Inštalácia a pripojenie programovateľných logických automatov (PLC) v automatizačných skriniach a paneloch

Programmable logic controller (PLC) je špeciálny typ počítača, ktorý sa používa na automatizáciu technologických procesov a objektov.

Termín PLC (anglická skratka — (PLC) programmable logic controller) zaviedol Odo Joseph Struger, inžinier v Allen-Bradley USA v roku 1971. Zohral tiež kľúčovú úlohu pri zjednocovaní programovacích jazykov PLC.

Pri aplikácii algoritmu na riadiaci systém sú zvyčajne potrebné logické operácie a špeciálna organizácia komunikácie so snímačmi, akčnými členmi a rozhraním človek-stroj.

Dôležitou vlastnosťou PLC je jeho prevádzka v reálnom čase. To je zabezpečené použitím špeciálnych mikroprocesorov, ktoré zaručujú odozvu systému na požiadavku v určitom časovom intervale.

PLC zvyčajne pracujú v nepriaznivých vonkajších podmienkach — teplota, vlhkosť, prach, elektromagnetické žiarenie, žiarenie. Bežné domáce počítače sa preto nepoužívali ako ovládacie prvky.

V Rusku od roku 2007.platí špeciálny programovateľný regulátor GOST R IEC 61131-1-2016.

PLC sú založené na mikrokontroléry — špecializované mikroprocesory s jednočipovou architektúrou. Mikrokontroléry môžu fungovať bez čipsetu a základnej dosky, bez operačného systému. Tento režim sa však používa hlavne v jednoduchých miestnych automatizačných systémoch. V zložitých systémoch sa používajú dostatočne výkonné procesory pod kontrolou špeciálnych operačných systémov.

Viac informácií o účele, zariadeniach a typoch PLC nájdete tu: Čo sú programovateľné logické automaty

Rozmanitosť PLC je veľmi široká. Neexistuje jediná spoločnosť v oblasti automatizácie a elektroniky, ktorá by nevyrábala vlastné PLC. Napriek tomu všetky PLC spája spoločná architektúra a štandardizácia rozhraní pre pripojenie externých zariadení.

Najväčšími svetovými výrobcami PLC sú dnes Siemens AG, Allen-Bradley, Rockwell Automation, Schneider Electric, Omron, Micubichi, Lovato. PLC vyrába mnoho ďalších výrobcov, vrátane ruských spoločností Kontar LLC, Oven, Kontel LLC, Segnetiks, Fastwel Group, Tecon a ďalších.

Programovateľné logické ovládače OWEN

Programovateľné automaty Siemens zo série SIMATIC S7

Príklad vzhľadu PLC v štandardnom monobloku je znázornený na obrázku. Ide o PLC od OWEN (Rusko) a PLC od 9 Siemens (Nemecko). Konektory pre pripojenie napájania, snímačov a akčných členov sú umiestnené na oboch stranách skrinky.

Programovateľný automat PLC 63 od spoločnosti OWEN (Rusko) a PLC od spoločnosti Siemens (Nemecko)

Existujú nasledujúce typy vstupov-výstupov: diskrétne, analógové, univerzálne, vyhradené a rozhrania.

Typicky sa diskrétne vstupy používajú na pripojenie snímačov, ktoré môžu byť v dvoch stavoch: "aktívny - pasívny" alebo "zapnutý - vypnutý". Pomocou diskrétnych vstupov môžete pripojiť tlačidlá, spínače, koncové spínače, termostaty a ďalšie zariadenia.

Diskrétne vstupy regulátorov TAns sú zvyčajne vypočítané tak, aby akceptovali štandardné signály s úrovňou +24 V DC. Typická hodnota prúdu pre jeden digitálny vstup (pri vstupnom napätí +24 V) je približne 10 mA.

Diskrétne výstupy PLC sa používajú na generovanie výstupných signálov s elektrickými parametrami ako diskrétny vstup. Vo všeobecnosti sa používajú na ovládanie zapínania alebo vypínania pohonov.

Podľa GOST IEC 61131-2-2012 (dátum uvedenia 2014-07-01) je analógový vstup zariadenie, ktoré konvertuje spojitý signál na diskrétne binárne číslo na prevádzku v systéme programovateľného regulátora.

Pre analógové vstupy sú najbežnejšie štandardné rozsahy jednosmerného napätia –10… + 10 V a 0… + 10 V. Pre prúdové vstupy sú rozsahy 0 – 20 mA a 4 – 20 mA.

Analógové vstupy umožňujú pripojenie analógových snímačov k PLC.

V súlade s GOST 61131-2-2012 (dátum uvedenia 2014-07-01) je analógový výstup zariadenie, ktoré konvertuje binárne číslo na analógový signál.

PLC môžu byť vybavené špecializovanými I/O, ktoré umožňujú meranie trvania, fixáciu hrán, počítanie impulzov a riadenie motora.

Počet týchto alebo týchto vstupov-výstupov je hlavným faktorom, ktorý určuje možnosti PLC pri vytváraní automatizačného systému na jeho základe.

