PLC (Programmable Logic Controller) to urządzenie sterujące szeroko stosowane w automatyce przemysłowej. Przetwarza i ocenia różne sygnały wejściowe w oparciu o-programowaną przez użytkownika logikę sterowania, a następnie wysyła odpowiednie sygnały sterujące w celu uzyskania zautomatyzowanej kontroli procesu produkcyjnego. Artykuł ten zawiera szczegółowe wprowadzenie do podstawowych zasad działania i trybu pracy skanowania sterowników PLC.
I. Podstawowe zasady działania sterowników PLC
Zasada działania PLC obejmuje przede wszystkim następujące kroki:
1. Akwizycja sygnału wejściowego:PLC odbiera różne sygnały z obiektu poprzez moduły wejściowe, takie jak sygnały cyfrowe i sygnały analogowe. Sygnały te poddawane są obróbce polegającej na-optoizolacji i filtrowaniu, zanim zostaną przekształcone w sygnały cyfrowe rozpoznawalne przez wewnętrzny system sterownika PLC.
2. Przetwarzanie programu:Sterownik PLC przetwarza i ocenia sygnały wejściowe w oparciu o-programowaną przez użytkownika logikę sterowania. Przetwarzanie programu obejmuje przede wszystkim funkcje takie jak operacje logiczne, obliczenia arytmetyczne i konwersja danych. Podczas przetwarzania programu sterownik PLC generuje odpowiednie polecenia sterujące w oparciu o różne warunki.
3. Sterowanie sygnałem wyjściowym:PLC wysyła przetworzone polecenia sterujące do modułu wyjściowego. Moduł wyjściowy konwertuje sygnały cyfrowe na formaty wymagane dla danego pola (takie jak sygnały cyfrowe, sygnały analogowe itp.) i wysyła je do elementów wykonawczych (takich jak przekaźniki, serwomotory itp.), uzyskując w ten sposób kontrolę nad procesem produkcyjnym.
4. Komunikacja i monitorowanie:Sterowniki PLC posiadają możliwości komunikacyjne, umożliwiające wymianę danych z innymi urządzeniami (takimi jak komputery główne, ekrany dotykowe itp.) za pośrednictwem interfejsów komunikacyjnych w celu zdalnego monitorowania i sterowania. Jednocześnie sterowniki PLC mogą wyświetlać-stan pracy i informacje o błędach w czasie rzeczywistym na własnych wyświetlaczach.
II. Charakterystyka trybu operacji skanowania PLC
Charakterystyka operacji skanowania PLC odzwierciedla się przede wszystkim w następujących aspektach: Po pierwsze, sterowniki PLC wykorzystują tryb operacyjny „skanowanie sekwencyjne, ciągłe zapętlanie”. Każdy cykl skanowania, zwany także okresem skanowania lub cyklem pracy, rozpoczyna się od wykonania przez procesor pierwszej instrukcji. Następnie wykonuje program użytkownika sekwencyjnie, linia po linii, aż do jego zakończenia, po czym powraca do pierwszej instrukcji, aby zainicjować nowy cykl skanowania. Po drugie, wykonanie programu PLC przebiega według okresowego wzorca skanowania, zgodnie z zasadą od lewej-do-prawej, od góry-do-dołu.
Dodatkowo każdy cykl skanowania składa się z trzech etapów: próbkowanie danych wejściowych, wykonywanie programu i odświeżanie danych wyjściowych. Zatem działanie sterownika PLC przebiega w sposób ciągły w ten sposób. Wreszcie, ze względu na scentralizowane próbkowanie i scentralizowane wyjście, występuje opóźnienie wejścia/wyjścia, co skutkuje opóźnieniami w odpowiedzi. Stanowią one podstawowe cechy działania skanowania PLC.
III. Tryb operacji skanowania PLC
Tryb pracy skanowania PLC dzieli się przede wszystkim na następujące etapy:
Tryb działania skanowania PLC składa się z trzech głównych etapów: etapu próbkowania wejścia, etapu wykonywania programu użytkownika i etapu odświeżania wyjścia.
1. Faza próbkowania wejściowego
Podczas fazy próbkowania sygnału wejściowego sterownik PLC sekwencyjnie skanuje i odczytuje wszystkie stany wejściowe i dane, przechowując je w odpowiednich jednostkach w obszarze obrazu wejścia/wyjścia. Po zakończeniu próbkowania danych wejściowych system przechodzi do fazy wykonywania programu użytkownika i odświeżania danych wyjściowych. Podczas tych dwóch faz, nawet jeśli stany wejściowe lub dane ulegną zmianie, odpowiednie jednostki w obszarze obrazu I/O pozostają niezmienione. Dlatego też, jeśli sygnał wejściowy jest sygnałem impulsowym, szerokość impulsu musi przekraczać jeden cykl skanowania, aby mieć pewność, że sygnał wejściowy zostanie przechwycony w każdych warunkach.
2. Faza wykonania programu użytkownika
Podczas fazy wykonywania programu użytkownika sterownik PLC zawsze skanuje program użytkownika (schemat drabinkowy) sekwencyjnie od góry do dołu. Podczas skanowania każdego schematu drabinkowego skanuje najpierw obwód sterujący utworzony przez styki po lewej stronie schematu drabinkowego. Następnie wykonuje operacje logiczne na obwodzie sterującym utworzonym przez styki w kolejności od lewej do prawej i od góry do dołu. Na podstawie wyników tych operacji logicznych aktualizuje stan odpowiedniego bitu w obszarze pamięci systemowej RAM dla cewki logicznej lub aktualizuje stan odpowiedniego bitu w obszarze obrazu I/O dla cewki wyjściowej lub określa, czy wykonać specjalną instrukcję funkcyjną określoną na schemacie drabinkowym. Oznacza to, że podczas wykonywania programu użytkownika jedynie stan i dane punktów wejściowych w obszarze obrazu we/wy pozostają niezmienione. Stan i dane innych punktów wyjściowych i urządzeń programowych w obszarze obrazu we/wy lub systemowej pamięci RAM mogą ulec zmianie. Co więcej, wyniki wykonania diagramów drabinkowych umieszczonych wyżej w stosie wpływają na kolejne diagramy drabinkowe, które wykorzystują te cewki lub dane. I odwrotnie, odświeżony stan cewki logicznej lub dane z diagramów drabinkowych niższego-poziomu wpływają tylko na diagramy drabinkowe wyższego-poziomu podczas następnego cyklu skanowania.
3. Faza odświeżania wyjścia
Po zakończeniu skanowania programu użytkownika sterownik PLC wchodzi w fazę odświeżania danych wyjściowych. W tym okresie procesor odświeża wszystkie zatrzaski wyjściowe w oparciu o odpowiedni stan i dane w obszarze obrazu we/wy, a następnie steruje odpowiednimi urządzeniami peryferyjnymi przez obwód wyjściowy. Stanowi to rzeczywistą moc wyjściową sterownika PLC.
Podsumowując, podstawowa zasada działania sterownika PLC polega na zbieraniu sygnałów polowych przez moduły wejściowe, przetwarzaniu ich i ocenie zgodnie z-programowaną przez użytkownika logiką sterowania, a następnie sterowaniu elementami wykonawczymi za pośrednictwem modułów wyjściowych w celu uzyskania zautomatyzowanej kontroli procesu produkcyjnego. Operacja skanowania sterownika PLC obejmuje fazy obejmujące auto-test systemu, skanowanie danych wejściowych, przetwarzanie programu, skanowanie wyników, komunikację i monitorowanie. Fazy te tworzą cykl skanowania, który sterownik PLC stale powtarza, aby zrealizować zautomatyzowaną kontrolę procesu produkcyjnego.