Η κύρια λειτουργία ενός ελεγκτή PLC είναι η εφαρμογή ελέγχου βιομηχανικού αυτοματισμού. Λαμβάνει σήματα εισόδου{1}}όπως θερμοκρασία, πίεση και ροή που ανιχνεύονται από αισθητήρες-τα επεξεργάζεται χρησιμοποιώντας τη λογική του εσωτερικού προγράμματος και στη συνέχεια παράγει σήματα εξόδου για τον έλεγχο της λειτουργίας ενεργοποιητών όπως κινητήρες, βαλβίδες και αισθητήρες στάθμης. Οι ελεγκτές PLC μπορούν να προγραμματιστούν για να καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα αναγκών ελέγχου αυτοματισμού και ο προγραμματισμός, η σταθερότητα και η αξιοπιστία τους είναι τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματά τους. Λόγω της αρθρωτής δομής τους, οι ελεγκτές PLC μπορούν να επεκταθούν και να αναβαθμιστούν σύμφωνα με συγκεκριμένες απαιτήσεις ελέγχου.
Συγκεκριμένα, ένας ελεγκτής PLC αποτελείται από τα ακόλουθα βασικά στοιχεία:
CPU (Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας): Υπεύθυνη για τον έλεγχο της λειτουργίας ολόκληρου του συστήματος, την εκτέλεση-εγγραφών προγραμμάτων από τον χρήστη και την επεξεργασία λειτουργιών εισόδου/εξόδου.
Μονάδες εισόδου/εξόδου (Μονάδες I/O): Λαμβάνουν σήματα εισόδου (όπως από αισθητήρες, κουμπιά και διακόπτες), τα μετατρέπουν σε ψηφιακά σήματα και στη συνέχεια τα μεταδίδουν στην CPU για επεξεργασία. Ομοίως, οι μονάδες εξόδου μετατρέπουν τα ψηφιακά σήματα που επεξεργάζεται η CPU σε φυσικές ενέργειες (όπως κινητήρες λειτουργίας, φώτα και βομβητές).
Μνήμη: Ο ελεγκτής PLC χρησιμοποιεί τη μνήμη για να αποθηκεύσει πληροφορίες όπως-γραμμένα προγράμματα, δεδομένα, μεταβλητές και κατάσταση χρήστη.
Προγραμματιστής: Ένας προγραμματιστής PLC χρησιμοποιείται για τη εγγραφή, την τροποποίηση και τη λήψη προγραμμάτων στη μνήμη του ελεγκτή PLC.
Διεπαφές επικοινωνίας: Οι ελεγκτές PLC μπορούν επίσης να επικοινωνούν με άλλες συσκευές (όπως υπολογιστές, αισθητήρες και ενεργοποιητές) μέσω διαφόρων διεπαφών επικοινωνίας.
Συνοπτικά, οι ελεγκτές PLC επιτυγχάνουν έλεγχο βιομηχανικού αυτοματισμού επεξεργάζοντας τα σήματα εισόδου και εξόδου. Ο προγραμματισμός, η σπονδυλωτότητα και η επεκτασιμότητα τους τα καθιστούν απαραίτητο συστατικό του ελέγχου βιομηχανικού αυτοματισμού.
Επεξήγηση των Πέντε Κύριων Λειτουργιών ενός PLC
1. Ψηφιακός Λογικός Έλεγχος
Αυτή είναι η πιο βασική και διαδεδομένη εφαρμογή ενός PLC. Τόσο τα σήματα εισόδου όσο και εξόδου ενός PLC είναι ψηφιακά σήματα με μόνο καταστάσεις ενεργοποίησης/απενεργοποίησης. Αυτός ο τύπος ελέγχου είναι περισσότερο παρόμοιος με τον έλεγχο ρελέ. ένα PLC χαμηλού{2}}κόστους με μόνο δυνατότητες ψηφιακού ελέγχου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υποκατάστατο ενός συστήματος ελέγχου ρελέ. Ο ψηφιακός έλεγχος λογικής μπορεί να εφαρμοστεί σε μεμονωμένα κομμάτια εξοπλισμού ή σε αυτοματοποιημένες γραμμές παραγωγής, όπως διάφορα συστήματα ελέγχου ρελέ, μηχανήματα σφράγισης και χύτευσης, μεταφορικές ταινίες, μηχανήματα συσκευασίας, έλεγχος ανελκυστήρα, έλεγχος διαφόρων αντλιών και ηλεκτρομαγνητικών βαλβίδων σε συστήματα χημικής επεξεργασίας, συστήματα τροφοδοσίας υψικαμίνου σε συστήματα συνεχούς παραγωγής, έλασης, ηλεκτρομαγνητικά μηχανήματα γραμμές, γραμμές εμφιάλωσης μπύρας, γραμμές συναρμολόγησης αυτοκινήτων και γραμμές παραγωγής τηλεόρασης και ραδιοφώνου.
2. Έλεγχος κίνησης
Τα PLC μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο της γραμμικής ή κυκλικής κίνησης. Στις πρώτες μέρες, οι αισθητήρες θέσης και οι ενεργοποιητές συνδέονταν απευθείας μέσω ψηφιακών μονάδων I/O. Σήμερα, χρησιμοποιούνται γενικά αποκλειστικές μονάδες ελέγχου κίνησης. Τα PLC που παράγονται από μεγάλους κατασκευαστές παγκοσμίως διαθέτουν σχεδόν όλα δυνατότητες ελέγχου κίνησης. Οι λειτουργίες ελέγχου κίνησης PLC χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τύπους μηχανημάτων, όπως εργαλειομηχανές κοπής μετάλλων, μηχανήματα μορφοποίησης μετάλλων, μηχανήματα συναρμολόγησης, ρομπότ και ανελκυστήρες.
3. Κλειστός-Έλεγχος διαδικασίας βρόχου
Ο έλεγχος διαδικασίας αναφέρεται στον έλεγχο κλειστού-βρόχου συνεχώς μεταβαλλόμενων αναλογικών μεγεθών όπως θερμοκρασία, πίεση και ρυθμός ροής. Μέσω των αναλογικών μονάδων I/O, τα PLC εκτελούν μετατροπές αναλογικών-σε-ψηφιακών (A/D) και ψηφιακών-σε-αναλογικών (D/A) μεταξύ αναλογικών και ψηφιακών σημάτων και εφαρμόζουν έλεγχο PID κλειστού-βρόχου αναλογικών ποσοτήτων. Τα σύγχρονα PLC μεγάλου και μεσαίου-μεγέθους διαθέτουν γενικά δυνατότητες ελέγχου κλειστού-βρόχου PID. Αυτή η λειτουργικότητα μπορεί να υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας αποκλειστικές έξυπνες μονάδες PID ή υπορουτίνες PID ή σχεδιάζοντας προσαρμοσμένες υπορουτίνες PID. Ωστόσο, οι ειδικές οδηγίες λειτουργίας PID χρησιμοποιούνται πιο συχνά. Οι δυνατότητες αναλογικού ελέγχου PID του PLC έχουν εφαρμοστεί ευρέως σε εξοπλισμό όπως πλαστικές μηχανές χύτευσης διέλασης, φούρνους θέρμανσης, φούρνους θερμικής επεξεργασίας και λέβητες, καθώς και σε βιομηχανίες όπως η ελαφριά βιομηχανία, η χημική μηχανική, τα μηχανήματα, η μεταλλουργία, η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και τα οικοδομικά υλικά.
4. Επεξεργασία Δεδομένων
Τα σύγχρονα PLC διαθέτουν λειτουργίες όπως μαθηματικές πράξεις (συμπεριλαμβανομένων λειτουργιών μήτρας, λειτουργιών συναρτήσεων και λογικών λειτουργιών), λειτουργίες δεδομένων, μετατροπή, ταξινόμηση, πίνακες αναζήτησης και λειτουργίες bit, που επιτρέπουν τη λήψη, ανάλυση και επεξεργασία δεδομένων. Αυτά τα δεδομένα μπορούν να συγκριθούν με τιμές αναφοράς που είναι αποθηκευμένες στη μνήμη, να μεταδοθούν σε άλλες έξυπνες συσκευές μέσω λειτουργιών επικοινωνίας ή να εκτυπωθούν σε πίνακες. Η επεξεργασία δεδομένων χρησιμοποιείται γενικά σε-συστήματα ελέγχου μεγάλης κλίμακας, όπως μη επανδρωμένα εύκαμπτα συστήματα παραγωγής, και μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε συστήματα ελέγχου διεργασιών, όπως συστήματα ελέγχου μεγάλης- κλίμακας στη βιομηχανία χαρτιού, μεταλλουργίας και τροφίμων.
5. Επικοινωνία
Η επικοινωνία PLC περιλαμβάνει επικοινωνία μεταξύ προγραμματιζόμενων λογικών ελεγκτών, καθώς και επικοινωνία μεταξύ PLC και άλλων έξυπνων συσκευών ελέγχου. Με την ανάπτυξη του ελέγχου βάσει υπολογιστή-, τα δίκτυα επικοινωνίας εργοστασιακών αυτοματισμών έχουν προχωρήσει γρήγορα στο εξωτερικό τα τελευταία χρόνια και οι μεγάλοι κατασκευαστές PLC έχουν εισαγάγει όλοι συστήματα δικτύου για επικοινωνία μεταξύ-PLC.