PLC Bilgi Özeti: Elektrik Mühendisleri için Temel Okumalar!
PLC Bilgi Özeti: Elektrik Mühendisleri için Temel Okumalar!
I. PLC'lerin Tanımı ve Sınıflandırılması
PLC veya Programlanabilir Mantık Denetleyicisi, yeni nesil evrensel endüstriyel kontrol cihazlarıdır. Mikroişlemcilere dayanır ve bilgisayar teknolojisini, otomatik kontrol teknolojisini ve iletişim teknolojisini bütünleştirir. Endüstriyel ortamlar için tasarlanan PLC'ler, kontrol süreçlerine ve kullanıcılara yönelik "doğal bir dil" kullanan, anlaşılması kolay programlama özelliğine sahiptir. Basitlik, kullanım kolaylığı ve yüksek güvenilirlik ile karakterize edilirler.
Röle sıralı kontrolünden geliştirilen PLC'ler, mikroişlemcilerin etrafında toplanmıştır ve çok yönlü otomatik kontrol cihazları olarak hizmet eder. Ayrıntılara bakalım:
1. Tanım
PLC, endüstriyel uygulamalar için tasarlanmış dijital bir elektronik sistemdir. Mantıksal hesaplama, sıralı kontrol, zamanlama, sayma ve aritmetik gibi işlemlere yönelik talimatları saklamak için programlanabilir bir bellek kullanır. PLC'ler, dijital ve analog giriş ve çıkışlarla arayüz oluşturarak çeşitli mekanik ekipmanı ve üretim süreçlerini kontrol eder. Hem PLC'ler hem de bunların çevre birimleri, endüstriyel kontrol sistemleriyle sorunsuz bir şekilde entegre olacak ve işlevsel genişlemeyi kolaylaştıracak şekilde tasarlanmıştır.
2. Sınıflandırma
PLC ürünleri, farklı özellikler ve performans yetenekleriyle geniş bir yelpazeye sahiptir. Yapısal biçime, işlevsel farklılıklara ve G/Ç noktalarının sayısına göre genel olarak sınıflandırılırlar.
2.1 Yapısal Forma Göre Sınıflandırma
PLC'ler yapısal şekillerine göre integral ve modüler tiplere ayrılabilir.
(1) Entegre PLC
Entegre PLC'ler güç kaynağı, CPU ve I/O arayüzleri gibi bileşenleri tek bir kabinde barındırır. Kompakt yapıları, küçük boyutları ve uygun fiyatlı olmaları ile tanınırlar. Küçük boyutlu PLC'ler genellikle bu entegre yapıyı benimser. Entegre bir PLC, farklı I/O noktalarına sahip bir temel üniteden (ana ünite olarak da bilinir) ve bir genişletme ünitesinden oluşur. Temel ünite, CPU'yu, G/Ç arayüzlerini, G/Ç genişletme birimlerine bağlanmak için bir genişletme bağlantı noktasını ve bir programlayıcıya veya EPROM yazıcısına bağlanmak için arayüzleri içerir. Genişletme ünitesi ise CPU olmadan yalnızca G/Ç ve güç kaynağı bileşenlerini içerir. Temel ünite ve genişletme ünitesi genellikle düz bir kabloyla bağlanır. Entegre PLC'ler, yeteneklerini genişletmek için analog üniteler ve konum kontrol üniteleri gibi özel fonksiyon üniteleriyle de donatılabilir.
(2) Modüler PLC
Modüler PLC'ler, CPU modülleri, G/Ç modülleri, güç kaynağı modülleri (bazen CPU modülüne entegre edilir) ve çeşitli fonksiyon modülleri gibi her bileşen için ayrı modüller içerir. Bu modüller bir çerçeveye veya arka panele monte edilir. Modüler PLC'lerin avantajı, ihtiyaç halinde farklı sistem ölçeklerinin seçilmesine olanak tanıyan esnek konfigürasyonlarında yatmaktadır. Ayrıca montajı, genişletilmesi ve bakımı da kolaydır. Orta ve büyük boyutlu PLC'ler genellikle modüler bir yapıyı benimserler.
Ek olarak, bazı PLC'ler hem entegre hem de modüler tiplerin özelliklerini birleştirerek yığılmış PLC olarak bilinen şeyi oluşturur. Yığılmış PLC'lerde CPU, güç kaynağı ve I/O arayüzleri gibi bileşenler kablolarla bağlanan bağımsız modüllerdir ve katman katman istiflenebilirler. Bu tasarım yalnızca esnek sistem konfigürasyonu sunmakla kalmaz, aynı zamanda kompakt bir boyuta da olanak tanır.
2.2 Fonksiyona Göre Sınıflandırma
Fonksiyonel yeteneklerine göre PLC'ler üç kategoriye ayrılabilir: düşük seviye, orta seviye ve üst seviye.
(1) Düşük seviye PLC
Düşük seviye PLC'ler mantıksal işlemler, zamanlama, sayma, kaydırma, kendi kendine teşhis ve izleme gibi temel işlevlere sahiptir. Ayrıca sınırlı miktarda analog giriş/çıkış, aritmetik işlemler, veri aktarımı ve karşılaştırması ve iletişim işlevlerini de içerebilirler. Bu PLC'ler öncelikle mantıksal kontrol, sıralı kontrol veya az miktarda analog kontrol içeren tek makine kontrol sistemleri için kullanılır.
(2) Orta seviye PLC
Orta sınıf PLC'ler, düşük seviyeli PLC'lerin işlevlerine ek olarak analog giriş/çıkış, aritmetik işlemler, veri aktarımı ve karşılaştırma, sayı sistemi dönüşümü, uzak G/Ç, alt rutinler ve iletişim ağlarında daha güçlü yetenekler sunar. Bazıları ayrıca kesme kontrolü ve PID kontrol fonksiyonlarına da sahip olabilir, bu da onları karmaşık kontrol sistemleri için uygun hale getirir.
(3) Üst düzey PLC
Üst düzey PLC'ler, orta sınıf PLC'lerin yeteneklerine ek olarak imzalı aritmetik işlemler, matris hesaplamaları, bit mantık işlemleri, karekök hesaplamaları ve diğer özel fonksiyon işlemleri gibi gelişmiş işlevleri içerir. Ayrıca tablo oluşturma ve tablo aktarma yeteneklerine de sahiptirler. Üst düzey PLC'ler, gelişmiş iletişim ve ağ oluşturma işlevlerine sahip olup, büyük ölçekli proses kontrolüne veya dağıtılmış ağ kontrol sistemlerinin oluşturulmasına olanak tanır ve böylece fabrika otomasyonuna ulaşır.
2.3 G/Ç Noktalarına Göre Sınıflandırma
G/Ç noktalarının sayısına bağlı olarak PLC'ler küçük, orta ve büyük kategorilere ayrılabilir.
(1) Küçük PLC
Küçük PLC'ler 256'dan az G/Ç noktasına sahiptir, tek bir CPU içerir ve 8 bit veya 16 bit işlemciler kullanır. Kullanıcı hafıza kapasiteleri genellikle 4KB'nin altındadır.
(2) Orta PLC
Orta boy PLC'ler 256 ile 2048 arasında I/O noktasına sahiptir, çift CPU kullanır ve 2KB ile 8KB arasında değişen kullanıcı hafıza kapasitesine sahiptir.
(3) Büyük PLC
Büyük PLC'ler 2048'den fazla I/O noktasına sahiptir, birden fazla CPU kullanır ve 16 bit veya 32 bit işlemcilerle donatılmıştır. Kullanıcı hafıza kapasiteleri 8KB ile 16KB arasında değişmektedir.
Dünya çapında PLC ürünleri üç ana bölgesel türe ayrılabilir: Amerika, Avrupa ve Japon. Amerika ve Avrupa PLC teknolojileri bağımsız olarak geliştirildi ve bu da ürünleri arasında belirgin farklılıklara neden oldu. Amerika Birleşik Devletleri'nden tanıtılan Japon PLC teknolojisi, Amerikan PLC'lerinden belirli özellikleri devralmaktadır ancak küçük boyutlu PLC'lere odaklanmaktadır. Amerikan ve Avrupa PLC'leri orta ve büyük ölçekli teklifleriyle tanınırken, Japon PLC'ler küçük boyutlu benzerleriyle ünlüdür.
II. PLC'lerin Fonksiyonları ve Uygulama Alanları
PLC'ler, röle-kontaktör kontrolünün avantajlarını bilgisayarların esnekliğiyle birleştirir. Bu benzersiz tasarımlı PLC, diğer kontrolörlerle karşılaştırıldığında çok sayıda benzersiz özelliğe sahiptir.
1. PLC'lerin Fonksiyonları
Mikroişlemcilere odaklanan ve bilgisayar teknolojisini, otomatik kontrol teknolojisini ve iletişim teknolojisini entegre eden evrensel bir endüstriyel otomatik kontrol cihazı olarak PLC'ler çok sayıda avantaj sunar. Bunlar arasında yüksek güvenilirlik, kompakt boyut, güçlü işlevsellik, basit ve esnek program tasarımı, çok yönlülük ve kolay bakım sayılabilir. Sonuç olarak PLC'ler, metalurji, enerji, kimyasallar, ulaşım ve enerji üretimi gibi alanlarda geniş uygulama alanları bulmaktadır ve modern endüstriyel kontrolün (robotlar ve CAD/CAM ile birlikte) üç sütunundan biri olarak ortaya çıkmaktadır. PLC'lerin özelliklerine göre fonksiyonel şekilleri şu şekilde özetlenebilir:
(1) Anahtarlama Lojik Kontrolü
PLC'ler, çeşitli basit ve karmaşık mantıksal kontrolleri gerçekleştirmelerine olanak tanıyan sağlam mantıksal hesaplama yeteneklerine sahiptir. Bu, geleneksel röle-kontaktör kontrolünün yerini alan, PLC'lerin en temel ve yaygın olarak uygulanan alanıdır.
(2) Analog Kontrol
PLC'ler A/D ve D/A dönüşüm modülleriyle donatılmıştır. A/D modülü, sahadan gelen sıcaklık, basınç, akış ve hız gibi analog nicelikleri dijital niceliklere dönüştürür. Bu dijital miktarlar daha sonra PLC içindeki mikroişlemci tarafından işlenir (mikroişlemciler yalnızca dijital miktarları işleyebildiğinden) ve daha sonra kontrol için kullanılır. Alternatif olarak D/A modülü, kontrol edilen nesneyi kontrol etmek için dijital nicelikleri tekrar analog niceliklere dönüştürür, böylece PLC'lerin analog nicelikler üzerinde kontrol sağlamasına olanak tanır.
(3) Proses Kontrolü
Modern orta ve büyük boyutlu PLC'ler genellikle kapalı döngü proses kontrolüne olanak tanıyan PID kontrol modüllerine sahiptir. Kontrol süreci sırasında bir değişken saptığında PLC, PID algoritmasını kullanarak doğru çıkışı hesaplar, böylece üretim sürecini ayarlar ve değişkeni ayar noktasında tutar. Şu anda birçok küçük boyutlu PLC aynı zamanda PID kontrol işlevselliğini de içermektedir.
(4) Zamanlama ve Sayma Kontrolü
PLC'ler düzinelerce, yüzlerce ve hatta binlerce zamanlayıcı ve sayıcı sağlama kapasitesine sahip güçlü zamanlama ve sayma yeteneklerine sahiptir. Zamanlama süresi ve sayma değerleri, kullanıcı programını yazarken kullanıcı tarafından veya bir programcı aracılığıyla sahadaki operatörler tarafından keyfi olarak ayarlanabilir. Bu, zamanlama ve sayma kontrolünü mümkün kılar. Kullanıcıların yüksek frekanslı sinyalleri sayması gerekiyorsa yüksek hızlı sayma modüllerini tercih edebilirler.
(5) Sıralı Kontrol
Endüstriyel kontrolde sıralı kontrol, PLC adım talimatları veya kaydırma yazmacı programlama yoluyla gerçekleştirilebilir.
(6) Veri İşleme
Modern PLC'ler yalnızca aritmetik işlemleri, veri aktarımını, sıralamayı ve tablo aramayı gerçekleştirmekle kalmaz, aynı zamanda veri karşılaştırma, veri dönüştürme, veri iletişimi, veri görüntüleme ve yazdırma işlemlerini de gerçekleştirebilir. Güçlü veri işleme yeteneklerine sahiptirler.
(7) İletişim ve Ağ Oluşturma
Çoğu modern PLC, uzaktan I/O kontrolü için RS-232 veya RS-485 arayüzlerini içeren iletişim ve ağ teknolojilerini içerir. Birden fazla PLC ağa bağlanabilir ve birbirleriyle iletişim kurabilir. Harici cihazların sinyal işleme üniteleri, bir veya daha fazla programlanabilir kontrolör ile program ve veri alışverişi yapabilir. Program aktarımı, veri dosyası aktarımı, izleme ve teşhis, program ve veri aktarımını kolaylaştırmak için standart donanım arayüzlerini veya özel iletişim protokollerini kullanan iletişim arayüzleri veya iletişim işlemcileri aracılığıyla gerçekleştirilebilir.
2. PLC'lerin Uygulama Alanları
Şu anda PLC'ler, demir-çelik, petrol, kimya, enerji, inşaat malzemeleri, mekanik imalat, otomobil, hafif tekstil, ulaşım, çevre koruma ve kültürel eğlence gibi çeşitli endüstrilerde hem yurt içinde hem de yurt dışında yaygın olarak kullanılmaktadır. Uygulamaları genel olarak aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir:
(1) Anahtarlama Lojik Kontrolü
Bu, mantıksal ve sıralı kontrolü sağlamak için geleneksel röle devrelerinin yerini alan, PLC'lerin en temel ve yaygın olarak uygulanan alanıdır. PLC'ler tek makineli kontrolün yanı sıra enjeksiyon kalıplama makineleri, baskı makineleri, zımbalama makineleri, kombine makine aletleri, taşlama makineleri, ambalaj üretim hatları ve galvanik montaj hatları gibi çok makineli grup kontrolü ve otomatik üretim hatları için de kullanılabilir.
(2) Analog Kontrol
Endüstriyel üretim süreçlerinde sıcaklık, basınç, akış, sıvı seviyesi ve hız gibi sürekli değişen çok sayıda büyüklük analog niceliklerdir. PLC'lerin analog büyüklükleri işleyebilmesini sağlamak için analog ve dijital büyüklükler arasında A/D ve D/A dönüşümleri gerçekleştirilmelidir. PLC üreticileri, PLC'ler için analog kontrol uygulamalarını kolaylaştırmak amacıyla eşlik eden A/D ve D/A dönüşüm modülleri üretir.
(3) Hareket Kontrolü
PLC'lerDöner veya doğrusal hareket kontrolü için kullanılabilir. Kontrol sistemi konfigürasyonu açısından, ilk uygulamalar konum sensörlerini ve aktüatörleri anahtar I/O modüllerine doğrudan bağladı. Günümüzde genellikle özel hareket kontrol modülleri kullanılmaktadır. Bu modüller, step motorlar veya servo motorlar için tek eksenli veya çok eksenli konum kontrolünü çalıştırabilir. Dünya çapındaki neredeyse tüm büyük PLC üreticilerinin ürünleri, çeşitli makinelerde, takım tezgahlarında, robotlarda, asansörlerde ve diğer uygulamalarda yaygın olarak kullanılan hareket kontrol özelliklerine sahiptir.
(4) Proses Kontrolü
Proses kontrolü sıcaklık, basınç ve akış gibi analog büyüklüklerin kapalı döngü kontrolünü ifade eder. Metalurji, kimya mühendisliği, ısıl işlem ve kazan kontrolü gibi alanlarda geniş uygulama alanları vardır. Endüstriyel kontrol bilgisayarları olarak PLC'ler, kapalı döngü kontrolünü gerçekleştirmek için çeşitli kontrol algoritmalarıyla programlanabilir. PID kontrolü kapalı çevrim kontrol sistemlerinde yaygın olarak kullanılan bir düzenleme yöntemidir. Hem orta hem de büyük boyutlu PLC'ler PID modülleriyle donatılmıştır ve şu anda birçok küçük boyutlu PLC de bu işlevsel modüle sahiptir. PID işleme genellikle özel bir PID alt yordamının çalıştırılmasını içerir.
(5) Veri İşleme
Modern PLC'ler matematiksel işlemler (matris hesaplaması, fonksiyon hesaplaması, mantıksal işlemler dahil), veri aktarımı, veri dönüştürme, sıralama, tablo arama ve bit işleme fonksiyonlarıyla donatılmıştır. Veri toplama, analiz ve işleme işlemlerini gerçekleştirebilirler. Bu veriler, belirli kontrol işlemlerini gerçekleştirmek için hafızada saklanan referans değerlerle karşılaştırılabilir veya iletişim fonksiyonları aracılığıyla diğer akıllı cihazlara aktarılabilir. Ayrıca basılabilir ve tablolaştırılabilirler. Veri işleme genellikle insansız esnek üretim sistemleri gibi büyük ölçekli kontrol sistemlerinde ve kağıt yapımı, metalurji ve gıda endüstrisi gibi proses kontrol sistemlerinde kullanılır.
(6) İletişim ve Ağ Oluşturma
PLC iletişimi, PLC'ler arasındaki ve PLC'ler ile diğer akıllı cihazlar arasındaki iletişimi kapsar. Bilgisayar kontrolünün gelişmesiyle birlikte fabrika otomasyon ağları da hızla gelişti. Tüm PLC üreticileri, PLC'lerin iletişim yeteneklerine büyük önem veriyor ve ilgili ağ sistemlerini tanıtıyorlar. Son zamanlarda üretilen PLC'ler, iletişimi çok kolaylaştıran iletişim arayüzleri ile donatılmıştır.
III. PLC’lerin Temel Yapısı ve Çalışma Prensibi
Endüstriyel bir kontrol bilgisayarı olarak PLC'ler yapı bakımından sıradan bilgisayarlarla benzerlikler taşır. Ancak değişen kullanım senaryoları ve amaçlar nedeniyle farklılıklar ortaya çıkar.
1. PLC'lerin Donanım Bileşenleri
Bir PLC ana bilgisayarının temel yapı şeması aşağıdaki şekilde gösterilmektedir: [Şekil]
Diyagramda, PLC ana bilgisayarı bir CPU, bellek (EPROM, RAM), giriş/çıkış birimleri, çevresel G/Ç arayüzleri, iletişim arayüzleri ve bir güç kaynağından oluşur. Entegre PLC'lerde tüm bu bileşenler aynı kabin içerisinde bulunur. Modüler PLC'lerde her bileşen bağımsız olarak bir modül halinde paketlenir ve modüller bir raf ve kablolar aracılığıyla bağlanır. Ana bilgisayardaki tüm parçalar güç veri yolları, kontrol veri yolları, adres veri yolları ve veri yolları aracılığıyla birbirine bağlanır. Gerçek kontrol nesnesinin gereksinimlerine bağlı olarak çeşitli harici cihazlar, farklı PLC kontrol sistemleri oluşturacak şekilde yapılandırılır.
Yaygın harici cihazlar arasında programcılar, yazıcılar ve EPROM yazıcılar bulunur. PLC'ler ayrıca üst düzey makinelerle ve diğer PLC'lerle iletişim kurmak için iletişim modülleriyle donatılabilir, böylece PLC'ler için dağıtılmış bir kontrol sistemi oluşturulabilir.
Aşağıda, kullanıcıların PLC'lerin kontrol prensiplerini ve çalışma süreçlerini daha iyi anlamalarına yardımcı olmak için PLC'nin her bileşenine ve rolüne bir giriş bulunmaktadır.
(1) CPU
CPU, PLC'nin kontrol merkezidir. CPU'nun kontrolü altında PLC, çeşitli saha ekipmanları üzerinde kontrol sağlamak için düzenli bir şekilde koordine olur ve çalışır. Bir mikroişlemci ve bir denetleyiciden oluşan CPU, mantıksal ve matematiksel işlemleri gerçekleştirebilir ve kontrol sisteminin çeşitli dahili bileşenlerinin çalışmasını koordine edebilir. Kontrolör, mikroişlemcinin tüm parçalarının düzenli çalışmasını yönetir. Ana işlevi bellekten talimatları okumak ve bunları yürütmektir.
(2) Bellek
PLC'ler iki tür bellekle donatılmıştır: sistem belleği ve kullanıcı belleği. Sistem belleği, kullanıcıların erişemeyeceği veya değiştiremeyeceği sistem yönetimi programlarını saklar. Kullanıcı belleği, derlenmiş uygulama programlarını ve çalışma veri durumlarını saklar. Kullanıcı belleğinin iş verileri durumlarını saklayan kısmı aynı zamanda veri depolama alanı olarak da bilinir. Giriş/çıkış verileri görüntü alanlarını, zamanlayıcılar/sayaçlar için ön ayar ve geçerli değer veri alanlarını ve ara sonuçları depolamak için tampon bölgelerini içerir.
PLC belleği öncelikle aşağıdaki türleri içerir:
Salt Okunur Bellek (ROM)
Programlanabilir Salt Okunur Bellek (PROM)
Silinebilir Programlanabilir Salt Okunur Bellek (EPROM)
Elektrikle Silinebilir Programlanabilir Salt Okunur Bellek (EEPROM)
Rasgele Erişim Belleği (RAM)
(3) Giriş/Çıkış (G/Ç) Modülleri
① Anahtarlama Giriş Modülü
Anahtarlama giriş cihazları çeşitli anahtarlar, düğmeler, sensörler vb. içerir. PLC giriş tipleri DC, AC veya her ikisi olabilir. Giriş devresinin güç kaynağı dışarıdan veya bazı durumlarda PLC tarafından dahili olarak sağlanabilir.
② Anahtarlama Çıkışı Modülü
Çıkış modülü, kullanıcı programını çalıştırırken CPU tarafından çıkan TTL seviyesi kontrol sinyallerini, üretim sahasında belirli ekipmanı çalıştırmak için gereken sinyallere dönüştürür ve böylece yürütme mekanizmasını harekete geçirir.
(4) Programcı
Programlayıcı, PLC'ler için önemli bir harici cihazdır. Kullanıcıların PLC'nin kullanıcı program belleğine program girişi yapmasına, programlarda hata ayıklamasına ve program çalışmasını izlemesine olanak tanır. Programatik olarak programcılar üç türe ayrılabilir:
El Programcısı
Grafik Programcısı
Genel Bilgisayar Programcısı
(5) Güç Kaynağı
Güç kaynağı ünitesi harici gücü (örn. 220V AC) dahili çalışma voltajına dönüştürür. Harici olarak bağlanan güç kaynağı, PLC içindeki özel bir anahtar modlu voltaj regülatörü aracılığıyla PLC'nin dahili devreleri tarafından ihtiyaç duyulan çalışma voltajına (örn. DC 5V, ±12V, 24V) dönüştürülür. Ayrıca harici giriş cihazları (örn. yakınlık anahtarları) için (yalnızca giriş noktaları için) 24V DC güç kaynağı sağlar. PLC yüklerini sürmek için güç kaynağı şu şekilde sağlanır:
(6) Çevresel Arayüzler
Çevresel arayüz devreleri, el tipi programlayıcıları veya diğer grafik programcıları, metin ekranlarını birbirine bağlar ve çevresel arayüz aracılığıyla bir PLC kontrol ağı oluşturabilir. PLC'ler, bir RS-485 arayüzü aracılığıyla bir PC/PPI kablosu veya MPI kartı kullanarak bilgisayarlara bağlanarak programlama, izleme, ağ oluşturma ve diğer işlevleri etkinleştirebilir.
2. PLC'lerin Yazılım Bileşenleri
PLC yazılımı sistem programları ve kullanıcı programlarından oluşur. Sistem programları PLC üreticileri tarafından tasarlanıp yazılır ve PLC'nin sistem belleğinde saklanır. Kullanıcılar bunları doğrudan okuyamaz, yazamaz veya değiştiremez. Sistem programları tipik olarak diğerlerinin yanı sıra sistem teşhis programlarını, girdi işleme programlarını, derleme programlarını, bilgi aktarım programlarını ve izleme programlarını içerir.
senser programları, kontrol gereksinimlerine göre PLC programlama dilleri kullanılarak kullanıcılar tarafından derlenir. PLC uygulamalarında en kritik husus, kontrol hedeflerine ulaşmak amacıyla kullanıcı programları yazmak için PLC programlama dillerini kullanmaktır. PLC'ler endüstriyel kontrol için özel olarak geliştirildiğinden, birincil kullanıcıları elektrik teknisyenleridir. PLC'ler, geleneksel alışkanlıklarına ve öğrenme yeteneklerine hitap etmek için öncelikle bilgisayar dillerine kıyasla daha basit, daha anlaşılır ve daha sezgisel olan özel diller kullanır.
Grafiksel Komut Yapısı
Açık Değişkenler ve Sabitler
Basitleştirilmiş Program Yapısı
Basitleştirilmiş Uygulama Yazılımı Oluşturma Süreci
Gelişmiş Hata Ayıklama Araçları
3. PLC'lerin Temel Çalışma Prensibi
PLC tarama süreci temel olarak üç aşamaya ayrılır: giriş örneklemesi, kullanıcı programının yürütülmesi ve çıktının yenilenmesi. Şekilde gösterildiği gibi: [Şekil]
Giriş Örnekleme Aşaması
Giriş örnekleme aşamasında PLC, tüm giriş durumlarını ve verileri tarama şeklinde sırayla okur ve bunları G/Ç görüntü alanının karşılık gelen birimlerinde saklar. Giriş örneklemesi tamamlandıktan sonra süreç, kullanıcı programının yürütülmesi ve çıktı yenileme aşamalarına geçer. Bu iki aşamada giriş durumları ve veriler değişse bile, G/Ç görüntü alanının karşılık gelen birimlerindeki durumlar ve veriler değişmeyecektir. Bu nedenle, eğer giriş bir darbe sinyali ise, girişin her koşulda okunabilmesini sağlamak için darbe genişliği bir tarama döngüsünden daha büyük olmalıdır.
Kullanıcı Programı Yürütme Aşaması
Kullanıcı programının yürütülmesi aşamasında, PLC her zaman kullanıcı programını (merdiven diyagramı) yukarıdan aşağıya doğru tarar. Her ladder diyagramını tararken öncelikle ladder diyagramın sol tarafındaki kontakların oluşturduğu kontrol devresini tarar. Kontrol devresinde mantıksal işlemler soldan sağa, yukarıdan aşağıya sırayla gerçekleştirilir. Daha sonra mantıksal işlemlerin sonuçlarına göre mantıksal bobin için sistem RAM depolama alanındaki ilgili bitin durumu yenilenir veya çıkış bobini için I/O görüntü alanındaki ilgili bitin durumu yenilenir veya ladder diyagramı tarafından belirtilen özel fonksiyon talimatlarının yürütülüp yürütülmeyeceği belirlenir.
Yani, kullanıcı programının yürütülmesi sırasında yalnızca G/Ç görüntü alanındaki giriş noktalarının durumları ve verileri değişmeden kalırken, G/Ç görüntü alanı veya sistem RAM depolama alanındaki diğer çıkış noktalarının ve yazılım cihazlarının durumları ve verileri değişebilir. Daha yükseğe konumlandırılan merdiven diyagramları, bu bobinlere veya verilere referans veren alt merdiven diyagramlarının yürütme sonuçlarını etkileyecektir. Bunun tersine, alt merdiven diyagramlarındaki mantıksal bobinlerin yenilenen durumları veya verileri, bir sonraki tarama döngüsünde yalnızca daha yüksek merdiven diyagramlarını etkileyecektir.
Çıktı Yenileme Aşaması
Kullanıcı programı taraması tamamlandığında PLC, çıktı yenileme aşamasına girer. Bu aşamada CPU, tüm çıkış mandal devrelerini G/Ç görüntü alanındaki durumlara ve verilere göre günceller ve ilgili çevre birimlerini çıkış devreleri aracılığıyla çalıştırır. Bu, PLC'nin gerçek çıkışını gösterir.
Giriş/Çıkış Gecikmesi Olgusu
PLC çalışma sürecinden aşağıdaki sonuçlar çıkarılabilir:
Programlar tarama şeklinde yürütülür ve bu da giriş ve çıkış sinyalleri arasındaki mantıksal ilişkide doğal bir gecikmeye neden olur. Tarama döngüsü ne kadar uzun olursa gecikme o kadar ciddi olur.
Üç ana çalışma aşamasının (girdi örnekleme, kullanıcı programının yürütülmesi ve çıktı yenileme) kapladığı zamana ek olarak tarama döngüsü, sistem yönetimi işlemlerinin tükettiği zamanı da içerir. Programın yürütülmesi için harcanan zaman, programın uzunluğu ve talimat işlemlerinin karmaşıklığı ile ilişkiliyken, diğer faktörler nispeten sabit kalır. Tarama döngüleri genellikle milisaniye veya mikrosaniye mertebesindedir.
n'inci tarama yürütmesi sırasında, esas alınan girdi verileri, o tarama döngüsünün örnekleme aşaması sırasında elde edilen örneklenmiş X değeridir. Çıkış verileri Y(n), hem önceki taramanın çıkış değeri Y(n-1) hem de mevcut çıkış değeri Yn'yi temel alır. Çıkış terminaline gönderilen sinyal, bu döngü sırasında tüm hesaplamalar yapıldıktan sonra nihai Yn sonucunu temsil eder.
Giriş/çıkış yanıt gecikmesi yalnızca tarama yöntemiyle değil aynı zamanda program tasarımının düzenlenmesiyle de ilgilidir.