I. Introducció
En el camp de l'automatització industrial, els controladors lògics programables (PLC) s'han convertit en dispositius bàsics per controlar diversos equips mecànics i processos industrials a causa de la seva alta fiabilitat i flexibilitat. Mitjançant l'execució d'una sèrie d'instruccions de control, els PLC permeten el control automatitzat i l'optimització de les línies de producció. Aquest article proporcionarà una introducció detallada a les instruccions de control de PLC d'ús habitual, incloses les seves funcions bàsiques, escenaris d'aplicació i mètodes de programació, amb l'objectiu de servir de referència per als enginyers i el personal tècnic.
II. Visió general de les instruccions de control de PLC
Les instruccions de control de PLC són els elements fonamentals del llenguatge de programació PLC. Descriuen com un PLC controla els canvis en els senyals de sortida en funció de l'estat dels senyals d'entrada, permetent així el control d'equips mecànics. Classificades per funció, les instruccions de control de PLC inclouen principalment els tipus següents:
Instruccions d'operació lògica
- Instruccions d'entrada lògica i bobina (LD, LDI, OUT): S'utilitzen per detectar l'estat dels senyals d'entrada i, en funció d'aquest estat, controlar l'activació o desactivació de les bobines de sortida.
- Instruccions de lògica en sèrie i paral·lel (AND, ANI, OR, ORI): s'utilitzen per realitzar operacions lògiques en sèrie i paral·lel en múltiples senyals d'entrada.
- Instruccions de connexió de blocs de circuits (ANB, ORB): s'utilitzen per combinar diversos blocs lògics en configuracions en sèrie o paral·lel.
- Instruccions d'inversió de resultats de l'operació lògica (INV): s'utilitzen per invertir el resultat d'una operació lògica.
Instruccions de temporitzador/comptador
- Instruccions del temporitzador: s'utilitza per generar un senyal de sortida després d'un interval de temps especificat, implementant funcions com ara el control de retard i el control periòdic.
- Instruccions del comptador: s'utilitza per comptar el nombre de polsos d'un senyal d'entrada; quan el recompte de polsos arriba a un valor establert, es genera un senyal de sortida, implementant funcions com el control del recompte.
Instruccions de tractament de dades
- Instruccions de conversió (BCD_I-converteix el codi BCD a un nombre enter; I_BCD-converteix un nombre enter a codi BCD, etc.): s'utilitza per convertir entre diferents tipus de dades.
- Instruccions d'operacions aritmètiques (ADD, SUB, MUL, DIV, etc.): S'utilitzen per realitzar operacions aritmètiques com sumes, restes, multiplicacions i divisió de dades.
- Instruccions de comparació (CMP? I per a la comparació d'enters, CMP? D per a la comparació de doble-enter, etc.): s'utilitzen per comparar els valors de dos elements de dades i generar un senyal de sortida basat en el resultat de la comparació.
Instruccions de control de flux
- Instruccions de control principals (MC, MCR): S'utilitzen per implementar la ramificació del programa i el control de bucle.
- Jump Instructions (JMP): S'utilitza per saltar incondicionalment a una altra ubicació del programa per a l'execució.
- Instruccions de trucada/retorn (CALL, RET): S'utilitzen per trucar i tornar des de subrutines.
Instruccions d'entrada/sortida
- Instruccions d'entrada (XIC, XIO): S'utilitzen per llegir l'estat dels senyals d'entrada.
- Instruccions de sortida (OTE, OTL, OTU): s'utilitzen per controlar l'estat d'encesa/desactivació dels senyals de sortida.
III. Programació Implementació d'instruccions comuns de control de PLC
Durant la programació del PLC, s'han de seleccionar instruccions de control adequades en funció dels requisits reals i el programa s'ha d'implementar d'acord amb estàndards de programació específics. A continuació es mostren exemples de programació per a algunes instruccions de control d'ús habitual:
Programació Implementació d'instruccions d'operació lògica
Per exemple, per implementar la lògica de control per engegar i aturar un motor, podeu utilitzar instruccions d'accionament de bobina i AND lògics (LD, LDI, OUT) juntament amb instruccions de circuits en sèrie i paral·lel (AND, ANI, OR, ORI). El procés de programació específic és el següent:
Quan es prem el botó d'arrencada (I0.0 està actiu), utilitzeu la instrucció LD per llegir l'estat del senyal i utilitzeu la instrucció OUT per impulsar la sortida d'arrencada del motor (Q0.0 està activa).
Quan es prem el botó d'aturada (I0.1 està actiu), utilitzeu la instrucció LDI per llegir l'estat del senyal i utilitzeu la instrucció AND per connectar-lo en sèrie amb la sortida d'arrencada del motor, aturant així el motor (Q0.0 està desactivat).
Programació Implementació d'instruccions de temporitzador/comptador
Per exemple, per implementar una lògica de control d'apagada retardada, es poden utilitzar instruccions del temporitzador. El procés de programació específic és el següent:
Quan calgui un apagat retardat, engegueu el temporitzador (TON T0 K10) i configureu el temps de retard a 10 segons.
Quan el temporitzador arriba al temps establert (T0.DONE està actiu), utilitzeu la instrucció OUT per impulsar la sortida d'apagada (Q0.1 està activa).
Programació Implementació d'Instruccions de Tractament de Dades
Per exemple, per implementar una lògica de control per llegir i comparar dades de temperatura, podeu utilitzar instruccions de conversió i comparació. El procés de programació específic és el següent:
Utilitzeu el mòdul d'entrada analògic per llegir les dades de temperatura (AIW0) i utilitzeu una instrucció de conversió per convertir-les a un tipus d'enter (D0).
Utilitzeu la instrucció de comparació (CMP? D) per comparar D0 amb un llindar de temperatura establert i generar un senyal de sortida (com ara un senyal d'alarma) basat en el resultat de la comparació.
IV. Escenaris d'aplicació per a instruccions de control de PLC
Les instruccions de control de PLC s'utilitzen àmpliament en el camp de l'automatització industrial; poden implementar diverses lògiques de control complexes i tasques d'automatització segons les necessitats reals. A continuació es mostren aplicacions específiques de les instruccions de control de PLC en diferents escenaris:
Automatització industrial
- Control de la línia de producció: utilitzant instruccions d'operació lògica i instruccions de temporitzador/comptador, el PLC aconsegueix un control precís de diversos equips de la línia de producció, com ara els moviments del robot, l'inici/parada de la cinta transportadora i el recompte de la màquina d'envasat. Mitjançant la programació, el PLC garanteix el funcionament eficient i estable de la línia de producció.
- Control del robot: en el control del robot, els PLC permeten operacions automatitzades del robot controlant paràmetres com ara seqüències de moviment, velocitat i posició. Per exemple, en processos com la soldadura, el muntatge i la pintura, els PLC poden dirigir els robots perquè realitzin tasques segons programes preestablerts.
Indústria d'energia elèctrica
- Control d'aparells de distribució i gabinet de distribució d'energia: a la indústria de l'energia elèctrica, els PLC s'utilitzen principalment per controlar equips com ara gabinets de distribució i aparells de distribució d'energia, que permeten el control i el funcionament remots. Mitjançant instruccions lògiques i instruccions d'E/S, els PLC poden controlar l'estat dels equips d'alimentació, controlar-ne la commutació i el funcionament i millorar l'estabilitat i la seguretat del sistema d'alimentació.
Transport
- Control de senyals de trànsit: mitjançant instruccions de lògica i temporitzador, els PLC controlen l'activació, la desactivació i la commutació dels senyals de trànsit per permetre l'ajust automàtic dels senyals de trànsit. Això ajuda a optimitzar el flux de trànsit i millorar l'eficiència de la carretera.
- Gestió de places de peatge: els PLC poden controlar equips a les places de peatge-com ara barreres automàtiques i pantalles de visualització-per permetre el reconeixement i la facturació automàtics dels vehicles. Això redueix la taxa d'error associat a les operacions manuals i millora l'eficiència operativa de les places de peatge.
Indústria de protecció del medi ambient
- Control del tractament d'aigües residuals: els PLC controlen bombes, equips de dosificació de productes químics, vàlvules i altres dispositius per automatitzar el tractament d'aigües residuals. Utilitzant instruccions lògiques i de processament de dades, els PLC poden controlar els paràmetres de qualitat de l'aigua en temps real, ajustar els protocols de tractament i assegurar-se que la qualitat dels efluents compleix els estàndards.
Indústria mèdica
- Control d'equips mèdics: els PLC es poden utilitzar per controlar equips mèdics, com ara taules d'operacions i llums quirúrgiques als quiròfans, així com llits d'hospital a les habitacions dels pacients. Mitjançant instruccions lògiques i d'entrada/sortida, els PLC asseguren el funcionament precís i el funcionament segur dels equips mèdics.
- Control de temperatura i humitat: en entorns com ara quiròfans i laboratoris, els PLC controlen els paràmetres ambientals mitjançant sensors de temperatura i humitat i mantenen les condicions adequades de temperatura i humitat controlant els equips de calefacció, refrigeració, humidificació o deshumidificació.
Automatització d'edificis
- Control de la il·luminació: els PLC es poden programar per permetre un control intel·ligent de la il·luminació de l'edifici, com ara els horaris d'encesa i apagat programats, la configuració de l'escena i l'ajust de la brillantor. Això ajuda a millorar l'eficiència energètica d'un edifici i el confort dels ocupants.
- Control HVAC: els PLC poden controlar paràmetres interiors com la temperatura i la humitat, i ajustar automàticament l'estat de funcionament dels sistemes HVAC basant-se en estratègies de control preestablertes per aconseguir un equilibri entre l'estalvi d'energia i la comoditat.
Agricultura
- Control de maquinària agrícola: els PLC poden controlar el funcionament automatitzat de la maquinària agrícola, com ara sembradores i recol·lectores. Mitjançant la programació, els PLC asseguren que la maquinària agrícola funcioni al llarg de rutes predeterminades i a velocitats predeterminades, millorant així l'eficiència de la producció agrícola.
- Control de reg: els PLC poden ajustar automàticament l'estat de funcionament i el volum de reg dels equips de reg en funció de factors com ara la humitat del sòl i les condicions de creixement dels cultius, permetent un reg de precisió i un reg estalvi-d'aigua.
Tal com demostren els escenaris d'aplicació descrits anteriorment, les instruccions de control de PLC s'utilitzen àmpliament en diversos sectors, com ara l'automatització industrial, la indústria energètica, el transport, la protecció del medi ambient, la salut, l'automatització d'edificis i l'agricultura. Proporcionen un suport sòlid per implementar una àmplia gamma de tasques d'automatització i lògiques de control complexes.