Bevezetés a PLC Vezérlők Világába: Alapoktól a Modern Megoldásokig

Az automatizálás alapterméke a PLC vezérlő. A PLC vezérlés napjaink egyik legelterjedtebb vezérlési megoldása, amely már jó ideje nem csak a gyártóiparban használatos. A PLC vezérlés az angol Programmable Logic Controller kifejezés, azaz Programozható Logikai Vezérlő rövidítése. Kezdetben a gyártóipar hatékonyságának növelésére, az összeszerelő sorok, berendezések és roboteszközök automatizálására használták, mára azonban már számtalan, a mindennapi életben is használt rendszer alapja. A PLC - programozható logikai vezérlő sok esetben nem különálló feladat végrehajtó, hanem egy komplett rendszer része.

A PLC felépítése és működése

A PLC vezérlés szerepéről és előnyeiről bizonyára sokat hallottál már, de vajon hogyan működik ez a rendszer? Milyen fő hardver komponensekből áll és ezeknek mi a szerepük a vezérlés működtetésében? A PLC vezérlés összetett folyamatok egysége, amely számos különböző hardver komponensre támaszkodik.

1. A processzor a CPU-t (Central Programming Unit) valamint a memóriát tartalmazza. A gyakran a PLC rendszer „agyaként” emlegetett processzor vagy más néven központi feldolgozó egység felelős a rendszer számára megadott parancsok végrehajtásáért.
2. A tápegység feladata a hálózati feszültség átalakítása és stabilizálása, valamint a PLC rendszer megfelelő feszültséggel való ellátása.
3. A programozó egységet arra használják, hogy a PLC rendszer processzorának memóriaegységébe feltöltsék a szükséges programokat.
4. A PLC vezérlés digitális bemeneti egységének feladata olyan jelek értelmezése, illetve igazítása a PLC belső szintjéhez, melyek mindössze 2 lehetséges állapotot produkálhatnak. A PLC vezérlési rendszerek analóg bemeneti egységei A/D átalakítókat használnak, hogy a digitális kóddá konvertálják az analóg jelet.
5. A PLC vezérlés digitális kimeneti egységének funkciója a PLC belső jeleinek átalakítása a környezet számára.

Kimeneti egységek típusai:

• Relés kimenetű egység: ebben a megoldásban a CPU egy relét vezérel, amelynek az érintkezője van kivezetve. Legfőbb előnye, hogy bárhova beilleszthető az áramkörökbe és használatával olcsón lehet nagy áramokat kapcsolni. Hátránya, hogy hosszú a reakcióideje és az általa megvalósítható kapcsolási frekvencia kisebb, mint 10 Hz.
• Elektronikus kimenetű egység: ebben a típusú PLC rendszerben egy vezérelt félvezető elem kapcsolja a kimeneti feszültséget. Előnye a rövid reakcióidő és hogy viszonylag gyors kapcsolásra képes.

PLC vezérlések tervezése és programozása

PLC-s vezérlések tervezése nem egyszerű feladat, számos apró tényezőre kell figyelmet fordítanunk a tervezési folyamat során. Munkatársaink által elvégzett PLC-s vezérlések tervezése során fontos lépés a PLC típusának és paramétereinek megválasztása mellett, hogy hány darab és milyen típusú bemeneti, illetve kimenetei vezérlési elemet kell alkalmaznunk. Továbbá számításba kell azt is vennünk a tervezési folyamat során, hogy kapcsolódik-e a tervezett vezérlés esetleg más vezérléshez.

Számos alkalommal tapasztaltuk, hogy villamossággal foglalkozó szakemberek idegenkedve fogadják a programozható logikai vezérléseket, valamiféle fekete dobozként tekintenek rá, amivel nem is szabad foglalkozni. Ez a hozzáállás talán érthető, ha nagyon bonyolult és összetett rendszerről és programról van szó. Ha a másik irányban indulunk el, az egyszerű vezérlések felé - ami a tanulás szempontjából indokolt is -, akkor meg azzal az igazsággal találjuk magunkat szemben, hogy a PLC programozása drágább és nehézkesebb, mintha azt egyszerű relés vezérléssel oldanánk meg. Másik fontos célunk az volt, hogy a PLC program létrehozása, működésének ellenőrzése, letöltése ne tűnjön túl bonyolultnak. Csak a szükséges információkat közöljük, az egyes képeken csak azon áramköri részletek szerepelnek, amelyek a megértéshez feltétlenül szükségesek.

