PLC制御盤とコア技術の分析

PLC制御盤の概要と応用シナリオ

PLC キャビネットコンポーネントは、モーター、スイッチ、その他の機器の制御機能を実現するために、さまざまな電気コンポーネントを統合した電気キャビネットの完全なセットです。過負荷、短絡、欠相保護などのコア保護機能をコンパクトな構造で安定した動作で備えています。実際の制御規模に応じて機能構成を柔軟に組み合わせることが可能です。単一キャビネットの独立した自動制御を実現でき、産業用イーサネットまたは産業用フィールドバスネットワークを介して分散制御システムを形成することもでき、さまざまな規模の産業用オートメーション制御シナリオに適応できます。電力、冶金、化学、製紙、環境排水処理など、さまざまな産業分野で幅広い用途に使用されています。

現代の産業オートメーション制御の中核機器として、アプリケーションキャビネットは、優れたネットワーク通信機能、安定したパフォーマンス、強力な拡張性、優れた耐干渉能力を備え、機器の自動化とプロセスの自動化制御を完了できます。{0}}ユーザーは、実際の制御ニーズに応じて PLC ベースの制御キャビネット、周波数変換キャビネットなどの設計をカスタマイズでき、ヒューマンマシンインターフェースのタッチスクリーンと組み合わせることで、便利な操作を実現できます。-その典型的なアプリケーションシナリオには、定圧給水、エアコンプレッサー制御、ファンとポンプの速度調整、中央空調調整、港湾機械の運転とメンテナンス、工作機械の加工制御、ボイラー運転管理、製紙および食品機械の自動化、その他多くの分野が含まれます。

PLC Control Cabinet

PLC制御キャビネットのコアコンポーネント

下水用 PLC システムキャビネットの構成は、制御要件に従って構成する必要があり、コアコンポーネントには次の主要コンポーネントが含まれます。エアスイッチ（サーキットブレーカー）は主に制御盤の電源の遮断と接続に使用されます。重要な電気コンポーネントの信頼性の高い動作を確保するために、PLC やコンタクタ回路用の専用サーキットブレーカーなど、コンポーネントの機能に応じて独立したサーキットブレーカーを設定できます。コア制御ユニットとして、PLC はコンタクタを介して単純なロジック制御を実現できます。自動制御機能や複雑な論理演算を伴う場合は、PLCを設定する必要があります。選択する際、小規模プロジェクトでは統合型 PLC を使用できますが、大規模プロジェクトではニーズに応じてモジュラー PLC を選択できます。

24VDC スイッチング電源も、電気キャビネット PLC パネルキャビネットの重要なコンポーネントです。そのパワートランジスタは、20kHz を超える高周波スイッチング状態で動作します。-技術のアップグレードにより、現在のスイッチング周波数は数百キロヘルツ、さらには数メガヘルツに達する可能性があります。中心となるコンポーネントは DC コンバータで、パワースイッチングトランジスタの励起方法に応じて自励式と他励式に分類できます。- PLCの電源入力がDCタイプの場合は、別途スイッチ電源を構成する必要があります。ほとんどの PLC には 24VDC 電源出力が付属しており、スイッチ電源を追加構成するかどうかは、実際のアプリケーションシナリオに基づいて決定する必要があります。

リレーの構成は、防爆 PLC キャビネットの出力タイプと密接に関連しています。{0}}リレー出力 PLC は、追加の中間コンポーネントを必要とせずに、AC 負荷または電力負荷 (モデルごとに駆動能力が異なります) を直接駆動できます。トランジスタ出力タイプの PLC が AC 負荷または電力負荷を駆動する必要がある場合、外部リレーを使用して PLC 出力信号を通じてリレーコイルを制御し、リレー接点を介して負荷を駆動する必要があります。このとき、リレーは信号の変換と増幅において仲介の役割を果たします。端子台は電気接続を実現するための中心となるアクセサリとして、コネクタのカテゴリに属します。産業オートメーションの改善と制御精度に対する需要の高まりに伴い、制御盤での使用は増え続けています。制御盤に電源や各種計器用の小型制御ボックスを追加接続する必要がある場合は、必要に応じてエアスイッチなどの補助部品を追加できます。

PLC Panel Cabinet

制御盤産業用PCの使用条件と基本構造

産業用 PLC キャビネットの安定した動作には特定の使用条件が必要です。電源には二相 AC 220V (50Hz) または DC 24V を使用できます。{0}通常、保護レベルは IP20 または IP41 に達する必要があります。環境面では、強い振動源から遠ざけること、10～55Hzの頻繁または連続的な振動を避けること、直射日光を避けること、作業環境温度を0度～55度に管理すること、腐食性ガスや可燃性ガスを避けることが必要です。空気の相対湿度は 85% 未満である必要があります (結露しないこと)。

統合されたプログラマブルロジックコントローラキャビネットの基本構造は、主に電源、中央処理装置 (CPU)、内蔵メモリ、入出力インターフェース回路の 4 つのコア部分で構成されています。{0}パワーモジュールはPLCの安定動作を保証する基本的なものです。その設計は通常、AC 電圧が ± 10% (± 15%) の範囲内で変動する場合、追加の対策なしで AC 電力網への直接接続をサポートします。一般的な電力変換方法には、AC 220V から DC 24V への変換や DC 24V 直接電源供給などがあります。中央処理装置 (CPU) は、電気制御キャビネットの制御センターとして機能し、ユーザープログラムとデータの受信と保存、電源、メモリ、I/O インターフェイス、アラートタイマーステータスのチェック、ユーザープログラムの構文エラーの診断、入力信号のスキャンによる自動制御の実現、ユーザープログラムの実行、実行時の制御結果の出力などの中核機能を備えています。

オートメーションコントロールキャビネットの内蔵メモリは、システムプログラムメモリとユーザープログラムメモリの 2 種類に分かれており、それぞれシステムソフトウェアとアプリケーションソフトウェアの保存に使用されます。入出力インターフェイス回路は、PLC と外部デバイス間の対話の鍵となります。入力インターフェース回路は、ボタン、トラベルスイッチ、センサーなどの外部デバイスによって生成された信号を CPU に送信する役割を果たします。電源の種類に応じて、DC入力回路とAC入力回路に分けることができます。 DC入力回路は遅延時間が短く、近接スイッチや光電スイッチなどの電子入力機器を直接接続でき、AC入力回路はオイルミストや粉塵などの過酷な環境に適しており、出力インターフェース回路は、CPU の出力信号を外部の実行コンポーネントを駆動できる信号に変換し、コンタクタコイルなどの電気機器のオン/オフ制御を実現します。内部回路の安全性を確保するために、通常、入出力インターフェース回路には光結合絶縁技術が使用されます。一般的な出力インターフェイス回路には、リレー出力、トランジスタ出力、サイリスタ出力などがあります。モジュール式密閉型 PLC キャビネットの場合、コアコンポーネントに加えて、機能モジュール、通信モジュール、その他の拡張コンポーネントも要件に応じて構成できます。

The Structure of the PLC Control Cabinet

床置きPLCキャビネットの動作原理と操作プロセス

PLC の作業プロセスはスキャンサイクルを中心としています。動作開始後は、入力サンプリング、ユーザープログラム実行、出力リフレッシュという 3 つの段階を順番に完了する必要があります。 CPU は、固定スキャン速度でこれら 3 つの段階を繰り返します。 Dustroof PLC Cabinet は、入力サンプリング段階で、すべての入力端子の状態とデータをスキャン方式で 1 つずつ読み取り、入力イメージレジスタに格納します。この段階の終了後、入力信号が変化するかどうかに関係なく、入力画像レジスタ内のデータは変化しません。したがって、入力がパルス信号の場合、信号が確実に読み取られるように、その幅は 1 スキャンサイクルよりも大きい必要があります。

ユーザープログラムの実行フェーズ中、カスタム PLC キャビネットはユーザープログラムを上から下の順序でスキャンします。-各ラダー図において、まず左側の接点で構成される制御回路をスキャンし、左から右、上から下の順に論理演算を実行し、その演算結果に基づいてシステムRAM格納領域のロジックコイルやI/Oマッピング領域の対応ビットの出力コイルの状態を更新したり、特殊機能命令を実行したりします。この段階では、入力画像領域内の状態とデータのみが安定しており、他の出力ポイントやソフトウェアデバイスの状態とデータは変化する可能性があります。上位ラダー図の実行結果は、下位層の関連するコイルやデータを使用するプログラムに即座に影響を与えます。下位層プログラムの状態やデータの更新は、上位層プログラムに適用される前に、次のスキャンサイクルを待つ必要があります。プログラム内で即時I/O命令を使用すると、マッピング領域を経由せずに直接I/Oポイントにアクセスできます。入力即時命令は I/O モジュールから値を直接取得し、出力即時命令は出力マッピングレジスタを即座にリフレッシュします。

出力リフレッシュステージでは、ユーザープログラムスキャンの完了後、モジュラー PLC キャビネットは I/O イメージ領域のステータスとデータに従ってすべての出力ラッチ回路をリフレッシュし、出力回路を通じて外部周辺機器を駆動して PLC の実際の出力動作を完了します。