Princíp činnosti PLC

 

PLC je v podstate „modulárny mikropočítač“ navrhnutý špeciálne pre priemyselné prostredie. Jadrom jeho pracovného princípu je uzavretý-mechanizmus „prijímania signálov prostredníctvom hardvéru, logiky spracovania prostredníctvom softvéru a odosielania pokynov prostredníctvom hardvéru“, aby sa dosiahlo presné ovládanie externých zariadení. Implementácia tohto mechanizmu sa opiera o vysoký stupeň synergie medzi hardvérovou štruktúrou a softvérovým systémom.

Hardvérová štruktúra PLC využíva modulárny dizajn, ktorý je možné flexibilne kombinovať podľa požiadaviek riadenia. Hlavné komponenty zahŕňajú nasledujúcich päť častí, z ktorých každá má jasné rozdelenie práce a úzku spoluprácu:

Centrálna procesorová jednotka (CPU):Ako "mozog" PLC je zodpovedný za vykonávanie logických operácií, spracovanie dát a plánovanie inštrukcií v užívateľských programoch. Dokáže rýchlo čítať vstupné signály, spúšťať rebríkové diagramy a iné programy, posudzovať výsledky výpočtov a odosielať riadiace pokyny do výstupného modulu. Jeho rýchlosť výpočtu priamo určuje účinnosť odozvy PLC a čas vykonávania inštrukcie bežných priemyselných PLC môže dosiahnuť úroveň mikrosekúnd.

Pamäť:rozdelená na systémovú pamäť a používateľskú pamäť. Systémová pamäť sa používa na uloženie operačného systému, programov ovládačov a iného základného softvéru PLC, čím sa zabezpečuje základná prevádzka zariadenia. Používateľská pamäť je určená na ukladanie užívateľom napísaných riadiacich programov (ako je logika výrobného procesu, mechanizmy na odstraňovanie porúch) a dočasných údajov (ako sú prevádzkové parametre zariadenia, výsledky počítania), na podporu úprav a aktualizácií programu.

Vstupný/výstupný (I/O) modul: "Most" medzi PLC a externými zariadeniami umožňujúci obojsmernú konverziu signálu. The input module is responsible for converting analog signals (such as temperature, pressure) or digital signals (such as on-off signals) from sensors (such as photoelectric switches, temperature sensors), buttons, knobs, and other devices into electrical signals recognizable by the PLC. Výstupný modul konvertuje výsledky výpočtu CPU na riadiace signály, ktoré môžu prijímať externé ovládače (ako sú motory, solenoidové ventily, kontrolky), čím sa dokončuje proces uzavretej-smyčky „vykonania rozhodnutia o vnímaní“.

Napájací modul:Poskytuje stabilný pracovný výkon pre celý PLC systém, zvyčajne konvertuje striedavý prúd (napríklad AC 220 V) z priemyselných lokalít na jednosmerný prúd (napríklad DC 24 V), ktorý PLC interne vyžaduje. Má tiež prepäťové a nadprúdové ochranné funkcie na zabezpečenie stabilnej prevádzky zariadení v zložitých priemyselných prostrediach.

Komunikačný modul:realizuje prepojenie medzi PLC a inými zariadeniami, podporuje bežné priemyselné komunikačné protokoly ako PROFINET, Modbus, EtherNet/IP atď. Prostredníctvom komunikačného modulu je možné PLC prepojiť s dotykovými obrazovkami, priemyselnými počítačmi, systémami MES (výrobné exekučné systémy) alebo inými PLC na dosiahnutie výmeny dát a diaľkového ovládania, čím sa položí základ pre inteligentnú výrobu.

Softvérový systém PLC sa delí na systémový softvér a používateľský softvér. Systémový softvér je predinštalovaný výrobcom a je zodpovedný za ovládače hardvéru, kompiláciu programov a diagnostiku systému. Používateľský softvér je riadiaci program napísaný inžiniermi na základe výrobných požiadaviek. Medzi hlavné metódy programovania patrí rebríkový diagram (LD), štruktúrovaný text (ST), funkčný blokový diagram (FBD) atď. Medzi nimi sa rebríkový diagram stal najbežnejšie používanou programovacou metódou v priemyselných prevádzkach vďaka svojej simulácii charakteristík tradičných reléových riadiacich obvodov.

Základnou logikou softvérového riadenia je „kontrola logickej prevádzky a časovania“ - inžinieri premieňajú výrobný proces na logické vzťahy, ako sú „A“, „ALEBO“ a „NIE“, alebo pravidlá načasovania, ako sú „oneskorenie“ a „počet“ prostredníctvom programovania. CPU PLC vykonáva tieto pravidlá v prednastavenom poradí, aby sa dosiahlo automatizované riadenie výrobného procesu. Napríklad vo výrobnej linke balenej vody môže byť automatizovaná logika plnenia dokončená nastavením programu tak, aby „spustil plniaci stroj s oneskorením 0,2 sekundy, keď fotoelektrický senzor deteguje fľašu, a zastaví sa po naplnení na 3 sekundy“.

PLC nie je len zariadenie, ale aj stelesnenie myšlienok priemyselného riadenia. Dosiahlo nielen skok vo výrobnom procese od „manuálnej prevádzky“ k „poháňanej logikou“, ale tiež posunulo celý výrobný priemysel smerom k inteligentnému, flexibilnému a efektívnemu vývoju.