Avec le développement de la technologie informatique, la logique de stockage a commencé à entrer dans le champ de contrôle industriel. Le contrôleur logique programmable (contrôleur logique programmable, PLC) en tant qu'ordinateur de contrôle industriel général, est les résultats représentatifs de la logique de stockage dans les applications industrielles.
Depuis 1969, le premier PLC a été développé avec succès et appliqué à la chaîne de montage automatique de la fabrication d'automobile, PLC a été constamment mis à jour. Surtout au cours des deux dernières décennies, le développement rapide de la technologie du contrôleur programmable, de plus en plus puissant, largement utilisé dans le processus de production, car l'un des trois piliers de la technologie d'automatisation industrielle joue un rôle de plus en plus important dans le domaine économique.
PLC est basé sur le contrôleur de séquence traditionnel, la technologie informatique synthétisée, la technologie des microélectroniques, la technologie de contrôle automatique, la technologie numérique et la technologie des réseaux de communication et la formation d'un nouveau type de dispositif de contrôle automatique industriel général, est un pilier important du contrôle industriel moderne. Cette section introduit principalement les indicateurs d'utilisation, de caractéristiques, de classification et de performance de l'automate.
Applications de PLC
Au cours de la dernière décennie, avec la puce de microprocesseur et les composants connexes que les prix ont chuté de façon spectaculaire, le prix de la place a également baissé, mais la fonction a été considérablement améliorée, peut résoudre des problèmes complexes de calcul et de communication, donc le PLC est de plus en plus largement utilisé.
À l'heure actuelle, le PLC a été largement utilisé au pays et à l'étranger en acier, à l'exploitation minière, au ciment, au pétrole, aux produits chimiques, à l'énergie électrique, à la fabrication de machines, à l'automobile, au chargement et au déchargement, au papier, au textile, à la protection de l'environnement et aux divertissements.
La portée de l'application de PLC peut généralement être divisée en cinq catégories suivantes
1) Contrôle de séquence
Le contrôle de séquence est le champ le plus largement utilisé de PLC, et c'est également le champ le plus approprié pour PLC pour jouer ses spécialités. Le contrôle de la séquence PLC est utilisé pour remplacer le contrôle de séquence de relais traditionnel.
Les PLC sont utilisés dans le contrôle unique des machines, le contrôle des groupes à plusieurs niveaux et le contrôle automatique des lignes de production, tels que les machines de moulage par injection, les machines d'impression, les machines d'agrafage, les machines d'emballage, les machines à découper en papier, les machines combinées, les machines de broyage, les lignes d'assemblage, le placage lignes et contrôle de l'ascenseur.
2) Contrôle de mouvement
Les fabricants de PLC proposent désormais des modules de contrôle de position unique ou multi-axes pour les moteurs pas à pas ou les servomoteurs. Dans la plupart des cas, le PLC envoie des données décrivant la position cible au module de contrôle, et sa sortie déplace un ou plusieurs axes pour atteindre la position cible. Au fur et à mesure que chaque axe se déplace, le module de commande de position maintient la vitesse et l'accélération appropriées pour assurer un mouvement lisse.
Comparativement parlant, le module de contrôle de position est plus petit, moins coûteux, plus rapide et plus facile à utiliser qu'un dispositif de contrôle du numéro d'ordinateur (CNC).
3) Contrôle des processus
PLC peut également surveiller un grand nombre de paramètres physiques, tels que la température, la pression, le débit, le niveau et la vitesse. Le module proportionnel - intégral - différentiel (différenciation d'intégration des proportions, PID) fait que le PLC a une fonction de contrôle en boucle fermée, c'est-à-dire qu'un PLC avec des capacités de contrôle PID peut être utilisé pour le contrôle de processus. Lorsqu'une variable dans le contrôle de processus s'écarte, l'algorithme de contrôle PID calcule la quantité correcte de contrôle pour maintenir la sortie à la valeur définie.
4) Traitement des données
Dans l'usinage, les PLC sont utilisés dans les systèmes CNC comme système de contrôle et de gestion principal et peuvent effectuer une grande quantité de traitement des données.
5) réseau de communication
La communication de PLC comprend la communication entre l'hôte et les E / S distantes, la communication entre plusieurs PLC et la communication entre les PLC et d'autres dispositifs de contrôle intelligents (tels que les ordinateurs, les onduleurs, les dispositifs de contrôle numérique, etc.), ainsi que d'autres périphériques de contrôle intelligents, Peut être utilisé pour former un système de contrôle distribué avec "la gestion centralisée et le contrôle décentralisé".
