El principi de funcionament del PLC

 

El PLC és essencialment un "microordinador modular" dissenyat específicament per a entorns industrials. El nucli del seu principi de funcionament és el mecanisme de bucle-tancat de "rebre senyals mitjançant maquinari, processar la lògica mitjançant programari i emetre instruccions mitjançant maquinari" per aconseguir un control precís dels dispositius externs. La implementació d'aquest mecanisme es basa en un alt grau de sinergia entre l'estructura del maquinari i el sistema de programari.

L'estructura de maquinari del PLC adopta un disseny modular, que es pot combinar de manera flexible segons els requisits de control. Els components bàsics inclouen les cinc parts següents, cadascuna amb una clara divisió del treball i una estreta cooperació:

Unitat central de processament (CPU):Com a "cervell" del PLC, és responsable d'executar les operacions lògiques, el processament de dades i la programació d'instruccions en els programes d'usuari. Pot llegir ràpidament senyals d'entrada, executar diagrames d'escala i altres programes, jutjar els resultats del càlcul i enviar instruccions de control al mòdul de sortida. La seva velocitat de càlcul determina directament l'eficiència de resposta del PLC, i el temps d'execució d'instruccions dels PLC industrials convencionals pot arribar al nivell de microsegons.

Memòria:dividit en memòria del sistema i memòria d'usuari. La memòria del sistema s'utilitza per emmagatzemar el sistema operatiu, els programes del controlador i un altre programari bàsic del PLC, assegurant el funcionament bàsic de l'equip. La memòria d'usuari es dedica a emmagatzemar programes de control escrits per l'usuari (com ara la lògica del procés de producció, mecanismes de gestió d'errors) i dades temporals (com ara paràmetres de funcionament del dispositiu, resultats del recompte), suport a modificacions i actualitzacions de programes.

Mòdul d'entrada/sortida (I/O).: El "pont" entre PLC i dispositius externs, que permet la conversió del senyal bidireccional. El mòdul d'entrada s'encarrega de convertir els senyals analògics (com ara la temperatura, la pressió) o els senyals digitals (com els senyals d'encesa-apagada) de sensors (com ara interruptors fotoelèctrics, sensors de temperatura), botons, botons i altres dispositius en senyals elèctrics reconeixibles pel PLC. El mòdul de sortida converteix els resultats del càlcul de la CPU en senyals de control que poden rebre actuadors externs (com ara motors, vàlvules solenoides, llums indicadores), completant el procés de bucle tancat de "execució de decisions de percepció".

Mòdul de potència:Proporciona una potència de treball estable per a tot el sistema PLC, normalment convertint l'alimentació de CA (com ara 220 V CA) de llocs industrials a una potència de CC (com 24 V CC) requerida internament pel PLC. També té funcions de protecció contra sobretensió i sobreintensitat per garantir un funcionament estable dels equips en entorns industrials complexos.

Mòdul de comunicació:realitza la interconnexió entre PLC i altres dispositius, admet protocols de comunicació industrial convencionals com PROFINET, Modbus, EtherNet/IP, etc. Mitjançant el mòdul de comunicació, el PLC es pot connectar en xarxa amb pantalles tàctils, ordinadors industrials, sistemes MES (sistemes d'execució de fabricació) o altres PLC per aconseguir l'intercanvi de dades i el control remot, establint les bases per a la producció intel·ligent.

El sistema de programari de PLC es divideix en programari de sistema i programari d'usuari. El programari del sistema està preinstal·lat pel fabricant i és responsable dels controladors de maquinari, la compilació de programes i el diagnòstic del sistema. El programari d'usuari és un programa de control escrit per enginyers basat en els requisits de producció. Els mètodes de programació principals inclouen el diagrama d'escala (LD), el text estructurat (ST), el diagrama de blocs funcionals (FBD), etc. Entre ells, el diagrama d'escala s'ha convertit en el mètode de programació més utilitzat en llocs industrials a causa de la seva simulació de les característiques dels circuits de control de relés tradicionals.

La lògica bàsica del control del programari és "operació lògica i control de temporització" - Els enginyers converteixen el procés de producció en relacions lògiques com ara "I", "OR" i "NO", o regles de temporització com ara "retard" i "compte" mitjançant la programació. La CPU del PLC executa aquestes regles en l'ordre preestablert per aconseguir un control automatitzat del procés de producció. Per exemple, en una línia de producció d'aigua embotellada, la lògica d'ompliment automatitzada es pot completar configurant el programa per "iniciar la màquina d'ompliment amb un retard de 0,2 segons quan el sensor fotoelèctric detecta una ampolla i s'atura després d'omplir-lo durant 3 segons".

El PLC no és només un dispositiu, sinó també la plasmació d'idees de control industrial. No només va aconseguir un salt en el procés de producció de l'"operació manual" a "l'accionament lògic", sinó que també va impulsar tota la indústria manufacturera cap a un desenvolupament intel·ligent, flexible i eficient.