Sterownik PLC, projekt i wykorzystanie sterowników PLC.
W 1968 roku pojawił się pierwszy programowalny sterownik logiczny, który zastąpił skomplikowane obwody przekaźnikowe w zakładach przemysłowych. PLC został zaprojektowany tak, aby był łatwy do programowania przez inżynierów i techników, którzy byli już zaznajomieni z logiką przekaźników i schematami sterowania.
Nowy sterownik posłużył również do eliminowania i uproszczenia skomplikowanego okablowania pomiędzy używanymi wtedy do sterowania stycznikami i przełącznikami. Jego powstanie miało związek z szybkim poziomem wzrostu automatyzacji procesów produkcyjnych. Chociaż pierwsze sterowniki PLC miały bardzo ograniczoną pamięć i możliwości szybkości to bardzo szybko się poprawiły.
Obecność sterowników PLC oraz jednostki centralnej pomogła uprościć projektowanie i wdrażanie automatyki przemysłowej.
Czym są współczesne sterowniki programowalne i jaki efekt przynosi ich stosowanie? Odpowiedzi znajdziesz w tym artykule.
Co to jest sterownik PLC?
Nazwa PLC pochodzi od angielskiego Programmable Logic Controllers, co oznacza programowalne sterowniki logiczne. To swego rodzaju przemysłowe komputery wyposażone w oprogramowanie sterujące działaniem maszyn lub całych parków maszynowych.
Sterownik PLC jest jednym z najważniejszych urządzeń używanych w automatyce przemysłowej. Na przestrzeni lat stosowano w nich wejścia i wyjścia analogowe oraz cyfrowe. Początkowo sterowniki PLC spełniały takie funkcje jak: zbieranie informacji z urządzeń wejściowych z czujników i urządzeń pomiarowych przez co sterownik PLC steruje urządzeniami wyjściowymi, podejmując decyzje na podstawie specjalnie opracowanych programów.
Dzięki ich użyciu poszczególne zadania są realizowane za pomocą odpowiednio dobranego programu, ułatwiając w ten sposób regulację maszyn i urządzeń, a także wprowadzanie zmian w procesie sterowania.
Elementy sterowników PLC
Sterowniki PLC składają się z: jednostki centralnej (CPU), bloków wejść cyfrowych bloków wejść analogowych bloków komunikacyjnych, bloków specjalnych pamięci i modułu zasilania. Moduły komunikacji służą do sprzęgnięcia sterownika z innymi urządzeniami takimi jak programator bądź elementy sieci lokalnej w określonym standardzie (np. Profibus, Ethernet) za pomocą odpowiedniego złącza w odpowiednim standardzie (np. USB, RS232).
Obecnie stosowanie PLC stało się znacznie prostsze dla wielu w branży. Chociaż pierwsze sterowniki PLC miały bardzo ograniczoną pamięć i możliwości szybkości, z biegiem lat szybko się poprawiły. Obecność sterowników PLC pomogła uprościć projektowanie i wdrażanie automatyki przemysłowej.
Jak działają sterowniki PLC?
Sterowniki PLC można opisać jako małe komputery przemysłowe z modułowymi komponentami zaprojektowanymi do automatyzacji procesów sterowania. Są sterownikami stojącymi za prawie całą nowoczesną automatyką przemysłową.
Jak konkretnie działa sterownik PLC? Sterownik PLC pracuje w zamkniętej pętli programowej, czyli wykonuje program, który zawiera zapętlony ciąg rozkazów. Dzięki temu sterownik może reagować na dostarczane do niego informacje.
Sterowniki PLC mają również możliwość realizacji funkcji diagnostyki sprzętowej i programowej oraz transmitowania danych poprzez swoje moduły i łącza komunikacyjne oraz transmitowanie danych do urządzeń wykonawczych.
Programowalne sterowniki logiczne to uniwersalne urządzenie mikroprocesorowe przeznaczone głównie są do stosowania w fabrykach i zakładach przemysłowych.
Sterowniki PLC pozwalają na precyzyjne sterowanie procesami technologicznymi w przemyśle, takimi jak linie produkcyjne, instalacje energetyczne, automatyka budynkowa, czy systemy kontroli i monitorowania.
Dzięki nim możliwa jest automatyczna obsługa sterowania pracą maszyny lub urządzenia technologicznego co przyczynia się do zwiększenia wydajności produkcji oraz poprawy jakości wyrobów.
