PLC Knowledge Round-Up: Tärkeää luettavaa sähköinsinööreille!

PLC Knowledge Round-Up: Tärkeää luettavaa sähköinsinööreille!

I. PLC:iden määritelmä ja luokitus

PLC eli ohjelmoitava logiikkaohjain on uuden sukupolven yleiskäyttöisiä teollisuuden ohjauslaitteita. Se perustuu mikroprosessoreihin ja yhdistää tietokoneteknologian, automaattisen ohjaustekniikan ja viestintätekniikan. Teollisuusympäristöihin suunnitellut PLC:t sisältävät helposti ymmärrettävän ohjelmoinnin "luonnollisella kielellä", joka on suunnattu ohjausprosesseihin ja käyttäjiin. Niille on ominaista yksinkertaisuus, helppokäyttöisyys ja korkea luotettavuus.

Relesekvenssiohjauksesta kehittyneet PLC:t ovat keskittyneet mikroprosessoreihin ja toimivat monipuolisina automaattisina ohjauslaitteina. Tutustutaan yksityiskohtiin:

1. Määritelmä

PLC on digitaalinen elektroninen järjestelmä, joka on suunniteltu teollisiin sovelluksiin. Se käyttää ohjelmoitavaa muistia tallentaakseen käskyjä toimintoihin, kuten loogiseen laskentaan, peräkkäiseen ohjaukseen, ajoitukseen, laskentaan ja aritmetiikkaan. Liittymällä digitaalisten ja analogisten tulojen ja lähtöjen kanssa PLC:t ohjaavat erilaisia ​​mekaanisia laitteita ja tuotantoprosesseja. Sekä PLC:t että niiden oheislaitteet on suunniteltu integroitumaan saumattomasti teollisuuden ohjausjärjestelmiin ja helpottamaan toiminnan laajentamista.

2. Luokittelu

PLC-tuotteita on laaja valikoima erilaisia eritelmillä ja suorituskyvyillä. Ne luokitellaan laajasti rakenteellisen muodon, toiminnallisten erojen ja I/O-pisteiden lukumäärän perusteella.

2.1 Luokittelu rakennemuodon mukaan

PLC:t voidaan luokitella integraalisiin ja modulaarisiin tyyppeihin niiden rakenteellisen muodon perusteella.

(1) Integroitu PLC

Integroidut logiikat sisältävät komponentit, kuten virtalähteen, suorittimen ja I/O-liitännät, yhdessä kaappissa. Ne tunnetaan kompaktista rakenteestaan, pienestä koostaan ​​ja kohtuuhintaisuudestaan. Pienet PLC:t käyttävät yleensä tätä kiinteää rakennetta. Integroitu PLC koostuu perusyksiköstä (tunnetaan myös nimellä pääyksikkö), jossa on eri I/O-pisteitä, ja laajennusyksiköstä. Perusyksikkö sisältää CPU:n, I/O-liitännät, laajennusportin I/O-laajennusyksiköihin liittämistä varten sekä liitännät ohjelmoijan tai EPROM-kirjoittimen liittämistä varten. Laajennusyksikkö sen sijaan sisältää vain I/O- ja virtalähdekomponentteja ilman CPU:ta. Perusyksikkö ja laajennusyksikkö liitetään yleensä litteällä kaapelilla. Integroidut PLC:t voidaan varustaa myös erikoistoimintoyksiköillä, kuten analogisilla yksiköillä ja asennonohjausyksiköillä niiden ominaisuuksien laajentamiseksi.

(2) Modulaarinen PLC

Modulaarisissa PLC:issä on erilliset moduulit kullekin komponentille, kuten CPU-moduulit, I/O-moduulit, virtalähdemoduulit (joskus integroidut CPU-moduuliin) ja erilaiset toimintomoduulit. Nämä moduulit on asennettu runkoon tai taustalevyyn. Modulaaristen PLC:iden etuna on niiden joustava konfiguraatio, joka mahdollistaa erilaisten järjestelmävaakojen valinnan tarpeen mukaan. Ne on myös helppo koota, laajentaa ja huoltaa. Keskikokoiset ja suuret PLC:t käyttävät yleensä modulaarista rakennetta.

Lisäksi jotkin PLC:t yhdistävät sekä integraali- että modulaaristen tyyppien ominaisuudet muodostaen niin sanotun pinotun PLC:n. Pinotuissa PLC:issä komponentit, kuten CPU, virtalähde ja I/O-liitännät, ovat itsenäisiä moduuleja, jotka on kytketty kaapeleilla ja ne voidaan pinota kerros kerrokselta. Tämä malli tarjoaa joustavan järjestelmäkokoonpanon lisäksi myös kompaktin koon.

2.2 Luokittelu toiminnon mukaan

Toiminnallisten ominaisuuksiensa perusteella PLC:t voidaan jakaa kolmeen luokkaan: low-end, mid-range ja high-end.

(1) Low-end PLC

Halvoissa PLC:issä on perustoiminnot, kuten loogiset toiminnot, ajoitus, laskenta, vaihtaminen, itsediagnoosi ja valvonta. Ne voivat sisältää myös rajoitetun määrän analogista tuloa/lähtöä, aritmeettisia operaatioita, tiedonsiirtoa ja vertailua sekä viestintätoimintoja. Näitä PLC:itä käytetään ensisijaisesti yhden koneen ohjausjärjestelmissä, joissa on looginen ohjaus, peräkkäinen ohjaus tai pieni määrä analogista ohjausta.

(2) Keskitason PLC

Alemman luokan PLC:iden toimintojen lisäksi keskitason PLC:t tarjoavat vahvemmat ominaisuudet analogisessa tulossa/lähdössä, aritmeettisissa operaatioissa, tiedonsiirrossa ja vertailussa, numerojärjestelmän muuntamisessa, etä-I/O:ssa, aliohjelmissa ja tietoliikenneverkotuksessa. Joissakin voi olla myös keskeytys- ja PID-säätötoimintoja, mikä tekee niistä sopivia monimutkaisiin ohjausjärjestelmiin.

(3) Huippuluokan PLC

Huippuluokan PLC:t sisältävät keskitason PLC:iden ominaisuuksien lisäksi kehittyneitä toimintoja, kuten etumerkillisiä aritmeettisia operaatioita, matriisilaskutoimituksia, bittilogiikkaoperaatioita, neliöjuurilaskutoimituksia ja muita erikoisfunktioita. Niissä on myös taulukoiden luonti- ja siirtoominaisuudet. Huippuluokan PLC:t tarjoavat parannettuja viestintä- ja verkkotoimintoja, jotka mahdollistavat laajamittaisen prosessinhallinnan tai hajautetun verkon ohjausjärjestelmien muodostamisen, mikä mahdollistaa tehdasautomaation.

2.3 Luokittelu I/O-pisteiden mukaan

I/O-pisteiden lukumäärästä riippuen PLC:t voidaan luokitella pieniin, keskikokoisiin ja suuriin luokkiin.

(1) Pieni PLC

Pienissä PLC:issä on vähemmän kuin 256 I/O-pistettä, yksi suoritin ja 8- tai 16-bittiset prosessorit. Niiden käyttäjämuistin kapasiteetti on tyypillisesti alle 4 kt.

(2) Medium PLC

Keskikokoisissa PLC:issä on 256–2048 I/O-pistettä, ne käyttävät kahta CPU:ta ja niiden käyttäjän muistikapasiteetti vaihtelee 2–8 kt.

(3) Suuri PLC

Suuret PLC:t tarjoavat yli 2048 I/O-pistettä, käyttävät useita suorittimia ja on varustettu 16- tai 32-bittisillä prosessoreilla. Niiden käyttäjämuistin kapasiteetti vaihtelee 8 kilotavusta 16 kilotavuun.

Maailmanlaajuisesti PLC-tuotteet voidaan luokitella kolmeen suureen aluetyyppiin: amerikkalainen, eurooppalainen ja japanilainen. Amerikkalaiset ja eurooppalaiset PLC-tekniikat kehitettiin itsenäisesti, mikä johti selkeisiin eroihin niiden tuotteiden välillä. Yhdysvalloista tuotu japanilainen PLC-tekniikka perii tietyt ominaisuudet amerikkalaisista PLC:istä, mutta keskittyy pienikokoisiin PLC:ihin. Amerikkalaiset ja eurooppalaiset PLC:t ovat tunnettuja keskikokoisista ja suurista tuotteistaan, kun taas japanilaiset PLC:t ovat kuuluisia pienikokoisista vastineistaan.

II. PLC:iden toiminnot ja sovellusalueet

PLC:issä yhdistyvät rele-kontaktoriohjauksen edut ja tietokoneiden joustavuus. Tämä ainutlaatuinen muotoilu sisältää lukuisia vertaansa vailla olevia ominaisuuksia muihin ohjaimiin verrattuna.

1. PLC:iden toiminnot

Universaalina teollisuuden automaattisena ohjauslaitteena, joka keskittyy mikroprosessoreihin ja joka yhdistää tietokoneteknologian, automaattisen ohjaustekniikan ja viestintätekniikan, PLC:t tarjoavat monia etuja. Näitä ovat korkea luotettavuus, kompakti koko, vahva toiminnallisuus, yksinkertainen ja joustava ohjelmasuunnittelu, monipuolisuus ja helppo huolto. Tämän seurauksena PLC:t löytävät laajoja sovelluksia sellaisilla aloilla kuin metallurgia, energia, kemikaalit, kuljetus ja sähköntuotanto, ja ne ovat nousemassa yhdeksi modernin teollisen ohjauksen kolmesta pilarista (robottien ja CAD/CAM:n ohella). PLC:iden ominaisuuksien perusteella niiden toiminnalliset muodot voidaan tiivistää seuraavasti:

(1) Switching Logic Control

PLC:illä on vankat loogiset laskentaominaisuudet, joiden avulla ne voivat saavuttaa erilaisia yksinkertaisia ja monimutkaisia loogisia ohjauksia. Tämä on PLC:iden perustavanlaatuisin ja laajimmin käytetty alue, joka korvaa perinteisen rele-kontaktoriohjauksen.

(2) Analoginen ohjaus

PLC:t on varustettu A/D- ja D/A-muunnosmoduuleilla. A/D-moduuli muuntaa analogiset suuret kentältä – kuten lämpötila, paine, virtaus ja nopeus – digitaalisiksi suureiksi. Sitten PLC:n mikroprosessori käsittelee nämä digitaaliset suureet (koska mikroprosessorit voivat käsitellä vain digitaalisia suureita) ja käytetään myöhemmin ohjaukseen. Vaihtoehtoisesti D/A-moduuli muuntaa digitaaliset suureet takaisin analogisiksi suureiksi ohjattavan kohteen ohjaamiseksi, jolloin PLC:t voivat ohjata analogisia suureita.

(3) Prosessin ohjaus

Nykyaikaisissa keskikokoisissa ja suurissa PLC:issä on tyypillisesti PID-säätömoduulit, jotka mahdollistavat suljetun prosessin ohjauksen. Kun muuttuja poikkeaa säätöprosessin aikana, PLC laskee oikean lähdön PID-algoritmin avulla säätäen siten tuotantoprosessia ja pitäen muuttujan asetuspisteessä. Tällä hetkellä monissa pienikokoisissa PLC:issä on myös PID-säätötoiminto.

(4) Ajoituksen ja laskennan ohjaus

PLC:t tarjoavat vahvat ajoitus- ja laskentaominaisuudet, jotka pystyvät tarjoamaan kymmeniä, satoja tai jopa tuhansia ajastimia ja laskureita. Ajoituksen keston ja laskenta-arvot voidaan asettaa mielivaltaisesti käyttäjä kirjoittaessaan käyttäjäohjelmaa tai operaattorit paikan päällä ohjelmoijan kautta. Tämä mahdollistaa ajoituksen ja laskennan hallinnan. Jos käyttäjien on laskettava suurtaajuisia signaaleja, he voivat valita nopeat laskentamoduulit.

(5) Sekvenssiohjaus

Teollisessa ohjauksessa peräkkäinen ohjaus voidaan saavuttaa PLC-vaihekäskyjen tai siirtorekisteriohjelmoinnin avulla.

(6) Tietojen käsittely

Nykyaikaiset PLC:t eivät pysty ainoastaan suorittamaan aritmeettisia operaatioita, tiedonsiirtoa, lajittelua ja taulukkohakua, vaan ne voivat myös suorittaa tietojen vertailua, muunnoksia, tiedonsiirtoa, tietojen näyttöä ja tulostusta. Niillä on vahvat tietojenkäsittelyominaisuudet.

(7) Viestintä ja verkottuminen

Useimmat nykyaikaiset PLC:t sisältävät tietoliikenne- ja verkkotekniikoita, joissa on RS-232- tai RS-485-liitännät I/O-etäohjausta varten. Useita PLC:itä voidaan verkottaa ja ne voivat kommunikoida keskenään. Ulkoisten laitteiden signaalinkäsittely-yksiköt voivat vaihtaa ohjelmia ja tietoja yhden tai useamman ohjelmoitavan ohjaimen kanssa. Ohjelman siirto, tiedostojen siirto, valvonta ja diagnostiikka voidaan toteuttaa kommunikaatiorajapintojen tai tietoliikenneprosessorien avulla, jotka hyödyntävät tavanomaisia ​​laitteistorajapintoja tai omia tietoliikenneprotokollia helpottaakseen ohjelmien ja tiedon siirtoa.

2. PLC:iden sovellusalueet

Tällä hetkellä PLC:itä käytetään laajasti sekä kotimaassa että kansainvälisesti eri teollisuudenaloilla, mukaan lukien rauta- ja terästeollisuus, öljy, kemikaalit, sähkö, rakennusmateriaalit, mekaaninen valmistus, autot, kevyet tekstiilit, kuljetus, ympäristönsuojelu ja kulttuurinen viihde. Niiden sovellukset voidaan luokitella laajasti seuraavasti:

(1) Switching Logic Control

Tämä on PLC:iden perustavanlaatuisin ja laajimmin käytetty alue, joka korvaa perinteiset relepiirit loogisen ja peräkkäisen ohjauksen saavuttamiseksi. PLC:itä voidaan käyttää yhden koneen ohjaukseen sekä usean koneen ryhmäohjaukseen ja automatisoituihin tuotantolinjoihin, kuten ruiskuvalukoneisiin, painokoneisiin, nidontakoneisiin, yhdistelmäkoneisiin, hiomakoneisiin, pakkaustuotantolinjoihin ja galvanoinnin kokoonpanolinjoihin.

(2) Analoginen ohjaus

Teollisissa tuotantoprosesseissa monet jatkuvasti vaihtelevat suureet – kuten lämpötila, paine, virtaus, nesteen taso ja nopeus – ovat analogisia suureita. Jotta PLC:t voisivat käsitellä analogisia suureita, A/D- ja D/A-muunnokset analogisten ja digitaalisten suureiden välillä on toteutettava. PLC-valmistajat tuottavat mukana tulevia A/D- ja D/A-muunnosmoduuleja helpottaakseen analogisia ohjaussovelluksia logiikalle.

(3) Liikeohjaus

PLCvoidaan käyttää pyörivään tai lineaariseen liikkeen ohjaukseen. Mitä tulee ohjausjärjestelmän konfigurointiin, varhaiset sovellukset liittivät paikkaanturit ja toimilaitteet suoraan I/O-moduulien kytkemiseen. Nykyään käytetään yleensä erikoistuneita liikkeenohjausmoduuleja. Nämä moduulit voivat ohjata yksiakselista tai moniakselista asennon ohjausta askelmoottoreille tai servomoottoreille. Lähes kaikissa suurimpien PLC-valmistajien tuotteissa maailmanlaajuisesti on liikkeenohjausominaisuudet, joita käytetään laajasti erilaisissa koneissa, työstökoneissa, roboteissa, hisseissä ja muissa sovelluksissa.

(4) Prosessin ohjaus

Prosessin ohjaus tarkoittaa analogisten suureiden, kuten lämpötilan, paineen ja virtauksen, suljetun silmukan ohjausta. Sillä on laajat sovellukset sellaisilla aloilla kuin metallurgiassa, kemiantekniikassa, lämpökäsittelyssä ja kattilaohjauksessa. Teollisuuden ohjaustietokoneina PLC:t voidaan ohjelmoida useilla ohjausalgoritmeilla suljetun silmukan ohjauksen suorittamiseksi. PID-säätö on yleisesti käytetty säätömenetelmä suljetun silmukan ohjausjärjestelmissä. Sekä keskikokoiset että suuret PLC:t on varustettu PID-moduuleilla, ja tällä hetkellä monissa pienikokoisissa PLC:issä on myös tämä toiminnallinen moduuli. PID-käsittely sisältää yleensä erillisen PID-alirutiinin suorittamisen.

(5) Tietojenkäsittely

Nykyaikaiset PLC:t on varustettu matemaattisilla operaatioilla (mukaan lukien matriisilaskenta, funktiolaskenta, loogiset operaatiot), tiedonsiirto-, tiedonmuunnos-, lajittelu-, taulukonhaku- ja bitinkäsittelytoiminnot. He voivat suorittaa tiedonkeruun, -analyysin ja -käsittelyn. Näitä tietoja voidaan verrata muistiin tallennettuihin referenssiarvoihin tiettyjen ohjaustoimintojen suorittamiseksi tai siirtää muille älylaitteille viestintätoimintojen kautta. Ne voidaan myös tulostaa ja taulukoida. Tietojenkäsittelyä käytetään tyypillisesti suurissa ohjausjärjestelmissä, kuten miehittämättömissä joustavissa valmistusjärjestelmissä, sekä prosessinohjausjärjestelmissä, kuten paperinvalmistuksessa, metallurgiassa ja elintarviketeollisuudessa.

(6) Viestintä ja verkottuminen

PLC-viestintä kattaa tiedonsiirron PLC:iden välillä sekä PLC:iden ja muiden älykkäiden laitteiden välillä. Tietokoneohjauksen kehittymisen myötä tehdasautomaatioverkot ovat kehittyneet nopeasti. Kaikki PLC-valmistajat painottavat suuresti PLC:iden viestintäominaisuuksia ja ovat ottaneet käyttöön vastaavat verkkojärjestelmänsä. Äskettäin valmistetut PLC:t on varustettu tietoliikenneliitännöillä, mikä tekee viestimisestä erittäin kätevää.

III. PLC:iden perusrakenne ja toimintaperiaate

Teollisena ohjaustietokoneena PLC:t jakavat rakenteeltaan yhtäläisyyksiä tavallisten tietokoneiden kanssa. Eroja syntyy kuitenkin erilaisista käyttöskenaarioista ja -tavoitteista.

1. PLC:iden laitteistokomponentit

PLC-isännän perusrakennekaavio on esitetty alla olevassa kuvassa: [Kuva]

Kaaviossa PLC-isäntä koostuu CPU:sta, muistista (EPROM, RAM), tulo/lähtöyksiköistä, oheislaitteiden I/O-liitännöistä, tietoliikenneliitännöistä ja virtalähteestä. Integroiduissa PLC:issä kaikki nämä komponentit sijaitsevat samassa kaapissa. Modulaarisissa PLC:issä jokainen komponentti on pakattu itsenäisesti moduuliksi, ja moduulit on kytketty telineen ja kaapeleiden kautta. Kaikki isäntäkoneen osat on kytketty toisiinsa tehoväylillä, ohjausväylillä, osoiteväylillä ja dataväylillä. Varsinaisen ohjausobjektin vaatimuksista riippuen erilaisia ​​ulkoisia laitteita konfiguroidaan muodostamaan erilaisia ​​PLC-ohjausjärjestelmiä.

Yleisiä ulkoisia laitteita ovat ohjelmoijat, tulostimet ja EPROM-kirjoittimet. PLC:t voidaan varustaa myös viestintämoduuleilla kommunikoidakseen korkeamman tason koneiden ja muiden PLC:iden kanssa, jolloin muodostuu hajautettu ohjausjärjestelmä PLC:ille.

Alla on johdanto jokaiseen PLC:n komponenttiin ja sen rooliin, jotta käyttäjät ymmärtävät paremmin PLC:iden ohjausperiaatteet ja työprosessit.

(1) CPU

CPU on PLC:n ohjauskeskus. CPU:n ohjaamana PLC koordinoi ja toimii säännöllisesti, jotta voidaan hallita erilaisia ​​paikan päällä olevia laitteita. Mikroprosessorista ja ohjaimesta koostuva CPU voi suorittaa loogisia ja matemaattisia operaatioita ja koordinoida ohjausjärjestelmän eri sisäisten komponenttien työtä. Ohjain hallitsee mikroprosessorin kaikkien osien säännöllistä toimintaa. Sen ensisijainen tehtävä on lukea käskyt muistista ja suorittaa ne.

(2) Muisti

PLC:t on varustettu kahden tyyppisellä muistilla: järjestelmämuistilla ja käyttäjämuistilla. Järjestelmämuistissa on järjestelmänhallintaohjelmia, joita käyttäjät eivät voi käyttää tai muokata. Käyttäjämuisti tallentaa käännetyt sovellusohjelmat ja työtietojen tilat. Käyttäjämuistin osaa, joka tallentaa työtiedon tilat, kutsutaan myös tietojen tallennusalueeksi. Se sisältää syöttö-/lähtödatan kuva-alueet, esiasetetut ja nykyisen arvon data-alueet ajastimille/laskureille ja puskurivyöhykkeet välitulosten tallentamista varten.

PLC-muisti sisältää ensisijaisesti seuraavat tyypit:

Vain lukumuisti (ROM)

Ohjelmoitava vain lukumuisti (PROM)

Pyyhitettävä ohjelmoitava vain lukumuisti (EPROM)

Sähköisesti pyyhittävä ohjelmoitava lukumuisti (EEPROM)

Random Access Memory (RAM)

(3) Input/Output (I/O) -moduulit

① Tulomoduulin vaihto

Kytkentätulolaitteita ovat erilaisia kytkimiä, painikkeita, antureita jne. PLC-tulotyypit voivat olla DC-, AC- tai molempia. Tulopiirin virransyöttö voidaan toimittaa ulkoisesti tai joissain tapauksissa se voidaan syöttää sisäisesti PLC:stä.

② Kytkentälähtömoduuli

Lähtömoduuli muuntaa CPU:n käyttäjäohjelmaa suoritettaessa antamat TTL-tason ohjaussignaalit signaaleiksi, joita tarvitaan tuotantopaikalla ohjaamaan tiettyjä laitteita ja aktivoi siten suoritusmekanismin.

(4) Ohjelmoija

Ohjelmoija on PLC:n välttämätön ulkoinen laite. Sen avulla käyttäjät voivat syöttää ohjelmia PLC:n käyttäjäohjelman muistiin, korjata ohjelmia ja valvoa ohjelman suoritusta. Ohjelmallisesti ohjelmoijat voidaan luokitella kolmeen tyyppiin:

Kädessä pidettävä ohjelmoija

Graafinen ohjelmoija

Yleinen tietokoneohjelmoija

(5) Virtalähde

Virtalähdeyksikkö muuntaa ulkoisen tehon (esim. 220 V AC) sisäiseksi käyttöjännitteeksi. Ulkoisesti kytketty virtalähde muunnetaan PLC:n sisäisten piirien vaatimaksi käyttöjännitteeksi (esim. DC 5V, ±12V, 24V) PLC:ssä olevan kytkentätilan jännitteensäätimen kautta. Se tarjoaa myös 24 V:n tasavirtalähteen ulkoisille tulolaitteille (esim. lähestymiskytkimille) (vain tulopisteille). Virtalähteen PLC-kuormien ajamiseen tarjoaa...

(6) Oheisliitännät

Oheisliitäntäpiirit yhdistävät kämmentietokoneita tai muita graafisia ohjelmoijia, tekstinäyttöjä ja voivat muodostaa PLC-ohjausverkon oheisrajapinnan kautta. PLC:t voivat muodostaa yhteyden tietokoneisiin PC/PPI-kaapelilla tai MPI-kortilla RS-485-liitännän kautta, mikä mahdollistaa ohjelmoinnin, valvonnan, verkottamisen ja muut toiminnot.

2. PLC:iden ohjelmistokomponentit

PLC-ohjelmisto koostuu järjestelmäohjelmista ja käyttäjäohjelmista. Järjestelmäohjelmat ovat PLC-valmistajien suunnittelemia ja kirjoittamia, ja ne tallennetaan PLC:n järjestelmämuistiin. Käyttäjät eivät voi suoraan lukea, kirjoittaa tai muokata niitä. Järjestelmäohjelmat sisältävät tyypillisesti muun muassa järjestelmän diagnostiikkaohjelmia, syötteiden käsittelyohjelmia, käännösohjelmia, tiedonsiirtoohjelmia ja valvontaohjelmia.

User-ohjelmat ovat käännetty käyttäjät PLC-ohjelmointikielillä ohjausvaatimusten perusteella. PLC-sovelluksissa kriittisin näkökohta on käyttää PLC-ohjelmointikieliä käyttäjäohjelmien kirjoittamiseen ohjaustavoitteiden saavuttamiseksi. Koska PLC:t on kehitetty erityisesti teolliseen ohjaukseen, niiden ensisijaiset käyttäjät ovat sähköteknikot. Perinteisten tapojensa ja oppimiskykynsä huomioon ottamiseksi PLC:t käyttävät ensisijaisesti erityisiä kieliä, jotka ovat yksinkertaisempia, ymmärrettävämpiä ja intuitiivisempia kuin tietokonekielet.

Graafinen ohjerakenne

Eksplisiittiset muuttujat ja vakiot

Yksinkertaistettu ohjelmarakenne

Yksinkertaistettu sovellusohjelmistojen luontiprosessi

Parannetut virheenkorjaustyökalut

3. PLC:iden perustoimintaperiaate

PLC-skannausprosessi on jaettu pääasiassa kolmeen vaiheeseen: tulon näytteistys, käyttäjäohjelman suorittaminen ja tulosteen päivitys. Kuten kuvassa: [Kuva]

Syöttönäytteenottovaihe

Tulon näytteitysvaiheen aikana PLC lukee peräkkäin kaikki tulotilat ja tiedot skannaustavalla ja tallentaa ne vastaaviin I/O-kuva-alueen yksiköihin. Kun syötteen näytteenotto on valmis, prosessi siirtyy käyttäjäohjelman suoritus- ja tulosteen virkistysvaiheisiin. Näissä kahdessa vaiheessa, vaikka tulon tilat ja tiedot muuttuisivat, I/O-kuva-alueen vastaavien yksiköiden tilat ja tiedot eivät muutu. Siksi, jos tulo on pulssisignaali, pulssin leveyden on oltava suurempi kuin yksi skannausjakso, jotta tulo voidaan lukea kaikissa olosuhteissa.

