การติดตั้งและการเชื่อมต่อของตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ (PLC) ในตู้และแผงระบบอัตโนมัติ

ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ (PLC) เป็นคอมพิวเตอร์ชนิดพิเศษที่ใช้เพื่อทำให้กระบวนการทางเทคโนโลยีและวัตถุเป็นไปโดยอัตโนมัติ

คำว่า PLC (ตัวย่อภาษาอังกฤษ — (PLC) ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้) ได้รับการแนะนำโดย Odo Joseph Struger วิศวกรที่ Allen -Bradley USA ในปี 1971 นอกจากนี้เขายังมีบทบาทสำคัญในการรวมภาษาโปรแกรม PLC เข้าด้วยกัน

เมื่อใช้อัลกอริทึมกับระบบควบคุม การดำเนินการเชิงตรรกะและองค์กรพิเศษในการสื่อสารกับเซ็นเซอร์ แอคชูเอเตอร์ และอินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรมักจำเป็น

คุณสมบัติที่สำคัญของ PLC คือการทำงานตามเวลาจริง มั่นใจได้ด้วยการใช้ไมโครโปรเซสเซอร์พิเศษที่รับประกันการตอบสนองของระบบต่อคำขอภายในช่วงเวลาที่กำหนด

PLC มักจะทำงานภายใต้สภาวะภายนอกที่ไม่เอื้ออำนวย เช่น อุณหภูมิ ความชื้น ฝุ่น รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า การแผ่รังสี ดังนั้นจึงไม่ได้ใช้คอมพิวเตอร์ตามบ้านทั่วไปเป็นตัวควบคุม

ในรัสเซียตั้งแต่ปี 2550ตัวควบคุมที่ตั้งโปรแกรมได้พิเศษ GOST R IEC 61131-1-2016 มีผลบังคับใช้

PLC มีพื้นฐานมาจาก ไมโครคอนโทรลเลอร์ — ไมโครโปรเซสเซอร์เฉพาะที่มีสถาปัตยกรรมชิปตัวเดียว ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องใช้ชิปเซ็ตและมาเธอร์บอร์ด โดยไม่ต้องมีระบบปฏิบัติการ แต่โหมดนี้ส่วนใหญ่จะใช้ในระบบอัตโนมัติแบบธรรมดา ในระบบที่ซับซ้อนจะใช้โปรเซสเซอร์ที่มีประสิทธิภาพเพียงพอภายใต้การควบคุมของระบบปฏิบัติการพิเศษ

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวัตถุประสงค์ อุปกรณ์ และประเภท PLC โปรดดูที่นี่: ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้คืออะไร

ความหลากหลายของ PLC มีขนาดใหญ่มาก ไม่มีบริษัทเดียวในด้านระบบอัตโนมัติและอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ผลิต PLC ของตนเอง อย่างไรก็ตาม PLC ทั้งหมดรวมเป็นหนึ่งด้วยสถาปัตยกรรมร่วมกันและการกำหนดมาตรฐานของอินเทอร์เฟซสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ภายนอก

ผู้ผลิต PLC รายใหญ่ที่สุดของโลกในปัจจุบัน ได้แก่ Siemens AG, Allen-Bradley, Rockwell Automation, Schneider Electric, Omron, Micubichi, Lovato PLC ผลิตโดยผู้ผลิตรายอื่นจำนวนมาก รวมถึงบริษัทรัสเซีย Kontar LLC, Oven, Kontel LLC, Segnetiks, Fastwel Group, Tecon และอื่นๆ

ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ของ OWEN

คอนโทรลเลอร์ที่ตั้งโปรแกรมได้ของ Siemens จากซีรีส์ SIMATIC S7

ตัวอย่างของรูปลักษณ์ของ PLC ใน monoblock มาตรฐานแสดงอยู่ในรูป เหล่านี้คือ PLC จาก OWEN (รัสเซีย) และ PLC จาก 9 Siemens (เยอรมนี) คอนเนคเตอร์สำหรับเชื่อมต่อพลังงาน เซ็นเซอร์ และแอคชูเอเตอร์อยู่ที่ทั้งสองด้านของกล่อง

ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ PLC 63 จาก OWEN (รัสเซีย) และ PLC จาก Siemens (เยอรมนี)

อินพุต-เอาต์พุตมีประเภทต่อไปนี้: แบบไม่ต่อเนื่อง, อะนาล็อก, สากล, เฉพาะและอินเทอร์เฟซ

โดยทั่วไปแล้ว อินพุตแยกจะใช้ในการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ที่สามารถอยู่ในสองสถานะ: "แอคทีฟ - พาสซีฟ" หรือ "เปิด - ปิด" คุณสามารถเชื่อมต่อปุ่ม สวิตช์ ลิมิตสวิตช์ เทอร์โมสตัท และอุปกรณ์อื่นๆ ได้โดยใช้อินพุตแยก

