I. Вступ
У сфері промислової автоматизації програмовані логічні контролери (ПЛК) стали основними пристроями для керування різноманітним механічним обладнанням і промисловими процесами завдяки своїй високій надійності та гнучкості. Виконуючи серію керуючих інструкцій, ПЛК забезпечують автоматизований контроль і оптимізацію виробничих ліній. Ця стаття надасть детальний вступ до інструкцій керування ПЛК, які зазвичай використовуються, включно з їхніми основними функціями, сценаріями застосування та методами програмування, з метою слугування довідником для інженерів і технічного персоналу.
II. Огляд інструкцій з керування ПЛК
Інструкції керування ПЛК є основними елементами мови програмування ПЛК. Вони описують, як ПЛК контролює зміни у вихідних сигналах на основі стану вхідних сигналів, таким чином уможливлюючи керування механічним обладнанням. Класифіковані за функціями, інструкції керування ПЛК передусім включають такі типи:
Інструкції з логічної роботи
- Логічний вхід і інструкції приводу котушки (LD, LDI, OUT): Використовується для визначення стану вхідних сигналів і, на основі цього стану, керування активацією або дезактивацією вихідних котушок.
- Послідовні та паралельні логічні інструкції (AND, ANI, OR, ORI): використовуються для виконання послідовних і паралельних логічних операцій над кількома вхідними сигналами.
- Інструкції з підключення блоку схеми (ANB, ORB): використовується для об’єднання кількох логічних блоків у послідовних або паралельних конфігураціях.
- Інструкції інверсії результату логічної операції (INV): використовується для інвертування результату логічної операції.
Інструкції таймера/лічильника
- Інструкції таймера: Використовується для генерації вихідного сигналу після визначеного інтервалу часу, реалізуючи такі функції, як керування затримкою та періодичне керування.
- Інструкції лічильника: Використовується для підрахунку кількості імпульсів від вхідного сигналу; коли кількість імпульсів досягає встановленого значення, генерується вихідний сигнал, який реалізує такі функції, як контроль підрахунку.
Інструкція з обробки даних
- Інструкції з перетворення (BCD_I-перетворення коду BCD на ціле число; I_BCD-перетворення цілого числа на код BCD тощо): використовується для перетворення між різними типами даних.
- Інструкції щодо арифметичних операцій (ADD, SUB, MUL, DIV тощо): використовуються для виконання таких арифметичних операцій, як додавання, віднімання, множення та ділення над даними.
- Інструкції порівняння (CMP? I для цілочисельного порівняння, CMP? D для дво-цілочисельного порівняння тощо): використовуються для порівняння значень двох елементів даних і генерування вихідного сигналу на основі результату порівняння.
Інструкції щодо потоку керування
- Основні керуючі інструкції (MC, MCR): використовуються для реалізації розгалуження програми та керування циклом.
- Інструкції переходу (JMP): використовується для безумовного переходу в інше місце в програмі для виконання.
- Інструкції виклику/повернення (CALL, RET): використовуються для виклику та повернення з підпрограм.
Інструкції введення/виведення
- Вхідні інструкції (XIC, XIO): Використовується для читання стану вхідних сигналів.
- Вихідні інструкції (OTE, OTL, OTU): використовуються для керування станом увімкнення/вимкнення вихідних сигналів.
III. Програмна реалізація загальних інструкцій керування ПЛК
Під час програмування ПЛК відповідні інструкції керування повинні бути обрані на основі фактичних вимог, а програма має бути реалізована відповідно до конкретних стандартів програмування. Нижче наведено приклади програмування для деяких часто використовуваних інструкцій керування:
Програмна реалізація інструкцій логічної операції
Наприклад, щоб реалізувати логіку керування для запуску та зупинки двигуна, ви можете використовувати логічне І та інструкції приводу котушки (LD, LDI, OUT) разом із інструкціями послідовної та паралельної схеми (AND, ANI, OR, ORI). Конкретний процес програмування виглядає наступним чином:
Коли натиснуто кнопку запуску (I0.0 активний), використовуйте інструкцію LD, щоб прочитати стан сигналу, і використовуйте інструкцію OUT, щоб керувати вихідним сигналом запуску двигуна (Q0.0 активний).
Коли натиснуто кнопку зупинки (I0.1 активний), використовуйте інструкцію LDI, щоб прочитати стан сигналу, і використовуйте інструкцію AND, щоб з’єднати його послідовно з виходом запуску двигуна, тим самим зупиняючи двигун (Q0.0 дезактивовано).
Програмна реалізація інструкцій таймера/лічильника
Наприклад, для реалізації логіки керування відкладеним відключенням можна використовувати інструкції таймера. Конкретний процес програмування виглядає наступним чином:
Якщо потрібне відкладене вимкнення, запустіть таймер (TON T0 K10) і встановіть час затримки на 10 секунд.
Коли таймер досягає встановленого часу (T0.DONE активний), використовуйте інструкцію OUT, щоб керувати виходом вимкнення (Q0.1 активний).
Програмна реалізація інструкцій обробки даних
Наприклад, щоб реалізувати логіку керування для читання та порівняння даних температури, ви можете використовувати інструкції перетворення та порівняння. Конкретний процес програмування виглядає наступним чином:
Використовуйте модуль аналогового введення для читання даних температури (AIW0) і використовуйте інструкцію перетворення, щоб перетворити їх у цілий тип (D0).
Використовуйте інструкцію порівняння (CMP? D), щоб порівняти D0 із встановленим порогом температури та створити вихідний сигнал (наприклад, сигнал тривоги) на основі результату порівняння.
IV. Сценарії застосування для інструкцій керування ПЛК
Інструкції керування ПЛК широко використовуються в галузі промислової автоматизації; вони можуть реалізовувати різні складні логіки управління та автоматизації завдань відповідно до реальних потреб. Нижче наведено конкретні застосування інструкцій керування ПЛК у різних сценаріях:
Промислова автоматизація
- Управління виробничою лінією: за допомогою інструкцій логічної роботи та інструкцій таймера/лічильника ПЛК забезпечує точний контроль над різними частинами обладнання на виробничій лінії, такими як рухи робота, запуск/зупинка конвеєрної стрічки та підрахунок пакувальних машин. Завдяки програмуванню ПЛК забезпечує ефективну та стабільну роботу виробничої лінії.
- Управління роботами: в управлінні роботами ПЛК дозволяють автоматизувати роботу робота, контролюючи такі параметри, як послідовність руху, швидкість і положення. Наприклад, у таких процесах, як зварювання, складання та фарбування, ПЛК можуть керувати роботами для виконання завдань відповідно до попередньо встановлених програм.
Електроенергетика
- Управління розподільними пристроями та розподільними шафами: в електроенергетиці ПЛК в основному використовуються для керування таким обладнанням, як розподільні пристрої та розподільчі шафи, що забезпечує дистанційний моніторинг і роботу. За допомогою логічних інструкцій і інструкцій вводу/виводу ПЛК можуть контролювати стан енергетичного обладнання, контролювати його перемикання та роботу, а також підвищувати стабільність і безпеку енергетичної системи.
Транспорт
- Контроль сигналів світлофора: Використовуючи логіку та команди таймера, ПЛК контролюють активацію, дезактивацію та перемикання сигналів світлофора, щоб увімкнути автоматичне налаштування сигналу світлофора. Це допомагає оптимізувати транспортний потік і підвищити ефективність дорожнього руху.
- Управління платними пунктами: ПЛК можуть керувати обладнанням платних пунктів-таким як автоматичні шлагбауми та екрани-для автоматичного розпізнавання транспортних засобів і виставлення рахунків. Це зменшує кількість помилок, пов’язаних із ручними операціями, і підвищує ефективність роботи платних пунктів.
Природоохоронна промисловість
- Контроль очищення стічних вод: ПЛК керують насосами, обладнанням для дозування хімікатів, клапанами та іншими пристроями для автоматизації очищення стічних вод. Використовуючи логіку та інструкції з обробки даних, ПЛК можуть контролювати параметри якості води в режимі реального часу, коригувати протоколи очищення та гарантувати, що якість стоків відповідає стандартам.
Медична промисловість
- Контроль медичного обладнання: ПЛК можна використовувати для керування таким медичним обладнанням, як операційні столи та хірургічні світильники в операційних, а також лікарняні ліжка в палатах пацієнтів. Завдяки логіці та інструкціям вводу/виводу ПЛК забезпечують точну роботу та безпечне функціонування медичного обладнання.
- Контроль температури та вологості: у таких середовищах, як операційні та лабораторії, ПЛК відстежують параметри навколишнього середовища за допомогою датчиків температури та вологості та підтримують відповідні умови температури та вологості, керуючи обладнанням для нагрівання, охолодження, зволоження або осушення.
Автоматизація будівель
- Керування освітленням: ПЛК можна запрограмувати для забезпечення інтелектуального керування освітленням будівлі, таким як запланований час увімкнення/вимкнення, налаштування сцени та регулювання яскравості. Це сприяє підвищенню енергоефективності будівлі та комфорту мешканців.
- Контроль HVAC: ПЛК можуть контролювати параметри в приміщенні, такі як температура та вологість, і автоматично регулювати робочий стан систем HVAC на основі попередньо встановлених стратегій керування для досягнення балансу між економією енергії та комфортом.
Сільське господарство
- Управління сільськогосподарською технікою: ПЛК можуть контролювати автоматизовану роботу сільськогосподарської техніки, наприклад сівалок і комбайнів. Завдяки програмуванню ПЛК забезпечують роботу сільськогосподарської техніки за заданими маршрутами та на заданих швидкостях, тим самим підвищуючи ефективність сільськогосподарського виробництва.
- Контроль зрошення: ПЛК можуть автоматично регулювати робочий стан і обсяг зрошення зрошувального обладнання на основі таких факторів, як вологість ґрунту та умови росту культур, забезпечуючи точне зрошення та-зберігаюче зрошення.
Як показано в сценаріях застосування, описаних вище, інструкції керування ПЛК широко використовуються в різних секторах, включаючи промислову автоматизацію, енергетику, транспорт, захист навколишнього середовища, охорону здоров’я, автоматизацію будівель і сільське господарство. Вони забезпечують надійну підтримку реалізації широкого спектру складних завдань логіки керування та автоматизації.