PLC (Programmable Logic Controller) เป็นอุปกรณ์ควบคุมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม โดยจะประมวลผลและประเมินสัญญาณอินพุตต่างๆ ตาม-ตรรกะการควบคุมที่ตั้งโปรแกรมไว้ของผู้ใช้ จากนั้นจึงส่งสัญญาณควบคุมที่สอดคล้องกันเพื่อให้บรรลุการควบคุมกระบวนการผลิตแบบอัตโนมัติ บทความนี้จะให้ข้อมูลเบื้องต้นโดยละเอียดเกี่ยวกับหลักการทำงานพื้นฐานและโหมดการทำงานของการสแกนของ PLC
I. หลักการทำงานพื้นฐานของ PLC
หลักการทำงานของ PLC เกี่ยวข้องกับขั้นตอนต่อไปนี้เป็นหลัก:
1. การได้มาซึ่งสัญญาณอินพุต:PLC รับสัญญาณต่างๆ จากภาคสนามผ่านโมดูลอินพุต เช่น สัญญาณดิจิทัลและสัญญาณอะนาล็อก สัญญาณเหล่านี้ได้รับการประมวลผล เช่น การแยกออปโต- และการกรอง ก่อนที่จะแปลงเป็นสัญญาณดิจิทัลที่ระบบภายในของ PLC รู้จัก
2. การประมวลผลโปรแกรม:PLC ประมวลผลและประเมินสัญญาณอินพุตตามตรรกะการควบคุมที่ตั้งโปรแกรมไว้ของผู้ใช้ การประมวลผลโปรแกรมโดยหลักแล้วจะเกี่ยวข้องกับฟังก์ชันต่างๆ เช่น การดำเนินการเชิงตรรกะ การคำนวณทางคณิตศาสตร์ และการแปลงข้อมูล ในระหว่างการประมวลผลโปรแกรม PLC จะสร้างคำสั่งควบคุมที่เกี่ยวข้องตามเงื่อนไขที่แตกต่างกัน
3. การควบคุมสัญญาณเอาท์พุต:PLC จะส่งคำสั่งควบคุมที่ประมวลผลไปยังโมดูลเอาต์พุต โมดูลเอาต์พุตจะแปลงสัญญาณดิจิทัลเป็นรูปแบบสัญญาณที่จำเป็นสำหรับภาคสนาม (เช่น สัญญาณดิจิทัล สัญญาณแอนะล็อก ฯลฯ) และส่งออกสัญญาณไปยังแอคทูเอเตอร์ (เช่น รีเลย์ เซอร์โวมอเตอร์ ฯลฯ) จึงทำให้สามารถควบคุมกระบวนการผลิตได้
4. การสื่อสารและการติดตาม:PLC มีความสามารถในการสื่อสาร ทำให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลกับอุปกรณ์อื่นๆ (เช่น คอมพิวเตอร์โฮสต์ หน้าจอสัมผัส ฯลฯ) ผ่านทางอินเทอร์เฟซการสื่อสาร เพื่อให้เกิดการตรวจสอบและควบคุมระยะไกล ในขณะเดียวกัน PLC สามารถแสดง-สถานะการทำงานและข้อมูลข้อผิดพลาดแบบเรียลไทม์ผ่านจอแสดงผลของตัวเองได้
ครั้งที่สอง ลักษณะของโหมดการทำงานสแกน PLC
คุณลักษณะของการดำเนินการสแกน PLC สะท้อนให้เห็นเป็นหลักในด้านต่อไปนี้: ประการแรก PLC ใช้โหมดการทำงาน "การสแกนตามลำดับ การวนซ้ำอย่างต่อเนื่อง" แต่ละรอบการสแกน หรือที่เรียกว่าระยะเวลาการสแกนหรือรอบการทำงาน จะเริ่มต้นด้วย CPU ที่ดำเนินการคำสั่งแรก จากนั้นจะรันโปรแกรมผู้ใช้ตามลำดับทีละบรรทัดจนกระทั่งเสร็จสมบูรณ์ หลังจากนั้นจะกลับไปยังคำสั่งแรกเพื่อเริ่มรอบการสแกนใหม่ ประการที่สอง การทำงานของโปรแกรม PLC เป็นไปตามรูปแบบการสแกนเป็นระยะโดยยึดตามหลักซ้าย-ไป-ขวา บน-ถึง-ล่าง
นอกจากนี้ แต่ละรอบการสแกนยังประกอบด้วยสามขั้นตอน: การสุ่มตัวอย่างอินพุต การทำงานของโปรแกรม และการรีเฟรชเอาต์พุต การทำงานของ PLC จึงวนซ้ำอย่างต่อเนื่องในลักษณะนี้ สุดท้ายนี้ เนื่องจากการสุ่มตัวอย่างแบบรวมศูนย์และเอาต์พุตแบบรวมศูนย์ ความล่าช้าของอินพุต/เอาท์พุตจึงเกิดขึ้น ส่งผลให้เกิดความล่าช้าในการตอบสนอง สิ่งเหล่านี้ประกอบขึ้นเป็นคุณลักษณะหลักของการดำเนินการสแกน PLC
ที่สาม โหมดการทำงานของการสแกน PLC
โหมดการทำงานของการสแกน PLC แบ่งออกเป็นขั้นตอนหลักๆ ดังต่อไปนี้:
โหมดการดำเนินการสแกน PLC ประกอบด้วยสามขั้นตอนหลัก ได้แก่ ขั้นตอนการสุ่มตัวอย่างอินพุต ขั้นตอนการเรียกใช้โปรแกรมผู้ใช้ และขั้นตอนการรีเฟรชเอาต์พุต
1. ขั้นตอนการสุ่มตัวอย่างอินพุต
ในระหว่างขั้นตอนการสุ่มตัวอย่างอินพุต PLC จะสแกนและอ่านสถานะอินพุตและข้อมูลทั้งหมดตามลำดับ โดยจัดเก็บไว้ในหน่วยที่สอดคล้องกันภายในพื้นที่ภาพ I/O เมื่อเสร็จสิ้นการสุ่มตัวอย่างอินพุต ระบบจะเปลี่ยนไปใช้การทำงานของโปรแกรมผู้ใช้และเฟสรีเฟรชเอาต์พุต ในระหว่างสองเฟสนี้ แม้ว่าสถานะอินพุตหรือข้อมูลจะเปลี่ยนไป หน่วยที่เกี่ยวข้องในพื้นที่รูปภาพ I/O ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้น หากอินพุตเป็นสัญญาณพัลส์ ความกว้างพัลส์จะต้องเกินหนึ่งรอบการสแกนเพื่อให้แน่ใจว่าอินพุตจะถูกจับภายใต้เงื่อนไขทั้งหมด
2. ขั้นตอนการดำเนินการโปรแกรมผู้ใช้
ในระหว่างขั้นตอนการดำเนินการโปรแกรมผู้ใช้ PLC จะสแกนโปรแกรมผู้ใช้ (แผนภาพแลดเดอร์) ตามลำดับจากบนลงล่างเสมอ เมื่อสแกนแต่ละแผนภาพแลดเดอร์ อันดับแรกจะสแกนวงจรควบคุมที่เกิดจากหน้าสัมผัสทางด้านซ้ายของแผนภาพแลดเดอร์ จากนั้นจะดำเนินการเชิงตรรกะบนวงจรควบคุมที่เกิดจากหน้าสัมผัสตามลำดับจากซ้ายไปขวาและจากบนลงล่าง ขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ของการดำเนินการทางลอจิคัลเหล่านี้ ระบบจะอัปเดตสถานะของบิตที่สอดคล้องกันในพื้นที่จัดเก็บข้อมูล RAM ระบบสำหรับคอยล์แบบลอจิคัล หรืออัปเดตสถานะของบิตที่สอดคล้องกันในพื้นที่รูปภาพ I/O สำหรับคอยล์เอาท์พุต หรือกำหนดว่าจะดำเนินการคำสั่งฟังก์ชันพิเศษที่ระบุโดยแผนภาพแลดเดอร์หรือไม่ กล่าวคือ ในระหว่างการทำงานของโปรแกรมผู้ใช้ เฉพาะสถานะและข้อมูลของจุดอินพุตภายในพื้นที่อิมเมจ I/O เท่านั้นที่ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง สถานะและข้อมูลของจุดเอาท์พุตอื่นๆ และอุปกรณ์ซอฟต์ภายในพื้นที่อิมเมจ I/O หรือ RAM ของระบบอาจเปลี่ยนแปลงได้ นอกจากนี้ ผลลัพธ์การดำเนินการของแลดเดอร์ไดอะแกรมที่อยู่ในตำแหน่งสูงกว่าในสแต็กจะส่งผลต่อแลดเดอร์ไดอะแกรมลำดับต่อมาที่ใช้คอยล์หรือข้อมูลเหล่านี้ ในทางกลับกัน สถานะคอยล์ตรรกะที่รีเฟรชหรือข้อมูลจากไดอะแกรมแลดเดอร์ระดับล่าง-จะส่งผลต่อไดอะแกรมแลดเดอร์ระดับบน-เท่านั้นในระหว่างรอบการสแกนถัดไป
3. เฟสรีเฟรชเอาท์พุต
เมื่อการสแกนโปรแกรมของผู้ใช้เสร็จสิ้น PLC จะเข้าสู่เฟสรีเฟรชเอาท์พุต ในช่วงเวลานี้ CPU จะรีเฟรชแลตช์เอาท์พุตทั้งหมดตามสถานะและข้อมูลที่สอดคล้องกันในพื้นที่อิมเมจ I/O จากนั้นขับเคลื่อนอุปกรณ์ต่อพ่วงที่เกี่ยวข้องผ่านวงจรเอาท์พุต นี่ถือเป็นเอาท์พุตที่แท้จริงของ PLC
โดยสรุป หลักการทำงานพื้นฐานของ PLC เกี่ยวข้องกับการรวบรวมสัญญาณภาคสนามผ่านโมดูลอินพุต ประมวลผลและประเมินผลตามตรรกะการควบคุมที่ตั้งโปรแกรมไว้ของผู้ใช้- จากนั้นจึงควบคุมแอคทูเอเตอร์ผ่านโมดูลเอาต์พุตเพื่อให้บรรลุการควบคุมกระบวนการผลิตแบบอัตโนมัติ การดำเนินการสแกนของ PLC ประกอบด้วยขั้นตอนต่างๆ รวมถึงการทดสอบตัวเองของระบบ- การสแกนอินพุต การประมวลผลโปรแกรม การสแกนเอาต์พุต การสื่อสาร และการตรวจสอบ ขั้นตอนเหล่านี้ก่อให้เกิดวงจรการสแกน ซึ่ง PLC จะทำซ้ำอย่างต่อเนื่องเพื่อให้เกิดการควบคุมกระบวนการผลิตแบบอัตโนมัติ