पीएलसी नॉलेज राउंड-अप: इलेक्ट्रिकल इंजीनियरों के लिए आवश्यक अध्ययन!
पीएलसी नॉलेज राउंड-अप: इलेक्ट्रिकल इंजीनियरों के लिए आवश्यक अध्ययन!
I. पीएलसी की परिभाषा और वर्गीकरण
पीएलसी, या प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर, सार्वभौमिक औद्योगिक नियंत्रण उपकरणों की एक नई पीढ़ी है। यह माइक्रोप्रोसेसरों पर आधारित है और कंप्यूटर प्रौद्योगिकी, स्वचालित नियंत्रण प्रौद्योगिकी और संचार प्रौद्योगिकी को एकीकृत करता है। औद्योगिक वातावरण के लिए डिज़ाइन किए गए, पीएलसी में नियंत्रण प्रक्रियाओं और उपयोगकर्ताओं के लिए उन्मुख "प्राकृतिक भाषा" का उपयोग करके समझने में आसान प्रोग्रामिंग की सुविधा है। वे सादगी, संचालन में आसानी और उच्च विश्वसनीयता की विशेषता रखते हैं।
रिले अनुक्रमिक नियंत्रण से विकसित, पीएलसी माइक्रोप्रोसेसरों के आसपास केंद्रित होते हैं और बहुमुखी स्वचालित नियंत्रण उपकरणों के रूप में काम करते हैं। आइए विशेष बातों पर गौर करें:
1. परिभाषा
पीएलसी एक डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली है जिसे औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह तार्किक गणना, अनुक्रमिक नियंत्रण, समय, गिनती और अंकगणित जैसे कार्यों के लिए निर्देशों को संग्रहीत करने के लिए प्रोग्राम योग्य मेमोरी का उपयोग करता है। डिजिटल और एनालॉग इनपुट और आउटपुट के साथ इंटरफेस करके, पीएलसी विभिन्न यांत्रिक उपकरणों और उत्पादन प्रक्रियाओं को नियंत्रित करते हैं। दोनों पीएलसी और उनके परिधीय उपकरणों को औद्योगिक नियंत्रण प्रणालियों के साथ सहजता से एकीकृत करने और कार्यात्मक विस्तार की सुविधा के लिए डिज़ाइन किया गया है।
2. वर्गीकरण
पीएलसी उत्पाद अलग-अलग विशिष्टताओं और प्रदर्शन क्षमताओं के साथ विस्तृत विविधता में आते हैं। उन्हें संरचनात्मक रूप, कार्यात्मक अंतर और I/O बिंदुओं की संख्या के आधार पर मोटे तौर पर वर्गीकृत किया गया है।
2.1 संरचनात्मक रूप द्वारा वर्गीकरण
पीएलसी को उनके संरचनात्मक स्वरूप के आधार पर अभिन्न और मॉड्यूलर प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है।
(1) इंटीग्रल पीएलसी
इंटीग्रल पीएलसी में बिजली आपूर्ति, सीपीयू और आई/ओ इंटरफेस जैसे घटक एक ही कैबिनेट में होते हैं। वे अपनी कॉम्पैक्ट संरचना, छोटे आकार और सामर्थ्य के लिए जाने जाते हैं। छोटे आकार के पीएलसी आमतौर पर इस अभिन्न संरचना को अपनाते हैं। एक इंटीग्रल पीएलसी में विभिन्न I/O बिंदुओं वाली एक बुनियादी इकाई (जिसे मुख्य इकाई भी कहा जाता है) और एक विस्तार इकाई होती है। मूल इकाई में सीपीयू, आई/ओ इंटरफेस, आई/ओ विस्तार इकाइयों से कनेक्ट करने के लिए एक विस्तार पोर्ट और प्रोग्रामर या ईपीरोम लेखक से कनेक्ट करने के लिए इंटरफेस शामिल हैं। दूसरी ओर, विस्तार इकाई में सीपीयू के बिना केवल I/O और बिजली आपूर्ति घटक होते हैं। मूल इकाई और विस्तार इकाई आमतौर पर एक फ्लैट केबल के माध्यम से जुड़ी होती हैं। इंटीग्रल पीएलसी को अपनी क्षमताओं का विस्तार करने के लिए विशेष फ़ंक्शन इकाइयों, जैसे एनालॉग इकाइयों और स्थिति नियंत्रण इकाइयों से भी सुसज्जित किया जा सकता है।
(2) मॉड्यूलर पीएलसी
मॉड्यूलर पीएलसी में प्रत्येक घटक के लिए अलग-अलग मॉड्यूल होते हैं, जैसे सीपीयू मॉड्यूल, आई/ओ मॉड्यूल, बिजली आपूर्ति मॉड्यूल (कभी-कभी सीपीयू मॉड्यूल के भीतर एकीकृत), और विभिन्न फ़ंक्शन मॉड्यूल। ये मॉड्यूल एक फ्रेमवर्क या बैकप्लेन पर लगे होते हैं। मॉड्यूलर पीएलसी का लाभ उनके लचीले विन्यास में निहित है, जो आवश्यकतानुसार विभिन्न सिस्टम स्केल के चयन की अनुमति देता है। इन्हें इकट्ठा करना, विस्तार करना और रखरखाव करना भी आसान है। मध्यम और बड़े आकार के पीएलसी आमतौर पर एक मॉड्यूलर संरचना अपनाते हैं।