PLC výstupy a pripojenie externých zariadení

Podľa konštrukcie a spôsobu montáže existujú štyri verzie krytu PLC:

• puzdro pre montáž na DIN lištu;
• puzdro na montáž na stenu;
• panelová verzia;
• otvorený rámový dizajn pre vstavané modulárne systémy.

Montážny kryt na lištu DIN je určený na montáž PLC na panel riadiacej skrine a má špeciálny pružinový zámok na upevnenie na štandardnú lištu DIN.

Puzdro na montáž na stenu sa zvyčajne vyrába podľa noriem ochrany proti prachu a vlhkosti a má zabudované utesnené tesnenia na pripojenie externých elektrických vodičov, napájacích aj signálnych.

Panelová verzia PLC sa používa, keď je PLC nainštalované vo vstupných dverách automatizačnej skrine. Panelové PLC majú zvyčajne dotykový displej, ktorý zobrazuje mnemotechnickú schému automatizovanej procesnej linky alebo lokálneho automatizačného systému a ktorý sa používa na zadávanie riadiacich parametrov operátorom.

PLC s otvoreným rámom sa používa na vytváranie vstavaných (palubných) automatizačných systémov. V tomto prípade je PLC doska s plošnými spojmi so sadou konektorov na pripojenie externých zariadení a upevňovacích prvkov na pripojenie k iným doskám.

Konektory môžu byť vyrobené s vodičmi pripojenými k PLC pod skrutkovou svorkou alebo odnímateľné. Posledné menované majú jasnú výhodu v údržbe, napríklad pri výmene PLC. V tomto prípade nie je možné zamieňať pripojenie vodičov. Použitie dvojitých konektorov však zvyšuje náklady na PLC, a preto výrobcovia častejšie používajú skrutkové spojenia vodičov v PLC ako odnímateľné.

Monoblokové PLC majú zvyčajne zabudované alebo vzdialené displeje nainštalované na predných paneloch riadiacich skríň. Môžu byť grafické, syntetizujúce alebo senzorické.

Na obrázku nižšie je znázornené PLC so vstavaným LCD displejom a klávesnicou, ktorá sa používa na lokálne nastavenie parametrov riadiaceho algoritmu.

Kontakty konektora PLC poskytujú používateľovi PLC možnosť pripojiť rôzne typy snímačov: analógové, diskrétne, ako aj akčné členy a I/O zariadenia.

Okrem toho majú PLC sadu štandardných rozhraní pre nástroje na implementáciu distribuovaných automatizačných systémov pomocou rôznych typov komunikačných kanálov: drôt, rádio, internet.

Programovateľné logické automaty sú základom pre výrobu automatizačných skríň (alebo panelov) na rôzne účely.

Inštalácia automatizačných prvkov na panel skrine sa vykonáva podľa návrhu elektrického obvodu, ktorý je vyvinutý podľa špecifikácií samostatne pre každý systém.

Technológia inštalácie automatizačných skríň zabezpečuje samostatné vedenie napájacích a signálových vodičov v rozvodných skriniach (napríklad silové vodiče — v pravých skrinkách a signálne vodiče — v ľavých skrinkách, vzhľadom na montážny panel), povinné označenie vodičov podľa k projektu a krimpovanie koncov na vodičoch pomocou špeciálnych svoriek.

Automatizačné skrine môžu mať zabudované klimatizačné zariadenia alebo ohrievače na zabezpečenie vnútornej kontroly teploty.

Automatizačná skriňa založená na PLC

Takmer všetky moderné PLC majú zabudovaný spínaný zdroj, ktorý poskytuje napájanie z externého zdroja v rozsahu striedavého napätia 110 až 265 voltov (AD-DC menič napätia) alebo z jednosmerného zdroja (DC-DC konvertor napätia).

Spínané zdroje majú množstvo zabudovaných automatických ochrán: skrat, prehriatie a preťaženie.

Typické napájanie PLC vyžaduje vopred filter na potlačenie prepätia. Výber impulzných zdrojov sa vykonáva podľa hodnoty požadovanej spotreby energie a požadovaných výstupných hodnôt menovitých výkonov.

Ak dôjde k vypnutiu hlavného zdroja vstupného napätia v dôsledku nehody alebo poruchy, potom je možné zabezpečiť prevádzku alebo riadne vypnutie zariadenia alebo systému neprerušiteľným napájaním.

Stupeň ochrany PLC je šifrovaný značkou IP (Ingress Protection Rating). IP sa doslova prekladá ako stupeň ochrany proti vniknutiu. V súčasnosti ide o najbežnejší systém označenia na ochranu zariadení pred vplyvmi vonkajšieho prostredia. Používa sa na označenie ochrany proti prenikaniu rôznych fyzikálnych častíc do zariadenia geometrickými rozmermi vrátane prachu a vody.

IP stupeň ochrany — dekódovanie, príklady zariadení

Kryty PLC, ako aj skrine alebo panely, v ktorých sú nainštalované, môžu mať určitý stupeň ochrany.

Inštalácia a pripojenie špecifických programovateľných logických ovládačov (PLC) v automatizačných skriniach a paneloch sa musí vykonať v súlade s pokynmi výrobcov.

Obrázky automatizačných panelov s programovateľnými logickými ovládačmi: