PLC-ի գիտելիքների ամփոփում. կարևոր ընթերցանություն էլեկտրատեխնիկների համար:

PLC-ի գիտելիքների ամփոփում. կարևոր ընթերցանություն էլեկտրատեխնիկների համար:

I. PLC-ների սահմանում և դասակարգում

PLC կամ Programmable Logic Controller-ը ունիվերսալ արդյունաբերական կառավարման սարքերի նոր սերունդ է: Այն հիմնված է միկրոպրոցեսորների վրա և միավորում է համակարգչային տեխնոլոգիաները, ավտոմատ կառավարման տեխնոլոգիաները և հաղորդակցման տեխնոլոգիաները: Նախագծված արդյունաբերական միջավայրերի համար՝ PLC-ներն ունեն հեշտ հասկանալի ծրագրավորում՝ օգտագործելով «բնական լեզու», որն ուղղված է վերահսկման գործընթացներին և օգտագործողներին: Դրանք բնութագրվում են պարզությամբ, շահագործման հեշտությամբ և բարձր հուսալիությամբ:

Ռելեի հաջորդական հսկողության արդյունքում առաջացած PLC-ները կենտրոնացած են միկրոպրոցեսորների շուրջ և ծառայում են որպես բազմակողմանի ավտոմատ կառավարման սարքեր: Եկեք խորանանք առանձնահատկությունների մեջ.

1. Սահմանում

PLC-ն թվային էլեկտրոնային համակարգ է, որը նախատեսված է արդյունաբերական կիրառությունների համար: Այն օգտագործում է ծրագրավորվող հիշողություն՝ այնպիսի գործողությունների համար հրահանգներ պահելու համար, ինչպիսիք են տրամաբանական հաշվարկը, հաջորդական կառավարումը, ժամանակացույցը, հաշվելը և թվաբանությունը: Շփվելով թվային և անալոգային մուտքերի և ելքերի հետ՝ PLC-ները վերահսկում են տարբեր մեխանիկական սարքավորումներ և արտադրական գործընթացներ: Ե՛վ PLC-ները, և՛ դրանց ծայրամասային սարքերը նախագծված են անխափան կերպով ինտեգրվելու արդյունաբերական կառավարման համակարգերին և հեշտացնելու ֆունկցիոնալ ընդլայնումը:

2. Դասակարգում

PLC արտադրանքները գալիս են լայն տեսականիով, տարբեր բնութագրերով և կատարողական հնարավորություններով: Դրանք լայնորեն դասակարգվում են՝ հիմնվելով կառուցվածքային ձևի, ֆունկցիոնալ տարբերությունների և I/O կետերի քանակի վրա:

2.1 Դասակարգում ըստ կառուցվածքային ձևի

PLC-ները կարելի է դասակարգել ինտեգրալ և մոդուլային տեսակների` ելնելով դրանց կառուցվածքային ձևից:

(1) Ինտեգրալ PLC

Ինտեգրալ PLC-ները պարունակում են այնպիսի բաղադրիչներ, ինչպիսիք են էներգիայի մատակարարումը, պրոցեսորը և մուտքի/ելքի ինտերֆեյսները մեկ կաբինետում: Նրանք հայտնի են իրենց կոմպակտ կառուցվածքով, փոքր չափսերով և մատչելի գնով: Փոքր չափի PLC-ները սովորաբար ընդունում են այս ինտեգրալ կառուցվածքը: Ինտեգրալ PLC-ն բաղկացած է հիմնական միավորից (նաև հայտնի է որպես հիմնական միավոր) տարբեր I/O կետերով և ընդարձակման միավորից: Հիմնական միավորը պարունակում է պրոցեսոր, I/O միջերեսներ, ընդլայնման միացք՝ I/O ընդլայնման միավորներին միանալու համար և միջերեսներ՝ ծրագրավորողին կամ EPROM գրողին միանալու համար: Ընդլայնման միավորը, ընդհակառակը, պարունակում է միայն I/O և սնուցման բաղադրիչներ՝ առանց պրոցեսորի: Հիմնական միավորը և ընդարձակման միավորը սովորաբար միացված են հարթ մալուխի միջոցով: Ինտեգրալ PLC-ները կարող են նաև համալրվել հատուկ ֆունկցիոնալ միավորներով, ինչպիսիք են անալոգային ագրեգատները և դիրքի կառավարման միավորները՝ ընդլայնելու իրենց հնարավորությունները:

(2) Մոդուլային PLC

Մոդուլային PLC-ներն ունեն առանձին մոդուլներ յուրաքանչյուր բաղադրիչի համար, ինչպիսիք են պրոցեսորի մոդուլները, մուտքի/ելքի մոդուլները, էներգիայի մատակարարման մոդուլները (երբեմն ինտեգրված պրոցեսորի մոդուլում) և տարբեր գործառույթների մոդուլներ: Այս մոդուլները տեղադրված են շրջանակի կամ հետնամասի վրա: Մոդուլային PLC-ների առավելությունը կայանում է նրանում, որ դրանք ճկուն են, ինչը թույլ է տալիս անհրաժեշտության դեպքում ընտրել համակարգի տարբեր մասշտաբներ: Դրանք նաև հեշտ են հավաքվում, ընդլայնվում և պահպանվում: Միջին և մեծ չափի PLC-ները սովորաբար ընդունում են մոդուլային կառուցվածք:

Բացի այդ, որոշ PLC-ներ համատեղում են ինչպես ինտեգրալ, այնպես էլ մոդուլային տիպերի բնութագրերը՝ ձևավորելով այն, ինչը հայտնի է որպես կուտակված PLC: Stacked PLC-ներում բաղադրիչները, ինչպիսիք են պրոցեսորը, էներգիայի մատակարարումը և I/O ինտերֆեյսը, անկախ մոդուլներ են, որոնք միացված են մալուխների միջոցով և կարող են շերտ առ շերտ դրվել: Այս դիզայնը ոչ միայն առաջարկում է ճկուն համակարգի կոնֆիգուրացիա, այլև թույլ է տալիս կոմպակտ չափսեր:

2.2 Դասակարգում ըստ ֆունկցիայի

Ելնելով իրենց ֆունկցիոնալ հնարավորություններից՝ PLC-ները կարելի է բաժանել երեք կատեգորիայի՝ ցածր, միջին և բարձրակարգ:

(1) ցածր մակարդակի PLC

Ցածր PLC-ները ունեն հիմնական գործառույթներ, ինչպիսիք են տրամաբանական գործողությունները, ժամանակի հաշվարկը, հաշվումը, տեղափոխումը, ինքնաախտորոշումը և մոնիտորինգը: Դրանք կարող են ներառել նաև անալոգային մուտքի/ելքի սահմանափակ քանակություն, թվաբանական գործողություններ, տվյալների փոխանցում և համեմատություն և հաղորդակցման գործառույթներ: Այս PLC-ները հիմնականում օգտագործվում են մեկ մեքենայի կառավարման համակարգերի համար, որոնք ներառում են տրամաբանական կառավարում, հաջորդական կառավարում կամ փոքր քանակությամբ անալոգային կառավարում:

(2) Միջին միջակայքի PLC

Ի լրումն ցածր դասի PLC-ների գործառույթների, միջին դասի PLC-ներն առաջարկում են ավելի ուժեղ հնարավորություններ անալոգային մուտքագրման/ելքի, թվաբանական գործողությունների, տվյալների փոխանցման և համեմատման, թվային համակարգի փոխակերպման, հեռակառավարման I/O-ի, ենթածրագրերի և կապի ցանցերում: Ոմանք կարող են նաև ունենալ ընդհատման հսկողություն և PID կառավարման գործառույթներ՝ դրանք հարմարեցնելով բարդ կառավարման համակարգերի համար:

(3) Բարձրակարգ PLC

Բարձրակարգ PLC-ները, ի լրումն միջին միջակայքի PLC-ների հնարավորությունների, ներառում են առաջադեմ գործառույթներ, ինչպիսիք են ստորագրված թվաբանական գործողություններ, մատրիցային հաշվարկներ, բիթային տրամաբանական գործողություններ, քառակուսի արմատների հաշվարկներ և այլ հատուկ գործառույթների գործողություններ: Նրանք նաև առանձնանում են սեղանի ստեղծման և սեղանի փոխանցման հնարավորություններով: Բարձրակարգ PLC-ները պարծենում են կապի և ցանցի բարելավված գործառույթներով, ինչը հնարավորություն է տալիս գործընթացի լայնածավալ վերահսկում կամ բաշխված ցանցի կառավարման համակարգերի ձևավորում՝ դրանով իսկ հասնելով գործարանի ավտոմատացման:

2.3 Դասակարգում ըստ I/O կետերի

Կախված I/O կետերի քանակից՝ PLC-ները կարող են դասակարգվել փոքր, միջին և մեծ կատեգորիաների:

(1) Փոքր PLC

Փոքր PLC-ներն ունեն ավելի քիչ, քան 256 I/O կետ, ունեն մեկ պրոցեսոր և օգտագործում են 8-բիթանոց կամ 16-բիթանոց պրոցեսորներ: Նրանց օգտագործողի հիշողության ծավալը սովորաբար 4 ԿԲ-ից ցածր է:

(2) Միջին PLC

Միջին PLC-ներն ունեն 256-ից մինչև 2048 I/O կետեր, օգտագործում են կրկնակի պրոցեսորներ և ունեն օգտատիրոջ հիշողության հզորություն՝ տատանվում է 2KB-ից մինչև 8KB:

(3) Խոշոր PLC

Խոշոր PLC-ները պարծենում են ավելի քան 2048 I/O կետերով, օգտագործում են բազմաթիվ պրոցեսորներ և հագեցած են 16-բիթանոց կամ 32-բիթանոց պրոցեսորներով: Նրանց օգտագործողի հիշողության ծավալը տատանվում է 8 ԿԲ-ից մինչև 16 ԿԲ:

Ամբողջ աշխարհում PLC-ի արտադրանքը կարելի է դասակարգել երեք հիմնական տարածաշրջանային տիպերի՝ ամերիկյան, եվրոպական և ճապոնական: Ամերիկյան և եվրոպական PLC տեխնոլոգիաները մշակվել են ինքնուրույն, ինչը հանգեցրել է նրանց արտադրանքի հստակ տարբերությունների: Ճապոնական PLC տեխնոլոգիան, որը ներդրվել է Միացյալ Նահանգներից, ժառանգում է որոշակի բնութագրեր ամերիկյան PLC-ներից, բայց կենտրոնանում է փոքր չափի PLC-ների վրա: Մինչ ամերիկյան և եվրոպական PLC-ները հայտնի են իրենց միջին և մեծ առաջարկներով, ճապոնական PLC-ները հայտնի են իրենց փոքր չափսի գործընկերներով:

II. PLC-ների գործառույթները և կիրառման դաշտերը

PLC-ները համատեղում են ռելե-կոնտակտորի կառավարման առավելությունները և համակարգիչների ճկունությունը: Այս յուրահատուկ դիզայնը赋予了PLC-ն ունի բազմաթիվ անզուգական հատկանիշներ՝ համեմատած այլ կարգավորիչների հետ:

1. PLC-ների գործառույթները

Որպես ունիվերսալ արդյունաբերական ավտոմատ կառավարման սարք, որը կենտրոնացած է միկրոպրոցեսորների շուրջ և միավորում է համակարգչային տեխնոլոգիաները, ավտոմատ կառավարման տեխնոլոգիաները և հաղորդակցման տեխնոլոգիաները, PLC-ներն առաջարկում են բազմաթիվ առավելություններ: Դրանք ներառում են բարձր հուսալիություն, կոմպակտ չափսեր, ուժեղ ֆունկցիոնալություն, պարզ և ճկուն ծրագրի դիզայն, բազմակողմանիություն և հեշտ սպասարկում: Հետևաբար, PLC-ները լայն կիրառություն են գտնում այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են մետալուրգիան, էներգետիկան, քիմիական նյութերը, տրանսպորտը և էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը՝ առաջանալով որպես ժամանակակից արդյունաբերական կառավարման երեք հիմնասյուներից մեկը (ռոբոտների և CAD/CAM-ի կողքին): Ելնելով PLC-ների բնութագրերից՝ դրանց գործառական ձևերը կարելի է ամփոփել հետևյալ կերպ.

(1) Անցման տրամաբանական կառավարում

PLC-ներն ունեն տրամաբանական հաշվարկման հզոր հնարավորություններ, որոնք հնարավորություն են տալիս հասնել տարբեր պարզ և բարդ տրամաբանական հսկողության: Սա PLC-ների ամենահիմնարար և լայնորեն կիրառվող տիրույթն է, որը փոխարինում է ավանդական ռելե-կոնտակտորի կառավարմանը:

(2) Անալոգային հսկողություն

PLC-ները հագեցած են A/D և D/A փոխակերպման մոդուլներով: A/D մոդուլը դաշտից անալոգային մեծությունները, ինչպիսիք են ջերմաստիճանը, ճնշումը, հոսքը և արագությունը, վերածում է թվային մեծությունների: Այս թվային քանակներն այնուհետև մշակվում են միկրոպրոցեսորի կողմից PLC-ի ներսում (քանի որ միկրոպրոցեսորները կարող են միայն թվային քանակություններ վարել) և հետագայում օգտագործվում են հսկողության համար: Որպես այլընտրանք, D/A մոդուլը վերափոխում է թվային քանակությունները անալոգային մեծությունների՝ վերահսկվող օբյեկտը կառավարելու համար, դրանով իսկ PLC-ներին հնարավորություն տալով վերահսկել անալոգային քանակությունները:

(3) Գործընթացի վերահսկում

Ժամանակակից միջին և մեծ չափի PLC-ները սովորաբար ունեն PID կառավարման մոդուլներ, որոնք հնարավորություն են տալիս գործընթացի փակ ցիկլով վերահսկելու համար: Երբ փոփոխականը շեղվում է հսկողության գործընթացում, PLC-ն հաշվարկում է ճիշտ ելքը՝ օգտագործելով PID ալգորիթմը, դրանով իսկ կարգավորելով արտադրության գործընթացը և պահպանելով փոփոխականը սահմանված կետում: Ներկայումս շատ փոքր չափի PLC-ներ ներառում են նաև PID հսկողության գործառույթ:

(4) Ժամանակի և հաշվարկի վերահսկում

PLC-ները պարծենում են ժամանակի և հաշվելու հզոր հնարավորություններով, որոնք կարող են տրամադրել տասնյակ, հարյուրավոր կամ նույնիսկ հազարավոր ժամանակաչափեր և հաշվիչներ: Ժամկետների տևողությունը և հաշվման արժեքները կարող են կամայականորեն սահմանվել օգտագործողի կողմից՝ օգտատիրոջ ծրագիրը գրելիս, կամ օպերատորների կողմից՝ ծրագրավորողի միջոցով: Սա հնարավորություն է տալիս ժամանակի և հաշվարկի վերահսկում: Եթե ​​օգտվողները պետք է հաշվեն բարձր հաճախականության ազդանշանները, նրանք կարող են ընտրել բարձր արագությամբ հաշվելու մոդուլներ:

(5) Հաջորդական հսկողություն

Արդյունաբերական հսկողության մեջ հաջորդական հսկողությունը կարող է իրականացվել PLC քայլ հրահանգների կամ հերթափոխի ռեգիստրի ծրագրավորման միջոցով:

(6) Տվյալների մշակում

Ժամանակակից PLC-ները ոչ միայն ունակ են կատարել թվաբանական գործողություններ, տվյալների փոխանցում, տեսակավորում և աղյուսակի որոնում, այլ նաև կարող են իրականացնել տվյալների համեմատություն, տվյալների փոխակերպում, տվյալների հաղորդակցություն, տվյալների ցուցադրում և տպում: Նրանք ունեն տվյալների մշակման հզոր հնարավորություններ:

(7) Հաղորդակցություն և ցանցային կապ

Ժամանակակից PLC-ների մեծ մասը ներառում է կապի և ցանցային տեխնոլոգիաներ, որոնք ներառում են RS-232 կամ RS-485 միջերեսներ հեռակառավարման համար I/O: Բազմաթիվ PLC-ներ կարող են ցանցային լինել և շփվել միմյանց հետ: Արտաքին սարքերի ազդանշանների մշակման միավորները կարող են ծրագրեր և տվյալներ փոխանակել մեկ կամ մի քանի ծրագրավորվող կարգավորիչների հետ: Ծրագրի փոխանցումը, տվյալների ֆայլերի փոխանցումը, մոնիտորինգը և ախտորոշումը կարող են իրականացվել կապի միջերեսների կամ կապի պրոցեսորների միջոցով, որոնք օգտագործում են ստանդարտ ապարատային ինտերֆեյսներ կամ սեփական կապի արձանագրություններ՝ ծրագրերի և տվյալների փոխանցումը հեշտացնելու համար:

2. PLC-ների կիրառման դաշտերը

Ներկայումս PLC-ները լայնորեն կիրառվում են ինչպես ներքին, այնպես էլ միջազգային տարբեր ոլորտներում, այդ թվում՝ երկաթի և պողպատի, նավթի, քիմիական նյութերի, էներգիայի, շինանյութերի, մեխանիկական արտադրության, ավտոմեքենաների, թեթև տեքստիլների, տրանսպորտի, շրջակա միջավայրի պաշտպանության և մշակութային ժամանցի ոլորտներում: Նրանց դիմումները կարելի է լայնորեն դասակարգել հետևյալ կերպ.

(1) Անցման տրամաբանական կառավարում

Սա PLC-ների ամենահիմնարար և լայնորեն կիրառվող տիրույթն է, որը փոխարինում է ավանդական ռելեային սխեմաներին՝ հասնելու տրամաբանական և հաջորդական հսկողության: PLC-ները կարող են օգտագործվել մեկ մեքենայի կառավարման, ինչպես նաև բազմամեքենայական խմբի կառավարման և ավտոմատացված արտադրական գծերի համար, ինչպիսիք են ներարկման ձուլման մեքենաները, տպագրական մեքենաները, կարիչ մեքենաները, համակցված հաստոցները, հղկման մեքենաները, փաթեթավորման արտադրական գծերը և էլեկտրալցման հավաքման գծերը:

(2) Անալոգային հսկողություն

Արդյունաբերական արտադրության գործընթացներում բազմաթիվ անընդհատ փոփոխվող քանակություններ, ինչպիսիք են ջերմաստիճանը, ճնշումը, հոսքը, հեղուկի մակարդակը և արագությունը, անալոգային մեծություններ են: PLC-ներին անալոգային քանակությունները կարգավորելու հնարավորություն տալու համար պետք է իրականացվեն A/D և D/A փոխարկումներ անալոգային և թվային քանակությունների միջև: PLC արտադրողները արտադրում են ուղեկցող A/D և D/A փոխակերպման մոդուլներ՝ հեշտացնելու PLC-ների համար անալոգային կառավարման հավելվածները:

(3) Շարժման վերահսկում

PLCկարող է օգտագործվել պտտվող կամ գծային շարժման վերահսկման համար: Կառավարման համակարգի կոնֆիգուրացիայի առումով, վաղ հավելվածները ուղղակիորեն միացնում էին դիրքի տվիչները և մղիչները՝ I/O մոդուլները միացնելու համար: Ներկայումս հիմնականում օգտագործվում են շարժման կառավարման մասնագիտացված մոդուլներ: Այս մոդուլները կարող են միակողմանի կամ բազմակողմանի դիրքի հսկողություն վարել քայլային շարժիչների կամ սերվո շարժիչների համար: PLC արտադրողների գրեթե բոլոր ապրանքներն ամբողջ աշխարհում ունեն շարժման կառավարման հնարավորություններ, որոնք լայնորեն օգտագործվում են տարբեր մեքենաների, հաստոցների, ռոբոտների, վերելակների և այլ ծրագրերում:

(4) Գործընթացի վերահսկում

Գործընթացի վերահսկումը վերաբերում է անալոգային քանակությունների փակ օղակի վերահսկմանը, ինչպիսիք են ջերմաստիճանը, ճնշումը և հոսքը: Այն լայն կիրառություն ունի այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են մետալուրգիան, քիմիական ճարտարագիտությունը, ջերմային մշակումը և կաթսաների կառավարումը: Որպես արդյունաբերական կառավարման համակարգիչներ՝ PLC-ները կարող են ծրագրավորվել տարբեր հսկողության ալգորիթմներով՝ իրականացնելու փակ օղակի կառավարում: PID կառավարումը սովորաբար օգտագործվող կարգավորման մեթոդ է փակ հանգույցի կառավարման համակարգերում: Ե՛վ միջին, և՛ մեծ չափի PLC-ները հագեցած են PID մոդուլներով, և ներկայումս շատ փոքր չափի PLC-ները նույնպես ունեն այս ֆունկցիոնալ մոդուլը: PID մշակումը սովորաբար ներառում է հատուկ PID ենթածրագրի գործարկում:

(5) Տվյալների մշակում

Ժամանակակից PLC-ները հագեցված են մաթեմատիկական գործողություններով (ներառյալ մատրիցային հաշվարկ, ֆունկցիայի հաշվարկ, տրամաբանական գործողություններ), տվյալների փոխանցում, տվյալների փոխակերպում, տեսակավորում, աղյուսակի որոնում և բիթերի մանիպուլյացիա ֆունկցիաներով: Նրանք կարող են կատարել տվյալների հավաքագրում, վերլուծություն և մշակում: Այս տվյալները կարելի է համեմատել հիշողության մեջ պահվող հղման արժեքների հետ՝ հատուկ կառավարման գործողություններ իրականացնելու համար կամ փոխանցվել այլ խելացի սարքերին՝ հաղորդակցման գործառույթների միջոցով: Նրանք կարող են նաև տպագրվել և աղյուսակավորվել: Տվյալների մշակումը սովորաբար օգտագործվում է լայնածավալ կառավարման համակարգերում, ինչպիսիք են անօդաչու ճկուն արտադրության համակարգերը և գործընթացների կառավարման համակարգերում, ինչպիսիք են թղթի արտադրության, մետաղագործության և սննդի արդյունաբերության մեջ:

(6) Հաղորդակցություն և ցանցային կապ

PLC հաղորդակցությունը ներառում է PLC-ների և PLC-ների և այլ խելացի սարքերի միջև հաղորդակցությունը: Համակարգչային հսկողության զարգացման հետ մեկտեղ գործարանային ավտոմատացման ցանցերը արագ առաջադիմել են: Բոլոր PLC արտադրողները մեծ ուշադրություն են դարձնում PLC-ների հաղորդակցման հնարավորություններին և ներկայացրել են իրենց համապատասխան ցանցային համակարգերը: Վերջերս արտադրված PLC-ները հագեցված են կապի միջերեսներով, ինչը շատ հարմար է դարձնում հաղորդակցությունը:

III. PLC-ների հիմնական կառուցվածքը և աշխատանքային սկզբունքը

Որպես արդյունաբերական կառավարման համակարգիչ, PLC-ները կառուցվածքով նմանություններ ունեն սովորական համակարգիչների հետ: Այնուամենայնիվ, տարբերություններն առաջանում են օգտագործման տարբեր սցենարների և նպատակների պատճառով:

1. PLC-ների ապարատային բաղադրիչներ

PLC հյուրընկալողի հիմնական կառուցվածքի դիագրամը ներկայացված է ստորև բերված նկարում.

Դիագրամում PLC հոսթը բաղկացած է պրոցեսորից, հիշողությունից (EPROM, RAM), մուտքային/ելքային միավորներից, ծայրամասային I/O ինտերֆեյսներից, կապի միջերեսներից և սնուցման աղբյուրից: Անբաժանելի PLC-ների համար այս բոլոր բաղադրիչները տեղակայված են նույն պահարանում: Մոդուլային PLC-ներում յուրաքանչյուր բաղադրիչ ինքնուրույն փաթեթավորված է որպես մոդուլ, և մոդուլները միացված են դարակի և մալուխների միջոցով: Հոսթի ներսում գտնվող բոլոր մասերը փոխկապակցված են ուժային ավտոբուսների, կառավարման ավտոբուսների, հասցեների ավտոբուսների և տվյալների ավտոբուսների միջոցով: Կախված իրական կառավարման օբյեկտի պահանջներից, տարբեր արտաքին սարքեր կազմաձևվում են PLC կառավարման տարբեր համակարգեր ձևավորելու համար:

Ընդհանուր արտաքին սարքերը ներառում են ծրագրավորողներ, տպիչներ և EPROM գրիչներ: PLC-ները կարող են նաև համալրվել կապի մոդուլներով՝ ավելի բարձր մակարդակի մեքենաների և այլ PLC-ների հետ հաղորդակցվելու համար՝ դրանով իսկ ձևավորելով PLC-ների բաշխված կառավարման համակարգ:

Ստորև բերված է PLC-ի յուրաքանչյուր բաղադրիչի և դրա դերի ներածություն՝ օգնելու օգտվողներին ավելի լավ հասկանալ PLC-ների կառավարման սկզբունքները և աշխատանքային գործընթացները:

(1) պրոցեսոր

CPU-ն PLC-ի կառավարման կենտրոնն է: CPU-ի հսկողության ներքո PLC-ն համակարգում և գործում է կանոնավոր՝ տեղում տարբեր սարքավորումների նկատմամբ վերահսկողության հասնելու համար: Կազմված միկրոպրոցեսորից և կարգավորիչից՝ պրոցեսորը կարող է կատարել տրամաբանական և մաթեմատիկական գործողություններ և համակարգել կառավարման համակարգի տարբեր ներքին բաղադրիչների աշխատանքը։ Կարգավորիչը ղեկավարում է միկրոպրոցեսորի բոլոր մասերի կանոնավոր աշխատանքը: Դրա հիմնական գործառույթը հիշողությունից հրահանգներ կարդալն ու դրանք կատարելն է:

(2) Հիշողություն

PLC-ները հագեցած են երկու տեսակի հիշողությամբ՝ համակարգային և օգտագործողի հիշողությամբ: Համակարգի հիշողությունը պահպանում է համակարգի կառավարման ծրագրերը, որոնք օգտվողները չեն կարող մուտք գործել կամ փոփոխել: Օգտատիրոջ հիշողությունը պահում է կոմպիլացված կիրառական ծրագրերը և աշխատանքային տվյալների վիճակները: Օգտվողի հիշողության այն մասը, որը պահպանում է աշխատանքային տվյալների վիճակները, հայտնի է նաև որպես տվյալների պահպանման տարածք: Այն ներառում է մուտքային/ելքային տվյալների պատկերի տարածքներ, ժամանակաչափերի/հաշվիչների համար նախատեսված և ընթացիկ արժեքի տվյալների տարածքներ և միջանկյալ արդյունքների պահպանման բուֆերային գոտիներ:

PLC հիշողությունը հիմնականում ներառում է հետևյալ տեսակները.

Միայն կարդալու հիշողություն (ROM)

Ծրագրավորվող միայն կարդալու հիշողություն (PROM)

Ջնջելի ծրագրավորվող միայն կարդալու հիշողություն (EPROM)

Էլեկտրական ջնջվող ծրագրավորվող միայն կարդալու հիշողություն (EEPROM)

Պատահական մուտքի հիշողություն (RAM)

(3) Մուտք/Ելք (I/O) մոդուլներ

① Անցումային մուտքային մոդուլ

Անջատիչ մուտքային սարքերը ներառում են տարբեր անջատիչներ, կոճակներ, սենսորներ և այլն: PLC մուտքագրման տեսակները կարող են լինել DC, AC կամ երկուսն էլ: Մուտքային շղթայի էլեկտրամատակարարումը կարող է տրամադրվել արտաքինից, կամ որոշ դեպքերում՝ ներքին մատակարարմամբ PLC-ի կողմից:

② Անցման ելքային մոդուլ

Ելքային մոդուլը փոխակերպում է TTL մակարդակի կառավարման ազդանշանները, որոնք թողարկվում են պրոցեսորի կողմից, երբ գործարկում է օգտագործողի ծրագիրը, արտադրական վայրում պահանջվող ազդանշանների՝ որոշակի սարքավորումներ վարելու համար, դրանով իսկ գործարկելով կատարման մեխանիզմը:

(4) Ծրագրավորող

Ծրագրավորողը կարևոր արտաքին սարք է PLC-ների համար: Այն թույլ է տալիս օգտվողներին մուտքագրել ծրագրեր PLC-ի օգտագործողի ծրագրի հիշողության մեջ, կարգաբերել ծրագրերը և վերահսկել ծրագրի կատարումը: Ծրագրային առումով ծրագրավորողները կարելի է դասակարգել երեք տեսակի.

Ձեռքի ծրագրավորող

Գրաֆիկական ծրագրավորող

Ընդհանուր համակարգչային ծրագրավորող

(5) Էլեկտրամատակարարում

Էներգամատակարարման միավորը արտաքին էներգիան (օրինակ՝ 220 Վ AC) փոխակերպում է ներքին աշխատանքային լարման: Արտաքին միացված էլեկտրամատակարարումը փոխակերպվում է PLC-ի ներքին սխեմաների կողմից պահանջվող աշխատանքային լարման (օրինակ՝ DC 5V, ±12V, 24V) PLC-ում հատուկ անջատիչ ռեժիմի լարման կարգավորիչի միջոցով: Այն նաև ապահովում է 24V DC սնուցման աղբյուր արտաքին մուտքային սարքերի համար (օրինակ՝ հարևանության անջատիչներ) (միայն մուտքային կետերի համար): PLC բեռներ վարելու համար էլեկտրամատակարարումն ապահովված է...

(6) Ծայրամասային միջերեսներ

Ծայրամասային ինտերֆեյսի սխեմաները միացնում են ձեռքի ծրագրավորողներին կամ այլ գրաֆիկական ծրագրավորողներին, տեքստային էկրաններին և կարող են ձևավորել PLC կառավարման ցանց ծայրամասային ինտերֆեյսի միջոցով: PLC-ները կարող են միանալ համակարգիչներին՝ օգտագործելով PC/PPI մալուխ կամ MPI քարտ RS-485 ինտերֆեյսի միջոցով՝ հնարավորություն տալով ծրագրավորման, մոնիտորինգի, ցանցի և այլ գործառույթներ:

2. PLC-ների ծրագրային բաղադրիչները

PLC ծրագրակազմը ներառում է համակարգային ծրագրեր և օգտագործողների ծրագրեր: Համակարգային ծրագրերը նախագծված և գրված են PLC արտադրողների կողմից և պահվում են PLC-ի համակարգի հիշողության մեջ: Օգտագործողները չեն կարող ուղղակիորեն կարդալ, գրել կամ փոփոխել դրանք: Համակարգային ծրագրերը սովորաբար ներառում են համակարգի ախտորոշիչ ծրագրեր, մուտքային մշակման ծրագրեր, կոմպիլյացիոն ծրագրեր, տեղեկատվության փոխանցման ծրագրեր և մոնիտորինգի ծրագրեր և այլն:

User ծրագրերը կազմվում են օգտվողների կողմից՝ օգտագործելով PLC ծրագրավորման լեզուները՝ ելնելով կառավարման պահանջներից: PLC հավելվածներում ամենակարևորը PLC ծրագրավորման լեզուների օգտագործումն է՝ օգտատերերի ծրագրեր գրելու համար՝ վերահսկողության նպատակներին հասնելու համար: Քանի որ PLC-ները հատուկ մշակված են արդյունաբերական հսկողության համար, դրանց հիմնական օգտագործողները էլեկտրական տեխնիկներն են: Իրենց ավանդական սովորություններին և ուսուցման հնարավորություններին բավարարելու համար PLC-ները հիմնականում օգտագործում են հատուկ լեզուներ, որոնք ավելի պարզ, հասկանալի և ավելի ինտուիտիվ են՝ համեմատած համակարգչային լեզուների հետ:

Գրաֆիկական հրահանգի կառուցվածքը

Բացահայտ փոփոխականներ և հաստատուններ

Պարզեցված ծրագրի կառուցվածքը

Պարզեցված կիրառական ծրագրերի ստեղծման գործընթաց

Ընդլայնված վրիպազերծման գործիքներ

3. PLC-ների հիմնական աշխատանքային սկզբունքը

PLC սկանավորման գործընթացը հիմնականում բաժանված է երեք փուլի՝ մուտքային նմուշառում, օգտագործողի ծրագրի կատարում և ելքի թարմացում: Ինչպես ցույց է տրված նկարում. [Նկար]

Ներածման նմուշառման փուլ

Մուտքային նմուշառման փուլում PLC-ն հաջորդաբար կարդում է բոլոր մուտքային կարգավիճակները և տվյալները սկանավորման եղանակով և պահում դրանք I/O պատկերի տարածքի համապատասխան միավորներում: Մուտքային նմուշառումն ավարտվելուց հետո գործընթացն անցնում է օգտվողի ծրագրի կատարման և ելքի թարմացման փուլերին: Այս երկու փուլերում, նույնիսկ եթե մուտքագրման կարգավիճակները և տվյալները փոխվեն, I/O պատկերի տարածքի համապատասխան միավորների կարգավիճակներն ու տվյալները չեն փոխվի: Հետևաբար, եթե մուտքը իմպուլսային ազդանշան է, ապա իմպուլսի լայնությունը պետք է լինի մեկ սկանավորման ցիկլից ավելի, որպեսզի ապահովվի, որ մուտքը կարող է կարդալ ցանկացած հանգամանքներում:

Օգտագործողի ծրագրի կատարման փուլ

Օգտագործողի ծրագրի կատարման փուլում PLC-ն միշտ սկանավորում է օգտատիրոջ ծրագիրը (սանդուղքի դիագրամ) վերևից ներքև հաջորդականությամբ: Յուրաքանչյուր սանդուղքի գծապատկեր սկանավորելիս այն նախ սկանավորում է սանդուղքի դիագրամի ձախ կողմում գտնվող կոնտակտներից ձևավորված կառավարման միացումը: Տրամաբանական գործողությունները կատարվում են կառավարման սխեմայի վրա ձախից աջ, վերևից ներքև հերթականությամբ: Այնուհետև, հիմնվելով տրամաբանական գործողությունների արդյունքների վրա, թարմացվում է տրամաբանական կծիկի համար համակարգի RAM-ի պահեստավորման տարածքում համապատասխան բիտի կարգավիճակը կամ թարմացվում է ելքային կծիկի I/O պատկերի տարածքում համապատասխան բիտի կարգավիճակը, կամ որոշվում է կատարել սանդուղքի դիագրամում նշված հատուկ գործառույթի հրահանգները:

Այսինքն՝ օգտատիրոջ ծրագրի կատարման ընթացքում անփոփոխ են մնում միայն մուտքային կետերի կարգավիճակներն ու տվյալները I/O պատկերի տարածքում, մինչդեռ այլ ելքային կետերի և փափուկ սարքերի կարգավիճակներն ու տվյալները I/O պատկերի տարածքում կամ համակարգի RAM պահեստավորման տարածքում կարող են փոխվել: Վերևում տեղադրված սանդուղքի դիագրամները կազդեն այս պարույրների կամ տվյալների վրա հղում կատարող ստորին սանդուղքների գծապատկերների կատարման արդյունքների վրա: Ընդհակառակը, ստորին սանդուղքի դիագրամներում տրամաբանական պարույրների թարմացված կարգավիճակները կամ տվյալները կազդեն միայն հաջորդ սկանավորման ցիկլում ավելի բարձր սանդուղքի դիագրամների վրա:

Արդյունքների թարմացման փուլ

Երբ օգտագործողի ծրագրի սկանավորումն ավարտված է, PLC-ն անցնում է ելքային թարմացման փուլ: Այս փուլի ընթացքում պրոցեսորը թարմացնում է բոլոր ելքային սողնակային սխեմաները՝ համաձայն I/O պատկերի տարածքում գտնվող կարգավիճակների և տվյալների և ելքային սխեմաների միջոցով վարում է համապատասխան ծայրամասային սարքերը: Սա նշում է PLC-ի իրական արդյունքը:

Մուտքի/Ելքի հետաձգման ֆենոմեն

PLC-ի աշխատանքային գործընթացից կարելի է անել հետևյալ եզրակացությունները.

Ծրագրերն իրականացվում են սկանավորման եղանակով, ինչը հանգեցնում է մուտքային և ելքային ազդանշանների միջև տրամաբանական հարաբերությունների ներհատուկ ուշացման: Որքան երկար է սկանավորման ցիկլը, այնքան մեծ է հետաձգումը:

Ի լրումն երեք հիմնական աշխատանքային փուլերի՝ մուտքային նմուշառման, օգտատիրոջ ծրագրի կատարման և ելքի թարմացման զբաղեցրած ժամանակի, սկանավորման ցիկլը ներառում է նաև համակարգի կառավարման գործողությունների կողմից սպառված ժամանակը: Ծրագրի կատարման համար պահանջվող ժամանակը կապված է ծրագրի երկարության և հրահանգների գործողությունների բարդության հետ, մինչդեռ մյուս գործոնները մնում են համեմատաբար անփոփոխ: Սկանավորման ցիկլերը սովորաբար միլիվայրկյանների կամ միկրովայրկյանների կարգի են:

n-րդ սկանավորման կատարման ընթացքում մուտքային տվյալները, որոնց վրա հիմնվում են, նմուշառված X արժեքն է, որը ստացվել է այդ սկանավորման փուլի նմուշառման փուլում: Ելքային տվյալները Y(n) հիմնված են ինչպես նախորդ սկանավորման Y(n-1) ելքային արժեքի, այնպես էլ ընթացիկ ելքի Yn արժեքի վրա: Ելքային տերմինալ ուղարկված ազդանշանը ներկայացնում է վերջնական արդյունքը Yn այն բանից հետո, երբ բոլոր հաշվարկները կատարվել են այս ցիկլի ընթացքում:

Մուտքային/ելքային արձագանքի հետաձգումը կապված է ոչ միայն սկանավորման մեթոդի, այլ նաև ծրագրի ձևավորման դասավորության հետ: