PLC (Programmable Logic Controller) on teollisuusautomaatiossa laajalti käytetty ohjauslaite. Se käsittelee ja arvioi erilaisia syöttösignaaleja käyttäjän ohjelmoidun{1}}ohjauslogiikan perusteella ja antaa sitten vastaavat ohjaussignaalit automatisoidun tuotantoprosessin ohjauksen saavuttamiseksi. Tämä artikkeli sisältää yksityiskohtaisen johdannon PLC:iden perustoimintaperiaatteisiin ja skannaustoimintatapaan.
I. PLC:n perustoimintaperiaatteet
PLC:n toimintaperiaate sisältää ensisijaisesti seuraavat vaiheet:
1. Tulosignaalin hankinta:PLC vastaanottaa erilaisia signaaleja kentältä tulomoduulien kautta, kuten digitaalisia signaaleja ja analogisia signaaleja. Näitä signaaleja käsitellään, kuten opto-eristys ja suodatus, ennen kuin ne muunnetaan digitaalisiksi signaaleiksi, jotka PLC:n sisäinen järjestelmä tunnistaa.
2. Ohjelman käsittely:PLC käsittelee ja arvioi tulosignaalit käyttäjän ohjelmoidun{0}ohjauslogiikan perusteella. Ohjelman käsittelyyn kuuluu ensisijaisesti toimintoja, kuten loogisia operaatioita, aritmeettisia laskelmia ja tietojen muuntamista. Ohjelmakäsittelyn aikana PLC generoi vastaavia ohjauskäskyjä eri olosuhteiden perusteella.
3. Lähtösignaalin ohjaus:PLC lähettää käsitellyt ohjauskomennot lähtömoduulille. Lähtömoduuli muuntaa digitaaliset signaalit kentän vaatimiin signaalimuotoihin (kuten digitaaliset signaalit, analogiset signaalit jne.) ja lähettää ne toimilaitteille (kuten releille, servomoottoreille jne.), jolloin saadaan tuotantoprosessin hallinta.
4. Viestintä ja seuranta:PLC:illä on viestintäominaisuudet, jotka mahdollistavat tiedonvaihdon muiden laitteiden (kuten isäntätietokoneiden, kosketusnäyttöjen jne.) kanssa tietoliikennerajapintojen kautta etävalvonnan ja -ohjauksen saavuttamiseksi. Samanaikaisesti PLC:t voivat näyttää reaaliaikaista-toimintatilaa ja vikatietoja omien näyttöjensä kautta.
II. PLC Scan -toimintatilan ominaisuudet
PLC-skannaustoiminnan ominaisuudet näkyvät ensisijaisesti seuraavissa näkökohdissa: Ensinnäkin PLC:t käyttävät "peräkkäistä skannausta, jatkuvaa silmukkaa" -toimintatilaa. Jokainen skannausjakso, joka tunnetaan myös nimellä skannausjakso tai työjakso, alkaa CPU:n suorittamalla ensimmäisen käskyn. Sitten se suorittaa käyttäjäohjelman peräkkäin rivi riviltä loppuun asti, minkä jälkeen se palaa ensimmäiseen käskyyn aloittaakseen uuden skannausjakson. Toiseksi, PLC-ohjelman suoritus noudattaa säännöllistä skannauskuviota, joka noudattaa vasemmalta-oikealle-ylhäältä-alhaalle -periaatetta.
Lisäksi jokaisessa skannausjaksossa on kolme vaihetta: tulon näytteistys, ohjelman suorittaminen ja tulosteen päivitys. PLC-toiminta pyörii siis jatkuvasti tällä tavalla. Lopuksi keskitetyn näytteenoton ja keskitetyn lähdön vuoksi esiintyy tulo-/lähtöviivettä, mikä johtaa vasteviiveisiin. Nämä muodostavat PLC-skannaustoiminnan ensisijaiset ominaisuudet.
III. PLC-skannauksen toimintatila
PLC-skannaustoimintatila on jaettu ensisijaisesti seuraaviin vaiheisiin:
PLC-skannaustoimintatila koostuu kolmesta päävaiheesta: tulon näytteenottovaiheesta, käyttäjäohjelman suoritusvaiheesta ja lähdön päivitysvaiheesta.
1. Syöttönäytteenottovaihe
Tulon näytteistysvaiheen aikana PLC skannaa ja lukee peräkkäin kaikki tulotilat ja tiedot tallentaen ne vastaaviin yksiköihin I/O-kuva-alueella. Kun syötteen näytteenotto on valmis, järjestelmä siirtyy käyttäjäohjelman suoritus- ja lähdön päivitysvaiheeseen. Näiden kahden vaiheen aikana, vaikka tulotilat tai tiedot muuttuisivat, vastaavat yksiköt I/O-kuva-alueella pysyvät muuttumattomina. Siksi, jos tulo on pulssisignaali, pulssin leveyden on ylitettävä yksi pyyhkäisyjakso, jotta tulo voidaan siepata kaikissa olosuhteissa.
2. Käyttäjäohjelman suoritusvaihe
Käyttäjäohjelman suoritusvaiheen aikana PLC skannaa aina käyttäjäohjelman (ladder diagram) peräkkäin ylhäältä alas. Kun skannataan jokaista tikapuukaaviota, se skannaa ensin tikapuukaavion vasemmalla puolella olevien koskettimien muodostaman ohjauspiirin. Sitten se suorittaa loogisia toimintoja koskettimien muodostamassa ohjauspiirissä järjestyksessä vasemmalta oikealle ja ylhäältä alas. Näiden loogisten toimintojen tulosten perusteella se päivittää vastaavan bitin tilan loogisen kelan järjestelmän RAM-tallennusalueella, tai päivittää vastaavan bitin tilan lähtökäämin I/O-kuva-alueella tai määrittää, suoritetaanko tikapuukaavion määrittämä erikoistoimintokäsky. Toisin sanoen käyttäjäohjelman suorituksen aikana vain I/O-kuva-alueen tulopisteiden tila ja tiedot pysyvät muuttumattomina. Muiden lähtöpisteiden ja ohjelmistolaitteiden tila ja tiedot joko I/O-kuva-alueella tai järjestelmän RAM-muistissa voivat muuttua. Lisäksi pinossa korkeammalle sijoitettujen tikapuukaavioiden suoritustulokset vaikuttavat seuraaviin tikapuukaavioihin, jotka käyttävät näitä keloja tai tietoja. Päinvastoin, päivitetty logiikkakelan tila tai alemman-tason tikapuukaavioiden tiedot vaikuttavat vain ylemmän-tason tikapuukaavioihin seuraavan tarkistusjakson aikana.
3. Ulostulon päivitysvaihe
Kun käyttäjäohjelman skannaus on valmis, PLC siirtyy lähdön päivitysvaiheeseen. Tänä aikana CPU päivittää kaikki lähtösalvat I/O-kuva-alueen vastaavan tilan ja datan perusteella ja ohjaa sitten vastaavat oheislaitteet lähtöpiirien läpi. Tämä muodostaa PLC:n todellisen lähdön.
Yhteenvetona voidaan todeta, että PLC:n perustoimintaperiaate sisältää kenttäsignaalien keräämisen tulomoduulien kautta, niiden käsittelemisen ja arvioinnin käyttäjän-ohjelmoidun ohjauslogiikan mukaisesti ja sitten toimilaitteiden ohjaamisen lähtömoduulien kautta automatisoidun tuotantoprosessin ohjauksen saavuttamiseksi. PLC:n skannaustoiminto koostuu vaiheista, mukaan lukien järjestelmän itse-testaus, syötteen tarkistus, ohjelmankäsittely, tulosteiden tarkistus, viestintä ja valvonta. Nämä vaiheet muodostavat skannausjakson, jota PLC toistaa jatkuvasti toteuttaakseen automatisoidun tuotantoprosessin ohjauksen.