ПЛК (программируемый логический контроллер) — это устройство управления, широко используемое в промышленной автоматизации. Он обрабатывает и оценивает различные входные сигналы на основе логики управления,-запрограммированной пользователем, а затем выводит соответствующие сигналы управления для автоматизированного управления производственным процессом. В этой статье представлено подробное введение в основные принципы работы и режимы сканирования ПЛК.
I. Основные принципы работы ПЛК
Принцип работы ПЛК в первую очередь включает в себя следующие этапы:
1. Получение входного сигнала:ПЛК получает различные сигналы с поля через модули ввода, такие как цифровые сигналы и аналоговые сигналы. Эти сигналы подвергаются такой обработке, как опто-изоляция и фильтрация, а затем преобразуются в цифровые сигналы, распознаваемые внутренней системой ПЛК.
2. Обработка программы:ПЛК обрабатывает и оценивает входные сигналы на основе логики управления,-запрограммированной пользователем. Обработка программы в основном включает в себя такие функции, как логические операции, арифметические вычисления и преобразование данных. Во время обработки программы ПЛК генерирует соответствующие команды управления в зависимости от различных условий.
3. Управление выходным сигналом:ПЛК отправляет обработанные команды управления на модуль вывода. Модуль вывода преобразует цифровые сигналы в необходимые форматы сигналов для данной области (например, цифровые сигналы, аналоговые сигналы и т. д.) и выводит их на исполнительные механизмы (например, реле, серводвигатели и т. д.), тем самым обеспечивая контроль над производственным процессом.
4. Коммуникация и мониторинг:ПЛК обладают коммуникационными возможностями, позволяющими обмениваться данными с другими устройствами (такими как главные компьютеры, сенсорные экраны и т. д.) через коммуникационные интерфейсы для обеспечения удаленного мониторинга и управления. Одновременно ПЛК могут отображать в реальном времени-рабочее состояние и информацию о неисправностях на собственных дисплеях.
II. Характеристики режима сканирования ПЛК
Характеристики операции сканирования ПЛК в первую очередь отражаются в следующих аспектах: Во-первых, ПЛК используют рабочий режим «последовательное сканирование, непрерывный цикл». Каждый цикл сканирования, также известный как период сканирования или рабочий цикл, начинается с выполнения ЦП первой инструкции. Затем он последовательно выполняет программу пользователя построчно до завершения, после чего возвращается к первой инструкции, чтобы инициировать новый цикл сканирования. Во-вторых, выполнение программы ПЛК следует шаблону периодического сканирования, придерживаясь принципа слева-на-направо, сверху-на-ниж.
Кроме того, каждый цикл сканирования состоит из трех этапов: выборка входных данных, выполнение программы и обновление выходных данных. Таким образом, работа ПЛК осуществляется непрерывно. Наконец, из-за централизованной выборки и централизованного вывода возникает задержка ввода/вывода, что приводит к задержкам ответа. Это основные характеристики операции сканирования ПЛК.
III. Режим сканирования ПЛК
Режим работы сканирования ПЛК в основном разделен на следующие этапы:
Режим работы сканирования ПЛК состоит из трех основных этапов: этапа выборки входных данных, этапа выполнения пользовательской программы и этапа обновления выходных данных.
1. Фаза входной выборки
Во время фазы входной выборки ПЛК последовательно сканирует и считывает все входные состояния и данные, сохраняя их в соответствующих единицах в области изображения ввода-вывода. По завершении входной выборки система переходит к фазе выполнения пользовательской программы и обновления выходных данных. В течение этих двух фаз, даже если входные состояния или данные изменяются, соответствующие единицы в области изображения ввода-вывода остаются неизменными. Следовательно, если входной сигнал представляет собой импульсный сигнал, ширина импульса должна превышать один цикл сканирования, чтобы гарантировать захват входного сигнала при любых условиях.
2. Фаза выполнения пользовательской программы
На этапе выполнения программы пользователя ПЛК всегда сканирует программу пользователя (лестничную диаграмму) последовательно сверху вниз. При сканировании каждой лестничной схемы сначала сканируется цепь управления, образованная контактами на левой стороне лестничной схемы. Затем он выполняет логические операции над схемой управления, образованной контактами, в порядке слева направо и сверху вниз. На основе результатов этих логических операций он обновляет состояние соответствующего бита в области хранения системного ОЗУ для логической катушки, или обновляет состояние соответствующего бита в области изображения ввода-вывода для выходной катушки, или определяет, следует ли выполнять специальную функциональную инструкцию, указанную лестничной схемой. То есть во время выполнения пользовательской программы неизменными остаются только состояние и данные точек входа в области изображения ввода-вывода. Статус и данные других точек вывода и программных устройств в области изображения ввода-вывода или в оперативной памяти системы могут измениться. Более того, результаты выполнения лестничных диаграмм, расположенных выше в стеке, влияют на последующие лестничные диаграммы, которые используют эти катушки или данные. И наоборот, обновленное состояние логической катушки или данные из лестничных схем нижнего-уровня влияют только на лестничные схемы верхнего-уровня во время следующего цикла сканирования.
3. Фаза обновления выходного сигнала
По завершении сканирования пользовательской программы ПЛК переходит в фазу обновления выходных данных. В течение этого периода ЦП обновляет все выходные защелки на основе соответствующего состояния и данных в области изображения ввода-вывода, а затем управляет соответствующими периферийными устройствами через выходные схемы. Это представляет собой фактический выходной сигнал ПЛК.
Таким образом, фундаментальный принцип работы ПЛК включает в себя сбор сигналов возбуждения через модули ввода, их обработку и оценку в соответствии с логикой управления,-запрограммированной пользователем, а затем управление исполнительными механизмами через модули вывода для достижения автоматизированного управления производственным процессом. Операция сканирования ПЛК состоит из этапов, включая самотестирование системы, сканирование входов, обработку программы, сканирование выходов, связь и мониторинг. Эти фазы образуют цикл сканирования, который ПЛК постоянно повторяет для реализации автоматизированного управления производственным процессом.