Načelo delovanja PLC-ja

 

PLC je v bistvu "modularni mikroračunalnik", zasnovan posebej za industrijska okolja. Jedro njegovega delovnega principa je mehanizem zaprte{1}}zanke »sprejemanja signalov prek strojne opreme, obdelave logike prek programske opreme in izhodnih navodil prek strojne opreme« za doseganje natančnega nadzora zunanjih naprav. Implementacija tega mehanizma temelji na visoki stopnji sinergije med strukturo strojne opreme in programskim sistemom.

Struktura strojne opreme PLC-ja ima modularno zasnovo, ki jo je mogoče prilagodljivo kombinirati glede na zahteve nadzora. Osrednje komponente vključujejo naslednjih pet delov, od katerih ima vsak jasno delitev dela in tesno sodelovanje:

Centralna procesna enota (CPU):Kot "možgani" PLC-ja so odgovorni za izvajanje logičnih operacij, obdelavo podatkov in razporejanje ukazov v uporabniških programih. Lahko hitro bere vhodne signale, izvaja lestvične diagrame in druge programe, presoja rezultate izračuna in pošilja krmilna navodila izhodnemu modulu. Njegova računska hitrost neposredno določa učinkovitost odziva PLC-ja, čas izvajanja navodil pri običajnih industrijskih PLC-jih pa lahko doseže raven mikrosekund.

Pomnilnik:razdeljen na sistemski pomnilnik in uporabniški pomnilnik. Sistemski pomnilnik se uporablja za shranjevanje operacijskega sistema, gonilniških programov in druge osnovne programske opreme PLC-ja, ki zagotavlja osnovno delovanje opreme. Uporabniški pomnilnik je namenjen shranjevanju uporabniško napisanih nadzornih programov (kot so logika proizvodnega procesa, mehanizmi za obravnavanje napak) in začasnih podatkov (kot so parametri delovanja naprave, rezultati štetja), ki podpirajo spreminjanje in posodobitve programa.

Vhodno/izhodni (I/O) modul: "Most" med PLC-jem in zunanjimi napravami, ki omogoča dvosmerno pretvorbo signala. Vhodni modul je odgovoren za pretvorbo analognih signalov (kot so temperatura, tlak) ali digitalnih signalov (kot so signali za vklop-izklop) iz senzorjev (kot so fotoelektrična stikala, temperaturni senzorji), gumbov, gumbov in drugih naprav v električne signale, ki jih PLC prepozna. Izhodni modul pretvori rezultate izračuna CPE v krmilne signale, ki jih lahko sprejmejo zunanji aktuatorji (kot so motorji, elektromagnetni ventili, indikatorske lučke), s čimer se zaključi proces zaprte{3}}zanke »izvršitve odločitve zaznave«.

Napajalni modul:Zagotavlja stabilno delovno napajanje za celoten sistem PLC, običajno pretvarja izmenično napajanje (kot je AC 220 V) iz industrijskih mest v enosmerno napajanje (kot je DC 24 V), ki ga interno potrebuje PLC. Ima tudi funkcije zaščite pred prenapetostjo in prevelikim tokom, ki zagotavljajo stabilno delovanje opreme v zapletenih industrijskih okoljih.

Komunikacijski modul:uresničuje medsebojno povezavo med PLC-jem in drugimi napravami, podpira glavne industrijske komunikacijske protokole, kot so PROFINET, Modbus, EtherNet/IP, itd. Prek komunikacijskega modula je PLC mogoče omrežiti z zasloni na dotik, industrijskimi računalniki, sistemi MES (sistemi za izvajanje proizvodnje) ali drugimi PLC-ji za doseganje izmenjave podatkov in daljinskega nadzora, s čimer se postavi temelj za inteligentno proizvodnjo.

Programski sistem PLC je razdeljen na sistemsko programsko opremo in uporabniško programsko opremo. Sistemsko programsko opremo je vnaprej namestil proizvajalec in je odgovorna za gonilnike strojne opreme, prevajanje programov in sistemsko diagnostiko. Uporabniška programska oprema je nadzorni program, ki so ga napisali inženirji na podlagi proizvodnih zahtev. Glavne metode programiranja vključujejo lestvični diagram (LD), strukturirano besedilo (ST), funkcionalni blokovni diagram (FBD) itd. Med njimi je lestvični diagram postal najpogosteje uporabljena metoda programiranja v industrijskih obratih zaradi simulacije značilnosti tradicionalnih relejnih krmilnih vezij.

Osnovna logika nadzora programske opreme je "logično delovanje in nadzor časa" - inženirji s programiranjem pretvorijo proizvodni proces v logična razmerja, kot so "IN", "ALI" in "NE", ali časovna pravila, kot sta "zakasnitev" in "štetje". CPU PLC-ja izvaja ta pravila v prednastavljenem vrstnem redu, da doseže avtomatiziran nadzor proizvodnega procesa. Na primer, v liniji za proizvodnjo ustekleničene vode je mogoče avtomatizirano logiko polnjenja dokončati z nastavitvijo programa, da "zažene polnilni stroj z zamikom 0,2 sekunde, ko fotoelektrični senzor zazna steklenico, in ustavi po polnjenju za 3 sekunde".

PLC ni le naprava, ampak tudi utelešenje idej industrijskega nadzora. Ne le da je dosegel preskok v proizvodnem procesu iz "ročnega delovanja" na "logično vodeno", temveč je celotno proizvodno industrijo pognal k inteligentnemu, prilagodljivemu in učinkovitemu razvoju.