इसके अतिरिक्त, कुछ पीएलसी इंटीग्रल और मॉड्यूलर दोनों प्रकार की विशेषताओं को जोड़ते हैं, जिसे स्टैक्ड पीएलसी के रूप में जाना जाता है। स्टैक्ड पीएलसी में, सीपीयू, बिजली आपूर्ति और आई/ओ इंटरफेस जैसे घटक केबल के माध्यम से जुड़े स्वतंत्र मॉड्यूल हैं और इन्हें परत दर परत स्टैक किया जा सकता है। यह डिज़ाइन न केवल लचीला सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन प्रदान करता है बल्कि एक कॉम्पैक्ट आकार की भी अनुमति देता है।
2.2 कार्य के आधार पर वर्गीकरण
उनकी कार्यात्मक क्षमताओं के आधार पर, पीएलसी को तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: लो-एंड, मिड-रेंज और हाई-एंड।
(1) लो-एंड पीएलसी
लो-एंड पीएलसी में तार्किक संचालन, समय, गिनती, स्थानांतरण, आत्म-निदान और निगरानी जैसे बुनियादी कार्य होते हैं। उनमें सीमित मात्रा में एनालॉग इनपुट/आउटपुट, अंकगणितीय संचालन, डेटा स्थानांतरण और तुलना, और संचार कार्य भी शामिल हो सकते हैं। ये पीएलसी मुख्य रूप से एकल-मशीन नियंत्रण प्रणालियों के लिए उपयोग किए जाते हैं जिनमें तार्किक नियंत्रण, अनुक्रमिक नियंत्रण या थोड़ी मात्रा में एनालॉग नियंत्रण शामिल होता है।
(2) मिड-रेंज पीएलसी
लो-एंड पीएलसी के कार्यों के अलावा, मिड-रेंज पीएलसी एनालॉग इनपुट/आउटपुट, अंकगणितीय संचालन, डेटा ट्रांसफर और तुलना, संख्या प्रणाली रूपांतरण, रिमोट आई/ओ, सबरूटीन और संचार नेटवर्किंग में मजबूत क्षमताएं प्रदान करते हैं। कुछ में व्यवधान नियंत्रण और पीआईडी नियंत्रण फ़ंक्शन भी हो सकते हैं, जो उन्हें जटिल नियंत्रण प्रणालियों के लिए उपयुक्त बनाते हैं।
(3) हाई-एंड पीएलसी
उच्च-स्तरीय पीएलसी, मध्य-श्रेणी पीएलसी की क्षमताओं के अलावा, उन्नत कार्य जैसे हस्ताक्षरित अंकगणितीय संचालन, मैट्रिक्स गणना, बिट लॉजिक संचालन, वर्गमूल गणना और अन्य विशेष फ़ंक्शन संचालन शामिल हैं। इनमें टेबल निर्माण और टेबल स्थानांतरण क्षमताएं भी शामिल हैं। हाई-एंड पीएलसी उन्नत संचार और नेटवर्किंग कार्यक्षमताओं का दावा करते हैं, जो बड़े पैमाने पर प्रक्रिया नियंत्रण या वितरित नेटवर्क नियंत्रण प्रणालियों के गठन को सक्षम करते हैं, जिससे फैक्ट्री स्वचालन प्राप्त होता है।
2.3 I/O अंक द्वारा वर्गीकरण
I/O बिंदुओं की संख्या के आधार पर, PLC को छोटी, मध्यम और बड़ी श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है।
(1) छोटी पीएलसी
छोटे पीएलसी में 256 से कम I/O पॉइंट होते हैं, इनमें एकल सीपीयू की सुविधा होती है, और 8-बिट या 16-बिट प्रोसेसर का उपयोग होता है। उनकी उपयोगकर्ता मेमोरी क्षमता आमतौर पर 4KB से कम होती है।
(2) मध्यम पीएलसी
मीडियम पीएलसी में 256 और 2048 के बीच I/O पॉइंट होते हैं, दोहरे सीपीयू कार्यरत होते हैं, और उपयोगकर्ता मेमोरी क्षमता 2KB से 8KB तक होती है।
(3) बड़ी पीएलसी
बड़े पीएलसी 2048 से अधिक आई/ओ पॉइंट का दावा करते हैं, कई सीपीयू का उपयोग करते हैं, और 16-बिट या 32-बिट प्रोसेसर से लैस होते हैं। इनकी यूजर मेमोरी क्षमता 8KB से 16KB तक होती है।
दुनिया भर में, पीएलसी उत्पादों को तीन प्रमुख क्षेत्रीय प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: अमेरिकी, यूरोपीय और जापानी। अमेरिकी और यूरोपीय पीएलसी प्रौद्योगिकियों को स्वतंत्र रूप से विकसित किया गया था, जिसके परिणामस्वरूप उनके उत्पादों के बीच अलग-अलग अंतर थे। संयुक्त राज्य अमेरिका से शुरू की गई जापानी पीएलसी तकनीक, अमेरिकी पीएलसी से कुछ विशेषताएं प्राप्त करती है लेकिन छोटे आकार के पीएलसी पर केंद्रित होती है। जबकि अमेरिकी और यूरोपीय पीएलसी अपने मध्यम और बड़े आकार की पेशकशों के लिए प्रसिद्ध हैं, जापानी पीएलसी अपने छोटे आकार के समकक्षों के लिए प्रसिद्ध हैं।
द्वितीय. पीएलसी के कार्य और अनुप्रयोग क्षेत्र
पीएलसी रिले-संपर्ककर्ता नियंत्रण और कंप्यूटर के लचीलेपन के लाभों को जोड़ती है। यह अद्वितीय डिज़ाइन अन्य नियंत्रकों की तुलना में पीएलसी में कई अद्वितीय विशेषताएं पेश करता है।
1. पीएलसी के कार्य
एक सार्वभौमिक औद्योगिक स्वचालित नियंत्रण उपकरण के रूप में जो माइक्रोप्रोसेसरों पर केंद्रित है और कंप्यूटर प्रौद्योगिकी, स्वचालित नियंत्रण प्रौद्योगिकी और संचार प्रौद्योगिकी को एकीकृत करता है, पीएलसी कई फायदे प्रदान करता है। इनमें उच्च विश्वसनीयता, कॉम्पैक्ट आकार, मजबूत कार्यक्षमता, सरल और लचीला प्रोग्राम डिज़ाइन, बहुमुखी प्रतिभा और आसान रखरखाव शामिल हैं। नतीजतन, पीएलसी को धातु विज्ञान, ऊर्जा, रसायन, परिवहन और बिजली उत्पादन जैसे क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग मिलते हैं, जो आधुनिक औद्योगिक नियंत्रण (रोबोट और सीएडी/सीएएम के साथ) के तीन स्तंभों में से एक के रूप में उभर रहे हैं। पीएलसी की विशेषताओं के आधार पर, उनके कार्यात्मक रूपों को निम्नानुसार संक्षेपित किया जा सकता है:
(1) तर्क नियंत्रण स्विच करना
पीएलसी में मजबूत तार्किक गणना क्षमताएं होती हैं, जो उन्हें विभिन्न सरल और जटिल तार्किक नियंत्रण प्राप्त करने में सक्षम बनाती हैं। यह पारंपरिक रिले-संपर्ककर्ता नियंत्रण की जगह लेने वाला पीएलसी का सबसे मौलिक और व्यापक रूप से लागू डोमेन है।
(2) एनालॉग नियंत्रण
पीएलसीएस ए/डी और डी/ए रूपांतरण मॉड्यूल से सुसज्जित हैं। ए/डी मॉड्यूल क्षेत्र से एनालॉग मात्राओं - जैसे तापमान, दबाव, प्रवाह और गति - को डिजिटल मात्रा में परिवर्तित करता है। इन डिजिटल मात्राओं को पीएलसी के भीतर माइक्रोप्रोसेसर द्वारा संसाधित किया जाता है (क्योंकि माइक्रोप्रोसेसर केवल डिजिटल मात्रा को संभाल सकते हैं) और बाद में नियंत्रण के लिए उपयोग किया जाता है। वैकल्पिक रूप से, डी/ए मॉड्यूल नियंत्रित वस्तु को नियंत्रित करने के लिए डिजिटल मात्राओं को वापस एनालॉग मात्राओं में परिवर्तित करता है, जिससे पीएलसी एनालॉग मात्राओं पर नियंत्रण स्थापित करने में सक्षम होता है।
(3) प्रक्रिया नियंत्रण
आधुनिक मध्यम और बड़े आकार के पीएलसी में आमतौर पर पीआईडी नियंत्रण मॉड्यूल होते हैं, जो बंद-लूप प्रक्रिया नियंत्रण को सक्षम करते हैं। जब नियंत्रण प्रक्रिया के दौरान एक चर विचलन करता है, तो पीएलसी पीआईडी एल्गोरिथ्म का उपयोग करके सही आउटपुट की गणना करता है, जिससे उत्पादन प्रक्रिया को समायोजित किया जाता है और सेटपॉइंट पर चर को बनाए रखा जाता है। वर्तमान में, कई छोटे आकार के पीएलसी में पीआईडी नियंत्रण कार्यक्षमता भी शामिल होती है।
(4) समय एवं गिनती नियंत्रण
पीएलसी मजबूत समय और गिनती क्षमताओं का दावा करते हैं, जो दर्जनों, सैकड़ों या हजारों टाइमर और काउंटर प्रदान करने में सक्षम हैं। उपयोगकर्ता प्रोग्राम लिखते समय, या प्रोग्रामर के माध्यम से साइट पर ऑपरेटरों द्वारा समय अवधि और गिनती मान मनमाने ढंग से निर्धारित किए जा सकते हैं। यह समय और गिनती नियंत्रण को सक्षम बनाता है। यदि उपयोगकर्ताओं को उच्च-आवृत्ति संकेतों को गिनने की आवश्यकता है, तो वे उच्च-गति गिनती मॉड्यूल का विकल्प चुन सकते हैं।
(5) अनुक्रमिक नियंत्रण
औद्योगिक नियंत्रण में, पीएलसी चरण निर्देशों या शिफ्ट रजिस्टर प्रोग्रामिंग के माध्यम से अनुक्रमिक नियंत्रण प्राप्त किया जा सकता है।
(6) डाटा प्रोसेसिंग
आधुनिक पीएलसी न केवल अंकगणितीय संचालन, डेटा स्थानांतरण, सॉर्टिंग और टेबल लुक-अप करने में सक्षम हैं बल्कि डेटा तुलना, डेटा रूपांतरण, डेटा संचार, डेटा डिस्प्ले और प्रिंटिंग भी कर सकते हैं। उनके पास मजबूत डेटा प्रोसेसिंग क्षमताएं हैं।
(7) संचार और नेटवर्किंग
अधिकांश आधुनिक पीएलसी संचार और नेटवर्क प्रौद्योगिकियों को शामिल करते हैं, जिनमें रिमोट आई/ओ नियंत्रण के लिए आरएस-232 या आरएस-485 इंटरफेस शामिल हैं। एकाधिक पीएलसी को नेटवर्क किया जा सकता है और एक दूसरे के साथ संचार किया जा सकता है। बाहरी उपकरणों की सिग्नल प्रोसेसिंग इकाइयाँ एक या अधिक प्रोग्रामयोग्य नियंत्रकों के साथ प्रोग्राम और डेटा का आदान-प्रदान कर सकती हैं। प्रोग्राम ट्रांसफर, डेटा फ़ाइल ट्रांसफर, मॉनिटरिंग और डायग्नोस्टिक्स संचार इंटरफेस या संचार प्रोसेसर के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है, जो प्रोग्राम और डेटा ट्रांसफर की सुविधा के लिए मानक हार्डवेयर इंटरफेस या मालिकाना संचार प्रोटोकॉल का उपयोग करते हैं।
2. पीएलसी के अनुप्रयोग क्षेत्र
वर्तमान में, पीएलसी लौह और इस्पात, पेट्रोलियम, रसायन, बिजली, निर्माण सामग्री, यांत्रिक विनिर्माण, ऑटोमोबाइल, हल्के वस्त्र, परिवहन, पर्यावरण संरक्षण और सांस्कृतिक मनोरंजन सहित विभिन्न उद्योगों में घरेलू और अंतरराष्ट्रीय स्तर पर व्यापक रूप से कार्यरत हैं। उनके अनुप्रयोगों को मोटे तौर पर निम्नानुसार वर्गीकृत किया जा सकता है:
(1) तर्क नियंत्रण स्विच करना
यह पीएलसी का सबसे मौलिक और व्यापक रूप से लागू डोमेन है, जो तार्किक और अनुक्रमिक नियंत्रण प्राप्त करने के लिए पारंपरिक रिले सर्किट की जगह लेता है। पीएलसी का उपयोग एकल-मशीन नियंत्रण के साथ-साथ मल्टी-मशीन समूह नियंत्रण और स्वचालित उत्पादन लाइनों, जैसे इंजेक्शन मोल्डिंग मशीन, प्रिंटिंग मशीन, स्टेपलिंग मशीन, संयोजन मशीन टूल्स, पीसने वाली मशीन, पैकेजिंग उत्पादन लाइन और इलेक्ट्रोप्लेटिंग असेंबली लाइन के लिए किया जा सकता है।
(2) एनालॉग नियंत्रण
औद्योगिक उत्पादन प्रक्रियाओं में, कई लगातार बदलती मात्राएँ - जैसे तापमान, दबाव, प्रवाह, तरल स्तर और गति - अनुरूप मात्राएँ हैं। पीएलसी को एनालॉग मात्रा को संभालने में सक्षम बनाने के लिए, एनालॉग और डिजिटल मात्रा के बीच ए/डी और डी/ए रूपांतरण का एहसास होना चाहिए। पीएलसी निर्माता पीएलसी के लिए एनालॉग नियंत्रण अनुप्रयोगों की सुविधा के लिए ए/डी और डी/ए रूपांतरण मॉड्यूल का उत्पादन करते हैं।
(3) गति नियंत्रण
पीएलसीरोटरी या रैखिक गति नियंत्रण के लिए उपयोग किया जा सकता है। नियंत्रण प्रणाली कॉन्फ़िगरेशन के संदर्भ में, प्रारंभिक अनुप्रयोगों ने I/O मॉड्यूल को स्विच करने के लिए सीधे स्थिति सेंसर और एक्चुएटर्स को जोड़ा। आजकल, विशेष गति नियंत्रण मॉड्यूल आम तौर पर नियोजित होते हैं। ये मॉड्यूल स्टेपर मोटर्स या सर्वो मोटर्स के लिए सिंगल-एक्सिस या मल्टी-एक्सिस स्थिति नियंत्रण चला सकते हैं। दुनिया भर में लगभग सभी प्रमुख पीएलसी निर्माताओं के उत्पादों में गति नियंत्रण क्षमताएं होती हैं, जिनका व्यापक रूप से विभिन्न मशीनरी, मशीन टूल्स, रोबोट, लिफ्ट और अन्य अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।
(4) प्रक्रिया नियंत्रण