Fonctionnalités API
1) Fiabilité élevée, forte capacité anti-ingérence
Afin de répondre aux exigences de la production industrielle sur la sécurité et la fiabilité de l'équipement de contrôle, PLC utilise la technologie des microélectroniques, un grand nombre d'actions de commutation sont effectuées par les circuits semi-conducteurs sans contact, dans la structure de l'environnement de production industriel pour prendre pleinement compte de la température, de l'humidité, de la poussière, des vibrations et d'autres aspects de l'impact: dans le matériel utilisé isolément, filtrage, blindage, mise à la terre et autres mesures anti-ingérence; dans le logiciel utilisé dans le diagnostic des défauts, la protection des données et d'autres mesures. Ces technologies font que l'APP a une capacité anti-ingérence élevée.
À l'heure actuelle, le PLC produit par divers fabricants, le temps moyen sans échec est bien plus que la Commission électrotechnique internationale (Commission électrotechnique internationale, IEC) stipulée 100, 000, et certains ont même atteint des centaines de milliers de milliers de milliers de milliers de milliers heures.
2) universel et flexible
Les produits PLC ont été la production sérialisée, une variété de formes structurelles, il y a beaucoup de place à choix dans le modèle. De plus, les variétés de modules PLC et périphériques, l'utilisateur peut être basé sur les exigences de différentes tâches, choisissez différents composants pour se combiner de manière flexible dans un périphérique de contrôle avec différentes structures matérielles.
Plus important encore, la fonction principale du système de contrôle PLC est réalisée dans le cadre du programme, donc dans la nécessité de modifier la fonction de contrôle de l'appareil, n'a besoin que de modifier le programme et une petite quantité de câblage, la charge de travail est très petite et Il s'agit d'un système général de contrôle des relais est difficile à faire.
3) La programmation est simple et pratique
Le programme d'application PLC est très facile à préparer. La programmation peut être utilisée avec le circuit de contrôle du contacteur de relais est très similaire à la langue d'échelle, cette image de langage de programmation intuitive, facile à saisir, même sans connaissances informatiques est également très facile à maîtriser. Le graphique de fonction de séquence (graphique de fonction séquentiel, SFC) est un graphique d'écoulement de contrôle de bloc de structure, qui peut rendre la programmation plus simple et pratique.
4) La fonctionnalité est parfaite, fortes capacités d'extension
Le système d'entrée / sortie de PLC est fonctionnellement parfait, des performances fiables, peuvent s'adapter à diverses formes et nature de la commutation et de l'entrée / sortie analogique.
L'unité de fonction PLC peut facilement réaliser D / A, la conversion A / D et le fonctionnement du PID, le contrôle des processus, le contrôle numérique et d'autres fonctions. Il peut également être utilisé avec d'autres systèmes informatiques et équipements de contrôle pour former un système de contrôle distribué ou décentralisé, qui peut bien répondre aux besoins de divers contrôle. Numéro public "Littérature sur le génie mécanique", la station-service de l'ingénieur!
5) Cycle court de conception, de construction et de mise en service, maintenance facile
Système de contrôle du contacteur de relais dans le relais intermédiaire, le relais temporel, le compteur et d'autres composants électriques dans le système de commande PLC est un formulaire "composant doux", et le programme au lieu du câblage dur, de sorte que la charge de travail d'installation et de câblage est petite; Le personnel peut également être à l'avance en fonction des exigences de contrôle spécifiques de l'automate avant l'arrivée de la programmation, réduisant considérablement la charge de travail de construction. Le personnel peut également programmer l'automate à l'avance en fonction des exigences de contrôle spécifiques avant l'arrivée de l'automate, ce qui raccourcit considérablement la période de construction.
PLC est de petite taille, de poids léger et facile à installer; PLC possède des fonctions d'autodiagnostic et de surveillance parfaites, telles que l'affichage de son état de travail interne, de son état de communication, de son statut de point d'E / S, de son état anormal et de son état d'alimentation. Le personnel peut découvrir la cause de la faute à travers lui, afin qu'il soit facile de y faire face rapidement.
En raison des caractéristiques ci-dessus de l'automate, PLC possède un large éventail d'applications, on peut dire que tant qu'il y aura des usines, il y aura des applications PLC pour les exigences de contrôle.
Classification de PLC
Le PLC est produit en réponse aux besoins de la production modernisée, et la classification de la place doit être conforme aux besoins de la production modernisée. D'une manière générale, le PLC peut être classé sous trois perspectives, à savoir l'échelle de contrôle, les performances de contrôle, les caractéristiques structurelles.
