A Προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής (PLC)παρακολουθεί συνεχώς τα σήματα πεδίου και εκτελεί προγραμματισμένες οδηγίες για τον έλεγχο του βιομηχανικού εξοπλισμού. Μία από τις βασικές αρχές πίσω από αυτή τη λειτουργία είναι ο κύκλος σάρωσης PLC.
Η κατανόηση του κύκλου σάρωσης βοηθά τους μηχανικούς, τις ομάδες συντήρησης και τους αγοραστές εξοπλισμού να κατανοήσουν πώς ένα PLC επεξεργάζεται τα σήματα εισόδου, εκτελεί τη λογική ελέγχου και ενημερώνει τις εξόδους. Εξηγεί επίσης γιατί η απόδοση της CPU PLC, η διαμόρφωση I/O και η πολυπλοκότητα της εφαρμογής μπορούν να επηρεάσουν την απόκριση του μηχανήματος.
Τι είναι ο κύκλος σάρωσης PLC;
Ένας κύκλος σάρωσης PLC είναι η επαναλαμβανόμενη ακολουθία μέσω της οποίας ένας ελεγκτής επεξεργάζεται πληροφορίες από ένα σύστημα αυτοματισμού.
Σε απλοποιημένη μορφή, η διαδικασία μπορεί να περιγραφεί ως εξής:
Ανάγνωση εισόδων → Εκτέλεση προγράμματος → Ενημέρωση εξόδων → Επανάληψη
Ο ελεγκτής εκτελεί αυτή τη σειρά συνεχώς ενώ το PLC βρίσκεται σε λειτουργία. Η ακριβής μέθοδος εκτέλεσης ποικίλλει μεταξύ των πλατφορμών PLC, αλλά η βασική αρχή παραμένει παρόμοια.
Μια τυπική διαδικασία ελέγχου μπορεί να λειτουργεί ως εξής:
- Ένας αισθητήρας ανιχνεύει μια κατάσταση μηχανής.
- Η αντίστοιχη είσοδος επεξεργάζεται το PLC.
- Η CPU εκτελεί τις σχετικές οδηγίες του προγράμματος.
- Ο ελεγκτής καθορίζει την απαιτούμενη έξοδο.
- Η συσκευή εξόδου λαμβάνει τη νέα εντολή.
- Η επόμενη σάρωση ξεκινά.
Αυτή η επαναλαμβανόμενη διαδικασία επιτρέπει στο PLC να ανταποκρίνεται συνεχώς στις μεταβαλλόμενες συνθήκες μέσα στο μηχάνημα.
Πώς διαβάζει ένα PLC τις εισόδους;
Οι είσοδοι παρέχουν στο PLC πληροφορίες σχετικά με τον φυσικό εξοπλισμό.
Οι κοινές συσκευές εισόδου περιλαμβάνουν:
- Αισθητήρες εγγύτητας
- Φωτοηλεκτρικοί αισθητήρες
- Πιέστε κουμπιά
- Διακόπτες ορίου
- Διακόπτες πίεσης
- Πομποί θερμοκρασίας
Το PLC λαμβάνει αυτά τα σήματα μέσω μονάδων I/O.
Ψηφιακές μονάδες εισόδουεπεξεργάζονται διακριτές συνθήκες όπως σήματα ON και OFF, ενώαναλογικές μονάδες εισόδουεπεξεργάζεται συνεχώς μεταβαλλόμενα σήματα, όπως τάση ή ρεύμα.
Οι πληροφορίες εισόδου διατίθενται στη συνέχεια στο πρόγραμμα ελέγχου σύμφωνα με τη μέθοδο επεξεργασίας I/O της πλατφόρμας PLC.
Για το λόγο αυτό, η σωστή διαμόρφωση I/O είναι σημαντική κατά την εγκατάσταση ή την αντικατάσταση εξαρτημάτων PLC.
Πώς το PLC εκτελεί το πρόγραμμα;
Μετά την επεξεργασία των διαθέσιμων πληροφοριών εισόδου, η CPU PLC εκτελεί το πρόγραμμα χρήστη.
Το πρόγραμμα μπορεί να περιέχει:
- Λογικές πράξεις
- Χρονοδιακόπτες
- μετρητές
- Μαθηματικοί υπολογισμοί
- Λειτουργικά μπλοκ
- Επεξεργασία δεδομένων
- Λειτουργίες που σχετίζονται-επικοινωνίες
Η CPU αξιολογεί αυτές τις οδηγίες και καθορίζει τι πρέπει να κάνει το σύστημα αυτοματισμού με βάση τις τρέχουσες συνθήκες.
Για παράδειγμα, εάν ένας αισθητήρας υποδεικνύει ότι ένα προϊόν έχει φτάσει σε μια συγκεκριμένη θέση, το πρόγραμμα PLC μπορεί να καθορίσει ότι πρέπει να ενεργοποιηθεί ένας κινητήρας, μια βαλβίδα ή άλλη έξοδος.
Η ικανότητα επεξεργασίας της CPU μπορεί να επηρεάσει το πόσο γρήγορα ολοκληρώνονται αυτές οι λειτουργίες.
Ένα απλό μηχάνημα με μικρό πρόγραμμα μπορεί να έχει σχετικά χαμηλές απαιτήσεις επεξεργασίας, ενώ ένα μεγαλύτερο σύστημα αυτοματισμού μπορεί να απαιτεί μια πιο ικανή CPU PLC.
Πώς ενημερώνονται οι έξοδοι PLC;
Μετά την εκτέλεση της λογικής ελέγχου, το PLC ενημερώνει τις απαιτούμενες εξόδους.
Οι έξοδοι μπορούν να ελέγχουν συσκευές όπως:
- Μίζες κινητήρα
- Επαφές
- Ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες
- Ρελέ
- Ενδεικτικές λυχνίες
- Βιομηχανικοί δίσκοι
Για παράδειγμα, ένα PLC μπορεί να λάβει ένα σήμα από έναν αισθητήρα, να εκτελέσει την προγραμματισμένη λογική και στη συνέχεια να ενεργοποιήσει μια ψηφιακή έξοδο συνδεδεμένη με έναν εκκινητή κινητήρα.
Η ακριβής μέθοδος επεξεργασίας εξόδου εξαρτάται από την αρχιτεκτονική και τη διαμόρφωση του PLC.
Η σημαντική αρχή είναι ότι ο ελεγκτής υπολογίζει επανειλημμένα τις απαιτούμενες συνθήκες εξόδου και κοινοποιεί αυτές τις συνθήκες στον συνδεδεμένο εξοπλισμό.
Τι είναι ο χρόνος σάρωσης PLC;
Χρόνος σάρωσηςείναι ο χρόνος που απαιτείται για να ολοκληρώσει το PLC τον κύκλο επεξεργασίας του.
Διάφοροι παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν τον χρόνο σάρωσης, όπως:
- Απόδοση CPU PLC
- Μέγεθος προγράμματος
- Αριθμός οδηγιών
- Διαμόρφωση I/O
- Δραστηριότητα επικοινωνίας
- Εργασίες συστήματος
- Πολυπλοκότητα εφαρμογής
Ένα μεγαλύτερο και πιο περίπλοκο πρόγραμμα ελέγχου απαιτεί γενικά περισσότερη επεξεργασία από μια απλή εφαρμογή.
Επικοινωνία με HMI,απομακρυσμένα συστήματα I/O, οι βιομηχανικοί δίσκοι και άλλοι ελεγκτές μπορούν επίσης να εισάγουν πρόσθετες απαιτήσεις επεξεργασίας.
Γιατί έχει σημασία ο χρόνος σάρωσης;
Ο χρόνος σάρωσης είναι ιδιαίτερα σημαντικός σε εφαρμογές όπου ο ελεγκτής πρέπει να ανταποκρίνεται γρήγορα στις μεταβαλλόμενες συνθήκες του μηχανήματος.
Τα παραδείγματα περιλαμβάνουν:
- Εξοπλισμός συσκευασίας υψηλής-ταχύτητας
- Γρήγορα συστήματα χειρισμού υλικών
- Εφαρμογές μέτρησης υψηλής ταχύτητας-
- Ταχεία ανίχνευση αισθητήρα
- Ακολουθίες μηχανών ευαίσθητες στον χρόνο
Για πιο αργές διαδικασίες, μια μικρή διαφορά στο χρόνο σάρωσης μπορεί να έχει μικρό πρακτικό αποτέλεσμα.
Ωστόσο, για εφαρμογές υψηλής-ταχύτητας, η απόκριση του ελεγκτή γίνεται πολύ πιο σημαντική. Ανάλογα με την εφαρμογή, οι πλατφόρμες PLC ενδέχεται να παρέχουν εξειδικευμένες λειτουργίες, όπως εισόδους-με υψηλή ταχύτητα ή επεξεργασία διακοπής για τη διαχείριση συμβάντων που δεν μπορούν να βασίζονται μόνο σε μια τυπική κυκλική σάρωση.
Επομένως, η επιλογή PLC θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη τις πραγματικές απαιτήσεις απόκρισης του μηχανήματος αντί να επιλέγει απλώς έναν ελεγκτή με βάση τον αριθμό των σημείων I/O του.
Πώς η CPU PLC επηρεάζει την απόδοση σάρωσης;
Η CPU PLC είναι υπεύθυνη για την εκτέλεση του προγράμματος ελέγχου και τον συντονισμό των εργασιών επεξεργασίας του ελεγκτή.
Διαφορετικοί επεξεργαστές PLC μπορούν να παρέχουν διαφορετικά επίπεδα:
- Επιδόσεις επεξεργασίας
- Μνήμη προγράμματος
- Μνήμη δεδομένων
- Δυνατότητα επικοινωνίας
- Δυνατότητα επέκτασης
Ένα συμπαγές μηχάνημα μπορεί να απαιτεί μόνο έναν μικρό ελεγκτή, ενώ ένα μεγαλύτερο σύστημα παραγωγής μπορεί να χρειάζεται CPU υψηλότερης απόδοσης-.
Ωστόσο, υψηλότερη απόδοση δεν σημαίνει αυτόματα καλύτερη καταλληλότητα.
Κατά την επιλογή ή την αντικατάσταση μιας CPU PLC, οι μηχανικοί θα πρέπει να εξετάσουν την πλήρη εφαρμογή, συμπεριλαμβανομένων:
- Πολυπλοκότητα προγράμματος
- Απαιτούμενος χρόνος απόκρισης
- Αριθμός σημείων I/O
- Απαιτήσεις επικοινωνίας
- Απαιτήσεις επέκτασης
- Υπάρχουσα πλατφόρμα PLC
Η συμβατότητα είναι ιδιαίτερα σημαντική κατά την αντικατάσταση ενός εγκατεστημένου ελεγκτή.
PLC Scan Cycle and I/O Modules
Ο κύκλος σάρωσης σχετίζεται στενά με την αρχιτεκτονική I/O του PLC.
Ένα PLC μπορεί να χρησιμοποιεί:
- Ψηφιακές μονάδες εισόδου
- Μονάδες ψηφιακής εξόδου
- Αναλογικές μονάδες εισόδου
- Μονάδες αναλογικής εξόδου
- Μονάδες επέκτασης
- Απομακρυσμένα συστήματα εισόδου/εξόδου
Τα μικρά μηχανήματα ενδέχεται να χρησιμοποιούν τοπικό I/O απευθείας συνδεδεμένο στον ελεγκτή. Τα μεγαλύτερα συστήματα μπορούν να χρησιμοποιούν κατανεμημένα ή απομακρυσμένα I/O συνδεδεμένα μέσω ενός βιομηχανικού δικτύου.
Όσο πιο περίπλοκο γίνεται το σύστημα, τόσο πιο σημαντικό είναι να εξετάσουμε πώς συνεργάζονται η CPU PLC, οι μονάδες I/O και η αρχιτεκτονική επικοινωνίας.
Τι πρέπει να ελέγχουν οι αγοραστές κατά την αντικατάσταση ενός PLC;
Η κατανόηση του κύκλου σάρωσης μπορεί επίσης να βοηθήσει κατά την επιλογή ενός PLC αντικατάστασης.
Πριν παραγγείλετε έναν ελεγκτή αντικατάστασης, ελέγξτε:
- Ακριβής αριθμός ανταλλακτικού
- Σειρά PLC
- Τύπος CPU
- Απαιτήσεις επεξεργασίας
- Χωρητικότητα μνήμης
- Απαιτήσεις εισόδου/εξόδου
- Διεπαφές επικοινωνίας
- Συμβατότητα υλικολογισμικού και λογισμικού
Ένας ελεγκτής με παρόμοιες προδιαγραφές δεν είναι απαραίτητα άμεση αντικατάσταση.
Για ένα υπάρχον σύστημα αυτοματισμού, η εγκατεστημένη πλατφόρμα PLC και ο πλήρης αριθμός ανταλλακτικού θα πρέπει να επαληθεύονται πριν από την επιλογή ενός εξαρτήματος αντικατάστασης.
Σύναψη
Ο κύκλος σάρωσης PLC είναι η βασική διαδικασία που επιτρέπει σε έναν ελεγκτή να παρακολουθεί συνεχώς τις εισόδους, να εκτελεί προγραμματισμένη λογική και να ενημερώνει τις εξόδους.
Η απόδοση σάρωσης εξαρτάται από παράγοντες όπως η ικανότητα της CPU, η πολυπλοκότητα του προγράμματος, η διαμόρφωση I/O και η δραστηριότητα επικοινωνίας. Αυτοί οι παράγοντες καθίστανται ιδιαίτερα σημαντικοί σε βιομηχανικές εφαρμογές υψηλής-ταχύτητας.
Για τις ομάδες συντήρησης και προμηθειών, η κατανόηση της σχέσης μεταξύ της CPU PLC, των μονάδων I/O και του χρόνου σάρωσης μπορεί να διευκολύνει τον εντοπισμό του κατάλληλου ελεγκτή και των σχετικών στοιχείων κατά τη συντήρηση ή την αντικατάσταση ενός συστήματος αυτοματισμού.