Relay Logic Skýring í PLC Control System

Nútíma PLC Control System tækni er byggð á hugmynd frá tímum rafvélrænna tækja: relay logic. Þessi forritunaraðferð afritar stafrænt hvernig líkamleg gengi, spólur og tengiliðir virka.

Allir sem vinna við sjálfvirkni verða að skilja þessa meginreglu. Það myndar grunninn að Ladder Diagram (LD), algengasta PLC forritunarmálinu sem notað er í dag. Náðu þér í þetta hugtak og þú getur lesið, skrifað og lagað flest stjórnkerfi sem eru í notkun.

Þessi handbók tekur þig frá grunnreglum til notkunar sérfræðinga. Við munum kanna:

Hvernig stjórnun hófst með harðvíruðum gengiskerfum.

Hvernig líkamlegir hlutar verða stafrænar PLC leiðbeiningar.

Hvernig á að byggja upp lykilstýringarrásir með stigarökfræði.

Ítarlegar aðferðir og algeng mistök til að forðast.

Hvers vegna PLC-undirstaða kerfi virka betur.

The Hardwired Foundation

Áður en PLCs voru til þýddi iðnaðarstýring líkamlegt völundarhús víra og rafvélrænna liða. Skilningur á þessum grunni gerir það að verkum að auðvelt er að átta sig á breytingunni yfir í stafræna rökfræði.

Tengd stjórnkerfi nota efnislega hluta til að búa til-ákvarðanatökurásir. Aðalhlutinn er rafvélræna gengið.

Þegar rafstraumur flæðir í gegnum spólu gengisins myndar það segulsvið. Þetta svið dregur lítið málmstykki sem kallast armature. Armaturen hreyfir rafsnertiefni líkamlega, annað hvort lokar hringrás eða opnar hana.

Staða þessara tengiliða skiptir máli:

Venjulega opið (NO):Snertingin helst opin þegar gengispólan er ekki afl. Það lokar til að leyfa straumflæði aðeins þegar spólan fær orku.

Venjulega lokað (NC):Snertingin helst lokuð þegar gengispólan hefur ekkert afl, sem leyfir straumflæði. Það opnast til að rjúfa hringrásina þegar spólan fær orku.

Líkamleg raflögn skapaði rökfræðina. Tveir tengiliðir í röð gerðu AND-hlið-þarf að loka báðum til að hleypa afli. Með því að tengja þau samhliða varð til OR-hlið-annaðhvort gat sent rafmagn. Flókin kerfi þurftu tugi liða og neta af punkti-til-punkta. Allt þetta fyllti stóra stjórnskápa.

Þýðir yfir á PLC

PLC stýrikerfi tekur allt harðsnúið spjaldið og endurskapar það í hugbúnaði. Líkamleg gengi, tengiliðir og vír verða að minnisbitum og rökréttum leiðbeiningum. Örgjörvi PLC keyrir þessar leiðbeiningar hver á eftir annarri.

Þessi stafræna þýðing myndar hjarta stiga rökfræðiforritunar. Hver líkamlegur hluti hefur beina stafræna samsvörun.

Athugaðu-Kveikt / venjulega opið (XIC / --| |--) Tengiliður:Þetta er grunnkennsla. Það athugar stöðu minnisbita. Leiðbeiningin er „sönn“ ef bitinn er 1. Hún er „ósönn“ ef bitinn er 0.

Athugaðu-Slökkt / Venjulega lokaður (XNC / --|/|--) Tengiliður:Þessi kennsla virkar á öfugan hátt. Það er "satt" ef minnisbitinn er 0. Hann er "ósatt" ef bitinn er 1. Þetta er nauðsynlegt fyrir misheppnaða-rökfræði og stöðvunarhnappa.

FramleiðslaSpóla (OTE / --( )--): Þessi leiðbeining skrifar í minnisbita. Ef samsetning XIC og XNC tengiliða á undan henni á rökþrepinu er "sönn" setur OTE leiðbeiningin bitann á 1. Þetta "kveikir" spóluna.

Þessar leiðbeiningar vinna með minnisbitum tengdum hinum raunverulega heimi í gegnum inntak/úttak (I/O) einingar PLC. Inntaksbiti (eins og I:0/0) sýnir spennuástand efnislegs inntakstengis. Úttaksbiti (eins og O:0/0) stjórnar stöðu líkamlegrar úttaksstöðvar.

Hagnýt útfærsla

Kenning verður færni þegar þú beitir henni. Nú getum við sameinað þessa stafrænu íhluti til að byggja upp virka stýrirásir í stigarökfræði.

Byrja/stöðva innsigli-Inn

Markmiðið er að nota stundarstarthnapp til að kveikja á mótor. Mótorinn er áfram á þar til einhver ýtir á stöðvunarhnapp. Þetta er klassíska „þriggja-víra stýrirásin, endurgerð stafrænt.

Rökfræðin notar hugtakið „innsigla-inn“ eða „lás“. Venjulega opinn „Start_Button“ tengiliður tengist í röð við venjulega lokaðan „Stop_Button“ tengilið. Þetta leiða til "Motor" úttakspólunnar.

Lykilhlutinn: Venjulega opinn tengiliður tengdur „Motor“ úttakinu sjálfu tengist samhliða „Start_Button“ tengiliðnum.

Þegar stjórnandinn ýtir á "Start_Button" verður þrepið satt. "Motor" spólan virkjar. Í næstu PLC skönnun er „Motor“ tengiliðurinn nú líka sannur. Þetta skapar samhliða leið fyrir rökfræðiflæði. Rekstraraðilinn getur sleppt „Start_Button“ og hringrásin helst „innsigluð-inni“ í gegnum eigin tengilið. Eina leiðin til að brjóta hringrásina er að ýta á "Stop_Button." Þetta opnar venjulega lokaða snertingu og slekkur á mótornum.

Öryggislæsingar

Markmiðið er að koma í veg fyrir að vél gangi ef öryggishlíf er opin. Þetta verndar rekstraraðilann. Þetta er grunnnotkun samlæsingar innan PLC stýrikerfis.

Við setjum leiðbeiningar sem tákna hlífðarhurðarrofann í röð við úttaksspólu mótorsins. Fyrir hámarks öryggi notum við venjulega lokaðan takmörkarrofa á hurðinni. Þessi rofi tengist PLC inntak.

Í stigalógíkinni notum við Examine If Closed (XIC) tengiliður fyrir þetta inntak. Þegar hlífðarhurðin er líkamlega lokuð er NC rofinn lokaður. PLC inntakið er ON, XIC tengiliðurinn er sannur og mótorinn getur keyrt.

Ef rekstraraðili opnar hurðina opnast líkamlegi NC rofinn. PLC inntakið slekkur á sér, XIC tengiliðurinn verður falskur og rökþrepið rofnar. Þetta slekkur strax á mótorspólunni og skapar bilunar-öruggt ástand.

Tímamælir og teljarar

PLCs bjóða upp á öflugar leiðbeiningar sem eiga sér ekki einfalt jafngildi í grunngengiskerfum. Tímamælir og teljarar eru gott dæmi.

Tímamælir á-Töf (TON) seinkar aðgerð. Dæla verður til dæmis að ganga í 30 sekúndur eftir að einhver ýtir á starthnapp. TON leiðbeiningin hefur virkjuð inntak og fylgist með tíma þegar þrepið er satt. Þegar uppsafnaður tími hans nær forstilltu gildinu (eins og 30 sekúndur), verður "Done" bitinn (DN) hans sannur. Þessi DN biti getur síðan stjórnað annarri rökfræði sem tengilið.

Count-Up (CTU) teljari rekur atburði. Ímyndaðu þér að telja flöskur á færibandslínu með mynda-augskynjara. CTU leiðbeiningin eykur safngildi þess í hvert sinn sem þrepa rökfræðin fer úr fölsku í satt. Þegar rafgeymirinn nær forstilltu gildinu verður "Done" biti hans sannur. Þú getur notað þetta til að stöðva færibandið eða stjórna flutningshliði.

Samanburður-við-hlið

Til að skilja kraftinn í PLC, skulum við bera saman báðar aðferðirnar fyrir einfalt stýrikerfi fyrir færibönd. Verkefnið: Færiband byrjar með „Start“ hnappi og stoppar með „Stop“ hnappi. Það hættir líka ef mynd-auga í lokin er læst í meira en 2 sekúndur.

Hefðbundin harðvíruðRelaySkýringarmynd:

Þetta þyrfti miðlungs flókið pallborð. Þú þarft gengi fyrir ræsingu/stöðvunarrökfræðina (CR1), sérstakt stillanlegt tímasetningargengi (TR1) og annað stjórngengi fyrir mynda-augrógíkina (CR2). Raflögnin yrðu flókin. Ræsingarhnappurinn kveikir á CR1, en snertingin lokar honum inn. Stöðvunarhnappurinn rýfur innsiglið. Myndaaugað{10}kveikir á tímatökugengi TR1. Eftir 2 sekúndur opnar tengiliður TR1 hringrás til að slökkva á aðalmótorsnertibúnaðinum. Bilanaleit myndi þurfa margmæli, athuga spennu á mörgum stöðum á mörgum íhlutum.

SamsvarandiPLCLadder Logic forrit:

Þetta tekur aðeins tvö eða þrjú einföld rök af rökfræði.

Hringur 1:Klassískt start/stopp innsigli-í rökfræði fyrir færibandsmótorinn.

Hringur 2:Venjulega opinn tengiliður úr myndinni-augainntak gerir TON-teljara kleift með 2 sekúndna forstillingu.

Þrep 1 (Breyting):Venjulega lokuðum snertingu frá „Done“ bita tímamælisins (T4:0/DN) er bætt við í röð við úttaksspólu mótorsins.

Ef mynda-augað er læst byrjar tímamælirinn. Ef hann er lokaður í 2 sekúndur verður Lokið hluti tímamælisins sannur. NC tengiliðurinn í mótorþrepinu opnast og færibandið stöðvast. Það er hreint, sjónrænt og þarf enga aukahluti.

Beyond the Basics

Að skrifa vinnurökfræði er fyrsta skrefið. Að skrifa sterka, faglega og viðhaldshæfa rökfræði þarf dýpri skilning á því hvernig kerfið virkar. Þú þarft líka að forðast algeng mistök.

Þýðing á skýringarmyndum

Þegar gömlum harðvíruðum teikningum er breytt í PLC stýrikerfi getur bein þýðing verið hættuleg. Þú verður að greina hvað hringrásinni er ætlað að gera, ekki bara hvernig hún lítur út.

Eitt helsta vandamálið er „slóðir“. Í eðlisfræðilegri skýringarmynd getur straumur stundum fundið óvæntar samhliða leiðir í gegnum tengiliði. Þetta skapar óviljandi rökfræði. PLC keyrir eitt þrep í einu frá toppi til botns, þannig að þessar laumuleiðir eru ekki til. Kærulaus ein-í-þýðing getur breytt því hvernig vélin hegðar sér.

Annað mál er keppnisaðstæður. Tengd hringrás getur reitt sig á örsmáar tafir á því að líkamleg liða opnist og lokist. PLC skannar svo hratt að það gæti metið ástand öðruvísi en hægari vélrænni forveri hans. Þetta leiðir til bilana með hléum sem erfitt er að greina.

PLC skannatími

PLC virkar ekki samstundis. Það keyrir í samfelldri lykkju sem kallast skannahringurinn:

Lesa inntak:Það skannar öll líkamleg inntak og uppfærir innra minni þess.

Keyra rökfræði:Það leysir stigalogic forritið frá toppi til botns, þrep fyrir þrep.

Skrifaðu úttak:Það uppfærir allar líkamlegar úttak byggðar á niðurstöðum rökfræðiframkvæmda.

Þessi skannatími er mældur í millisekúndum, en hann er ekki núll. Mjög hratt inntaksmerki-eins og að ýta á hnapp sem er styttri en ein skönnunarlota-er alveg hægt að missa af. PLC les inntak, ýtt er á hnappinn og honum sleppt og við næstu inntaksskönnun er atburðurinn horfinn.

Í einu gangsetningarverkefni gat vél stundum ekki ræst. Eftir klukkutíma við að athuga raflögn komumst við að því að verið var að ýta á og sleppa augnablikshnappi hraðar en einni skönnunarlotu á ofhlaðnum PLC. Lausnin var að nota eins-skotsleiðbeiningar (ONS) til að festa hnappapressuna í innri bita. Þetta tryggði að rökfræðin myndi sjá það við næstu skönnun. Þetta sýnir hvers vegna þú verður að íhuga skannatíma í hönnun þinni.

Bestu starfsvenjur

Fagleg stigarökfræði snýst ekki bara um virkni. Þetta snýst um skýrleika fyrir þann sem þarf að leysa það mörgum árum síðar-og þessi manneskja gæti verið þú.

Notaðu alltaf tákn og athugasemdir. Sérhver inntak, úttak, innri biti, tímamælir og teljari verða að hafa lýsandi heiti (eins og "Main_Conveyor_Motor_On") og athugasemd sem útskýrir tilgang þess. Þetta er mikilvægasta venjan til að búa til kóða sem hægt er að viðhalda.

Hóptengda rökfræði saman. Öll rökfræði fyrir mótor 1-ræsingu/stöðvun hans, samlæsingar og bilanir- ættu að vera í einum hluta forritsins. Þetta skapar rökrétta, bóklega uppbyggingu sem auðvelt er að rata um.

Forðastu of flókna þrepa. Eitt þrep af rökfræði sem er fimm tengiliðir á breidd og þrjár greinar djúpt er martröð að leysa úr vandamálum. Það er miklu betra að skipta því í marga, einfaldari þrep. Notaðu innri bita (oft kallaðir „fánar“ eða „merki“) til að koma niðurstöðunni úr einu einföldu þrepi yfir á það næsta. Þessi framkvæmd fylgir skipulagðri forritunarreglum sem hvatt er til af stöðlum eins og IEC 61131-3.

Hinn skýri sigurvegari

Þegar nútímalegt PLC stýrikerfi er borið saman við hefðbundin harðsnúin liða til að stjórna rökfræði, eru PLC kostir yfirþyrmandi.

Minni raflögn og pláss:Einn fyrirferðarlítill PLC og I/O kort þess koma í stað gríðarstórs skáps af liða og kílómetra af vír. Dæmigert stjórnborðsstærð getur minnkað um allt að 60-80%. Þetta lækkar umtalsvert girðingar- og uppsetningarkostnað.

Aukinn sveigjanleiki:Þarftu að breyta tímamæli úr 5 sekúndum í 10 sekúndur? Með PLC er það hugbúnaðarbreyting sem gerð er á nokkrum sekúndum. Með liðamótum er um að ræða líkamlega endurnýjun og endurtengingu.

Ítarlegir eiginleikar:PLCs bjóða upp á innbyggða-aðgerðir fyrir teljara, teljara, stærðfræðiaðgerðir, gagnaskráningu og netsamskipti. Þessir eiginleikar eru annað hvort ómögulegir eða óhóflega dýrir og flóknir með liða.

Bættur áreiðanleiki:PLC eru solid-tæki án hreyfanlegra hluta til að slitna, brjóta eða soða lokað. Þetta eykur verulega meðaltíma milli bilana (MTBF) í stjórnkerfinu.

Aukin bilanaleit:Í stað þess að nota margmæli í háspennuskáp með-spennu getur forritari tengt fartölvu og fylgst örugglega með rökfræðinni í-rauntíma. Með því að sjá hvaða tengiliðir eru kveikt eða slökkt á sjónrænt á skjánum gerir það að greina vandamál hraðari og öruggari.

Að ná tökum á hornsteininum

Þetta ferðalag hefur tekið okkur frá smellum líkamlegra liða til hreins, skilvirks kóða nútíma PLC. Við höfum séð hvernig grunnhugtök gengisrökfræðinnar voru ekki hent, heldur frásoguð og endurbætt innan stafræna umhverfisins.

Góð tök á gengisrökfræðiskýringum í PLC stýrikerfi er ekki úrelt færni. Það er alger hornsteinn skilvirkrar sjálfvirkniforritunar. Það er tungumál vélanna.

Með því að skilja hvernig á að byggja upp rafrásir með stafrænum tengiliðum og spólum, hvernig á að útfæra tímamæla og samlæsingar og hvernig á að skrifa hreinan kóða sem hægt er að viðhalda, færðu kraft. Þú færð getu til að hanna, smíða og bilanaleita háþróuð sjálfvirknikerfi sem knýja nútíma heim okkar.

Sjá einnig

SSR hitaleiðni hönnun fyrir hámarks líftíma - Verkfræðingshandbók

Uppsetning solid state liða: Heildaruppsetningar- og umhirðuleiðbeiningar 2025

Solid State Relay Controls Motor Start: Complete 2025 Guide

Hvað er tímagengi? Skilgreining, vinna og notkun