อินพุตแบบไม่ต่อเนื่องของคอนโทรลเลอร์ TAn มักจะคำนวณเพื่อรับสัญญาณมาตรฐานที่มีระดับ +24 V DC ค่ากระแสทั่วไปสำหรับอินพุตดิจิตอลเดี่ยว (ที่แรงดันอินพุต +24 V) คือประมาณ 10 mA

เอาต์พุตแยกของ PLC ใช้เพื่อสร้างสัญญาณเอาต์พุตที่มีพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าเป็นอินพุตแยก โดยทั่วไปจะใช้เพื่อควบคุมการเปิดหรือปิดไดรฟ์

ตาม GOST IEC 61131-2-2012 (วันที่แนะนำ 2014-07-01) อินพุตแบบอะนาล็อกเป็นอุปกรณ์ที่แปลงสัญญาณต่อเนื่องเป็นเลขฐานสองแยกสำหรับการทำงานในระบบควบคุมที่ตั้งโปรแกรมได้

สำหรับอินพุตแบบอะนาล็อก ช่วงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงมาตรฐานที่พบมากที่สุดคือ –10… + 10 V และ 0… + 10 V สำหรับอินพุตปัจจุบัน ช่วงคือ 0–20 mA และ 4–20 mA

อินพุตแบบอะนาล็อกช่วยให้สามารถเชื่อมต่อเซ็นเซอร์แบบอะนาล็อกกับ PLC ได้

ตาม GOST 61131-2-2012 (วันที่แนะนำ 2014-07-01) เอาต์พุตอะนาล็อกคืออุปกรณ์ที่แปลงเลขฐานสองเป็นสัญญาณอะนาล็อก

PLC สามารถติดตั้ง I/O พิเศษที่ช่วยให้การวัดระยะเวลา การตรึงขอบ การนับพัลส์ และการควบคุมมอเตอร์

จำนวนอินพุต-เอาต์พุตเหล่านี้หรือเหล่านี้เป็นปัจจัยหลักที่กำหนดความสามารถของ PLC เมื่อสร้างระบบอัตโนมัติตามนั้น

เอาต์พุต PLC และการเชื่อมต่ออุปกรณ์ภายนอก

ตามวิธีการออกแบบและการติดตั้ง มีตัวเรือน PLC สี่รุ่น:

• ตัวเรือนสำหรับติดตั้งบนราง DIN
• ตัวเรือนสำหรับติดตั้งบนผนัง
• รุ่นแผง;
• การออกแบบเฟรมแบบเปิดสำหรับระบบโมดูลาร์แบบฝังตัว

ตัวยึดราง DIN ออกแบบมาเพื่อยึด PLC บนแผงควบคุมตู้ควบคุม และมีสปริงล็อคพิเศษสำหรับยึดบนราง DIN มาตรฐาน

เคสติดผนังมักผลิตตามมาตรฐานการป้องกันฝุ่นและความชื้น และมีซีลในตัวสำหรับเชื่อมต่อสายไฟภายนอก ทั้งสายไฟและสัญญาณ

รุ่นแผงของ PLC จะใช้เมื่อติดตั้ง PLC ที่ประตูทางเข้าของตู้อัตโนมัติ โดยทั่วไปแล้ว Panel PLC จะมีหน้าจอแบบสัมผัสที่แสดงแผนภาพช่วยจำของสายการผลิตอัตโนมัติหรือระบบอัตโนมัติในท้องถิ่น และใช้เพื่อป้อนพารามิเตอร์ควบคุมโดยผู้ปฏิบัติงาน

PLC แบบเปิดเฟรมใช้เพื่อสร้างระบบอัตโนมัติแบบฝังตัว (ออนบอร์ด) ในกรณีนี้ PLC คือแผงวงจรพิมพ์ที่มีชุดคอนเนคเตอร์สำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์ภายนอกและตัวยึดสำหรับเชื่อมต่อกับบอร์ดอื่น

ตัวเชื่อมต่อสามารถทำด้วยสายไฟที่เชื่อมต่อกับ PLC ใต้แคลมป์สกรูหรือถอดออกได้ หลังมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในการบำรุงรักษา เช่น เมื่อเปลี่ยน PLC ในกรณีนี้การเชื่อมต่อสายไฟจะไม่สับสน อย่างไรก็ตาม การใช้คอนเนคเตอร์คู่ทำให้ต้นทุนของ PLC สูงขึ้น ซึ่งเป็นสาเหตุที่ผู้ผลิตมักใช้การต่อสายด้วยสกรูใน PLC มากกว่าแบบถอดได้

