Bộ điều khiển PLC đề cập đến bộ điều khiển logic có thể lập trình (bộ điều khiển logic lập trình, PLC), là một thiết bị điện tử kỹ thuật số với bộ vi xử lý để điều khiển tự động hóa bộ điều khiển logic kỹ thuật số, có thể được tải bất cứ lúc nào các hướng dẫn điều khiển được lưu trong bộ nhớ và thực thi.
Bộ điều khiển PLC được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực kiểm soát công nghiệp, sau đây giải thích nguyên tắc làm việc và hoạt động của bộ điều khiển PLC:
Nguyên tắc làm việc của bộ điều khiển PLC
Công nghệ quét Khi PLC được đưa vào hoạt động, quy trình làm việc của nó thường được chia thành ba giai đoạn, cụ thể là lấy mẫu đầu vào, thực hiện chương trình người dùng và làm mới đầu ra của ba giai đoạn. Hoàn thành ba giai đoạn trên được gọi là chu kỳ quét. Trong toàn bộ thời gian hoạt động, CPU PLC lặp lại ba pha trên ở tốc độ quét nhất định.
1. Giai đoạn lấy mẫu đầu vào Trong giai đoạn lấy mẫu đầu vào, PLC đọc trong tất cả các trạng thái đầu vào và dữ liệu tuần tự theo cách quét và lưu trữ chúng trong các đơn vị tương ứng trong khu vực hình ảnh I/O. Sau khi kết thúc lấy mẫu đầu vào, thực thi chương trình người dùng và pha làm mới đầu ra. Trong hai giai đoạn này, ngay cả khi trạng thái đầu vào và thay đổi dữ liệu, trạng thái và dữ liệu của các ô tương ứng trong khu vực hình ảnh I/O không thay đổi. Do đó, nếu đầu vào là tín hiệu xung, chiều rộng của tín hiệu xung phải lớn hơn một chu kỳ quét để đảm bảo rằng đầu vào có thể được đọc trong mọi trường hợp.
2. Giai đoạn thực thi chương trình người dùng Trong giai đoạn thực thi chương trình người dùng, PLC luôn quét chương trình người dùng (sơ đồ thang) theo thứ tự theo thứ tự từ trên xuống. Trong việc quét từng sơ đồ thang, và lần đầu tiên quét bên trái của sơ đồ thang bằng các liên hệ tạo thành đường điều khiển, và theo đầu tiên bên trái và sau đó phải, trước tiên xuống và xuống thứ tự của các liên hệ tạo thành đường điều khiển cho các hoạt động logic, và theo kết quả của các hoạt động logic, hoặc làm mới cuộn dây đầu ra trong bit tương ứng của trạng thái của khu vực hình ảnh I / O; hoặc xác định xem có nên thực thi một hướng dẫn chức năng đặc biệt được chỉ định trong sơ đồ thang hay không.
Đó là, trong quá trình thực hiện chương trình người dùng, chỉ các trạng thái và dữ liệu của các điểm đầu vào trong vùng hình ảnh I/O không thay đổi, trong khi các trạng thái và dữ liệu của các điểm đầu ra khác và các thiết bị mềm trong vùng hình ảnh I/O hoặc các loại có thể được sử dụng hoặc dữ liệu; Ngược lại, các sơ đồ thang được sắp xếp trên mặt khác, một cái thang ở dưới cùng của thang, trạng thái hoặc dữ liệu của các cuộn logic được làm mới sẽ không có sẵn cho chương trình ở đầu thang cho đến chu kỳ quét tiếp theo. Nếu một lệnh I/O ngay lập tức được sử dụng trong quá trình thực hiện chương trình, các điểm I/O có thể được truy cập trực tiếp. Đó là, nếu một lệnh I/O được sử dụng, giá trị của thanh ghi hình ảnh quá trình đầu vào sẽ không được cập nhật, chương trình sẽ lấy giá trị trực tiếp từ mô -đun I/O và thanh ghi hình ảnh quy trình đầu ra sẽ được cập nhật ngay lập tức, khác một chút so với đầu vào ngay lập tức.
3. Pha làm mới đầu ra Sau khi quét chương trình người dùng, PLC nhập pha làm mới đầu ra. Trong giai đoạn này, CPU phù hợp với vùng hình ảnh I / O tương ứng với trạng thái và dữ liệu làm mới tất cả các mạch chốt đầu ra, sau đó thông qua mạch đầu ra để điều khiển các thiết bị ngoại vi tương ứng. Tại thời điểm này, đầu ra thực của PLC.
Chế độ hoạt động của bộ điều khiển PLC Mặc dù chương trình sơ đồ thang được PLC sử dụng thường được sử dụng trong nhiều rơle, bộ định thời và bộ đếm và các tên khác, nhưng PLC không có trong phần cứng, mà là bộ nhớ và lập trình để chỉnh sửa điều khiển logic và thông qua các thành phần đầu ra được kết nối với các thiết bị cơ học bên ngoài để thực hiện điều khiển vật lý. Do đó, không gian phần cứng cần thiết cho bộ điều khiển có thể giảm đáng kể. Trên thực tế, PLC thực hiện chương trình thang bằng cách quét mã chương trình thang vào dòng CPU theo từng dòng và cuối cùng thực hiện thao tác điều khiển. Toàn bộ quy trình quét bao gồm ba bước chính, "Kiểm tra trạng thái đầu vào", "Thực hiện chương trình" và "Cập nhật trạng thái đầu ra", được mô tả như sau:
Bước 1 "Kiểm tra trạng thái đầu vào":PLC trước tiên kiểm tra trạng thái của các công tắc hoặc cảm biến được kết nối với các thành phần đầu vào (1 hoặc 0} cho bật hoặc tắt) và ghi trạng thái của chúng vào vị trí tương ứng Xn trong bộ nhớ.
Bước 2 "Thực thi chương trình":Chương trình thang được tải vào dòng CPU theo từng dòng để vận hành. Nếu trạng thái liên hệ đầu vào được yêu cầu để thực hiện chương trình, CPU sẽ truy vấn và truy xuất trực tiếp từ bộ nhớ. Kết quả của hoạt động cuộn đầu ra được lưu trữ ở vị trí tương ứng trong bộ nhớ và không được phản ứng với đầu ra YN đầu ra trong thời điểm hiện tại.
Bước 3 "Cập nhật trạng thái đầu ra":Trạng thái đầu ra trong bước 2 được cập nhật lên các liên hệ đầu ra PLC và chương trình trở lại bước 1. Ba bước này được gọi là chu kỳ quét PLC và thời gian cần thiết để hoàn thành được gọi là thời gian phản hồi PLC. Nếu thời gian tín hiệu đầu vào PLC nhỏ hơn thời gian phản hồi này, có khả năng đọc sai. Sau mỗi lần thực hiện chương trình và trước khi thực hiện chương trình tiếp theo, trạng thái đầu ra và đầu vào sẽ được cập nhật một lần, do đó, thao tác này được gọi là "Tái tạo kết thúc chương trình" cho các đầu ra và đầu vào.