Principiul de funcționare al PLC

 

PLC este în esență un „microcomputer modular” conceput special pentru medii industriale. Miezul principiului său de funcționare este mecanismul-în buclă închisă de „recepție a semnalelor prin hardware, procesare logică prin software și emitere a instrucțiunilor prin hardware” pentru a obține un control precis al dispozitivelor externe. Implementarea acestui mecanism se bazează pe un grad ridicat de sinergie între structura hardware și sistemul software.

Structura hardware a PLC adoptă un design modular, care poate fi combinat în mod flexibil în funcție de cerințele de control. Componentele de bază includ următoarele cinci părți, fiecare cu o diviziune clară a muncii și o strânsă cooperare:

Unitate centrală de procesare (CPU):Fiind „creierul” PLC-ului, acesta este responsabil pentru executarea operațiilor logice, procesarea datelor și programarea instrucțiunilor în programele utilizatorului. Poate citi rapid semnalele de intrare, poate rula diagrame cu scară și alte programe, poate evalua rezultatele calculelor și poate trimite instrucțiuni de control către modulul de ieșire. Viteza sa de calcul determină în mod direct eficiența de răspuns a PLC-ului, iar timpul de execuție a instrucțiunilor PLC-urilor industriale principale poate atinge nivelul de microsecunde.

Memorie:împărțit în memorie de sistem și memorie de utilizator. Memoria de sistem este folosită pentru a stoca sistemul de operare, programele driverului și alte software-uri de bază ale PLC-ului, asigurând funcționarea de bază a echipamentului. Memoria utilizatorului este dedicată stocării programelor de control scrise de utilizator (cum ar fi logica procesului de producție, mecanisme de tratare a defecțiunilor) și date temporare (cum ar fi parametrii de funcționare a dispozitivului, rezultatele numărării), susținând modificarea și actualizările programelor.

Modul de intrare/ieșire (I/O).: „Podul” dintre PLC și dispozitivele externe, permițând conversia bidirecțională a semnalului. Modulul de intrare este responsabil pentru conversia semnalelor analogice (cum ar fi temperatura, presiunea) sau semnalele digitale (cum ar fi semnalele pornit-oprit) de la senzori (cum ar fi întrerupătoarele fotoelectrice, senzorii de temperatură), butoanele, butoanele și alte dispozitive în semnale electrice recunoscute de PLC. Modulul de ieșire convertește rezultatele de calcul ale CPU în semnale de control care pot fi recepționate de actuatorii externi (cum ar fi motoare, supape solenoide, lumini indicatoare), completând procesul în buclă închisă-de „execuție a deciziei de percepție”.

Modul de alimentare:Oferă putere de lucru stabilă pentru întregul sistem PLC, transformând de obicei puterea de curent alternativ (cum ar fi 220V CA) de la site-urile industriale în puterea de curent continuu (cum ar fi 24V CC) necesară intern de PLC. De asemenea, are funcții de protecție la supratensiune și supracurent pentru a asigura funcționarea stabilă a echipamentelor în medii industriale complexe.

Modul de comunicare:realizează interconectarea dintre PLC și alte dispozitive, suportă protocoale de comunicare industrială mainstream precum PROFINET, Modbus, EtherNet/IP etc. Prin modulul de comunicare, PLC poate fi conectat în rețea cu ecrane tactile, calculatoare industriale, sisteme MES (sisteme de execuție a producției) sau alte PLC-uri pentru a realiza schimbul de date și controlul de la distanță, punând bazele producției inteligente.

Sistemul software al PLC este împărțit în software de sistem și software de utilizator. Software-ul de sistem este preinstalat de către producător și este responsabil pentru driverele hardware, compilarea programelor și diagnosticarea sistemului. Software-ul utilizatorului este un program de control scris de ingineri pe baza cerințelor de producție. Metodele de programare obișnuite includ diagrama ladder (LD), text structurat (ST), diagrama bloc funcțională (FBD), etc. Dintre acestea, diagrama ladder a devenit cea mai frecvent utilizată metodă de programare în site-urile industriale datorită simulării caracteristicilor circuitelor tradiționale de control cu ​​relee.

Logica de bază a controlului software este „funcționarea logică și controlul temporizării” - inginerii convertesc procesul de producție în relații logice, cum ar fi „ȘI”, „SAU” și „NU”, sau reguli de sincronizare precum „întârziere” și „numărare” prin programare. CPU-ul PLC execută aceste reguli în ordinea prestabilită pentru a realiza un control automat al procesului de producție. De exemplu, într-o linie de producție a apei îmbuteliate, logica de umplere automată poate fi finalizată prin setarea programului să „pornească mașina de umplere cu o întârziere de 0,2 secunde când senzorul fotoelectric detectează o sticlă și se oprește după umplere timp de 3 secunde”.

PLC nu este doar un dispozitiv, ci și întruchiparea ideilor de control industrial. Nu numai că a realizat un salt în procesul de producție de la „operare manuală” la „condusă prin logică”, dar a propulsat și întreaga industrie de producție către o dezvoltare inteligentă, flexibilă și eficientă.