Monoblock PLC มักจะมีจอแสดงผลในตัวหรือจอแสดงผลระยะไกลติดตั้งอยู่ที่แผงด้านหน้าของตู้ควบคุม อาจเป็นกราฟิก การสังเคราะห์ หรือประสาทสัมผัส

ภาพด้านล่างแสดง PLC ที่มีจอ LCD ในตัวและแป้นพิมพ์ที่ใช้เพื่อตั้งค่าพารามิเตอร์ของอัลกอริธึมการควบคุมภายในเครื่อง

หน้าสัมผัสของขั้วต่อ PLC ช่วยให้ผู้ใช้ PLC สามารถเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ประเภทต่างๆ ได้: อะนาล็อก ดิสครีต ตลอดจนแอคทูเอเตอร์และอุปกรณ์ I/O

นอกจากนี้ PLC ยังมีชุดอินเทอร์เฟซมาตรฐานสำหรับเครื่องมือสำหรับการติดตั้งระบบอัตโนมัติแบบกระจายโดยใช้ช่องทางการสื่อสารประเภทต่างๆ: สาย วิทยุ อินเทอร์เน็ต

ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้เป็นพื้นฐานสำหรับการผลิตตู้อัตโนมัติ (หรือแผง) เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ

การติดตั้งองค์ประกอบระบบอัตโนมัติบนแผงตู้ดำเนินการตามการออกแบบวงจรไฟฟ้าซึ่งพัฒนาขึ้นตามข้อกำหนดเฉพาะสำหรับแต่ละระบบแยกกัน

เทคโนโลยีการติดตั้งตู้อัตโนมัติจัดเตรียมการเดินสายไฟและสายสัญญาณแยกจากกันในกล่องกระจายสัญญาณ (เช่น สายไฟ — ในกล่องด้านขวาและสายสัญญาณ — ในกล่องด้านซ้าย เมื่อเทียบกับแผงติดตั้ง) การทำเครื่องหมายสายไฟตามบังคับ ในโครงการและการจีบปลายสายไฟด้วยขั้วต่อพิเศษ

ตู้อัตโนมัติอาจมีเครื่องปรับอากาศหรือเครื่องทำความร้อนในตัวเพื่อควบคุมอุณหภูมิภายใน

ตู้อัตโนมัติที่ใช้ PLC

PLC สมัยใหม่เกือบทั้งหมดมีแหล่งจ่ายไฟสลับในตัวที่ให้พลังงานจากแหล่งภายนอกในช่วงแรงดันไฟฟ้า AC 110 ถึง 265 โวลต์ (ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า AD-DC) หรือจากแหล่งจ่ายไฟ DC (ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า DC-DC)

แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งมีระบบป้องกันอัตโนมัติในตัวหลายอย่าง: ไฟฟ้าลัดวงจร ความร้อนสูงเกินไป และโอเวอร์โหลด

การเชื่อมต่อสายไฟของ PLC ทั่วไปจำเป็นต้องมีตัวกรองป้องกันไฟกระชากล่วงหน้า การเลือกอุปกรณ์จ่ายไฟแบบพัลซิ่งทำตามค่าของการใช้พลังงานที่ต้องการและค่าเอาต์พุตที่ต้องการของกำลังไฟที่กำหนด

หากแหล่งจ่ายแรงดันไฟหลักถูกปิดเนื่องจากอุบัติเหตุหรือการทำงานผิดปกติ การทำงานหรือการปิดอุปกรณ์หรือระบบอย่างเหมาะสมสามารถมั่นใจได้ด้วยเครื่องสำรองไฟ

ระดับการป้องกันของ PLC ถูกเข้ารหัสด้วยเครื่องหมาย IP (Ingress Protection Rating) IP แปลตามตัวอักษรว่าเป็นระดับการป้องกันข้อมูลเข้า ปัจจุบันนี้เป็นระบบการกำหนดที่ใช้กันทั่วไปในการปกป้องอุปกรณ์จากผลกระทบของสภาพแวดล้อมภายนอก ใช้เพื่อระบุการป้องกันการแทรกซึมของอนุภาคทางกายภาพต่างๆ เข้าไปในอุปกรณ์ตามขนาดทางเรขาคณิต รวมถึงฝุ่นและน้ำ

ระดับการป้องกัน IP — การถอดรหัส ตัวอย่างอุปกรณ์

กล่องหุ้ม PLC รวมถึงตู้หรือแผงที่ติดตั้ง อาจมีการป้องกันในระดับหนึ่ง

การติดตั้งและการเชื่อมต่อของตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ (PLC) เฉพาะในตู้และแผงการทำงานอัตโนมัติจะต้องทำตามคำแนะนำของผู้ผลิต

รูปภาพของแผงการทำงานอัตโนมัติพร้อมตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้: