PLC nedir?
PLC, “Programlanabilir Mantık Denetleyici” anlamına gelir. PLC, aşırı sıcaklıklar, ıslak, kuru ve / veya tozlu koşullar gibi zorlu endüstriyel ortamlarda güvenilir bir şekilde çalışmak üzere özel olarak tasarlanmış bir bilgisayardır. Üretim tesisinin montaj hattı, cevher işleme tesisi veya atık su arıtma tesisi gibi endüstriyel süreçleri otomatikleştirmek için kullanılır.
PLC’ler evde sahip olduğunuz kişisel bilgisayarın birçok özelliğini paylaşır. İkisinde de güç kaynağı, CPU (Merkezi İşlem Birimi), giriş ve çıkışlar (G / Ç), bellek ve işletim yazılımı (farklı bir işletim yazılımı olmasına rağmen) bulunur. En büyük farklar, bir PLC’nin bir PC’nin yapamayacağı ayrı ve sürekli işlevler gerçekleştirebilmesidir ve bir PLC, zorlu endüstriyel ortamlar için çok daha uygundur. PLC, endüstriyel bir ortamın elektromekanik süreçlerini yöneten ‘sağlamlaştırılmış’ bir dijital bilgisayar olarak düşünülebilir.
PLC’ler, daha büyük bir SCADA sisteminin bir parçasını kullanarak otomasyon alanında önemli bir rol oynar. Bir PLC, prosesin operasyonel gereksinimine göre programlanabilir. İmalat sanayinde, üretimin doğasındaki değişiklik nedeniyle yeniden programlamaya ihtiyaç duyulacaktır. Bu zorluğun üstesinden gelmek için PLC tabanlı kontrol sistemleri getirildi. PLC’lerin çeşitli uygulamalarına bakmadan önce PLC temellerini tartışacağız.
PLC Temelleri
PLC’ler 1964 yılında Dick Morley tarafından icat edildi. O zamandan beri PLC sanayi ve imalat sektörlerinde devrim yarattı. Çeşitli analog sinyallerin zamanlaması, sayımı, hesaplanması, karşılaştırılması ve işlenmesi gibi çok çeşitli PLC fonksiyonları vardır.
PLC’yi “kablolu” bir kontrol sistemine göre en büyük avantajı, bir PLC’yi programladıktan sonra geri dönüp değiştirebilmenizdir, çok az maliyetle (yalnızca programcının zamanının maliyeti). Kablolu bir kontrol sisteminde, esasen kabloları söküp sıfırdan başlamak zorundasınız (bu daha pahalı ve daha uzun sürer). Bu avantajı daha iyi anlamak için bir örneğe bakalım.
Bir anahtara bağlı bir ışığınız olduğunu hayal edin. Genel olarak, ışık iki koşulda çalışır – AÇIK ve KAPALI. Şimdi, anahtarı AÇIK konuma getirdiğinizde, ışığın sadece 30 saniye sonra parlaması gereken bir görev verilir. Bu kablolu kurulum ile sıkıştık. Bunu başarmanın tek yolu, bir zamanlama rölesi eklemek için devremizi tamamen yeniden kablolamaktır. Bu küçük bir değişiklik için çok zor.
Burası, bir PLC’nin devreye girdiği yerdir, bu da bir değişiklik olduğundan emin olmak için ek kablolama ve donanım gerektirmez. Bunun yerine, kodda basit bir değişiklik yapılması gerekir, PLC’yi sadece anahtar açıldıktan 30 saniye sonra ışığı açacak şekilde programlamak. Bu nedenle, bir PLC kullanarak, çoklu giriş ve çıkışları dahil etmek kolaydır. Bu sadece basit bir örnektir – PLC çok daha büyük ve daha karmaşık süreçleri kontrol etme yeteneğine sahiptir. Bir PLC, kullanıcının uygulamasına ve ihtiyaçlarına bağlı olarak özelleştirilebilir.
PLC nasıl çalışır?
