تركيب وتوصيل وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) في خزائن ولوحات التشغيل الآلي

وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) هي نوع خاص من أجهزة الكمبيوتر المستخدمة لأتمتة العمليات والأشياء التكنولوجية.

تم تقديم مصطلح PLC (اختصار إنجليزي - (PLC) وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة) بواسطة Odo Joseph Struger ، مهندس في Allen -Bradley USA في عام 1971. كما لعب دورًا رئيسيًا في توحيد لغات برمجة PLC.

عند تطبيق خوارزمية على نظام تحكم ، عادة ما تكون هناك حاجة إلى عمليات منطقية وتنظيم خاص للاتصال مع أجهزة الاستشعار والمشغلات وواجهة الإنسان والآلة.

ميزة مهمة لـ PLC هي تشغيلها في الوقت الفعلي. يتم ضمان ذلك من خلال استخدام المعالجات الدقيقة الخاصة التي تضمن استجابة النظام للطلب خلال فترة زمنية معينة.

عادة ما تعمل PLCs في ظل ظروف خارجية معاكسة - درجة الحرارة والرطوبة والغبار والإشعاع الكهرومغناطيسي والإشعاع. لذلك ، لم يتم استخدام أجهزة الكمبيوتر المنزلية العادية كعناصر تحكم.

في روسيا منذ عام 2007.جهاز التحكم الخاص القابل للبرمجة GOST R IEC 61131-1-2016 ساري المفعول.

تعتمد PLCs على ميكروكنترولر - معالجات دقيقة متخصصة ببنية أحادية الشريحة. يمكن أن تعمل وحدات التحكم الدقيقة بدون مجموعة شرائح أو لوحة أم ، بدون نظام تشغيل. لكن هذا الوضع يستخدم بشكل أساسي في أنظمة الأتمتة المحلية البسيطة. في الأنظمة المعقدة ، يتم استخدام المعالجات القوية بدرجة كافية تحت سيطرة أنظمة التشغيل الخاصة.

لمزيد من المعلومات حول الغرض والجهاز وأنواع PLC ، انظر هنا: ما هي وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة

مجموعة متنوعة من PLCs كبيرة جدًا. لا توجد شركة واحدة في مجال الأتمتة والإلكترونيات لا تصنع وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة الخاصة بها. ومع ذلك ، تتحد جميع PLCs من خلال بنيتها المشتركة وتوحيد الواجهات لتوصيل الأجهزة الخارجية.

أكبر مصنعي PLC في العالم اليوم هم Siemens AG و Allen-Bradley و Rockwell Automation و Schneider Electric و Omron و Micubichi و Lovato. يتم إنتاج PLC من قبل العديد من الشركات المصنعة الأخرى ، بما في ذلك الشركات الروسية Kontar LLC و Oven و Kontel LLC و Segnetiks و Fastwel Group و Tecon وغيرها.

وحدات تحكم منطقية قابلة للبرمجة من OWEN

وحدات تحكم Siemens القابلة للبرمجة من سلسلة SIMATIC S7

يظهر في الشكل مثال على مظهر PLC في قطعة واحدة قياسية. هؤلاء هم PLC من OWEN (روسيا) و PLC من 9 Siemens (ألمانيا). توجد موصلات لتوصيل الطاقة وأجهزة الاستشعار والمحركات على جانبي الصندوق.

وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة PLC 63 من OWEN (روسيا) و PLC من شركة Siemens (ألمانيا)

هناك الأنواع التالية من المدخلات والمخرجات: منفصلة ، وتناظرية ، وعالمية ، ومخصصة وواجهة.

عادةً ما يتم استخدام المدخلات المنفصلة لتوصيل أجهزة الاستشعار التي يمكن أن تكون في حالتين: "نشط - سلبي" أو "تشغيل - إيقاف". باستخدام المدخلات المنفصلة ، يمكنك توصيل الأزرار والمفاتيح ومفاتيح التحديد وأجهزة الحرارة وغيرها من المعدات.

