November 20,2024
PLC'nin temel yapısının analizi, seçimi ve tasarımı
Temel yapı Programlanabilir bir mantık denetleyicisinin özü, endüstriyel kontrole adanmış bir bilgisayardır. Donanım yapısı temel olarak 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 denetleyicinin üreticisi de güç kaynağının tasarımına ve imalatına büyük önem vermektedir. 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 denetleyicinin kontrol merkezidir. Programlanabilir mantıksal denetleyici sistem programı tarafından atanan işlevlere göre programlayıcıdan yazılan kullanıcı programını ve verileri alır ve saklar; güç kaynağının, belleğin, G/Ç'nin ve uyarı zamanlayıcısının durumunu kontrol eder ve kullanıcı programındaki sözdizimi hatalarını teşhis edebilir. Programlanabilir mantık denetleyicisi devreye alındığında, öncelikle sahadaki her giriş cihazının durumunu ve verilerini tarayarak alır ve bunları sırasıyla I/O görüntü alanına kaydeder ve ardından kullanıcı programından kullanıcı programını okur. hafızaya tek tek gönderilir ve komut yorumlandıktan sonra mantıksal veya aritmetik işlemin sonuçları talimatlara göre I/O 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 cihazına iletilir ve döngü durana kadar devam eder. PLC'nin güvenilirliğini daha da artırmak amacıyla, büyük PLC'ler ayrıca yedek bir sistem oluşturmak için çift CPU'larla veya üç CPU'lu oylama sistemiyle donatılmıştır; böylece bir CPU arızalansa bile tüm sistem hala normal şekilde çalışabilir. 3. Bellek Sistem yazılımını saklayan belleğe sistem program belleği denir. Uygulama yazılımını saklayan belleğe kullanıcı program belleği denir. 4. Giriş ve çıkış arayüz devresi 4.1. Saha giriş arayüz devresi, bir optik bağlantı devresi ve bir mikrobilgisayar giriş arayüz devresinden oluşur ve programlanabilir mantık kontrolörü ile saha kontrolü arasındaki arayüzün giriş kanalı olarak görev yapar. 4.2. Saha çıkış arayüz devresi, çıkış veri kaydı, seçim devresi ve kesme talebi devresi ile entegredir ve programlanabilir mantık denetleyicisi, ilgili kontrol sinyalini saha çıkış arayüz devresi aracılığıyla saha yürütme bileşenine gönderir. 5. Fonksiyonel modüller Sayma, konumlandırma ve diğer fonksiyonel modüller gibi. 6. İletişim modülü PLC seçimi ve durum analizi Bir PLC seçerken prosesin özelliklerini ve kontrol gereksinimlerini detaylı bir şekilde analiz etmeli, kontrol görevlerini ve kapsamını netleştirmeli, gerekli operasyon ve eylemleri belirlemeli ve ardından giriş ve çıkış noktalarının sayısını, gerekli hafıza kapasitesini ve Kontrol gereksinimlerine göre PLC'nin fonksiyonlarını ve harici cihazların özelliklerini belirler. Son olarak, daha yüksek performans-fiyat oranına sahip bir PLC seçin ve buna karşılık gelen bir kontrol sistemi tasarlayın. PLC seçerken dikkat edilmesi gereken noktaları aşağıda detaylandıracağız: 1. Giriş ve Çıkış (G/Ç) Noktalarının TahminiG/Ç noktalarının sayısını tahmin ederken uygun marj dikkate alınmalıdır. Genellikle girdi ve çıktı noktalarının istatistiksel sayısına bağlı olarak, girdi ve çıktı noktalarının sayısına ilişkin tahmini veri olarak %10 ila %20 arasında genişletilebilir bir marj eklenir. 2. Bellek kapasitesinin tahmini; bellek kapasitesi, programlanabilir denetleyicinin sağlayabileceği donanım depolama biriminin boyutudur ve program kapasitesi, kullanıcı uygulama projesi tarafından bellekte kullanılan depolama biriminin boyutudur, dolayısıyla program kapasitesi, bellek kapasitesinden daha küçüktür. Tasarım ve seçim sırasında program kapasitesinin belirli bir tahminine sahip olmak için, genellikle bellek kapasitesi tahmini bunun yerine kullanılır. Genel olarak konuşursak, dijital I/O noktası sayısının 10 ila 15 katı artı analog I/O noktası sayısının 100 katıdır ve bu sayı bellekteki toplam kelime sayısıdır (16 bit bir kelimedir), bu rakamın %25'i ise marj olarak değerlendiriliyor.3. Kontrol fonksiyonlarının seçimi; bu seçim, hesaplama işlevi, kontrol işlevi, iletişim işlevi, programlama işlevi, teşhis işlevi ve işlem hızı gibi özelliklerin seçimini içerir. (1) Çalışma fonksiyonu; basit PLC'nin çalışma fonksiyonu mantıksal işlem, zamanlama ve sayma fonksiyonunu içerir; sıradan PLC'nin çalışma fonksiyonu aynı zamanda veri kaydırma, karşılaştırma ve diğer çalışma fonksiyonlarını da içerir; daha karmaşık işlem fonksiyonları cebirsel işlemi, veri iletimini vb. içerir; Büyük PLC ayrıca analog PID işlemine ve diğer gelişmiş işlem fonksiyonlarına sahiptir. Açık sistemlerin ortaya çıkmasıyla birlikte PLC'lerin artık haberleşme fonksiyonları da bulunmaktadır. Bazı ürünler alt bilgisayarlarla iletişim kurarken, bazı ürünler aynı bilgisayar veya üst bilgisayarla iletişim kurarken, bazı ürünler de fabrika veya işletme ağıyla veri iletişimi işlevine sahiptir. Tasarlarken ve seçerken, gerçek uygulamanın gerekliliklerinden başlamalı ve gerekli çalışma fonksiyonlarını makul bir şekilde seçmeliyiz. Çoğu uygulamada yalnızca mantıksal işlem ile zamanlama ve sayma işlevlerine ihtiyaç duyulur. Bazı uygulamalar veri iletimini ve karşılaştırmayı gerektirir. Analog tespit ve kontrol için kullanıldığında cebirsel işlem, sayısal dönüştürme ve PID işlemi kullanılır. Verilerin görüntülenmesi için kod çözme ve kodlama işlemleri gereklidir. (2) Kontrol fonksiyonları: Kontrol fonksiyonları, kontrol gereksinimlerine göre belirlenmesi gereken PID kontrol işlemlerini, ileri beslemeli kompanzasyon kontrol işlemlerini, oran kontrol işlemlerini vb. içerir. PLC esas olarak sıralı mantık kontrolü için kullanılır. Bu nedenle çoğu durumda analog kontrolü çözmek için tek döngülü veya çok döngülü denetleyiciler sıklıkla kullanılır. Bazen gerekli kontrol fonksiyonlarını tamamlamak, PLC'nin işlem hızını artırmak ve bellek kapasitesinden tasarruf etmek için özel akıllı giriş ve çıkış üniteleri de kullanılır. Örneğin PID kontrol üniteleri, yüksek hızlı sayıcılar, hız kompanzasyonlu analog üniteler, ASC kod dönüştürme üniteleri vb. kullanılmaktadır. (3) İletişim fonksiyonu: Büyük ve orta ölçekli PLC sistemleri çeşitli fieldbus'ları 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 biçimleri şunlardır: 1) PC ana istasyondur ve aynı modeldeki birden fazla PLC, basit bir PLC ağı oluşturan bağımlı istasyonlardır; 2) 1 PLC ana istasyondur ve aynı modeldeki diğer PLC'ler bir ana-bağımlı PLC ağı oluşturan bağımlı istasyonlardır; 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 iletişim görevini azaltmak için ağ yapısının gerçek ihtiyaçlarına göre farklı iletişim fonksiyonlarına sahip (noktadan noktaya, fieldbus, endüstriyel Ethernet gibi) iletişim işlemcileri seçilmelidir. (4) Programlama fonksiyonu; Çevrimdışı programlama modu: PLC ve programcı bir CPU'yu paylaşır. Programcı programlama modundayken CPU yalnızca programcıya hizmet verir 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 sakıncalıdır. Çevrimiçi programlama modu: CPU ve programcının kendi CPU'ları vardır. Ana CPU, saha kontrolünden sorumludur ve bir tarama döngüsü içerisinde programcı ile veri alışverişinde bulunur. 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 ayıklaması ve işletimi uygundur ve genellikle büyük ve orta ölçekli PLC'lerde kullanılır. (5) Teşhis fonksiyonuPLC'nin teşhis fonksiyonu donanım ve yazılım teşhisini içerir. Donanım teşhisi, donanım mantığı kararıyla donanımın arıza yerini belirler ve yazılım teşhisi, dahili teşhis ve harici teşhis olarak ikiye ayrılır. PLC'nin dahili performansının 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, operatörlerin ve bakım personelinin ihtiyaç duyduğu teknik yetenekleri doğrudan etkiler ve ortalama onarım süresini etkiler. (6) İşleme hızıPLC tarama modunda çalışır. Gerçek zamanlı gereksinimler açısından bakıldığında işlem hızının mümkün olduğu kadar hızlı olması gerekir. Sinyal süresi tarama süresinden azsa PLC sinyali tarayamayacak ve sinyal verilerinin kaybolmasına neden olacaktır. İşleme 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 0,4Ls'dir, dolayısıyla 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 değildir. 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 word uzunluğuna göre 1 bit, 4 bit, 8 bit, 16 bit, 32 bit, 64 bit vb. şeklinde ayrılır. Uygulama açısından bakıldığında genellikle kontrol fonksiyonuna veya giriş ve çıkış noktalarına göre seçilebilir. Entegre PLC'nin G/Ç noktaları sabittir, böylece kullanıcılara daha az seçim alanı kalır ve küçük kontrol sistemlerinde kullanılırlar; modüler PLC, çeşitli I/O kartları veya eklenti kartları sağlar, böylece kullanıcılar kontrol sisteminin I/O noktalarını makul bir şekilde seçip yapılandırabilir. Fonksiyon genişletme kullanışlı 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 tipi dikkate alınmalıdır. Röle çıkış modülleri genel olarak düşük fiyat, geniş voltaj aralığı, kısa ömür ve uzun tepki süresi özelliklerine sahiptir; Tristör çıkış modülleri sık anahtarlama ve endüktif düşük güç faktörü yükleme durumları için uygundur, ancak daha pahalıdırlar ve aşırı yük kapasiteleri zayıftır. Çıkış modüllerinde ayrıca uygulama gereklilikleriyle tutarlı olması gereken DC çıkışı, AC çıkışı ve analog çıkış bulunur. Uygulama gereksinimlerine göre akıllı giriş ve çıkış modülleri, kontrol seviyesini iyileştirmek ve uygulama maliyetlerini azaltmak için makul şekilde seçilebilir. Genişletme rafının mı yoksa uzak G/Ç rafının mı gerekli olduğunu 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 da ürün kılavuzunun gereksinimlerine göre tasarlanmalı ve seçilmelidir. Genel olarak PLC'nin güç kaynağı, evdeki elektrik şebekesinin voltajıyla tutarlı olan 220VAC güç kaynağıyla tasarlanmalı ve seçilmelidir. Önemli uygulamalar için kesintisiz bir güç kaynağı veya voltajı stabilize edilmiş bir güç kaynağı kullanılmalıdır. PLC'nin kendisinde kullanılabilir bir güç kaynağı varsa, 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 sinyallerinin yalıtılması gerekir ve bazen izolasyon için basit bir diyot veya sigorta tüpü kullanılabilir. (4) Bellek seçimi: Bilgisayarla bütünleşik çip teknolojisinin gelişmesi nedeniyle belleğin fiyatı düştü. Bu nedenle uygulama projesinin normal çalışmasını sağlamak için PLC bellek kapasitesinin genel olarak 256 I/O noktasına göre en az 8K bellek olması gerekmektedir. Karmaşık kontrol fonksiyonları gerektiğinde, daha büyük kapasite ve daha yüksek dereceli bellek seçilmelidir. (5) Ekonomik HususlarPLC seçerken performans-fiyat oranını dikkate almalısınız. Ekonomik verimliliği değerlendirirken uygulamanın ölçeklenebilirliği, çalışabilirliği, girdi-çıktı oranı gibi faktörleri de göz önünde bulundurmalı, karşılaştırmalar yapıp bunları dikkate almalı ve son olarak daha tatmin edici bir ürün seçmelisiniz.Giriş ve çıkış noktalarının sayısı fiyata doğrudan etki eder. Her ilave giriş ve çıkış kartı maliyeti artıracaktır. Puan sayısı belli bir değere çıktığında buna karşılık gelen bellek kapasitesi, raf, anakart vb. de artacaktır. Bu nedenle nokta sayısındaki artış CPU seçimi, hafıza kapasitesi, kontrol fonksiyon aralığı vb. üzerinde etkiye sahiptir. Tüm kontrol sisteminin daha makul bir performans-fiyata sahip olması için tahmin ve seçim sırasında tamamen dikkate alınmalıdır. oran.
Devamını oku