Bir PLC’nin çalışması, tarama döngüsü olarak bilinen döngüsel bir tarama yöntemi olarak kolayca anlaşılabilir.
PLC Tarama İşlemi aşağıdaki adımları içerir
İşletim sistemi başlat komutu ile döngü çalışmaya başlar.
CPU, giriş modülünden veri okumaya başlar ve tüm girişlerin durumunu kontrol eder.
CPU, röle-merdiven mantığı veya herhangi bir PLC programlama dilinde yazılmış kullanıcı veya uygulama programını yürütmeye başlar.
Ardından, CPU tüm dahili teşhis ve iletişim görevlerini yerine getirir.
Program sonuçlarına göre, tüm çıkışların güncellenmesi için verileri çıkış modülüne yazar.
Bu işlem PLC çalışma modunda olduğu sürece devam eder.
PLC’nin Fiziksel Yapısı
Bir PLC’nin yapısı neredeyse bir bilgisayarın mimarisine benzer.
Programlanabilir Mantık Denetleyicileri, çeşitli giriş algılama cihazlarından (örneğin ivmeölçer, ağırlık ölçeği, kablolu sinyaller, vb.) Giriş değerlerini sürekli olarak izler ve üretimin ve endüstrinin doğasına bağlı olarak karşılık gelen çıktılar üretir. PLC’nin tipik bir blok diyagramı beş bölümden oluşur:
Raf veya şasi
Güç kaynağı modülü
Merkezi İşlem Birimi (CPU)
Giriş ve Çıkış Modülü
İletişim Arayüz Modülü
Raf veya Şasi
Tüm PLC sistemlerinde, PLC rafı veya şasisi en önemli modülü oluşturur ve sistem için bir omurga görevi görür. PLC’ler farklı şekil ve boyutlarda mevcuttur. Daha karmaşık kontrol sistemleri söz konusu olduğunda, daha büyük PLC rafları gerektirir. Küçük boyutlu PLC sabit I / O pin konfigürasyonu ile donatılmıştır. Bu nedenle, sürgülü ve kavrama uygun farklı I / O modüllerini kabul eden modüler tip raf PLC’ye gittiler. Tüm G / Ç modülleri bu raf / şasinin içinde olacaktır.
Güç kaynağı modülü
Bu modül tüm PLC sistemine gereken gücü sağlamak için kullanılır. Kullanılabilir AC gücünü CPU ve G / Ç modülü için gereken DC gücüne dönüştürür. PLC genellikle 24V DC beslemede çalışır. Çok az PLC izole edilmiş bir güç kaynağı kullanır.
CPU Modülü ve Bellek
CPU modülünün merkezi bir işlemcisi, ROM ve RAM belleği vardır. ROM belleği işletim sistemi, sürücü ve uygulama programını içerir. RAM bellek, programları ve verileri depolamak için kullanılır. CPU sekizli veya altıgen mikroişlemcili PLC’nin beyni. Mikroişlemci tabanlı bir CPU olan zamanlayıcıların, rölelerin ve sayaçların yerini alır. Tek bir bit veya kelime işlemci olarak iki tip işlemci bir PLC ile birleştirilebilir. Bir bit işlemci mantık işlevlerini gerçekleştirmek için kullanılır. Kelime işlemciler ise metin, sayısal veri işlemek, verileri kontrol etmek ve kaydetmek için kullanılır. CPU giriş verilerini sensörlerden okur, işler ve son olarak kumanda cihazlarına komut gönderir. DC güç kaynağı, önceki tartışmada belirtildiği gibi voltaj sinyalleri gerektirir. CPU ayrıca başka birimler tarafından kullanılan kabloları bağlamak için başka elektrikli parçalar da içerir.
