A PLC működési elve

 

A PLC lényegében egy „moduláris mikroszámítógép”, amelyet kifejezetten ipari környezetre terveztek. Működési elve a „jelek hardveren keresztüli vétele, logika feldolgozása szoftveren keresztül és utasítások hardveren keresztül történő továbbítása” zárt{1}}hurkú mechanizmusban rejlik, a külső eszközök pontos vezérlése érdekében. Ennek a mechanizmusnak a megvalósítása a hardverstruktúra és a szoftverrendszer közötti nagyfokú szinergián alapul.

A PLC hardverszerkezete moduláris felépítést alkalmaz, amely rugalmasan kombinálható a vezérlési követelményeknek megfelelően. Az alapvető összetevők a következő öt részből állnak, amelyek mindegyike világos munkamegosztással és szoros együttműködéssel rendelkezik:

Központi feldolgozó egység (CPU):A PLC "agyaként" felelős a logikai műveletek végrehajtásáért, az adatfeldolgozásért és az utasítások ütemezéséért a felhasználói programokban. Gyorsan képes beolvasni a bemeneti jeleket, létradiagramokat és egyéb programokat futtatni, megítélni a számítási eredményeket, és vezérlési utasításokat küld a kimeneti modulnak. Számítási sebessége közvetlenül meghatározza a PLC válaszhatékonyságát, a mainstream ipari PLC-k utasítás-végrehajtási ideje pedig elérheti a mikroszekundumos szintet.

Memória:rendszermemóriára és felhasználói memóriára osztva. A rendszermemória a PLC operációs rendszerének, illesztőprogramjainak és egyéb alapvető szoftvereinek tárolására szolgál, biztosítva a berendezés alapvető működését. A felhasználói memória a felhasználó által írt vezérlőprogramok (például gyártási folyamat logikája, hibakezelési mechanizmusok) és ideiglenes adatok (például az eszköz működési paraméterei, számlálási eredmények) tárolására szolgál, amely támogatja a program módosítását és frissítését.

Bemeneti/kimeneti (I/O) modul: A "híd" a PLC és a külső eszközök között, lehetővé téve a kétirányú jelátalakítást. A bemeneti modul felelős az érzékelőktől (például fotoelektromos kapcsolóktól, hőmérséklet-érzékelőktől), gomboktól, tekerőgomboktól és egyéb eszközöktől származó analóg jelek (például hőmérséklet, nyomás) vagy digitális jelek (például be-{1}}kikapcsolt jelek) PLC által felismerhető elektromos jelekké alakításáért. A kimeneti modul a CPU számítási eredményeit vezérlőjelekké alakítja, amelyeket külső működtetők (például motorok, mágnesszelepek, jelzőlámpák) fogadhatnak, befejezve az „észlelési döntés végrehajtásának” zárt-hurkú folyamatát.

Tápegység modul:Stabil működési teljesítményt biztosít a teljes PLC-rendszer számára, általában az ipari telephelyek váltóáramát (például 220 V-os váltóáramát) egyenárammá (például 24 V-os DC) alakítja át, amelyet a PLC belsőleg igényel. Túlfeszültség- és túláramvédelmi funkciókkal is rendelkezik, hogy biztosítsa a berendezések stabil működését összetett ipari környezetben.

Kommunikációs modul:megvalósítja a PLC és más eszközök közötti összekapcsolást, támogatja a főbb ipari kommunikációs protokollokat, mint a PROFINET, Modbus, EtherNet/IP, stb. A kommunikációs modulon keresztül a PLC hálózatba köthető érintőképernyőkkel, ipari számítógépekkel, MES rendszerekkel (gyártásvégrehajtási rendszerek) vagy más PLC-kkel az adatcsere és távvezérlés megvalósítása érdekében, megalapozva az intelligens gyártást.

A PLC szoftverrendszere rendszerszoftverre és felhasználói szoftverre oszlik. A rendszerszoftvert a gyártó előre telepíti, és felelős a hardver-illesztőprogramokért, a programok összeállításáért és a rendszerdiagnosztikáért. A felhasználói szoftver egy vezérlőprogram, amelyet mérnökök írtak a gyártási követelmények alapján. A főbb programozási módszerek közé tartozik a létradiagram (LD), a strukturált szöveg (ST), a funkcionális blokkdiagram (FBD) stb. Ezek közül a létradiagram a hagyományos relévezérlő áramkörök jellemzőinek szimulációja miatt az ipari telephelyeken a leggyakrabban használt programozási módszerré vált.

A szoftvervezérlés alapvető logikája a "logikai működés és időzítés vezérlése" - a mérnökök a gyártási folyamatot logikai kapcsolatokká alakítják át, például "ÉS", "VAGY" és "NEM", vagy olyan időzítési szabályokká, mint a "késleltetés" és a "számlálás" programozással. A PLC CPU-ja ezeket a szabályokat az előre beállított sorrendben hajtja végre, hogy elérje a gyártási folyamat automatikus vezérlését. Például egy palackozott víz gyártósoron az automatizált töltési logika úgy fejezhető be, hogy a programot úgy állítjuk be, hogy „a töltőgép 0,2 másodperces késleltetéssel indul el, ha a fotoelektromos érzékelő palackot észlel, és 3 másodperces töltés után leáll”.

A PLC nem csak egy eszköz, hanem az ipari vezérlési ötletek megtestesítője is. Nemcsak a gyártási folyamatban ért el ugrást a "kézi működésről" a "logikus vezérlésre", hanem az egész feldolgozóipart is az intelligens, rugalmas és hatékony fejlesztés felé lendítette.