısının durumunu kontrol eder ve kullanıcı programındaki sözdizimi hatalarını teşhis edebilir. Programlanabilir mantık denetleyicisi çalıştırıldığında, önce sahadaki her giriş aygıtının durumunu ve verilerini taramalı bir şekilde alır ve bunları sırasıyla G/Ç görüntü alanına depolar ve ardından kullanıcı programını kullanıcı program belleğinden tek tek okur ve komut yorumlandıktan sonra mantıksal veya aritmetik işlemin sonuçları talimatlara göre G/Ç görüntü alanına veya veri kaydına gönderilir. Tüm kullanıcı programları yürütüldükten sonra, G/Ç görüntü alanının çıkış durumu veya çıkış kaydındaki veriler son olarak ilgili çıkış aygıtına iletilir ve döngü durana kadar çalışır. PLC'lerin güvenilirliğini daha da artırmak için büyük PLC'ler ayrıca yedekli bir sistem, yani üç CPU'lu bir oylama sistemi oluşturmak için çift CPU ile donatılır, böylece bir CPU arızalansa bile tüm sistem normal şekilde çalışmaya devam edebilir. 3. Bellek Sistem yazılımlarını depolayan belleğe sistem program belleği denir. Uygulama yazılımlarını depolayan belleğe kullanıcı program belleği denir. 4. Giriş ve çıkış arayüz devresi 4.1. Saha giriş arayüz devresi, optik kuplaj devresi ve mikrobilgisayar giriş arayüz devresinden oluşur ve programlanabilir mantık denetleyicisi ile saha kontrolü arasındaki arayüzün giriş kanalı olarak görev yapar. 4.2. Saha çıkış arayüz devresi, çıkış veri kaydı, seçim devresi ve kesme istek devresi ile entegre edilmiştir ve programlanabilir mantık denetleyicisi, saha çıkış arayüz devresi aracılığıyla ilgili kontrol sinyalini saha yürütme bileşenine çıkış olarak verir. 5. Fonksiyonel modüller Sayma, konumlandırma ve diğer fonksiyonel modüller gibi. 6. İletişim modülü PLC seçimi ve vaka analizi Bir PLC seçerken, sürecin özelliklerini ve kontrol gereksinimlerini ayrıntılı olarak analiz etmeli, kontrol görevlerini ve kapsamını netleştirmeli, gerekli işlemleri ve eylemleri belirlemeli ve ardından giriş ve çıkış noktalarının sayısını, gerekli bellek kapasitesini tahmin etmeli ve PLC'nin işlevlerini ve kontrol gereksinimlerine göre harici cihazların özelliklerini belirlemelisiniz. Son olarak, daha yüksek performans-fiyat oranına sahip bir PLC seçmeli ve buna uygun bir kontrol sistemi tasarlamalısınız. PLC seçerken dikkat edilmesi gereken noktaları aşağıda detaylı olarak anlatacağız: 1. Giriş ve Çıkış (G/Ç) Noktalarının TahminiG/Ç noktalarının sayısını tahmin ederken uygun marj dikkate alınmalıdır. Genellikle, giriş ve çıkış noktalarının istatistiksel sayısına dayanarak, giriş ve çıkış noktalarının sayısı için tahmini veri olarak %10 ila %20 arasında genişletilebilir bir marj eklenir. 2. Bellek kapasitesinin tahmini; bellek kapasitesi, programlanabilir denetleyicinin kendisinin sağlayabileceği donanım depolama biriminin boyutudur ve program kapasitesi, kullanıcı uygulama projesi tarafından bellekte kullanılan depolama biriminin boyutudur, bu nedenle program kapasitesi bellek kapasitesinden daha küçüktür. Tasarım ve seçim sırasında program kapasitesinin belirli bir tahminine sahip olmak için, genellikle bellek kapasitesinin tahmini bir yedek olarak kullanılır. Genel olarak konuşursak, dijital G/Ç noktalarının sayısının 10 ila 15 katı artı analog G/Ç noktalarının