Автоматжуулалт дахь PLC-ийн үндэс
Программчлагдах Логик Хянагч (PLC) нь орчин үеийн үйлдвэрлэлийн автоматжуулалтын салшгүй хэсэг болсон. Эдгээр нь олон талт, бат бөх бөгөөд янз бүрийн процесс, машин механизмыг хянахад зайлшгүй шаардлагатай. Энэ нийтлэлд PLC-ийн үндэс суурь, тэдгээрийн архитектур, програмчлал, функц, автоматжуулалтын ач холбогдлыг судлах болно.
PLC-ийн танилцуулга
PLC нь цахилгаан механик процессыг автоматжуулахад туслах зориулалттай тусгай дижитал компьютер юм. Эдгээр процессууд нь үйлдвэрийн угсралтын шугам дээрх машин механизмыг хянахаас эхлээд зугаа цэнгэлийн тоглоом эсвэл гэрэлтүүлэг хүртэл янз бүр байж болно. PLC нь бат бөх бөгөөд хатуу ширүүн үйлдвэрлэлийн орчинд ажиллахад зориулагдсан тул найдвартай, үр ашигтай хяналтын үйл ажиллагааг хангадаг.
Түүх ба хувьсал
PLC-ийн зохион бүтээгч нь 1960-аад оны сүүлээр анхны модульчлагдсан PLC-ийг боловсруулсан Дик Морлигийн ач гэж тооцогддог бөгөөд тэрээр нарийн төвөгтэй реле дээр суурилсан удирдлагыг орлуулах зорилготой байв. PLC-ийг нэвтрүүлснээр аж үйлдвэрийн хяналтын системд хувьсгал хийж, илүү уян хатан байдлыг хангаж, утасны нарийн төвөгтэй байдлыг бууруулсан. Хэдэн арван жилийн турш PLC нь технологийн дэвшлийн хамт хөгжиж, илүү сайн харилцаа холбооны протокол, дэвшилтэт програмчлалын хэл, нэгдсэн хяналтын функц зэрэг сайжруулсан боломжуудыг санал болгосон.
PLC-ийн архитектур
PLC-ийн архитектурыг ойлгох нь түүний ажиллагааг ойлгоход чухал ач холбогдолтой. Ердийн PLC систем нь хэд хэдэн гол бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ.
1. Төв боловсруулах нэгж (CPU): CPU нь PLC-ийн тархи бөгөөд санах ойд хадгалагдсан удирдлагын заавруудыг гүйцэтгэдэг. Энэ нь үйлдлүүдийг гүйцэтгэж, өгөгдлийг боловсруулж, бусад модулиудтай холбогддог.
2. Санах ой: PLC нь тогтворгүй (RAM) болон тогтворгүй (ROM, EEPROM) санах ойтой. RAM нь ажиллах явцад түр зуурын өгөгдөл хадгалахад ашиглагддаг бол тогтворгүй санах ой нь удирдлагын програмыг хадгалж, цахилгаан тасарсан үед ч өгөгдлийг хадгалдаг.
3. Оролт/Гаралтын (I/O) модулиуд:
– Оролтын модулиуд: Эдгээр нь мэдрэгчтэй холбогдож, температур, даралт, байрлал зэрэг өгөгдлийг цуглуулдаг.
– Гаралтын модулиуд: Эдгээр нь хяналтын үйлдлүүдийг гүйцэтгэхийн тулд хөдөлгүүр, хавхлага, чийдэн зэрэг хөдөлгүүр эсвэл төхөөрөмжтэй холбогддог.
4. Цахилгаан хангамж: CPU болон I/O модулиудад зохих цахилгаан эрчим хүчийг хуваарилж байгааг баталгаажуулдаг.
5. Харилцаа холбооны интерфэйсүүд: Орчин үеийн PLC нь бусад төхөөрөмж, PLC эсвэл төв удирдлагын системтэй холбогдохын тулд холбооны портууд (Ethernet, RS232, RS485)-аар тоноглогдсон байдаг.
PLC програмчлалын хэл
PLC-үүдийг машин механизм болон процессуудыг хянахын тулд тусгай програм хангамж ашиглан програмчилдаг. Програмчлалын хэлийг IEC 61131-3 стандартад стандартчилсан бөгөөд энэ нь таван үндсэн програмчлалын хэлийг тодорхойлдог:
1. Шатны логик (LD): Цахилгаан релений диаграммтай төстэй бөгөөд удирдлагын логикийг илэрхийлэхийн тулд тэмдэг ашигладаг. Энэ нь ойлгомжтой график шинж чанартай тул өргөн хэрэглэгддэг.
2. Функцийн блок диаграм (FBD): Функц болон холболтыг дүрслэхэд блокуудыг ашигладаг бөгөөд удирдлагын логикийн дүрслэлийг өгдөг.
3. Бүтцийн текст (ST): Нарийн төвөгтэй алгоритм болон өгөгдөл боловсруулахад тохиромжтой, өндөр түвшний Паскаль хэлтэй төстэй хэл.
4. Зааварчилгааны жагсаалт (IL): Зааврыг энгийн бөгөөд хурдан гүйцэтгэхэд ашигладаг доод түвшний, ассемблер маягийн хэл.
5. Дараалсан функцийн диаграмм (SFC): Удирдлагын процессыг дараалсан үйлдлүүдэд тохиромжтой, урсгалын диаграммын хэлбэрээр илэрхийлнэ.
