PLC darbības princips

 

PLC būtībā ir "modulārs mikrodators", kas īpaši izstrādāts rūpnieciskai videi. Tās darbības principa pamatā ir slēgtās cilpas mehānisms, kas paredz "saņemt signālus, izmantojot aparatūru, apstrādāt loģiku ar programmatūru un izvadīt instrukcijas caur aparatūru", lai panāktu precīzu ārējo ierīču vadību. Šī mehānisma ieviešana balstās uz augstu sinerģijas pakāpi starp aparatūras struktūru un programmatūras sistēmu.

PLC aparatūras struktūra izmanto modulāru dizainu, ko var elastīgi kombinēt atbilstoši vadības prasībām. Galvenās sastāvdaļas ietver šādas piecas daļas, katra ar skaidru darba sadali un ciešu sadarbību:

Centrālā procesora vienība (CPU):Kā PLC "smadzenes" tās ir atbildīgas par loģisko operāciju izpildi, datu apstrādi un instrukciju plānošanu lietotāju programmās. Tas var ātri nolasīt ievades signālus, palaist kāpņu diagrammas un citas programmas, novērtēt aprēķinu rezultātus un nosūtīt vadības instrukcijas izvades modulim. Tā aprēķinu ātrums tieši nosaka PLC reakcijas efektivitāti, un instrukciju izpildes laiks parastajiem rūpnieciskajiem PLC var sasniegt mikrosekundes līmeni.

Atmiņa:sadalīta sistēmas atmiņā un lietotāja atmiņā. Sistēmas atmiņa tiek izmantota operētājsistēmas, draiveru programmu un citas PLC pamatprogrammatūras glabāšanai, nodrošinot iekārtas pamata darbību. Lietotāja atmiņa ir paredzēta lietotāja rakstītu vadības programmu (piemēram, ražošanas procesa loģikas, kļūdu apstrādes mehānismu) un pagaidu datu (piemēram, ierīces darbības parametru, skaitīšanas rezultātu) glabāšanai, atbalsta programmu modifikācijas un atjauninājumus.

Ievades/izvades (I/O) modulis: "Tilts" starp PLC un ārējām ierīcēm, kas nodrošina divvirzienu signāla pārveidošanu. Ievades modulis ir atbildīgs par analogo signālu (piemēram, temperatūras, spiediena) vai digitālo signālu (piemēram, ieslēgšanas{1}}izslēgšanas signālu) no sensoriem (piemēram, fotoelektriskiem slēdžiem, temperatūras sensoriem), pogām, kloķiem un citām ierīcēm pārveidošanu elektriskos signālos, ko atpazīst PLC. Izvades modulis pārveido CPU aprēķinu rezultātus vadības signālos, ko var uztvert ārējie izpildmehānismi (piemēram, motori, solenoīda vārsti, indikatora gaismas), pabeidzot slēgtās cilpas procesu "uztveres lēmuma izpilde".

Strāvas modulis:Nodrošina stabilu darba jaudu visai PLC sistēmai, parasti pārveidojot maiņstrāvu (piemēram, 220 V maiņstrāvu) no rūpnieciskām vietām par līdzstrāvu (piemēram, līdzstrāvu 24 V), kas nepieciešama PLC iekšienē. Tam ir arī pārsprieguma un pārsprieguma aizsardzības funkcijas, lai nodrošinātu stabilu iekārtu darbību sarežģītās industriālās vidēs.

Komunikācijas modulis:realizē starpsavienojumu starp PLC un citām ierīcēm, atbalsta galvenos industriālos sakaru protokolus, piemēram, PROFINET, Modbus, EtherNet/IP utt. Izmantojot sakaru moduli, PLC var savienot ar skārienekrāniem, industriālajiem datoriem, MES sistēmām (ražošanas izpildes sistēmām) vai citiem PLC, lai panāktu datu apmaiņu un tālvadību, ieliekot pamatu inteliģentai ražošanai.

PLC programmatūras sistēma ir sadalīta sistēmas programmatūrā un lietotāja programmatūrā. Sistēmas programmatūru ir iepriekš instalējis ražotājs, un tā ir atbildīga par aparatūras draiveriem, programmu apkopošanu un sistēmas diagnostiku. Lietotāja programmatūra ir vadības programma, ko izstrādājuši inženieri, pamatojoties uz ražošanas prasībām. Galvenās programmēšanas metodes ietver kāpņu diagrammu (LD), strukturētu tekstu (ST), funkcionālo blokshēmu (FBD) utt. Starp tām kāpņu diagramma ir kļuvusi par visbiežāk izmantoto programmēšanas metodi rūpnieciskajos objektos, jo tā simulē tradicionālo releju vadības shēmu raksturlielumus.

Programmatūras vadības galvenā loģika ir "loģiskā darbība un laika kontrole". - inženieri ražošanas procesu pārvērš loģiskās attiecībās, piemēram, "UN", "OR" un "NĒ", vai laika noteikumos, piemēram, "aizkavēšanās" un "skaitīšana", izmantojot programmēšanu. PLC centrālais procesors izpilda šos noteikumus iepriekš iestatītā secībā, lai panāktu automatizētu ražošanas procesa kontroli. Piemēram, pudelēs pildītā ūdens ražošanas līnijā automatizēto uzpildes loģiku var pabeigt, iestatot programmu "iedarbināt uzpildes mašīnu ar 0,2 sekunžu aizkavi, kad fotoelektriskais sensors konstatē pudeli, un apstāties pēc uzpildīšanas uz 3 sekundēm".

PLC ir ne tikai ierīce, bet arī industriālās vadības ideju iemiesojums. Tas ne tikai panāca lēcienu ražošanas procesā no "manuālās darbības" uz "loģikas vadītu", bet arī virzīja visu ražošanas nozari uz inteliģentu, elastīgu un efektīvu attīstību.