I. Uvod
Na področju industrijske avtomatizacije igrajo PLC-ji (Programmable Logic Controllers) ključno vlogo. Kot digitalni operacijski elektronski sistem, posebej zasnovan za industrijska okolja, PLC-ji niso le preoblikovali pokrajine tradicionalnega krmiljenja industrijske avtomatizacije, temveč tudi znatno povečali učinkovitost proizvodnje in izboljšali kakovost izdelkov. Ta članek bo zagotovil podroben pregled PLC-jev, ki bo zajemal njihovo definicijo, zgodovino razvoja, strukturno sestavo, funkcionalne značilnosti in njihovo ključno vlogo v industrijski avtomatizaciji.
II. Definicija in zgodovina razvoja PLK-jev
PLC je mikroprocesor-digitalni krmilnik za avtomatsko krmiljenje. Združuje računalniško tehnologijo, tehnologijo avtomatskega krmiljenja in komunikacijsko tehnologijo v novo vrsto industrijske krmilne naprave. Zgodnji PLC-ji so predvsem nadomestili releje za logično krmiljenje, od tod tudi ime "programabilni logični krmilnik". Ko je tehnologija napredovala, se je funkcionalnost PLC-ja razširila na logično krmiljenje, časovno krmiljenje, analogno krmiljenje in več-strojno komunikacijo, kar je vodilo do alternativnega izraza "programabilni krmilnik". Zaradi neskladja z okrajšavo za "osebni računalnik" (PC) in ustaljeno rabo ostaja izraz PLC pretežno uporabljen.
Začetki PLC-jev segajo v Ameriko v šestdesetih letih prejšnjega stoletja. Da bi izpolnili razvijajoče se zahteve proizvodne tehnologije v avtomobilski industriji, je General Motors predlagal priznane razpisne specifikacije »Deset splošnih zahtev«, ki pozivajo k razvoju novega nadzornega sistema, ki bi nadomestil tradicionalne sisteme,-ki temeljijo na relejih. Leta 1969 je Digital Equipment Corporation razvila prvi programabilni krmilnik (PDP-14). Po poskusni uporabi na proizvodnih linijah General Motorsa je dokazal izjemno učinkovitost. Kasneje so države, vključno z Japonsko, Nemčijo in Kitajsko, prav tako razvile svoje izdelke PLC. Danes so PLC-ji postali nepogrešljive ključne komponente na področju industrijske avtomatizacije.
III. Strukturne komponente PLC
PLC je sestavljen iz funkcionalnih enot, vključno s CPE, pomnilnikom navodil in podatkov, vhodno/izhodnimi vmesniki, napajalnikom in moduli za-{1}}digitalno-analogno pretvorbo. CPE služi kot osrednja komponenta, ki izvaja uporabniške programe, obdeluje podatke in upravlja celotne sistemske operacije. Pomnilnik navodil in podatkov hrani uporabniške programe in podatkovne informacije. Vhodno/izhodni vmesniki se povezujejo z zunanjimi napravami in senzorji, kar omogoča interakcijo z zunanjim okoljem. Napajalni modul zagotavlja stabilno električno napajanje. Digitalno--modul za pretvorbo analognih signalov skrbi za pretvorbo analognih signalov v digitalne signale ali obratno za izpolnjevanje različnih zahtev glede nadzora.
IV. Funkcionalne značilnosti PLK-jev
Funkcija logičnega nadzora:PLC-ji izvajajo različne logične operacije in zaporedne nadzorne naloge za doseganje natančnega nadzora mehanske opreme. Kompleksno krmilno logiko je mogoče preprosto implementirati s programiranjem.
Funkcija obdelave podatkov:PLC-ji obdelujejo in analizirajo pridobljene podatke, vključno z aritmetičnimi operacijami, logičnimi operacijami in primerjalnimi operacijami. Ta zmožnost omogoča napredne nadzorne strategije in optimizirane operacije.
Pridobivanje signala in funkcija spremljanja:PLC-ji zbirajo terenske signale-, kot so parametri temperature, tlaka in pretoka-prek senzorjev in drugih naprav, kar omogoča-nadzor v realnem času in nadzor sprememb parametrov. To omogoča pravočasno odkrivanje nepravilnosti in izvajanje korektivnih ukrepov.
Diagnoza napak in zaščitna funkcija:PLC-ji imajo robustno diagnostiko napak in zaščitne zmogljivosti, samodejno zaznavajo napake opreme in sistema med izvajanjem zaščitnih ukrepov. Na primer, ko pride do napake na izhodni točki, lahko PLC samodejno preklopi na rezervno točko ali ustavi izhod, da prepreči poškodbe opreme ali proizvodne nesreče.
Komunikacijske in omrežne zmogljivosti:Sodobni PLC-ji običajno vključujejo komunikacijske in omrežne funkcije, ki omogočajo izmenjavo podatkov z gostiteljskimi računalniki, drugimi PLC-ji ali pametnimi napravami. To olajša nadzor na daljavo, diagnozo napak in centraliziran nadzor.
V. Vloga PLC-jev v industrijski avtomatizaciji
Izboljšanje proizvodne učinkovitosti:Z natančnim krmiljenjem in optimiziranim delovanjem PLC-ji omogočajo natančno vodenje proizvodnih procesov ter s tem izboljšajo učinkovitost in kakovost izdelkov. PLC-nadzorovane proizvodne linije na primer dosegajo avtomatizacijo, zmanjšajo ročno posredovanje in znižajo proizvodne stroške.
Zagotavljanje varnosti proizvodnje:PLC-ji imajo robustno diagnostiko napak in zaščitne zmogljivosti ter takojšnje odkrivanje nepravilnosti v opremi in sistemih, medtem ko izvajajo korektivne ukrepe. To zagotavlja varnost proizvodnje in zmanjšuje tveganje industrijskih nesreč.
Omogočanje prilagodljive proizvodnje:PLC-je je mogoče programirati in konfigurirati za izpolnjevanje različnih proizvodnih zahtev, kar omogoča prilagodljivo proizvodnjo in proizvodnjo po meri. To pomaga zadovoljiti tržno povpraševanje po personaliziranih izdelkih in povečuje konkurenčnost podjetij.
Spodbujanje varčevanja z energijo in zmanjševanja emisij:Z natančnim nadzorom in optimiziranim delovanjem PLC-ji zmanjšajo porabo energije in emisije odpadkov med proizvodnjo. To prispeva k doseganju ciljev -varčevanja z energijo,-zmanjševanja emisij in trajnostnega razvoja.
VI. Povzetek
Če povzamemo, imajo PLC ključno vlogo v industrijski avtomatizaciji kot nova generacija industrijskih krmilnih naprav. Imajo robustne zmogljivosti logičnega krmiljenja, obdelave podatkov, zajemanja in spremljanja signalov, diagnosticiranja napak in zaščite ter komunikacije in mreženja. Z natančnim krmiljenjem in optimiziranimi operacijami PLC-ji povečujejo učinkovitost proizvodnje, zagotavljajo varnost proizvodnje, omogočajo prilagodljivo proizvodnjo ter dosegajo varčevanje z energijo in zmanjšanje emisij. Z nenehnim tehnološkim napredkom in širitvijo aplikacij bodo PLC-ji prevzeli vedno pomembnejšo vlogo v industrijski avtomatizaciji.