مقدمة مفصلة وتحليل تطبيق خزانة التحكم PLC

خزانة التحكم PLC، وهي خزانة كهربائية صناعية مع وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة كوحدة التحكم الأساسية، هي جهاز عقدة رئيسي في نظام الأتمتة الصناعية. وتتمثل وظيفته الأساسية في تلقي إشارات إدخال متنوعة من أجهزة الاستشعار والأزرار والمفاتيح والمكونات الأخرى الموجودة في الموقع-وإجراء العمليات المنطقية والتحكم في التسلسل والتوقيت والعد والعمليات الحسابية وفقًا لبرامج التحكم المكتوبة مسبقًا-، وتوجيه تعليمات التحكم في الإخراج إلى المشغل وفقًا لذلك، وبالتالي تحقيق التحكم الآلي في معدات الإنتاج أو تدفقات العمليات. تتمتع خزانات التحكم PLC بمجموعة واسعة للغاية من التطبيقات، والتي تغطي خطوط إنتاج التشغيل الآلي للمصانع، والتحكم المستقل في المعدات، وبناء الأنظمة الذكية، ومنشآت الهندسة البيئية، وعقد التحكم في مختلف صناعات العمليات. وباعتبارها مركز التحكم في المواقع الصناعية الحديثة، فإن جودة التصميم والتصنيع لهذه المعدات ترتبط ارتباطًا مباشرًا بالاستقرار التشغيلي وقابلية الصيانة لنظام التشغيل الآلي بأكمله. في المواقع الصناعية، غالبًا ما تحدد عقلانية اختيار وتخطيط مكونات خزانة PLC كفاءة تصحيح الأخطاء واستكشاف الأخطاء وإصلاحها لاحقًا. في الوقت نفسه، يتم استخدام الخزانات المتكاملة مثل برنامج منطق التحكم بلوحة PLC، الخزانة الأوتوماتيكية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ مع غلاف من الفولاذ المقاوم للصدأ ومنطق التحكم المحدد مسبقًا بشكل متزايد في صناعات مثل الأغذية والأدوية التي لديها متطلبات عالية للنظافة ومقاومة التآكل.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نظام إمداد الطاقة والحماية عادةً ما يستخدم نظام إمداد الطاقة الخاص بخزانة التحكم تصميمًا مزدوجًا للدائرة -. يتم توزيع مصدر الطاقة الرئيسي إلى كل وحدة وظيفية من خلال قاطع دائرة الهواء (قاطع دائرة الهواء) لضمان عدم تأثير أي فشل في الدائرة على التشغيل العام. يوفر مصدر طاقة التحويل 24VDC طاقة مستقرة لـ PLC وأجهزة الاستشعار والمرحلات المرتبطة به. يؤثر معامل التموج ودقة الجهد بشكل مباشر على موثوقية العمليات المنطقية. في خزانة التحكم PLC، غالبًا ما تشترك وحدة الطاقة في نفس ناقل إمداد الطاقة مع كمبيوتر خزانة التحكم الصناعي (كمبيوتر خزانة التحكم الصناعي)، ويتم تحقيق التبديل غير المنقطع على مستوى المللي ثانية من خلال UPS أو المكثف الفائق. تعمل وحدة التحكم المنطقية PLC كمعالج أساسي، ويحتاج اختيارها إلى النظر بشكل شامل في عدد نقاط الإدخال/الإخراج، وقدرات المعالجة التناظرية، وتوافق بروتوكول الاتصال، والقدرة على التكيف البيئي. غالبًا ما تتبنى الأنظمة الكبيرة بنية وحدة المعالجة المركزية المتكررة - حيث تقوم وحدات المعالجة المركزية الرئيسية والاحتياطية بمزامنة البيانات في الوقت الفعلي. عندما تفشل وحدة المعالجة المركزية الرئيسية، تتولى وحدة المعالجة المركزية الاحتياطية التحكم بسلاسة خلال 50 مللي ثانية لتجنب انقطاع الإنتاج. يتيح التصميم المعياري للمستخدمين إمكانية توسيع الوظائف بمرونة وفقًا لمتطلبات العملية، مثل وحدات العد عالية السرعة أو وحدات التحكم في الحركة أو وحدات ضبط PID.

 

واجهة الإشارة ووحدة القيادة. تستخدم دائرة واجهة الإدخال/الإخراج تقنية العزل الكهروضوئي لعزل إشارات التيار القوية في الموقع - تمامًا ومنطق التيار الضعيف PLC لقمع التداخل الكهرومغناطيسي. كوسيط لتحويل الإشارات، يمكن للمرحل تضخيم إشارة التحكم 24VDC الخاصة بـ PLC إلى 220VAC أو جهد أعلى لتشغيل أحمال تيار عالية مثل الموصلات وصمامات الملف اللولبي. توفر المجموعة الطرفية واجهة اتصال قياسية لتسهيل توصيل الأسلاك بالموقع-والصيانة اللاحقة. الإنسان-التفاعل مع الكمبيوتر ونظام الاتصالات. توفر شاشة اللمس (HMI) ولوحة التشغيل لموظفي التشغيل والصيانة واجهة سهلة الاستخدام لمراقبة العمليات، ودعم إعداد المعلمات، وتشخيص الأخطاء، وتحليل الاتجاه. تحقق وحدة الاتصال تفاعل البيانات مع الكمبيوتر المضيف، ومحول التردد، والأدوات الذكية من خلال Ethernet الصناعية (Profinet، EtherCAT) أو ناقل المجال (Modbus RTU، CANopen) لبناء نظام تحكم موزع (DCS).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

يعتمد عمل وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة في خزانة التحكم PLC على آلية "المسح الدوري". عادةً ما تحتوي دورة الفحص الكاملة على ثلاث مراحل. مرحلة أخذ عينات الإدخال: تقرأ وحدة المعالجة المركزية حالة جميع دوائر واجهة الإدخال بالتسلسل وتخزن حالة التشغيل-الإيقاف أو القيمة التناظرية لكل نقطة إدخال في "سجل صورة الإدخال" داخل النظام. بعد اكتمال هذه المرحلة، حتى إذا تغيرت إشارة الإدخال الخارجية في المراحل اللاحقة، فلن يتم تحديث محتويات سجل الصورة في هذه الدورة حتى مرحلة أخذ عينات الإدخال في دورة المسح التالية.

 

مرحلة تنفيذ البرنامج: بدءًا من العنوان الأول لذاكرة برنامج المستخدم، تقوم وحدة المعالجة المركزية بقراءة التعليمات واحدة تلو الأخرى وتنفيذ العمليات وفقًا للعلاقات المنطقية للمخططات السلمية أو النص المنظم. أثناء التشغيل، سيقوم النظام بقراءة حالة الإدخال في سجل صورة الإدخال، بالإضافة إلى القيم الحالية للمرحلات المساعدة الداخلية والمؤقتات والعدادات والمكونات الأخرى، وتحديث حالة البتات المقابلة في سجل صورة الإخراج بناءً على النتائج المنطقية. تجدر الإشارة إلى أن حالة الإخراج المحدثة أثناء تنفيذ البرنامج لا يتم إرسالها على الفور إلى محطة الإخراج الفعلية ولكن يتم تخزينها مؤقتًا في منطقة صورة الإخراج.

 

مرحلة تحديث الإخراج: تقوم وحدة المعالجة المركزية بنقل بيانات الحالة في سجل صورة الإخراج إلى دائرة مزلاج الإخراج في وقت واحد وتقوم بتشغيل عناصر التنفيذ الطرفية الفعلية من خلال واجهة الإخراج. عند هذه النقطة، تنتهي دورة المسح وتعيد وحدة المعالجة المركزية تشغيل أخذ عينات الإدخال للدورة التالية. في سيناريوهات التطبيق التي تؤكد على الاستجابة السريعة، مثل خزانة التطبيقات أو برنامج منطق التحكم بلوحة PLC، يدعم PLC أيضًا تعليمات الإدخال/الإخراج الفوري، والتي يمكنها قراءة أو تحديث حالة نقاط فعلية معينة مباشرة أثناء مرحلة تنفيذ البرنامج دون الحاجة إلى الانتظار حتى اكتمال دورة المسح الكاملة.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

يتطلب الاختيار الصحيح والتكوين المعقول لخزانات التحكم PLC دراسة شاملة لأبعاد متعددة مثل متطلبات مهمة التحكم، والظروف البيئية في الموقع{{0}، وسهولة الصيانة اللاحقة. يعد تحديد مقياس التحكم ونقاط الإدخال/الإخراج هو الخطوة الأولى في الاختيار. يجب على المهندسين تلخيص عدد إشارات الإدخال (الأزرار، وأجهزة الاستشعار، والمفاتيح، وما إلى ذلك) وعدد إشارات الخرج (الموصلات، وصمامات الملف اللولبي، والمؤشرات، وما إلى ذلك) لجميع الأجهزة التي يتم التحكم فيها، ثم إضافة هامش احتياطي بنسبة 15% إلى 20% على هذا الأساس للتعامل مع التعديلات اللاحقة أو توسيعات الوظائف. بالنسبة للإشارات التناظرية، ينبغي توضيح متطلبات النوع (النوع الحالي أو نوع الجهد) والمدى والدقة. يجب أن يأخذ اختيار أداء PLC وسرعة المعالجة في الاعتبار مدى تعقيد البرنامج ومتطلبات وقت الاستجابة. تتطلب التطبيقات الحساسة للوقت-مثل-عد السرعات العالية وتحديد المواقع بدقة والقص الطائر نموذج PLC مزودًا بوظائف الإدخال والإخراج عالية السرعة. بالنسبة للأنظمة القائمة على التحكم في التسلسل وضبط PID البسيط، يمكن لأجهزة PLC القياسية تلبية الاحتياجات. في أنظمة التحكم التعاونية-الكبيرة الحجم أو المتعددة-الآلات، يجب إعطاء الأولوية لأنظمة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) التي تدعم المحطات الرئيسية المتعددة-والتبادل-الكبير للبيانات ذات السعة الكبيرة.

 

تعد القدرة على التكيف البيئي أساسًا مهمًا لتحديد هيكل الخزانة واختيار المكونات. في بيئة تركيب داخلية نظيفة يتم التحكم في درجة حرارتها-، يمكن لخزانات الرش العادية المصنوعة من الفولاذ الكربوني والتي تتمتع بمستويات حماية IP20 أو IP41 أن تلبي متطلبات الاستخدام. في المواقع الصناعية التي يوجد بها غبار أو رطوبة أو غازات مسببة للتآكل، تحتاج إلى اختيار خزانة أوتوماتيكية من الفولاذ المقاوم للصدأ وزيادة مستوى الحماية إلى IP54 أو أعلى. على سبيل المثال، عند استخدام خزانة نظام PLC لمياه الصرف الصحي في محطة معالجة مياه الصرف الصحي، يجب أن تكون الخزانة مقاومة للرطوبة والتآكل الناتج عن الغازات المسببة للتآكل؛ في مخططات الهواء-الهواء الطلق أو-الهواء الطلق-شبه المفتوح، يجب إضافة غطاء علوي لمظلة الشمس وجهاز تسخين وإزالة الرطوبة لمنع التكثيف.

 

تؤثر جودة مصدر الطاقة وإجراءات مكافحة-التداخل على التشغيل المستقر على المدى الطويل-لخزانة التحكم PLC. في المواقع التي تعاني من تقلبات كبيرة في شبكة الطاقة أو التلوث التوافقي الخطير، يوصى بتركيب مرشح طاقة أو مثبت جهد في نهاية الخط الوارد للخزانة. يجب فصل الأسلاك الموجودة في الخزانة بشكل صارم بين دوائر التيار القوي والتيار الضعيف، ويجب توجيه خطوط التحكم وخطوط الكهرباء في أحواض أسلاك منفصلة أو الحفاظ على مسافة كافية. يجب أن يتم توفير مصدر طاقة التيار المستمر الخاص بـ PLC بشكل منفصل عن مصدر الطاقة للأحمال الحثية مثل المرحلات وصمامات الملف اللولبي. إذا لزم الأمر، يجب توصيل الثنائيات الحرة أو دوائر الامتصاص RC على التوازي عند طرفي ملف الحمل الحثي.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

إذا كنت ترغب في الحصول علىخزانة لوحة PLCاقتراحات التكوين أو عروض الأسعار الفنية لظروف مشروعك الحالي، يرجى الاتصال بفريقنا الهندسي والفني لمزيد من التواصل.