PLC (Programmable Logic Controller) yra valdymo įrenginys, plačiai naudojamas pramoninėje automatikoje. Jis apdoroja ir įvertina įvairius įvesties signalus, remdamasis naudotojo{1}}užprogramuota valdymo logika, tada išveda atitinkamus valdymo signalus, kad būtų galima valdyti automatinį gamybos procesą. Šiame straipsnyje išsamiai aprašomi pagrindiniai PLC veikimo principai ir nuskaitymo veikimo režimas.
I. Pagrindiniai PLC darbo principai
PLC veikimo principas visų pirma apima šiuos veiksmus:
1. Įvesties signalo gavimas:PLC iš lauko per įvesties modulius priima įvairius signalus, pvz., skaitmeninius ir analoginius signalus. Prieš konvertuodami į skaitmeninius signalus, atpažįstamus PLC vidinės sistemos, šie signalai apdorojami, pavyzdžiui, opto{1}}izoliuojami ir filtruojami.
2. Programos apdorojimas:PLC apdoroja ir įvertina įvesties signalus pagal naudotojo{0}}užprogramuotą valdymo logiką. Programos apdorojimas visų pirma apima tokias funkcijas kaip loginės operacijos, aritmetiniai skaičiavimai ir duomenų konvertavimas. Programos apdorojimo metu PLC generuoja atitinkamas valdymo komandas pagal skirtingas sąlygas.
3. Išvesties signalo valdymas:PLC siunčia apdorotas valdymo komandas į išvesties modulį. Išvesties modulis konvertuoja skaitmeninius signalus į reikiamus lauko signalų formatus (pvz., skaitmeninius signalus, analoginius signalus ir kt.) ir išveda juos į pavaras (pvz., reles, servovariklius ir kt.), taip užtikrindamas gamybos proceso kontrolę.
4. Ryšys ir stebėjimas:PLC turi ryšio galimybes, leidžiančias keistis duomenimis su kitais įrenginiais (pavyzdžiui, pagrindiniais kompiuteriais, jutikliniais ekranais ir kt.) per ryšio sąsajas, kad būtų galima stebėti ir valdyti nuotoliniu būdu. Tuo pačiu metu PLC gali rodyti realiu laiku-darbo būseną ir informaciją apie gedimus savo ekranuose.
II. PLC nuskaitymo veikimo režimo charakteristikos
PLC nuskaitymo veikimo charakteristikos visų pirma atsispindi šiais aspektais: Pirma, PLC naudoja "nuoseklaus nuskaitymo, nuolatinio ciklo" veikimo režimą. Kiekvienas nuskaitymo ciklas, taip pat žinomas kaip nuskaitymo laikotarpis arba darbo ciklas, prasideda CPU vykdant pirmąją komandą. Tada jis nuosekliai vykdo vartotojo programą eilutę po eilutės iki pabaigos, o po to grįžta prie pirmosios komandos, kad būtų pradėtas naujas nuskaitymo ciklas. Antra, PLC programa vykdoma pagal periodinį nuskaitymo šabloną, laikantis principo iš kairės-į-dešinėn, iš viršaus-į-.
Be to, kiekvieną nuskaitymo ciklą sudaro trys etapai: įvesties atranka, programos vykdymas ir išvesties atnaujinimas. Taigi PLC veikimas nuolat vyksta tokiu būdu. Galiausiai dėl centralizuoto mėginių ėmimo ir centralizuotos išvesties atsiranda įvesties / išvesties delsa, todėl atsakas vėluoja. Tai yra pagrindinės PLC nuskaitymo operacijos charakteristikos.
III. PLC nuskaitymo veikimo režimas
PLC nuskaitymo veikimo režimas pirmiausia skirstomas į šiuos etapus:
PLC nuskaitymo veikimo režimas susideda iš trijų pagrindinių etapų: įvesties atrankos etapo, vartotojo programos vykdymo etapo ir išvesties atnaujinimo etapo.
1. Įvesties atrankos fazė
Įvesties atrankos fazės metu PLC nuosekliai nuskaito ir nuskaito visas įvesties būsenas ir duomenis, saugodamas juos atitinkamuose vienetuose I/O vaizdo srityje. Baigus įvesties atranką, sistema pereina į vartotojo programos vykdymo ir išvesties atnaujinimo fazę. Per šias dvi fazes, net pasikeitus įvesties būsenoms ar duomenims, atitinkami vienetai I/O vaizdo srityje lieka nepakitę. Todėl, jei įvestis yra impulsinis signalas, impulso plotis turi viršyti vieną nuskaitymo ciklą, kad įvestis būtų užfiksuota visomis sąlygomis.
2. Vartotojo programos vykdymo fazė
Vartotojo programos vykdymo fazės metu PLC visada nuskaito vartotojo programą (kopėčių diagramą) nuosekliai iš viršaus į apačią. Nuskaitydamas kiekvieną kopėčių diagramą, pirmiausia nuskaito valdymo grandinę, kurią sudaro kontaktai kairėje kopėčių diagramos pusėje. Tada jis atlieka logines operacijas valdymo grandinėje, kurią sudaro kontaktai, tvarka iš kairės į dešinę ir iš viršaus į apačią. Remiantis šių loginių operacijų rezultatais, jis atnaujina atitinkamo bito būseną sistemos RAM saugojimo srityje loginei ritei arba atnaujina atitinkamo bito būseną išvesties ritės įvesties/išvesties vaizdo srityje, arba nustato, ar vykdyti specialiosios funkcijos nurodymą, nurodytą kopėčių diagramoje. Tai reiškia, kad vartotojo programos vykdymo metu tik įvesties taškų būsena ir duomenys I/O vaizdo srityje lieka nepakitę. Kitų išvesties taškų ir minkštųjų įrenginių būsena ir duomenys I/O vaizdo srityje arba sistemos RAM gali pasikeisti. Be to, kopėčių diagramų, išdėstytų aukščiau krūvoje, vykdymo rezultatai turi įtakos tolesnėms kopėčių diagramoms, kuriose naudojamos šios ritės arba duomenys. Atvirkščiai, atnaujinta loginės ritės būsena arba duomenys iš žemesnio-lygio kopėčių diagramų turi įtakos tik viršutinio-lygio kopėčių diagramoms kito nuskaitymo ciklo metu.
3. Išvesties atnaujinimo fazė
Baigus vartotojo programos nuskaitymą, PLC pereina į išvesties atnaujinimo fazę. Per šį laikotarpį centrinis procesorius atnaujina visus išvesties skląsčius, atsižvelgdamas į atitinkamą būseną ir duomenis I/O vaizdo srityje, tada per išvesties grandinę nukreipia atitinkamus periferinius įrenginius. Tai yra faktinė PLC produkcija.
Apibendrinant galima pasakyti, kad pagrindinis PLC veikimo principas apima lauko signalų rinkimą per įvesties modulius, jų apdorojimą ir įvertinimą pagal naudotojo{0}}užprogramuotą valdymo logiką, o tada pavarų valdymą per išvesties modulius, kad būtų galima automatizuoti gamybos proceso valdymą. PLC nuskaitymo operacija susideda iš fazių, įskaitant sistemos savikontrolę{2}}, įvesties nuskaitymą, programos apdorojimą, išvesties nuskaitymą, ryšį ir stebėjimą. Šios fazės sudaro nuskaitymo ciklą, kurį PLC nuolat kartoja, kad realizuotų automatizuotą gamybos proceso valdymą.