Lắp đặt, đấu nối bộ điều khiển logic lập trình (PLC) trong tủ, tủ điện tự động hóa
Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) là một loại máy tính đặc biệt được sử dụng để tự động hóa các quy trình và đối tượng công nghệ.
Thuật ngữ PLC (viết tắt tiếng Anh — (PLC) bộ điều khiển logic khả trình) được giới thiệu bởi Odo Joseph Struger, một kỹ sư tại Allen -Bradley Hoa Kỳ vào năm 1971. Ông cũng đóng vai trò chính trong việc thống nhất các ngôn ngữ lập trình PLC.
Khi áp dụng thuật toán cho hệ thống điều khiển, thường cần phải có các hoạt động logic và tổ chức giao tiếp đặc biệt với các cảm biến, bộ truyền động và giao diện người-máy.
Một tính năng quan trọng của PLC là hoạt động thời gian thực của nó. Điều này được đảm bảo bằng việc sử dụng các bộ vi xử lý đặc biệt đảm bảo phản hồi của hệ thống đối với yêu cầu trong một khoảng thời gian nhất định.
PLC thường hoạt động trong các điều kiện bên ngoài bất lợi—nhiệt độ, độ ẩm, bụi, bức xạ điện từ, bức xạ. Do đó, máy tính gia đình thông thường không được sử dụng làm điều khiển.
Ở Nga từ năm 2007.bộ điều khiển khả trình đặc biệt GOST R IEC 61131-1-2016 có hiệu lực.
PLC dựa trên vi điều khiển — bộ vi xử lý chuyên dụng với kiến trúc chip đơn. Bộ vi điều khiển có thể hoạt động mà không cần chipset và bo mạch chủ, không cần hệ điều hành. Nhưng chế độ này chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống tự động cục bộ đơn giản. Trong các hệ thống phức tạp, các bộ xử lý đủ mạnh được sử dụng dưới sự kiểm soát của các hệ điều hành đặc biệt.
Để biết thêm thông tin về mục đích, thiết bị và các loại PLC, xem tại đây: Bộ điều khiển logic khả trình là gì
Sự đa dạng của PLC là rất lớn. Không có một công ty nào trong lĩnh vực tự động hóa và điện tử không sản xuất PLC của riêng mình. Tuy nhiên, tất cả các PLC đều được thống nhất bởi kiến trúc chung và tiêu chuẩn hóa các giao diện để kết nối các thiết bị bên ngoài.
Các hãng sản xuất PLC lớn nhất thế giới hiện nay là Siemens AG, Allen-Bradley, Rockwell Automation, Schneider Electric, Omron, Micubichi, Lovato. PLC được sản xuất bởi nhiều nhà sản xuất khác, bao gồm các công ty Nga Kontar LLC, Oven, Kontel LLC, Segnetiks, Fastwel Group, Tecon và các công ty khác.
Bộ điều khiển logic khả trình OWEN
Bộ điều khiển khả trình của Siemens từ sê-ri SIMATIC S7
Một ví dụ về sự xuất hiện của PLC trong một khối đơn tiêu chuẩn được hiển thị trong hình. Đó là PLC của OWEN (Nga) và PLC của 9 Siemens (Đức). Các đầu nối để kết nối nguồn, cảm biến và bộ truyền động được đặt ở cả hai bên của hộp.
Bộ điều khiển logic khả trình PLC 63 của OWEN (Nga) và PLC của Siemens (Đức)
Có các loại đầu vào-đầu ra sau: rời rạc, tương tự, phổ quát, chuyên dụng và giao diện.
Thông thường, các đầu vào rời rạc được sử dụng để kết nối các cảm biến có thể ở hai trạng thái: "hoạt động - thụ động" hoặc "bật - tắt". Sử dụng các đầu vào riêng biệt, bạn có thể kết nối các nút, công tắc, công tắc giới hạn, bộ điều nhiệt và các thiết bị khác.
Đầu vào rời rạc của bộ điều khiển TAns thường được tính toán để chấp nhận tín hiệu tiêu chuẩn với mức +24 V DC. Giá trị dòng điện điển hình cho một đầu vào kỹ thuật số (ở điện áp đầu vào +24 V) là khoảng 10 mA.
Các đầu ra rời rạc của PLC được sử dụng để tạo tín hiệu đầu ra với các tham số điện như một đầu vào rời rạc. Chúng thường được sử dụng để điều khiển bật hoặc tắt các ổ đĩa.
Theo GOST IEC 61131-2-2012 (Ngày giới thiệu 2014-07-01), đầu vào tương tự là thiết bị chuyển đổi tín hiệu liên tục thành số nhị phân rời rạc để hoạt động trong hệ thống bộ điều khiển khả trình.
Đối với đầu vào tương tự, dải điện áp DC tiêu chuẩn phổ biến nhất là –10… + 10 V và 0… + 10 V. Đối với đầu vào dòng điện, dải này là 0–20 mA và 4–20 mA.
Đầu vào tương tự cho phép kết nối các cảm biến tương tự với PLC.
Theo GOST 61131-2-2012 (Ngày giới thiệu 2014-07-01), đầu ra tương tự là một thiết bị chuyển đổi số nhị phân thành tín hiệu tương tự.
PLC có thể được trang bị I/O chuyên dụng cho phép đo thời lượng, cố định cạnh, đếm xung và điều khiển động cơ.
Số lượng này hoặc các đầu vào-đầu ra này là yếu tố chính quyết định khả năng của PLC khi tạo một hệ thống tự động hóa dựa trên nó.
Đầu ra PLC và kết nối các thiết bị bên ngoài
Theo thiết kế và phương pháp lắp đặt, có bốn phiên bản vỏ PLC:
- vỏ để gắn trên thanh ray DIN;
- nhà ở để gắn tường;
- phiên bản bảng điều khiển;
- thiết kế khung mở cho các hệ thống mô-đun nhúng.
Vỏ gắn thanh ray DIN được thiết kế để gắn PLC trên bảng điều khiển và có khóa lò xo đặc biệt để cố định trên thanh ray DIN tiêu chuẩn.
Vỏ treo tường thường được sản xuất theo tiêu chuẩn chống bụi và chống ẩm, đồng thời có các vòng đệm kín tích hợp để kết nối dây điện bên ngoài, cả nguồn và tín hiệu.
Phiên bản bảng điều khiển của PLC được sử dụng khi PLC được lắp đặt ở cửa ra vào của tủ tự động hóa. PLC bảng điều khiển thường có màn hình cảm ứng hiển thị sơ đồ ghi nhớ của dây chuyền quy trình tự động hoặc hệ thống tự động hóa cục bộ và được người vận hành sử dụng để nhập các tham số điều khiển.
PLC khung mở được sử dụng để tạo các hệ thống tự động hóa nhúng (trên bo mạch). Trong trường hợp này, PLC là một bảng mạch in với một bộ đầu nối để kết nối các thiết bị bên ngoài và chốt để kết nối với các bảng khác.
Các đầu nối có thể được làm bằng dây kết nối với PLC dưới kẹp vít hoặc có thể tháo rời. Loại thứ hai có lợi thế rõ ràng trong việc bảo trì, chẳng hạn như khi thay thế PLC. Trong trường hợp này, không thể nhầm lẫn giữa kết nối của dây. Tuy nhiên, việc sử dụng các đầu nối đôi làm tăng giá thành của PLC, đó là lý do tại sao các nhà sản xuất thường sử dụng các kết nối dây vít trong PLC hơn là các kết nối có thể tháo rời.
Các PLC đơn khối thường có màn hình tích hợp hoặc từ xa được cài đặt ở mặt trước của tủ điều khiển. Chúng có thể là đồ họa, tổng hợp hoặc cảm giác.
Hình dưới đây cho thấy một PLC có màn hình LCD tích hợp và bàn phím được sử dụng để đặt cục bộ các tham số của thuật toán điều khiển.
Các tiếp điểm của đầu nối PLC cung cấp cho người dùng PLC khả năng kết nối nhiều loại cảm biến khác nhau: tương tự, rời rạc, cũng như bộ truyền động và thiết bị I/O.
Ngoài ra, PLC có một bộ giao diện tiêu chuẩn cho các công cụ để triển khai các hệ thống tự động hóa phân tán bằng các loại kênh liên lạc khác nhau: hữu tuyến, vô tuyến, Internet.
Bộ điều khiển logic khả trình là cơ sở để sản xuất tủ (hoặc bảng) tự động hóa cho các mục đích khác nhau.
Việc lắp đặt các phần tử tự động hóa trên bảng điều khiển tủ được thực hiện theo thiết kế mạch điện, được phát triển theo các thông số kỹ thuật riêng cho từng hệ thống.
Công nghệ lắp đặt tủ tự động hóa cung cấp định tuyến riêng cho dây nguồn và dây tín hiệu trong các hộp phân phối (ví dụ: dây nguồn — ở hộp bên phải và dây tín hiệu — ở hộp bên trái, so với bảng lắp), bắt buộc phải đánh dấu dây, theo cho dự án và uốn các đầu trên dây bằng các thiết bị đầu cuối đặc biệt.
Tủ tự động hóa có thể có máy điều hòa không khí hoặc máy sưởi tích hợp để kiểm soát nhiệt độ bên trong.
Tủ tự động hóa dựa trên PLC
Hầu như tất cả các PLC hiện đại đều có bộ nguồn chuyển đổi tích hợp cung cấp điện từ nguồn bên ngoài trong dải điện áp xoay chiều từ 110 đến 265 volt (bộ chuyển đổi điện áp AD-DC) hoặc từ nguồn điện một chiều (bộ chuyển đổi điện áp DC-DC).
Bộ nguồn chuyển mạch có một số biện pháp bảo vệ tự động tích hợp: đoản mạch, quá nhiệt và quá tải.
Một kết nối nguồn PLC điển hình yêu cầu trước bộ lọc triệt tiêu đột biến. Việc lựa chọn nguồn cung cấp năng lượng xung được thực hiện theo giá trị của mức tiêu thụ năng lượng cần thiết và giá trị đầu ra cần thiết của công suất danh định.
Nếu nguồn chính của điện áp đầu vào bị tắt do tai nạn hoặc trục trặc, thì hoạt động hoặc tắt đúng thiết bị hoặc hệ thống có thể được đảm bảo bằng nguồn điện liên tục.
Mức độ bảo vệ của PLC được mã hóa bằng dấu IP (Xếp hạng bảo vệ chống xâm nhập). IP dịch theo nghĩa đen là mức độ bảo vệ xâm nhập. Hiện tại, đây là hệ thống chỉ định phổ biến nhất để bảo vệ thiết bị khỏi tác động của môi trường bên ngoài. Nó được sử dụng để biểu thị khả năng bảo vệ chống lại sự xâm nhập của các hạt vật chất khác nhau vào thiết bị theo kích thước hình học, bao gồm cả bụi và nước.
Mức độ bảo vệ IP - giải mã, ví dụ về thiết bị
Vỏ PLC, cũng như tủ hoặc bảng mà chúng được lắp đặt, có thể có một mức độ bảo vệ.
Việc lắp đặt và kết nối các bộ điều khiển logic khả trình (PLC) cụ thể trong các tủ và bảng tự động hóa phải được thực hiện theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
Hình ảnh tủ tự động hóa có bộ điều khiển logic khả trình:
