PLC (controller logic programabil) este un dispozitiv de control utilizat pe scară largă în automatizarea industrială. Procesează și evaluează diferite semnale de intrare pe baza logicii de control-programate de utilizator, apoi emite semnalele de control corespunzătoare pentru a realiza un control automat al procesului de producție. Acest articol oferă o introducere detaliată a principiilor de bază de lucru și a modului de operare de scanare a PLC-urilor.
I. Principii de bază de lucru ale PLC
Principiul de funcționare al PLC implică în primul rând următorii pași:
1. Achiziția semnalului de intrare:PLC-ul primește diverse semnale din câmp prin module de intrare, cum ar fi semnale digitale și semnale analogice. Aceste semnale sunt supuse procesării precum opto-izolarea și filtrarea înainte de a fi convertite în semnale digitale recunoscute de sistemul intern al PLC-ului.
2. Procesarea programului:PLC-ul procesează și evaluează semnalele de intrare pe baza logicii de control-programate de utilizator. Procesarea programului implică în primul rând funcții precum operații logice, calcule aritmetice și conversie de date. În timpul procesării programului, PLC-ul generează comenzi de control corespunzătoare bazate pe diferite condiții.
3. Controlul semnalului de ieșire:PLC-ul trimite comenzile de control procesate către modulul de ieșire. Modulul de ieșire convertește semnalele digitale în formatele de semnal necesare pentru teren (cum ar fi semnale digitale, semnale analogice, etc.) și le trimite către actuatoare (cum ar fi relee, servomotoare etc.), obținând astfel controlul asupra procesului de producție.
4. Comunicare și monitorizare:PLC-urile posedă capacități de comunicare, permițând schimbul de date cu alte dispozitive (cum ar fi computere gazdă, ecrane tactile etc.) prin interfețe de comunicare pentru a realiza monitorizarea și controlul de la distanță. Simultan, PLC-urile pot afișa-în timp real starea operațională și informații despre erori prin propriile afișaje.
II. Caracteristicile modului de operare de scanare PLC
Caracteristicile operațiunii de scanare a PLC-urilor sunt reflectate în primul rând în următoarele aspecte: În primul rând, PLC-urile utilizează un mod operațional „scanare secvențială, buclă continuă”. Fiecare ciclu de scanare, cunoscut și sub denumirea de perioadă de scanare sau ciclu de lucru, începe cu CPU care execută prima instrucțiune. Apoi execută secvenţial programul utilizatorului linie cu linie până la finalizare, după care revine la prima instrucţiune pentru a iniţia un nou ciclu de scanare. În al doilea rând, execuția programului PLC urmează un model de scanare periodică care aderă la un principiu de la stânga-la-dreapta, de sus-la-jos.
În plus, fiecare ciclu de scanare cuprinde trei pași: eșantionarea intrării, execuția programului și reîmprospătarea ieșirii. Funcționarea PLC-ului circulă astfel continuu în acest mod. În cele din urmă, din cauza eșantionării centralizate și a ieșirii centralizate, apare întârziere de intrare/ieșire, rezultând întârzieri de răspuns. Acestea constituie caracteristicile primare ale operațiunii de scanare PLC.
III. Modul de operare de scanare PLC
Modul de operare de scanare PLC este împărțit în primul rând în următoarele etape:
Modul de operare de scanare PLC constă din trei etape principale: etapa de eșantionare de intrare, etapa de execuție a programului utilizatorului și etapa de reîmprospătare a ieșirii.
1. Faza de eșantionare de intrare
În timpul fazei de eșantionare a intrării, PLC-ul scanează și citește secvențial toate stările și datele de intrare, stocându-le în unitățile corespunzătoare în zona de imagine I/O. La finalizarea eșantionării de intrare, sistemul trece la faza de execuție a programului utilizator și de reîmprospătare a ieșirii. În timpul acestor două faze, chiar dacă stările de intrare sau datele se schimbă, unitățile corespunzătoare din zona de imagine I/O rămân neschimbate. Prin urmare, dacă intrarea este un semnal de impuls, lățimea impulsului trebuie să depășească un ciclu de scanare pentru a se asigura că intrarea este capturată în toate condițiile.
2. Faza de execuție a programului utilizatorului
În timpul fazei de execuție a programului utilizatorului, PLC-ul scanează întotdeauna programul utilizatorului (diagrama ladder) secvenţial de sus în jos. Când scanează fiecare diagramă cu scară, mai întâi scanează circuitul de control format din contactele din partea stângă a diagramei cu scară. Apoi efectuează operații logice pe circuitul de comandă format din contacte în ordinea de la stânga la dreapta și de sus în jos. Pe baza rezultatelor acestor operații logice, actualizează starea bitului corespunzător din zona de stocare RAM a sistemului pentru bobina logică sau actualizează starea bitului corespunzător din zona de imagine I/O pentru bobina de ieșire sau determină dacă se execută instrucțiunea de funcție specială specificată de diagrama ladder. Adică, în timpul execuției programului utilizatorului, doar starea și datele punctelor de intrare din zona de imagine I/O rămân neschimbate. Starea și datele altor puncte de ieșire și dispozitive soft din zona de imagine I/O sau RAM de sistem se pot modifica. Mai mult, rezultatele execuției diagramelor ladder poziționate mai sus în stivă afectează diagramele ladder ulterioare care utilizează aceste bobine sau date. În schimb, starea bobinei logice reîmprospătate sau datele din diagramele ladder-de nivel inferior afectează numai diagramele ladder-superioare în timpul următorului ciclu de scanare.
3. Faza de reîmprospătare a ieșirii
După finalizarea scanării programului utilizatorului, PLC intră în faza de reîmprospătare a ieșirii. În această perioadă, CPU-ul reîmprospătează toate dispozitivele de blocare de ieșire pe baza stării și datelor corespunzătoare din zona de imagine I/O, apoi conduce perifericele corespunzătoare prin circuitele de ieșire. Aceasta constituie ieșirea reală a PLC-ului.
În rezumat, principiul fundamental de funcționare al unui PLC implică colectarea semnalelor de câmp prin modulele de intrare, procesarea și evaluarea acestora conform logicii de control-programate de utilizator și apoi controlarea actuatoarelor prin module de ieșire pentru a realiza controlul automat al procesului de producție. Operația de scanare a PLC-ului cuprinde faze care includ auto-testarea sistemului, scanarea intrărilor, procesarea programului, scanarea ieșirii, comunicarea și monitorizarea. Aceste faze formează un ciclu de scanare, pe care PLC-ul îl repetă continuu pentru a realiza controlul automat al procesului de producție.