A کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC)به طور مداوم سیگنال های میدانی را نظارت می کند و دستورالعمل های برنامه ریزی شده برای کنترل تجهیزات صنعتی را اجرا می کند. یکی از اصول اساسی پشت این عملیات، چرخه اسکن PLC است.
درک چرخه اسکن به مهندسان، تیم های تعمیر و نگهداری و خریداران تجهیزات کمک می کند تا بفهمند چگونه یک PLC سیگنال های ورودی را پردازش می کند، منطق کنترل را اجرا می کند و خروجی ها را به روز می کند. همچنین توضیح می دهد که چرا عملکرد CPU PLC، پیکربندی ورودی/خروجی و پیچیدگی برنامه می تواند بر پاسخ دستگاه تأثیر بگذارد.
چرخه اسکن PLC چیست؟
چرخه اسکن PLC توالی تکراری است که از طریق آن یک کنترل کننده اطلاعات یک سیستم اتوماسیون را پردازش می کند.
در یک شکل ساده، فرآیند را می توان به شرح زیر توصیف کرد:
خواندن ورودی ها → اجرای برنامه → به روز رسانی خروجی ها → تکرار
کنترلر این دنباله را به طور مداوم در حالی که PLC در حال اجرا است انجام می دهد. روش اجرای دقیق بین پلتفرم های PLC متفاوت است، اما اصل اساسی مشابه باقی می ماند.
یک فرآیند کنترل معمولی ممکن است به صورت زیر عمل کند:
- یک سنسور وضعیت ماشین را تشخیص می دهد.
- ورودی مربوطه توسط PLC پردازش می شود.
- CPU دستورالعمل های برنامه مربوطه را اجرا می کند.
- کنترل کننده خروجی مورد نیاز را تعیین می کند.
- دستگاه خروجی فرمان جدید را دریافت می کند.
- اسکن بعدی شروع می شود.
این فرآیند مکرر به PLC اجازه می دهد تا به طور مداوم به شرایط در حال تغییر داخل دستگاه پاسخ دهد.
یک PLC چگونه ورودی ها را می خواند؟
ورودی ها اطلاعات مربوط به تجهیزات فیزیکی را به PLC می دهند.
دستگاه های ورودی رایج عبارتند از:
- سنسورهای مجاورت
- سنسورهای فوتوالکتریک
- دکمه های فشاری
- سوئیچ های محدود
- سوئیچ های فشار
- فرستنده های دما
PLC این سیگنال ها را از طریق ماژول های I/O دریافت می کند.
ماژول های ورودی دیجیتالشرایط گسسته مانند سیگنال های روشن و خاموش را پردازش کنید، در حالی کهماژول های ورودی آنالوگسیگنال های متغیر مانند ولتاژ یا جریان را پردازش می کند.
سپس اطلاعات ورودی طبق روش پردازش ورودی/خروجی پلت فرم PLC در اختیار برنامه کنترل قرار می گیرد.
به همین دلیل، پیکربندی صحیح ورودی/خروجی هنگام نصب یا تعویض اجزای PLC مهم است.
PLC چگونه برنامه را اجرا می کند؟
پس از پردازش اطلاعات ورودی موجود، CPU PLC برنامه کاربر را اجرا می کند.
این برنامه ممکن است شامل موارد زیر باشد:
- عملیات منطقی
- تایمرها
- شمارنده ها
- محاسبات ریاضی
- بلوک های عملکردی
- پردازش داده ها
- عملیات مرتبط{0}}ارتباطات
CPU این دستورالعمل ها را ارزیابی می کند و تعیین می کند که سیستم اتوماسیون بر اساس شرایط فعلی چه کاری باید انجام دهد.
به عنوان مثال، اگر یک سنسور نشان دهد که یک محصول به موقعیت خاصی رسیده است، برنامه PLC ممکن است تعیین کند که یک موتور، شیر یا خروجی دیگر باید فعال شود.
قابلیت پردازش CPU می تواند بر سرعت تکمیل این عملیات تأثیر بگذارد.
یک ماشین ساده با یک برنامه کوچک ممکن است نیازهای پردازشی نسبتا کمی داشته باشد، در حالی که یک سیستم اتوماسیون بزرگتر ممکن است به یک CPU PLC توانمندتر نیاز داشته باشد.
خروجی های PLC چگونه به روز می شوند؟
پس از اجرای منطق کنترل، PLC خروجی های مورد نیاز را به روز می کند.
خروجی ها می توانند دستگاه هایی مانند:
- استارت موتور
- کنتاکتورها
- شیرهای برقی
- رله ها
- چراغ های نشانگر
- درایوهای صنعتی
به عنوان مثال، یک PLC ممکن است یک سیگنال از یک سنسور دریافت کند، منطق برنامه ریزی شده را اجرا کند و سپس یک خروجی دیجیتال متصل به استارت موتور را فعال کند.
روش پردازش خروجی دقیق به معماری و پیکربندی PLC بستگی دارد.
اصل مهم این است که کنترل کننده به طور مکرر شرایط خروجی مورد نیاز را محاسبه کرده و آن شرایط را به تجهیزات متصل منتقل می کند.
زمان اسکن PLC چیست؟
زمان اسکنزمان مورد نیاز PLC برای تکمیل چرخه پردازش خود است.
عوامل متعددی می توانند بر زمان اسکن تأثیر بگذارند، از جمله:
- عملکرد CPU PLC
- اندازه برنامه
- تعداد دستورالعمل ها
- پیکربندی I/O
- فعالیت ارتباطی
- وظایف سیستمی
- پیچیدگی برنامه
یک برنامه کنترلی بزرگتر و پیچیده تر به طور کلی نیاز به پردازش بیشتری نسبت به یک برنامه کاربردی ساده دارد.
ارتباط با HMI ها،سیستم های ورودی/خروجی از راه دور، درایوهای صنعتی و سایر کنترلرها نیز می توانند الزامات پردازش اضافی را معرفی کنند.
چرا زمان اسکن مهم است؟
زمان اسکن به ویژه در برنامه هایی که کنترل کننده باید به سرعت در حال تغییر شرایط ماشین واکنش نشان دهد بسیار مهم است.
مثالها عبارتند از:
- تجهیزات بسته بندی سریع-
- سیستم های انتقال سریع مواد
- برنامه های شمارش سرعت بالا-
- تشخیص سریع سنسور
- سکانسهای ماشین حساس به زمان-
برای فرآیندهای کندتر، یک تفاوت کوچک در زمان اسکن ممکن است اثر عملی کمی داشته باشد.
با این حال، برای برنامههای{0}}سرعت بالا، پاسخ کنترلکننده بسیار مهمتر میشود. بسته به کاربرد، پلتفرمهای PLC ممکن است عملکردهای تخصصی مانند ورودیهای{2}}سرعت بالا یا پردازش وقفهای را برای مدیریت رویدادهایی که نمیتوانند تنها به یک اسکن چرخهای استاندارد متکی باشند، ارائه دهند.
بنابراین، انتخاب PLC باید الزامات پاسخ واقعی ماشین را در نظر بگیرد نه اینکه صرفاً یک کنترلر را بر اساس تعداد نقاط ورودی/خروجی آن انتخاب کند.
CPU PLC چگونه بر عملکرد اسکن تأثیر می گذارد؟
CPU PLC مسئول اجرای برنامه کنترل و هماهنگی وظایف پردازشی کنترلر است.
CPU های PLC مختلف می توانند سطوح مختلفی از موارد زیر را ارائه دهند:
- عملکرد پردازش
- حافظه برنامه
- حافظه داده
- قابلیت ارتباط
- قابلیت گسترش
یک ماشین جمع و جور ممکن است فقط به یک کنترلر کوچک نیاز داشته باشد، در حالی که یک سیستم تولیدی بزرگتر ممکن است به یک CPU با عملکرد بالاتر- نیاز داشته باشد.
با این حال، عملکرد بالاتر به طور خودکار به معنای مناسب بودن بهتر نیست.
هنگام انتخاب یا جایگزینی یک CPU PLC، مهندسان باید برنامه کامل را در نظر بگیرند، از جمله:
- پیچیدگی برنامه
- زمان پاسخگویی مورد نیاز
- تعداد نقاط ورودی/خروجی
- الزامات ارتباطی
- الزامات گسترش
- پلت فرم PLC موجود
هنگام تعویض کنترلر نصب شده، سازگاری بسیار مهم است.
چرخه اسکن PLC و ماژول های ورودی/خروجی
چرخه اسکن ارتباط نزدیکی با معماری I/O PLC دارد.
یک PLC ممکن است از موارد زیر استفاده کند:
- ماژول های ورودی دیجیتال
- ماژول های خروجی دیجیتال
- ماژول های ورودی آنالوگ
- ماژول های خروجی آنالوگ
- ماژول های توسعه
- سیستم های ورودی/خروجی از راه دور
ماشین های کوچک ممکن است از I/O محلی که مستقیماً به کنترلر متصل است استفاده کنند. سیستم های بزرگتر می توانند از I/O توزیع شده یا از راه دور متصل شده از طریق یک شبکه صنعتی استفاده کنند.
هرچه سیستم پیچیدهتر شود، توجه به نحوه کارکرد CPU PLC، ماژولهای ورودی/خروجی و معماری ارتباطات با هم اهمیت بیشتری دارد.
خریداران هنگام تعویض PLC چه نکاتی را باید بررسی کنند؟
درک چرخه اسکن همچنین می تواند هنگام انتخاب یک PLC جایگزین کمک کند.
قبل از سفارش یک کنترلر جایگزین، بررسی کنید:
- شماره دقیق قطعه
- سری PLC
- نوع CPU
- الزامات پردازش
- ظرفیت حافظه
- الزامات ورودی/خروجی
- رابط های ارتباطی
- سازگاری میان افزار و نرم افزار
یک کنترلر با مشخصات مشابه لزوماً جایگزین مستقیم نیست.
برای یک سیستم اتوماسیون موجود، پلت فرم PLC نصب شده و شماره قطعه کامل باید قبل از انتخاب قطعه جایگزین تأیید شود.
نتیجه گیری
چرخه اسکن PLC فرآیند اساسی است که به کنترل کننده اجازه می دهد تا به طور مداوم ورودی ها را نظارت کند، منطق برنامه ریزی شده را اجرا کند و خروجی ها را به روز کند.
عملکرد اسکن به عواملی مانند قابلیت CPU، پیچیدگی برنامه، پیکربندی I/O و فعالیت ارتباطی بستگی دارد. این عوامل به ویژه در برنامههای صنعتی با سرعت بالا اهمیت پیدا میکنند.
برای تیمهای نگهداری و تدارکات، درک رابطه بین CPU PLC، ماژولهای ورودی/خروجی و زمان اسکن میتواند شناسایی کنترلکننده مناسب و اجزای مرتبط را هنگام نگهداری یا تعویض یک سیستم اتوماسیون آسانتر کند.