Was ist ein programmierbarer Logik Controller (SPS)

Heute&# 39;s industrielle Produktion, PLC ist immer wichtiger und allgemeiner geworden, aber viele Menschen haben kein sehr klares Verständnis davon. Heute werden wir PLC im Detail von allen Aspekten vorstellen, damit Sie es wirklich verstehen können.

Definition und Grundkonzepte der programmierbaren Logiksteuerung (SPS)

SPS ist ein digitales Rechen- und Betriebselektroniksystem, das speziell für den Einsatz in industriellen Umgebungen entwickelt wurde. Es wird in der industriellen Automatisierung verwendet, um bestimmte Prozesse, Maschinenfunktionen oder ganze Produktionslinien zu automatisieren.

Es verwendet einen programmierbaren Speicher, der Anweisungen für die Durchführung von Operationen wie logische Operationen, sequentielle Steuerung, Timing, Zählen und arithmetische Operationen speichert. Es kann die Steuerung bestimmter Prozesse, Maschinenfunktionen oder Produktionslinien, Prozesseingangsdaten und Steuerausgangsgeräte gemäß vorprogrammierter Logik automatisieren und auf eine Vielzahl von Arten in den industriellen Internet der Dinge (IIoT) und Industrie 4.0 Umgebungen kommunizieren.

Als industrielles Computersteuerungssystem überwacht es kontinuierlich den Status von Eingabegeräten, steuert Ausgabegeräte entsprechend kundenspezifischen Programmen, realisiert Automatisierung von Produktionsprozessen, hat die Fähigkeit, Operationen zu ändern und zu kopieren, Informationen zu sammeln und zu kommunizieren, und das System ist modular und kann I/O-Geräte flexibel konfigurieren. Es steuert verschiedene Arten von mechanischen Geräten oder Produktionsprozessen über digitale oder analoge Ein- und Ausgänge.

Vergleich verwandter Konzepte

SPS unterscheidet sich von Industrie-PC, Mikrocontroller usw. Zum Beispiel konzentriert sich SPS auf industrielle Steuerungsaufgaben und hat verschiedene Programmiermethoden und Betriebssysteme; Im Vergleich zu Relaislogiksystemen ist SPS-Programmiersteuerung flexibler und kann Hardwareverdrahtung reduzieren; Mikrocontroller sind hochintegriert und für spezifische repetitive Aufgaben geeignet, während Mikroprozessoren für komplexe Verarbeitungsaufgaben eingesetzt werden.

Entwicklungsgeschichte

In den späten 1960er Jahren von Dick Morley erfunden, wurde es zunächst in der Automobilindustrie eingesetzt, um komplexe Relais-Logik-Steuerungssysteme zu ersetzen. Mit der Entwicklung der Technologie hat sie sich weiter verbessert, immer leistungsfähiger und ihr Anwendungsbereich hat sich weiter erweitert.

Hardwarestruktur

Es besteht hauptsächlich aus CPU, I/O-Modul, Stromversorgung, Programmiergerät, Speicher, etc. CPU ist der Kern, ausführende Programmanweisungen; I/O-Modul verbindet externe Geräte; Stromversorgung liefert Strom; Programmiergerät wird zum Schreiben von Programmen verwendet; Speicher speichert Programme und Daten. Es schließt Stromversorgung, zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), Eingangs-/Ausgangskarte (I/O) und Backplane oder Rack für das Platzieren der I/O-Karte ein. Die Backplane realisiert die elektrische Verbindung zwischen Komponenten und jedes Teil arbeitet zusammen.

Prozessor (CPU): Es ist die Kernkomponente der SPS, verantwortlich für die Ausführung von Programmanweisungen, Datenverarbeitung und logischen Operationen, etc. Verschiedene Modelle der SPS haben unterschiedliche CPU-Leistung, wie Verarbeitungsgeschwindigkeit, Speicherkapazität, etc.

Eingangs-/Ausgangsmodul (I/O): verwendet, um externe Geräte, wie Sensoren, Aktoren, etc. anzuschließen. Eingangsmodule empfangen externe Signale, während Ausgangsmodule SPS-Steuersignale an externe Geräte senden. I/O-Module sind in digital und analog unterteilt, um verschiedene Arten von Signalübertragungsanforderungen zu erfüllen.

Speicher: umfasst Systemspeicher und Benutzerspeicher. Systemspeicher wird verwendet, um die SPS&# 39;s Betriebssystem und Systemprogramme, während Benutzerspeicher verwendet wird, um benutzerdefinierte Anwendungen und Daten zu speichern. Die Größe des Speichers beeinflusst die Komplexität des Programms und die Menge der Daten, die die SPS speichern kann.

Leistungsmodul: Stellt stabile Stromversorgung für andere Komponenten der SPS zur Verfügung, um den normalen Betrieb des gesamten Systems sicherzustellen. Seine Leistungsindikatoren umfassen Ausgangsspannung, Strom usw., die die Stromverbrauchsanforderungen des SPS-Systems erfüllen müssen.

SPS Software Komponenten

Systemsoftware: bereitgestellt vom SPS-Hersteller, verantwortlich für die Verwaltung der SPS&# 39;s Hardwareressourcen, Ausführen von Benutzerprogrammen, Kommunizieren und andere Grundfunktionen. Es ist die grundlegende Softwareumgebung für den normalen Betrieb der SPS.

Benutzerprogramm: Es wird vom Ingenieur- und technischen Personal entsprechend den Steueranforderungen geschrieben, um spezifische Steuerlogik zu realisieren. Das Benutzerprogramm wird über die Programmiersoftware in die SPS eingegeben. Die Programmiersoftware bietet eine Vielzahl von Programmiermethoden, wie Leiterdiagramm-Programmierung, Anweisungstabelle-Programmierung, etc., um Benutzerprogramm-Design zu erleichtern.

Wie SPS funktionieren

Der Arbeitsprozess besteht aus vier grundlegenden Schritten,die in einem kontinuierlichen Zyklus ausgeführt werden:

Eingangsscan: Ermittelt den Status aller an die SPS angeschlossenen Eingabegeräte.

Programmscan: Führt die vom Benutzer erstellte Programmlogik aus.

Ausgabescan: Aktiviert oder deaktiviert alle Ausgabegeräte, die an die SPS angeschlossen sind.

Housekeeping: schließt Kommunikation mit dem Programmierterminal, interne Diagnose, etc. ein.

Das Eingangsmodul empfängt Signale von Sensoren, Schaltern und anderen Geräten, verarbeitet sie durch die CPU und steuert dann Motoren, Ventile und andere Geräte durch das Ausgangsmodul. Es kann digitale und analoge Signale verarbeiten. Einige fortschrittliche SPS unterstützen auch Netzwerkkommunikation und Datenverarbeitungsfunktionen.

Unterschiedliche SPS unterscheiden sich in der Hardwarekonfiguration. Einige kompakte SPS-Einheiten integrieren die CPU, Eingänge und Ausgänge in derselben Einheit, während in Rack-montierten modularen SPS-Systemen die I/O-Module und CPU-Module getrennt werden können, und die I/O-Module können in der Nähe oder weit von der CPU entfernt sein.

Hauptmerkmale und Vorteile von SPS

Zuverlässigkeit 1.High: Es hat starke Anti-Interferenz-Fähigkeit und kann stabil in rauen industriellen Umgebungen arbeiten. Zum Beispiel verwendet seine Hardware Isolations- und Filtertechnologien, und die Software verfügt auch über eine Vielzahl von Fehlererkennungs- und Korrekturmechanismen.

2.High Flexibilität: Sie können sich an verschiedene Steuerungsaufgaben anpassen, indem Sie das Programm ändern, ohne die Hardwareverdrahtung zu ändern.

3.Simple Programmierung: Normalerweise werden intuitive Programmiersprachen wie Leiterdiagramme verwendet, die für Ingenieur- und technisches Personal leicht zu meistern sind. Die Programmierung ist relativ intuitiv und die Programmiersprache ist einfach, was Komplexität und Kosten reduziert.

Technologie 4.Mature: Es gibt viele Test- und Forschungsmaterialien und reiche Programmierungs- und Integrationstutorials.

Preisspanne 5.Wide: Es gibt Grundmodelle, die für kleine Unternehmen und Startups geeignet sind.

6.Strong Vielseitigkeit: passend für eine Vielzahl von Prozess- und Systemsteuerung.

7.No mechanische bewegliche Teile: hohe Zuverlässigkeit und kann stabil in rauen industriellen Umgebungen arbeiten.

8.Weniger Komponenten: einfache Fehlerbehebung und weniger Wartungsausfälle.

9.Low Energieverbrauch: hilft Energie zu sparen und Verkabelung zu vereinfachen.

Die oben genannten sind seine Vorteile gegenüber der traditionellen fest verdrahteten Steuersystem-SPS. Kurz gesagt, es ist einfacher zu bauen, zu installieren, zu warten und zu modifizieren, kann Programme remote aktualisieren, kann schnell komplexe Logik entwickeln, sich an raue Umgebungen anpassen und hat eine schnelle Ausführungsgeschwindigkeit.

Hauptnachteile und Einschränkungen

Das obige stellt die verschiedenen Vorteile der SPS vor. Gleichzeitig hat es auch seine eigenen Nachteile und Einschränkungen.

1.Limited Prozessfähigkeit, komplexe Daten oder große Mengen des analogen Eingangs zu behandeln.

Programmiersoftware 2.PLC von verschiedenen Herstellern ist oft inkompatibel, und Programmierschnittstellen haben schlechte Interoperabilität.

3.Empfindlich zu elektromagnetischen Störungen, die Probleme wie Speicherbeschädigung und Kommunikationsausfall verursachen können.

SPS Programmierung

Häufig verwendete Programmiersoftware umfasst Studio 5000 Logix Designer, Connected Components Workbench, RSLogix 500, etc.

Programmiermethoden umfassen Leiterlogik, Funktionsblockdiagramm, Strukturierter Text, Sequenzielles Funktionsdiagramm, Instruktionsliste usw. Leiterlogik ist die am häufigsten verwendete grafische Programmiersprache, und einige Hersteller stellen proprietäre Programmiersoftware zur Verfügung.

Unter ihnen ist Leiterlogik die am häufigsten verwendete Programmiersprache. Es simuliert Schaltpläne mit einer grafischen Oberfläche und ist einfach zu verstehen und umzusetzen. Leiterlogik basiert auf der grafischen Programmierung von Relaisschaltungshardware und verwendet "Leitern", um Logik darzustellen, die leicht zu verstehen und zu implementieren ist. Sprachen wie strukturierter Text eignen sich für komplexes Programmschreiben. Die meisten SPS-Programmierungen folgen dem IEC 61131-3 Standard.

Typen von SPS

Nach Größe und Funktion

Große SPS-Steuersysteme: wie Allen-Bradley&# 39;s ControlLogix 5580 Controller, eignen sich für Anwendungen mit extrem hohen Anforderungen an Verfügbarkeit, Kommunikation, I/O und Motion Control.

Kleine SPS-Steuersysteme: wie CompactLogix 5380 Controller, können die Anforderungen der intelligenten Maschinen- und Ausrüstungsherstellung erfüllen, mit einer Vielzahl von Modellen zur Auswahl, einschließlich Standard-, Sicherheits-, extreme Temperatur- und luftgetragene Modelle.

Mikro-SPS-Steuersysteme: wie Micro820 programmierbare Logik-Steuersysteme, eignen sich für kleine unabhängige Maschinensteuerungs- und Fernautomatisierungsanwendungen, mit relativ wenigen Punkten und Funktionen.

Entsprechend der Strukturform

All-in-one SPS: Integriert die Steuerung und HMI-Panel, wie Unitronics-Produkte, spart Zeit, reduziert Verkabelung, senkt Kosten und vereinheitlicht die Programmierumgebung.

Modulare SPS: Wie Delta&# 39;s AS Serie, die Hardwarestruktur ist modular, flexibler und in hohem Grade skalierbar. Es kann die Anforderungen von Anwendungen verschiedener Skalen durch Erweiterungsmodule erfüllen. Es ist für große und komplexe Anwendungen geeignet, aber es ist teurer und erfordert mehr Wartung.

Wichtige Faktoren, die bei der Auswahl einer SPS zu berücksichtigen sind

Elektrische Kapazität: Stellen Sie die Kompatibilität mit dem elektrischen System sicher.

Verarbeitungsgeschwindigkeit: Erfüllung der Anwendungsanforderungen.

Kompatibilität: Kompatibel mit vorhandener Systemhardware.

Temperaturtoleranz: Die meisten sind für 0-60°C geeignet, einige spezielle Modelle können in extremen Temperaturen arbeiten.

Speicher: Genug, um das Betriebssystem, Anweisungen zu speichern und Funktionen auszuführen.

Konnektivität: Es gibt genügend Ports, um die erforderlichen Peripheriegeräte anzuschließen.

Analoge I/O: Wählen Sie, ob analoge Ein- und Ausgangsfunktionen je nach Anwendungsanforderungen erforderlich sind.

SPS Anwendungsbranchen und Szenarien

Herstellung: Weit verbreitet in industriellen Automatisierungsbereichen, wie Herstellung, Öl und Gas, Wasseraufbereitung, Lebensmittel und Getränke, Lebenswissenschaften und andere Industrien, für die Steuerung von Produktionsprozessen, Gerätebetrieb, Datenerfassung und Überwachung, etc.

Logistik und Lagerung: In automatisierten Lagern steuert SPS Ausrüstung wie Stapler und Förderer, um automatische Lagerung und Handhabung von Waren zu erreichen.

Öl- und Gasindustrie:für Automatisierungs-, Steuerungs- und Sicherheitssysteme;

Wasser- und Abwasserbehandlungsindustrie: realisieren Sie zuverlässige, flexible und integrierte Steuerungssysteme, reduzieren Sie Projekt- und Wartungskosten;

Lebensmittel- und Getränkeindustrie: für die Integration von Operationen, Verbesserung der Leistung und Sicherstellung der Produktkonsistenz;

Life Sciences: verwendet, um zukünftige Automatisierungs- und Informationssystemeinrichtungen usw. zu bauen.

Das obige ist eine detaillierte Einführung in die Prinzipien, Eigenschaften, Anwendungen usw. der SPS (programmierbarer Logiksteuerung), sowie einige Schlüsselpunkte, auf die bei der Auswahl geachtet werden sollte. Ich glaube, dass Sie nach dem Lesen ein neues Verständnis und umfassendes Wissen davon haben werden.