sayısının 100 katıdır ve bu sayı bellekteki toplam kelime sayısıdır (16 bit bir kelimedir) ve bu sayının bir diğer %25'i bir marj olarak kabul edilir.3. Kontrol fonksiyonlarının seçimi; bu seçim, hesaplama fonksiyonu, kontrol fonksiyonu, iletişim fonksiyonu, programlama fonksiyonu, teşhis fonksiyonu ve işlem hızı gibi özelliklerin seçimini içerir. (1) İşlem fonksiyonu; basit PLC'nin işlem fonksiyonu mantık işlemi, zamanlama ve sayma fonksiyonunu içerir; sıradan PLC'nin işlem fonksiyonu ayrıca veri kaydırma, karşılaştırma ve diğer işlem fonksiyonlarını da içerir; daha karmaşık işlem fonksiyonları cebirsel işlem, veri iletimi vb. içerir; büyük PLC'ler ayrıca analog PID işlemi ve diğer gelişmiş işlem fonksiyonlarına sahiptir. Açık sistemlerin ortaya çıkmasıyla birlikte PLC'ler artık iletişim fonksiyonlarına sahiptir. Bazı ürünler alt bilgisayarlarla iletişim kurar, bazı ürünler aynı bilgisayar veya üst bilgisayarla iletişim kurar ve bazı ürünler ayrıca fabrika veya kurumsal ağ ile veri iletişimi fonksiyonuna sahiptir. Tasarım ve seçim yaparken, gerçek uygulamanın gereksinimlerinden başlamalı ve gerekli işlem fonksiyonlarını makul bir şekilde seçmeliyiz. Çoğu uygulamada, yalnızca mantıksal işlem ve zamanlama ve sayma fonksiyonlarına ihtiyaç vardır. Bazı uygulamalar veri iletimi ve karşılaştırması gerektirir. Analog algılama ve kontrol için kullanıldığında, cebirsel işlem, sayısal dönüştürme ve PID işlemi kullanılır. Verileri görüntülemek için kod çözme ve kodlama işlemleri gerekir. (2) Kontrol fonksiyonları: Kontrol fonksiyonları, kontrol gereksinimlerine göre belirlenmesi gereken PID kontrol işlemleri, ileri beslemeli telafi kontrol işlemleri, oran kontrol işlemleri vb. içerir. PLC esas olarak sıralı mantık kontrolü için kullanılır. Bu nedenle, çoğu durumda analog kontrolü çözmek için tek döngülü veya çok döngülü denetleyiciler kullanılır. Bazen, gerekli kontrol fonksiyonlarını tamamlamak, PLC'nin işlem hızını iyileştirmek ve bellek kapasitesinden tasarruf etmek için özel akıllı giriş ve çıkış üniteleri de kullanılır. Örneğin, PID kontrol üniteleri, yüksek hızlı sayıcılar, hız telafili analog üniteler, ASC kod dönüştürme üniteleri vb. kullanılır. (3) İletişim fonksiyonu: Büyük ve orta ölçekli PLC sistemleri çeşitli saha veri yollarını ve standart iletişim protokollerini (TCP/IP gibi) desteklemeli ve gerektiğinde fabrika yönetim ağına (TCP/IP) bağlanabilmelidir. İletişim protokolü ISO/IEEE iletişim standartlarına uygun olmalı ve açık bir iletişim ağı olmalıdır. PLC sisteminin iletişim arayüzü seri ve paralel iletişim arayüzlerini (RS 232C/422A/485), RIO iletişim portunu, endüstriyel Ethernet'i, ortak DCS arayüzünü vb. içermelidir; PLC sisteminin iletişim ağının ana formları şunlardır: 1) PC ana istasyondur ve aynı modeldeki birden fazla PLC köle istasyonlarıdır ve basit bir PLC ağı oluşturur; 2) 1 PLC ana istasyondur ve aynı modeldeki diğer PLC'ler köle istasyonlarıdır ve bir ana-köle PLC ağı oluşturur; 3) PLC ağı, belirli bir ağ arayüzü aracılığıyla DCS'nin bir alt ağı olarak büyük bir DCS'ye bağlanır; 4) Özel PLC ağı (her üreticinin özel PLC iletişim ağı). CPU haberleşme görevini azaltmak için, ağ yapısının gerçek ihtiyaçlarına göre farklı haberleşme fonksiyonlarına (noktadan noktaya, fieldbus, endüstriyel Ethernet gibi) sahip haberleşme işlemcileri seçilmelidir. (4) Programlama işlevi; Çevrimdışı programlama modu: PLC ve programcı bir CPU'yu paylaşır. Programcı programlama modundayken, CPU yalnızca programcıya hizmet sağlar ve saha ekipmanını kontrol etmez. Programlama tamamlandıktan sonra, programcı çalışma moduna geçer ve CPU saha ekipmanını kontrol eder ve programlanamaz. Çevrimdışı programlama sistem maliyetlerini azaltabilir, ancak kullanımı ve hata ayıklaması elverişsizdir. Çevrimiçi programlama modu: CPU ve programcının kendi CPU'ları vardır. Ana bilgisayar CPU'su saha kontrolünden sorumludur ve bir tarama döngüsü içinde programcı ile veri alışverişi yapar. Programcı çevrimiçi derlenmiş programı veya verileri ana bilgisayara gönderir. Bir sonraki tarama döngüsünde, ana bilgisayar yeni alınan programa göre çalışır. Bu yöntem daha pahalıdır, ancak sistem hata ayıklama ve çalıştırması uygundur ve genellikle büyük ve orta ölçekli PLC'lerde kullanılır. (5) Tanısal fonksiyonPLC'nin teşhis fonksiyonu donanım ve yazılım teşhisini içerir. Donanım teşhisi, donanım mantık yargısı aracılığıyla donanımın arıza yerini belirler ve yazılım teşhisi dahili teşhis ve harici teşhis olarak ayrılır. PLC'nin dahili performans ve fonksiyonunun yazılım aracılığıyla teşhisi dahili teşhistir ve PLC CPU ile harici giriş ve çıkış bileşenleri arasındaki bilgi alışverişi fonksiyonunun yazılım aracılığıyla teşhisi harici teşhistir.PLC'nin teşhis fonksiyonunun gücü, operatörlerden ve bakım personelinden beklenen teknik kabiliyetleri doğrudan etkiler ve ortalama onarım süresini etkiler. (6) İşleme hızıPLC tarama modunda çalışır. Gerçek zamanlı gereksinimler açısından, işlem hızı mümkün olduğunca hızlı olmalıdır. Sinyal süresi tarama süresinden azsa, PLC sinyali tarayamaz ve bu da sinyal verilerinin kaybolmasına neden olur. İşlem hızı, kullanıcı programının uzunluğu, CPU işlem hızı, yazılım kalitesi vb. ile ilgilidir. Şu anda PLC kontakları hızlı yanıt ve yüksek hıza sahiptir. Her ikili talimatın yürütme süresi yaklaşık 0,2 ila 0,4 Ls'dir, bu nedenle yüksek kontrol gereksinimleri ve hızlı yanıt gereksinimleri olan uygulama ihtiyaçlarına uyum sağlayabilir. Tarama döngüsü (işlemci tarama döngüsü) aşağıdaki gereksinimleri karşılamalıdır: küçük PLC'nin tarama süresi 0,5 ms/K'den fazla olmamalıdır; büyük ve orta boy PLC'nin tarama süresi 0,2 ms/K'den fazla olmamalıdır. 4. Model seçimi (1) PLC TürleriPLC, yapısına göre iki kategoriye ayrılır: integral tip ve modüler tip. Uygulama ortamına göre iki kategoriye ayrılır: saha kurulumu ve kontrol odası kurulumu. CPU kelime uzunluğuna göre 1 bit, 4 bit, 8 bit, 16 bit, 32 bit, 64 bit vb. olarak ayrılır. Uygulama açısından bakıldığında, genellikle kontrol fonksiyonuna veya giriş ve çıkış noktalarına göre seçilebilir. Integral PLC'nin G/Ç noktaları sabittir, bu nedenle kullanıcıların seçim için daha az alanı vardır ve küçük kontrol sistemlerinde kullanılır; modüler PLC çeşitli G/Ç kartları veya tak-çalıştır kartları sağlar, böylece kullanıcılar kontrol sisteminin G/Ç noktalarını makul bir şekilde seçebilir ve yapılandırabilir. İşlev genişletme uygun ve esnektir ve genellikle büyük ve orta ölçekli kontrol sistemlerinde kullanılır. (2) Giriş ve çıkış modüllerinin seçimi; giriş ve çıkış modüllerinin seçimi uygulama gereksinimleriyle tutarlı olmalıdır. Örneğin, giriş modülleri için sinyal seviyesi, sinyal iletim mesafesi, sinyal izolasyonu ve sinyal güç kaynağı yöntemi gibi uygulama gereksinimleri dikkate alınmalıdır. Çıkış modülleri için seçilecek çıkış modülünün türü dikkate alınmalıdır. Genellikle, röle çıkış modülleri düşük fiyat, geniş voltaj aralığı, kısa ömür ve uzun tepki süresi özelliklerine sahiptir; tristör çıkış modülleri sık anahtarlama ve endüktif düşük güç faktörlü yük durumları için uygundur, ancak daha pahalıdır ve düşük aşırı yük kapasitesine sahiptir. Çıkış modülleri ayrıca uygulama gereksinimleriyle tutarlı olması gereken DC çıkışı, AC çıkışı ve analog çıkışa sahiptir. Uygulama gereksinimlerine göre, kontrol seviyesini iyileştirmek ve uygulama maliyetlerini azaltmak için akıllı giriş ve çıkış modülleri makul bir şekilde seçilebilir. Bir genişletme rafı veya uzak G/Ç rafına ihtiyaç olup olmadığını düşünün. (3) Güç kaynağı seçimiPLC'nin güç kaynağı, ekipman tanıtılırken ürün kılavuzunun gerekliliklerine göre PLC'nin tasarımı ve seçimine ek olarak, PLC'nin güç kaynağı ürün kılavuzunun gerekliliklerine göre tasarlanmalı ve seçilmelidir. Genel olarak, PLC'nin güç kaynağı, ev elektrik şebekesinin voltajıyla tutarlı olan 220VAC güç kaynağı ile tasarlanmalı ve seçilmelidir. Önemli uygulamalar için kesintisiz güç kaynağı veya voltaj sabitleyici güç kaynağı kullanılmalıdır. PLC'nin kendisi kullanılabilir bir güç kaynağına sahipse, sağlanan akımın uygulama gereksinimlerini karşılayıp karşılamadığı kontrol edilmeli, aksi takdirde harici bir güç kaynağı tasarlanmalıdır. Yanlış çalışma nedeniyle harici yüksek voltajlı güç kaynağının PLC'ye girmesini önlemek için, giriş ve çıkış sinyallerini izole etmek gerekir ve bazen izolasyon için basit bir diyot veya sigorta tüpü kullanılabilir. (4) Bellek seçimi: Bilgisayar entegre çip teknolojisinin gelişmesi nedeniyle, bellek fiyatı düşmüştür. Bu nedenle, uygulama projesinin normal çalışmasını sağlamak için, PLC bellek kapasitesinin genellikle 256 G/Ç noktasına göre en az 8K bellek olması gerekir. Karmaşık kontrol fonksiyonları gerektiğinde, daha büyük kapasiteli ve daha yüksek dereceli bir bellek seçilmelidir. (5) Ekonomik HususlarPLC seçerken performans-fiyat oranını göz önünde bulundurmalısınız. Ekonomik verimliliği göz önünde bulundururken, uygulamanın ölçeklenebilirliği, çalışabilirliği ve giriş-çıkış oranı gibi faktörleri de göz önünde bulundurmalı, karşılaştırmalar yapmalı ve bunları hesaba katmalı ve son olarak daha tatmin edici bir ürün seçmelisiniz.Giriş ve çıkış noktalarının sayısı fiyat üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir. Her ek giriş ve çıkış kartı maliyeti artıracaktır. Nokta sayısı belirli bir değere yükseldiğinde, karşılık gelen bellek kapasitesi, raf, anakart vb. de buna göre artacaktır. Bu nedenle, nokta sayısındaki artış CPU, bellek kapasitesi, kontrol fonksiyonu aralığı vb. seçimi üzerinde bir etkiye sahiptir. Tüm kontrol sisteminin daha makul bir performans-fiyat oranına sahip olmasını sağlamak için tahmin ve seçim sırasında tamamen dikkate alınmalıdır.
Devamını oku