I. Inngangur
Í nútíma sjálfvirknistýringarkerfum í iðnaði gegna PLC (Programmable Logic Controllers) mikilvægu hlutverki. PLC er tölva sem er sérstaklega hönnuð fyrir iðnaðarumhverfi sem gerir sjálfvirka stjórn á ýmsum tækjum og ferlum með forritun. Þessi grein mun útskýra í smáatriðum hvernig PLCs virka og kanna forrit þeirra á mismunandi sviðum, með það að markmiði að veita lesendum yfirgripsmikinn og ítarlegan-skilning.
II. Hvernig PLC virkar
Hægt er að draga saman rekstrarreglu PLC sem "raðskönnun í samfelldri lykkju." Nánar tiltekið er hægt að skipta starfsemi PLC í eftirfarandi stig:
Inntakssýnistaka
Meðan á inntakssýnatöku stendur les PLC öll inntaksástand og gögn í röð á skönnunarhátt og geymir þau í samsvarandi einingum á I/O myndsvæðinu. Þetta ferli er framkvæmt lið fyrir lið; það er, ástand og gögn allra ytri stafrænna og hliðrænna inntaka eru fyrst lesin og geymd í samsvarandi inntaksmyndaskrám innan PLC. Á þessum tímapunkti eru inntaksmyndaskrárnar tæmdar og kerfið heldur áfram í framkvæmdarstig notendaforritsins og úttaksuppfærsluþrepið. Á þessum tveimur stigum, jafnvel þótt inntaksástand og gögn breytist, haldast ástand og gögn í samsvarandi einingum inn/út myndsvæðisins óbreytt. Þess vegna, ef púlsmerki er inntakið, verður púlsbreiddin að vera meiri en ein skannalota til að tryggja að inntakið sé lesið undir öllum kringumstæðum.
Framkvæmdafasi notendaforrits
Á meðan á framkvæmd notendaforritsins stendur skannar PLC notendaforritið (stigamynd) alltaf frá toppi til botns. Þegar hverja stigamynd er skannað, skannar það alltaf stýrirásina vinstra megin-sem samanstendur af ýmsum tengiliðum-fyrst og framkvæmir rökréttar aðgerðir á þessari stjórnrás í röðinni frá vinstri til hægri og efst til botns; Síðan, byggt á niðurstöðum rökfræðilegra aðgerða, uppfærir það ástand samsvarandi bita í kerfisvinnsluminni fyrir rökspóluna, eða uppfærir ástand samsvarandi bita á I/O myndsvæðinu fyrir úttakspóluna, eða ákvarðar hvort framkvæma eigi sérstaka aðgerðaleiðbeiningarnar sem tilgreindar eru í stigamyndinni.
Output Update Phase
Þegar skönnun notendaforritsins er lokið fer PLC inn í framleiðsluuppfærslustigið. Á þessum áfanga endurnýjar CPU allar úttakslásrásir í samræmi við samsvarandi ástand og gögn á I/O myndsvæðinu og keyrir síðan samsvarandi jaðartæki í gegnum úttaksrásirnar. Þetta er þegar raunveruleg framleiðsla PLC á sér stað.
Í gegnum samfellda hringrás þessara þriggja fasa, nær PLC sjálfvirkri stjórn á ytri tækjum og ferlum.
III. Umsóknir um PLC
Sem mjög skilvirkt og áreiðanlegt iðnaðar sjálfvirknistýringartæki hefur PLC fundið útbreidda notkun á ýmsum sviðum. Eftirfarandi eru nokkur helstu notkunarsvið fyrir PLC:
Iðnaðar sjálfvirkni
PLC eru mikið notaðar í iðnaðarframleiðsluferlum, svo sem framleiðslulínustýringu, vélmennastýringu og flutningskerfisstýringu. Með forritun geta PLCs sjálfvirkt eftirlit, aðlögun og hagræðingu framleiðsluferla og þannig bætt framleiðslu skilvirkni og gæði. Til dæmis, á sjálfvirkri framleiðslulínu, getur PLC stjórnað rekstri hverrar vinnustöðvar í samræmi við framleiðsluþarfir, náð sjálfvirkni og skynsamlegri stjórn á framleiðsluferlinu.
Byggingar sjálfvirkni
PLC er hægt að nota til að stjórna byggingarkerfum, svo sem lýsingu, loftræstingu og byggingaröryggi. Með forritun gera PLCs kleift að stjórna og stilla byggingarbúnað, sem bætir orkunýtni og þægindi. Til dæmis, í snjöllum byggingum, geta PLCs sjálfkrafa stillt birtustig og litahita ljósakerfa byggt á birtuskilyrðum innandyra og virkni íbúa, sem ná bæði orkusparnaði og aukinni þægindi.
Samgöngur
PLC er hægt að nota til að stjórna umferðarmerkjum, farangursmeðferðarkerfum á stöðvum og flugvöllum og sjálfvirkum vöruflutningakerfi. Með forritun geta PLCs stillt umferðarmerkjaraðir og tímasetningu í rauntíma miðað við umferðarflæði og eftirspurn, þannig að hámarka umferðarflæði og draga úr þrengslum. Til dæmis, í snjöllum flutningskerfum, geta PLCs stillt tímasetningarkerfi umferðarmerkja á grundvelli rauntíma-umferðargagna til að bæta skilvirkni vegumferðar.
Power Systems
PLC er hægt að nota til sjálfvirkrar stjórnun raforkukerfa, þar á meðal eftirlit og vernd aðveitustöðvar, eftirlit með flutningslínum og netsendingu. Með forritun geta PLCs framkvæmt rauntímavöktun og sjálfvirkar stillingar á raforkukerfum til að tryggja stöðugan og öruggan rekstur þeirra. Til dæmis, í snjallnetum, geta PLCs fylgst með rekstrarstöðu netsins í rauntíma og stillt sjálfkrafa rekstrarbreytur aflbúnaðar til að jafnvægi aflgjafa og eftirspurnar.
Skolphreinsun
PLC er hægt að nota til sjálfvirkrar stjórnun í skólphreinsunarferlum, þar með talið flæðisstjórnun, þrýstingsstjórnun, vatnshæðarstýringu og ferlistýringu. Með forritun geta PLCs sjálfkrafa fylgst með og stillt skólphreinsunarferla til að bæta hreinsunarskilvirkni og vatnsgæði. Til dæmis, í skólphreinsistöð, getur PLC sjálfkrafa stillt rekstrarfæribreytur meðhöndlunarbúnaðar á grundvelli vatnsgæðaprófunargagna til að tryggja samhæft losun.
IV. Samantekt
Sem mjög skilvirkt og áreiðanlegt iðnaðar sjálfvirknistýringartæki hafa PLCs fundið útbreidda notkun á ýmsum sviðum. Starfsregla þeirra byggist á „raðskönnun í samfelldri lykkju,“ sem nær sjálfvirkri stjórn á ytri búnaði og ferlum í gegnum inntakssýnistökufasa, framkvæmdarfasa notendaforrita og endurnýjunarfasa úttaks. Með stöðugum framförum í iðnaðar sjálfvirkni og framgangi Industry 4.0 mun beiting PLCs verða enn útbreiddari og -dýpri, sem færir meiri möguleika og tækifæri til iðnaðar sjálfvirknistýringar.