Moderný priemysel využíva mnoho mimoriadne zložitých technologických procesov, čo si zase vyžaduje použitie veľmi vyspelých a spoľahlivých riadiacich systémov. Zvyšovanie efektívnosti a konkurencieschopnosti nie je možné dosiahnuť bez automatizácie mnohých činností. PLC programovateľné automaty sa v posledných rokoch stali jedným zo základných riadiacich systémov.
Programovateľný logický automat PLC (Programmable Logic Controller) je výsledkom prudkého rozvoja mikroprocesorovej techniky v 20. storočí a dnes je jedným zo základných riadiacich prvkov moderných technologických procesov. Prvý PLC radič na svete vznikol v roku 1969 v USA a bol ním Modicon 084. Toto zariadenie vážilo až 46 kg a veľkosť programovej pamäte bola 4 kB. Dnes je to smiešne číslo, ale vtedy to bolo pôsobivé. Programovateľné ovládače boli prvýkrát použité v automobilovom priemysle, ale rýchlo si získali uznanie aj v iných priemyselných odvetviach, kde nahradili reléové riadiace systémy a sekvenčné riadiace zariadenia. V deväťdesiatych rokoch prakticky neexistovala moderná továreň, ktorá by nepoužívala programovateľné ovládače PLC.
Programovateľné regulátory – rozdelenie
Na trhu toho nájdete veľa PLC regulátory rôznych výrobcov (napr. Eaton ES4P-221-DRXD1 easySafety), ktorí ponúkajú rôzne funkcionality. Takéto zariadenia možno klasifikovať pomocou rôznych kritérií. Jedným z nich je počet podporovaných vstupov/výstupov (I/O - Input/Output): veľké s podporou až 4096 I/O (napr. Eaton XC-CPU101-C256K-8DI-6DO), stredné s podporou pre až 512 I/O a malé s podporou až 128 I/O. Ďalšie rozdelenie sa robí podľa konštrukčných prvkov. Rozlišujeme tu regulátory bez krytu, ktoré sú inštalované vo vnútri strojov a zariadení, kompaktné regulátory s malými rozmermi a jednoduchým krytom (napr. Eaton EC4P-222-MTAD1), modulárne regulátory vo forme stredných a veľkých prístrojov, v ktorých si užívateľ vyberie potrebné moduly a nainštaluje ich do špeciálnych panelov (napr. Schneider TSX3705028DR1) a ovládačov integrovaných s ovládacím panelom.
Pozrite si programovateľné ovládače u veľkoobchodníka Onninen
Konštrukcia programovateľného regulátora
Už sme spomenuli, že ovládače sa môžu líšiť funkčnosťou, parametrami a krytom, ale ich základná štruktúra pozostáva z rovnakých prvkov:
- Nabíjačka – najčastejšie je impulzný a vyznačuje sa vysokou účinnosťou AC/DC meniča a vysokým výkonom pri malých rozmeroch, dokáže pracovať v náročných priemyselných podmienkach, má ochranu proti prepätiu a preťaženiu. PLC regulátory najčastejšie pracujú s napätím 24 V, hoci niektoré modely je možné pripojiť aj priamo do elektrickej siete. V kompaktných regulátoroch je napájací zdroj namontovaný vo vnútri krytu (napr. Eaton EC4P-221-MTAX1) alebo môže byť samostatným prvkom v modulárnych regulátoroch.
- Centrálna procesorová jednotka (CPU) – toto je hlavná súčasť ovládača. Jeho úlohou je riadiť chod PLC, vykonávať riadiaci program, obsluhovať jednotlivé moduly a komunikovať s ostatnými prvkami systému. Srdcom CPU je mikroprocesor. Jeho parametre určujú operačnú rýchlosť kontroléra, komunikačné možnosti, veľkosť pamäte, počet podporovaných I/O premenných atď. Typ pamäte, v ktorej je uložený riadiaci program, závisí aj od mikroprocesora: RAM s náhodným prístupom (napr. Schneider TSX3721101), EEPROM - permanentná pamäť len na čítanie, programovanie a vymazávanie elektricky a FLASH EPROM - v novších ovládačoch permanentná pamäť, programovanie a vymazávanie elektricky.
- Digitálne vstupné moduly – vstupné obvody základného ovládača konvertujú prúdové signály z externých zariadení na digitálne signály. Môžu byť napájané striedavým alebo jednosmerným prúdom.
- Digitálne výstupné moduly – výstupné signály z regulátora do obvodov riadeného objektu. Zvyčajne sú tu pripojené cievky stýkačov a relé, ktoré riadia činnosť strojov.