Mikroprocesor dokonuje analizy i zapisuje uzyskane z układów wejściowych informacje cyklicznie. Sterownik weryfikuje polecenia w kolejności, w jakiej zostały zapisane w programie, tworząc następnie obraz dla układów wyjściowych, a system operacyjny wyjścia steruje elementami wykonawczymi maszyn przy użyciu impulsów elektrycznych.
Zastosowanie sterownika plc w urządzeniach codziennego użytku.
W życiu codziennym służą na przykład do sterowania sygnalizatorami świetlnymi, windami, ruchomymi schodami, a także stanowią wyposażenie inteligentnych domów. Coraz częściej w mediach pojawiają się pomysły sterowania inteligentnymi domami za pomocą sterowników PLC. W porównaniu do prostych płytek logicznych mają dużą żywotność, a modyfikacji ich programu sterującego możemy dokonywać bez końca.
Sterowniki te ułatwiają wykonywanie powtarzalnych czynności, przez co są tak popularne. Za pomocą dostępności dużej gamy modułów rozszerzeń, możemy tworzyć zarówno proste jak i bardzo zaawansowane układy sterowania posiadające wiele podzespołów. Takie zastosowanie sterowników PLC jest bardzo przydatne, bo daje wiele praktycznych funkcji.
Dzięki inteligentnym urządzeniom peryferyjnym i jednostkom wejścia-wyjścia odbiór sygnałów stał się zaawansowany i wzmocniony poprzez analogowe i cyfrowe źródła wejścia. Urządzenia wejścia-wyjścia ze zintegrowanym sterownikiem PLC są szczególnie przydatne, ponieważ są kompatybilne z panelami HMI działającymi z systemami operacyjnymi Windows lub Linux i oferują łączność Ethernet. Urządzenia wejścia-wyjścia mogą być także używane ze sterownikami PLC do bezpośredniego pozyskiwania danych z własnych czujników i zdalnych urządzeń.
Rodzaje sterowników PLC.
Jakie są rodzaje sterowników PLC? Wszystkie sterowniki PLC składają się z opisanych wyżej elementów, ale nie wszystkie wyglądają tak samo. Programowalne sterowniki logiczne mogą znacznie różnić się konstrukcją, która może być kompaktowa lub modułowa.
Czym różnią się sterowniki kompaktowe od modułowych ?
Sterowniki kompaktowe Sterowniki kompaktowe są urządzeniami najmniejszymi i najtańszymi. Stosowane są głównie do sterowania nieskomplikowanymi urządzeniami, czy instalacjami. Używane może być do sterowania liniami produkcyjnymi. W jednej obudowie znajduje się wbudowany zasilacz, jednostka centralna (CPU) oraz mała liczba wejść i wyjść cyfrowych lub wejść analogowych, moduły DI i DO oraz AI i AO; HSC (moduł szybkich liczników); APM (pozycjonowanie osi); złącza czujników temperatury.
Sterownik PLC i modułowe sterownki.
Sterowniki modułowe sterują złożonymi procesami produkcyjnymi, posiadają większą pamięć danych, a także są z reguły szybsze w przetwarzaniu złożonych algorytmów. Dzięki indywidualnej konfiguracji (moduł podstawowy + moduły rozszerzeń) istnieje możliwość sterowania za pomocą PLC na przykład silnikiem krokowym.
Sterowniki modułowe, w zależności od potrzeb, można swobodnie konfigurować poprzez wyposażenie ich w dodatkowe moduły. Ten typ sterownika PLC umożliwia wielokrotną rozbudowę poprzez „moduły”, stąd określany jako modułowy sterownik PLC. Moduł zasilania, w zależności od sterownika, może być jego integralną częścią lub osobnym podzespołem.
Sterownik logiczny i rozbudowany podział.
Istnieje wiele rodzajów sterowników PLC, a ich podział może być dokonywany według różnych kryteriów. Od modeli najprostszych, tzw. przekaźników programowalnych , poprzez kompaktowe, modułowe lub rozproszone „obiektowe” wersje sterowników aż do skomplikowanych urządzeń o możliwościach zbliżonych do komputerów przemysłowych.
Rodzaje sterowników PLC typu modułowego PLC są podzielone na trzy typy w zależności od wyjścia, a mianowicie wyjście przekaźnikowe, wyjście tranzystorowe i wyjście PLC z wyjściem triaka. Sterownik PLC z wyjściem tranzystorowym wykorzystuje operacje przełączania i jest używany głównie wewnątrz mikroprocesorów.
Wśród modułów, które możemy zastosować w typowych sterownikach modułowych, znajdziemy między innymi: moduł pozycjonowania osi (APM), moduł szybkich liczników (HSC), moduł wejściowy dla czujników temperatury, moduł do pomiaru energii, moduł regulatora PID, liczne moduły komunikacyjne dla różnych sieci przemysłowych i protokołów komunikacyjnych i wiele innych.
W zależności od rozmiaru fizycznego PLC, Programowalny sterownik logiczny dzieli się na Mini, Micro i Nano PL. Zasada prawidłowego działania sterownika PLC wymaga dostosowania go do danego obiektu sterowania.
Sterownik plc i języki programowania.
Sterowniki PLC dzielą się również ze względu na środowisko programistyczne oraz budowę. Języki programowania sterowników PLC to bardzo szeroki temat. Języki programowania sterowników PLC można podzielić na dwie główne grupy: języki tekstowe oraz języki graficzne. Do grupy języków tekstowych zalicza się: IL – Lista Instrukcji oraz ST – Tekst Strukturalny. Do graficznych języków programowania sterowników PLC zaliczają się:
LD logika drabinkowa – sposób pisania kodu przy pomocy schematu bazującego głównie na stykach i cewkach;
SFC sekwencyjny ciąg bloków – składa się z przejść i kroków;
FBD – funkcjonalny schemat blokowy działający na podstawie obecności bramek logicznych.
Wady i zalety sterownika PLC.
Zalety
Można powiedzieć o dużej przewadze technologicznej, jaką nad układami przekażnikowo-stycznikowymi mają sterowniki PLC.
Co to oznacza? Ich zalety to brak konieczności zmiany okablowania przy modyfikacji sterowania. Nie tylko skraca to czas związany z wykonaniem zmian w danej instalacji. Wszystkie działania wykonywane są wewnątrz sterownika, więc nie trzeba instalować nowych przekaźników czasowych ani styczników pomocniczych, program obsługujący sterownik można kopiować i używać wielokrotnie.
Kolejną zaletą jest zdalna diagnostyka i konserwacja. Sterowanie programem można wykonywać bez żadnych problemów za pomocą innej lokalizacji.
Nowoczesne sterowniki posiadające możliwość podłączenia do sieci internetowej, mogą być programowane zdalnie. Ma to swoje zastosowanie, gdy np. maszyna została już zainstalowana i pracuje, w celu wgrania aktualizacji nie jest wymagana obecność programisty przy fizycznym sterowniku.
Poza tym sterowniki PLC charakteryzują się niskim zużyciem energii oraz bardzo wysoką niezawodnością w porównaniu do układów przekaźnikowo – stycznikowych.
Wady sterowników PLC
Sterowniki PLC w zasadzie pozbawione są wad, jeżeli porówna się je do układów przekaźnikowo – stycznikowych. Wady sterowników, które przychodzą do głowy to na przykład wysoki koszt takiego sterownika.
Dotyczy to stosowania sterownika w małych instalacjach. Jednak w przypadku dużych instalacji , koszt sterownika w porównaniu do innych podzespołów np. falowników, jest stosunkowo niski.
Sterownik plc w życiu codziennym.
Wraz z rozwojem technologii, sterowniki PLC stają się coraz bardziej zaawansowane i złożone. Nowoczesne sterowniki PLC umożliwiają programowanie w językach wysokiego poziomu, takich jak C++ czy Java, co znacznie zwiększa ich elastyczność i możliwości stosowania.
Dzięki temu, sterowniki PLC pozostają ważnym narzędziem w przemyśle, a ich rozwój jest ciągle kontynuowany, aby zapewnić jeszcze większą efektywność i niezawodność.
Sterowniki PLC, pomimo że zazwyczaj kojarzą nam się z przemysłem, znajdują zastosowanie także w życiu codziennym. Ich funkcjonalność i możliwości programowania sprawiają, że są one idealnym narzędziem do sterowania i automatyzacji różnych procesów w domu czy biurze.
Przykładem zastosowania sterownika PLC w życiu codziennym jest system automatyki domowej. Sterownik PLC pozwala na automatyzację różnych urządzeń domowych, takich jak oświetlenie, rolety czy ogrzewanie. Dzięki temu, możemy skonfigurować system, który pozwoli nam na łatwe i wygodne sterowanie różnymi elementami naszego domu, co z kolei zwiększy naszą wygodę i oszczędność czasu.
Innym przykładem zastosowania sterownika PLC w życiu codziennym są systemy alarmowe i zabezpieczeń. Sterowniki PLC pozwalają na integrację różnych elementów systemu zabezpieczeń, takich jak kamery czy czujniki ruchu, co zwiększa jego efektywność i niezawodność. Dzięki temu, możemy czuć się bezpiecznie w swoim domu czy biurze.
Sterowniki PLC znajdują także zastosowanie w automatyce biurowej, gdzie umożliwiają sterowanie różnymi urządzeniami, takimi jak drukarki, skanery czy urządzenia klimatyzacyjne. Dzięki temu, procesy w biurze stają się bardziej zautomatyzowane i efektywne.
Perspektywy rozwoju.
Perspektywy rozwoju sterowników PLC w życiu codziennym są obiecujące. Wraz z rozwojem technologii i coraz większą popularnością Internetu Rzeczy (IoT), sterowniki PLC stają się coraz bardziej elastyczne i wydajne, co otwiera nowe możliwości zastosowania.
Jednym z trendów, który może wpłynąć na przyszłość sterowników PLC w życiu codziennym, jest ich integracja z systemami inteligentnego domu. Dzięki temu, użytkownicy będą mogli kontrolować i sterować różnymi urządzeniami z poziomu jednego interfejsu, co zwiększy wygodę i oszczędność czasu.
Innym kierunkiem rozwoju, który może wpłynąć na przyszłość sterowników PLC w życiu codziennym, jest rozwój systemów autonomicznych. Dzięki coraz większej mocy obliczeniowej i możliwościom sztucznej inteligencji, sterowniki PLC mogą stać się bardziej samodzielne w podejmowaniu decyzji i reagowaniu na zmieniające się warunki, co zwiększy ich skuteczność i niezawodność.
Oprócz tego, sterowniki PLC mogą znaleźć zastosowanie w dziedzinach takich jak zdrowie czy transport, gdzie ich możliwości programowania i integracji z różnymi urządzeniami mogą przyczynić się do automatyzacji i poprawy efektywności różnych procesów.
Podsumowując, przyszłość sterowników PLC w życiu codziennym wydaje się obiecująca. Dzięki ich elastyczności i możliwościom programowania, mogą być one wykorzystywane do automatyzacji różnych procesów, co zwiększa wygodę i efektywność użytkowników.
Podsumowanie i końcowe wnioski.
Sterowniki PLC są jednym z kluczowych elementów automatyki przemysłowej, umożliwiającym kontrolowanie procesów produkcyjnych i przyczyniającym się do zwiększenia wydajności pracy oraz minimalizacji błędów.
Ich zalety są niezaprzeczalne, a wad dotyczą tylko niektórych aspektów. Przede wszystkim, sterowniki PLC są niezawodne i trwałe, co czyni je idealnym narzędziem dla przemysłu, gdzie czas przestoju maszyn może oznaczać duże straty finansowe.
Ponadto, łatwość programowania i możliwość dostosowywania ich do różnych procesów produkcyjnych sprawia, że ich stosowanie jest bardzo elastyczne.
Sterowniki PLC znajdują zastosowanie w wielu branżach przemysłu, takich jak produkcja spożywcza, farmaceutyczna, samochodowa czy energetyczna, co świadczy o ich wszechstronności i popularności.
Są one wykorzystywane do sterowania procesami produkcyjnymi, takimi jak automatyczne linie produkcyjne, systemy dozowania i mieszania, a także w systemach ochrony przed pożarami czy w systemach kontroli jakości.
Podsumowanie.
Podsumowując, sterowniki PLC to niezastąpiony element automatyki przemysłowej, który pozwala na kontrolowanie i sterowanie różnymi procesami produkcyjnymi. Ich zalety w postaci niezawodności, trwałości i łatwości programowania sprawiają, że ich stosowanie jest bardzo szerokie i popularne w różnych branżach przemysłu. Dalszy rozwój sterowników PLC i ich zastosowań zapewni jeszcze większą efektywność i wszechstronność ich stosowania w przyszłości. Zdaniem ekspertów, sterowniki PLC będą stanowić ważny element automatyki przemysłowej również w przyszłości, a ich rozwój będzie się kontynuował, aby zapewnić jeszcze większą efektywność i niezawodność.
