PLC ცოდნის შეჯამება: არსებითი კითხვა ელექტრო ინჟინრებისთვის!

PLC ცოდნის შეჯამება: არსებითი კითხვა ელექტრო ინჟინრებისთვის!

I. PLC-ების განმარტება და კლასიფიკაცია

PLC, ან პროგრამირებადი ლოგიკური კონტროლერი, არის უნივერსალური სამრეწველო კონტროლის მოწყობილობების ახალი თაობა. ის დაფუძნებულია მიკროპროცესორებზე და აერთიანებს კომპიუტერულ ტექნოლოგიას, ავტომატური მართვის ტექნოლოგიას და საკომუნიკაციო ტექნოლოგიას. შექმნილია სამრეწველო გარემოსთვის, PLC-ებს აქვთ ადვილად გასაგები პროგრამირება "ბუნებრივი ენის" გამოყენებით, რომელიც ორიენტირებულია კონტროლის პროცესებზე და მომხმარებლებზე. ისინი გამოირჩევიან სიმარტივით, მუშაობის სიმარტივით და მაღალი საიმედოობით.

სარელეო თანმიმდევრული კონტროლიდან განვითარებული, PLC-ები ორიენტირებულია მიკროპროცესორების გარშემო და ემსახურება როგორც მრავალმხრივი ავტომატური მართვის მოწყობილობას. მოდით ჩავუღრმავდეთ სპეციფიკას:

1. განმარტება

PLC არის ციფრული ელექტრონული სისტემა, რომელიც შექმნილია სამრეწველო პროგრამებისთვის. ის იყენებს პროგრამირებად მეხსიერებას ოპერაციების ინსტრუქციების შესანახად, როგორიცაა ლოგიკური გამოთვლა, თანმიმდევრული კონტროლი, დრო, დათვლა და არითმეტიკა. ციფრული და ანალოგური შეყვანით და გამოსავლებით, PLC აკონტროლებს სხვადასხვა მექანიკურ აღჭურვილობას და წარმოების პროცესებს. ორივე PLC და მათი პერიფერიული მოწყობილობები შექმნილია სამრეწველო კონტროლის სისტემებთან შეუფერხებლად ინტეგრირებისთვის და ფუნქციური გაფართოების გასაადვილებლად.

2. კლასიფიკაცია

PLC პროდუქტები მოდის მრავალფეროვნებაში, განსხვავებული სპეციფიკაციებითა და შესრულების შესაძლებლობებით. ისინი ფართოდ არის კლასიფიცირებული სტრუქტურული ფორმის, ფუნქციური განსხვავებებისა და I/O წერტილების რაოდენობის მიხედვით.

2.1 კლასიფიკაცია სტრუქტურული ფორმის მიხედვით

PLC შეიძლება დაიყოს ინტეგრალურ და მოდულურ ტიპებად მათი სტრუქტურული ფორმის მიხედვით.

(1) ინტეგრალური PLC

ინტეგრალური PLC-ები შეიცავს კომპონენტებს, როგორიცაა ელექტრომომარაგება, CPU და I/O ინტერფეისები ერთ კაბინეტში. ისინი ცნობილია მათი კომპაქტური სტრუქტურით, მცირე ზომითა და ხელმისაწვდომობით. მცირე ზომის PLC-ები ჩვეულებრივ იღებენ ამ ინტეგრალურ სტრუქტურას. ინტეგრალური PLC შედგება ძირითადი ერთეულისგან (ასევე ცნობილია როგორც მთავარი ერთეული) სხვადასხვა I/O წერტილით და გაფართოების ერთეულით. ძირითადი ერთეული შეიცავს CPU, I/O ინტერფეისებს, გაფართოების პორტს I/O გაფართოების ერთეულებთან დასაკავშირებლად და ინტერფეისებს პროგრამისტთან ან EPROM ჩამწერთან დასაკავშირებლად. გაფართოების განყოფილება, მეორეს მხრივ, შეიცავს მხოლოდ I/O და ელექტრომომარაგების კომპონენტებს, CPU-ს გარეშე. ძირითადი ერთეული და გაფართოების განყოფილება ჩვეულებრივ დაკავშირებულია ბრტყელი კაბელის საშუალებით. ინტეგრალური PLC-ები ასევე შეიძლება აღჭურვილი იყოს სპეციალური ფუნქციური ერთეულებით, როგორიცაა ანალოგური ერთეულები და პოზიციის კონტროლის ბლოკები, მათი შესაძლებლობების გასაფართოებლად.

(2) მოდულური PLC

მოდულური PLC-ებს აქვთ ცალკეული მოდულები თითოეული კომპონენტისთვის, როგორიცაა CPU მოდულები, I/O მოდულები, ელექტრომომარაგების მოდულები (ზოგჯერ ინტეგრირებულია CPU მოდულში) და სხვადასხვა ფუნქციური მოდული. ეს მოდულები დამონტაჟებულია ჩარჩოზე ან უკანა პლანზე. მოდულური PLC-ების უპირატესობა მდგომარეობს მათ მოქნილ კონფიგურაციაში, რაც საშუალებას გაძლევთ აირჩიოთ სხვადასხვა სისტემის მასშტაბები საჭიროებისამებრ. ისინი ასევე ადვილად აწყობენ, გაფართოებას და შენარჩუნებას. საშუალო და დიდი ზომის PLC-ები ზოგადად იღებენ მოდულურ სტრუქტურას.

გარდა ამისა, ზოგიერთი PLC აერთიანებს როგორც ინტეგრალური, ისე მოდულარული ტიპის მახასიათებლებს, რაც აყალიბებს დაწყობილ PLC-ს. დაწყობილ PLC-ებში კომპონენტები, როგორიცაა CPU, ელექტრომომარაგება და I/O ინტერფეისები არის დამოუკიდებელი მოდულები, რომლებიც დაკავშირებულია კაბელების საშუალებით და შეიძლება დაწყობილი იყოს ფენა-ფენა. ეს დიზაინი არა მხოლოდ გთავაზობთ სისტემის მოქნილ კონფიგურაციას, არამედ იძლევა კომპაქტურ ზომას.

2.2 კლასიფიკაცია ფუნქციების მიხედვით

მათი ფუნქციონალური შესაძლებლობებიდან გამომდინარე, PLC შეიძლება დაიყოს სამ კატეგორიად: დაბალი დონის, საშუალო დონის და მაღალი დონის.

(1) დაბალი დონის PLC

დაბალი დონის PLC-ებს აქვთ ძირითადი ფუნქციები, როგორიცაა ლოგიკური ოპერაციები, დრო, დათვლა, გადაადგილება, თვითდიაგნოსტიკა და მონიტორინგი. ისინი ასევე შეიძლება შეიცავდეს შეზღუდული რაოდენობით ანალოგური შეყვანის/გამოსვლის, არითმეტიკული ოპერაციების, მონაცემთა გადაცემის და შედარების და საკომუნიკაციო ფუნქციებს. ეს PLC ძირითადად გამოიყენება ერთი მანქანით მართვის სისტემებისთვის, რომლებიც მოიცავს ლოგიკურ კონტროლს, თანმიმდევრულ კონტროლს ან ანალოგური კონტროლის მცირე რაოდენობას.

(2) საშუალო დონის PLC

დაბალი კლასის PLC-ების ფუნქციების გარდა, საშუალო დიაპაზონის PLC-ები გვთავაზობენ უფრო ძლიერ შესაძლებლობებს ანალოგური შეყვანის/გამოსვლის, არითმეტიკული ოპერაციების, მონაცემთა გადაცემისა და შედარების, რიცხვების სისტემის კონვერტაციის, დისტანციური I/O, ქვეპროგრამების და საკომუნიკაციო ქსელში. ზოგიერთს ასევე შეიძლება ჰქონდეს შეფერხების კონტროლი და PID კონტროლის ფუნქციები, რაც მათ შესაფერისს ხდის კომპლექსური მართვის სისტემებისთვის.

(3) მაღალი დონის PLC

მაღალი დონის PLC-ები, გარდა საშუალო დიაპაზონის PLC-ების შესაძლებლობებისა, მოიცავს მოწინავე ფუნქციებს, როგორიცაა ხელმოწერილი არითმეტიკული ოპერაციები, მატრიცული გამოთვლები, ბიტის ლოგიკური ოპერაციები, კვადრატული ფესვების გამოთვლები და სხვა სპეციალური ფუნქციის ოპერაციები. მათ ასევე აქვთ მაგიდის შექმნისა და ცხრილის გადაცემის შესაძლებლობები. მაღალი დონის PLC-ები ამაყობენ კომუნიკაციისა და ქსელის გაუმჯობესებული ფუნქციებით, რაც საშუალებას იძლევა ფართომასშტაბიანი პროცესის კონტროლი ან განაწილებული ქსელის კონტროლის სისტემების ფორმირება, რითაც მიიღწევა ქარხნის ავტომატიზაცია.

2.3 კლასიფიკაცია I/O წერტილების მიხედვით

I/O წერტილების რაოდენობის მიხედვით, PLC შეიძლება დაიყოს მცირე, საშუალო და დიდ კატეგორიებად.

(1) მცირე PLC

მცირე PLC-ებს აქვთ 256-ზე ნაკლები I/O წერტილი, აქვთ ერთი CPU და იყენებენ 8-ბიტიან ან 16-ბიტიან პროცესორებს. მათი მომხმარებლის მეხსიერების მოცულობა ჩვეულებრივ 4KB-ზე ნაკლებია.

(2) საშუალო PLC

საშუალო PLC-ებს აქვთ 256-დან 2048-მდე I/O წერტილი, იყენებენ ორმაგ CPU-ს და აქვთ მომხმარებლის მეხსიერების მოცულობა 2KB-დან 8KB-მდე.

(3) დიდი PLC

დიდი PLC ამაყობს 2048-ზე მეტი I/O წერტილით, იყენებს მრავალ CPU-ს და აღჭურვილია 16-ბიტიანი ან 32-ბიტიანი პროცესორებით. მათი მომხმარებლის მეხსიერების მოცულობა მერყეობს 8KB-დან 16KB-მდე.

მსოფლიო მასშტაბით, PLC პროდუქტები შეიძლება დაიყოს სამ ძირითად რეგიონულ ტიპად: ამერიკული, ევროპული და იაპონური. ამერიკული და ევროპული PLC ტექნოლოგიები დამოუკიდებლად განვითარდა, რის შედეგადაც მათ პროდუქტებს შორის მკაფიო განსხვავება იყო. იაპონური PLC ტექნოლოგია, რომელიც შემოტანილია შეერთებული შტატებიდან, მემკვიდრეობით იღებს გარკვეულ მახასიათებლებს ამერიკული PLC-ებისგან, მაგრამ ფოკუსირებულია მცირე ზომის PLC-ებზე. მიუხედავად იმისა, რომ ამერიკული და ევროპული PLC ცნობილია მათი საშუალო და დიდი ზომის შეთავაზებებით, იაპონური PLC ცნობილია მათი მცირე ზომის კოლეგებით.

II. PLC-ების ფუნქციები და გამოყენების სფეროები

PLC-ები აერთიანებს სარელეო-კონტაქტური კონტროლის უპირატესობებს და კომპიუტერების მოქნილობას. ეს უნიკალური დიზაინი赋予了PLC-ს აქვს მრავალი შეუდარებელი ფუნქცია სხვა კონტროლერებთან შედარებით.

1. PLC-ების ფუნქციები

როგორც უნივერსალური სამრეწველო ავტომატური მართვის მოწყობილობა, რომელიც ორიენტირებულია მიკროპროცესორებზე და აერთიანებს კომპიუტერულ ტექნოლოგიას, ავტომატური მართვის ტექნოლოგიას და საკომუნიკაციო ტექნოლოგიას, PLC გთავაზობთ უამრავ უპირატესობას. მათ შორისაა მაღალი საიმედოობა, კომპაქტური ზომა, ძლიერი ფუნქციონირება, მარტივი და მოქნილი პროგრამის დიზაინი, მრავალფეროვნება და მარტივი მოვლა. შესაბამისად, PLC-ები პოულობენ ფართო აპლიკაციებს ისეთ სფეროებში, როგორიცაა მეტალურგია, ენერგია, ქიმიკატები, ტრანსპორტი და ელექტროენერგიის გამომუშავება, წარმოიქმნება როგორც თანამედროვე სამრეწველო კონტროლის სამი საყრდენიდან ერთ-ერთი (რობოტებთან და CAD/CAM-თან ერთად). PLC-ების მახასიათებლებიდან გამომდინარე, მათი ფუნქციონალური ფორმები შეიძლება შეჯამდეს შემდეგნაირად:

(1) გადართვის ლოგიკური კონტროლი

PLC-ებს გააჩნიათ ძლიერი ლოგიკური გამოთვლის შესაძლებლობები, რაც მათ საშუალებას აძლევს მიაღწიონ სხვადასხვა მარტივ და რთულ ლოგიკურ კონტროლს. ეს არის PLC-ების ყველაზე ფუნდამენტური და ფართოდ გამოყენებული დომენი, რომელიც ცვლის ტრადიციულ სარელეო კონტაქტურ კონტროლს.

(2) ანალოგური კონტროლი

PLC-ები აღჭურვილია A/D და D/A კონვერტაციის მოდულებით. A/D მოდული გარდაქმნის ანალოგურ რაოდენობებს ველიდან - როგორიცაა ტემპერატურა, წნევა, ნაკადი და სიჩქარე - ციფრულ რაოდენობებად. ეს ციფრული რაოდენობები შემდეგ მუშავდება მიკროპროცესორის მიერ PLC-ში (რადგან მიკროპროცესორებს შეუძლიათ მხოლოდ ციფრული რაოდენობის დამუშავება) და შემდგომში გამოიყენება კონტროლისთვის. ალტერნატიულად, D/A მოდული გარდაქმნის ციფრულ რაოდენობებს ანალოგურ რაოდენობებად, რათა გააკონტროლოს კონტროლირებადი ობიექტი, რითაც PLC-ებს საშუალებას აძლევს განახორციელონ კონტროლი ანალოგურ რაოდენობებზე.

(3) პროცესის კონტროლი

თანამედროვე საშუალო და დიდი ზომის PLC-ები, როგორც წესი, აღჭურვილია PID კონტროლის მოდულებით, რაც უზრუნველყოფს პროცესის დახურული მარყუჟის კონტროლს. როდესაც ცვლადი გადახრილია საკონტროლო პროცესის დროს, PLC ითვლის სწორ გამომავალს PID ალგორითმის გამოყენებით, რითაც არეგულირებს წარმოების პროცესს და ინარჩუნებს ცვლადს დადგენილ წერტილში. ამჟამად, ბევრი მცირე ზომის PLC ასევე შეიცავს PID კონტროლის ფუნქციას.

(4) დროისა და დათვლის კონტროლი

PLC ამაყობს დროისა და დათვლის ძლიერი შესაძლებლობებით, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს ათობით, ასობით ან თუნდაც ათასობით ტაიმერი და მრიცხველი. დროის ხანგრძლივობა და დათვლის მნიშვნელობები შეიძლება თვითნებურად დადგინდეს მომხმარებლის მიერ მომხმარებლის პროგრამის დაწერისას, ან ოპერატორების მიერ ადგილზე პროგრამისტის მეშვეობით. ეს იძლევა დროისა და დათვლის კონტროლის საშუალებას. თუ მომხმარებლებს სჭირდებათ მაღალი სიხშირის სიგნალების დათვლა, მათ შეუძლიათ აირჩიონ მაღალი სიჩქარის დათვლის მოდულები.

(5) თანმიმდევრული კონტროლი

სამრეწველო კონტროლში, თანმიმდევრული კონტროლი შეიძლება მიღწეული იქნას PLC საფეხურის ინსტრუქციებით ან ცვლის რეგისტრის პროგრამირების საშუალებით.

(6) მონაცემთა დამუშავება

თანამედროვე PLC-ებს არა მხოლოდ შეუძლიათ შეასრულონ არითმეტიკული ოპერაციები, მონაცემთა გადაცემა, დახარისხება და ცხრილის ძიება, არამედ შეუძლიათ მონაცემთა შედარება, მონაცემთა კონვერტაცია, მონაცემთა კომუნიკაცია, მონაცემთა ჩვენება და ბეჭდვა. მათ აქვთ მონაცემთა დამუშავების ძლიერი შესაძლებლობები.

(7) კომუნიკაცია და ქსელი

თანამედროვე PLC-ების უმეტესობა აერთიანებს საკომუნიკაციო და ქსელურ ტექნოლოგიებს, რომლებიც აღჭურვილია RS-232 ან RS-485 ინტერფეისებით დისტანციური I/O მართვისთვის. მრავალი PLC შეიძლება იყოს ქსელური და ერთმანეთთან კომუნიკაცია. გარე მოწყობილობების სიგნალის დამუშავების ერთეულებს შეუძლიათ გაცვალონ პროგრამები და მონაცემები ერთ ან მეტ პროგრამირებად კონტროლერთან. პროგრამის გადაცემა, მონაცემთა ფაილის გადაცემა, მონიტორინგი და დიაგნოსტიკა შეიძლება მიღწეული იყოს საკომუნიკაციო ინტერფეისებით ან საკომუნიკაციო პროცესორებით, რომლებიც იყენებენ სტანდარტულ აპარატურულ ინტერფეისებს ან საკუთრებაში არსებულ საკომუნიკაციო პროტოკოლებს პროგრამისა და მონაცემთა გადაცემის გასაადვილებლად.

2. PLC-ების გამოყენების სფეროები

ამჟამად, PLC ფართოდ გამოიყენება როგორც შიდა, ისე საერთაშორისო მასშტაბით სხვადასხვა ინდუსტრიებში, მათ შორის რკინისა და ფოლადის, ნავთობის, ქიმიკატების, ელექტროენერგიის, სამშენებლო მასალების, მექანიკური წარმოების, ავტომობილების, მსუბუქი ტექსტილის, ტრანსპორტირების, გარემოს დაცვისა და კულტურული გართობის ჩათვლით. მათი აპლიკაციები ფართოდ შეიძლება დაიყოს შემდეგნაირად:

(1) გადართვის ლოგიკური კონტროლი

ეს არის PLC-ების ყველაზე ფუნდამენტური და ფართოდ გამოყენებული დომენი, რომელიც ცვლის ტრადიციულ სარელეო სქემებს ლოგიკური და თანმიმდევრული კონტროლის მისაღწევად. PLC შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ერთი მანქანით კონტროლისთვის, ასევე მრავალმანქანიანი ჯგუფის კონტროლისთვის და ავტომატიზირებული საწარმოო ხაზებისთვის, როგორიცაა ინექციური ჩამოსხმის მანქანები, საბეჭდი მანქანები, სტეპლინგები, კომბინირებული ჩარხები, სახეხი მანქანები, შეფუთვის წარმოების ხაზები და ელექტრული შეკრების ხაზები.

(2) ანალოგური კონტროლი

სამრეწველო წარმოების პროცესებში, მრავალი მუდმივად ცვალებადი რაოდენობა - როგორიცაა ტემპერატურა, წნევა, დინება, სითხის დონე და სიჩქარე - ანალოგური რაოდენობაა. იმისათვის, რომ PLC-ებმა შეძლონ ანალოგური რაოდენობების მართვა, უნდა განხორციელდეს A/D და D/A კონვერტაციები ანალოგურ და ციფრულ რაოდენობას შორის. PLC მწარმოებლები აწარმოებენ თანმხლებ A/D და D/A კონვერტაციის მოდულებს PLC-ებისთვის ანალოგური კონტროლის აპლიკაციების გასაადვილებლად.

(3) მოძრაობის კონტროლი

PLCშეიძლება გამოყენებულ იქნას მბრუნავი ან ხაზოვანი მოძრაობის კონტროლისთვის. მართვის სისტემის კონფიგურაციის თვალსაზრისით, ადრეულმა აპლიკაციებმა პირდაპირ დააკავშირეს პოზიციის სენსორები და აქტივატორები I/O მოდულების გადართვისთვის. დღესდღეობით, ძირითადად გამოიყენება მოძრაობის კონტროლის სპეციალიზებული მოდულები. ამ მოდულებს შეუძლიათ მართონ ერთღერძიანი ან მრავალღერძიანი პოზიციის კონტროლი სტეპერ ძრავებისთვის ან სერვო ძრავებისთვის. მსოფლიოს მასშტაბით PLC მწარმოებლების თითქმის ყველა მსხვილ პროდუქტს აქვს მოძრაობის კონტროლის შესაძლებლობები, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა მანქანებში, ჩარხებში, რობოტებში, ლიფტებში და სხვა აპლიკაციებში.

(4) პროცესის კონტროლი

პროცესის კონტროლი ეხება ანალოგური რაოდენობების დახურულ მარყუჟის კონტროლს, როგორიცაა ტემპერატურა, წნევა და ნაკადი. მას აქვს ფართო გამოყენება ისეთ სფეროებში, როგორიცაა მეტალურგია, ქიმიური ინჟინერია, სითბოს მკურნალობა და ქვაბის კონტროლი. როგორც სამრეწველო კონტროლის კომპიუტერები, PLC-ები შეიძლება დაპროგრამდეს სხვადასხვა კონტროლის ალგორითმებით დახურული მარყუჟის კონტროლის განსახორციელებლად. PID კონტროლი არის საყოველთაოდ გამოყენებული რეგულირების მეთოდი დახურულ მარყუჟის მართვის სისტემებში. როგორც საშუალო, ასევე დიდი ზომის PLC აღჭურვილია PID მოდულებით და ამჟამად, ბევრი მცირე ზომის PLC ასევე აღჭურვილია ამ ფუნქციური მოდულით. PID დამუშავება ზოგადად მოიცავს გამოყოფილი PID ქვეპროგრამის გაშვებას.

(5) მონაცემთა დამუშავება

თანამედროვე PLC-ები აღჭურვილია მათემატიკური ოპერაციებით (მატრიცული გამოთვლების ჩათვლით, ფუნქციების გამოთვლა, ლოგიკური ოპერაციები), მონაცემთა გადაცემა, მონაცემთა კონვერტაცია, დახარისხება, ცხრილის ძიება და ბიტით მანიპულირების ფუნქციები. მათ შეუძლიათ შეასრულონ მონაცემთა შეგროვება, ანალიზი და დამუშავება. ეს მონაცემები შეიძლება შევადაროთ საცნობარო მნიშვნელობებს, რომლებიც ინახება მეხსიერებაში კონკრეტული საკონტროლო ოპერაციების განსახორციელებლად ან გადაეცემა სხვა ინტელექტუალურ მოწყობილობებს საკომუნიკაციო ფუნქციების მეშვეობით. მათი დაბეჭდვა და ცხრილის დაბეჭდვაც შესაძლებელია. მონაცემთა დამუშავება ჩვეულებრივ გამოიყენება ფართომასშტაბიანი კონტროლის სისტემებში, როგორიცაა უპილოტო მოქნილი წარმოების სისტემები და პროცესის კონტროლის სისტემებში, როგორიცაა ქაღალდის წარმოებაში, მეტალურგიაში და კვების მრეწველობაში.

(6) კომუნიკაცია და ქსელი

PLC კომუნიკაცია მოიცავს კომუნიკაციას PLC-ებს და PLC-ებსა და სხვა ინტელექტუალურ მოწყობილობებს შორის. კომპიუტერული კონტროლის განვითარებით, ქარხნის ავტომატიზაციის ქსელები სწრაფად განვითარდა. PLC-ის ყველა მწარმოებელი დიდ აქცენტს აკეთებს PLC-ების კომუნიკაციის შესაძლებლობებზე და დანერგა მათი შესაბამისი ქსელური სისტემები. ახლახან წარმოებული PLC-ები აღჭურვილია საკომუნიკაციო ინტერფეისებით, რაც კომუნიკაციას ძალიან კომფორტულს ხდის.

III. PLC-ების ძირითადი სტრუქტურა და მუშაობის პრინციპი

როგორც სამრეწველო საკონტროლო კომპიუტერი, PLC-ებს აქვთ მსგავსება სტრუქტურაში ჩვეულებრივ კომპიუტერებთან. თუმცა, განსხვავებები წარმოიქმნება გამოყენების სხვადასხვა სცენარისა და მიზნების გამო.

1. PLC-ების აპარატურის კომპონენტები

PLC ჰოსტის ძირითადი სტრუქტურის დიაგრამა ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში: [სურათი]

დიაგრამაში PLC ჰოსტი შედგება CPU-სგან, მეხსიერებისგან (EPROM, RAM), შეყვანის/გამოსვლის ერთეულებისგან, პერიფერიული I/O ინტერფეისებისგან, საკომუნიკაციო ინტერფეისებისგან და კვების წყაროსგან. ინტეგრალური PLC-ებისთვის, ყველა ეს კომპონენტი მოთავსებულია იმავე კაბინეტში. მოდულურ PLC-ებში, თითოეული კომპონენტი დამოუკიდებლად არის შეფუთული მოდულის სახით, ხოლო მოდულები დაკავშირებულია თაროსა და კაბელების საშუალებით. ჰოსტის შიგნით არსებული ყველა ნაწილი ერთმანეთთან არის დაკავშირებული დენის ავტობუსების, მართვის ავტობუსების, მისამართების ავტობუსების და მონაცემთა ავტობუსების მეშვეობით. რეალური საკონტროლო ობიექტის მოთხოვნებიდან გამომდინარე, სხვადასხვა გარე მოწყობილობები კონფიგურებულია სხვადასხვა PLC კონტროლის სისტემების შესაქმნელად.

საერთო გარე მოწყობილობები მოიცავს პროგრამისტებს, პრინტერებს და EPROM დამწერებს. PLC-ები ასევე შეიძლება აღჭურვილი იყოს საკომუნიკაციო მოდულებით უფრო მაღალი დონის მანქანებთან და სხვა PLC-ებთან კომუნიკაციისთვის, რითაც ქმნიან განაწილებული კონტროლის სისტემას PLC-ებისთვის.

ქვემოთ მოცემულია PLC-ის თითოეული კომპონენტის შესავალი და მისი როლი, რათა დაეხმაროს მომხმარებლებს უკეთ გაიგონ PLC-ების კონტროლის პრინციპები და სამუშაო პროცესები.

(1) CPU

CPU არის PLC-ის საკონტროლო ცენტრი. CPU-ს კონტროლის ქვეშ, PLC კოორდინაციას უწევს და მუშაობს მოწესრიგებულად, რათა მიაღწიოს კონტროლს ადგილზე სხვადასხვა აღჭურვილობაზე. მიკროპროცესორისგან და კონტროლერისგან შემდგარ პროცესორს შეუძლია ლოგიკური და მათემატიკური ოპერაციების შესრულება და კონტროლის სისტემის სხვადასხვა შიდა კომპონენტების მუშაობის კოორდინაცია. კონტროლერი მართავს მიკროპროცესორის ყველა ნაწილის მოწესრიგებულ მუშაობას. მისი მთავარი ფუნქციაა მეხსიერებიდან ინსტრუქციების წაკითხვა და მათი შესრულება.

(2) მეხსიერება

PLC აღჭურვილია ორი ტიპის მეხსიერებით: სისტემის და მომხმარებლის მეხსიერებით. სისტემის მეხსიერება ინახავს სისტემის მართვის პროგრამებს, რომლებზეც მომხმარებლებს არ შეუძლიათ წვდომა ან შეცვალონ. მომხმარებლის მეხსიერება ინახავს კომპილირებული აპლიკაციის პროგრამებს და სამუშაო მონაცემების მდგომარეობას. მომხმარებლის მეხსიერების ნაწილი, რომელიც ინახავს სამუშაო მონაცემების მდგომარეობას, ასევე ცნობილია, როგორც მონაცემთა შენახვის არე. იგი მოიცავს შეყვანის/გამომავალი მონაცემების გამოსახულების არეებს, წინასწარ დაყენებულ და მიმდინარე მნიშვნელობის მონაცემთა ზონებს ტაიმერებისთვის/მრიცხველებისთვის და ბუფერული ზონებს შუალედური შედეგების შესანახად.

PLC მეხსიერება ძირითადად მოიცავს შემდეგ ტიპებს:

მხოლოდ წაკითხვის მეხსიერება (ROM)

პროგრამირებადი მხოლოდ წაკითხვის მეხსიერება (PROM)

წაშლილი პროგრამირებადი მხოლოდ წაკითხული მეხსიერება (EPROM)

ელექტრულად წაშლილი პროგრამირებადი მხოლოდ წაკითხვის მეხსიერება (EEPROM)

შემთხვევითი წვდომის მეხსიერება (RAM)

(3) შეყვანის/გამოსვლის (I/O) მოდულები

① შეყვანის მოდულის გადართვა

გადართვის შეყვანის მოწყობილობები მოიცავს სხვადასხვა გადამრთველებს, ღილაკებს, სენსორებს და ა.შ. PLC შეყვანის ტიპები შეიძლება იყოს DC, AC ან ორივე. შეყვანის მიკროსქემის ელექტრომომარაგება შეიძლება იყოს გარედან, ან ზოგიერთ შემთხვევაში, შიდა მიწოდება PLC-ის მიერ.

② გამომავალი მოდულის გადართვა

გამომავალი მოდული გარდაქმნის TTL დონის კონტროლის სიგნალებს, რომლებიც გამოდის CPU-ს მიერ მომხმარებლის პროგრამის შესრულებისას სიგნალებად, რომლებიც საჭიროა წარმოების ადგილზე კონკრეტული აღჭურვილობის მართვისთვის, რითაც ააქტიურებს შესრულების მექანიზმს.

(4) პროგრამისტი

პროგრამისტი არის აუცილებელი გარე მოწყობილობა PLC-ებისთვის. ეს საშუალებას აძლევს მომხმარებლებს შეიყვანონ პროგრამები PLC-ის მომხმარებლის პროგრამის მეხსიერებაში, გამართონ პროგრამები და დააკვირდნენ პროგრამის შესრულებას. პროგრამულად, პროგრამისტები შეიძლება დაიყოს სამ ტიპად:

ხელის პროგრამისტი

გრაფიკული პროგრამისტი

ზოგადი კომპიუტერული პროგრამისტი

(5) დენის წყარო

კვების ბლოკი გარდაქმნის გარე სიმძლავრეს (მაგ. 220 ვ ცვლადი) შიდა სამუშაო ძაბვად. გარედან დაკავშირებული ელექტრომომარაგება გარდაიქმნება სამუშაო ძაბვაში, რომელიც მოითხოვს PLC-ის შიდა სქემებს (მაგ., DC 5V, ±12V, 24V) PLC-ში სპეციალური გადართვის რეჟიმის ძაბვის რეგულატორის მეშვეობით. ის ასევე უზრუნველყოფს 24V DC ელექტრომომარაგებას გარე შეყვანის მოწყობილობებისთვის (მაგ., სიახლოვის გადამრთველებისთვის) (მხოლოდ შეყვანის წერტილებისთვის). ელექტრომომარაგება PLC ტვირთების მართვისთვის უზრუნველყოფილია...

(6) პერიფერიული ინტერფეისები

პერიფერიული ინტერფეისის სქემები აკავშირებს ხელის პროგრამისტებს ან სხვა გრაფიკულ პროგრამისტებს, ტექსტურ დისპლეებს და შეუძლია შექმნას PLC საკონტროლო ქსელი პერიფერიული ინტერფეისის მეშვეობით. PLC-ებს შეუძლიათ კომპიუტერებთან დაკავშირება PC/PPI კაბელის ან MPI ბარათის გამოყენებით RS-485 ინტერფეისის საშუალებით, რაც საშუალებას აძლევს პროგრამირებას, მონიტორინგს, ქსელს და სხვა ფუნქციებს.

2. PLC-ების პროგრამული კომპონენტები

PLC პროგრამული უზრუნველყოფა მოიცავს სისტემურ პროგრამებს და მომხმარებლის პროგრამებს. სისტემის პროგრამები შექმნილია და დაწერილია PLC მწარმოებლების მიერ და ინახება PLC სისტემის მეხსიერებაში. მომხმარებლებს არ შეუძლიათ პირდაპირ წაიკითხონ, დაწერონ ან შეცვალონ ისინი. სისტემური პროგრამები, როგორც წესი, მოიცავს სისტემის დიაგნოსტიკურ პროგრამებს, შეყვანის დამუშავების პროგრამებს, კომპილაციის პროგრამებს, ინფორმაციის გადაცემის პროგრამებს და მონიტორინგის პროგრამებს და სხვა.

უser-პროგრამები შედგენილია მომხმარებლების მიერ PLC პროგრამირების ენების გამოყენებით, კონტროლის მოთხოვნების საფუძველზე. PLC აპლიკაციებში, ყველაზე კრიტიკული ასპექტია PLC პროგრამირების ენების გამოყენება მომხმარებლის პროგრამების დასაწერად საკონტროლო მიზნების მისაღწევად. ვინაიდან PLC სპეციალურად არის შემუშავებული სამრეწველო კონტროლისთვის, მათი ძირითადი მომხმარებლები არიან ელექტროტექნიკოსები. მათი ტრადიციული ჩვევებისა და სწავლის შესაძლებლობების დასაკმაყოფილებლად, PLC-ები ძირითადად იყენებენ სპეციალურ ენებს, რომლებიც უფრო მარტივი, გასაგები და ინტუიციურია კომპიუტერულ ენებთან შედარებით.

გრაფიკული ინსტრუქციის სტრუქტურა

აშკარა ცვლადები და მუდმივები

გამარტივებული პროგრამის სტრუქტურა

გამარტივებული აპლიკაციის პროგრამული უზრუნველყოფის გენერირების პროცესი

გაუმჯობესებული გამართვის ინსტრუმენტები

3. PLC-ების მუშაობის ძირითადი პრინციპი

PLC სკანირების პროცესი ძირითადად დაყოფილია სამ ეტაპად: შეყვანის ნიმუში, მომხმარებლის პროგრამის შესრულება და გამომავალი განახლება. როგორც ნაჩვენებია სურათზე: [სურათი]

შეყვანის შერჩევის ეტაპი

შეყვანის შერჩევის ეტაპზე, PLC თანმიმდევრულად კითხულობს ყველა შეყვანის სტატუსს და მონაცემს სკანირების გზით და ინახავს მათ I/O გამოსახულების არეალის შესაბამის ერთეულებში. შეყვანის შერჩევის დასრულების შემდეგ, პროცესი გადადის მომხმარებლის პროგრამის შესრულებისა და გამომავალი განახლების ეტაპებზე. ამ ორ ეტაპზე, შეყვანის სტატუსები და მონაცემები რომც შეიცვალოს, I/O გამოსახულების არეალის შესაბამის ერთეულებში სტატუსები და მონაცემები არ შეიცვლება. ამიტომ, თუ შეყვანა არის პულსის სიგნალი, პულსის სიგანე უნდა იყოს სკანირების ერთ ციკლზე მეტი, რათა უზრუნველყოს შეყვანის წაკითხვა ნებისმიერ შემთხვევაში.

მომხმარებლის პროგრამის შესრულების ეტაპი

მომხმარებლის პროგრამის შესრულების ეტაპზე, PLC ყოველთვის სკანირებს მომხმარებლის პროგრამას (კიბე დიაგრამა) ზემოდან ქვევით თანმიმდევრობით. თითოეული კიბის დიაგრამის სკანირებისას, ის ჯერ ასკანირებს საკონტროლო წრეს, რომელიც წარმოიქმნება კიბის დიაგრამის მარცხენა მხარეს არსებული კონტაქტებით. ლოგიკური ოპერაციები საკონტროლო წრეზე ხორციელდება მარცხნიდან მარჯვნივ, ზემოდან ქვემოდან თანმიმდევრობით. შემდეგ, ლოგიკური ოპერაციების შედეგების საფუძველზე, განახლდება შესაბამისი ბიტის სტატუსი სისტემის RAM-ის შენახვის ზონაში ლოგიკური კოჭისთვის, ან განახლდება შესაბამისი ბიტის სტატუსი გამომავალი კოჭის I/O გამოსახულების ზონაში, ან დგინდება, შესრულდეს თუ არა სპეციალური ფუნქციის ინსტრუქციები, რომლებიც მითითებულია კიბეების დიაგრამაში.

ანუ მომხმარებლის პროგრამის შესრულებისას უცვლელი რჩება მხოლოდ I/O გამოსახულების არეში შეყვანის წერტილების სტატუსები და მონაცემები, ხოლო I/O გამოსახულების ზონაში ან სისტემის RAM-ის შენახვის ზონაში სხვა გამომავალი წერტილებისა და რბილი მოწყობილობების სტატუსი და მონაცემები შეიძლება შეიცვალოს. მაღლა განლაგებული კიბეების დიაგრამები გავლენას მოახდენს ქვედა კიბეების დიაგრამების შესრულების შედეგებზე, რომლებიც მიმართავს ამ ხვეულებს ან მონაცემებს. პირიქით, განახლებული სტატუსები ან ლოგიკური ხვეულების მონაცემები ქვედა კიბეების დიაგრამებში გავლენას მოახდენს მხოლოდ უმაღლესი კიბეების დიაგრამებზე მომდევნო სკანირების ციკლში.

გამომავალი განახლების ეტაპი

როდესაც მომხმარებლის პროგრამის სკანირება დასრულებულია, PLC გადადის გამომავალი განახლების ეტაპზე. ამ ფაზის განმავლობაში, CPU განაახლებს ყველა გამომავალი ჩამკეტის სქემებს I/O გამოსახულების არეში სტატუსებისა და მონაცემების მიხედვით და მართავს შესაბამის პერიფერიულ მოწყობილობებს გამომავალი სქემების მეშვეობით. ეს აღნიშნავს PLC-ის ნამდვილ გამომუშავებას.

შეყვანის/გამოსვლის ჩამორჩენის ფენომენი

PLC სამუშაო პროცესიდან შეიძლება გამოვიდეს შემდეგი დასკვნები:

პროგრამები შესრულებულია სკანირების წესით, რაც იწვევს შემავალ და გამომავალ სიგნალებს შორის ლოგიკურ ურთიერთობაში თანდაყოლილ ჩამორჩენას. რაც უფრო გრძელია სკანირების ციკლი, მით უფრო ძლიერია ჩამორჩენა.

გარდა სამი ძირითადი სამუშაო ეტაპის მიერ დაკავებული დროისა - შეყვანის ნიმუშის აღება, მომხმარებლის პროგრამის შესრულება და გამომავალი განახლება - სკანირების ციკლი ასევე მოიცავს სისტემის მართვის ოპერაციების მიერ დახარჯულ დროს. პროგრამის შესრულების დრო დაკავშირებულია პროგრამის ხანგრძლივობასთან და ინსტრუქციის ოპერაციების სირთულესთან, ხოლო სხვა ფაქტორები რჩება შედარებით მუდმივი. სკანირების ციკლები, როგორც წესი, მილიწამების ან მიკროწამების რიგია.

n-ე სკანირების შესრულებისას, შეყვანის მონაცემი, რომელსაც ეყრდნობა არის ნიმუში X მნიშვნელობა, რომელიც მიღებულია ამ სკანირების ციკლის შერჩევის ფაზაში. გამომავალი მონაცემები Y(n) ეფუძნება როგორც გამომ