Phân tích Tủ điều khiển PLC và công nghệ cốt lõi

 

Linh kiện tủ PLC là một bộ tủ điện hoàn chỉnh tích hợp nhiều thành phần điện khác nhau để đạt được các chức năng điều khiển cho động cơ, công tắc và các thiết bị khác. Nó có các chức năng bảo vệ cốt lõi như bảo vệ quá tải, ngắn mạch và mất pha, với cấu trúc nhỏ gọn và hoạt động ổn định. Cấu hình chức năng có thể được kết hợp linh hoạt theo quy mô điều khiển thực tế. Nó có thể đạt được khả năng điều khiển tự động độc lập cho một tủ duy nhất và cũng có thể tạo thành một hệ thống điều khiển phân tán thông qua mạng ethernet công nghiệp hoặc mạng bus trường công nghiệp, có thể thích ứng với các quy mô khác nhau của các kịch bản điều khiển tự động hóa công nghiệp. Nó có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau như điện, luyện kim, hóa chất, sản xuất giấy và xử lý nước thải môi trường.

 

Là thiết bị cốt lõi của điều khiển tự động hóa công nghiệp hiện đại, Tủ ứng dụng có thể hoàn thiện quá trình tự động hóa thiết bị và điều khiển tự động hóa quy trình, với các chức năng giao tiếp mạng tuyệt vời cũng như hiệu suất ổn định, khả năng mở rộng mạnh mẽ và khả năng chống nhiễu vượt trội. Người dùng có thể tùy chỉnh thiết kế của Tủ điều khiển dựa trên PLC, tủ chuyển đổi tần số, v.v. theo nhu cầu điều khiển thực tế của họ và khi kết hợp với màn hình cảm ứng giao diện con người-máy, nó có thể vận hành thuận tiện. Các kịch bản ứng dụng điển hình của nó bao gồm cung cấp nước có áp suất không đổi, điều khiển máy nén khí, điều chỉnh tốc độ quạt và máy bơm, điều chỉnh điều hòa không khí trung tâm, vận hành và bảo trì máy móc cảng, điều khiển xử lý máy công cụ, quản lý vận hành nồi hơi, tự động hóa máy móc giấy và thực phẩm, và nhiều lĩnh vực khác.

 

 

 

Thành phần của Tủ hệ thống PLC dành cho nước thải cần được cấu hình theo yêu cầu điều khiển và các thành phần cốt lõi bao gồm các thành phần chính sau. Công tắc Air (bộ ngắt mạch) chủ yếu được sử dụng để cắt và kết nối nguồn điện của tủ điều khiển. Để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của các bộ phận điện quan trọng, có thể thiết lập các bộ ngắt mạch độc lập theo chức năng của các bộ phận, chẳng hạn như bộ ngắt mạch chuyên dụng cho PLC và mạch công tắc tơ. Là bộ điều khiển cốt lõi, PLC có thể đạt được điều khiển logic đơn giản thông qua các công tắc tơ; Nếu nó liên quan đến các chức năng điều khiển tự động hoặc các hoạt động logic phức tạp thì phải cấu hình PLC. Khi lựa chọn, các dự án nhỏ có thể sử dụng PLC tích hợp, trong khi các dự án lớn có thể lựa chọn PLC mô-đun theo nhu cầu.

 

Bộ nguồn chuyển mạch 24VDC cũng là thành phần quan trọng của Tủ Bảng Điều Khiển PLC Tủ Điện. Bóng bán dẫn điện của nó hoạt động ở trạng thái chuyển đổi tần số-cao trên 20kHz. Với những nâng cấp về công nghệ, tần số chuyển mạch hiện tại có thể đạt tới vài trăm kilohertz hoặc thậm chí vài megahertz. Thành phần cốt lõi là bộ chuyển đổi DC, có thể được chia thành loại tự kích thích và loại kích thích riêng tùy theo cách kích thích bóng bán dẫn chuyển mạch nguồn. Nếu đầu vào nguồn PLC là loại DC, cần phải cấu hình một nguồn điện chuyển mạch riêng. Hầu hết các PLC đều có đầu ra nguồn 24VDC và việc có nên cấu hình bổ sung nguồn điện chuyển mạch hay không cần được xác định dựa trên kịch bản ứng dụng thực tế.

 

Cấu hình của rơle có liên quan chặt chẽ đến loại đầu ra của Tủ PLC{0}}chống cháy nổ. Đầu ra rơle PLC có thể điều khiển trực tiếp tải AC hoặc tải điện (các mẫu khác nhau có khả năng điều khiển khác nhau) mà không cần thêm các bộ phận trung gian; Nếu PLC loại đầu ra bóng bán dẫn cần điều khiển tải AC hoặc tải điện, thì nó cần sử dụng rơle bên ngoài để điều khiển cuộn dây rơle thông qua tín hiệu đầu ra PLC, sau đó điều khiển tải chạy qua các tiếp điểm rơle. Lúc này, rơle đóng vai trò trung gian trong việc chuyển đổi và khuếch đại tín hiệu. Là phụ kiện cốt lõi để đạt được kết nối điện, khối thiết bị đầu cuối thuộc danh mục đầu nối. Với sự cải tiến của tự động hóa công nghiệp và nhu cầu ngày càng tăng về độ chính xác điều khiển, việc sử dụng chúng trong tủ điều khiển tiếp tục phát triển. Nếu tủ điều khiển cần được kết nối thêm với một hộp điều khiển nhỏ để cấp nguồn hoặc các thiết bị khác nhau, có thể thêm các bộ phận hỗ trợ như công tắc khí theo nhu cầu.

 

 

Hoạt động ổn định của Tủ PLC công nghiệp đòi hỏi điều kiện sử dụng cụ thể và nguồn điện có thể sử dụng hai-pha AC 220V (50Hz) hoặc DC 24V; mức bảo vệ thường cần đạt IP20 hoặc IP41; Về môi trường, cần tránh xa các nguồn rung mạnh, tránh rung thường xuyên hoặc liên tục từ 10-55Hz, tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời, kiểm soát nhiệt độ môi trường làm việc trong khoảng 0 độ -55 độ và tránh xa các loại khí ăn mòn, dễ cháy. Độ ẩm tương đối của không khí phải nhỏ hơn 85% (không ngưng tụ).

 

Cấu trúc cơ bản của Tủ điều khiển logic khả trình tích hợp chủ yếu bao gồm bốn bộ phận cốt lõi: nguồn điện, bộ xử lý trung tâm (CPU), bộ nhớ-tích hợp và mạch giao diện đầu vào/đầu ra. Mô-đun nguồn là sự đảm bảo cơ bản cho hoạt động ổn định của PLC. Thiết kế của nó thường hỗ trợ kết nối trực tiếp với lưới điện xoay chiều mà không cần biện pháp bổ sung khi điện áp xoay chiều dao động trong phạm vi ± 10% (± 15%). Các phương pháp chuyển đổi nguồn phổ biến bao gồm nguồn điện trực tiếp AC 220V sang DC 24V và DC 24V. Bộ xử lý trung tâm (CPU) đóng vai trò là trung tâm điều khiển của Tủ điều khiển điện, với các chức năng cốt lõi bao gồm nhận và lưu trữ chương trình và dữ liệu người dùng, kiểm tra nguồn điện, bộ nhớ, giao diện I/O và trạng thái hẹn giờ cảnh báo, chẩn đoán lỗi cú pháp chương trình người dùng và đạt được điều khiển tự động bằng cách quét tín hiệu đầu vào, thực thi chương trình người dùng và xuất kết quả điều khiển trong thời gian chạy.

 

-Bộ nhớ tích hợp của Tủ điều khiển tự động hóa được chia thành hai loại: bộ nhớ chương trình hệ thống và bộ nhớ chương trình người dùng, lần lượt được sử dụng để lưu trữ phần mềm hệ thống và phần mềm ứng dụng. Mạch giao diện đầu vào/đầu ra là chìa khóa cho sự tương tác giữa PLC và các thiết bị bên ngoài. Mạch giao diện đầu vào có nhiệm vụ truyền tín hiệu được tạo ra bởi các thiết bị bên ngoài như nút bấm, công tắc hành trình, cảm biến, v.v. đến CPU. Theo loại nguồn điện, nó có thể được chia thành mạch đầu vào DC và mạch đầu vào AC. Mạch đầu vào DC có thời gian trễ ngắn và có thể kết nối trực tiếp với các thiết bị đầu vào điện tử như công tắc tiệm cận và công tắc quang điện, trong khi mạch đầu vào AC phù hợp với môi trường khắc nghiệt như sương dầu và bụi; Mạch giao diện đầu ra chịu trách nhiệm chuyển đổi tín hiệu đầu ra CPU thành tín hiệu có thể điều khiển các bộ phận thực thi bên ngoài và thực hiện điều khiển bật/tắt các thiết bị điện như cuộn dây công tắc tơ. Để đảm bảo an toàn cho các mạch bên trong, công nghệ cách ly khớp nối quang thường được sử dụng cho các mạch giao diện đầu vào{7}}đầu ra. Các loại mạch giao diện đầu ra phổ biến bao gồm đầu ra rơle, đầu ra bóng bán dẫn và đầu ra thyristor. Đối với Tủ PLC dạng mô-đun, ngoài các thành phần cốt lõi, các mô-đun chức năng, mô-đun giao tiếp và các thành phần mở rộng khác cũng có thể được cấu hình theo yêu cầu.

 

Quá trình làm việc của PLC tập trung vào chu trình quét. Sau khi đưa vào hoạt động, nó cần hoàn thành tuần tự ba giai đoạn: lấy mẫu đầu vào, thực thi chương trình người dùng và làm mới đầu ra. CPU sẽ lặp lại ba giai đoạn này với tốc độ quét cố định. Trong giai đoạn lấy mẫu đầu vào, Tủ PLC Dustroof đọc từng trạng thái và dữ liệu của tất cả các thiết bị đầu cuối đầu vào theo cách quét và lưu chúng vào thanh ghi hình ảnh đầu vào. Sau khi kết thúc giai đoạn này, bất kể tín hiệu đầu vào có thay đổi hay không thì dữ liệu trong thanh ghi hình ảnh đầu vào vẫn không thay đổi. Do đó, nếu đầu vào là tín hiệu xung thì độ rộng của nó cần phải lớn hơn một chu kỳ quét để đảm bảo tín hiệu được đọc một cách đáng tin cậy.

 

Trong giai đoạn thực thi chương trình người dùng, Tủ PLC tùy chỉnh sẽ quét chương trình người dùng theo thứ tự-từ trên xuống. Đối với mỗi sơ đồ bậc thang, trước tiên, nó sẽ quét mạch điều khiển bao gồm các tiếp điểm bên trái, hoàn thành các thao tác logic theo thứ tự từ trái sang phải và từ trên xuống dưới, sau đó làm mới trạng thái của cuộn logic trong vùng lưu trữ RAM hệ thống hoặc cuộn dây đầu ra trong bit tương ứng của vùng ánh xạ I/O dựa trên kết quả thao tác hoặc thực thi các lệnh chức năng đặc biệt. Trong giai đoạn này, chỉ trạng thái và dữ liệu trong vùng ảnh đầu vào là ổn định, trong khi trạng thái và dữ liệu của các điểm đầu ra và thiết bị phần mềm khác có thể thay đổi. Kết quả thực hiện của sơ đồ bậc thang trên sẽ có tác động ngay lập tức đến chương trình sử dụng các cuộn dây hoặc dữ liệu có liên quan ở lớp dưới và việc cập nhật trạng thái hoặc dữ liệu trong chương trình lớp dưới cần phải đợi chu kỳ quét tiếp theo trước khi nó có thể được áp dụng cho chương trình lớp trên. Nếu lệnh I/O ngay lập tức được sử dụng trong chương trình, điểm I/O có thể được truy cập trực tiếp mà không cần đi qua khu vực ánh xạ. Lệnh tức thời đầu vào lấy trực tiếp các giá trị từ mô-đun I/O và lệnh tức thời đầu ra sẽ ngay lập tức làm mới thanh ghi ánh xạ đầu ra.

 

Ở giai đoạn làm mới đầu ra, sau khi hoàn tất quá trình quét chương trình người dùng, Tủ PLC Mô-đun sẽ làm mới tất cả các mạch chốt đầu ra theo trạng thái và dữ liệu trong vùng hình ảnh I/O, sau đó điều khiển các thiết bị ngoại vi bên ngoài thông qua mạch đầu ra để hoàn thành hoạt động đầu ra thực tế của PLC.

 

 

Nếu bạn có yêu cầu tùy chỉnh hoặc tư vấn kỹ thuật choTủ điều khiển PLC, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi bất cứ lúc nào. Rất mong được giao lưu và hợp tác cùng quý vị để cung cấp cho quý vị giải pháp điều khiển tự động hóa công nghiệp chuyên nghiệp.