โปรแกรมควบคุมลอจิก (PLC) คืออะไร

วันนี้ & # ในการผลิตภาคอุตสาหกรรม PLC ได้กลายเป็นเรื่องสำคัญและแพร่หลายมากขึ้น แต่หลายคนยังไม่รู้จัก PLC มากนัก วันนี้เราจะมาแนะนำ PLC อย่างละเอียดในทุกแง่มุมเพื่อให้คุณสามารถเข้าใจได้อย่างแท้จริง

นิยามและแนวคิดพื้นฐานของตัวควบคุมลอจิกโปรแกรม (PLC)

PLC เป็นระบบคอมพิวเตอร์แบบดิจิตอลที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม ใช้ในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมเพื่อให้กระบวนการเฉพาะฟังก์ชั่นของเครื่องจักรหรือสายการผลิตทั้งหมดเป็นไปโดยอัตโนมัติ

ใช้หน่วยความจำที่ตั้งโปรแกรมได้เพื่อเก็บคำแนะนำในการดำเนินงานเช่นการดำเนินงานเชิงตรรกะการควบคุมลำดับการนับและการดำเนินการทางคณิตศาสตร์ สามารถควบคุมกระบวนการเฉพาะฟังก์ชั่นของเครื่องจักรหรือสายการผลิตโดยอัตโนมัติตามตรรกะที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้าประมวลผลข้อมูลอินพุตและควบคุมอุปกรณ์เอาต์พุตและสื่อสารในรูปแบบต่าง ๆ ในอินเทอร์เน็ตของสิ่งอุตสาหกรรม (IIoT) และสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม 4.0

ในฐานะที่เป็นระบบควบคุมคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมมันตรวจสอบสถานะของอุปกรณ์อินพุตอย่างต่อเนื่องควบคุมอุปกรณ์เอาต์พุตตามโปรแกรมที่กำหนดเองตระหนักถึงกระบวนการผลิตโดยอัตโนมัติมีความสามารถในการเปลี่ยนแปลงและคัดลอกการดำเนินงานการรวบรวมและการสื่อสารข้อมูลระบบเป็นแบบแยกส่วนและสามารถกำหนดค่าอุปกรณ์ I / O ได้อย่างยืดหยุ่น จะควบคุมเครื่องจักรและอุปกรณ์ชนิดต่าง ๆ หรือกระบวนการผลิตผ่านอินพุตและเอาต์พุตแบบดิจิตอลหรืออะนาล็อก

การเปรียบเทียบแนวคิดที่เกี่ยวข้อง

PLC แตกต่างจากพีซีอุตสาหกรรมไมโครคอนโทรลเลอร์ ฯลฯ ตัวอย่างเช่น PLC มุ่งเน้นไปที่งานควบคุมอุตสาหกรรมที่มีวิธีการเขียนโปรแกรมและระบบปฏิบัติการที่แตกต่างกัน เมื่อเทียบกับระบบตรรกะรีเลย์การควบคุมการเขียนโปรแกรม PLC มีความยืดหยุ่นมากขึ้นสามารถลดการเดินสายฮาร์ดแวร์ได้ ไมโครคอนโทรลเลอร์มีการบูรณาการสูงเหมาะสำหรับงานที่ทำซ้ำเฉพาะในขณะที่ไมโครโปรเซสเซอร์ใช้สำหรับงานประมวลผลที่ซับซ้อน

หลักสูตรการพัฒนา

มันถูกคิดค้นโดย Dick Morley ในช่วงปลายทศวรรษ 1960 และถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์เพื่อทดแทนระบบควบคุมตรรกะรีเลย์ที่ซับซ้อน เมื่อเทคโนโลยีมีการพัฒนา มันได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง แข็งแกร่งขึ้นเรื่อย ๆ และขอบเขตของการใช้งานก็ขยายตัวอย่างต่อเนื่อง

โครงสร้างฮาร์ดแวร์

ส่วนใหญ่ประกอบด้วย CPU, โมดูล I / O, แหล่งจ่ายไฟ, อุปกรณ์การเขียนโปรแกรม, หน่วยความจำ ฯลฯ CPU เป็นแกนหลักดำเนินการคำสั่งโปรแกรม โมดูล I / O เชื่อมต่ออุปกรณ์ภายนอก แหล่งจ่ายไฟแหล่งจ่ายไฟ; อุปกรณ์การเขียนโปรแกรมใช้ในการเขียนโปรแกรม หน่วยความจำเก็บโปรแกรมและข้อมูล ประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟโปรเซสเซอร์กลาง (CPU) การ์ดอินพุต / เอาต์พุต (I / O) และแผ่นหลังหรือชั้นวางสำหรับวางการ์ด I / O Backplane ตระหนักถึงการเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างส่วนประกอบแต่ละส่วนทำงานร่วมกัน

โปรเซสเซอร์ (CPU): เป็นส่วนประกอบหลักของ PLC ซึ่งรับผิดชอบในการดำเนินการตามคำแนะนำของโปรแกรมการประมวลผลข้อมูลและการดำเนินการเชิงตรรกะเป็นต้น PLC รุ่นที่แตกต่างกันมีประสิทธิภาพของ CPU ที่แตกต่างกันเช่นความเร็วในการประมวลผลความจุหน่วยความจำ ฯลฯ

โมดูลอินพุต / เอาต์พุต (I / O): ใช้เพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ภายนอกเช่นเซ็นเซอร์แอคชูเอเตอร์ ฯลฯ โมดูลอินพุตรับสัญญาณภายนอกในขณะที่โมดูลเอาต์พุตส่งสัญญาณควบคุม PLC ไปยังอุปกรณ์ภายนอก โมดูล I / O แบ่งออกเป็นสองประเภทคือดิจิตอลและอนาล็อกเพื่อตอบสนองความต้องการการส่งสัญญาณประเภทต่างๆ

หน่วยความจำ: รวมหน่วยความจำระบบและหน่วยความจำผู้ใช้ หน่วยความจำระบบสำหรับเก็บ PLC และ # 39; s ระบบปฏิบัติการและโปรแกรมระบบในขณะที่หน่วยความจำของผู้ใช้จะใช้ในการจัดเก็บแอพพลิเคชันและข้อมูลที่เขียนโดยผู้ใช้ ขนาดของหน่วยความจำมีผลต่อความซับซ้อนของโปรแกรมและปริมาณข้อมูลที่ PLC สามารถจัดเก็บได้

โมดูลพลังงาน: ให้พลังงานที่มั่นคงสำหรับส่วนประกอบอื่น ๆ ของ PLC เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานปกติของระบบทั้งหมด ตัวชี้วัดประสิทธิภาพรวมถึงแรงดันขาออกกระแส ฯลฯ ซึ่งต้องตอบสนองความต้องการการใช้พลังงานของระบบ PLC

ส่วนประกอบซอฟต์แวร์ PLC

ซอฟต์แวร์ระบบ: จัดทำโดยผู้ผลิต PLC เพื่อจัดการ PLC และ # ทรัพยากรฮาร์ดแวร์ของ 39 การดำเนินการโปรแกรมผู้ใช้การสื่อสารและฟังก์ชั่นพื้นฐานอื่น ๆ เป็นสภาพแวดล้อมซอฟต์แวร์ขั้นพื้นฐานสำหรับการทำงานปกติของ PLC

โปรแกรมผู้ใช้: เขียนโดยช่างวิศวกรรมตามข้อกำหนดการควบคุมเพื่อให้บรรลุตรรกะการควบคุมเฉพาะ โปรแกรมผู้ใช้ป้อนข้อมูล PLC ผ่านซอฟต์แวร์การเขียนโปรแกรม ซอฟต์แวร์การเขียนโปรแกรมมีวิธีการเขียนโปรแกรมที่หลากหลายเช่นการเขียนโปรแกรมแผนภูมิสี่เหลี่ยมคางหมูการเขียนโปรแกรมตารางคำแนะนำและอื่น ๆ เพื่ออำนวยความสะดวกในการออกแบบโปรแกรมของผู้ใช้

หลักการทำงานของ PLC

กระบวนการทำงานประกอบด้วยสี่ขั้นตอนพื้นฐานที่ดำเนินการในวงจรอย่างต่อเนื่อง:

การสแกนอินพุต: ตรวจจับสถานะของอุปกรณ์อินพุตทั้งหมดที่เชื่อมต่อกับ PLC

การสแกนโปรแกรม: ดำเนินการตรรกะของโปรแกรมที่สร้างขึ้นโดยผู้ใช้

การสแกนเอาต์พุต: เปิดใช้งานหรือปิดใช้งานอุปกรณ์เอาต์พุตทั้งหมดที่เชื่อมต่อกับ PLC

การจัดการภายใน: รวมถึงการสื่อสารกับขั้วการเขียนโปรแกรมการวินิจฉัยภายใน ฯลฯ

โมดูลอินพุตรับสัญญาณจากเซ็นเซอร์สวิตช์และอุปกรณ์อื่น ๆ ประมวลผลผ่าน CPU จากนั้นควบคุมมอเตอร์วาล์วและอุปกรณ์อื่น ๆ ผ่านโมดูลเอาต์พุต มันสามารถประมวลผลสัญญาณดิจิตอลและอนาล็อก PLC ขั้นสูงบางแห่งยังรองรับการสื่อสารเครือข่ายและฟังก์ชั่นการประมวลผลข้อมูล

PLC ที่แตกต่างกันแตกต่างกันในการกำหนดค่าฮาร์ดแวร์ หน่วย PLC ขนาดกะทัดรัดบางหน่วยรวม CPU อินพุตและเอาต์พุตในหน่วยเดียวกันในขณะที่ในระบบ PLC แบบแยกส่วนแบบแร็คแร็คโมดูล I / O และโมดูล CPU สามารถแยกออกจากกันได้และโมดูล I / O อาจอยู่ใกล้หรือไกลจาก CPU

คุณสมบัติหลักและข้อดีของ PLC

1. ความน่าเชื่อถือสูง: ความสามารถในการป้องกันการรบกวนที่แข็งแกร่งสามารถทำงานได้อย่างมั่นคงในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่รุนแรง ตัวอย่างเช่น ฮาร์ดแวร์ของมันใช้เทคโนโลยีการแยกและการกรอง และซอฟต์แวร์ยังมีกลไกการตรวจจับและแก้ไขข้อผิดพลาดต่าง ๆ

2. ความยืดหยุ่นสูง: คุณสามารถปรับให้เข้ากับงานควบคุมที่แตกต่างกันได้โดยการปรับเปลี่ยนโปรแกรมโดยไม่ต้องเปลี่ยนสายฮาร์ดแวร์ ตัวอย่างเช่นในสายการผลิตเมื่อกระบวนการผลิตมีการเปลี่ยนแปลงคุณเพียงแค่ต้องปรับโปรแกรม PLC

3. การเขียนโปรแกรมง่าย: มักใช้ภาษาการเขียนโปรแกรมที่ใช้งานง่ายเช่นแผนภูมิรูปสี่เหลี่ยมคางหมูช่างเทคนิคด้านวิศวกรรมสามารถเข้าใจได้ง่าย การเขียนโปรแกรมค่อนข้างใช้งานง่ายภาษาการเขียนโปรแกรมง่ายลดความซับซ้อนและค่าใช้จ่าย

4. วุฒิภาวะทางเทคนิค: มีการทดสอบและการวิจัยวัสดุการเขียนโปรแกรมและบทเรียนแบบบูรณาการมากมาย

5. ช่วงราคากว้าง: มีรูปแบบพื้นฐานที่เหมาะสำหรับธุรกิจขนาดเล็กและการเริ่มต้น

6. ความเก่งกาจที่แข็งแกร่ง: เหมาะสำหรับกระบวนการต่างๆและการควบคุมระบบ

7. ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวทางกล: ความน่าเชื่อถือสูงสามารถทำงานได้อย่างมั่นคงในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่รุนแรง

8. ส่วนประกอบน้อยลง: ง่ายต่อการแก้ไขปัญหาการหยุดซ่อมบำรุงที่สั้นลง

9. การใช้พลังงานต่ำ: ช่วยประหยัดพลังงานและทำให้สายไฟง่ายขึ้น

ข้างต้นเป็นข้อได้เปรียบเมื่อเทียบกับระบบควบคุมสายแบบแข็งแบบดั้งเดิมของ PLC ในระยะสั้นมันง่ายกว่าที่จะสร้างติดตั้งบำรุงรักษาและแก้ไขสามารถอัปเดตโปรแกรมจากระยะไกลได้อย่างรวดเร็วสามารถพัฒนาตรรกะที่ซับซ้อนปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและดำเนินการได้อย่างรวดเร็ว

ข้อเสียและข้อจำกัดที่สำคัญ

ข้อดีต่างๆของ PLC ได้รับการแนะนำข้างต้น ขณะเดียวกันก็มีข้อเสียและข้อจำกัดของตัวเอง

1. ความสามารถในการประมวลผลที่ จำกัด ในการประมวลผลข้อมูลที่ซับซ้อนหรืออินพุตอนาล็อกจำนวนมาก

2. ซอฟต์แวร์การเขียนโปรแกรม PLC ของผู้ผลิตที่แตกต่างกันมักจะเข้ากันไม่ได้และอินเทอร์เฟซการเขียนโปรแกรมทำงานร่วมกันได้ไม่ดี

3. ง่ายต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหาเช่นหน่วยความจำเสียหายและการสื่อสารล้มเหลว

การเขียนโปรแกรม PLC

ซอฟต์แวร์การเขียนโปรแกรมที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ Studio 5000 Logix Designer, Connected Components Workbench, RSLogix 500 เป็นต้น

วิธีการเขียนโปรแกรมรวมถึงตรรกะสี่เหลี่ยมคางหมู, แผนภูมิบล็อกการทำงาน, ข้อความที่มีโครงสร้าง, แผนภูมิการทำงานตามลำดับ, รายการคำแนะนำ ฯลฯ ตรรกะสี่เหลี่ยมคางหมูเป็นภาษาการเขียนโปรแกรมกราฟิกที่ใช้กันมากที่สุดและผู้ผลิตบางรายมีซอฟต์แวร์การเขียนโปรแกรมที่เป็นกรรมสิทธิ์

ในหมู่พวกเขา, ตรรกะสี่เหลี่ยมคางหมูเป็นภาษาการเขียนโปรแกรมที่ใช้กันมากที่สุด มันจำลองแผนภาพวงจรผ่านอินเทอร์เฟซแบบกราฟิกง่ายต่อการเข้าใจและใช้งาน ตรรกะสี่เหลี่ยมคางหมูขึ้นอยู่กับการเขียนโปรแกรมกราฟิกของฮาร์ดแวร์วงจรรีเลย์ใช้ "trapezoidal" เพื่อแสดงตรรกะง่ายต่อการเข้าใจและใช้งาน ภาษาเช่นข้อความที่มีโครงสร้างเหมาะสำหรับการเขียนโปรแกรมที่ซับซ้อน การเขียนโปรแกรม PLC ส่วนใหญ่ปฏิบัติตามมาตรฐาน IEC 61131-3

ประเภทของตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้

ตามขนาดและฟังก์ชั่น

ระบบควบคุม PLC ขนาดใหญ่: เช่น Allen Bradley & amp # 39; s controllogix 5580 controller เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูงเกี่ยวกับความพร้อมใช้งานการสื่อสาร I / O และการควบคุมการเคลื่อนไหว

ระบบควบคุม PLC ขนาดเล็ก: เช่นคอนโทรลเลอร์ CompactLogix 5380 สามารถตอบสนองความต้องการของการผลิตเครื่องจักรและอุปกรณ์อัจฉริยะโดยมีหลายรุ่นให้เลือกรวมถึงมาตรฐานความปลอดภัยอุณหภูมิที่รุนแรงและรุ่นออนบอร์ด

ระบบควบคุม Micro-PLC: เช่นระบบควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ Micro820 เหมาะสำหรับการควบคุมเครื่องจักรขนาดเล็กแบบสแตนด์อโลนและการใช้งานระบบอัตโนมัติระยะไกลด้วยจุดและฟังก์ชั่นที่ค่อนข้างน้อย

ตามรูปแบบโครงสร้าง

All In One PLC: คอนโทรลเลอร์แบบรวมและแผง HMI เช่นผลิตภัณฑ์ Unitronics ประหยัดเวลาลดการเดินสายไฟลดค่าใช้จ่ายสภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมแบบครบวงจร

PLC แบบแยกส่วน: เช่น Delta # 39; s AS ซีรี่ส์โครงสร้างฮาร์ดแวร์แบบแยกส่วนมีความยืดหยุ่นสูงและสามารถขยายได้ ด้วยการขยายโมดูลสามารถตอบสนองความต้องการของการใช้งานที่มีขนาดแตกต่างกัน เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีขนาดใหญ่และซับซ้อน แต่มีราคาแพงกว่าและต้องการการบำรุงรักษามากขึ้น

ปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือก PLC

ความจุไฟฟ้า: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเข้ากันได้กับระบบไฟฟ้า

ความเร็วในการประมวลผล: ตอบสนองความต้องการของแอพพลิเคชัน

ความเข้ากันได้: เข้ากันได้กับฮาร์ดแวร์ระบบที่มีอยู่

ทนต่ออุณหภูมิ: ส่วนใหญ่เหมาะสำหรับ 0-60 ° C บางรุ่นพิเศษสามารถทำงานภายใต้อุณหภูมิที่รุนแรง

หน่วยความจำ: เพียงพอที่จะจัดเก็บระบบปฏิบัติการคำสั่งและฟังก์ชั่นการดำเนินการ

การเชื่อมต่อ: มีพอร์ตเพียงพอที่จะเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่อพ่วงที่ต้องการ

I / O แบบอะนาล็อก: เลือกว่าคุณต้องการอินพุตและเอาต์พุตอะนาล็อกหรือไม่ตามความต้องการในการใช้งาน

อุตสาหกรรมแอพพลิเคชั่น PLC และสถานการณ์

อุตสาหกรรมการผลิต: ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านอุตสาหกรรมอัตโนมัติเช่นอุตสาหกรรมการผลิตน้ำมันและก๊าซการบำบัดน้ำอาหารและเครื่องดื่มวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตและอุตสาหกรรมอื่น ๆ เพื่อควบคุมกระบวนการผลิตการทำงานของอุปกรณ์การรวบรวมข้อมูลและการตรวจสอบ ฯลฯ

โลจิสติกส์และคลังสินค้า: ในคลังสินค้าอัตโนมัติ PLC จะควบคุมอุปกรณ์เช่นรถยกและสายพานลำเลียงเพื่อให้สามารถจัดเก็บและจัดการสินค้าได้โดยอัตโนมัติ

อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ: สำหรับระบบอัตโนมัติการควบคุมและความปลอดภัย

อุตสาหกรรมบำบัดน้ำเสียและน้ำเสีย: ตระหนักถึงระบบการควบคุมที่เชื่อถือได้ยืดหยุ่นและบูรณาการเพื่อลดค่าใช้จ่ายของโครงการและการบำรุงรักษา

อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม: รวมการดำเนินงานปรับปรุงประสิทธิภาพและรับประกันความสอดคล้องของผลิตภัณฑ์

Life Science: เพื่อสร้างระบบอัตโนมัติและระบบสารสนเทศในอนาคต เป็นต้น

หลักการคุณสมบัติการใช้งาน ฯลฯ ของ PLC (Programmable Logic Controller) ในรายละเอียดข้างต้นรวมถึงจุดสำคัญบางประการที่ต้องให้ความสนใจเมื่อเลือก ผมเชื่อว่าเมื่ออ่านจบแล้วคุณจะมีความเข้าใจใหม่และเข้าใจมันอย่างรอบด้าน