PLC-ийн үйл ажиллагаа
PLC-ийн ажиллагааг циклийн сканнердах процесст хувааж болох бөгөөд үүнийг ихэвчлэн PLC-ийн "сканнердах мөчлөг" гэж нэрлэдэг. Сканнердах мөчлөг нь дараах алхмуудаас бүрдэнэ.
1. Оролтын сканнер: PLC нь оролтын төхөөрөмжүүдийн төлөвийг уншиж, өгөгдлийг санах ойд хадгалдаг.
2. Хөтөлбөрийн гүйцэтгэл: Хяналтын логикийг оролтын өгөгдөл дээр үндэслэн гүйцэтгэж, гаралтын төлөвүүдийг шинэчилдэг.
3. Гаралтын сканнер: PLC нь програмын гүйцэтгэлийн үр дүнгийн дагуу гаралтын төхөөрөмжүүдийн төлөвийг шинэчилдэг.
4. Харилцаа холбоо ба цэвэрлэгээ: ХХК нь дотоод харилцаа холбоо, оношилгоо, дотоод бүртгэлийн шинэчлэлтийг удирддаг.
Энэхүү сканнердах мөчлөг нь тасралтгүй давтагддаг бөгөөд энэ нь үйл явцыг бодит цагийн хяналт, хяналтыг баталгаажуулдаг.
PLC ашиглахын давуу талууд
Аж үйлдвэрийн автоматжуулалтад PLC нь олон давуу талтай:
1. Найдвартай байдал: PLC нь үйлдвэрлэлийн хатуу ширүүн орчинд тэсвэртэй байхаар бүтээгдсэн бөгөөд өндөр найдвартай байдал, урт наслалтыг хангадаг.
2. Уян хатан байдал: PLC-ийн тусламжтайгаар хяналтын логикийг өөрчлөх эсвэл өргөжүүлэх нь илүү хялбар бөгөөд энэ нь өөрчлөгдөж буй үйлдвэрлэлийн хэрэгцээнд хурдан дасан зохицох боломжийг олгодог.
3. Утас холболтыг багасгах: Хатуу утсан реле удирдлагаас ялгаатай нь PLC нь утасны нарийн төвөгтэй байдал болон зардлыг бууруулдаг.
4. Оношлогоо ба алдааг олж засварлах: Орчин үеийн PLC нь дэвшилтэт оношлогооны хэрэгсэл, үзүүлэлтүүдийг санал болгодог бөгөөд энэ нь алдааг хурдан тодорхойлж, засахад тусалдаг.
5. Интеграци: PLC нь SCADA (Хяналтын хяналт ба өгөгдөл цуглуулах) болон DCS (Тархсан удирдлагын системүүд) зэрэг бусад автоматжуулалт болон удирдлагын системүүдтэй хялбархан нэгтгэгдэж чаддаг.
Автоматжуулалтад PLC-ийн хэрэглээ
PLC-үүдийг янз бүрийн салбарт үйл явц болон машин механизмыг автоматжуулахад ашигладаг:
1. Үйлдвэрлэл: Угсрах шугамаас эхлээд робот гар хүртэл PLC нь үйлдвэрлэлийн үйлдвэрүүдийн нарийн төвөгтэй үйл ажиллагааг хянадаг.
2. Хүнс ба ундаа: ХХК нь хүнс, ундааны бүтээгдэхүүний боловсруулалт, сав баглаа боодол, чанарын хяналтыг удирддаг.
3. Эрчим хүчний салбар: PLC нь турбины удирдлага болон түгээлтийн сүлжээ зэрэг цахилгаан станцуудын үйл явцыг хянаж, хянадаг.
4. Барилгын автоматжуулалт: HVAC (Халаалт, Агааржуулалт, Агааржуулагч), гэрэлтүүлэг, аюулгүй байдлын системүүдийг бүгдийг нь PLC дээр суурилсан удирдлага ашиглан удирддаг.
5. Автомашины үйлдвэрлэл: PLC-ийг гагнуур, будах, угсрах зэрэг тээврийн хэрэгслийн үйлдвэрлэлийн бүх үе шатанд ашигладаг.
PLC-ийн ирээдүй
Аж үйлдвэрүүд Аж Үйлдвэрийн Интернет (IIoT) болон Аж Үйлдвэр 4.0 руу шилжиж байгаа тул PLC нь сайжруулсан холболт, кибер аюулгүй байдлын арга хэмжээ, үүлэн тооцоолол болон том өгөгдлийн аналитиктай нэгтгэх зэрэг дэвшилтэт функцуудыг нэгтгэхээр хөгжиж байна. PLC-ийн ирээдүй нь аж үйлдвэрийн автоматжуулалтын үр ашиг, инновацийг бий болгохын тулд ухаалаг технологи, хиймэл оюун ухаантай уялдаа холбоотой байх чадварт оршино.
Дүгнэлт
Программчлагдах логик хянагч нь үйлдвэрлэлийн автоматжуулалтын гол тулгуур бөгөөд машин механизм, процессыг нарийн, үр ашигтайгаар хянах боломжийг олгодог. Тэдгээрийн олон талт байдал, бат бөх чанар, дасан зохицох чадвар нь орчин үеийн салбарт зайлшгүй шаардлагатай болгодог. PLC-ийн үндсийг ойлгох нь - тэдгээрийн архитектур, програмчлал, ажиллагаа, хэрэглээ нь - нь янз бүрийн үйлдвэрлэлийн орчинд тэдгээрийн чадавхийг ашиглах үндэс суурийг тавьдаг. Технологи хөгжихийн хэрээр PLC нь автоматжуулалтын ирээдүйг бүрдүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэх нь дамжиггүй.
