PLC veikimo principas

 

PLC iš esmės yra „modulinis mikrokompiuteris“, sukurtas specialiai pramoninei aplinkai. Jo veikimo principo esmė yra uždaro ciklo mechanizmas: „signalų priėmimas per aparatinę įrangą, logikos apdorojimas programine įranga ir nurodymų išvedimas per aparatinę įrangą“, kad būtų galima tiksliai valdyti išorinius įrenginius. Šio mechanizmo įgyvendinimas priklauso nuo didelės aparatinės įrangos struktūros ir programinės įrangos sistemos sinergijos.

PLC techninės įrangos struktūra yra modulinė, kurią galima lanksčiai derinti pagal valdymo reikalavimus. Pagrindinius komponentus sudaro šios penkios dalys, kurių kiekviena aiškiai pasidalijusi ir glaudžiai bendradarbiauja:

Centrinis procesorius (CPU):Kaip PLC „smegenys“, ji yra atsakinga už loginių operacijų vykdymą, duomenų apdorojimą ir instrukcijų planavimą vartotojo programose. Jis gali greitai nuskaityti įvesties signalus, paleisti kopėčių diagramas ir kitas programas, įvertinti skaičiavimo rezultatus ir siųsti valdymo instrukcijas į išvesties modulį. Jo skaičiavimo greitis tiesiogiai lemia PLC atsako efektyvumą, o pagrindinių pramoninių PLC komandų vykdymo laikas gali siekti mikrosekundžių lygį.

Atmintis:padalintas į sistemos atmintį ir vartotojo atmintį. Sistemos atmintis naudojama operacinei sistemai, tvarkyklių programoms ir kitai pagrindinei PLC programinei įrangai saugoti, užtikrinančiai pagrindinį įrangos veikimą. Vartotojo atmintis skirta vartotojo parašytoms valdymo programoms (pvz., gamybos proceso logikai, gedimų valdymo mechanizmams) ir laikiniems duomenims (pvz., įrenginio veikimo parametrams, skaičiavimo rezultatams) saugoti, programų modifikavimui ir atnaujinimams palaikyti.

Įvesties/išvesties (I/O) modulis: „Tiltas“ tarp PLC ir išorinių įrenginių, įgalinantis dvikryptį signalo konvertavimą. Įvesties modulis yra atsakingas už analoginių signalų (pvz., temperatūros, slėgio) arba skaitmeninių signalų (pvz., įjungimo{1}}išjungimo) iš jutiklių (pvz., fotoelektrinių jungiklių, temperatūros jutiklių), mygtukų, rankenėlių ir kitų įrenginių konvertavimą į elektrinius signalus, kuriuos atpažįsta PLC. Išvesties modulis konvertuoja procesoriaus skaičiavimo rezultatus į valdymo signalus, kuriuos gali priimti išorinės pavaros (pvz., varikliai, solenoidiniai vožtuvai, indikatoriaus lemputės), užbaigdamas uždarojo ciklo „suvokimo sprendimo vykdymo“ procesą.

Maitinimo modulis:Suteikia stabilią visos PLC sistemos darbinę galią, paprastai konvertuojant kintamosios srovės maitinimą (pvz., AC 220 V) iš pramoninių objektų į nuolatinę srovę (pvz., DC 24 V), kurios reikia PLC viduje. Jis taip pat turi apsaugos nuo viršįtampių ir viršsrovių funkcijas, užtikrinančias stabilų įrangos veikimą sudėtingoje pramoninėje aplinkoje.

Komunikacijos modulis:realizuoja PLC ir kitų įrenginių tarpusavio ryšį, palaiko pagrindinius pramoninio ryšio protokolus, tokius kaip PROFINET, Modbus, EtherNet/IP ir tt Per komunikacijos modulį PLC galima sujungti su jutikliniais ekranais, pramoniniais kompiuteriais, MES sistemomis (gamybos vykdymo sistemomis) ar kitais PLC, kad būtų galima keistis duomenimis ir nuotoliniu būdu valdyti, pakloti pamatus išmaniajai gamybai.

PLC programinė įranga skirstoma į sisteminę ir vartotojo programinę įrangą. Sistemos programinę įrangą iš anksto įdiegia gamintojas ir ji yra atsakinga už aparatinės įrangos tvarkykles, programų sudarymą ir sistemos diagnostiką. Vartotojo programinė įranga yra valdymo programa, kurią parašė inžinieriai pagal gamybos reikalavimus. Pagrindiniai programavimo metodai apima kopėčių diagramą (LD), struktūrinį tekstą (ST), funkcinę blokinę diagramą (FBD) ir tt Tarp jų kopėčių diagrama tapo dažniausiai naudojamu programavimo metodu pramoninėse vietose dėl tradicinių relių valdymo grandinių charakteristikų modeliavimo.

Pagrindinė programinės įrangos valdymo logika yra „loginis veikimas ir laiko valdymas“ - inžinieriai, programuodami, konvertuoja gamybos procesą į loginius ryšius, pvz., „IR“, „ARBA“ ir „NE“, arba laiko nustatymo taisykles, tokias kaip „delsimas“ ir „skaičiavimas“. PLC procesorius vykdo šias taisykles iš anksto nustatyta tvarka, kad būtų pasiektas automatinis gamybos proceso valdymas. Pavyzdžiui, vandens buteliuose gamybos linijoje automatizuotą pildymo logiką galima užbaigti nustačius programą „paleisti pildymo aparatą su 0,2 sekundės uždelsimu, kai fotoelektrinis jutiklis aptinka butelį, ir sustoti pripylus 3 sekundes“.

PLC yra ne tik įrenginys, bet ir pramoninio valdymo idėjų įkūnijimas. Tai ne tik pasiekė šuolį gamybos procese nuo „rankinio valdymo“ iki „logikos valdomo“, bet ir pastūmėjo visą gamybos pramonę protingos, lanksčios ir efektyvios plėtros link.