Installatie en aansluiting van programmeerbare logische controllers (PLC) in automatiseringskasten en -panelen

Een programmeerbare logische controller (PLC) is een speciaal type computer dat wordt gebruikt om technologische processen en objecten te automatiseren.

De term PLC (Engelse afkorting - (PLC) programmeerbare logische controller) werd geïntroduceerd door Odo Joseph Struger, een ingenieur bij Allen-Bradley USA in 1971. Hij speelde ook een sleutelrol bij het verenigen van de PLC-programmeertalen.

Bij het toepassen van een algoritme op een besturingssysteem zijn meestal logische operaties en een speciale organisatie van communicatie met sensoren, actuatoren en mens-machine-interface vereist.

Een belangrijk kenmerk van een PLC is de real-time werking. Dit wordt verzekerd door het gebruik van speciale microprocessors die de reactie van het systeem op een verzoek binnen een bepaald tijdsinterval garanderen.

PLC's werken meestal onder ongunstige externe omstandigheden - temperatuur, vochtigheid, stof, elektromagnetische straling, straling. Daarom werden gewone homecomputers niet als besturing gebruikt.

In Rusland sinds 2007.speciale programmeerbare controller GOST R IEC 61131-1-2016 is van kracht.

PLC's zijn gebaseerd op microcontrollers — gespecialiseerde microprocessors met architectuur met één chip. Microcontrollers kunnen werken zonder chipset en moederbord, zonder besturingssysteem. Maar deze modus wordt vooral gebruikt in eenvoudige lokale automatiseringssystemen. In complexe systemen worden voldoende krachtige processors gebruikt onder besturing van speciale besturingssystemen.

Zie hier voor meer informatie over doel, apparaat- en PLC-typen: Wat is programmeerbare logische controllers

De verscheidenheid aan PLC's is erg groot. Er is geen enkel bedrijf op het gebied van automatisering en elektronica dat niet zijn eigen PLC's maakt. Niettemin zijn alle PLC's verenigd door hun gemeenschappelijke architectuur en standaardisatie van interfaces voor het aansluiten van externe apparaten.

De grootste PLC-fabrikanten ter wereld zijn tegenwoordig Siemens AG, Allen-Bradley, Rockwell Automation, Schneider Electric, Omron, Micubichi, Lovato. PLC's worden geproduceerd door vele andere fabrikanten, waaronder de Russische bedrijven Kontar LLC, Oven, Kontel LLC, Segnetiks, Fastwel Group, Tecon en anderen.

OWEN programmeerbare logische controllers

Siemens programmeerbare controllers uit de SIMATIC S7-serie

Een voorbeeld van het uiterlijk van een PLC in een standaard monoblok wordt getoond in de figuur. Dit zijn PLC van OWEN (Rusland) en PLC van 9 Siemens (Duitsland). Aan beide zijden van de doos bevinden zich aansluitingen voor het aansluiten van voeding, sensoren en actuatoren.

Programmeerbare logische controller PLC 63 van OWEN (Rusland) en PLC van Siemens (Duitsland)

Er zijn de volgende soorten inputs-outputs: discreet, analoog, universeel, dedicated en interface.

Doorgaans worden discrete ingangen gebruikt om sensoren aan te sluiten die zich in twee toestanden kunnen bevinden: "actief - passief" of "aan - uit". Via discrete ingangen kunt u knoppen, schakelaars, eindschakelaars, thermostaten en andere apparatuur aansluiten.

Discrete ingangen van de controllers TAns worden meestal berekend om standaardsignalen met een niveau van +24 V DC te accepteren. Een typische stroomwaarde voor een enkele digitale ingang (bij +24 V ingangsspanning) is ongeveer 10 mA.

PLC-discrete uitgangen worden gebruikt om uitgangssignalen met elektrische parameters als discrete ingang te genereren. Ze worden over het algemeen gebruikt om het in- of uitschakelen van aandrijvingen te regelen.

Volgens GOST IEC 61131-2-2012 (Introductiedatum 01-07-2014) is een analoge ingang een apparaat dat een continu signaal omzet in een discreet binair getal voor gebruik in een programmeerbaar besturingssysteem.

Voor analoge ingangen zijn de meest voorkomende standaard DC-spanningsbereiken –10… + 10 V en 0… + 10 V. Voor stroomingangen zijn de bereiken 0–20 mA en 4–20 mA.

Analoge ingangen maken de aansluiting van analoge sensoren op de PLC mogelijk.

In overeenstemming met GOST 61131-2-2012 (Introductiedatum 2014-07-01), is een analoge uitgang een apparaat dat een binair getal omzet in een analoog signaal.

PLC's kunnen worden uitgerust met gespecialiseerde I/O die duurmeting, flankfixatie, pulstelling en motorbesturing mogelijk maken.

Het aantal van deze of deze inputs-outputs is de belangrijkste factor die de mogelijkheden van de PLC bepaalt bij het maken van een daarop gebaseerd automatiseringssysteem.

PLC-uitgangen en aansluiting van externe apparaten

Door ontwerp en montagemethode zijn er vier uitvoeringen van de PLC-behuizing:

• behuizing voor montage op een DIN-rail;
• behuizing voor wandmontage;
• paneelversie;
• open frame ontwerp voor ingebedde modulaire systemen.

De DIN-railmontagebehuizing is ontworpen om de PLC op het schakelkastpaneel te monteren en heeft een speciale veervergrendeling voor bevestiging op een standaard DIN-rail.

De behuizing voor wandmontage is meestal vervaardigd volgens normen voor bescherming tegen stof en vocht en heeft ingebouwde verzegelde afdichtingen voor aansluiting van externe elektrische draden, zowel stroom als signaal.

De paneelversie van de PLC wordt gebruikt wanneer de PLC wordt geïnstalleerd in de toegangsdeur van de automatiseringskast. Paneel-PLC's hebben meestal een aanraakscherm dat een ezelsbruggetje toont van een geautomatiseerde proceslijn of een lokaal automatiseringssysteem en dat wordt gebruikt om besturingsparameters in te voeren door de operator.

Een open-frame PLC wordt gebruikt om embedded (on-board) automatiseringssystemen te creëren. In dit geval is de PLC een printplaat met een set connectoren voor het aansluiten van externe apparaten en bevestigingsmiddelen voor aansluiting op andere borden.

De connectoren kunnen worden gemaakt met draden aangesloten op de PLC onder de schroefklem of demonteerbaar. Die laatste hebben een duidelijk voordeel bij onderhoud, bijvoorbeeld bij het vervangen van een PLC. In dit geval is het onmogelijk om de aansluiting van de draden te verwarren. Het gebruik van dubbele connectoren verhoogt echter de kosten van de PLC, daarom gebruiken fabrikanten vaker schroefverbindingen van draden in PLC's in plaats van demontabele.

Monoblock-PLC's hebben meestal ingebouwde of externe displays die zijn geïnstalleerd in de frontpanelen van de schakelkasten. Ze kunnen grafisch, synthetisch of zintuiglijk zijn.

Onderstaande figuur toont een PLC met een ingebouwd LCD-scherm en een toetsenbord waarmee de parameters van het besturingsalgoritme lokaal kunnen worden ingesteld.

De contacten van de PLC-connector bieden de PLC-gebruiker de mogelijkheid om verschillende soorten sensoren aan te sluiten: analoog, discreet, evenals actuatoren en I/O-apparaten.

Bovendien hebben PLC's een reeks standaardinterfaces voor tools voor het implementeren van gedistribueerde automatiseringssystemen met behulp van verschillende soorten communicatiekanalen: draad, radio, internet.

Programmeerbare logische controllers vormen de basis voor de productie van automatiseringskasten (of panelen) voor diverse doeleinden.

De installatie van automatiseringselementen op het kastpaneel wordt uitgevoerd volgens het ontwerp van het elektrische circuit, dat voor elk systeem afzonderlijk wordt ontwikkeld volgens de specificaties.

De installatietechniek van de automatiseringskast zorgt voor gescheiden routering van stroom- en signaaldraden in de verdeelkasten (bijvoorbeeld stroomdraden - in de rechterkasten en signaaldraden - in de linkerkasten, ten opzichte van het montagepaneel), verplichte markering van draden, volgens aan het project, en krimpen van de uiteinden op de draden met speciale terminals.

Automatiseringskasten kunnen ingebouwde airconditioners of verwarmingen hebben om interne temperatuurregeling te bieden.

Op PLC gebaseerde automatiseringskast

Vrijwel alle moderne PLC's hebben een ingebouwde schakelende voeding die stroom levert van een externe bron in het wisselspanningsbereik van 110 tot 265 volt (AD-DC spanningsomvormer) of van een gelijkstroomvoeding (DC-DC spanningsomvormer).

Schakelende voedingen hebben een aantal ingebouwde automatische beveiligingen: kortsluiting, oververhitting en overbelasting.

Een typische PLC-stroomaansluiting vereist vooraf een overspanningsbeveiligingsfilter. De selectie van gepulseerde voedingen wordt gemaakt op basis van de waarde van het vereiste energieverbruik en de vereiste uitgangswaarden van de nominale vermogens.

Als de hoofdbron van ingangsspanning is uitgeschakeld als gevolg van een ongeval of storing, kan de werking of correcte uitschakeling van het apparaat of systeem worden verzekerd door een ononderbroken stroomvoorziening.

De beschermingsgraad van de PLC is versleuteld met een IP-markering (Ingress Protection Rating). IP vertaalt zich letterlijk als beschermingsgraad tegen binnendringen. Momenteel is dit het meest gebruikelijke aanduidingssysteem om apparatuur te beschermen tegen de effecten van de externe omgeving. Het wordt gebruikt om bescherming aan te geven tegen het binnendringen van verschillende fysieke deeltjes in de apparatuur door geometrische afmetingen, waaronder stof en water.

IP-beschermingsgraad — decodering, voorbeelden van apparatuur

PLC-behuizingen, evenals de kasten of panelen waarin ze zijn geïnstalleerd, kunnen een zekere mate van bescherming hebben.

De installatie en aansluiting van specifieke programmeerbare logische controllers (PLC's) in automatiseringskasten en -panelen moet gebeuren in overeenstemming met de instructies van de fabrikant.

Afbeeldingen van automatiseringspanelen met programmeerbare logische controllers: