Cómo elegir un controlador lógico programable

Estructura básica La esencia de un controlador lógico programable es una computadora dedicada al control industrial. Su estructura de hardware es básicamente la misma que la de una microcomputadora. La estructura básica es: 1. Fuente de alimentación La fuente de alimentación del controlador lógico programable juega un papel muy importante en todo el sistema. Sin un sistema de suministro de energía bueno y confiable, no puede funcionar correctamente. Por lo tanto, el fabricante del controlador lógico programable también concede gran importancia al diseño y fabricación de la fuente de alimentación. Generalmente, la fluctuación del voltaje de CA está dentro del rango de +10% (+15%), y el PLC se puede conectar directamente a la red eléctrica de CA sin tomar otras medidas. 2. Unidad Central de Procesamiento (CPU) La unidad central de procesamiento (CPU) es el centro de control del controlador lógico programable. Recibe y almacena el programa de usuario y los datos escritos desde el programador de acuerdo con las funciones asignadas por el programa del sistema del controlador lógico programable; Comprueba el estado de la fuente de alimentación, la memoria, las E/S y el temporizador de advertencia, y puede diagnosticar errores de sintaxis en el programa de usuario. Cuando el controlador lógico programable se pone en funcionamiento, primero recibe el estado y los datos de cada dispositivo de entrada en el sitio mediante un escaneo, los almacena en el área de imagen de E/S respectivamente y luego lee el programa de usuario del programa de usuario. memoria uno por uno, y después de interpretar el comando, los resultados de la operación lógica o aritmética se envían al área de imagen de E/S o al registro de datos de acuerdo con las instrucciones. Después de ejecutar todos los programas de usuario, el estado de salida del área de imagen de E/S o los datos en el registro de salida finalmente se transmiten al dispositivo de salida correspondiente y el ciclo se ejecuta hasta que se detiene. Para mejorar aún más la confiabilidad del PLC, los PLC grandes también están equipados con CPU duales para formar un sistema redundante, o un sistema de votación de tres CPU, de modo que incluso si una CPU falla, todo el sistema aún puede funcionar normalmente. 3. Memoria La memoria que almacena el software del sistema se llama memoria de programa del sistema. La memoria que almacena el software de aplicación se llama memoria de programa de usuario. 4. Circuito de interfaz de entrada y salida. 4.1. El circuito de interfaz de entrada de campo consta de un circuito de acoplamiento óptico y un circuito de interfaz de entrada de microcomputadora, y sirve como canal de entrada de la interfaz entre el controlador lógico programable y el control de campo. 4.2. El circuito de interfaz de salida de campo está integrado con el registro de datos de salida, el circuito de selección y el circuito de solicitud de interrupción, y el controlador lógico programable emite la señal de control correspondiente al componente de ejecución de campo a través del circuito de interfaz de salida de campo. 5. Módulos funcionales Como conteo, posicionamiento y otros módulos funcionales. 6. Módulo de comunicación  Selección de PLC y análisis de casos. Al seleccionar un PLC, debe analizar en detalle las características del proceso y los requisitos de control, aclarar las tareas y el alcance del control, determinar las operaciones y acciones requeridas y luego estimar el número de puntos de entrada y salida, la capacidad de memoria requerida y determinar las funciones del PLC y las características de los dispositivos externos en función de los requisitos de control. Finalmente, seleccione un PLC con una mayor relación rendimiento-precio y diseñe el sistema de control correspondiente. A continuación, detallaremos los puntos en los que se debe prestar atención a la hora de elegir PLC: 1. Estimación de puntos de entrada y salida (E/S)Se debe considerar un margen apropiado al estimar el número de puntos de E/S. Por lo general, según el número estadístico de puntos de entrada y salida, se agrega un margen ampliable del 10% al 20% como datos estimados para el número de puntos de entrada y salida. 2. Estimación de la capacidad de memoria; la capacidad de la memoria es el tamaño de la unidad de almacenamiento de hardware que el propio controlador programable puede proporcionar, y la capacidad del programa es el tamaño de la unidad de almacenamiento utilizada por el proyecto de la aplicación del usuario en la memoria, por lo que la capacidad del programa es menor que la capacidad de la memoria. Para tener una cierta estimación de la capacidad del programa durante el diseño y selección, se suele utilizar como sustituto la estimación de la capacidad de memoria. En términos generales, es de 10 a 15 veces el número de puntos de E/S digitales, más 100 veces el número de puntos de E/S analógicas, y este número es el número total de palabras en la memoria (16 bits es una palabra). y otro 25% de esta cifra se considera como margen.3. Selección de funciones de control; esta selección incluye la selección de características tales como función de cálculo, función de control, función de comunicación, función de programación, función de diagnóstico y velocidad de procesamiento. (1) Función de operación; la función de operación del PLC simple incluye operación lógica, función de temporización y conteo; la función de operación del PLC ordinario también incluye desplazamiento de datos, comparación y otras funciones de operación; las funciones de operación más complejas incluyen operación algebraica, transmisión de datos, etc.; El PLC grande también tiene operación PID analógica y otras funciones de operación avanzadas. Con la aparición de los sistemas abiertos, los PLC ahora tienen funciones de comunicación. Algunos productos tienen comunicación con las computadoras inferiores, algunos productos tienen comunicación con la misma computadora o la computadora superior y algunos productos también tienen la función de comunicación de datos con la fábrica o la red empresarial. Al diseñar y seleccionar, debemos partir de los requisitos de la aplicación real y seleccionar razonablemente las funciones operativas requeridas. En la mayoría de las aplicaciones, sólo se necesitan operaciones lógicas y funciones de temporización y conteo. Algunas aplicaciones requieren transmisión y comparación de datos. Cuando se utiliza para detección y control analógicos, se utiliza operación algebraica, conversión numérica y operación PID. Se requieren operaciones de decodificación y codificación para mostrar datos. (2) Funciones de control: Las funciones de control incluyen operaciones de control PID, operaciones de control de compensación anticipada, operaciones de control de relación, etc., que deben determinarse de acuerdo con los requisitos de control. El PLC se utiliza principalmente para el control lógico secuencial. Por lo tanto, en la mayoría de los casos se suelen utilizar controladores de bucle único o de bucle múltiple para resolver el control analógico. A veces, también se utilizan unidades de entrada y salida inteligentes dedicadas para completar las funciones de control requeridas, mejorar la velocidad de procesamiento del PLC y ahorrar capacidad de memoria. Por ejemplo, se utilizan unidades de control PID, contadores de alta velocidad, unidades analógicas con compensación de velocidad, unidades de conversión de códigos ASC, etc. (3) Función de comunicación: los sistemas PLC grandes y medianos deben admitir una variedad de buses de campo y protocolos de comunicación estándar (como TCP/IP) y deben poder conectarse a la red de administración de fábrica (TCP/IP) cuando sea necesario. El protocolo de comunicación debe cumplir con los estándares de comunicación ISO/IEEE y debe ser una red de comunicación abierta. La interfaz de comunicación del sistema PLC debe incluir interfaces de comunicación serie y paralelo (RS 232C/422A/485), puerto de comunicación RIO, Ethernet industrial, interfaz DCS común, etc.; las principales formas de la red de comunicación del sistema PLC son las siguientes: 1) la PC es la estación maestra y varios PLC del mismo modelo son estaciones esclavas, formando una red PLC simple; 2) 1 PLC es la estación maestra y otros PLC del mismo modelo son estaciones esclavas, formando una red PLC maestro-esclavo; 3) La red PLC está conectada a un DCS grande como una subred del DCS a través de una interfaz de red específica; 4) Red PLC dedicada (red de comunicación PLC dedicada de cada fabricante). Para reducir la tarea de comunicación de la CPU, de acuerdo con las necesidades reales de la composición de la red, se deben seleccionar procesadores de comunicación con diferentes funciones de comunicación (como punto a punto, bus de campo, Ethernet industrial). (4) Función de programación; Modo de programación fuera de línea: el PLC y el programador comparten una CPU. Cuando el programador está en modo de programación, la CPU solo proporciona servicios al programador y no controla el equipo de campo. Una vez completada la programación, el programador cambia al modo de ejecución y la CPU controla el equipo de campo y no se puede programar. La programación fuera de línea puede reducir los costos del sistema, pero es inconveniente de usar y depurar. Modo de programación online: La CPU y el programador tienen sus propias CPU. La CPU host es responsable del control de campo e intercambia datos con el programador dentro de un ciclo de escaneo. El programador envía el programa o los datos compilados en línea al host. En el siguiente ciclo de escaneo, el host se ejecuta de acuerdo con el programa recién recibido. Este método es más caro, pero la depuración y el funcionamiento del sistema son convenientes y se utiliza a menudo en PLC de tamaño grande y mediano. (5) Función de diagnósticoLa función de diagnóstico del PLC incluye diagnóstico de hardware y software. El diagnóstico de hardware determina la ubicación de la falla del hardware mediante un juicio lógico del hardware, y el diagnóstico de software se divide en diagnóstico interno y diagnóstico externo. El diagnóstico del rendimiento interno y la función del PLC a través del software es un diagnóstico interno, y el diagnóstico de la función de intercambio de información entre la CPU del PLC y los componentes externos de entrada y salida a través del software es un diagnóstico externo.La solidez de la función de diagnóstico del PLC afecta directamente las capacidades técnicas requeridas de los operadores y el personal de mantenimiento, y afecta el tiempo promedio de reparación. (6) Velocidad de procesamientoEl PLC funciona en modo escaneo. Desde la perspectiva de los requisitos en tiempo real, la velocidad de procesamiento debe ser lo más rápida posible. Si la duración de la señal es menor que el tiempo de escaneo, el PLC no podrá escanear la señal, lo que provocará la pérdida de datos de la señal. La velocidad de procesamiento está relacionada con la duración del programa de usuario, la velocidad de procesamiento de la CPU, la calidad del software, etc. En la actualidad, los contactos del PLC tienen una respuesta rápida y alta velocidad. El tiempo de ejecución de cada instrucción binaria es de aproximadamente 0,2 a 0,4 L, por lo que puede adaptarse a las necesidades de la aplicación con altos requisitos de control y requisitos de respuesta rápida. El ciclo de escaneo (ciclo de escaneo del procesador) debe cumplir los siguientes requisitos: el tiempo de escaneo de un PLC pequeño no es superior a 0,5 ms/K; el tiempo de escaneo de PLC grandes y medianos no supera los 0,2 ms/K. 4. Selección del modelo (1) Tipos de PLCEl PLC se divide en dos categorías según su estructura: tipo integral y tipo modular. Se divide en dos categorías según el entorno de aplicación: instalación en campo e instalación en sala de control. Se divide en 1 bit, 4 bit, 8 bit, 16 bit, 32 bit, 64 bit, etc. según la longitud de la palabra de la CPU. Desde el punto de vista de la aplicación, generalmente se puede seleccionar según la función de control o los puntos de entrada y salida. Los puntos de E/S del PLC integral son fijos, por lo que los usuarios tienen menos espacio para elegir y se utilizan en sistemas de control pequeños; El PLC modular proporciona una variedad de tarjetas de E/S o tarjetas enchufables, para que los usuarios puedan seleccionar y configurar razonablemente los puntos de E/S del sistema de control. La expansión de funciones es conveniente y flexible y generalmente se usa en sistemas de control grandes y medianos. (2) Selección de módulos de entrada y salida; La selección de módulos de entrada y salida debe ser coherente con los requisitos de la aplicación. Por ejemplo, para los módulos de entrada, se deben considerar requisitos de aplicación como el nivel de señal, la distancia de transmisión de la señal, el aislamiento de la señal y el método de suministro de energía de la señal. Para módulos de salida, se debe considerar el tipo de módulo de salida a seleccionar. Generalmente, los módulos de salida de relé tienen las características de precio bajo, amplio rango de voltaje, vida corta y tiempo de respuesta prolongado; Los módulos de salida de tiristores son adecuados para conmutación frecuente y ocasiones de carga inductiva de bajo factor de potencia, pero son más caros y tienen poca capacidad de sobrecarga. Los módulos de salida también tienen salida de CC, salida de CA y salida analógica, que deben ser consistentes con los requisitos de la aplicación. Según los requisitos de la aplicación, se pueden seleccionar razonablemente módulos de entrada y salida inteligentes para mejorar el nivel de control y reducir los costos de la aplicación. Considere si se necesita un bastidor de expansión o un bastidor de E/S remotas. (3) Selección de fuente de alimentaciónLa fuente de alimentación del PLC, además del diseño y selección del PLC de acuerdo con los requisitos del manual del producto al introducir el equipo, la fuente de alimentación del PLC debe diseñarse y seleccionarse de acuerdo con los requisitos del manual del producto. En general, la fuente de alimentación del PLC debe diseñarse y seleccionarse con una fuente de alimentación de 220 VCA, que sea consistente con el voltaje de la red eléctrica doméstica. Para aplicaciones importantes, se debe utilizar una fuente de alimentación ininterrumpida o una fuente de alimentación con voltaje estabilizado. Si el propio PLC tiene una fuente de alimentación utilizable, se debe comprobar si la corriente proporcionada cumple con los requisitos de la aplicación; de lo contrario, se debe diseñar una fuente de alimentación externa. Para evitar que la fuente de alimentación externa de alto voltaje se introduzca en el PLC debido a un mal funcionamiento, es necesario aislar las señales de entrada y salida y, a veces, se puede utilizar un diodo simple o un tubo fusible para el aislamiento. (4) Selección de memoria: debido al desarrollo de la tecnología de chips integrados en computadora, el precio de la memoria ha bajado. Por lo tanto, para garantizar el funcionamiento normal del proyecto de aplicación, generalmente se requiere que la capacidad de memoria del PLC sea de al menos 8 K de memoria según 256 puntos de E/S. Cuando se requieren funciones de control complejas, se debe seleccionar una capacidad mayor y una memoria de mayor grado. (5) Consideraciones económicasA la hora de elegir un PLC hay que tener en cuenta la relación calidad-precio. Al considerar la eficiencia económica, también se deben considerar factores como la escalabilidad, operatividad y relación entrada-salida de la aplicación, hacer comparaciones y tenerlos en cuenta, y finalmente seleccionar un producto más satisfactorio.El número de puntos de entrada y salida tiene un impacto directo en el precio. Cada tarjeta de entrada y salida adicional aumentará el costo. Cuando el número de puntos aumenta a un cierto valor, la capacidad de memoria correspondiente, bastidor, placa base, etc. también aumentará en consecuencia. Por lo tanto, el aumento en el número de puntos tiene un impacto en la selección de CPU, capacidad de memoria, rango de funciones de control, etc. Debe considerarse completamente durante la estimación y selección para que todo el sistema de control tenga un rendimiento-precio más razonable. relación.