PLC (Programmable Logic Controller) je riadiace zariadenie široko používané v priemyselnej automatizácii. Spracováva a vyhodnocuje rôzne vstupné signály na základe užívateľom-naprogramovanej riadiacej logiky a následne vydáva zodpovedajúce riadiace signály na dosiahnutie automatizovaného riadenia výrobného procesu. Tento článok poskytuje podrobný úvod do základných pracovných princípov a režimu skenovania PLC.
I. Základné princípy práce PLC
Princíp činnosti PLC zahŕňa predovšetkým nasledujúce kroky:
1. Akvizícia vstupného signálu:PLC prijíma rôzne signály z poľa cez vstupné moduly, ako sú digitálne signály a analógové signály. Tieto signály prechádzajú spracovaním, ako je opto{1}}izolácia a filtrovanie, kým sa skonvertujú na digitálne signály rozoznateľné interným systémom PLC.
2. Spracovanie programu:PLC spracováva a vyhodnocuje vstupné signály na základe užívateľom-naprogramovanej riadiacej logiky. Spracovanie programu primárne zahŕňa funkcie ako logické operácie, aritmetické výpočty a konverziu údajov. Počas spracovania programu PLC generuje zodpovedajúce riadiace príkazy na základe rôznych podmienok.
3. Ovládanie výstupného signálu:PLC posiela spracované riadiace príkazy do výstupného modulu. Výstupný modul konvertuje digitálne signály do požadovaných formátov signálov pre pole (ako sú digitálne signály, analógové signály atď.) a odosiela ich do akčných členov (ako sú relé, servomotory atď.), čím sa dosiahne kontrola nad výrobným procesom.
4. Komunikácia a monitorovanie:PLC disponujú komunikačnými schopnosťami, ktoré umožňujú výmenu údajov s inými zariadeniami (ako sú hostiteľské počítače, dotykové obrazovky atď.) prostredníctvom komunikačných rozhraní na dosiahnutie vzdialeného monitorovania a riadenia. Súčasne môžu PLC zobrazovať prevádzkový stav-v reálnom čase a informácie o poruchách prostredníctvom svojich vlastných displejov.
II. Charakteristika prevádzkového režimu skenovania PLC
Charakteristiky skenovania PLC sa primárne odrážajú v nasledujúcich aspektoch: Po prvé, PLC využívajú prevádzkový režim "sekvenčné skenovanie, nepretržitá slučka". Každý cyklus skenovania, tiež známy ako perióda skenovania alebo pracovný cyklus, začína tým, že CPU vykoná prvú inštrukciu. Potom postupne vykonáva užívateľský program riadok po riadku až do dokončenia, po ktorom sa vráti k prvej inštrukcii na začatie nového cyklu skenovania. Po druhé, vykonávanie programu PLC sa riadi periodickým vzorom skenovania podľa princípu zľava-do{4}}doprava, zhora-do-dola.
Okrem toho každý cyklus skenovania obsahuje tri kroky: vzorkovanie vstupu, vykonávanie programu a obnovenie výstupu. Prevádzka PLC teda týmto spôsobom nepretržite cykluje. Nakoniec v dôsledku centralizovaného vzorkovania a centralizovaného výstupu dochádza k oneskoreniu vstupu/výstupu, čo vedie k oneskoreniam odozvy. Tieto predstavujú primárne charakteristiky operácie skenovania PLC.
III. Prevádzkový režim skenovania PLC
Prevádzkový režim skenovania PLC je primárne rozdelený do nasledujúcich etáp:
Prevádzkový režim skenovania PLC pozostáva z troch hlavných fáz: fáza vstupného vzorkovania, fáza vykonávania používateľského programu a fáza obnovy výstupu.
1. Vstupná fáza vzorkovania
Počas fázy vzorkovania vstupu PLC sekvenčne skenuje a číta všetky vstupné stavy a dáta a ukladá ich v zodpovedajúcich jednotkách v rámci oblasti I/O obrazu. Po dokončení vzorkovania vstupu systém prejde do fázy vykonávania užívateľského programu a obnovy výstupu. Počas týchto dvoch fáz, aj keď sa zmenia vstupné stavy alebo údaje, zodpovedajúce jednotky v oblasti I/O obrazu zostanú nezmenené. Preto, ak je vstupom impulzný signál, šírka impulzu musí presiahnuť jeden cyklus skenovania, aby sa zabezpečilo zachytenie vstupu za všetkých podmienok.
2. Fáza vykonávania užívateľského programu
Počas fázy vykonávania užívateľského programu PLC vždy skenuje užívateľský program (rebríkový diagram) postupne zhora nadol. Pri skenovaní každého rebríkového diagramu najskôr naskenuje riadiaci obvod tvorený kontaktmi na ľavej strane rebríkového diagramu. Potom vykonáva logické operácie na riadiacom obvode tvorenom kontaktmi v poradí zľava doprava a zhora nadol. Na základe výsledkov týchto logických operácií aktualizuje stav zodpovedajúceho bitu v pamäťovej oblasti systémovej RAM pre logickú cievku alebo aktualizuje stav zodpovedajúceho bitu v oblasti I/O obrazu pre výstupnú cievku, alebo určuje, či sa má vykonať inštrukcia špeciálnej funkcie špecifikovaná v rebríčkovom diagrame. To znamená, že počas vykonávania užívateľského programu zostáva nezmenený iba stav a údaje vstupných bodov v oblasti I/O obrazu. Stav a údaje iných výstupných bodov a softvérových zariadení v rámci oblasti I/O obrazu alebo systémovej pamäte RAM sa môžu zmeniť. Okrem toho výsledky vykonávania rebríkových diagramov umiestnených vyššie v zásobníku ovplyvňujú nasledujúce rebríkové diagramy, ktoré využívajú tieto cievky alebo dáta. Naopak, obnovený stav logickej cievky alebo údaje z rebríkových diagramov nižšej-úrovne ovplyvňuje iba rebríkové diagramy vyššej{8}}úrovne počas nasledujúceho cyklu skenovania.
3. Fáza obnovenia výstupu
Po dokončení skenovania užívateľského programu prejde PLC do fázy obnovy výstupu. Počas tejto doby CPU obnoví všetky výstupné zablokovania na základe zodpovedajúceho stavu a údajov v oblasti I/O obrazu a potom riadi príslušné periférne zariadenia cez výstupné obvody. Toto predstavuje skutočný výstup PLC.
Stručne povedané, základný princíp fungovania PLC zahŕňa zhromažďovanie signálov poľa cez vstupné moduly, ich spracovanie a vyhodnocovanie podľa užívateľom-naprogramovanej riadiacej logiky a následné riadenie akčných členov prostredníctvom výstupných modulov, aby sa dosiahlo automatizované riadenie výrobného procesu. Operácia skenovania PLC zahŕňa fázy vrátane samočinného testu systému-, skenovania vstupov, spracovania programu, skenovania výstupov, komunikácie a monitorovania. Tieto fázy tvoria cyklus skenovania, ktorý PLC neustále opakuje, aby sa realizovalo automatizované riadenie výrobného procesu.