Þetta efni hefur verið merkt sem "Clean" af útvarpsstöðinni.
Kynning.
01
Þetta er fyrsta þáttur í 8 þátta seríu.
02
Þessi röð fjallar um stýringar fyrir stafræna lausnir, eða PLC (Programmable Logic Controllers) eins og þau eru oft kölluð.
Hvað er PLC, spyrja þú?
Í stuttu tali, er þetta alhliða, forritanlegt iðnaðarstýrikerfi.
Þau eru notuð víða í iðnaði, í verksmiðjum, veitufyrirtækjum og á öllum stöðum þar sem iðnaðarvélar þurfa að vera stjórnaðar.
03
Þetta er fullkomið kerfi sem samanstendur af vélbúnaði, hugbúnaði og þrófunarumhverfi, sérstaklega hannað fyrir sjálfvirk iðnaðarbúnað.
Það er líklega auðveldast að lýsa þeim með því að gefa fyrst smá sögulega bakgrunn um það sem kom fyrir þá.
04 Upphafið af sjálfvirkni.
Þú hefur líklega heyrt um Jacquard-vefnaðinn frá upphafi 19. aldar og notkun hans á stanskortum í tengslum við það að vera ein af þeim tækni sem að lokum leiddu til tölvunar.
Hins vegar, fyrir okkar tilgangi hér, er það mikilvæga að það var frumform af iðnaðarstýrikerfi, þar sem það stýrði í raun vélinni í verksmiðju.
05
Fyrir aðrar tegundir véla var algeng, rein vélrænt, að mismunandi hlutum flókinar vélar hreyfist í samræmi með notkun á axlum og stimplum.
Röð af stimplum staðsettum á axli eða sett af axlum tengdum með gír, gátu hreyft hluta vélar, kveikt á eða slökkt á ventlum og almennt samræmt hlutum vélar.
Með útbreiðslu notkunar rafmagn í verksmíðjum í upphafi 20. aldar var það nú mögulegt að nota nýja rafmagns tækni til að framkvæma stýringu og sjálfvirkni.
06 Bakgrunnur fyrir stýringu með rafmagnsmótum.
Ég þarf að útskýra nokkra raf-vélfræðilega hugtök hér, þar sem það er nauðsynlegt að skilja þessi hugtök og hugmyndirnar sem standa að baki þeim til að skilja PLC-tæki, þar sem þau eru þróun á fyrri útgáfum og nota sömu hugtök.
Það sem kom fyrir PLC-tæki var það sem var almennt þekkt sem "relýstækralogika".
07 Hvað er relý?
Relý er raf-vélfræðilegt tæki sem bregst við og stýrir flæðinu af rafstraumi.
Relý hefur "spólu" sem, eins og nafnin gefa til kynna, er spóla úr síldræði.
Þegar þú veitir spólunni straum, þ.e. þegar þú beinist rafstraum að henni, myndast þar með rafmagnsspóla.
08
Þessi rafmagnsspóla drífur í "armatur".
Armaturinn er hreyfanlegur metallhluti sem er dreginn að spólunni þegar spólan er virk.
Það að virkja rafmagnsstýringuna er nefnt "að loka".
Það að afvirka rafmagnsstýringuna er nefnt "að opna".
Önnur nöfn fyrir þessi ástand eru "að draga inn" og "að falla út" í viðkomandi röð.
09
Armaturinn er í stað sinn tengdur við eina eða fleiri tengi.
Þú getur hugsað um tengi sem eins og kveikja.
Þegar kveikjan er snert í átt, er rafmagnsleiðin lokuð og straumur getur flutt.
Þegar hún er snert í aðra átt, er rafmagnsleiðin brotin og straumflæði er truflað.
10
Tengin geta verið í opnu ástandi, þar sem leiðin er lokuð og straumur getur flutt þegar rafmagnsstýringin er virk.
Anna get, get þeir einnig get lokað, þar sem leiðin er þá lokuð og straumur getur flutt þegar rafmagnsstýringin er slökkt.
Rafmagnsstýring getur, og gerir oft, að hafa marga tengi, þar á meðal bæði opna og lokaða.
Munu þessar hugtök: spóla, tengi, opið og lokað.
11 Hvað er rafmagnsstýring með fastri stillingu?
Það er sérstakt afbrigði af rafmagnsstýringu sem kallast rafmagnsstýring með fastri stillingu.
Þetta var aðeins notað af og til í rafmagnsstýringarkerfum, en hugtök sem standa að baki því verða mikilvægari þegar við ræðum raunverulega PLC-kerfi.
Rafmagnsstýring með fastri stillingu hefur tvær spólur.
Einn spóla er notaður til að kveikja á eða "setja" rafmagnsstýringuna.
Hinnar spólin er notaður til að slökkva á eða "endurheimta" reléinu.
12
Reléið hefur annað hvort vélrænan læsingarmuninn eða segul sem er notaður til að halda reléinu í stillt (eða, með öðrum orðum, lokað) gildi jafnvel þótt spólinn sem stýrir stillingunni sé ekki virkur.
Þú verður að virkja endurheimtuspólinn til að endurheimta eða "opna" reléið.
Læsingarreléi veitir það sem samsvarar einum "biti" af minni sem heldur sínu síðasta ástandi jafnvel þótt aflinu til vélarinnar sé lokað.
13
Læsingarreléir voru notaðir í forritum þar sem það var mikilvægt að relélogikanum minnist síns síðasta ástands.
Þó að þeir séu ekki oft notaðir í reléstýringarkreisa vegna hærri kostnaðar og flókurs, var hugmyndin að nota þá frekar í PLC-forritum þegar stilling- og endurheimtustillingar voru veittar sem framkvæmdu svipaða starfsemi í hugbúnaði þar sem engin svipuð kostnaðarvandamál voru til að hafa í huga.
14
Þannig voru stilling- og endurheimtustillingar ætlaðar að vera notaðar mun oftari í PLC-forritum en þegar þau voru raunveruleg relé.
Bættu þessum hugum við lista yfir það sem þú ættir að muna - læsing, opnun, stilling og endurheimt.
15. Hvað er einn kontaktor?
Ég mun nefna annan hugtak núna, ef það kemur fyrir að það komi upp síðar.
Þetta er "contactor".
A kontakt er í grundinn bara stórra samhæfingarbúnaður.
Það er venjulega notað til að stjórna stórum rafmagnstækum, eins og vélafærum og hitara.
16
Minni rafmagnara eru oftast einfaldlega kallaðar "rafmagnarar" eða stundum "stýringar").
Þetta er notað til að búa til stýrikerfi eða til að stjórna minni rafmagnsmóturum, eins og lýsingu, eða pneumatískum eða vökva-stýringum.
Þetta kann að virðast sem mikið af sérstökum hugtökum, en fylgið mér, ég mun nota dæmi úr tölvunarfræði þegar það er viðeigandi.
17 Inntak og úttakstæki.
Ef þú vilt vinna við eitthvað gagnlegt, þarftu aðeins I/O.
Algengar inntakstækjur eru eftirfarandi:
18
Ýttu á hnappana.
Þetta eru hnappir sem rekjandi ýtir á til að gefa vélinni skipun um að gera eitthvað.
19
Selector switches.
Þetta eru kveikibreyta sem venjulega eru snúin til að kveikja á eða slökkva á þeim og halda síðan stöðu sinni.
Þetta getur haft marga staði, og hver staður getur virkjað sérstakan inngang.
20
Vísir. Þetta eru ljós sem notað er til að gefa upplýsingar til rekstraraðila.
21
Takkar.
Þetta eru vélrænar stýringar sem hlutar vélarinnar virkja, frekar en rekstraraðilinn.
Þetta getur verið notað til að ákvarða stöðu ýmissa hluta vélarinnar á hverjum tíma.
22
Næðiskynjur.
Þetta eru í grundvallaratriðum fasta-tækni takkar sem eru áreiðanlegri en vélrænir takkar, þar sem þeir eru minna viðkvæmir fyrir sliti.
Þessum er oft kallað "proxies" í daglegu tali.
23
Spólaþrýstivökvavalkar.
Þetta er eins og rafmagnsstýringar þar sem spóla er virkjuð.
Hins vegar, í stað þess að virkja annan rafmagnsmót, virkjar hún loft- eða vökvaþrýstingsventil.
Þessi ventil opnar yfirleitt fyrir loft eða vökva til að færa steypi inn í silindra, sem síðan fær hlut af vélinni í hreyfingu.
Venjulega hefur vélin mörg og mörg nálgufæra og rafmagnsstýringar.
24 Rafmagnsstýringar
Öll þessi inntök og úttök krefjast einhvers konar stjórnunar til að samræma þau.
Þar komu rafmagnsstýringar inn í myndina.
25
Ef það að úttakið frá einni rafmagnsaðstöð geti stjórnað annarri rafmagnsaðstöð hljómar svolítið eins og þumalinda, þá eru rafmagnsstýringar svipaðar rafeindatrum.
Hins veður, þó að transistrar séu uppfinning frá miðri 20. öld, þá eru relé frá miðri 19. öld.
26
Eins og með transistrum, er hægt að kóða stjórnkerfi inn í net af vírum sem tengja relé saman, ásamt inntökum frá kveikjum og öðrum inntökutækjum.
Með því að tengja skynjara og relé saman í rétta röð, er hægt að skapa frekar flókin röð af aðgerðum til að stýra vélinni á sjálfvirkan hátt.
27 Relé Búlska Lógikka
Að tengja tengi relés í röð skapar "og" skilyrði.
Að tengja þau í samhliða skapar "eða" skilyrði.
Að nota lokaðar tengi relés skapar "ekki" skilyrði.
Með því að færa tengi relésins sjálfs aftur inn í hringrásina sem leiðir að spólanum, er hægt að láta relé "minnast" síns eigin stands.
Hvert relé mátti því vera talin sem einn bit af rökfræði í raka rökfræðikremi.
28 Tímastillir og mælir
Sérstök tíma-relé gátu verið notuð til að skapa tímabrests milli þess að reléð fengi eða misfengi kraft og þess að tengingar lokuðu eða opnuðu.
Tíma-relé sem skapaði frestingu eftir að það fékk kraft var "tímafrestingartímastillir".
Tíma-relé sem skapaði frestingu eftir að það misfó kraft var "tímafrestingartímastillir".
29
Tíma-relé voru oft loftþrýstingsdrifin.
Þau höfðu lítinn gúmmíblöðru sem lekti loft hægt í gegnum stillanlegt op.
Blöðrunni kom í veg fyrir að reléð opnaði eða lokaðist, eftir því hvaða tegund það var, þar til nóg af lofti hafði lekið út til að það gæti lokað eða opnað.
Til að ná meiri nákvæmni eða lengri tímafresti, gætu verið notaðir tímarar með mótorkerfi.
30
Sérstakir mælirrelýur gætu verið notaðir til að krefjast inntaks til að kveikja eða slökkva á ákveðnum fjölda sinna áður en relýurútgangarnir virkist.
Mælirarnir notuðu oft tengimekanisma til að telja upp að fyrirfram stilltu gildi áður en þeir virkuðu.
31
Síðari tíma- og mælirrelýur notuðu rafræn tíma- og mælirit, en þessir komu tiltölulega seint, á tíma þegar relýrulogikan var að fara úr söng.
32 Rafmagnsplötur
Mikið fjöldi relýra var settur á plötur í stórum rafmagnsinnihólfum, með vírum sem gátu verið tengdir á milli þeirra, og einnig út til takka, ventila og annarra tækja sem voru settar á vélinni.
33 Hönnun stýrikerfisins
Stýrikerfið eða forritið myndi vera kóðað í vali tækja og í vírum sem voru tengdir á milli þeirra.
Til að hanna og skrá þessa lausn, myndi hönnuðurinn búa til rafmyndir.
Þessar myndir myndu fylgja einni af tveimur mismunandi stílum.
34
Í einni stílhlið, voru tvö aflstrengir, annað hvort heit og neytra í tilfelli AC afls, eða jákvætt og neikvætt í tilfelli DC afls, dregnir sem lóðréttar línur á hvorri hlið síðu myndarinnar.
Þessum lóðréttum línum er oft kallað "rásir".
Strengir myndu síðan vera dregnir lárétt yfir síðuna frá vinstri til hægri, sem sýnir tengingarnar á milli hnappanna, kveikja og milliálagninga til rafspólanna eða vísaranna að hægri.
35
Fysiskar tengingar á milli rafspólanna og milliálagninganna voru yfirleitt ekki sýndar á myndunum, þó að þetta gæti verið gert í tilfelli hnappa eða valkveikja með mörg tengi.
Í staðinn ætti maður að treysta á nafnmerkingum til að sjá hversu tengin tengjast hverjum rafspólum, takmörkunarkveikjum eða hnappum.
36
Það eru staðlaðar nafnheiti fyrir tæki, sem ég mun ekki fara út frá hér.
Hins ve, þetta þýðir að spólar geta verið á einni síðu teikninganna, en tengingar gætu verið hvar sem er annars staðar í teikningunum.
Það var venja að skrifa krossvísun við spóluna til að gefa til kynna þar sem tengingarnar hennar eru notaðar í teikningunum.
37 stig á stiga.
Í raun þýddi þetta að rökfræðiteikningarnar tóku oft form margra óháðra láréttra strengja og tenginga, sem líktuðu frekar stigum á stiga.
Þess vegna voru þessar teikningar þekktar sem "stigasnið" eða "stigateikningar".
Láréttir hlutarnir voru þekktir sem "stig".
38 staðlaðar tákn.
Hver tegund tækja hafði staðlað tákn svo að hægt væri að sjá í einu hvað það var.
Til dæmis var spóla í einum relé hringlaga.
Ein opinn tenging í relé var tvær stuttar lóðréttar línur sem aðskildu brot í vírkreislinum.
Ein lokuð tenging í relé var bara ein opinn tenging með einum þverskrúðu línu yfir hana.
39 Lógískur flæði.
Að vanda, voru teikningar lesnar frá efri til neðri, frá vinstri til hægri.
Í raun geta aðgerðir gerst samhliða og þú þurftir að vera varkár til að forðast það sem kallað er "relýskeið", þar sem útkoman af aðgerðinni fer eftir því, hvaða af tveimur samhliða aðgerðum sem ljúkar fyrst.
Relýskeið getur framleitt ófyrirséðar niðurstöður, eftir því hvaða af aðgerðunum sem ljúkar fyrst, og þess vegna verður það að forðast.
40
Búist var við að verkfræðingar, tæknimenn og rafvirki væru kunnugir við að lesa og skilja þessi stigteikningar til að hanna og leysa vandamál í búnaði.
Fyrir einhverjum sem hafði reynslu á þessum vettvangi, varð það að lesa og skilja þessi ritföng eðlilegt.
41 DIN ritföng
Ég nefndi að það væru tvær stílar af ritföngum.
Hinn stíllinn er þekktur sem DIN, sem stendur fyrir Deutsches Institut fur Normung, eða þýska staðalstofnunin á ensku.
Þetta er í grundvallaratriðum bara stigrit sem hefur verið snúið, með því að þverstangirnar ganga lárétt frá vinstri til hægri, og þær lóðréttu stangirnar ganga frá efri til neðri.
Ég hef nefnt DIN ritföng hér til fullkomleika, en jafnvel þær lönd sem enn nota DIN stíl ritföng til að skrá tengingar nota lóðrétt stig þegar stigrannsóknarkerfið varð rafrænt.
42 Samanburður við rafræn logísk gátt
Ef þú ert kunnugur við rafræn og, eða, nand og nor gátt, ættu sum af hugtökunum hér að ofan að vera þér kunnug.
Sumar af hugtökum eru í raun sambærileg.
Hins vegar eru þessar raf-vélfræðilegu samræður eldri en sólfestu tækni.
43
Myndin fylgir einnig algjörlega öðrum meginreglum.
Þar sem myndir af sólfestu stýringargötum sýna inntök og úttök á einni tæki, samanflokkaðar í einum blokk með flóknum tengingum, aðskilja rafmagnsstiga-myndir þær, sem hefur fjölda mjög mikilvægra afleiðinga.
44
Í fyrsta lagi einfaldar það mikið teikningu tenginganna.
Í öðru lagi gerir það kleift að flokka inntök og úttök eftir virkni frekar en eftir líkamlegri umbúðum.
Í þriðja lagi gerir það kleift að dreifa teikningum yfir marga minni, staðlaða blað, sem í kjölfarið gerir kleift að skoða hóp tengdra hluta á einum sýn.
Þessar þrjár þættir voru mjög mikilvægar þegar líkamlegir relé voru skipt út fyrir hugbúnað.
--------------------
45 Sögulegar upprunir og þróun.
Origins (Þar sem engar aðrar upplýsingar eru gefnar, er textinn einfaldlega endurtekið.)
Engin er almennt vita hven og hvar fyrsta iðnaðarlegu stýrikerfið var fyrst kynnt.
Bestu giska benda að þetta hafi gerst um tíma eftir að rafmagnsnotkunin í verksmiðjum varð útbreidd í byrjun 20. aldar.
Í verkfræði tímans þegar stórvirkjun var í forsvari, virtist sjálfvirkjun aðallega byggjast á hönnun vélbundinna kvefja sem voru festir á axla til að stjórna tíma vélvirkni.
Flestir heimilda benda til þess að notkun stýrikerfa með rafmagnsstýringum hafi verið mjög útbreidd á árunum 1940 eða 1950.
46 Solid State
Inngangurinn á þríhliðastika færði ekki strax um við að nota rafmagnsstýringar.
Raðar höfðu getu til að meðhöndla verulega magn af orku beint, sem gerði þau kleift að tengjast inn- og úttak beint.
Þrátt fyrir það hefðu þarf verið að nota raðar fyrir hliðstæður, sem myndi auka fjölda íhluta og gera kerfið flóknara án mikils gagn.
47
Þróuðu varð aðgerðarlaus lausnir sem voru sérstaklega hannaðar til að koma í stað raða í stjórnunarlausnum, en þessar voru ekki mikið notaðar.
Þessar aðgerðarlausu lausnir þurftu samt að vera tengdar með vírjum, sem takmarkaði kostina þeirra samanborið við raf-mekaníska raða.
Fjölmörg fyrirtæki þróuðu fjölmargar tegundir af raf-mekanískum stjórnunarraðum, og þessir voru yfirleitt mjög robustir og áreiðanlegir, þó að þeir væru frekar dýrir.
48 Niðurstaða
Í þessum þætti hef ég fjallað um eftirfarandi.
Hvað er raði?
Algengar inntak og úttakstæki.
Hvernig notað er fyrir rafmagnsstýringu til að skapa kerfi fyrir Boolean-logiku.
Hönnun á kerfum fyrir rafmagnsstýringu og rafmagnsmálm fyrir þau.
Stutta saga kerfa fyrir rafmagnsstýringu.
49 hugtök sem þarf að muna.
Hér eru nokkrir hugtök sem þú gætir viljað muna.
Forritanlegur stýringartæki, eða "PLC".
Stýringarafmagn.
Spólur
Tengingar
Opinn í eðli sínu
Lokuð í eðli sínu
50
Lás
Opna lás
Stilltu
Endurheimtu
51
Tímara með seinkaðan start.
Tímara með seinkaðan stopp.
Tælir.
Þrýðiknappar.
Vísar.
Takkar með takmörkun.
Nálgunarskynjarar, eða "proxies".
Stigmyndir.
Stigstangir
Stigtrín
52. Næsta þáttur
Í næsta þætti mun ég ræða eftirfarandi:
Uppruna PLC-tækja.
Hvernig þau þróuðust úr stýrikerfum með rafmagnsreléum.
Hvernig og hvers vegna rafmagnsrelé og leiðslur urðu að rafrænni stýringu í hugbúnaði.
53
Hefur þú haldið að sjónrænt eða grafískt forritun væri eitthvað nýtt?
Hlustaðu að næsta þætti og uppgötvaðu að fólk var að gera þetta í verksmiðjum fyrir hálfri öld, þegar þú varst enn að reyna að fá fyrsta Fortran-forritið þitt til að keyra á stórtölvunni.
54
Þetta hefur verið fyrsti þáttur í 8 þátta seríu.
--------------------