Kompletna automatyka przemysłowa PLC
Rozwiązania
Programowalne sterowniki logiczne (PLC) są jednym z podstawowych urządzeń automatyki przemysłowej i kluczową aplikacją umożliwiającą fabrykom działanie w sposób zautomatyzowany. Sterowniki PLC to zazwyczaj systemy modułowe składające się z wielu modułów, specjalnie zaprojektowane do sterowania logicznego, sterowania sekwencyjnego, sterowania taktowaniem, sterowania zliczaniem i innych operacji. W artykule przedstawiono zastosowanie sterowników PLC w automatyce przemysłowej, a także związane z nimi rozwiązania opracowane przez ST (STMicroelectronics) specjalnie dla zastosowań PLC.
Sterowanie pracą urządzeń automatyki przemysłowej poprzez sterowanie logiczne
Sterowniki PLC są szeroko stosowane w różnych systemach automatyki. Biorąc za przykład jednostkę sterującą (powszechnie nazywaną jednostką centralną, procesorem) i wiele modułów wejścia/wyjścia lub inne moduły funkcjonalne (moduły rozszerzeń), jednostka sterująca komunikuje się z modułami rozszerzeń za pośrednictwem dedykowanej magistrali (zwykle jest to magistrala specyficzna dla klienta, znana jako interfejs płyty montażowej). Centrala sterująca pracuje cyklicznie i regularnie wymienia dane z modułami rozszerzeń. Moduły wejść/wyjść ustanawiają interfejsy/połączenia ze stroną przetwarzającą instalację, dostarczając informacji o różnych zmiennych fizycznych wykrywanych przez czujniki z jednej strony i umożliwiając interakcję z zautomatyzowanymi procesami poprzez sterowanie różnymi siłownikami z drugiej strony. Każdy moduł musi być zintegrowany z kompletnym zautomatyzowanym systemem, aby zapewnić łączność z różnymi magistralami obiektowymi i sieciami przemysłowego Ethernetu.
Do podstawowych funkcji sterowników PLC w automatyce przemysłowej należy sterowanie logiczne, które polega na sterowaniu pracą sprzętu w oparciu o-wcześniej zaprogramowane programy logiczne. Na przykład sterowniki PLC mogą określić, czy uruchomić, czy zatrzymać maszynę na podstawie sygnałów wejściowych z czujników. Jeśli chodzi o sterowanie sekwencyjne, sterowniki PLC mogą wykonywać operacje w określonej kolejności na zautomatyzowanych liniach produkcyjnych, aby zapewnić terminowe zakończenie każdego procesu.
Dodatkowo wewnętrzne timery i liczniki w sterownikach PLC można wykorzystać do precyzyjnej kontroli czasu i zliczania materiałów. Nowoczesne sterowniki PLC posiadają również możliwości analogowych wejść/wyjść, umożliwiając im przetwarzanie sygnałów analogowych, takich jak temperatura i ciśnienie. Sterowniki PLC mogą komunikować się z innymi urządzeniami za pośrednictwem różnych protokołów komunikacyjnych, aby ułatwić zdalne monitorowanie i sterowanie, a także mogą wykrywać i diagnozować błędy systemu, automatycznie wznawiając pracę, jeśli to możliwe.
Sterowniki PLC mogą sterować skoordynowanym działaniem różnych typów zautomatyzowanych urządzeń
Sterowniki PLC są szeroko stosowane w zautomatyzowanych liniach produkcyjnych do sterowania skoordynowaną pracą różnego rodzaju urządzeń, poprawiając w ten sposób wydajność produkcji. W branżach takich jak chemiczna oraz spożywcza i napoje sterowniki PLC można stosować do kontrolowania różnych parametrów procesu produkcyjnego, takich jak temperatura, ciśnienie i poziom cieczy. Ponadto sterowniki PLC można wykorzystać do sterowania pracą urządzeń mechanicznych, takich jak obrabiarki CNC i maszyny pakujące, aby zapewnić ich precyzyjną pracę.
Sterowniki PLC można również zastosować w automatyce budynków do sterowania klimatyzacją, oświetleniem, systemami bezpieczeństwa i nie tylko. W systemach uzdatniania wody i oczyszczania ścieków sterowniki PLC można wykorzystać do sterowania pompami, zaworami i innym sprzętem w celu uzyskania zautomatyzowanego działania. W systemach zarządzania energią sterowniki PLC można wykorzystywać do monitorowania i kontrolowania dystrybucji i zużycia energii w celu uzyskania-efektywnego oszczędzania energii. Elastyczność i niezawodność sterowników PLC czyni je niezbędnym elementem automatyki przemysłowej, zdolnym dostosować się do różnych złożonych wymagań kontrolnych.
W zastosowaniach magistrali obiektowej i przemysłowego Ethernetu technologia komunikacji przewodowej jest szeroko stosowana w zastosowaniach Przemysłu 4.0 i przemysłowego IoT. Technologia ta stale się rozwija, przechodząc od tradycyjnych magistral obiektowych do magistrali opartych-Ethernet w celu łączenia interfejsów człowiek-maszyna (HMI), programowalnych sterowników logicznych, maszyn, wejść/wyjść, napędów, siłowników i czujników.
Interfejsy człowiek-maszyna pomagają nam skutecznie kontrolować sprzęt i podejmować decyzje na podstawie informacji zwrotnych od maszyn. Interfejsami tymi mogą być proste wyświetlacze montowane bezpośrednio na maszynach w celu automatyzacji fabryki lub panele wyświetlaczy-wielodotykowych używane do sterowania całymi liniami produkcyjnymi. Dodatkowo, aby osiągnąć Przemysł 4.0, sterowniki PLC mogą wykorzystywać sieci komunikacyjne IO-Link (IEC 61131-9) do dwukierunkowych połączeń danych-punkt-punkt (aż do poziomu siłownika i czujnika), wspierając wstępne przetwarzanie danych, regulację parametrów czujnika i zaawansowaną diagnostykę.
W przypadku cyfrowych modułów we/wy moduły wejścia/wyjścia (I/O) zbierają dane z urządzeń wejściowych (w tym czujników zbliżeniowych, czujników ciśnienia, temperatury i przycisków) oraz elementów wykonawczych sterujących, takich jak zawory, przekaźniki i oprawy oświetleniowe (urządzenia wyjściowe). Moduły te można dodać do szaf sterowniczych PLC lub zintegrować ze sprzętem produkcyjnym w fabryce.
W sterowniku PLC jednostka sterująca PLC jest podstawowym elementem składowym przetwarzającym dane z urządzeń wejściowych i sterującym wyjściami. Można go zintegrować z modułami I/O, aby zapewnić wymaganą funkcjonalność. Jednostka sterująca PLC obsługuje również połączenia z różnymi magistralami obiektowymi (w tym PROFIBUS, Modbus i CANopen), przemysłową siecią Ethernet (taką jak Profinet i EtherCAT), technologiami bezprzewodowymi i magistralami montażowymi podłączonymi do systemu.