عادةً ما يتم حساب المدخلات المنفصلة لوحدات التحكم TAns لقبول الإشارات القياسية بمستوى +24 فولت تيار مستمر. تبلغ القيمة الحالية النموذجية لمدخل رقمي واحد (عند جهد دخل +24 فولت) حوالي 10 مللي أمبير.

تُستخدم مخرجات PLC المنفصلة لتوليد إشارات خرج مع معلمات كهربائية كمدخل منفصل. يتم استخدامها بشكل عام للتحكم في تشغيل أو إيقاف تشغيل محركات الأقراص.

وفقًا لـ GOST IEC 61131-2-2012 (تاريخ المقدمة 2014/07/01) ، فإن الإدخال التناظري هو جهاز يحول إشارة مستمرة إلى رقم ثنائي منفصل للتشغيل في نظام تحكم قابل للبرمجة.

بالنسبة للمدخلات التناظرية ، فإن نطاقات الجهد القياسية الأكثر شيوعًا للتيار المستمر هي -10 ... + 10 فولت و 0 ... + 10 فولت للمدخلات الحالية ، النطاقات هي 0-20 مللي أمبير و4-20 مللي أمبير.

تسمح المدخلات التناظرية بتوصيل المستشعرات التناظرية بـ PLC.

وفقًا لـ GOST 61131-2-2012 (تاريخ التقديم 2014-07-01) ، الإخراج التناظري هو جهاز يحول الرقم الثنائي إلى إشارة تمثيلية.

يمكن تجهيز وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة بإدخال / إخراج متخصص يتيح قياس المدة وتثبيت الحافة وعد النبضات والتحكم في المحرك.

عدد هذه أو هذه المدخلات والمخرجات هو العامل الرئيسي الذي يحدد قدرات PLC ، عند إنشاء نظام أتمتة يعتمد عليه.

مخرجات PLC وتوصيل الأجهزة الخارجية

حسب طريقة التصميم والتركيب ، هناك أربعة إصدارات من مبيت PLC:

• مبيت للتركيب على سكة DIN ؛
• الإسكان لتركيب الجدار.
• نسخة لوحة
• تصميم إطار مفتوح للأنظمة المعيارية المدمجة.

تم تصميم مبيت تثبيت سكة DIN لتركيب PLC على لوحة خزانة التحكم وله قفل زنبركي خاص للتثبيت على سكة DIN قياسية.

عادةً ما يتم تصنيع علبة التثبيت على الحائط وفقًا لمعايير الحماية من الغبار والرطوبة وتحتوي على أختام مدمجة مختومة لتوصيل الأسلاك الكهربائية الخارجية ، سواء الطاقة أو الإشارة.

يتم استخدام إصدار اللوحة من PLC عندما يتم تثبيت PLC في باب مدخل خزانة الأتمتة. عادةً ما تحتوي لوحات PLCs على شاشة تعمل باللمس تعرض مخططًا ذاكريًا لخط عملية مؤتمت أو نظام أتمتة محلي ويتم استخدامه لإدخال معلمات التحكم من قبل المشغل.

يتم استخدام PLC مفتوح الإطار لإنشاء أنظمة أتمتة مدمجة (على اللوحة). في هذه الحالة ، فإن PLC عبارة عن لوحة دوائر مطبوعة بها مجموعة من الموصلات لتوصيل الأجهزة الخارجية والمثبتات للاتصال باللوحات الأخرى.

يمكن صنع الموصلات بأسلاك متصلة بـ PLC تحت المشبك اللولبي أو قابلة للفصل. هذا الأخير لديه ميزة واضحة في الصيانة ، على سبيل المثال عند استبدال PLC. في هذه الحالة ، من المستحيل الخلط بين توصيل الأسلاك. ومع ذلك ، فإن استخدام الموصلات المزدوجة يزيد من تكلفة PLC ، وهذا هو السبب في أن الشركات المصنعة تستخدم في كثير من الأحيان التوصيلات اللولبية للأسلاك في PLCs بدلاً من الوصلات القابلة للفصل.

