Arbejdsprincippet for PLC

 

PLC er i bund og grund en "modulær mikrocomputer" designet specifikt til industrielle miljøer. Kernen i dets arbejdsprincip er den lukkede-sløjfemekanisme med "modtagelse af signaler gennem hardware, behandling af logik gennem software og udsendelse af instruktioner gennem hardware" for at opnå præcis kontrol af eksterne enheder. Implementeringen af ​​denne mekanisme er afhængig af en høj grad af synergi mellem hardwarestruktur og softwaresystem.

PLC's hardwarestruktur vedtager modulært design, som kan kombineres fleksibelt i henhold til kontrolkrav. Kernekomponenterne omfatter følgende fem dele, hver med klar arbejdsdeling og tæt samarbejde:

Central Processing Unit (CPU):Som "hjerne" i PLC er den ansvarlig for at udføre logiske operationer, databehandling og instruktionsplanlægning i brugerprogrammer. Den kan hurtigt læse inputsignaler, køre stigediagrammer og andre programmer, bedømme beregningsresultaterne og sende kontrolinstruktioner til outputmodulet. Dens beregningshastighed bestemmer direkte responseffektiviteten af ​​PLC'en, og instruktionsudførelsestiden for mainstream industrielle PLC'er kan nå mikrosekundniveauet.

Hukommelse:opdelt i systemhukommelse og brugerhukommelse. Systemhukommelsen bruges til at gemme operativsystemet, driverprogrammer og anden kernesoftware i PLC'en, hvilket sikrer den grundlæggende drift af udstyret. Brugerhukommelsen er dedikeret til lagring af brugerskrevne kontrolprogrammer (såsom produktionsproceslogik, fejlhåndteringsmekanismer) og midlertidige data (såsom enhedsdriftsparametre, tælleresultater), understøttelse af programændringer og opdateringer.

Input/Output (I/O) modul: "Broen" mellem PLC og eksterne enheder, der muliggør tovejs signalkonvertering. Inputmodulet er ansvarligt for at konvertere analoge signaler (såsom temperatur, tryk) eller digitale signaler (såsom on-off-signaler) fra sensorer (såsom fotoelektriske kontakter, temperatursensorer), knapper, drejeknapper og andre enheder til elektriske signaler, der kan genkendes af PLC'en. Outputmodulet konverterer CPU'ens beregningsresultater til styresignaler, der kan modtages af eksterne aktuatorer (såsom motorer, magnetventiler, indikatorlys), hvilket fuldender den lukkede-sløjfeproces med "udførelse af perceptionsbeslutning".

Strømmodul:Giver stabil arbejdskraft til hele PLC-systemet, og konverterer normalt vekselstrøm (såsom AC 220V) fra industrianlæg til jævnstrøm (såsom DC 24V), der kræves internt af PLC'en. Den har også overspændings- og overstrømsbeskyttelsesfunktioner for at sikre stabil drift af udstyr i komplekse industrielle miljøer.

Kommunikationsmodul:realiserer sammenkoblingen mellem PLC og andre enheder, understøtter almindelige industrielle kommunikationsprotokoller såsom PROFINET, Modbus, EtherNet/IP osv. Gennem kommunikationsmodulet kan PLC netværkskobles med touchskærme, industrielle computere, MES-systemer (fremstillingsudførelsessystemer) eller andre PLC'er for at opnå dataudveksling og fjernstyring, hvilket lægger grundlaget for intelligent produktion.

Softwaresystemet til PLC er opdelt i systemsoftware og brugersoftware. Systemsoftwaren er forudinstalleret af producenten og er ansvarlig for hardwaredrivere, programkompilering og systemdiagnostik.Brugersoftware er et kontrolprogram skrevet af ingeniører baseret på produktionskrav. De almindelige programmeringsmetoder omfatter stigediagram (LD), struktureret tekst (ST), funktionelt blokdiagram (FBD) osv. Blandt dem er stigediagram blevet den mest almindeligt anvendte programmeringsmetode på industrianlæg på grund af dets simulering af karakteristika af traditionelle relæstyrekredsløb.

Kernelogikken i softwarestyring er "logisk drift og tidsstyring" - ingeniører konverterer produktionsprocessen til logiske relationer såsom "OG", "ELLER" og "NEJ", eller timingregler såsom "forsinkelse" og "tæller" gennem programmering. PLC'ens CPU udfører disse regler i den forudindstillede rækkefølge for at opnå automatiseret kontrol af produktionsprocessen. For eksempel i en produktionslinje med flaskevand kan den automatiserede påfyldningslogik fuldføres ved at indstille programmet til at "starte påfyldningsmaskinen med en forsinkelse på 0,2 sekunder, når den fotoelektriske sensor registrerer en flaske, og stoppe efter påfyldning i 3 sekunder".

PLC er ikke kun en enhed, men også legemliggørelsen af ​​industrielle kontrolideer. Det opnåede ikke kun et spring i produktionsprocessen fra "manuel drift" til "logikdrevet", men drev også hele fremstillingsindustrien i retning af intelligent, fleksibel og effektiv udvikling.