Instalação e conexão de controladores lógicos programáveis (CLP) em gabinetes e painéis de automação
Um controlador lógico programável (CLP) é um tipo especial de computador usado para automatizar processos e objetos tecnológicos.
O termo PLC (abreviação em inglês — (PLC) programmable logic controller) foi introduzido por Odo Joseph Struger, um engenheiro da Allen-Bradley USA em 1971. Ele também desempenhou um papel fundamental na unificação das linguagens de programação PLC.
Ao aplicar um algoritmo a um sistema de controle, geralmente são necessárias operações lógicas e uma organização especial de comunicação com sensores, atuadores e interface homem-máquina.
Uma característica importante de um CLP é sua operação em tempo real. Isso é garantido pelo uso de microprocessadores especiais que garantem a resposta do sistema a uma solicitação em um determinado intervalo de tempo.
Os CLPs geralmente operam sob condições externas adversas - temperatura, umidade, poeira, radiação eletromagnética, radiação. Portanto, computadores domésticos comuns não foram usados como controles.
Na Rússia desde 2007.controlador programável especial GOST R IEC 61131-1-2016 está em vigor.
Os CLPs são baseados em microcontroladores — microprocessadores especializados com arquitetura de chip único. Os microcontroladores podem funcionar sem chipset e placa-mãe, sem sistema operacional. Mas este modo é usado principalmente em sistemas de automação locais simples. Em sistemas complexos, processadores suficientemente poderosos são usados sob o controle de sistemas operacionais especiais.
Para obter mais informações sobre finalidade, dispositivo e tipos de PLC, consulte aqui: O que são controladores lógicos programáveis
A variedade de CLPs é muito grande. Não existe uma única empresa na área de automação e eletrônica que não fabrique seus próprios CLPs. No entanto, todos os PLCs estão unidos por sua arquitetura comum e padronização de interfaces para conectar dispositivos externos.
Os maiores fabricantes de PLC do mundo hoje são Siemens AG, Allen-Bradley, Rockwell Automation, Schneider Electric, Omron, Micubichi, Lovato. Os PLCs são produzidos por muitos outros fabricantes, incluindo as empresas russas Kontar LLC, Oven, Kontel LLC, Segnetiks, Fastwel Group, Tecon e outras.
Controladores Lógicos Programáveis OWEN
Controladores programáveis Siemens da série SIMATIC S7
Um exemplo da aparência de um PLC em um monobloco padrão é mostrado na figura. Estes são PLC da OWEN (Rússia) e PLC da 9 Siemens (Alemanha). Conectores para conectar energia, sensores e atuadores estão localizados em ambos os lados da caixa.
Controlador lógico programável PLC 63 da OWEN (Rússia) e PLC da Siemens (Alemanha)
Existem os seguintes tipos de entradas-saídas: discreta, analógica, universal, dedicada e interface.
Normalmente, as entradas discretas são usadas para conectar sensores que podem estar em dois estados: "ativo - passivo" ou "ligado - desligado". Usando entradas discretas, você pode conectar botões, interruptores, interruptores de limite, termostatos e outros equipamentos.
As entradas discretas dos controladores TAns são normalmente calculadas para aceitar sinais padrão com um nível de +24 V DC. Um valor de corrente típico para uma única entrada digital (na tensão de entrada de +24 V) é de cerca de 10 mA.
As saídas discretas do PLC são usadas para gerar sinais de saída com parâmetros elétricos como uma entrada discreta. Eles geralmente são usados para controlar a ativação ou desativação de inversores.
De acordo com GOST IEC 61131-2-2012 (data de introdução 2014-07-01), uma entrada analógica é um dispositivo que converte um sinal contínuo em um número binário discreto para operação em um sistema de controlador programável.
Para entradas analógicas, as faixas de tensão CC padrão mais comuns são –10… + 10 V e 0… + 10 V. Para entradas de corrente, as faixas são 0–20 mA e 4–20 mA.
As entradas analógicas permitem a conexão de sensores analógicos ao CLP.
De acordo com GOST 61131-2-2012 (data de introdução 2014-07-01), uma saída analógica é um dispositivo que converte um número binário em um sinal analógico.
Os CLPs podem ser equipados com E/S especializadas que permitem medição de duração, fixação de bordas, contagem de pulsos e controle de motores.
A quantidade dessas ou dessas entradas-saídas é o principal fator que determina as capacidades do PLC, ao criar um sistema de automação baseado nele.
Saídas PLC e conexão de dispositivos externos
Por design e método de montagem, existem quatro versões do invólucro PLC:
- invólucro para montagem em trilho DIN;
- invólucro para montagem na parede;
- versão do painel;
- design de estrutura aberta para sistemas modulares embutidos.
A carcaça para montagem em trilho DIN é projetada para montar o PLC no painel do gabinete de controle e possui uma trava de mola especial para fixação em um trilho DIN padrão.
A caixa de montagem na parede é geralmente fabricada de acordo com os padrões de proteção contra poeira e umidade e possui selos selados embutidos para conexão de fios elétricos externos, tanto de energia quanto de sinal.
A versão painel do PLC é utilizada quando o PLC é instalado na porta de entrada do armário de automação. Os CLPs de painel geralmente têm uma tela sensível ao toque que mostra um diagrama mnemônico de uma linha de processo automatizada ou sistema de automação local e que é usado para inserir parâmetros de controle pelo operador.
Um CLP de estrutura aberta é usado para criar sistemas de automação integrados (on-board). Neste caso, o CLP é uma placa de circuito impresso com um conjunto de conectores para conexão de dispositivos externos e fixadores para conexão com outras placas.
Os conectores podem ser feitos com fios conectados ao PLC sob a braçadeira de parafuso ou destacáveis. Estes últimos têm uma clara vantagem na manutenção, por exemplo, na substituição de um PLC. Nesse caso, é impossível confundir a conexão dos fios. No entanto, o uso de conectores duplos aumenta o custo do PLC, e é por isso que os fabricantes costumam usar conexões aparafusadas de fios em PLCs em vez de destacáveis.
CLPs monobloco geralmente possuem displays embutidos ou remotos instalados nos painéis frontais dos gabinetes de controle. Eles podem ser gráficos, sintetizadores ou sensoriais.
A figura abaixo mostra um PLC com um display LCD embutido e um teclado que é usado para definir os parâmetros do algoritmo de controle localmente.
Os contatos do conector PLC fornecem ao usuário do PLC a capacidade de conectar vários tipos de sensores: analógicos, discretos, bem como atuadores e dispositivos de E/S.
Além disso, os CLPs possuem um conjunto de interfaces padrão para ferramentas de implementação de sistemas de automação distribuídos utilizando diversos tipos de canais de comunicação: fio, rádio, internet.
Os controladores lógicos programáveis são a base para a produção de gabinetes (ou painéis) de automação para diversos fins.
A instalação dos elementos de automação no painel do armário é realizada de acordo com o projeto do circuito elétrico, que é desenvolvido de acordo com as especificações separadamente para cada sistema.
A tecnologia de instalação do gabinete de automação fornece roteamento separado de fios de energia e sinal nas caixas de distribuição (por exemplo, fios de energia - nas caixas da direita e fios de sinal - nas caixas da esquerda, em relação ao painel de montagem), marcação obrigatória dos fios, de acordo ao projeto, e crimpagem das pontas dos fios com terminais especiais.
Armários de automação podem ter condicionadores de ar ou aquecedores embutidos para fornecer controle de temperatura interna.
Armário de automação baseado em PLC
Quase todos os CLPs modernos possuem uma fonte de alimentação comutada integrada que fornece energia de uma fonte externa na faixa de tensão CA de 110 a 265 volts (conversor de tensão AD-DC) ou de uma fonte de alimentação CC (conversor de tensão CC-CC).
As fontes de alimentação chaveadas possuem várias proteções automáticas integradas: curto-circuito, superaquecimento e sobrecarga.
Uma conexão de alimentação típica de PLC requer um filtro de supressão de pico antecipadamente. A seleção de fontes de alimentação pulsadas é feita de acordo com o valor do consumo de energia necessário e os valores de saída necessários das potências nominais.
Se a fonte principal de tensão de entrada for desligada devido a acidente ou mau funcionamento, a operação ou desligamento adequado do dispositivo ou sistema pode ser assegurado por uma fonte de alimentação ininterrupta.
O grau de proteção do PLC é criptografado com uma marca IP (Ingress Protection Rating). IP traduz literalmente como grau de proteção de entrada. Atualmente, este é o sistema de designação mais comum para proteger equipamentos dos efeitos do ambiente externo. É usado para indicar proteção contra a penetração de várias partículas físicas no equipamento por dimensões geométricas, incluindo poeira e água.
Grau de proteção IP — decodificação, exemplos de equipamentos
Os gabinetes de PLC, bem como os gabinetes ou painéis nos quais são instalados, podem ter um grau de proteção.
A instalação e conexão de controladores lógicos programáveis (CLPs) específicos em gabinetes e painéis de automação devem ser feitas de acordo com as instruções dos fabricantes.
Fotos de painéis de automação com controladores lógicos programáveis:
