מהו בקר לוגי הניתן לתכנות

בקר (מאנגלית Control) - שליטה. הבקר במערכות אוטומטיות הוא כלי טכני המבצע פונקציות של בקרת תהליכים פיזיים בהתאם לאלגוריתם המוגדר, תוך שימוש במידע המתקבל מחיישנים ומוצג במכשירי קצה. כל מכשיר שיכול לפעול באופן אוטומטי כולל בקר בקרה - מודול המגדיר את ההיגיון של פעולת המכשיר.

בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות (PLC) - אמצעים טכניים המשמשים לאוטומציה של תהליכים טכנולוגיים. זהו מכשיר אלקטרוני מיוחד הפועל בזמן אמת.

ניתן לתכנת PLC דיגיטלית ובכך להתאים בקלות רבה לדרישות של תהליך מסוים. עם הגדלת הדרישות למכונות ותהליכי ייצור מודרניים, פתרונות אוטומציה של PLC הפכו לחלק בלתי נפרד מהייצור התעשייתי היומיומי.

אופן הפעולה העיקרי של PLC הוא השימוש האוטונומי לטווח ארוך שלו, לעתים קרובות בתנאים סביבתיים שליליים, ללא תחזוקה גדולה וללא התערבות אנושית.PLCs משמשים בדרך כלל לשליטה בתהליכים עוקבים, תוך שימוש בכניסות ויציאות כדי לקבוע את מצב האובייקט ולהנפיק פעולות בקרה.

בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות הם אידיאליים לשליטה אישית של יישומים, מכונות, מערכות ותהליכים שונים או ניהול כוח דיגיטלי.

בקר לוגי ניתן לתכנות הוא התקן מיקרו-מעבד שנועד לאסוף, להמיר, לעבד, לאחסן מידע וליצור פקודות בקרה, בעל מספר סופי של כניסות ויציאות, חיישנים, מתגים, מפעילים המחוברים אליהם לאובייקט הבקרה, ונועד לפעול ב מצבי זמן אמת.

PLC טיפוסי מורכב מהחלקים הבאים:

• לדוגמה, לחצנים, מחסומי אור או חיישני טמפרטורה מחוברים ליחידת הבקרה באמצעות הכניסות. הודות לרכיבים אלו, מערכת ה-PLC יכולה לנטר את המצב הנוכחי של המכונה.
• היציאות מחוברות למכשיר כגון מנועים חשמליים, שסתומים הידראוליים שה-PLC משתמש בהם כדי לשלוט במכונה מסוימת.
• תוכנית משתמש - תוכנת PLC, מספקת החלפת יציאות בהתאם להפעלת הכניסות.
• ממשק התקשורת משמש לחיבור ה-PLC למערכות אחרות.
• PLC כולל גם ספק כוח משלו, מעבד ואוטובוס פנימי.

מערכות בקרת ממסר-מגע בשימוש כיום מאופיינות באמינות נמוכה, נוכחות של מגעים פתוחים וכו'. השימוש בבקרים לוגיים ניתנים לתכנות (PLC) לאוטומציה של מערכות בקרה מקומיות הוא היעיל ביותר.

עם הזמן, PLCs ממשיכים להתפתח ולהסתגל לצרכים ספציפיים בסביבה התעשייתית.לפונקציות PLC יש מספר יתרונות: בשל הגמישות שלהן, ניתן להשתמש בהן במגוון רחב של תעשיות. ניתן לשנות את ההגדרות בכל עת מבלי להפריע לפעולת הציוד עצמו.

רק מכשירים הניתנים לתכנות בנפרד עבור בקרה, ניטור וויסות ביצועי מכונות ייצור יכולים לספק את הדרישות הגבוהות של התעשייה המודרנית.

בדרך כלל ניתן להתקין PLC ישירות על מכונת הייצור. זה חוסך את המקום הדרוש. מלבד היכולת לשלוט מרחוק ב-PLC, אחד היתרונות הגדולים שלו הוא יכולת התקשורת שלו.

PLCs מתוכנתים בהתאם לתקן IEC-61131-3. PLCs מתוכנתים בעזרת מתחמים מיוחדים, אחד הפופולריים ביותר הוא CoDeSys. הוא כולל את השפות הבאות: גרפיקה (דיאגרמת עמודות, דיאגרמת בלוק פונקציות, דיאגרמת פונקציות עוקבות, דיאגרמת פונקציות רציפה), טקסט (רשימת הוראות, טקסט מובנה).

בקר ההיגיון הניתן לתכנות הראשון בעולם הופיע באמצע המאה ה-20. המודיקון 084 היה ארון עם קבוצה של ממסרים ומגעים מחוברים, הזיכרון שלו היה רק ​​4 קילובייט. המונח PLC נטבע על ידי אלן-בראדלי בשנת 1971. יחד עם ריצ'רד מורלי, הוא "אבי PLC".

הראשונה מבין המערכות הללו מיוחסת לשני טכנאים, ריצ'רד אי. מורלי ואודו ג'יי. Strugger. בעוד שמורלי הציג את מערכת Modicon 084 שלו כ"מחשב מוליכים למחצה" ב-1969, אודו ג'יי. Struger עזר לפתח PLCs עבור אלן-בראדלי מבוסס ויסקונסין. שני המהנדסים נחשבים ליוצרים של בקר הלוגיקה (PLC) הראשון.עם הזמן, הדרישות מסביבות ייצור ברחבי העולם גדלו. כך ה-PLC התפתח והוכנס לשימוש בגרסאות רבות.

— מהנדס חשמל יעקב קוזנצוב

מבנה הבקר הלוגי הניתן לתכנות:

אלגוריתם עבודה PLC:

אופן הפעולה העיקרי של PLC הוא השימוש האוטונומי לטווח ארוך שלו, לעתים קרובות בתנאים סביבתיים שליליים, ללא תחזוקה גדולה ולמעשה ללא התערבות אנושית.

ל-PLC יש מספר מאפיינים המבדילים אותם ממכשירים אלקטרוניים אחרים המשמשים בהנדסת מכונות:

• בניגוד למיקרו-בקר (מחשב יחיד-שבב) - מעגל מיקרו שנועד לשלוט במכשירים אלקטרוניים - PLC משמשים בדרך כלל בתהליכי ייצור תעשייתיים אוטומטיים בהקשר של מפעל ייצור;

• שלא כמו מחשבים, PLCs מתמקדים בעבודה עם יחידות מכונות באמצעות קלט מתוחכם של אותות תחושתיים ופלט של אותות למפעילים, ממוקד בקבלת החלטות ובבקרת מפעיל;

• שלא כמו מערכות משובצות, PLCs מיוצרים כמוצרים עצמאיים, נפרדים מהציוד שהם שולטים בהם.

• נוכחות של מספר מורחב של פעולות לוגיות ויכולת להגדיר טיימרים ומונים.

• לכל שפות התכנות PLC יש גישה קלה למניפולציה של סיביות במילות מכונה, בניגוד לרוב שפות התכנות ברמה גבוהה במחשבים מודרניים.

ישנם PLCs ברמות שונות של מורכבות, בהתאם למורכבות משימות האוטומציה שיש לפתור.

הפעולות הבסיסיות של PLC מתאימות לבקרה המשולבת של מעגלים לוגיים של יחידות ספציפיות - מכאניות, חשמליות, הידראוליות, פנאומטיות ואלקטרוניות.

בתהליך הבקרה, בקרים מייצרים אותות פלט (מופעל - כבוי) לבקרת מפעילים (מנועים חשמליים, שסתומים, סולנואידים ושסתומים) בהתבסס על תוצאות עיבוד אותות המתקבלים מחיישנים או התקנים ברמה גבוהה יותר.

בקרים מודרניים הניתנים לתכנות מבצעים גם פעולות אחרות, כמו שילוב הפונקציות של מונה וטיימר מרווחים, וטיפול בעיכובי אותות.

לבקרי לוגיקה ניתנים לתכנות ברמה בינונית וברמה גבוהה בדרך כלל יש חומרה ותוכנה מובנית של בקרת תנועה, במיוחד מודולי מונה מהירים, מודולי מיקום וכו', המאפשרים יישום קל יחסית של פונקציות בקרת תנועה ומספקים מיקום דיוק גבוה.

מבחינה מבנית, PLCs מותאמים לפעול בתנאים תעשייתיים טיפוסיים, תוך התחשבות באטמוספרות מזוהמות, רמות אותות, עמידות תרמית ולחות, חוסר אמינות של ספקי כוח, כמו גם זעזועים ורעידות מכניות. למטרה זו, חלק החומרה סגור במארז חזק הממזער את ההשפעה השלילית של מספר גורמי ייצור.

ההבדל העיקרי בין PLC ומעגלי בקרה ממסר הוא האלגוריתמים המיושמים באמצעות תוכניות. בקר יחיד יכול ליישם מעגלים המקבילים לאלפי אלמנטים לוגיים קשיחים. יתר על כן, אמינות המעגל אינה תלויה במורכבותו.

בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות פועלים באופן מסורתי בתחתית מערכות בקרת מפעלים אוטומטיות (ACS) - מערכות הקשורות ישירות לטכנולוגיות ייצור.

PLCs הם בדרך כלל השלב הראשון בבניית מערכות בקרה. הסיבה לכך היא שהצורך לבצע אוטומציה של מכונה או מפעל הוא תמיד הברור ביותר. זה נותן אפקט כלכלי מהיר, משפר את איכות הייצור, נמנע מעבודה פיזית תובענית ושגרתית. PLC בהגדרה בנויים לעבודה זו.

היתרון העיקרי של PLC הוא שמנגנון קטן יכול להחליף מספר עצום של ממסרים אלקטרו-מכאניים, כמו גם זמן סריקה מהיר, מערכות I/O קומפקטיות, כלי תכנות סטנדרטיים וממשקים מיוחדים המאפשרים חיבור של התקני אוטומציה לא סטנדרטיים ישירות אל הבקר או שילוב ציוד שונה למערכת בקרה אחת.

כיצד לבחור את ה-PLC הנכון

בחירת בקר לתכנות היא משימה חשובה וקשה בעת יצירת מערכות לבקרה אוטומטית של פרמטרים טכנולוגיים בכל מפעל תעשייתי.

בעת בחירת זה, יש צורך לקחת בחשבון ולהעריך מספר רב של גורמים. על ידי שילוב הדרישות הטכנולוגיות לאובייקט ספציפי לבקרה אוטומטית עם ניתוח השוואתי של בקרי לוגיקה מודרניים ניתנים לתכנות, אתה יכול לקבל את ההחלטה הנכונה.

סיווג PLC:

בעת רכישת PLC, הצעד הראשון הוא לשקול היטב איזה סוג מתאים למטרה.

PLCs קלאסי הם מודולים שניתן לתכנת בדרך כלל באמצעות מחשב. לאחר מכן, המחשב אינו נחוץ עוד להפעלת ה-PLC עצמו.באופן עקרוני, יש להבחין בין PLCs מודולריים, קומפקטיים ומחורצים.

PLCs קומפקטיים הם בדרך כלל זולים יותר ותופסים פחות מקום. לאחר מכן, הוא משמש בעיקר לתהליכי אוטומציה קטנים.

בנוסף ליישומים המבוססים על פלטפורמת PC, ישנם גם PLC קומפקטיים הניתנים לתכנות מלוח בקרה ללא PC.

PLCs מודולריים מציעים את היכולת להרכיב באופן גמיש את יחידת הבקרה ממודולים בודדים, כך שניתן לתכנת משימות אוטומטיות מורכבות יותר.

ישנם מודולים שניתן ליישם במערכת ככרטיסי פלאג-אין בחריץ פנוי בלוח האם.

כמו כן, יש צורך להבחין בין PLCs באופן שבו הם עושים את עבודתם. בנוסף למודלים השולטים בתשומות במחזור שנקבע מראש ו-PLC שמעבדים פלטים בשלבים שונים, זמינים גם דגמי PLC מונעי אירועים.

לפני רכישת PLC יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לכמות התשומות והיציאות, בנוסף יש צורך להתייחס לפרמטרים נוספים שלא נלקחו בחשבון במהלך התכנון הראשוני. שקול גם אם אתה צריך PLC עם תצוגה משולבת ופאנל מגע. במקרים מסוימים, קריאת הערכים וניהול המערכת באמצעות תשתית ה-IT הקיימת עשויה להספיק.

מה זה HMI

HMI (ממשק מכונה אנושי) - ממשק תקשורת בין אדם למכונה. ממשקים אינטואיטיביים וידידותיים אלו משמשים כדי לאפשר למשתמשים להפעיל ולהפעיל מכונות ללא ידע מעמיק בתכנות PLC. סוג אחד של התקני HMI הם מערכות SCADA: מערכות רכישת נתונים ובקרה תפעולית (מערכות SCADA)