- Analógové vstupné moduly – konvertovať analógové vstupné signály do digitálnej formy, ktorú načíta procesor. Najdôležitejším prvkom týchto modulov je analógovo-digitálny prevodník.
- Analógové výstupné moduly – konvertujú číselnú hodnotu z pamäte regulátora na spojité signály spájajúce vykonávaný program s riadeným strojom.
- Komunikačné moduly – rozhranie na výmenu dát medzi ovládačom a inými zariadeniami (napr. inými ovládačmi, ovládačmi, zariadeniami HMI atď.), ktoré spolu vytvárajú riadiaci systém. Komunikačné moduly novšej generácie sú často vybavené vlastným procesorom, ktorý zabezpečuje korektný prenos dát.
- Špeciálne moduly – dajú sa použiť na rozšírenie funkcií PLC regulátorov, napr. moduly na meranie teploty, vysokorýchlostné počítadlá, PWM generátory impulzov a pod.
Programovateľné ovládače vo veľkoobchodnej ponuke!
Ako funguje PLC?
Programovateľný regulátor samozrejme pracuje spôsobom určeným užívateľským programom uloženým v pamäti regulátora. Ide o postupnosť inštrukcií vo forme algoritmu, ktorý riadi činnosť stroja. Riadiaci program sa pripraví pomocou počítača alebo programátora a následne sa uloží do pamäte regulátora. Na základe tohto programu mikroprocesor vykonáva príslušné akcie.
Každý PLC regulátor pracuje podľa nasledujúceho cyklu opakujúceho sa v slučke: inicializácia regulátora (testovanie správnosti obvodov a konfigurácie komponentov), čítanie vstupných signálov (čítanie fyzických vstupov regulátora a ich uloženie do pamäte), spustenie programu (spracovanie riadiaceho programu inštrukcie, generovanie stavu výstupu a jeho ukladanie do pamäte), ukladanie výstupných signálov (preberanie hodnôt stavu výstupov a ich zápis na fyzické výstupné porty regulátora), podpora komunikácie (pri použití sieťovej komunikácie) a autodiagnostika ( regulátor kontroluje činnosť komponentov).
Ako si vybrať programovateľné ovládače?
Keďže na trhu je dostupných veľa rôznych programovateľné ovládače , mali by ste vybrať vhodný model pre potreby daného riadiaceho systému. Tu je potrebné zvážiť rôzne aspekty. V prvom rade treba brať do úvahy špecifickosť danej aplikácie a zvážiť, či bude výhodnejší lokálny alebo distribuovaný riadiaci systém. Pri výbere PLC regulátora je potrebné rozhodnúť o počte a type vstupných/výstupných bodov a určiť, či bude regulátor vykonávať aj iné úlohy okrem riadenia. Za pozornosť stojí aj komunikačné rozhrania zabudované v PLC a ich typy (napr. USB, Ethernet atď.). Dôležitá je aj jednoduchosť používania programovacieho prostredia radiča (lepšie je zvoliť PLC, ktoré podporuje jazyky používané inžiniermi spoločnosti) a či bude daný ovládač kompatibilný s už používanými modelmi PLC. Dôležitá je aj technická podpora výrobcu.
Alebo možno programovateľné relé?
V niektorých prípadoch to môže byť lepšia voľba programovateľné relé namiesto vodiča. Hneď je potrebné zdôrazniť, že relé má menší počet dostupných funkcií ako PLC a má obmedzené možnosti rozšírenia I/O a komunikácie. Napriek tomu má programovateľné relé svoje výhody. V prvom rade je jednoduchšia integrácia so systémom, ktorý už používate. Takéto relé sa dá zvyčajne rýchlo naprogramovať pomocou vstavanej klávesnice a obrazovky a jeho cena je nižšia ako cena ovládača. Relé je napríklad ideálne na zaškolenie a zaučenie nových zamestnancov. Programovateľné relé je možné úspešne použiť v jednoduchých systémoch, ktoré majú len niekoľko desiatok vstupov/výstupov, keď chceme naprogramovať nie príliš zložitý riadiaci program. Potom budú náklady na takéto riadenie nižšie ako pri použití PLC regulátora.
Programovateľný ovládač je v súčasnosti nenahraditeľným prvkom v komplexných riadiacich systémoch, ktoré fungujú v menších i väčších priemyselných závodoch po celom svete. Vďaka PLC môžete flexibilne programovať technologické procesy a automatizovať ich, čím optimalizujete výrobné náklady.
Pozrite si programovateľné ovládače u veľkoobchodníka Onninen