Цель: понять базовую концепцию логики управления клапаном ПЛК Ladder.
Целевые пользователи: студенты, техники, новички, инженеры-стажеры.
Примечание: барьер или реле не показаны на рисунке выше.
Давайте перечислим требуемые цифровые входы и цифровые выходные сигналы ПЛК:
Цифровые входы ПЛК:
- Обратная связь открытия клапана
- Обратная связь закрытия клапана
Цифровой выход ПЛК:
- Команда включения клапана
Программирование логики управления клапаном ПЛК Ladder
Для работы любого пневматического клапана требуется подача воздуха КИП. Регулятор воздушного фильтра используется для удаления любой жидкости или твердых частиц, присутствующих в подаче воздуха КИП, и для установки требуемой подачи воздуха на клапан.
Выход регулятора воздушного фильтра подключается к приводу клапана через электромагнитный клапан. Этот соленоидный клапан используется для управления, т. е. ВКЛ/ВЫКЛ подачи воздуха прибора на привод клапана.
Рассмотрите соленоидный клапан (SOV) нормально закрытого (NC) типа. В нормальном положении SOV находится в выключенном положении или обесточенном состоянии, поэтому подача воздуха прибора будет заблокирована, поскольку SOV нормально закрыт. Если SOV включен, т. е. ПЛК посылает сигнал, то SOV включается и становится нормально открытым (NO), что позволяет подавать воздух прибора через него.
Некоторые люди часто путают соленоидный клапан и привод клапана. Они оба разные, SOV управляет (ВКЛ/ВЫКЛ) подачей воздуха прибора, а привод клапана управляет положением клапана либо полностью открытым, либо полностью закрытым.
Клапаны ВКЛ/ВЫКЛ оснащены либо бесконтактными переключателями, либо концевыми выключателями для определения положения клапана, либо полностью открытым, либо полностью закрытым. Поэтому они подключены к цифровым входам ПЛК. Таким образом, ПЛК может знать состояние клапана в полевых условиях, полностью ли он открыт или полностью закрыт, и отображать его оператору с помощью графики.
Предположим, что наш клапан ВКЛ/ВЫКЛ нормально открытого типа, т. е. клапан находится в открытом положении. поэтому по умолчанию обратная связь открытия будет отправлена на ПЛК или, можно сказать, концевой выключатель обратной связи открытия или бесконтактный выключатель будет активирован, а выключатель обратной связи закрытия будет в обесточенном состоянии.
Допустим, ПЛК отправляет команду цифрового выхода на клапан ВКЛ/ВЫКЛ (через барьер или реле). Допустим, у нас есть электромагнитный клапан с питанием 24 В постоянного тока, установленный на клапане ВКЛ/ВЫКЛ.
Обычно барьер или реле размещаются после модуля цифрового выхода ПЛК. Предположим, у нас есть барьер, первый барьер получает команду модуля цифрового выхода ПЛК (команда ПЛК — это вход барьера), затем барьер активирует свой выход (выход барьера), и барьер отправляет питание 24 В постоянного тока на соответствующий клапан ВКЛ/ВЫКЛ.
Назначение барьера или реле заключается в том, чтобы изолировать сигналы ПЛК и полевых устройств или в целях безопасности или усилить сигналы питания/напряжения.
Теперь клапан ВКЛ/ВЫКЛ получает команду ПЛК, т. е. он получает питание 24 В постоянного тока на соленоидный клапан от барьера. Таким образом, теперь соленоидный клапан будет включен и перейдет в нормально открытое (НЗ) состояние. Теперь соленоидный клапан передает подачу воздуха прибора на привод клапана, поскольку он становится нормально открытым.
Привод клапана получает подачу воздуха прибора и перемещает шток клапана соответствующим образом, и положение клапана изменится с полностью открытого состояния на полностью закрытое. Когда клапан ВКЛ/ВЫКЛ начинает движение штока, то немедленно исчезает обратная связь открытия (бесконтактный переключатель не обнаружит никаких объектов, установленных на штоке).
После начала движения штока клапана и до достижения закрытого положения обратные связи открытия и закрытия не будут доступны для ПЛК, и мы называем это переходным состоянием. После полного закрытия клапана ВКЛ/ВЫКЛ будет активирован переключатель обратной связи закрытия (близкий или предельный), и сигнал обратной связи закрытия будет отправлен на ПЛК и отображен оператору.
Примечание: Иногда клапан ВКЛ/ВЫКЛ может застрять в промежутке, поэтому оператор не получит никакой обратной связи на графике, так как оба переключателя обратной связи открытия и закрытия будут определять только полностью открытое или полностью закрытое состояние клапана. Невозможно обнаружить промежуточное состояние клапана.
Допустим, теперь ПЛК отменяет команду выхода на клапан ВКЛ/ВЫКЛ, т. е. вход барьера будет отключен, поэтому барьер будет обесточен или выход барьера будет ВЫКЛ, питание 24 В постоянного тока будет отключено/снято с электромагнитного клапана.
При отключении питания электромагнитного клапана SOV меняет свое состояние с НО на НЗ. Электромагнитный клапан становится нормально закрытым, т. е. подача воздуха прибора на привод клапана будет остановлена или отключена. Таким образом, клапан ВКЛ/ВЫКЛ также переходит в свое исходное состояние, т. е. открытое состояние.
ПЛК может отправлять выходной командный сигнал на основе некоторой логики или входных сигналов в реальном времени. Например: если уровень в бочке достигает высокого аварийного сигнала, то клапан ВКЛ/ВЫКЛ подачи в бочку должен быть закрыт.
Подробности клапана ВКЛ/ВЫКЛ:
В нашем примере мы рассматривали пневматический клапан ВКЛ/ВЫКЛ. Сначала мы видим список компонентов в клапане и его назначение.
a. Регулятор воздушного фильтра:
Воздушные фильтры используются для удаления жидкой воды и твердых частиц из источников сжатого воздуха. Это «механические фильтры», которые не удаляют пары масла или химические загрязнители в виде пара. Нажмите здесь для принципа и анимации.
б. Соленоидный клапан:
Соленоидный клапан — это электромеханический управляемый клапан. Клапан оснащен соленоидом, который представляет собой электрическую катушку с подвижным ферромагнитным сердечником в центре. Этот сердечник называется плунжером.
В состоянии покоя плунжер закрывает небольшое отверстие. Электрический ток через катушку создает магнитное поле. Магнитное поле оказывает силу на плунжер. В результате плунжер тянется к центру катушки, так что отверстие открывается. Это основной принцип, который используется для открытия и закрытия соленоидных клапанов.
в. Обратная связь открытия и обратной связи закрытия:
Ближайший датчик — это датчик, который определяет близость (приближенность) некоторого объекта.
По определению, эти датчики являются бесконтактными датчиками, использующими емкостные, индуктивные, магнитные, электрические или оптические средства для определения близости положения клапана, открытого или закрытого.
d. Привод клапана:
Привод клапана — это устройство, которое создает усилие для открытия или закрытия клапана с использованием источника питания. Этот источник питания может быть ручным (ручной, шестеренчатый, цепной, рычаг и т. д.) или может быть электрическим, гидравлическим или пневматическим.
e. Подача воздуха для прибора:
Подача сжатого и осушенного воздуха для клапана.