Giriş ve Çıkış Modülü
Hiç sıcaklık, basınç, akış vb. Fiziksel parametreleri nasıl algılayacağınızı düşündünüz mü? PLC mi kullanıyorsunuz? Tabii ki, PLC giriş ve çıkış arabirimi için giriş ve çıkış modülü olarak adlandırılan özel bir modüle sahiptir. Giriş aygıtları başlatma ve durdurma butonları, anahtarlar, vb. Olabilir ve çıkış aygıtları elektrikli ısıtıcı, vanalar, röleler vb. Olabilir. G / Ç modülü giriş ve çıkış aygıtlarını bir mikroişlemci ile arabirimine yardımcı olur. PLC’nin giriş modülü aşağıdaki şekilde açıklanmıştır.
PLC’nin giriş modülü dört ana işlevi yerine getirir.
Giriş modülü arayüzü, 220 V AC’de proses cihazlarından sinyal alır
Giriş sinyalini PLC tarafından kullanılabilen 5 V DC’ye dönüştürür
İzolatör bloğu, PLC’nin dalgalanmalardan izole edilmesi / engellenmesi için kullanılır
Bundan sonra sinyal çıkış ucuna, yani PLC’ye gönderilir
Giriş modülünde güç bölümü ve mantıksal bölüm olmak üzere iki ana bölüm vardır. Her iki bölüm de birbirinden elektriksel olarak yalıtılmıştır. Başlangıçta düğme kapalıdır. Böylece köprü devresine R1 ve R2 dirençleri üzerinden 220 V AC besleme verilir. Köprü doğrultucu, AC sinyalini DC’ye dönüştürmek için kullanılır ve zener diyotu, LED’e düşük voltaj kaynağı sağlamak için kullanılır. LED’den gelen ışık fototransistöre düştüğünde, iletim bölgesinde çalışır. Son olarak, işlemciye 5V DC besleme verilir.
PLC’nin çıkış modülü, giriş modülüne benzer şekilde çalışır, ancak ters işlem sırasında. Çıkış yükü ile işlemciyi birbirine bağlar. Burada ilk bölüm mantık oturumu olacak ve güç bölümü gelecek. Çıkış modülünün çalışması aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.
Bu nedenle, işlemciden yüksek mantık sinyali üretildiğinde, LED yanacak ve ışığın bir fototransistöre düşmesine izin verecektir. Transistör iletim bölgesine gittiğinde, triyak kapısına bir darbe üretir. İzolatör bloğu, mantık bölümünü ve kontrol bölümünü izole etmek için kullanılır.
İletişim Arayüz Modülü
CPU ve iletişim ağı arasında bilgi aktarmak için akıllı I / O modülleri kullanılır. Bu iletişim modülleri, uzak bir konuma yerleştirilmiş diğer PLC’lere ve bilgisayarlara bağlanmaya yardımcı olur.
PLC Çeşitleri
İki ana PLC tipi sabit / kompakt PLC ve modüler PLC’dir.
Kompakt PLC
Tek bir durumda, birçok modül olurdu. Sabit sayıda G / Ç modülü ve harici G / Ç kartlarına sahiptir. Dolayısıyla, modülleri genişletme özelliği yoktur. Her girdi ve çıktıya üretici karar verir.
Modüler PLC
Bu tip PLC, modüler PLC olarak anılan “modüller” üzerinden çoklu genişlemeye izin verir. I / O bileşenleri arttırılabilir. Her bileşen birbirinden bağımsız olduğu için kullanımı daha kolaydır.
PLC Çeşitleri
A Modüler Tip PLC
PLC, Röle çıkışı, Transistör çıkışı ve Triyak Çıkış PLC’si olmak üzere çıktıya göre üç türe ayrılır. Röle çıkış tipi, hem AC hem de DC çıkış cihazları için en uygunudur. Transistör çıkış tipi PLC anahtarlama işlemleri kullanır ve mikroişlemcilerde kullanılır.
Fiziksel büyüklüğe göre, bir PLC Mini, Mikro ve Nano PLC’ye ayrılmıştır.
PLC üreticilerinden bazıları şunlardır:
- Allen Bradley
- ABB
- Siemens
- Mitsubishi PLC
- Hitachi PLC
- Delta PLC
- General Electric (GE) PLC
- Honeywell PLC