PLC:n toimintaperiaate

 

PLC on pohjimmiltaan "modulaarinen mikrotietokone", joka on suunniteltu erityisesti teollisuusympäristöihin. Sen toimintaperiaatteen ydin on suljetun -silmukan mekanismi, jossa "vastaanotetaan signaaleja laitteiston kautta, käsitellään logiikkaa ohjelmiston kautta ja lähetetään ohjeita laitteiston kautta" ulkoisten laitteiden tarkan ohjauksen saavuttamiseksi. Tämän mekanismin toteutus perustuu suureen synergiaan laitteistorakenteen ja ohjelmistojärjestelmän välillä.

PLC:n laitteistorakenne ottaa käyttöön modulaarisen rakenteen, jota voidaan joustavasti yhdistää ohjausvaatimusten mukaan. Ydinkomponentit sisältävät seuraavat viisi osaa, joista jokaisessa on selkeä työnjako ja tiivis yhteistyö:

Keskusyksikkö (CPU):PLC:n "aivoina" se vastaa loogisten toimintojen suorittamisesta, tietojenkäsittelystä ja käskyjen ajoituksesta käyttäjäohjelmissa. Se voi nopeasti lukea tulosignaaleja, suorittaa tikapuukaavioita ja muita ohjelmia, arvioida laskentatuloksia ja lähettää ohjauskäskyjä lähtömoduuliin. Sen laskentanopeus määrittää suoraan PLC:n vastetehokkuuden, ja valtavirran teollisten PLC:iden käskyjen suoritusaika voi saavuttaa mikrosekunnin tason.

Muisti:jaettu järjestelmämuistiin ja käyttäjämuistiin. Järjestelmämuistia käytetään PLC:n käyttöjärjestelmän, ajuriohjelmien ja muiden ydinohjelmistojen tallentamiseen, mikä varmistaa laitteiden perustoiminnan. Käyttäjämuisti on omistettu käyttäjän kirjoittamien ohjausohjelmien (kuten tuotantoprosessilogiikka, viankäsittelymekanismit) ja tilapäisten tietojen (kuten laitteen toimintaparametrit, laskentatulokset) tallentamiseen, mikä tukee ohjelmien muutoksia ja päivityksiä.

Input/Output (I/O) -moduuli: "Silta" PLC:n ja ulkoisten laitteiden välillä mahdollistaen kaksisuuntaisen signaalin muuntamisen. Tulomoduuli on vastuussa analogisten signaalien (kuten lämpötila, paine) tai digitaalisten signaalien (kuten on{1}}off-signaalien) muuntamisesta antureista (kuten valosähköiset kytkimet, lämpötila-anturit), painikkeista, nupeista ja muista laitteista PLC:n tunnistamiksi sähköisiksi signaaleiksi. Lähtömoduuli muuntaa CPU:n laskentatulokset ohjaussignaaleiksi, jotka ulkoiset toimilaitteet (kuten moottorit, solenoidiventtiilit, merkkivalot) voivat vastaanottaa. Tämä suorittaa suljetun -silmukan "havaintopäätöksen suorittamisen".

Virtamoduuli:Tarjoaa vakaan käyttötehon koko PLC-järjestelmälle, yleensä muuttamalla teollisuuslaitosten vaihtovirran (kuten AC 220 V) PLC:n sisäisesti tarvitsemaksi tasavirraksi (kuten DC 24 V). Siinä on myös ylijännite- ja ylivirtasuojatoiminnot laitteiden vakaan toiminnan varmistamiseksi monimutkaisissa teollisuusympäristöissä.

Viestintämoduuli:toteuttaa liitännät PLC:n ja muiden laitteiden välillä, tukee valtavirran teollisia viestintäprotokollia, kuten PROFINET, Modbus, EtherNet/IP jne. Viestintämoduulin kautta PLC voidaan verkottaa kosketusnäyttöihin, teollisuustietokoneisiin, MES-järjestelmiin (valmistuksen suoritusjärjestelmät) tai muihin PLC-järjestelmiin tiedonvaihdon ja kauko-ohjauksen saavuttamiseksi, mikä luo perustan älykkäälle tuotannolle.

PLC:n ohjelmistojärjestelmä on jaettu järjestelmäohjelmistoon ja käyttäjäohjelmistoon. Valmistaja on esiasentanut järjestelmäohjelmiston, ja se vastaa laitteisto-ohjaimista, ohjelmien kokoamisesta ja järjestelmän diagnosoinnista. Käyttäjäohjelmisto on insinöörien tuotantovaatimusten perusteella kirjoittama ohjausohjelma. Valtavirran ohjelmointimenetelmiä ovat tikapuukaavio (LD), strukturoitu teksti (ST), toiminnallinen lohkokaavio (FBD) jne. Niistä tikapuukaaviosta on tullut teollisuuskohteissa yleisimmin käytetty ohjelmointimenetelmä, koska se simuloi perinteisten releohjauspiirien ominaisuuksia.

Ohjelmiston ohjauksen ydinlogiikka on "looginen toiminnan ja ajoituksen ohjaus". - insinöörit muuntavat tuotantoprosessin loogisiksi suhteiksi, kuten "AND", "OR" ja "EI", tai ajoitussäännöiksi, kuten "viive" ja "laskenta" ohjelmoinnin avulla. PLC:n CPU suorittaa nämä säännöt ennalta määritetyssä järjestyksessä tuotantoprosessin automaattisen ohjauksen saavuttamiseksi. Esimerkiksi pullotetun veden tuotantolinjalla automatisoitu täyttölogiikka voidaan täydentää asettamalla ohjelma "käynnistä täyttökone 0,2 sekunnin viiveellä, kun valoanturi havaitsee pullon, ja pysähtyy 3 sekunnin täytön jälkeen".

PLC ei ole vain laite, vaan myös teollisten ohjausideoiden ruumiillistuma. Se ei ainoastaan ​​saavuttanut harppausta tuotantoprosessissa "manuaalisesta toiminnasta" "logiikkaohjautuneeksi", vaan myös työnsi koko valmistusteollisuuden kohti älykästä, joustavaa ja tehokasta kehitystä.