1, selon la classification de l'échelle de contrôle du PLC
L'APP selon l'échelle de contrôle peut être divisé en petit PLC, PLC de taille moyenne et grand PLC.
1) Small PLC
Small PLC fait généralement référence aux PLC avec moins de 256 points d'entrée / sortie (points d'E / S), un seul CPU (8- bit ou 16- bit), et une mémoire de programme utilisateur de moins de 4KB, Principalement pour le contrôle de commutation.
En raison de la limitation du nombre de points de contrôle, sa fonction de contrôle a certaines limites. Cependant, un petit PLC petit, flexible, peut être installé directement dans l'armoire de commande électrique, très adapté à un contrôle autonome ou à un petit contrôle du système.
Les séries S 7-200 et S 7-1200 de Siemens, en Allemagne, et la série FX de Mitsubishi, Japon, sont de petits plcs.
2) API de taille moyenne
Le PLC de taille moyenne fait généralement référence aux PLC avec 256 ~ 2048 points d'E / S, CPU double ou multiples CPU, et une mémoire du programme utilisateur de 2 ~ 8 Ko ou plus, avec des fonctions de commutation et de contrôle analogique et de capacités de calcul numérique plus fortes.
Étant donné que les PLC de taille moyenne ont plus de points de contrôle et de fortes fonctions de contrôle, elles peuvent être utilisées pour le contrôle direct de l'équipement et la surveillance de plusieurs PLC de niveau inférieur et conviennent au contrôle des systèmes de contrôle de taille moyenne ou importants.
Siemens S 7-300 Series, la série Omron C200H du Japon, la série de Mitsubishi Q du Japon, de certains modèles appartient au PLC de taille moyenne.
3) Grand PLC
Grand PLC fait généralement référence aux PLC avec plus de 2048 points d'E / S, Dual CPU ou multiples CPU (16- bit ou 32- bit), et une mémoire du programme utilisateur de 8-16 KB ou plus , qui peut effectuer non seulement des opérations arithmétiques complexes, mais aussi des opérations de matrice complexes en raison du grand nombre de points de contrôle, de fortes fonctions de contrôle et de fortes capacités de calcul.
Le grand PLC peut non seulement être utilisé pour le contrôle direct de l'équipement, mais également pour la surveillance et le contrôle de plusieurs PLC de niveau inférieur pour former un système de contrôle de processus de production centralisé. Les grands PLC conviennent aux processus d'automatisation des équipements, aux systèmes de contrôle d'automatisation des processus et de surveillance des processus.
Siemens S 7-400 Series, la série omron CVM1 et CS1 du Japon, la série Japon Mitsubishi Q de certains modèles est une grande place.
2, selon la classification des performances du contrôle du PLC
Les PLC peuvent être classés en machines de basse grade, à milieu de qualité et de haut niveau en fonction de leurs performances de contrôle.
1) Machine de bas niveau
Ce type de PLC a des fonctions de contrôle de base et une capacité arithmétique générale, une faible vitesse de fonctionnement et prend en charge moins de nombres et de types de modules d'entrée et de sortie.
Ces PLC conviennent à un contrôle simple à petite échelle et conviennent généralement à une utilisation comme station d'esclaves dans un réseau. Par exemple, la série Siemens S 7-200 appartient à cette catégorie.
2) Mid de gamme
Ce type de PLC a une forte fonction de contrôle et une forte capacité de calcul, qui peut non seulement terminer le fonctionnement de la logique générale, mais peut également terminer un fonctionnement trigonométrique plus complexe, un fonctionnement exponentiel et un fonctionnement PID, avec une vitesse de travail plus rapide, plus de modules d'entrée et de sortie, et plus Types de modules d'entrée et de sortie.
Ce type de PLC peut non seulement accomplir des tâches de contrôle à petite échelle, mais aussi des tâches de contrôle à plus grande échelle, et peut être utilisée comme station d'esclaves ou station maître dans le réseautage. Par exemple, la série Siemens S 7-300 appartient à cette catégorie.
3) Machine de haute qualité
Ce type de PLC a des fonctions de contrôle puissantes et une forte capacité arithmétique, non seulement peut compléter le fonctionnement logique, le fonctionnement de la fonction trigonométrique, le fonctionnement exponentiel et le fonctionnement du PID, mais peuvent également effectuer le calcul de la matrice complexe, la vitesse de travail est très rapide, et elle peut conduire Un grand nombre de modules d'entrée et de sortie, et les types sont complets. Le numéro public «littérature en génie mécanique», la station-service des ingénieurs!
Ce type de PLC peut non seulement compléter les tâches de contrôle de taille moyenne, mais également effectuer des tâches de contrôle à très grande échelle, dans la mise en réseau est généralement utilisée comme station maître. Par exemple, la série Siemens S 7-400 appartient à cette catégorie.
PLC peut être classé en deux types en fonction de la structure: type intégral et type combiné.
3, catégorisé par la structure PLC
1) Type intégral
La structure intégrale de l'alimentation PLC, du CPU, de la mémoire, du système d'E / S est compacte dans une enceinte standard, dans son ensemble, constituant l'unité de base de l'automate.
Une unité de base est un PLC complet qui peut réaliser divers contrôles. Lorsque le nombre de points de contrôle ne répond pas aux besoins, il peut être connecté à une unité d'extension, qui n'a pas de CPU, et l'unité de base et un certain nombre d'unités d'extension peuvent former un système plus grand.
Les avantages de la structure globale sont très compacts, de petite taille, de faible coût, faciles à installer, l'inconvénient est que le nombre de points d'entrée et de sortie a un rapport limité. Petit PLC principalement pour la structure globale. Par exemple, la série Siemens S 7-200 et la série Mitsubishi FX du Japon sont la structure globale.
2) Type de combinaison
Combinaison PLC est un système PLC Les composants sont fonctionnellement divisés en un certain nombre de modules, tels que les modules CPU, les modules d'entrée, les modules de sortie, les modules d'alimentation, etc., et ces modules peuvent être insérés dans le cadre ou le substrat pour former un contrôle complet système. Bien que la fonction de chaque module soit relativement simple, les types de modules sont de plus en plus riches.
Par exemple, certains PLC en plus des modules d'E / S de base, il existe des modules de fonction spéciaux, tels que le module de détection de température, le module de détection de position, le module de commande PID, le module de communication, etc. Les PLC de la structure modulaire utilisent une approche de bloc de construction pour former un système en insérant les modules requis sur un substrat.
Les caractéristiques de la PLC de la structure combinée sont que le CPU, l'entrée et la sortie sont des modules indépendants, une taille de module uniforme, une installation facile, une sélection gratuite de modules d'E / S (selon le nombre de points) et une installation, un débogage, un débogage, une expansion et une maintenance pratiques .
Les machines de taille moyenne et de grande taille sont principalement d'une structure combinée, par exemple, la série S 7-300 et la série S 7-400 de Siemens et Q Series plc de Mitsubishi.
La composition du PLC combiné est illustrée dans la figure ci-dessous, et les modules sont connectés les uns aux autres à travers le bus sur la plaque de base, et la distance entre le CPU et les modules d'expansion ne doit pas dépasser 10 m si elles sont connectées par des câbles.
Spécifications techniques de la place
Les indicateurs techniques de la PLC incluent des indicateurs matériels et des indicateurs logiciels.
1, indicateurs matériels
Les indicateurs matériels comprennent des indicateurs généraux, des caractéristiques d'entrée et des caractéristiques de sortie.
Les indicateurs généraux se reflètent principalement dans la température ambiante, l'humidité ambiante, les vibrations, le choc, le bruit, les interférences et la résistance à la tension et d'autres performances.
Les caractéristiques d'entrée se reflètent principalement dans le degré d'isolement du circuit d'entrée, la sensibilité à l'entrée, le temps de réponse et les performances d'alimentation requises.
Les caractéristiques de sortie se reflètent principalement dans la composition du circuit (se réfère ici à la sortie du relais, à la sortie du transistor ou à la sortie du thyristor), à l'isolement du circuit, à la charge maximale, à la charge minimale, au temps de réponse et aux performances de l'alimentation externe.
2, index du logiciel
Les indices de logiciels incluent principalement la capacité du programme, le langage de programmation, la fonction de communication, la vitesse d'exécution, le type d'instruction, le type et le nombre de composants. Numéro public "Littérature sur le génie mécanique", la station-service pour les ingénieurs!
La capacité du programme fait référence à la taille de la mémoire et de la mémoire externe de l'APL, généralement de plusieurs kilo-kilo-kilo-mégaoctets. Les types de mémoire sont généralement RAM, EPROM et EEPROM.
Le langage de programmation est le langage utilisé par le PLC pour écrire le programme utilisateur. Il existe de nombreux langages de programmation qui peuvent être utilisés par le PLC, tels que les diagrammes d'échelle, les tables d'instruction, les graphiques de fonction séquentiels et les diagrammes de blocs de fonction. Chaque langage de programmation supplémentaire rendra la préparation des programmes utilisateur plus rapidement et plus pratique.
La fonction de communication fait référence à la possibilité ou non de la capacité de communication et de quel type de capacité de communication il dispose. Généralement, il peut être classé en communication d'E / S à distance, communication par ordinateur, communication point à point, bus à grande vitesse, réseau de carte, etc. Actuellement, la capacité de communication est un indicateur majeur des performances des PLC.
La vitesse d'exécution fait référence à la longueur du temps de traitement de l'opération, qui peut être mesurée par le temps d'exécution de l'instruction de base, plus le mieux, généralement en dessous du niveau de microseconde. Plus la fonction de l'instruction est forte, meilleures sont les performances de l'automate.
Le nombre de types et le nombre de composants reflète non seulement les performances du PLC, mais indique également la taille de l'automate. Le nombre de composants d'E / S indique la capacité d'entrée / sortie du PLC; Le nombre de types de composants d'E / S (DC, AC, analogique, comptage à grande vitesse, positionnement, PID) indique les performances du PLC.
3, les principaux indicateurs de performance
1) Capacité de mémoire
La capacité de stockage fait référence à la capacité de la mémoire du programme utilisateur. La capacité de stockage détermine la taille du programme utilisateur que le PLC peut accueillir et est généralement calculée en unités d'octets. Tous les 1024 octets sont de 1 Ko. La capacité de stockage des PLC de taille moyenne et petits est généralement inférieure à 8 Ko, tandis que la capacité de stockage des grands PLC peut atteindre 256 Ko ~ 2 Mo. Certains PLC utilisent le nombre de commandes de programme utilisateur pour indiquer la capacité, et le nombre de commandes stockées dans un PLC de taille moyenne ou petite est généralement de 2, 000.
2) Nombre de points d'entrée / sortie (E / S)
Le nombre de points d'E / S fait référence à la somme du nombre de points d'entrée et du nombre de points de sortie, plus les points d'E / S Le nombre de points d'E / S est donc une mesure de la taille de l'indice PLC. La popularité internationale du nombre total de points d'E / S en 64 points et en dessous du PLC est appelée Micro PLC; 64 ~ 256 points est appelé un petit PLC; 256 ~ 2048 points est appelé PLC de taille moyenne; 2048 points ou plus s'appelle un grand PLC.
3) vitesse de numérisation
La vitesse de numérisation fait référence à la vitesse à laquelle un PLC exécute un programme. Généralement, la vitesse de balayage est mesurée par le moment où il faut pour exécuter 1 Ko. La vitesse d'exécution des instructions pour différentes fonctions varie considérablement, et actuellement la vitesse d'exécution des instructions booléennes est également utilisée pour caractériser la vitesse de l'opération PLC. Certaines marques de PLC donnent le temps utilisé pour exécuter diverses instructions dans le manuel de l'utilisateur, et la vitesse de l'opération PLC peut être mesurée en comparant le temps utilisé par divers PLC pour effectuer des opérations similaires.
4) Fonction et nombre d'instructions
La force de la fonction et le nombre d'instructions reflètent la force de la capacité de l'automate. De manière générale, plus il y a de types et de nombre d'instructions de programmation, plus les capacités de traitement et de contrôle sont fortes, et plus il est facile de préparer des programmes utilisateur.
5) Types et nombre de composants internes
Lors de la programmation d'un programme, un grand nombre de composants internes sont nécessaires pour stocker des variables, des résultats intermédiaires, des informations de synchronisation et de comptage, des paramètres de configuration du module et divers bits de drapeau. Plus le nombre et le type de ces composants sont élevés, plus la capacité de traitement de l'information est grande de l'automate.
6) Nombre d'unités intelligentes
Afin d'accomplir certaines tâches de contrôle spéciales, les fabricants de PLC ont conçu des unités intelligentes spéciales pour leurs produits, telles que les unités de contrôle analogique, les unités de contrôle de positionnement, les unités de contrôle de vitesse et les unités de communication. Le nombre de types d'unités intelligentes et la force de la fonction sont un indicateur important du niveau des produits PLC.
7) Capacité d'expansion
La capacité d'expansion de la PLC comprend l'expansion du nombre de points d'E / S, l'expansion de la capacité de stockage, l'expansion des fonctions de mise en réseau et l'expansion de la connexion de divers modules. La plupart des PLC peuvent étendre le nombre de points d'E / S avec des unités d'extension d'E / S; Certains PLC peuvent être étendus avec divers modules de fonction. Cependant, il y a toujours une limite à la fonction d'extension de PLC.
Après avoir compris les différents indices de PLC, vous pouvez sélectionner un produit approprié dans un grand nombre de PLC en fonction des exigences de projets de contrôle spécifiques.