PLC-ի հիմունքները ավտոմատացման մեջ
Արդյունաբերական ավտոմատացումը դարձել է տարբեր ոլորտներում արդյունավետության և արտադրողականության բարձրացման հիմնական գործոն: Ժամանակակից ավտոմատացման համակարգերի հիմնական բաղադրիչներից մեկը ծրագրավորվող տրամաբանական կարգավորիչն է (PLC): PLC-ն էլեկտրոնային սարք է, որն օգտագործվում է արդյունաբերական գործընթացները ավտոմատացնելու համար՝ փոխարինելով բարդ ձեռքով կառավարման համակարգերին : Այս հոդվածում մենք կքննարկենք PLC-ների հիմունքները՝ սկսած դրանց սահմանումից, գործառույթից, բաղադրիչներից, տեսակներից և արդյունաբերական կիրառությունների օրինակներից:
Ի՞նչ է PLC-ն։
PLC-ն նշանակում է ծրագրավորվող տրամաբանական կառավարիչ (PLC): PLC-ն փոքր համակարգիչ է, որն օգտագործվում է ավտոմատացման համակարգերում ՝ տարբեր մեքենաներ, գործընթացներ կամ համակարգեր կառավարելու համար: PLC-ները նախագծված են դիմացկուն լինելու արդյունաբերական կոշտ պայմաններին, ունեն լայն ջերմաստիճանային տիրույթում, բարձր խոնավության և փոշու կամ թրթռումների ազդեցության տակ աշխատելու հնարավորություն:
PLC-ները առաջին անգամ ներկայացվել են 1968 թվականին Ռիչարդ Մորլիի կողմից և այդ ժամանակվանից ի վեր արագ զարգացել են։ PLC-ները փոխարինել են ռելեային կառավարման համակարգերին, որոնք ավելի բարդ էին, ավելի թանկ և պահանջում էին ավելի հաճախակի սպասարկում։ PLC-ների ի հայտ գալով, կառավարման առաջադրանքները կարող էին ճկունորեն ծրագրավորվել և հեշտությամբ հարմարեցվել կոնկրետ կարիքներին։
PLC-ի հիմնական բաղադրիչները
Ընդհանուր առմամբ, PLC-ն բաղկացած է մի քանի հիմնական բաղադրիչներից, որոնք կարևոր դեր են խաղում դրա աշխատանքի մեջ: Այդ բաղադրիչներն են՝
1. Կենտրոնական մշակման բլոկ (CPU): Կենտրոնական մշակման բլոկը PLC-ի ուղեղն է, որը մշակում է օգտատիրոջ կողմից գրված ծրագրային հրահանգները: Կենտրոնական մշակման բլոկը կարդում է սենսորներից ստացված մուտքային տվյալները, մշակում տվյալները և տրամադրում է համապատասխան ելքային տվյալներ՝ ակտուատորները կառավարելու համար:
2. Հիշողություն. PLC-ները ունեն տարբեր տեսակի հիշողություն ծրագրեր և գործառնական տվյալներ պահելու համար: Այս հիշողությունը ներառում է RAM (ժամանակավոր տվյալների համար), ROM (մշտական հրահանգների համար), EEPROM (անփոփոխ պահեստավորման համար) և այլն:
3. Մուտքային/Ելքային (Մ/Ե) Մոդուլներ. Մ/Ե մոդուլները ծառայում են որպես միջերես PLC-ի և արտաքին սարքերի միջև: Մուտքային մոդուլները ազդանշաններ են ստանում սենսորներից, մինչդեռ ելքային մոդուլները ազդանշաններ են ուղարկում ակտուատորներին կամ այլ սարքերին:
4. Էլեկտրամատակարարում. Էլեկտրաէներգիա մատակարարող սնուցման աղբյուր PLC-ին և դրա բոլոր բաղադրիչներին, որպեսզի դրանք կարողանան պատշաճ կերպով աշխատել:
5. Ծրագրավորման սարք. Այս գործիքը օգտագործվում է PLC-ի ներսում ծրագրեր գրելու, փոփոխելու և վերահսկելու համար: Այն սովորաբար մասնագիտացված ծրագրակազմով համակարգիչ է:
PLC-ները գործում են սկանավորման ցիկլի սկզբունքով։ Այս ցիկլը բաղկացած է մի քանի փուլից, մասնավորապես՝
1. Մուտքային սկանավորում. PLC-ն կարդում է բոլոր մուտքային սարքերի, ինչպիսիք են սենսորները և կոճակները, կարգավիճակը:
2. Ծրագրի կատարում. PLC-ն կատարում է ծրագրում հրահանգները՝ հիմնվելով սկանավորման մուտքային տվյալներից ստացված տվյալների վրա:
3. Արդյունքի սկանավորում. PLC-ն թարմացնում է բոլոր ելքային սարքերի կարգավիճակը՝ համաձայն ծրագրի կատարման արդյունքների:
4. Տնային տնտեսություն. PLC-ն կատարում է մի շարք ներքին գործողություններ, ինչպիսիք են արտաքին սարքերի հետ կապը կամ այլ սպասարկման աշխատանքներ:
Այս գործընթացը կրկնվում է շատ արագ ցիկլերով, սովորաբար միլիվայրկյաններով, ուստի PLC-ն կարողանում է շատ արագ արձագանքել փոփոխություններին։
PLC-ի տեսակները
PLC-ները կարող են դասակարգվել տարբեր գործոնների հիման վրա, ինչպիսիք են հզորությունը, ֆիզիկական ձևը և ֆունկցիոնալությունը: Ահա PLC-ների մի քանի հաճախ օգտագործվող տեսակներ՝
1. ԲԲԸ՝ հիմնված հզորության վրա.