A PLC programozás lépései a következők:

1. Hozzárendelési lista: A hozzárendelési lista nem más, mint az általunk használt PLC fizikai bemeneteinek és kimeneteinek elnevezésének összekapcsolása a feladatunkban szereplő logikai változók elnevezéseivel. Olyan PLC-t kell választani, amelynek legalább annyi bemenete és kimenete van, mint amennyit a feladat megoldása során felhasználunk. Gondolni kell azonban a későbbi változtatásokra és bővítési lehetőségekre is.
2. Editálás (szerkesztés): Az editálás, azaz szerkesztés során az adott PLC editorában létrehozzuk az áramutas logika alapján azt a struktúrát, ami biztosítja a vezérlő megfelelő működését. Megfigyelhetjük a sorszámozott sorokat és oszlopokat. Az első öt oszlopba kontaktusokat, a hatodikba kimeneteket helyezhetünk el. Egy kimeneti készüléket csak egyszer lehet elhelyezni a „coil”, azaz működtető tekercs oszlopban. Figyeljük meg, hogy mennyire hasonlít a PLC létradiagramja az áramutas kapcsolásra! Célszerű az egyes létraágakat úgy megrajzolni, hogy a rajz minél áttekinthetőbb legyen.
3. Szimuláció: A szimuláció során ellenőrizni tudjuk a tervezett működést. Ennek keretében vizsgáljuk meg a vezérlés működését, kövessük nyomon az egyes működési fázisokat. Hasonlóan az áramút-diagramhoz, a létradiagram is nyugalmi állapotban kerül ábrázolásra. Tisztában kell lennünk a vezérelt berendezés működésével. Tudnunk kell, mit várunk el a vezérléstől. Összegzésképpen elmondhatjuk, hogy a szimuláció során meggyőződhettünk a vezérlés tényleges működéséről.
4. Programozás (átvitel): A programozás során a már ellenőrzött és hibás működés esetén kijavított PLC programot fogjuk a számítógépről a PLC memóriájába tölteni. A programozás itt transfer-t, azaz átvitelt jelent a PC-ből a PLC modulba.

Példa a létradiagram működésére: Meddőfogyasztás kompenzálása

Vizsgáljuk meg az adott feladatot ellátó vezérelt kapcsolást! A vezérelt áramkör feladata egy üzem meddő fogyasztásának kompenzálása. Minél nagyobb az induktív jellegű meddő fogyasztás, annál nagyobb kapacitív meddő teljesítményt kell betáplálni a hálózatba, hogy a cos φ =1 tartható legyen. A vezérlés során S1 nyomógomb működtetésével a hálózatra kapcsoljuk az első kondenzátortelepet. Minden egyes további S1 lenyomásával eggyel több fázisjavító kondenzátortelep kapcsolódik majd a hálózatra. Az S2 nyomógomb feladata az, hogy bármely pillanatban lekapcsolja az addig csatlakoztatott kondenzátorokat. A K1-től K7-ig terjedő kapcsolók gondoskodnak arról, hogy mindig csak a megfelelő sorrendben lehessen elvégezni a további telepek be-, ill. kikapcsolását. A K4, K5, K6 és K7 kimenetek egyben a mágneskapcsolók vezérlését is jelentik, ezek végzik a telepek rákapcsolását a hálózatra.

A szimuláció során megfigyelhetjük, hogy nyugalmi állapotban sem a K1, sem a K2 tekercsén nem folyik áram. Semelyik kondenzátortelep sincs a hálózatra kapcsolva. Amikor működik az S1 nyomógomb, a PLC I1 bemenete záródik. Ennek hatására a K1 kapcsoló tekercsén áram folyik. Az S1 nyomógomb első felengedése után az az állapot alakul ki, melynek során csak a K4 működése valósul meg. Ez azt jelenti, hogy csak az első kondenzátortelep kapcsolódik a hálózatra. Az S1 második működtetése után már egyszerre két kondenzátortelep kapcsolódik a hálózatra a működő K4 és a működő K5 miatt. Az S1 harmadik működtetése után az aktív K4, K5 mellett már K6 is működik. Így már a harmadik kondenzátortelep is a hálózaton van. Az S1 negyedik működtetésével alakul ki a következő vezérlési állapot a PLC-ben. Ekkor mind a négy kimenet aktív, a lehetséges legtöbb fázisjavító kondenzátor kapcsolódik a hálózatra. A kikapcsoláshoz működtetni kell az S2 nyomógombot. Ez magával vonja K3 meghúzását. K3 működése miatt bontanak az alapból zárt kontaktusai, így K4, K5, K6 és K7 működtető tekercsének áramköre megszakad, a relék elejtenek, az összes fázisjavító kondenzátor lekapcsolódik a hálózatról.

Modern PLC sorozatok és kiegészítő funkciók

Több PLC sorozat is rendelkezésre áll, melyből a legújabb fejlesztésű HC sorozatot ajánljuk első körben. Sok tulajdonságot alapnak tekinthetünk az ipari programozható vezérlők esetében, azonban vannak olyan megoldások melyek nem magától értetődőek. Ilyen például a felhőkompatibilis működés, melyre a HC sorozatot tervezték. Segítségével a programozó és a gépgyártó a hálózaton máshol található berendezések jelét is fel tudja dolgozni és függővé tudja tőle a működést. A felhő alapú működéshez ingyenes telefonos applikáció és szoftver áll rendelkezésre, melyek segítségével akár távolról monitorozható, kezelhető a teljes automatizálási rendszer.

A HC2 sorozat típusai már egyes speciális funkciókkal vannak felszerelve, megtartva az HC sorozat előnyös funkcióit is. Gyakori igény az EtherCAT kommunikáció megléte a gyors sebességű szerszámgépek működésénél, így van több olyan típussorozat ami kifejezetten erre lett tervezve, még számos E-CAM funkcióval is rendelkezve.

Kiegészítő modulok és speciális típusok

Nézzük meg, milyen lehetőségek adottak még a legegyszerűbb PLC-ben is. Ezeket azért tesszük közzé, mert bízunk abban, hogy saját ötletek megvalósítására ösztönözzük a tisztelt olvasót.

További PLC funkciók:

• Időzítők: Egy olyan időzítő működését szemlélhetjük, amely bekapcsolási késleltetéssel bír.
• Számlálók: Képesek számlálási feladatokat ellátni.
• Komparátorok: Az analóg komparátorokat többféleképpen használhatjuk. Az egyik esetben a bemeneten kapott értéket hasonlítják össze egy belső referenciaértékkel.
• Óra: Beépített óra funkció.
• Impulzusrelék: Impulzusok kezelésére szolgálnak.
• Szöveges üzenetek a kijelzőre: Kijelzőre történő szöveges üzenetek küldése.

Integráció más rendszerekkel

A Mitsubishi Inverter Communication segítségével az FX5U PLC-hez 16 frekvenciaváltó közvetlenül csatlakoztatható. A frekvenciaváltók vezérlése célutasításokkal rendkívül egyszerű. Az RS485 porthoz érintőképernyő csatlakoztatható. A modul segítségével CAM curve (pozíciógörbe) alapján vezérelhető 4 optikai buszos Mitsubishi szervo hajtás.

Schneider Electric PLC és PAC vezérlési megoldások

A PLC és kapcsolódó vezérlési megoldások az ipari automatizálás kulcselemei, amelyek támogatják a hatékony és megbízható működést különböző alkalmazási területeken. A Schneider Electric átfogó portfóliója nemcsak PLC vezérlés, hanem fejlett PAC vezérlés, biztonsági és speciális ipari vezérlési megoldásokat is kínál. Ezek a rendszerek segítik a vállalatokat a digitalizációban, a termelékenység növelésében és az energiahatékonyság javításában.

PLC vezérlés gépes alkalmazásokhoz

A PLC rendszer alapvető szerepet tölt be a gépvezérlés és az egyszerűbb automatizálási feladatok terén. A Schneider Electric programozható logikai vezérlő megoldásai ideálisak ismétlődő, lineáris folyamatokhoz, ahol gyors és stabil működés szükséges. A rugalmas PLC programozás és moduláris felépítés lehetővé teszi a rendszerek könnyű bővítését, miközben biztosítja a magas rendelkezésre állást a gyártás automatizálás során.

PAC vezérlés folyamatirányítási alkalmazásokhoz

A PAC vezérlés fejlettebb funkcionalitást kínál a komplex folyamatirányítás és nagy rendszerek kezeléséhez. Ezek a megoldások magasabb szintű adatfeldolgozást és szélesebb PLC integráció lehetőségeket biztosítanak. A Schneider Electric PAC rendszerei ideálisak összetett ipari automatizálási rendszer környezetekben, ahol skálázhatóságra és rugalmasságra van szükség. A fejlett PLC kommunikáció támogatja a különböző rendszerek közötti együttműködést.

Biztonsági vezérlők és speciális alkalmazások

A modern ipari környezetben kiemelt szerepet kapnak a biztonsági megoldások és specifikus alkalmazásokra fejlesztett vezérlők. A Schneider Electric portfóliója az alábbi területeket is lefedi:

• Biztonsági vezérlők és modulok az üzembiztonság növelésére.
• Vezérlők HVAC-R és Solar rendszerekhez.
• Elosztott I/O rendszerek a rugalmas rendszerfelépítéshez.
• Megbízható megoldások meglévő rendszerek korszerűsítéséhez.

Ezek az automatizálási megoldás elemek biztosítják a komplex rendszerek biztonságos és hatékony működését. Egyszerű vagy összetett biztonsági funkciókat ellátó vezérlőink alkalmasak ipari használatra, a személyi- és gépbiztonság érdekében. A Modicon termékcsalád részeként megtalálhatók konfigurálható biztonsági vezérlők és modulok, kontrollerek több be- és kimenetellel, csatlakozók, biztonsági programozható logikai vezérlők és processzorok.

PLC hálózatok és integrált rendszerek

A korszerű PLC hálózat és kommunikációs megoldások lehetővé teszik az adatok valós idejű feldolgozását és a rendszerek összekapcsolását. A Schneider Electric technológiái támogatják az átfogó ipari vezérlés kialakítását, amely egyesíti a különböző automatizálási rétegeket. Az integrált megközelítés segíti a vállalatokat abban, hogy hatékonyabb döntéseket hozzanak és optimalizálják működésüket.

Schneider Electric Modicon PLC vezérlők

Fedezze fel a Modicon PLC vezérlők széles választékát, amelyeket a változatos ipari automatizálási igények kielégítésére terveztek. A Modicon sorozat méretezhető, megbízható és nagy teljesítményű PLC megoldásokat kínál a kis automatizált gépektől a fejlett gépvezérlő rendszerekig. A Schneider Electric teljes körű PLC és vezérlési portfóliója lefedi az egyszerű PLC alkalmazás igényektől a komplex ipari rendszerekig terjedő követelményeket. A megoldások ötvözik a megbízható PLC hardver, fejlett PLC szoftver és modern automatizálási megoldás technológiákat. Az iparági tapasztalat és innováció biztosítja, hogy a vállalatok hosszú távon fenntartható, skálázható és hatékony rendszereket valósítsanak meg.

A Modicon portfólió a következőket támogatja:

• Méretezhető architektúra: A Modicon PLC-k az egyszerű feladatok kezdő szintű vezérlőitől a nagy teljesítményű CPU-kig a rendszerkövetelmények szerint növekednek. A Modicon termékcsalád támogatja a többtengelyes mozgásvezérlést és a nagy rendelkezésre állású redundáns folyamatokat is.
• Optimalizált gépteljesítmény: Érjen el nagyobb hatékonyságot és reakcióképességet a folyamatokban a robusztus vezérlési képességekkel.
• Rugalmas integráció: Zökkenőmentesen csatlakozhat különböző ipari környezetekhez a támogatott kommunikációs protokollok széles választékával.
• IIoT-natív peremhálózati vezérlés: A Modicon peremhálózati vezérlők komplex interfészeket kezelnek az eszközök és készülékek között, vagy közvetlenül a felhőben. Gazdaságos és hatékony működés ipari folyamatautomatizálási vezérlőkkel.

Maximalizálja a megtérülést és az energiahatékonyságot a Schneider Electric vezérlőivel, melyek fűtés, szellőztetés és légkondicionálás gépesített alkalmazásaihoz, épületgépészeti és szivattyúvezérlési megoldásokhoz használhatók.

Modicon Edge I/O NTS

A Modicon Edge I/O NTS egy robusztus IP20 elosztott I/O rendszer, széles modulválasztékkal. Az Edge I/O NTS integrálva van az EcoStruxure Machine, Control és Automation Expert rendszerekbe. Számos PLC-vel működik együtt, például a Modicon M241, M251, M262, M660, M340, M580, SoftdPAC, PacDrive és harmadik féltől származó PLC-kkel Modbus TCP vagy EtherNet/IP felületen.

Modicon Quantum

Ismerd meg felsőkategóriás programozható logikai vezérlőinket! A Modicon Quantum kiemelkedő teljesítményt, magasfokú rugalmasságot, fejlett kommunikációs funkciókat, adattárolást, diagnosztikát, és memóriakezelést nyújt. Továbbá kiválóan alkalmazkodik a különböző területekhez, legyen szó akár infrastruktúráról, folyamatirányításról, vagy biztonságról.

tags: #syslink #vezerles #plc