प्रक्रिया नियंत्रण से तात्पर्य तापमान, दबाव और प्रवाह जैसी एनालॉग मात्राओं के बंद-लूप नियंत्रण से है। धातुकर्म, रसायन इंजीनियरिंग, ताप उपचार और बॉयलर नियंत्रण जैसे क्षेत्रों में इसका व्यापक अनुप्रयोग है। औद्योगिक नियंत्रण कंप्यूटर के रूप में, पीएलसी को बंद-लूप नियंत्रण को पूरा करने के लिए विभिन्न नियंत्रण एल्गोरिदम के साथ प्रोग्राम किया जा सकता है। पीआईडी नियंत्रण बंद-लूप नियंत्रण प्रणालियों में आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली विनियमन विधि है। मध्यम और बड़े आकार के दोनों पीएलसी पीआईडी मॉड्यूल से सुसज्जित हैं, और वर्तमान में, कई छोटे आकार के पीएलसी भी इस कार्यात्मक मॉड्यूल की सुविधा देते हैं। पीआईडी प्रसंस्करण में आम तौर पर एक समर्पित पीआईडी सबरूटीन चलाना शामिल होता है।
(5) डाटा प्रोसेसिंग
आधुनिक पीएलसी गणितीय संचालन (मैट्रिक्स गणना, फ़ंक्शन गणना, तार्किक संचालन सहित), डेटा ट्रांसफर, डेटा रूपांतरण, सॉर्टिंग, टेबल लुक-अप और बिट हेरफेर फ़ंक्शन से लैस हैं। वे डेटा अधिग्रहण, विश्लेषण और प्रसंस्करण कर सकते हैं। इन डेटा की तुलना विशिष्ट नियंत्रण संचालन करने के लिए मेमोरी में संग्रहीत संदर्भ मानों से की जा सकती है या संचार कार्यों के माध्यम से अन्य बुद्धिमान उपकरणों तक प्रेषित की जा सकती है। इन्हें मुद्रित एवं सारणीबद्ध भी किया जा सकता है। डेटा प्रोसेसिंग का उपयोग आमतौर पर बड़े पैमाने पर नियंत्रण प्रणालियों में किया जाता है, जैसे कि मानव रहित लचीली विनिर्माण प्रणाली, और प्रक्रिया नियंत्रण प्रणालियों में, जैसे कि कागज निर्माण, धातु विज्ञान और खाद्य उद्योग में।
(6) संचार और नेटवर्किंग
पीएलसी संचार में पीएलसी और पीएलसी और अन्य बुद्धिमान उपकरणों के बीच संचार शामिल है। कंप्यूटर नियंत्रण के विकास के साथ, फ़ैक्टरी स्वचालन नेटवर्क तेजी से आगे बढ़े हैं। सभी पीएलसी निर्माता पीएलसी की संचार क्षमताओं पर बहुत जोर देते हैं और उन्होंने अपने संबंधित नेटवर्क सिस्टम पेश किए हैं। हाल ही में निर्मित पीएलसी संचार इंटरफेस से सुसज्जित हैं, जो संचार को बहुत सुविधाजनक बनाते हैं।
तृतीय. पीएलसी की मूल संरचना और कार्य सिद्धांत
एक औद्योगिक नियंत्रण कंप्यूटर के रूप में, पीएलसी सामान्य कंप्यूटर के साथ संरचना में समानताएं साझा करते हैं। हालाँकि, अलग-अलग उपयोग परिदृश्यों और उद्देश्यों के कारण मतभेद उत्पन्न होते हैं।
1. पीएलसी के हार्डवेयर घटक
पीएलसी होस्ट का मूल संरचना आरेख नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है: [चित्र]
आरेख में, पीएलसी होस्ट में एक सीपीयू, मेमोरी (ईपीरोम, रैम), इनपुट/आउटपुट इकाइयां, परिधीय I/O इंटरफेस, संचार इंटरफेस और एक बिजली आपूर्ति शामिल है। इंटीग्रल पीएलसी के लिए, इन सभी घटकों को एक ही कैबिनेट में रखा गया है। मॉड्यूलर पीएलसी में, प्रत्येक घटक को स्वतंत्र रूप से एक मॉड्यूल के रूप में पैक किया जाता है, और मॉड्यूल एक रैक और केबल के माध्यम से जुड़े होते हैं। होस्ट के भीतर सभी भाग पावर बसों, नियंत्रण बसों, एड्रेस बसों और डेटा बसों के माध्यम से आपस में जुड़े हुए हैं। वास्तविक नियंत्रण वस्तु की आवश्यकताओं के आधार पर, विभिन्न बाहरी उपकरणों को अलग-अलग पीएलसी नियंत्रण प्रणाली बनाने के लिए कॉन्फ़िगर किया जाता है।
सामान्य बाहरी उपकरणों में प्रोग्रामर, प्रिंटर और EPROM लेखक शामिल हैं। पीएलसी को उच्च-स्तरीय मशीनों और अन्य पीएलसी के साथ संचार करने के लिए संचार मॉड्यूल से भी सुसज्जित किया जा सकता है, जिससे पीएलसी के लिए एक वितरित नियंत्रण प्रणाली बनती है।
नीचे पीएलसी के प्रत्येक घटक और उसकी भूमिका का परिचय दिया गया है, ताकि उपयोगकर्ताओं को पीएलसी के नियंत्रण सिद्धांतों और कार्य प्रक्रियाओं को बेहतर ढंग से समझने में मदद मिल सके।
(1) सीपीयू
सीपीयू पीएलसी का नियंत्रण केंद्र है। सीपीयू के नियंत्रण में, पीएलसी विभिन्न ऑन-साइट उपकरणों पर नियंत्रण प्राप्त करने के लिए समन्वय और व्यवस्थित संचालन करता है। एक माइक्रोप्रोसेसर और एक नियंत्रक से बना, सीपीयू तार्किक और गणितीय संचालन कर सकता है और नियंत्रण प्रणाली के विभिन्न आंतरिक घटकों के काम का समन्वय कर सकता है। नियंत्रक माइक्रोप्रोसेसर के सभी भागों के व्यवस्थित संचालन का प्रबंधन करता है। इसका प्राथमिक कार्य मेमोरी से निर्देशों को पढ़ना और उन्हें निष्पादित करना है।
(2) स्मृति
पीएलसी दो प्रकार की मेमोरी से सुसज्जित हैं: सिस्टम मेमोरी और उपयोगकर्ता मेमोरी। सिस्टम मेमोरी सिस्टम प्रबंधन प्रोग्रामों को संग्रहीत करती है, जिन्हें उपयोगकर्ता एक्सेस या संशोधित नहीं कर सकते हैं। उपयोगकर्ता मेमोरी संकलित एप्लिकेशन प्रोग्राम और कार्य डेटा स्थिति को संग्रहीत करती है। उपयोगकर्ता मेमोरी का वह भाग जो कार्य डेटा स्थितियों को संग्रहीत करता है उसे डेटा संग्रहण क्षेत्र के रूप में भी जाना जाता है। इसमें इनपुट/आउटपुट डेटा छवि क्षेत्र, टाइमर/काउंटर के लिए प्रीसेट और वर्तमान मूल्य डेटा क्षेत्र और मध्यवर्ती परिणामों को संग्रहीत करने के लिए बफर जोन शामिल हैं।
पीएलसी मेमोरी में मुख्य रूप से निम्नलिखित प्रकार शामिल हैं:
रीड-ओनली मेमोरी (ROM)
प्रोग्रामेबल रीड-ओनली मेमोरी (PROM)
इरेज़ेबल प्रोग्रामेबल रीड-ओनली मेमोरी (ईपीरोम)
विद्युत रूप से मिटाने योग्य प्रोग्रामयोग्य रीड-ओनली मेमोरी (ईईपीरोम)
रैंडम एक्सेस मेमोरी (रैम)
(3) इनपुट/आउटपुट (आई/ओ) मॉड्यूल
① इनपुट मॉड्यूल स्विच करना
स्विचिंग इनपुट डिवाइस में विभिन्न स्विच, बटन, सेंसर आदि शामिल हैं। पीएलसी इनपुट प्रकार डीसी, एसी या दोनों हो सकते हैं। इनपुट सर्किट के लिए बिजली की आपूर्ति बाहरी रूप से प्रदान की जा सकती है, या कुछ मामलों में, पीएलसी द्वारा आंतरिक रूप से आपूर्ति की जा सकती है।
② आउटपुट मॉड्यूल स्विच करना
आउटपुट मॉड्यूल उपयोगकर्ता प्रोग्राम को निष्पादित करते समय सीपीयू द्वारा टीटीएल-स्तरीय नियंत्रण सिग्नल आउटपुट को विशिष्ट उपकरण चलाने के लिए उत्पादन साइट पर आवश्यक सिग्नल में परिवर्तित करता है, जिससे निष्पादन तंत्र सक्रिय होता है।
(4) प्रोग्रामर
प्रोग्रामर पीएलसी के लिए एक आवश्यक बाहरी उपकरण है। यह उपयोगकर्ताओं को पीएलसी के उपयोगकर्ता प्रोग्राम मेमोरी में प्रोग्राम इनपुट करने, प्रोग्राम डीबग करने और प्रोग्राम निष्पादन की निगरानी करने की अनुमति देता है। प्रोग्रामेटिक रूप से, प्रोग्रामर को तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है:
हैंडहेल्ड प्रोग्रामर
ग्राफ़िकल प्रोग्रामर
सामान्य कंप्यूटर प्रोग्रामर
(5) बिजली आपूर्ति
बिजली आपूर्ति इकाई बाहरी बिजली (जैसे, 220V AC) को आंतरिक कार्यशील वोल्टेज में परिवर्तित करती है। बाहरी रूप से जुड़ी बिजली आपूर्ति को पीएलसी के भीतर एक समर्पित स्विच-मोड वोल्टेज नियामक के माध्यम से पीएलसी के आंतरिक सर्किट (उदाहरण के लिए, डीसी 5 वी, ± 12 वी, 24 वी) द्वारा आवश्यक कार्यशील वोल्टेज में परिवर्तित किया जाता है। यह बाहरी इनपुट उपकरणों (जैसे, निकटता स्विच) (केवल इनपुट बिंदुओं के लिए) के लिए 24V डीसी बिजली की आपूर्ति भी प्रदान करता है। पीएलसी भार चलाने के लिए बिजली की आपूर्ति किसके द्वारा प्रदान की जाती है...
(6) परिधीय इंटरफेस
परिधीय इंटरफ़ेस सर्किट हैंडहेल्ड प्रोग्रामर या अन्य ग्राफिकल प्रोग्रामर, टेक्स्ट डिस्प्ले को जोड़ते हैं, और परिधीय इंटरफ़ेस के माध्यम से एक पीएलसी नियंत्रण नेटवर्क बना सकते हैं। पीएलसी आरएस-485 इंटरफ़ेस के माध्यम से पीसी/पीपीआई केबल या एमपीआई कार्ड का उपयोग करके कंप्यूटर से कनेक्ट हो सकते हैं, जिससे प्रोग्रामिंग, मॉनिटरिंग, नेटवर्किंग और अन्य कार्य सक्षम हो सकते हैं।
2. पीएलसी के सॉफ्टवेयर घटक
पीएलसी सॉफ्टवेयर में सिस्टम प्रोग्राम और यूजर प्रोग्राम शामिल होते हैं। सिस्टम प्रोग्राम पीएलसी निर्माताओं द्वारा डिज़ाइन और लिखे जाते हैं और पीएलसी की सिस्टम मेमोरी में संग्रहीत होते हैं। उपयोगकर्ता उन्हें सीधे पढ़, लिख या संशोधित नहीं कर सकते। सिस्टम प्रोग्राम में आमतौर पर सिस्टम डायग्नोस्टिक प्रोग्राम, इनपुट प्रोसेसिंग प्रोग्राम, संकलन प्रोग्राम, सूचना हस्तांतरण प्रोग्राम और निगरानी कार्यक्रम शामिल होते हैं।
यूनियंत्रण आवश्यकताओं के आधार पर पीएलसी प्रोग्रामिंग भाषाओं का उपयोग करके उपयोगकर्ताओं द्वारा एसईआर प्रोग्राम संकलित किए जाते हैं। पीएलसी अनुप्रयोगों में, सबसे महत्वपूर्ण पहलू नियंत्रण उद्देश्यों को प्राप्त करने के लिए उपयोगकर्ता प्रोग्राम लिखने के लिए पीएलसी प्रोग्रामिंग भाषाओं का उपयोग करना है। चूंकि पीएलसी विशेष रूप से औद्योगिक नियंत्रण के लिए विकसित किए गए हैं, उनके प्राथमिक उपयोगकर्ता विद्युत तकनीशियन हैं। अपनी पारंपरिक आदतों और सीखने की क्षमताओं को पूरा करने के लिए, पीएलसी मुख्य रूप से समर्पित भाषाओं को नियोजित करते हैं जो कंप्यूटर भाषाओं की तुलना में सरल, अधिक समझने योग्य और अधिक सहज होती हैं।
ग्राफिकल निर्देश संरचना
स्पष्ट चर और स्थिरांक
सरलीकृत कार्यक्रम संरचना
सरलीकृत एप्लिकेशन सॉफ़्टवेयर जनरेशन प्रक्रिया
उन्नत डिबगिंग उपकरण
3. पीएलसी का मूल कार्य सिद्धांत
पीएलसी स्कैनिंग प्रक्रिया को मुख्य रूप से तीन चरणों में विभाजित किया गया है: इनपुट सैंपलिंग, उपयोगकर्ता प्रोग्राम निष्पादन और आउटपुट रिफ्रेशिंग। जैसा कि चित्र में दिखाया गया है: [चित्र]
इनपुट नमूनाकरण चरण
इनपुट सैंपलिंग चरण के दौरान, पीएलसी क्रमिक रूप से सभी इनपुट स्थितियों और डेटा को स्कैनिंग तरीके से पढ़ता है और उन्हें I/O छवि क्षेत्र की संबंधित इकाइयों में संग्रहीत करता है। इनपुट सैंपलिंग पूरी होने के बाद, प्रक्रिया उपयोगकर्ता प्रोग्राम निष्पादन और आउटपुट रिफ्रेशिंग चरणों पर आगे बढ़ती है। इन दो चरणों में, भले ही इनपुट स्थिति और डेटा बदल जाए, I/O छवि क्षेत्र की संबंधित इकाइयों में स्थिति और डेटा में बदलाव नहीं किया जाएगा। इसलिए, यदि इनपुट एक पल्स सिग्नल है, तो यह सुनिश्चित करने के लिए कि किसी भी परिस्थिति में इनपुट को पढ़ा जा सकता है, पल्स की चौड़ाई एक स्कैनिंग चक्र से अधिक होनी चाहिए।
उपयोगकर्ता प्रोग्राम निष्पादन चरण
उपयोगकर्ता प्रोग्राम निष्पादन चरण के दौरान, पीएलसी हमेशा उपयोगकर्ता प्रोग्राम (सीढ़ी आरेख) को ऊपर से नीचे अनुक्रम में स्कैन करता है। प्रत्येक सीढ़ी आरेख को स्कैन करते समय, यह पहले सीढ़ी आरेख के बाईं ओर संपर्कों द्वारा गठित नियंत्रण सर्किट को स्कैन करता है। नियंत्रण सर्किट पर तार्किक संचालन बाएँ से दाएँ, ऊपर से नीचे क्रम में किया जाता है। फिर, तार्किक संचालन के परिणामों के आधार पर, तार्किक कॉइल के लिए सिस्टम रैम स्टोरेज क्षेत्र में संबंधित बिट की स्थिति ताज़ा की जाती है, या आउटपुट कॉइल के लिए I/O छवि क्षेत्र में संबंधित बिट की स्थिति ताज़ा की जाती है, या यह निर्धारित किया जाता है कि सीढ़ी आरेख द्वारा निर्दिष्ट विशेष फ़ंक्शन निर्देशों को निष्पादित करना है या नहीं।
अर्थात्, उपयोगकर्ता प्रोग्राम के निष्पादन के दौरान, केवल I/O छवि क्षेत्र में इनपुट बिंदुओं की स्थिति और डेटा अपरिवर्तित रहता है, जबकि I/O छवि क्षेत्र या सिस्टम रैम स्टोरेज क्षेत्र में अन्य आउटपुट बिंदुओं और सॉफ्ट डिवाइस की स्थिति और डेटा बदल सकता है। ऊपर स्थित सीढ़ी आरेख निचले सीढ़ी आरेखों के निष्पादन परिणामों को प्रभावित करेंगे जो इन कॉइल्स या डेटा को संदर्भित करते हैं। इसके विपरीत, निचली सीढ़ी आरेखों में तार्किक कॉइल्स की ताज़ा स्थिति या डेटा केवल अगले स्कैनिंग चक्र में उच्च सीढ़ी आरेखों को प्रभावित करेगा।
आउटपुट रिफ्रेशिंग चरण
जब उपयोगकर्ता प्रोग्राम स्कैन पूरा हो जाता है, तो पीएलसी आउटपुट रिफ्रेशिंग चरण में प्रवेश करता है। इस चरण के दौरान, सीपीयू I/O छवि क्षेत्र में स्थिति और डेटा के अनुसार सभी आउटपुट लैच सर्किट को अपडेट करता है और आउटपुट सर्किट के माध्यम से संबंधित बाह्य उपकरणों को चलाता है। यह पीएलसी के वास्तविक आउटपुट को दर्शाता है।
इनपुट/आउटपुट लैग घटना
पीएलसी कार्य प्रक्रिया से, निम्नलिखित निष्कर्ष निकाले जा सकते हैं:
प्रोग्राम को स्कैनिंग तरीके से निष्पादित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप इनपुट और आउटपुट सिग्नल के बीच तार्किक संबंध में अंतर्निहित अंतराल होता है। स्कैनिंग चक्र जितना लंबा होगा, अंतराल उतना ही गंभीर होगा।
तीन मुख्य कामकाजी चरणों - इनपुट सैंपलिंग, उपयोगकर्ता प्रोग्राम निष्पादन और आउटपुट रिफ्रेशिंग - में लगने वाले समय के अलावा, स्कैनिंग चक्र में सिस्टम प्रबंधन संचालन में लगने वाला समय भी शामिल होता है। प्रोग्राम निष्पादन में लगने वाला समय प्रोग्राम की लंबाई और निर्देश संचालन की जटिलता से संबंधित है, जबकि अन्य कारक अपेक्षाकृत स्थिर रहते हैं। स्कैनिंग चक्र आम तौर पर मिलीसेकंड या माइक्रोसेकंड के क्रम पर होते हैं।
nवें स्कैन निष्पादन के दौरान, जिस इनपुट डेटा पर भरोसा किया जाता है वह उस स्कैनिंग चक्र के नमूना चरण के दौरान प्राप्त नमूना मूल्य X है। आउटपुट डेटा Y(n) पिछले स्कैन के आउटपुट मान Y(n-1) और वर्तमान आउटपुट मान Yn दोनों पर आधारित है। आउटपुट टर्मिनल को भेजा गया सिग्नल इस चक्र के दौरान सभी गणनाओं के निष्पादित होने के बाद अंतिम परिणाम Yn दर्शाता है।
इनपुट/आउटपुट प्रतिक्रिया अंतराल न केवल स्कैनिंग विधि से संबंधित है बल्कि प्रोग्राम डिज़ाइन की व्यवस्था से भी संबंधित है।