Käyttäjäohjelman suoritusvaihe

Käyttäjäohjelman suoritusvaiheessa PLC skannaa aina käyttäjäohjelman (ladder diagram) ylhäältä alas -järjestyksessä. Kun skannataan jokaista tikapuukaaviota, se skannaa ensin tikapuukaavion vasemmalla puolella olevien koskettimien muodostaman ohjauspiirin. Loogiset toiminnot suoritetaan ohjauspiirissä vasemmalta oikealle, ylhäältä alas järjestyksessä. Sitten loogisten toimintojen tulosten perusteella päivitetään vastaavan bitin tila loogisen kelan järjestelmän RAM-tallennusalueella tai vastaavan bitin tila I/O-kuva-alueella lähtökäämille tai määritetään, suoritetaanko tikapuukaavion määrittelemät erikoistoimintokäskyt.

Eli käyttäjäohjelman suorituksen aikana vain I/O-kuva-alueen tulopisteiden tilat ja tiedot pysyvät ennallaan, kun taas I/O-kuva-alueella tai järjestelmän RAM-tallennusalueella olevien muiden lähtöpisteiden ja soft-laitteiden tilat ja tiedot voivat muuttua. Korkeammalle sijoitetut tikapuukaaviot vaikuttavat näihin keloihin tai tietoihin viittaavien alempien tikapuukaavioiden suoritustuloksiin. Päinvastoin, alempien tikapuukaavioiden loogisten kelojen päivitetyt tilat tai tiedot vaikuttavat vain ylempien tikapuiden kaavioihin seuraavassa skannausjaksossa.

Output Refreshing Stage

Kun käyttäjäohjelman skannaus on valmis, PLC siirtyy tulosteen virkistysvaiheeseen. Tämän vaiheen aikana CPU päivittää kaikki lähtösalpapiirit I/O-kuva-alueen tilojen ja tietojen mukaan ja ohjaa vastaavat oheislaitteet lähtöpiirien kautta. Tämä merkitsee PLC:n todellista lähtöä.

Input/Output Lag-ilmiö

PLC-työprosessista voidaan tehdä seuraavat johtopäätökset:

Ohjelmat suoritetaan skannaustavalla, mikä johtaa luontaiseen viiveeseen tulo- ja lähtösignaalien välisessä loogisessa suhteessa. Mitä pidempi skannausjakso on, sitä vakavampi viive.

Kolmen päätyövaiheen – tulonäytteenotto, käyttäjäohjelman suoritus ja tulosteen päivitys – viemän ajan lisäksi skannausjakso sisältää myös järjestelmän hallintatoimintoihin kuluvan ajan. Ohjelman suorittamiseen kuluva aika liittyy ohjelman pituuteen ja käskytoimintojen monimutkaisuuteen, kun taas muut tekijät pysyvät suhteellisen vakioina. Skannausjaksot ovat tyypillisesti millisekuntien tai mikrosekuntien luokkaa.

N:nnen skannaussuorituksen aikana syöttödata, johon luotetaan, on näytteitysarvo X, joka on saatu kyseisen skannausjakson näytteitysvaiheen aikana. Lähtötieto Y(n) perustuu sekä edellisen skannauksen lähtöarvoon Y(n-1) että nykyiseen lähtöarvoon Yn. Lähtöliittimeen lähetetty signaali edustaa lopputulosta Yn sen jälkeen, kun kaikki laskelmat on suoritettu tämän jakson aikana.

Input/output vasteviive ei liity pelkästään skannausmenetelmään vaan myös ohjelman suunnittelun järjestelyyn.