– Նանո/Միկրո PLC։ Ունի սահմանափակ թվով մուտքեր և ելքեր, հարմար է պարզ կիրառությունների համար՝ փոքր թվով մուտք/ելքերով։
– Կոմպակտ PLC. Առաջարկում է ավելի շատ մուտք/ելք և լրացուցիչ հնարավորություններ, սովորաբար օգտագործվում է ավելի բարդ կիրառություններում։
– Մոդուլային PLC. Բաղկացած է մոդուլներից, որոնք կարող են ավելացվել կամ փոխարինվել անհրաժեշտության դեպքում։ Շատ ճկուն է և իդեալական է աճող համակարգերի համար։
2. Ֆիզիկական ձևի վրա հիմնված PLC:
– Ռաքին ամրացված. PLC-ն տեղադրված է ռաքի մեջ՝ մուտքի/ելքի մոդուլների, սնուցման աղբյուրի և պրոցեսորի մոդուլների համար նախատեսված անցքերով։
– Աղյուսե ոճով. Կոմպակտ PLC՝ մեկ ինտեգրված պատյանով, որը պարունակում է բոլոր հիմնական բաղադրիչները։
3. Ֆունկցիոնալության վրա հիմնված PLC:
– Ինտեգրված PLC. Ունի ընդհանուր կիրառությունների համար նախատեսված հիմնական հատկանիշներ։
– Առաջադեմ PLC. Հագեցած է առաջադեմ հնարավորություններով, ինչպիսիք են ցանցային կապը, բարդ տվյալների մշակումը և իրական ժամանակի հնարավորությունները։
PLC ծրագրավորման լեզու
PLC-ն աշխատացնելու համար մենք պետք է գրենք ծրագրեր, որոնք հրահանգվում են հատուկ ծրագրավորման լեզվով: Կան մի քանի ծրագրավորման լեզուներ, որոնք սովորաբար օգտագործվում են PLC-ների համար, ինչպես նշված է IEC 61131-3 ստանդարտում: Ահա դրանցից մի քանիսը.
1. Սանդուղքային դիագրամ (LD). Ծրագրավորման լեզու, որը նման է ռելեային տրամաբանության սխեմատիկ դիագրամի: Հեշտ հասկանալի է էլեկտրական կամ մեխանիկական կրթություն ունեցող տեխնիկների և ինժեներների համար:
2. Ֆունկցիոնալ բլոկ-սխեման (ՖԲԴ): Օգտագործում է ֆունկցիաների բլոկներ՝ տրամաբանական գործողությունները ներկայացնելու համար: ՖԲԴ-ները շատ օգտակար են բարդ գործընթացները տեսողականորեն պատկերելու համար:
3. Կառուցվածքային տեքստ (ST). Բարձր մակարդակի ծրագրավորման լեզու, որը նման է ավանդական ծրագրավորման լեզուներին, ինչպիսին է Pascal-ը: ST-ն ավելի ճկուն է և թույլ է տալիս ավելի բարդ ծրագրավորում:
4. Հրահանգների ցանկ (ՀՑՑ). Տեքստային ծրագրավորում, որը նման է ասեմբլերի լեզվին: ՀՑՑ-ը գծային է և շատ մանրամասն:
5. Հաջորդական ֆունկցիաների դիագրամ (ՀՖԴ): Օգտագործվում է գործընթացը հաջորդական քայլերով կազմակերպելու համար: ՀՖԴ-ն իդեալական է կատարման որոշակի հաջորդականություն պահանջող գործընթացները նկարագրելու համար:
PLC կիրառությունները արդյունաբերության մեջ
PLC-ները լայնորեն կիրառվում են տարբեր ոլորտներում՝ գործընթացները ավտոմատացնելու, արդյունավետությունը բարձրացնելու և մարդկային սխալները նվազեցնելու համար: Ահա արդյունաբերության մեջ PLC-ների կիրառման մի քանի օրինակներ.
1. Արտադրական արդյունաբերություն. Գործարաններում PLC-ները օգտագործվում են արտադրական մեքենաները, փոխադրիչ համակարգերը, ռոբոտները և այլ սարքերը կառավարելու համար: Օրինակ է ավտոմոբիլային արտադրական գծի կառավարումը, որը պահանջում է բարդ համակարգում:
2. Վերամշակող արդյունաբերություն. PLC-ները օգտագործվում են քիմիական վերամշակման, սննդի և խմիչքի վերամշակման, ինչպես նաև կեղտաջրերի մաքրման մեջ: Դրանք կարգավորում են նյութերի խառնումը, ջերմաստիճանը, ճնշումը և հոսքը:
3. Էներգետիկ արդյունաբերություն. Էլեկտրակայաններում PLC-ները կառավարում են էներգիայի բաշխումը, գազի վերամշակումը և ջրի մաքրման համակարգերը: Դրանք ապահովում են արդյունավետ և անվտանգ գործունեությունը:
4. Տրանսպորտ և լոգիստիկա. PLC-ները օգտագործվում են մուտքի և ելքի դարպասները, ավտոմատացված տրանսպորտային համակարգերը և պահեստների կառավարումը կառավարելու համար: Դրանք ապահովում են լոգիստիկայի արդյունավետ կառավարում:
5. Խելացի շենքեր և ենթակառուցվածքներ. PLC-ները կառավարում են HVAC (ջեռուցման, օդափոխության և օդորակման) համակարգերը, լուսավորությունը, վերելակները և անվտանգության համակարգերը խելացի շենքերում:
PLC-ի օգտագործման առավելությունները
Արդյունաբերական ավտոմատացման համակարգերում PLC-ների օգտագործումը մի քանի առավելություն ունի.
1. Ճկունություն. PLC-ներում ծրագրերը կարող են հեշտությամբ փոփոխվել կամ թարմացվել առանց սարքավորումների փոխարինման անհրաժեշտության: Սա թույլ է տալիս արագորեն հարմարվել փոփոխվող արտադրական կարիքներին:
2. Հուսալիություն և դիմացկունություն. PLC-ները նախագծված են կոշտ արդյունաբերական միջավայրերին դիմակայելու համար, ինչը դրանք ավելի հուսալի է դարձնում, քան ռելեային կառավարման համակարգերը:
3. Հեշտ սպասարկում. PLC-ները ունեն ներքին ախտորոշիչ հնարավորություններ, որոնք հեշտացնում են խնդիրների հայտնաբերումը և լուծումը:
4. Մասշտաբայնություն. անհրաժեշտության դեպքում կարող են ավելացվել մուտքի/ելքի մոդուլներ, ինչը թույլ է տալիս համակարգին աճել ընկերության աճին զուգընթաց։
5. Ծախսերի արդյունավետություն. Չնայած սկզբնական արժեքը կարող է ավելի բարձր լինել, PLC-ի օգտագործումը կարող է երկարաժամկետ հեռանկարում կրճատել շահագործման և սպասարկման ծախսերը:
Եզրակացություն
PLC-ները կարևոր դեր են խաղում արդյունաբերական ավտոմատացման աշխարհում: Իրենց համակարգերի և գործընթացների լայն շրջանակ կառավարելու ունակությամբ՝ PLC-ները հնարավորություն են տալիս բարձրացնել արդյունավետությունը, արտադրողականությունը և անվտանգությունը: PLC-ների հիմունքները, ներառյալ դրանց բաղադրիչները, շահագործման սկզբունքները, տեսակները, ծրագրավորման լեզուները և կիրառությունները, հասկանալը տարբեր արդյունաբերական ոլորտներում հաջող ներդրման առաջին քայլն է: PLC-ների օգտագործման միջոցով արդյունաբերությունները կարող են հասնել ավելի առաջադեմ ավտոմատացման, ինչը կօգնի բարձրացնել մրցունակությունը և նորարարությունը:
