înainte de apariția circuitelor logice solid-state, sistemele de control logic au fost proiectate și construite exclusiv în jurul releelor electromecanice. Releele sunt departe de a fi depășite în designul modern, dar au fost înlocuite în multe dintre rolurile lor anterioare ca dispozitive de control la nivel logic, retrogradate cel mai adesea la acele aplicații care necesită comutare de curent ridicat și/sau de înaltă tensiune.,sistemele și procesele care necesită control „on / off” abundă în comerțul și industria modernă, dar astfel de sisteme de control sunt rareori construite fie din relee electromecanice, fie din porți logice discrete. În schimb, computerele digitale umple nevoia, care poate fi programată pentru a face o varietate de funcții logice. la sfârșitul anilor 1960, o companie americană numită Bedford Associates a lansat un dispozitiv de calcul pe care l-au numit MODICON., Ca acronim, a însemnat controler digital Modular, iar mai târziu a devenit numele unei divizii de companie dedicată proiectării, fabricării și vânzării acestor computere de control cu scop special.alte firme de inginerie și-au dezvoltat propriile versiuni ale acestui dispozitiv și, în cele din urmă, a ajuns să fie cunoscut în termeni neproprietari ca PLC sau controler logic programabil., Scopul unui PLC a fost înlocuirea directă a releelor electromecanice ca elemente logice, înlocuind în schimb un computer digital solid cu un program stocat, capabil să imite interconectarea multor relee pentru a îndeplini anumite sarcini logice.un PLC are multe terminale „de intrare”, prin care interpretează stări logice” înalte „și” joase ” de la senzori și comutatoare., De asemenea, are multe terminale de ieșire, prin care emite semnale „înalte” și „joase” la lumini de alimentare, solenoizi, contactori, motoare mici și alte dispozitive care se împrumută la controlul pornit/oprit.într-un efort de a face PLC-urile ușor de programat, limbajul lor de programare a fost conceput să semene cu diagramele logicii scării. Astfel, un electrician industrial sau inginer electric obișnuit să citească schemele logice ale scării s-ar simți confortabil programând un PLC pentru a îndeplini aceleași funcții de control.,PLC-urile sunt computere industriale și, ca atare, semnalele lor de intrare și ieșire sunt de obicei 120 volți AC, la fel ca releele de control electromecanice pe care au fost proiectate să le înlocuiască. Deși unele PLC – uri au capacitatea de a introduce și de a emite semnale de tensiune DC de nivel scăzut de magnitudinea utilizată în circuitele de poartă logică, aceasta este excepția și nu regula. Standardele de conectare și programare a semnalului variază oarecum între diferite modele de PLC, dar sunt suficient de similare pentru a permite o introducere „generică” în programarea PLC aici.,

următoarea ilustrație arată un PLC simplu, așa cum ar putea apărea dintr-o vedere frontală. Două terminale cu șurub asigură conectarea la 120 volți AC pentru alimentarea circuitelor interne ale PLC, etichetate L1 și L2. Șase terminale cu șurub din partea stângă asigură conectarea la dispozitivele de intrare, fiecare terminal reprezentând un „canal” de intrare diferit cu propria etichetă „X”.

terminalul cu șurub din stânga jos este o conexiune „comună”, care este în general conectată la L2 (neutru) a sursei de alimentare de 120 VAC.,

în Interiorul PLC locuințe, conectat între fiecare terminal de intrare și Comune terminal, este un opto-izolator dispozitiv (Light-Emitting Diode), care oferă un izolate electric „high” logica semnal la calculator a circuitelor (un foto-tranzistor interpretează LED-uri de lumină) atunci când există 120 VAC tensiune aplicată între respective terminal de intrare și Comune terminal., Unui indicator cu LED-uri pe panoul frontal al PLC oferă o indicație vizuală a unui „energizat” de intrare:

semnalele de Ieșire sunt generate de PLC calculator a circuitelor activarea unui dispozitiv de comutare (tranzistor, TRIAC, sau chiar releu electromecanic), conectarea la „Sursa” terminal la orice de la „Y” etichetat terminale de ieșire. Terminalul „sursă”, în mod corespunzător, este de obicei conectat la partea L1 a sursei de alimentare de 120 VAC., Ca cu fiecare intrare, o indicare cu LED-uri pe panoul frontal al PLC oferă o indicație vizuală a unui „energizat” de ieșire:

În acest fel, PLC-ul este capabil să comunice cu lumea reală dispozitive, cum ar fi switch-uri și solenoizi. Logica reală a sistemului de control este stabilită în interiorul PLC prin intermediul unui program de calculator. Acest program dictează ce ieșire se energizează în ce condiții de intrare.,deși programul în sine pare a fi o diagramă logică a scării, cu simboluri de comutare și releu, nu există contacte de comutare sau bobine de releu care funcționează în interiorul PLC pentru a crea relații logice între intrare și ieșire. Acestea sunt contacte imaginare și bobine, dacă doriți. Programul este introdus și vizualizat prin intermediul unui computer personal conectat la portul de programare al PLC. Luați în considerare următorul circuit și PLC program:

atunci Când comutatorul buton este unactuated (neatenție), nici o putere nu este trimis la X1 intrare PLC., În urma programului, care arată un contact X1 normal deschis în serie cu o bobină Y1, nici o” putere ” nu va fi trimisă bobinei Y1. Astfel, ieșirea Y1 a PLC rămâne dezactivată, iar lampa indicatoare conectată la acesta rămâne întunecată.

Dacă comutatorul este apăsat, totuși, puterea va fi trimisă la intrarea X1 a PLC-ului. Orice și toate contactele X1 care apar în program își vor asuma starea acționată (non-normală), ca și cum ar fi contacte de releu acționate de energizarea unei bobine de releu numită „X1”.,

în acest caz, energizarea intrării X1 va determina contactul normal deschis X1 se va „închide”, trimițând „putere” bobinei Y1. Când bobina Y1 a programului „se energizează”, ieșirea reală Y1 va deveni energizată, aprinzând lampa conectată la ea:

trebuie înțeles că contactul X1, bobina Y1, firele de conectare și” puterea ” care apar pe afișajul computerului personal sunt toate virtuale. Ele nu există ca componente electrice reale., Ele există ca comenzi într—un program de calculator—doar o bucată de software-care se întâmplă să semene cu o diagramă schematică a releului real.

la fel de important de înțeles este faptul că computerul personal utilizat pentru afișarea și editarea programului PLC nu este necesar pentru funcționarea continuă a PLC. Odată ce un program a fost încărcat în PLC de pe computerul personal, computerul personal poate fi deconectat de la PLC, iar PLC va continua să urmeze comenzile programate.,includ afișajul computerului personal în aceste ilustrații doar de dragul dvs., pentru a înțelege relația dintre condițiile din viața reală (închiderea comutatorului și starea lămpii) și starea programului („alimentare” prin contacte virtuale și bobine virtuale).

comportamentul sistemului de Control

adevărata putere și versatilitate a unui PLC este dezvăluită atunci când dorim să modificăm comportamentul unui sistem de control. Deoarece PLC este un dispozitiv programabil, îi putem modifica comportamentul schimbând comenzile pe care le oferim, fără a fi nevoie să reconfigurăm componentele electrice conectate la acesta.,de exemplu, să presupunem că am vrut să facem ca acest circuit de comutare și lampă să funcționeze inversat: apăsați butonul pentru a opri lampa și eliberați-o pentru a o porni. Soluția „hardware” ar necesita înlocuirea unui comutator cu buton normal închis pentru comutatorul normal deschis în prezent. Soluția „software” este mult mai ușoară: trebuie doar să modificați programul astfel încât contact X1 să fie închis în mod normal, mai degrabă decât deschis în mod normal.,

În ilustrația următoare, am modificat sistemul prezentat în statul în care buton este unactuated (nu este apăsat):

În următoarea ilustrație, comutatorul este prezentat acționate (apăsate):

Unul dintre avantajele de punere în aplicare de control logic în software-ul, mai degrabă decât în hardware-ul este că semnalele de intrare pot fi re-folosite ca de multe ori în program după cum este necesar., De exemplu, să ia următoarele circuitul și programul, conceput pentru a energiza lampă, dacă cel puțin două din cele trei butoane comutatoare sunt acționate simultan:

Pentru a construi un circuit electric echivalent, folosind relee electromecanice, trei relee cu două, normal deschis contact de fiecare ar trebui să fie utilizate, pentru a oferi două persoane de contact pe intrare comutator., Cu toate acestea, folosind un PLC, putem programa cât mai multe contacte pe care le dorim pentru fiecare intrare „X” fără a adăuga hardware suplimentar, deoarece fiecare intrare și fiecare ieșire nu este altceva decât un singur bit în memoria digitală a PLC (fie 0, fie 1) și poate fi rechemat de câte ori este necesar.mai mult, deoarece fiecare ieșire din PLC nu este altceva decât un pic în memoria sa, putem atribui contacte într-un program PLC „acționat” de o stare de ieșire (Y)., Ia, de exemplu, următorul sistem auto start-stop circuit de control:

comutator buton conectat la intrare X1 servește ca „Start” comutator, în timp ce comutatorul conectat la intrare X2 servește ca „Stop.”Un alt contact din program, numit Y1, folosește starea bobinei de ieșire ca contact de etanșare, direct, astfel încât contactorul motorului va continua să fie alimentat după eliberarea comutatorului „Start”. Puteți vedea contactul normal închis X2 apare într-un bloc colorat, arătând că este într-o stare închisă („conducătoare electrică”).,dacă ar fi să apăsăm butonul „Start”, intrarea X1 S-ar energiza, astfel „închizând” contactul X1 din program, trimițând „putere” la „bobina” Y1, energizând ieșirea Y1 și aplicând o putere de curent alternativ de 120 volți la bobina reală a contactorului motorului.,ally-deschide X1 „contact”, va reveni la „open” de stat, dar motorul va continua să funcționeze deoarece Y1 seal-in „contact” continuă să ofere „continuitatea” la „putere” bobina Y1, păstrând astfel Y1 ieșire tensiune:

Pentru a opri motorul, trebuie să apăsați scurt „Stop” buton, care va energiza X2 intrare și „deschis” normal închis „contact”, de rupere de continuitate Y1 „bobina:”

atunci Când „Stop” buton este eliberat, intrare X2 va de-energiza, revenind „contact” X2 normală a acestuia, „închis” de stat., Motorul, cu toate acestea, nu va porni din nou până la „Start” buton este acționat, pentru că „seal-in” de Y1 a fost pierdut:

Fail-safe Design în PLC Controlate de Sisteme

Un punct important aici e că fail-safe design este la fel de important în PLC controlate de sisteme ca este din releu electromecanic-sisteme controlate. Trebuie să luați în considerare întotdeauna efectele cablurilor eșuate (deschise) asupra dispozitivului sau dispozitivelor controlate., În acest exemplu de circuit de control al motorului, avem o problemă: dacă cablajul de intrare pentru X2 (comutatorul „Stop”) ar eșua deschis, nu ar exista nicio modalitate de a opri motorul!

soluția la această problemă este o inversare de logică între X2 „contact” în interiorul PLC program și real „Stop” buton de comutare:

atunci Când în mod normal-închis „Stop” buton comutator este unactuated (nu este apăsat), PLC lui X2 intrare va fi energizat, astfel, „închiderea” X2 „contact” în interiorul programului., Acest lucru permite pornirea motorului atunci când intrarea X1 este alimentată și îi permite să continue să funcționeze atunci când butonul „Start” nu mai este apăsat. Când butonul ” Stop „este acționat, intrarea X2 se va dezactiva, astfel” deschizând „” contactul ” X2 în interiorul programului PLC și oprind motorul.deci, vedem că nu există nicio diferență operațională între acest nou design și designul anterior. Cu toate acestea, dacă cablajul de intrare de pe intrarea X2 nu se deschide, intrarea X2 se va dezactiva în același mod ca atunci când este apăsat butonul „Stop”., Rezultatul, apoi, pentru o defecțiune a cablului la intrarea X2 este că motorul se va opri imediat.

acesta este un design mai sigur decât cel prezentat anterior, în cazul în care un eșec” Stop ” comutator de cabluri ar fi dus la o incapacitate de a opri motorul. În plus față de elementele programului de intrare (X) și ieșire (Y), PLC-urile oferă bobine și contacte „interne” fără conexiune intrinsecă cu lumea exterioară. Acestea sunt utilizate la fel ca „relee de control” (CR1, CR2, etc.) sunt utilizate în circuitele releului standard: pentru a furniza inversarea semnalului logic atunci când este necesar.,

pentru a demonstra cum ar putea fi folosit unul dintre aceste relee „interne”, luați în considerare următorul exemplu circuit și program, concepute pentru a emula funcția unei porți NAND cu trei intrări. Deoarece programul PLC elemente sunt de obicei concepute de o singură literă, voi apela control intern releul „C1” mai degrabă decât „CR1” cum ar fi normal într-un circuit de comandă releu:

În acest circuit, lampa va rămâne aprinsă atât timp cât oricare dintre butoane rămâne unactuated (neatenție)., Pentru a face lampa opri, va trebui să acționați (presa) toate cele trei switch-uri, astfel:

Avansate PLC Funcționalitate

Această secțiune pe controlere logice programabile ilustrează doar un mic eșantion de capacitățile lor. Ca computere, PLC – urile pot efectua funcții de sincronizare (pentru echivalentul releelor cu întârziere în timp), secvențierea tamburului și alte funcții avansate cu o precizie și o fiabilitate mult mai mare decât ceea ce este posibil folosind dispozitive logice electromecanice. Cele mai multe PLC-uri au capacitatea de mult mai mult de șase intrări și șase ieșiri., Următoarea fotografie prezintă mai multe module de intrare și ieșire ale unui singur plc Allen-Bradley.

cu fiecare modul având șaisprezece „puncte” de intrare sau de ieșire, acest PLC are capacitatea de a monitoriza și controla zeci de dispozitive., Se potrivesc într-un dulap de comandă, un PLC ocupă puțin loc, mai ales având în vedere echivalentul spațiu care ar fi avut nevoie de relee electromecanice pentru a efectua aceleași funcții:

de Monitorizare de la Distanță și de Control al Plc-uri Prin intermediul Digitale Rețele de calculatoare

Un avantaj al Plc-uri care pur și simplu nu poate fi reprodus prin relee electromecanice este monitorizarea de la distanță și de control digital prin intermediul rețelelor de calculatoare. Deoarece un PLC nu este altceva decât un computer digital cu scop special, acesta are capacitatea de a comunica cu alte computere destul de ușor., Următoarea fotografie prezintă un computer personal care afișează o imagine grafică a unui proces real la nivel de lichid (o stație de pompare sau „lift” pentru un sistem municipal de tratare a apelor uzate) controlat de un PLC.

stația de pompare reală este situată la kilometri distanță de afișajul computerului personal: