Qu'est - ce qu'un Programmable Logic Controller (PLC)?

Aujourd’hui & * Dans la production industrielle, le PLC est devenu de plus en plus important et commun, mais beaucoup de gens ne le connaissent pas très bien. Aujourd'hui, nous allons détailler le PLC de tous les côtés afin que vous puissiez vraiment le comprendre.

définition et concepts de base des automates programmables (PLC)

Le PLC est un système électronique numérique de calcul et d'exploitation spécialement conçu pour les environnements industriels. Il est utilisé dans l'automatisation industrielle pour automatiser des processus spécifiques, des fonctions de machines ou des lignes de production entières.

Il utilise une mémoire programmable pour stocker des instructions pour effectuer des opérations telles que des opérations logiques, le contrôle séquentiel, la temporisation, le comptage et les opérations arithmétiques. Il peut automatiser le contrôle de processus spécifiques, de fonctions de machines ou de lignes de production selon une logique préprogrammée, traiter les données d'entrée et contrôler les périphériques de sortie, et communiquer de différentes manières dans les environnements de l'Internet industriel des objets (iiot) et de l'industrie 4.0.

En tant que système de contrôle informatique industriel, il surveille en permanence l'état des périphériques d'entrée, contrôle les périphériques de sortie selon des programmes personnalisés, automatise le processus de production, a la capacité de modifier et de copier les opérations, de collecter et de communiquer des informations, le système est modulaire et peut être configuré de manière flexible avec des périphériques d'E / S. Il contrôle différents types d'équipements mécaniques ou de processus de production via des entrées et des sorties numériques ou analogiques.

comparaison des concepts connexes

Les PLC sont différents des PC industriels, des microcontrôleurs, etc. par exemple, les PLC se concentrent sur des tâches de contrôle industriel avec différentes méthodes de programmation et différents systèmes d'exploitation; Comparé au système logique de relais, le contrôle de programmation PLC est plus flexible et peut réduire le câblage matériel; Les microcontrôleurs sont hautement intégrés et adaptés à des tâches répétitives spécifiques, tandis que les microprocesseurs sont utilisés pour des tâches de traitement complexes.

parcours de développement

Il a été inventé par Dick Morley à la fin des années 1960 et a d'abord été utilisé dans l'industrie automobile pour remplacer les systèmes de commande logiques à relais complexes. Au fur et à mesure que la technologie évolue, elle s'améliore et devient de plus en plus puissante, tout comme son champ d'application.

structure matérielle

Il se compose principalement d'un CPU, d'un module d'E / s, d'une alimentation, d'un périphérique de programmation, d'une mémoire, etc. le CPU est le noyau et exécute les instructions du programme; Le module d'E / s connecte des périphériques externes; Alimentation en électricité; Un dispositif de programmation pour écrire des programmes; La mémoire stocke les programmes et les données. Il comprend une alimentation, un processeur central (CPU), des cartes d'entrée / sortie (E / s) et un panneau arrière ou un rack pour placer les cartes d'E / S. Le panneau arrière réalise la connexion électrique entre les composants, chaque partie travaillant ensemble.

Processeur (CPU): C'est le composant central de l'automate qui est responsable de l'exécution des instructions de programme, du traitement des données et des opérations logiques, etc. différents modèles d'automates ont des performances CPU différentes, telles que la vitesse de traitement, la capacité de stockage, etc.

Module d'entrée / sortie (E / s): utilisé pour connecter des périphériques externes tels que des capteurs, des actionneurs, etc. le module d'entrée reçoit des signaux externes, tandis que le module de sortie envoie des signaux de commande PLC aux périphériques externes. Les modules d'E / s sont divisés en numérique et analogique pour répondre à différents types d'exigences de transmission de signaux.

Mémoire: comprend la mémoire système et la mémoire utilisateur. Mémoire système pour stocker PLC et Système d'exploitation et programmes système, tandis que la mémoire de l'utilisateur est utilisée pour stocker les applications et les données écrites par l'utilisateur. La taille de la mémoire affecte la complexité du programme et la quantité de données que le PLC peut stocker.

Module d'alimentation: fournit une alimentation stable aux autres composants du PLC pour assurer le bon fonctionnement de l'ensemble du système. Ses indicateurs de performance comprennent la tension de sortie, le courant, etc., qui doivent répondre aux exigences de consommation d'énergie du système PLC.

composants logiciels PLC

Logiciel système: fourni par le fabricant de PLC pour gérer le PLC et 39 ressources matérielles, exécution de programmes utilisateur, communications et autres fonctions essentielles. C'est l'environnement logiciel de base pour le fonctionnement normal du PLC.

Programme utilisateur: écrit par un technicien en ingénierie en fonction des exigences de contrôle, mettant en œuvre une logique de contrôle spécifique. Le programme utilisateur entre dans le PLC via un logiciel de programmation. Le logiciel de programmation offre une variété de méthodes de programmation telles que la programmation en échelle, la programmation en table d'instructions, etc. pour faciliter la conception du programme de l'utilisateur.

Comment fonctionne un PLC

Le processus de travail se compose de quatre étapes de base qui sont exécutées en cycles successifs:

Input Scan: détecte l'état de tous les périphériques d'entrée connectés au PLC.

Analyse du programme: exécute la logique du programme créée par l'utilisateur.

Scan de sortie: active ou désactive tous les périphériques de sortie connectés au PLC.

Administration interne: y compris la communication avec les terminaux programmés, les diagnostics internes, etc.

Le module d'entrée reçoit les signaux des capteurs, des interrupteurs et d'autres appareils, les traite via le CPU, puis contrôle les moteurs, les vannes et autres appareils via le module de sortie. Il peut traiter des signaux numériques et analogiques. Certains PLC avancés prennent également en charge les fonctions de communication réseau et de traitement des données.

Les différents PLC diffèrent dans la configuration matérielle. Certaines unités PLC compactes intègrent le CPU, les entrées et les sorties dans la même unité, tandis que dans les systèmes PLC modulaires en rack, les modules E / s et les modules CPU peuvent être séparés et les modules E / s peuvent être situés à proximité ou à distance du CPU.

Principales caractéristiques et avantages du PLC

1. Haute fiabilité: forte capacité anti - interférence, peut fonctionner de manière stable dans un environnement industriel difficile. Par exemple, son matériel utilise des techniques d'isolation et de filtrage, et le logiciel dispose également de divers mécanismes de détection et de correction des erreurs.

2. Flexibilité élevée: Vous pouvez adapter à différentes tâches de contrôle en modifiant le programme sans changer le câblage matériel. Par exemple, sur la ligne de production, lorsque le processus du produit change, vous devez simplement ajuster le programme PLC.

3. La programmation est simple: souvent, un langage de programmation intuitif tel que ladder est utilisé, facile à maîtriser pour les techniciens d'ingénierie. La programmation est relativement intuitive et le langage de programmation est simple, ce qui réduit la complexité et les coûts.

4. Maturité technique: il y a beaucoup de matériel de test et de recherche, des tutoriels de programmation et d'intégration riches.

5. Large gamme de prix: il existe des modèles de base adaptés aux petites entreprises et aux start - ups.

6. Versatilité forte: applicable à toutes sortes de processus et de contrôle de système.

7. Pas de pièces mobiles mécaniques: haute fiabilité, peut fonctionner de manière stable dans un environnement industriel difficile.

8. Moins de composants: dépannage facile, temps d'arrêt de maintenance plus court.

9. Faible consommation d'énergie: aide à économiser l'énergie et simplifie le câblage.

Ci - dessus sont ses avantages par rapport aux systèmes de contrôle câblés traditionnels PLC. En bref, il est plus facile à construire, à installer, à entretenir et à modifier, peut mettre à jour les programmes à distance, peut développer rapidement des logiques complexes, s'adapter à des environnements difficiles et s'exécuter rapidement.

principaux inconvénients et limitations

Les différents avantages du PLC sont présentés ci - dessus. En même temps, il a ses propres inconvénients et limitations.

1. Capacité de traitement limitée pour traiter des données complexes ou un grand nombre d'entrées analogiques.

2. Le logiciel de programmation PLC de différents fabricants est souvent incompatible et l'interopérabilité de l'interface de programmation est mauvaise.

3. Sensible aux interférences électromagnétiques, peut causer des problèmes tels que la corruption de la mémoire et la communication défectueuse.

programmation PLC

Les logiciels de programmation couramment utilisés sont Studio 5000 logix designer, Connected Components Workbench, rslogix 500, etc.

Les méthodes de programmation comprennent la logique trapézoïdale, les diagrammes de blocs fonctionnels, le texte structuré, les diagrammes fonctionnels séquentiels, les listes d'instructions, etc. la logique trapézoïdale est le langage de programmation graphique le plus couramment utilisé et certains fabricants offrent des logiciels de programmation propriétaires.

Parmi eux, la logique trapézoïdale est le langage de programmation le plus couramment utilisé. Il simule un schéma de circuit via une interface graphique, facile à comprendre et à mettre en œuvre. La logique trapézoïdale est basée sur la programmation graphique du matériel du circuit de relais, en utilisant un « diagramme de trapèze» pour représenter la logique, facile à comprendre et à mettre en œuvre. Des langages tels que le texte structuré conviennent à l'écriture de programmes complexes. La plupart des programmes PLC suivent la norme IEC 61131 - 3.

types de contrôleurs logiques programmables

par taille et fonction

Grands systèmes de contrôle PLC: comme Allen - Bradley & amp; / Le Contrôleur ControlLogix 5580 convient aux applications nécessitant des exigences extrêmes en termes de disponibilité, de communication, d'E / s et de contrôle de mouvement.

Petit système de contrôle PLC: Comme le Contrôleur compactlogix 5380, qui peut répondre aux besoins de la fabrication intelligente de machines et d'équipements, il existe un large choix de modèles, y compris les modèles standard, de sécurité, de température extrême et embarqués.

Systèmes de contrôle micro - PLC: tels que le système de contrôleur logique programmable micro820, adapté aux petites applications de contrôle de machine autonome et d'automatisation à distance avec relativement peu de points et de fonctions.

selon la forme structurelle

PLC tout - en - un: contrôleurs intégrés et panneaux HMI tels que les produits unitronics pour gagner du temps, réduire le câblage, réduire les coûts et unifier l'environnement de programmation.

PLC modulaire: Comme le Taida * Série as, structure matérielle modulaire, plus flexible et hautement évolutive. Avec les modules d'extension, il est possible de répondre aux besoins des applications de différentes tailles. Il convient aux applications complexes et à grande échelle, mais il est plus coûteux et nécessite plus d'entretien.

facteurs clés à prendre en compte lors du choix d'un PLC

Capacité électrique: assure la compatibilité avec le système électrique.

Vitesse de traitement: répond aux exigences de l'application.

Compatibilité: compatible avec le matériel système existant.

Résistance à la température: la plupart conviennent pour 0 - 60 ° C, certains modèles spéciaux peuvent fonctionner à des températures extrêmes.

Mémoire: suffisante pour stocker le système d'exploitation, les instructions et les fonctions d'exécution.

Connectivité: il y a suffisamment de ports pour connecter les périphériques nécessaires.

E / s analogiques: Sélectionnez si les fonctions d'entrée et de sortie analogiques sont nécessaires en fonction des exigences de l'application.

industrie des applications PLC et scénarios

Fabrication: largement utilisé dans les domaines de l'automatisation industrielle, tels que la fabrication, le pétrole et le gaz, le traitement de l'eau, les aliments et les boissons, les sciences de la vie et d'autres industries pour contrôler les processus de production, le fonctionnement des équipements, l'acquisition et la surveillance des données, etc.

Logistique et entreposage: dans les entrepôts automatisés, le PLC contrôle des équipements tels que les gerbeurs et les convoyeurs, ce qui permet le stockage et le traitement automatiques des marchandises.

Industrie pétrolière et gazière: pour les systèmes d’automatisation, de contrôle et de sécurité;

Industrie du traitement de l'eau et des eaux usées: mise en place de systèmes de contrôle fiables, flexibles et intégrés qui réduisent les coûts de projet et de maintenance;

Industrie des aliments et des boissons: consolider les opérations, améliorer les performances et assurer la cohérence des produits;

Sciences de la vie: pour construire les installations d'automatisation et de systèmes d'information de demain, etc.

Les principes, les caractéristiques, les applications, etc. du PLC (Programmable Logic Controller) sont détaillés ci - dessus, ainsi que certains points clés à prendre en compte lors du choix. Je suis sûr que, en le lisant, vous en aurez une nouvelle compréhension et une compréhension complète.