Принципът на работа на PLC

 

PLC е по същество "модулен микрокомпютър", проектиран специално за индустриални среди. Ядрото на неговия принцип на работа е механизмът на затворен -контур на „получаване на сигнали чрез хардуер, обработване на логика чрез софтуер и извеждане на инструкции чрез хардуер“ за постигане на прецизен контрол на външни устройства. Прилагането на този механизъм разчита на висока степен на синергия между хардуерна структура и софтуерна система.

Хардуерната структура на PLC приема модулен дизайн, който може да се комбинира гъвкаво според изискванията за управление. Основните компоненти включват следните пет части, всяка с ясно разделение на труда и тясно сътрудничество:

Централен процесор (CPU):Като "мозък" на PLC, той е отговорен за изпълнението на логически операции, обработка на данни и планиране на инструкции в потребителските програми. Той може бързо да чете входни сигнали, да изпълнява стълбовидни диаграми и други програми, да преценява резултатите от изчисленията и да изпраща инструкции за управление към изходния модул. Неговата скорост на изчисление директно определя ефективността на реакцията на PLC, а времето за изпълнение на инструкциите на основните промишлени PLC може да достигне ниво от микросекунди.

Памет:разделена на системна памет и потребителска памет. Системната памет се използва за съхраняване на операционната система, драйверните програми и друг основен софтуер на PLC, осигурявайки основната работа на оборудването. Потребителската памет е предназначена за съхраняване на написани от потребителя контролни програми (като логика на производствения процес, механизми за обработка на грешки) и временни данни (като работни параметри на устройството, резултати от преброяване), поддържаща модификация и актуализации на програмата.

Входно/изходен (I/O) модул: "Мостът" между PLC и външни устройства, позволяващ двупосочно преобразуване на сигнала. Входният модул е ​​отговорен за преобразуването на аналогови сигнали (като температура, налягане) или цифрови сигнали (като сигнали за включване-изключване) от сензори (като фотоелектрически превключватели, температурни сензори), бутони, копчета и други устройства в електрически сигнали, разпознаваеми от PLC. Изходният модул преобразува резултатите от изчислението на процесора в управляващи сигнали, които могат да бъдат получени от външни изпълнителни механизми (като двигатели, електромагнитни клапани, светлинни индикатори), завършвайки затворения -процес на „изпълнение на решение за възприемане“.

Захранващ модул:Осигурява стабилно работно захранване за цялата PLC система, като обикновено преобразува променлив ток (като AC 220V) от промишлени обекти в DC захранване (като DC 24V), необходимо вътрешно за PLC. Той също така има функции за защита от пренапрежение и свръхток, за да осигури стабилна работа на оборудването в сложни индустриални среди.

Комуникационен модул:реализира взаимовръзката между PLC и други устройства, поддържа основни индустриални комуникационни протоколи като PROFINET, Modbus, EtherNet/IP и т.н. Чрез комуникационния модул PLC може да бъде свързан в мрежа със сензорни екрани, индустриални компютри, MES системи (системи за изпълнение на производството) или други PLC за постигане на обмен на данни и дистанционно управление, полагайки основата за интелигентно производство.

Софтуерната система на PLC е разделена на системен софтуер и потребителски софтуер. Системният софтуер е предварително инсталиран от производителя и отговаря за хардуерните драйвери, компилирането на програмата и системната диагностика. Потребителският софтуер е контролна програма, написана от инженери въз основа на производствените изисквания. Основните методи за програмиране включват стълбовидна диаграма (LD), структуриран текст (ST), функционална блокова диаграма (FBD) и т.н. Сред тях стълбищната диаграма се е превърнала в най-често използвания метод за програмиране в индустриални обекти поради симулацията на характеристиките на традиционни вериги за управление на реле.

Основната логика на софтуерния контрол е „логическа операция и контрол на времето“ - инженерите преобразуват производствения процес в логически връзки като „И“, „ИЛИ“ и „НЕ“ или правила за време като „закъснение“ и „броене“ чрез програмиране. Централният процесор на PLC изпълнява тези правила в предварително зададения ред, за да постигне автоматизиран контрол на производствения процес. Например, в линия за производство на бутилирана вода, автоматизираната логика на пълнене може да бъде завършена чрез настройка на програмата да "стартира машината за пълнене със закъснение от 0,2 секунди, когато фотоелектричният сензор открие бутилка, и да спре след пълнене за 3 секунди".

PLC е не само устройство, но и въплъщение на идеи за индустриално управление. Той не само постигна скок в производствения процес от „ръчно управление“ към „задвижван от логика“, но също така тласна цялата производствена индустрия към интелигентно, гъвкаво и ефективно развитие.