Programarea PLC: Un ghid definitiv pentru începători 

Acest articol își propune să ofere o foaie de parcurs structurată, de la zero, pentru înțelegere, destinată începătorilor, experților care revin de pe alte piețe și designerilor care doresc să-și sistematizeze cunoștințele.

Cu siguranță vom analiza expertiza fundamentală necesară pentru programarea PLC-urilor, vom compara și evalua metodele tradiționale PLC produse de automatizare de pe piață și să traseze o cale de înțelegere eficientă de la concept la practică, ajutându-vă să obțineți un avantaj în era Sector 4.0.

De ce PLC este „moneda forte” a viitorului

Când vorbim despre „Industria 4.0”, „Producție inteligentă” sau „Internetul punctelor (IoT)”, ne imaginăm o unitate de producție a viitorului extrem de automatizată, bazată pe date. În spatele acestei povești mărețe, care controlează în tăcere fiecare activitate specifică de pe linia de producție, se află Controlerul Programabil de Raționament (PLC).

Născut în anii 1960 pentru a înlocui dulapurile mari și complexe de control al releelor, acesta a evoluat într-un sistem informatic comercial care încorporează controlul, calculul și comunicarea.

De la liniile de sudură din producția de vehicule la liniile de ambalare din sectorul alimentar, de la sistemele urbane de apă până la centrele moderne de aranjare logistică, PLC-urile sunt omniprezente.

Conform unui raport al MarketsandMarkets, se preconizează că piața mondială a PLC-urilor își va continua dezvoltarea stabilă, impulsionată de căutarea neobosită a sectorului manufacturier mondial pentru o performanță sporită, o calitate superioară și flexibilitate sporite.

Din acest motiv, stăpânirea programelor PLC indică faptul că ați dobândit capacitatea de a „comunica” cu dispozitive industriale moderne, ceea ce o face un „bani” indispensabil în cariera dumneavoastră profesională.

Cu toate acestea, mulți se simt descurajați atunci când întâlnesc pentru prima dată PLC-uri: „Nu am cunoștințe în domeniul electric, pot să le descopăr?” „Cunoștințele sunt atât de complicate, de unde să încep?”

Acest scurt articol va elimina cu siguranță aceste întrebări și va demonstra că, prin metoda ideală, oricine poate înțelege sistematic afișajele PLC.

I. Structurarea unei fundații solide: Cele 3 pietre de temelie ale programelor PLC.

La fel cum învățarea oricărei limbi necesită mai întâi înțelegerea alfabetului și a gramaticii, descoperirea programelor PLC trebuie să înceapă cu părțile sale cele mai esențiale.

1. Limbajul mașinilor: Echipamente numerice

Lumea internă a unui PLC este o sferă binară compusă din „0” și „1”. Toate direcțiile și datele complexe sunt inevitabil echivalente în acest tip de semnal electric de bază (ON/OFF).

Prin urmare, recunoașterea diferitelor sisteme numerice și a conversiilor acestora este primul pas în descoperirea programelor PLC.

• BinarLimbajul de operare de bază al unui PLC, incluzând doar 0 și 1. De exemplu, vizibilitatea sau absența unui semnal de intrare sau starea de pornire/oprire a unui motor pot fi reprezentate de 1 și 0.
• ZecimalSistemul de numărare cel mai familiar nostru în viața de zi cu zi, alcătuit din cifrele de la 0 la 9.
• HexazecimalCreat pentru a reprezenta numere binare lungi mult mai compact, constând din 0-9 și AF. Este utilizat în mod regulat atunci când se lucrează cu adrese de memorie și interacțiune cu datele.

Concluzie: Trebuie să fii priceput la transformarea între zecimal și binar, deoarece valorile de referință ale temporizatoarelor și contoarelor PLC (în zecimal) sunt stocate și rafinate în interior în format binar.

Tabel de conversie a sistemului numeric.

2. Containerele de informații: Tipuri de date

Dacă sistemele numerice sunt literele, atunci tipurile de date sunt regulile care definesc exact cum să organizăm aceste litere în „cuvinte”.

Într-un PLC, informațiile sunt stocate în diferite lungimi și stiluri pentru a se potrivi diverselor nevoi ale aplicației. Luând ca exemplu PLC-urile Siemens utilizate pe scară largă, tipurile de date tipice constau în:

• PicCea mai mică unitate de date, cu valoarea 0 sau 1. Reprezintă un semnal de buton sau de unitate de detectare.
• Octet: Alcătuit din 8 bucăți mici.
• CuvântAlcătuit din 2 octeți (16 biți mici). În general, folosit pentru salvarea numerelor întregi (Int).
• Cuvânt dubluAlcătuit din 2 cuvinte (32 de biți mici). Poate fi utilizat pentru a stoca numere întregi mari (DInt) sau numere reale.
• Real/FloatUn număr cu virgulă mobilă utilizat pentru a reprezenta valori specifice cu zecimale, cum ar fi temperatura sau semnalele analogice de tensiune. Ocupă 32 de biți de memorie.

Relații între tipurile de date și dimensiune.

Recunoașterea acestor tipuri de informații este crucială. Utilizarea unui tip de informații incorect poate duce la erori de program sau la revărsarea datelor.

De exemplu, păstrarea unei valori de temperatură care necesită precizie zecimală într-o variabilă întreagă (Int) va duce cu siguranță la reducerea componentei fracționare.

3. Reglarea logicii: algebra booleană

Algebra booleană este inima programării cu raționament pe scară. Aceasta specifică parteneriatele raționale de bază, constând în principal din „ȘI”, „SAU” și „NU”.

• ŞIRezultatul este 1 doar dacă toate condițiile sunt în același timp reale (1). În raționamentul pe scară, acest lucru este reprezentat prin apeluri în serie. Circumstanță de aplicație: O mașină poate porni doar dacă „Situația de urgență Stop nu este apăsată” (Problema A = 1) ȘI „Butonul Start este apăsat” (Condiția B = 1).
• SAURezultatul este 1 dacă cel puțin o problemă este adevărată (1). În logica Ladder, acest lucru este reprezentat prin apeluri în paralel. Circumstanță de aplicație: O lampă a sistemului de alarmă este declanșată dacă „Nivelul temperaturii este ridicat” (Problema A = 1) SAU „Presiunea este neobișnuită” (Condiția B = 1).
• NURezultatul este inversul problemei. În raționamentul pe scară, aceasta este reprezentată de un contact Generally Shut (NC). Scenariu de aplicație: Când „Nivelul rezervorului nu este complet” (Condiția A = 0), pompa ar trebui să funcționeze (Ieșire Y = 1). Această problemă este aplicată în program utilizând un apel NC care reprezintă „nivel incomplet”.

Prin înțelegerea acestor 3 operațiuni practice standard, puteți citi și crea cea mai mare parte a programelor PLC esențiale.

II. Comparație între produsele de automatizare PLC mainstream

După stăpânirea elementelor fundamentale, următorul pas important este selectarea unei mărci PLC ideale pentru un studiu amănunțit.

Diverse mărci au poziționări pe piață, programe software și aplicații industriale variate. Mai jos este o evaluare relativă a numeroase mărci PLC internaționale importante.

Recomandare pentru începători:

• Dacă obiectivul dumneavoastră sunt instalații masive sau scule fabricate în Europa, a începe cu Siemens S7-1200, iar TIA Portal este cea mai bună alegere datorită cotei sale mari de piață și poziției de lider tehnic.
• Dacă vă concentrați pe dispozitive mici sau aveți un buget limitat, seria Mitsubishi FX este un punct de plecare excepțional, cu resurse de învățare din belșug și costuri hardware destul de reduse.

III. De la concept la practică: o cale de învățare de înaltă eficiență în patru etape

Cunoașterea academică este fundamentul, dar numai metoda poate construi zgârie-norii. 

Pasul 1: Simularea unui program software pentru a vă familiariza cu atmosfera

Descărcați și instalați software-ul de prezentare al mărcii selectate (de exemplu, TIA Site, GX Works3). Fără a achiziționa niciun hardware, utilizați funcția de simulare integrată pentru a crea prima sarcină „Hello there World” – un circuit simplu de pornire-oprire-blocare.

Obișnuiește-te cu interfața utilizator a programului software, cum să creezi etichete (variabile), cum să scrii raționament pe scară și cum să descarci și să urmărești un program.

Acțiunea 2: Stăpânește instrucțiunile de bază 

Descoperiți și exersați sistematic respectarea funcțiilor de bază:.

• Linii directoare Little Bit Logic: ȘI, SAU, NU, bobine de ieșire și așa mai departe.
• CronometreÎntârziere la pornire (BUNCH), Întârziere la oprire (TOF) pentru a implementa funcții precum pornirea întârziată și oprirea amânată.
• ContoareNumărătoare crescătoare (CTU), numărătoare inversă (CTD) pentru colectarea numărului de articole, înregistrarea video a timpilor ciclului și așa mai departe.
• Ghid de mutare (MOV)Pentru a reloca date de la o adresă de memorie la alta.

Pasul 3: Abordarea studiilor situaționale standard

De îndată ce ați înțeles instrucțiunile de bază, încercați să finalizați câteva sarcini tradiționale pentru începători, cum ar fi:

• Controlul înainte/înapoi al motorului trifazat.
• Începutul tensiunii reduse în stea-triunghi.
• Controlul traficului.
• Control automat al căruciorului cu mișcare alternativă.

Aceste studii de caz vă vor ajuta cu siguranță să legați direcții specifice într-un cadru logic pentru rezolvarea problemelor din lumea reală.

Acțiunea 4: Explorați funcțiile avansate și metoda practică

Când te simți confortabil cu programele de bază, poți avansa către domenii mai avansate:

• Prelucrarea semnalelor analogiceAflați cum să verificați semnalele de la unitățile de detectare analogice (nivelul temperaturii, presiunea) și să efectuați controlul PID.
• Numărare de mare viteză și ieșire în impulsuriUtilizat pentru conectarea encoderelor și gestionarea motoarelor electrice pas cu pas/servo.
• Comunicare și creare de rețele: Aflați schimbul de informații între PLC-uri sau între un PLC și un HMI (Interfață Om-Mașină) sau un calculator managerial.
• Căutați oportunități practiceDacă este posibil, achiziționați un pachet de pornire PLC pentru cablare electrică practică și depanare. Absolut nimic nu oferă un sentiment mai mare de împlinire și o înțelegere mai profundă decât aprinderea directă a unei lumini sau acționarea unui motor. În plus, puteți consulta cerințele și cele mai bune practici de la companii autorizate, precum International Culture of Automation (ISA), pentru a vă îmbunătăți competența profesională.

Concluzie

Cunoașterea funcționalității PLC nu este o tehnologie modernă inaccesibilă, ci o călătorie de dezvoltare a abilităților cu o cale și un raționament clare.

Principiile de bază sunt: Inițial, construiți o înțelegere solidă a celor 3 elemente teoretice fundamentale: sistemele numerice, tipurile de date și procedurile logice. În al doilea rând, alegeți cu înțelepciune o marcă PLC mainstream ca platformă de învățare, pe baza obiectivelor postului și a cerințelor pieței. În cele din urmă, urmați o cale structurată de la simulare la aplicație practică și de la simplu la complex, internalizând cunoștințele academice într-o capacitate analitică practică, cu practică continuă și provocări bazate pe proiecte.

Valul automatizării industriale a apărut, iar ca o presiune centrală în această revoluție, importanța PLC-ului nu poate fi supraestimată.

A începe acum călătoria ta de învățare nu este doar o investiție într-o abilitate - este o investiție financiară într-un viitor plin de oportunități. Sperăm ca acest ghid să servească drept un punct de plecare puternic și un partener de încredere în drumul tău către înțelegerea programelor PLC.