Het werkingsprincipe van PLC

 

PLC is in wezen een "modulaire microcomputer" die speciaal is ontworpen voor industriële omgevingen. De kern van het werkingsprincipe is het gesloten-lusmechanisme van "het ontvangen van signalen via hardware, het verwerken van logica via software en het uitvoeren van instructies via hardware" om nauwkeurige controle over externe apparaten te bereiken. De implementatie van dit mechanisme is afhankelijk van een hoge mate van synergie tussen de hardwarestructuur en het softwaresysteem.

De hardwarestructuur van PLC heeft een modulair ontwerp, dat flexibel kan worden gecombineerd volgens de besturingsvereisten. De kerncomponenten omvatten de volgende vijf onderdelen, elk met een duidelijke taakverdeling en nauwe samenwerking:

Centrale verwerkingseenheid (CPU):Als het ‘brein’ van PLC is het verantwoordelijk voor het uitvoeren van logische bewerkingen, gegevensverwerking en instructieplanning in gebruikersprogramma’s. Het kan snel ingangssignalen lezen, ladderdiagrammen en andere programma's uitvoeren, de berekeningsresultaten beoordelen en besturingsinstructies naar de uitgangsmodule sturen. De rekensnelheid bepaalt direct de responsefficiëntie van de PLC, en de instructie-uitvoeringstijd van reguliere industriële PLC's kan het microsecondeniveau bereiken.

Geheugen:onderverdeeld in systeemgeheugen en gebruikersgeheugen. Het systeemgeheugen wordt gebruikt om het besturingssysteem, stuurprogramma's en andere kernsoftware van de PLC op te slaan, waardoor de basiswerking van de apparatuur wordt gewaarborgd. Het gebruikersgeheugen is bedoeld voor het opslaan van door de gebruiker geschreven besturingsprogramma's (zoals logica van het productieproces, mechanismen voor foutafhandeling) en tijdelijke gegevens (zoals bedrijfsparameters van het apparaat, telresultaten), ter ondersteuning van programmawijzigingen en updates.

Ingangs-/uitgangsmodule (I/O).: De "brug" tussen PLC en externe apparaten, die bidirectionele signaalconversie mogelijk maakt. De invoermodule is verantwoordelijk voor het omzetten van analoge signalen (zoals temperatuur, druk) of digitale signalen (zoals aan-uit-signalen) van sensoren (zoals foto-elektrische schakelaars, temperatuursensoren), knoppen, knoppen en andere apparaten in elektrische signalen die herkenbaar zijn voor de PLC. De uitgangsmodule zet de berekeningsresultaten van de CPU om in besturingssignalen die kunnen worden ontvangen door externe actuatoren (zoals motoren, magneetkleppen, indicatielampjes), waardoor het gesloten-lusproces van "uitvoering van perceptiebeslissingen" wordt voltooid.

Vermogensmodule:Biedt stabiel werkvermogen voor het gehele PLC-systeem, waarbij doorgaans wisselstroom (zoals AC 220V) van industriële locaties wordt omgezet in gelijkstroom (zoals DC 24V) die intern door de PLC wordt vereist. Het beschikt ook over overspannings- en overstroombeveiligingsfuncties om een ​​stabiele werking van apparatuur in complexe industriële omgevingen te garanderen.

Communicatiemodule:realiseert de onderlinge verbinding tussen PLC en andere apparaten, ondersteunt reguliere industriële communicatieprotocollen zoals PROFINET, Modbus, EtherNet/IP, enz. Via de communicatiemodule kan PLC worden gekoppeld aan aanraakschermen, industriële computers, MES-systemen (manufacturing execution systems) of andere PLC's om gegevensuitwisseling en afstandsbediening te realiseren, waarmee de basis wordt gelegd voor intelligente productie.

Het softwaresysteem van PLC is onderverdeeld in systeemsoftware en gebruikerssoftware. De systeemsoftware is vooraf geïnstalleerd door de fabrikant en is verantwoordelijk voor hardwarestuurprogramma's, programmacompilatie en systeemdiagnostiek. Gebruikerssoftware is een besturingsprogramma dat door ingenieurs is geschreven op basis van productievereisten. De reguliere programmeermethoden omvatten ladderdiagram (LD), gestructureerde tekst (ST), functioneel blokdiagram (FBD), enz. Onder hen is het ladderdiagram de meest gebruikte programmeermethode op industriële locaties geworden vanwege de simulatie van de kenmerken van traditionele relaisbesturingscircuits.

De kernlogica van softwarecontrole is 'logische werking en timingcontrole'. - ingenieurs zetten het productieproces door middel van programmeren om in logische relaties zoals 'EN', 'OF' en 'NEE', of timingregels zoals 'vertraging' en 'telling'. De CPU van de PLC voert deze regels in de vooraf ingestelde volgorde uit om een ​​geautomatiseerde controle van het productieproces te bereiken. In een productielijn voor flessenwater kan de geautomatiseerde vullogica bijvoorbeeld worden voltooid door het programma zo in te stellen dat "de vulmachine met een vertraging van 0,2 seconden start wanneer de foto-elektrische sensor een fles detecteert, en stopt na het vullen gedurende 3 seconden".

PLC is niet alleen een apparaat, maar ook de belichaming van industriële besturingsideeën. Het zorgde niet alleen voor een sprong in het productieproces van "handmatige bediening" naar "logica-gestuurd", maar stimuleerde ook de hele maakindustrie in de richting van intelligente, flexibele en efficiënte ontwikkeling.