عادة ما تحتوي أحادي الكتلة PLCs على شاشات مدمجة أو عن بعد مثبتة في اللوحات الأمامية لخزانات التحكم. يمكن أن تكون رسومية أو توليفية أو حسية.

يوضح الشكل أدناه PLC مع شاشة LCD مدمجة ولوحة مفاتيح تُستخدم لتعيين معلمات خوارزمية التحكم محليًا.

توفر جهات اتصال موصل PLC لمستخدم PLC القدرة على توصيل أنواع مختلفة من المستشعرات: التناظرية ، المنفصلة ، وكذلك المشغلات وأجهزة الإدخال / الإخراج.

بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي PLCs على مجموعة من الواجهات القياسية لأدوات تنفيذ أنظمة الأتمتة الموزعة باستخدام أنواع مختلفة من قنوات الاتصال: الأسلاك والراديو والإنترنت.

أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة هي الأساس لإنتاج خزانات الأتمتة (أو الألواح) لأغراض مختلفة.

يتم تركيب عناصر الأتمتة على لوحة الخزانة وفقًا لتصميم الدائرة الكهربائية ، والذي تم تطويره وفقًا للمواصفات على حدة لكل نظام.

توفر تقنية تركيب خزانة الأتمتة توجيهًا منفصلاً لأسلاك الطاقة والإشارة في صناديق التوزيع (على سبيل المثال ، أسلاك الطاقة - في المربعات اليمنى وأسلاك الإشارة - في المربعات اليسرى ، بالنسبة إلى لوحة التركيب) ، ووضع علامات إلزامية على الأسلاك ، وفقًا للمشروع ، وعصر النهايات على الأسلاك ذات المحطات الخاصة.

قد تحتوي خزانات الأتمتة على مكيفات هواء أو سخانات مدمجة لتوفير التحكم في درجة الحرارة الداخلية.

خزانة الأتمتة على أساس PLC

تحتوي جميع وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) الحديثة تقريبًا على مصدر طاقة تبديل مدمج يوفر الطاقة من مصدر خارجي في نطاق جهد التيار المتردد من 110 إلى 265 فولت (محول جهد DC-DC) أو من مصدر طاقة تيار مستمر (محول جهد DC-DC).

يحتوي تبديل إمدادات الطاقة على عدد من الحماية التلقائية المضمنة: ماس كهربائى ، وارتفاع درجة الحرارة ، والحمل الزائد.

يتطلب اتصال طاقة PLC النموذجي مرشحًا لإخماد زيادة التيار مسبقًا. يتم اختيار مصادر الطاقة النبضية وفقًا لقيمة استهلاك الطاقة المطلوب وقيم الإخراج المطلوبة للقوى الاسمية.

إذا تم إيقاف تشغيل المصدر الرئيسي لجهد الإدخال بسبب حادث أو عطل ، فيمكن ضمان التشغيل أو الإغلاق المناسب للجهاز أو النظام من خلال مصدر طاقة غير متقطع.

يتم تشفير درجة حماية PLC بعلامة IP (تصنيف حماية الدخول). IP يترجم حرفيا على أنه درجة حماية دخول. حاليًا ، هذا هو نظام التعيين الأكثر شيوعًا لحماية المعدات من تأثيرات البيئة الخارجية. يتم استخدامه للإشارة إلى الحماية ضد تغلغل الجسيمات المادية المختلفة في الجهاز بأبعاد هندسية ، بما في ذلك الغبار والماء.

درجة حماية IP - فك التشفير ، أمثلة على المعدات

قد تتمتع حاويات PLC ، وكذلك الخزانات أو الألواح التي تم تركيبها بها ، بدرجة من الحماية.

يجب أن يتم تركيب وتوصيل وحدات تحكم منطقية محددة قابلة للبرمجة (PLCs) في خزانات ولوحات التشغيل الآلي وفقًا لتعليمات الشركات المصنعة.

صور لوحات الأتمتة مع وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة: