1.Principio de funcionamiento y características del PLC
1.1 Principio de funcionamiento del PLC
PLC es la abreviatura de Controlador Lógico Programable, y su nombre chino es controlador lógico programable. Se compone de seis partes principales: fuente de alimentación, unidad central de proceso, memoria de sólo lectura, módulo de interfaz, módulo de función y módulo de comunicación.
El principio de funcionamiento del PLC es que los operadores almacenan previamente en la memoria de sólo lectura el programa escrito en lenguaje C y otros lenguajes de alto nivel. Cuando se enciende el PLC, la unidad central de procesamiento llama al programa de la memoria de sólo lectura, de modo que los módulos funcionales completan las funciones establecidas por el programa, y a través del circuito de interfaz convierte la señal digital del programa del PLC en corriente de señal analógica para controlar motores, etc., realizando así el control preciso de motores u otros componentes.
1.2 Características del PLC
Las principales características de los chips PLC son que son económicos y prácticos, fáciles de instalar y de manejar. Los chips PLC pueden realizar muchas funciones. Si se requiere la transformación funcional de algún equipo electromecánico, los chips PLC pueden instalarse en el circuito de control del equipo electromecánico. Aunque no son tan potentes como los ordenadores, en casos sin gran carga computacional, este método de transformación es el más económico y práctico. Mientras tanto, como los chips PLC son de pequeño tamaño y todos son paquetes IC estándar, en la transformación de los circuitos de control de equipos existentes, sólo es necesario instalar el zócalo del chip PLC correspondiente en la placa de circuitos; durante el uso, inserta directamente el chip PLC en el zócalo. Si el chip está dañado o necesita una actualización, quítalo directamente. Con un desarrollo más profundo de los chips PLC, aumentan los lenguajes y software de programación de PLC, lo que resulta muy cómodo de programar para los operarios. Este software puede realizar operaciones de simulación mientras se implementa el diseño del programa, lo que no sólo facilita la programación, sino que también mejora la eficacia de la escritura del programa.
2 Campos del PLC en los sistemas de control industrial
En los sistemas de control industrial, los campos de aplicación del PLC son principalmente realizar el control de la automatización, especialmente en el control de alta precisión, como el control de conmutación (discreto), el control de movimiento, el control centralizado y el control remoto.
A continuación, tomando como ejemplo la aplicación del PLC en una línea de producción de fermentación de cerveza, se explica el papel del sistema de control PLC. El proceso tecnológico de la línea de producción de fermentación de cerveza es, a grandes rasgos: trituración de la malta y otros granos → gelatinización de la malta → filtración → ebullición → sedimentación en remolino → enfriamiento → fermentación → maduración → filtración y llenado. Entre ellos, la fermentación es el paso clave en la producción de cerveza. Durante la fermentación, se producen nuevas sustancias y se libera una gran cantidad de calor. Hay dos métodos de fermentación de la cerveza: la fermentación alta y la fermentación baja. Los dos métodos de fermentación coinciden básicamente; la diferencia radica en el control de la temperatura de fermentación. La temperatura de fermentación superior es de 15°C-25°C, y la de fermentación inferior es de 5°C-10°C. El nivel y la variación de la temperatura de fermentación determinan el sabor y la calidad de la cerveza. Por lo tanto, es necesario controlar la temperatura durante la fermentación con gran precisión, que es la parte central del sistema de control de automatización en la producción de cerveza.
2.1 Control de conmutación (discreto)
El control de la temperatura en el proceso de fermentación de la cerveza es un tipo de control de conmutación. También es el método más común en los sistemas de control PLC. En el sistema de control, primero, el sensor de temperatura del fermentador recoge la variable de temperatura del objeto controlado. La señal analógica recogida se convierte a través del circuito de interfaz (es decir, la interfaz de entrada/salida de E/S) del chip del PLC en una señal digital que el chip del PLC puede reconocer. Estos datos de la señal se comparan con los valores del programa preestablecido. La unidad central de procesamiento del chip PLC realiza el cálculo comparativo y, además, activa el programa de decisión preestablecido, y luego transmite esta acción de decisión como señal digital a la interfaz de entrada/salida de E/S, que se convierte en una señal analógica para controlar la válvula de regulación eléctrica. En este proceso, también se puede realizar el control remoto a través del módulo de comunicación del chip PLC. El diagrama de su principio de funcionamiento se muestra en la Figura 1.
Tabla 1 Tabla de asignación de E/S del sistema
| Símbolo | Dirección | Notas |
|---|---|---|
| Inicio | I0.0 | Inicio/parada del sistema |
| Para | I0.1 | Botón de parada de emergencia del sistema |
| Auto | I0.2 | Selector manual/automático |
| TA1 | AIW0 | |
| AIW2 | AIW2 | |
| TA3 | AIW4 | |
| TB1 | AIW6 | |
| TB2 | AIW8 | Valores de temperatura en cada punto de muestreo de temperatura |
| TB3 | AIW10 | |
| TC1 | AIW12 | |
| TC2 | AIW14 | |
| TC3 | AIW16 | |
| Prensa | AIW18 | Valor de presión |
| Nivel | AIW20 | Valor del nivel de líquido |
| Flujo | AIW22 | Valor del caudal |
| Símbolo | Dirección | Notas |
|---|---|---|
| Lámpara1 | Q0.1 | Luz indicadora del estado de funcionamiento automático |
| Lámpara2 | Q0.2 | Indicador luminoso de estado de funcionamiento manual |
| Lámpara3 | Q0.3 | Indicador luminoso de la etapa de aumento de temperatura natural |
| Lámpara4 | Q0.4 | Luz indicadora de la fase de prefermentación |
| Lámpara5 | Q0.5 | Indicador luminoso de la primera fase de enfriamiento |
| Lámpara6 | Q0.6 | Luz indicadora de la etapa de post-fermentación |
| Lámpara7 | Q0.7 | Luz indicadora de la segunda etapa de refrigeración |
| Lámpara8 | Q1.0 | Luz indicadora de la fase de fermentación |
| Lámpara9 | Q1.1 | Indicador de estado de apertura/cierre de la válvula limitadora de presión |
| Lámpara10 | Q1.2 | Alarma de límite de presión |
| Lámpara11 | Q1.3 | Alarma de límite de temperatura |
| Talla1 | AQW0 | Ajuste de apertura de la electroválvula superior |
| Tamaño2 | AQW2 | Ajuste de apertura de la válvula eléctrica central |
| Talla3 | AQW4 | Ajuste de apertura de la válvula eléctrica inferior |
2.2 Control del movimiento
En la producción de fermentación de cerveza, el principal método de control de la temperatura es la transferencia de calor entre el medio refrigerante y la pared del fermentador. En este proceso, depende principalmente de la válvula de regulación eléctrica para completarse, y la conmutación de la válvula de regulación eléctrica y el grado de apertura de la válvula deben ser coherentes con los parámetros iniciales de activación establecidos en el sistema de control PLC para controlar los cambios de temperatura. En el sistema de control PLC, cada interfaz de E/S está conectada directamente con los sensores de temperatura, nivel de líquido, presión y caudal, comparando cada dato con los parámetros iniciales de la memoria y realizando las acciones correspondientes. La tabla específica de asignación de E/S se muestra en la Tabla 1.
2.3 Mando a distancia
En el proceso de fermentación de la cerveza, el sistema de control PLC está conectado al ordenador de la sala de control central a través de su bus, y las funciones de comunicación a distancia se llevan a cabo mediante el módulo de comunicación inteligente EM241 del PLC. De este modo, el equipo de control principal de la sala de control central puede conectarse con el sistema de control PLC del fermentador a través de LAN o Ethernet, y mostrar la temperatura en tiempo real transmitida desde el sensor de temperatura y obtenida por el PLC en la pantalla de control, al tiempo que muestra el estado de funcionamiento de cada válvula de regulación eléctrica en la interfaz de E/S transmitida por el sistema PLC. Al mismo tiempo, el host de la sala de control central controla la memoria del sistema de control PLC y cada interfaz de E/S mediante el software de control basado en procesos integrados OPC (OLE FOR Process Contrrol). El host almacena el programa de control de temperatura diseñado en la memoria del PLC, establece los parámetros iniciales y las acciones correspondientes para el control de temperatura, o envía directamente comandos de control al PLC a través del host.
Conclusión
En el plan de desarrollo «Hecho en China 2025» propuesto por China, para hacer realidad el objetivo de convertirse en una potencia manufacturera, la aplicación de la tecnología PLC en los sistemas de control industrial será más amplia en este proceso. Al mismo tiempo, se debe abogar firmemente por el desarrollo de la innovación en las aplicaciones, y se deben seguir resolviendo los problemas en las aplicaciones de PLC, ampliando en gran medida los campos de aplicación de PLC y mejorando el nivel de modernización de la producción industrial.
Referencias
Yu, X. (2018). Aplicación de los sistemas de control PLC en la producción industrial. China Nuevas tecnologías y nuevos productos
- Alex Chen
«Ingeniero jefe de procesos cerveceros en Micetcraft»
Mi misión es sencilla: dotar a los cerveceros de las herramientas y los conocimientos que necesitan para convertir su visión en una cerveza excepcional. Cada detalle de nuestro equipo está diseñado pensando en el éxito del cervecero. Porque cuando tú prosperas, prospera toda la comunidad artesana».
[1] Gan Neng. Investigación sobre la aplicación de la tecnología de control PLC en la automatización industrial [J]. Tecnología Electrónica e Ingeniería de Software, 2015(6): 159-160.
[2] Wang Feng. Análisis de la aplicación del PLC en el campo del control de la automatización industrial [J]. Perspectivas de la Ciencia y la Tecnología, 2015(5): 159.
[3] Huang Liangbi, Wu Yuan, Zhou Qiao, et al. Estudio experimental y análisis de la distribución de la temperatura en el tanque cónico de fermentación de cerveza [J]. Metrología y Medición Modernas, 2011(3): 15-21.
[4] Li Shifa. Aplicación del PLC en el campo del control de la automatización industrial [J]. Información y Comunicaciones, 2014(4): 176-177.
[5] Chen Qifeng, Xue Rui, Zhao Lin. Sistema inteligente de control de temperatura basado en PLC para la fermentación de la cerveza [J]. Tecnología y aplicación de la automatización, 2013, 32(12): 59-63.
[6] Fu Yu. Investigación sobre la aplicación del PLC en el control de la automatización industrial [J]. Información Mecánica y Eléctrica, 2016(3): 52-53.