PLC programozás: Végleges útmutató kezdőknek 

Ez a cikk egy strukturált, alapoktól induló megértési útmutatót kíván nyújtani kezdőknek, más piacokról átálló szakértőknek és a tudásukat rendszerezni kívánó tervezőknek.

Mindenképpen megvizsgáljuk a PLC programozáshoz szükséges alapvető szakértelmet, összehasonlítjuk és értékeljük a hagyományos... PLC a piacon kapható automatizálási termékeket, és hatékony megértési utat dolgoz ki az ötlettől a gyakorlatig, segítve Önt abban, hogy megelőzze magát a 4.0 szektorban.

Miért a részvénytársaságok a jövő „kemény valutája”?

Amikor az „Ipar 4.0”, az „Intelligens gyártás” vagy a „Pontok Internete (IoT)” fogalmakról beszélünk, egy rendkívül automatizált, adatvezérelt jövőbeli gyártóüzemet képzelünk el. E grandiózus történet mögött, amely csendben irányítja a gyártósor minden egyes tevékenységét, a programozható logikai vezérlő (PLC) áll.

Az 1960-as években született, hogy felváltsa a nagy és bonyolult relévezérlő szekrényeket, és mára egy olyan kereskedelmi számítógépes rendszerré fejlődött, amely magában foglalja a vezérlést, a számítást és a kommunikációt.

A járműgyártás hegesztősoraitól az élelmiszeripar csomagolósorain át, a városi vízellátó rendszerektől a modern logisztikai központokig a PLC-k mindenütt jelen vannak.

A MarketsandMarkets jelentése szerint a globális PLC-piac várhatóan folytatja stabil fejlődését, amelyet a világméretű gyártószektor nagyobb teljesítmény, kiváló minőség és rugalmasság iránti szüntelen törekvése hajt.

Emiatt a PLC programok elsajátítása azt jelenti, hogy képes vagy „beszélni” a modern ipari eszközökkel, így nélkülözhetetlen „pénzt” jelent a szakmai karrieredben.

Ennek ellenére sokan elkedvetlenednek, amikor először találkoznak a PLC-kkel: „Nincs villamossági hátterem, elsajátíthatom?” „A tudás annyira bonyolult, hol is kezdjem?”

Ez a rövid cikk minden bizonnyal eloszlatja ezeket a kérdéseket, és bemutatja, hogy a megfelelő módszerrel bárki szisztematikusan megértheti a PLC-show-kat.

I. Erős alapok megteremtése: A PLC programok 3 sarokköve.

Ahogy bármely nyelv elsajátításához először az ábécé és a nyelvtan ismerete szükséges, a PLC-show-k megismerését is a legfontosabb részekkel kell kezdeni.

1. A gépek nyelve: Számfelszerelések

Egy PLC belső világa egy bináris gömb, amely „0”-kból és „1”-kből áll. Minden bonyolult utasítás és adat elkerülhetetlenül egyenértékűvé válik ezzel a legegyszerűbb elektromos jeltípussal (BE/KI).

Ezért a különböző számrendszerek és azok átváltásainak felismerése a PLC-kijelzők felfedezésének első lépése.

• BinárisA PLC alapvető működési nyelve, amely csak a 0-t és az 1-et tartalmazza. Például egy bemeneti jel láthatóságát vagy hiányát, illetve egy motor indítási/leállítási állapotát az 1 és a 0 jelölheti.
• DecimálisA mindennapi életben leginkább ismert számolási rendszer, amely 0-9 számjegyekből áll.
• Hexadecimális: Hosszú bináris számok sokkal kompaktabb ábrázolására készült, 0-9-ből és AF-ből áll. Rendszeresen használják memóriacímek és adatinterakciók esetén.

Trükk tanulság: Jártasnak kell lenned a decimális és bináris formátum közötti átalakításban, mivel a PLC időzítők és számlálók alapértékei (decimális formában) bináris formátumban tárolódnak és finomíthatók.

Számrendszer átváltási táblázat.

2. Az információ tárolói: adattípusok

Ha a számrendszerek a betűk, akkor az adattípusok azok a szabályok, amelyek pontosan meghatározzák, hogyan kell ezeket a betűket „szavakká” rendezni.

Egy PLC-ben az információkat különböző hosszúságban és stílusokban tárolják, hogy megfeleljenek a különféle alkalmazási igényeknek. A széles körben használt Siemens PLC-ket tekintve a tipikus adattípusok a következők:

• Bit: Az adat legkisebb egysége, amelynek értéke 0 vagy 1. Egy gombot vagy egy érzékelőegység jelét jelöli.
• Byte: 8 kis darabból áll.
• Szó: 2 bájtból (16 kis bitből) áll. Általában egész számok (Int) tárolására használják.
• Kettős szó: 2 szóból (32 kis bitből) áll. Nagyobb egész számok (DInt) vagy valódi számok tárolására használható.
• Valós/LebegőpontosLebegőpontos szám, amelyet tizedesjegyekkel rendelkező adott értékek, például hőmérsékleti szint vagy feszültség analóg jelek jelölésére használnak. 32 bites memóriát foglal el.

Adatfajták közötti kapcsolatok és méret.

Ezen információtípusok felismerése kulcsfontosságú. A helytelen információtípus használata programhibákhoz vagy adattúlcsorduláshoz vezethet.

Például, ha egy decimális pontosságot igénylő hőmérsékleti értéket egy Integer (Int) változóban tárolunk, akkor a tört komponens levágásra kerül.

3. A logika szabályozása: Boole-algebra

A Boole-algebra a létradiagramos gondolkodásmód lelke. Alapvető racionális kapcsolatokat határoz meg, amelyek elsősorban az „ÉS”, „VAGY” és „NEM” műveletekből állnak.

• ÉSAz eredmény 1, ha minden feltétel egyszerre valós (1). A létradiagramos következtetésben ezt sorozatos hívásokkal reprezentálják. Alkalmazási körülmény: Egy gép csak akkor indulhat el, ha a „Vészhelyzeti Stop nincs megnyomva” (A Feladat = 1) ÉS a „Start gomb megnyomva van” (B Feltétel = 1).
• VAGYAz eredmény 1, ha legalább egy probléma igaz (1). A létradiagramos logikában ezt párhuzamos hívások reprezentálják. Alkalmazási körülmény: Egy riasztórendszer lámpája kigyullad, ha „A hőmérsékleti szint drága” (A probléma = 1) VAGY „A nyomás szokatlan” (B feltétel = 1).
• NEMAz eredmény a probléma inverze. A létradiagramos következtetésben ezt egy általánosan zárt (NC) kapcsolat jelöli. Alkalmazási forgatókönyv: Amikor a „Tartály szintje nincs befejezve” (A feltétel = 0), a szivattyúnak működnie kell (Y kimenet = 1). Ezt a problémát a programban egy NC hívás segítségével alkalmazzák, amely a „szint nincs befejezve” kifejezést jelenti.

E 3 alapvető értelmes művelet elsajátításával a legfontosabb PLC programok jelentős részét el tudja olvasni és létrehozni.

II. A mainstream PLC automatizálási termékek összehasonlítása

Az alapok elsajátítása után a következő fontos lépés az ideális PLC márkanév kiválasztása az alapos tanulmányozáshoz.

A különböző márkák eltérő piaci pozicionálással, szoftverekkel és iparági alkalmazásokkal rendelkeznek. Az alábbiakban számos jelentős nemzetközi PLC márka relatív értékelését láthatjuk.

Ajánlás kezdőknek:

• Ha a célod hatalmas üzemek vagy európai gyártású szerszámok, akkor a Siemens S7-1200-zal kezdődően a TIA Portal a legjobb választás a magas piaci részesedése és műszaki vezető szerepe miatt.
• Ha kis eszközökre koncentrálsz, vagy szűkös a költségvetésed, a Mitsubishi FX sorozat kiváló kiindulópont, bőséges tanulási kapacitással és viszonylag alacsony hardverköltségekkel.

III. Az ötlettől a gyakorlatig: Négylépéses, nagy hatékonyságú tanulási út

Az akadémiai tudás az alap, de a felhőkarcolót csak módszerrel lehet megépíteni. 

1. lépés: Szoftverprogram szimuláció a légkör megismeréséhez

Töltse le és telepítse a kiválasztott márkanévhez tartozó (pl. TIA Site, GX Works3) bemutatószoftvert. Hardver vásárlása nélkül, használja az integrált szimulációs funkciót az első „Hello there World” feladat létrehozásához – egy egyszerű start-stop-latch áramkörhöz.

Ismerkedj meg a szoftver felhasználói felületével, a címkék (változók) létrehozásának módjával, a létradiagramos következtetések írásával, valamint a program letöltésével és nyomon követésével.

2. lépés: Sajátítsa el az alapvető utasításokat 

Szisztematikusan fedezze fel és gyakorolja a következő alapvető funkciókat:.

• Little Bit Logic irányelvek: ÉS, VAGY, NEM, kimeneti tekercsek és így tovább.
• IdőzítőkKésleltetett bekapcsolás (BUNCH), késleltetett kikapcsolás (TOF) olyan funkciók megvalósításához, mint a késleltetett indítás és a késleltetett kilépés.
• Számlálók: Felfelé számlálás (CTU), lefelé számlálás (CTD) a tételszámok gyűjtéséhez, a ciklusidők videofelvételéhez stb.
• Mozgási útmutató (MOV): Adatok áthelyezése egyik memóriacímről egy másikra.

3. lépés: Standard helyzettanulmányok elvégzése

Amint megértetted az alapvető utasításokat, próbálj meg elvégezni néhány hagyományos, kezdő szintű feladatot, például:

• Háromfázisú motor előre/hátra vezérléssel.
• Csillag-delta kapcsolású csökkentett feszültség kezdete.
• Forgalomirányítás.
• Automatikus dugattyús kocsi vezérlés.

Ezek az esettanulmányok minden bizonnyal segítenek abban, hogy a konkrét utasításokat logikus keretrendszerré kapcsold a valós problémák megoldásához.

4. lépés: Ismerkedjen meg a speciális funkciókkal és a gyakorlati módszerrel

Amikor már magabiztosan ismeri az alapvető programokat, továbbléphet a haladóbb területekre:

• Analóg jelfeldolgozásIsmerje meg, hogyan lehet analóg érzékelőegységek (hőmérséklet, nyomás) jeleit lekérdezni és PID-szabályozást végezni.
• Nagysebességű számlálás és impulzuskimenet: Jeladók összekapcsolására és léptető/szervomotorok vezérlésére használják.
• Kommunikáció és hálózatépítés: Ismerje meg a PLC-k közötti, vagy egy PLC és egy másik vezérlő közötti információcserét HMI (Ember-Gép Interfész) vagy egy vezetői számítógép.
• Keressen gyakorlati lehetőségeketHa lehetséges, vásároljon PLC kezdőcsomagot a gyakorlati elektromos vezetékezéshez és hibakereséshez. Semmi sem nyújt nagyobb sikerélményt és mélyebb megértést, mint közvetlenül meggyújtani egy lámpát vagy meghajtani egy motort. Szakmai kompetenciája fejlesztése érdekében hivatkozhat olyan hiteles cégek előírásaira és legjobb gyakorlataira, mint a Nemzetközi Automatizálási Kultúra (ISA).

Következtetés

A PLC-kijelzők ismerete nem egy elérhetetlenül nehéz modern technológia, hanem egy készségfejlesztési folyamat világos úton és érveléssel.

Az alapelvek a következők: Kezdetben alaposan ismerd meg a 3 elméleti alapkövet: számrendszereket, adattípusokat és logikai eljárásokat. Másodszor, okosan válassz egy népszerű PLC márkát tudásbázisként a karriercéljaid és a piaci igények alapján. Végül kövess egy strukturált utat a szimulációtól a gyakorlati alkalmazásig, az egyszerűtől a bonyolultig, a tudományos ismereteket átültetve egy értelmes analitikai képességgé, folyamatos gyakorlással és projektalapú kihívásokkal.

Megjelent az ipari automatizálás hulláma, és mint központi nyomást gyakorol erre a forradalomra, a PLC fontosságát nem lehet eléggé hangsúlyozni.

A tanulási folyamat megkezdése már most nem csupán egy képességbe való befektetés – hanem egy lehetőségekkel teli jövőbe való pénzügyi befektetés. Reméljük, hogy ez az útmutató hatékony kiindulópontként és megbízható társként szolgál majd a PLC-műsorok elsajátításához vezető úton.