I. Úvod
V moderních řídicích systémech průmyslové automatizace hrají klíčovou roli PLC (Programmable Logic Controllers). PLC je počítač speciálně navržený pro průmyslová prostředí, který umožňuje automatizované řízení různých zařízení a procesů prostřednictvím programování. Tento článek podrobně vysvětlí, jak PLC fungují, a prozkoumá jejich aplikace v různých oblastech s cílem poskytnout čtenářům komplexní a{2}}hloubkové porozumění.
II. Jak funguje PLC
Princip činnosti PLC lze shrnout jako „sekvenční skenování v nepřetržité smyčce“. Konkrétně lze činnost PLC rozdělit do následujících fází:
Vstupní fáze vzorkování
Během fáze vzorkování vstupu PLC sekvenčně čte všechny vstupní stavy a data skenovacím způsobem a ukládá je do odpovídajících jednotek oblasti I/O obrazu. Tento proces se provádí bod po bodu; to znamená, že stavy a data všech externích digitálních a analogových vstupů jsou nejprve načteny a uloženy do odpovídajících vstupních obrazových registrů v PLC. V tomto okamžiku jsou vstupní obrazové registry vyprázdněny a systém pokračuje do fáze provádění uživatelského programu a fáze výstupní aktualizace. Během těchto dvou fází, i když se vstupní stavy a data změní, stavy a data v odpovídajících jednotkách oblasti I/O obrazu zůstávají nezměněny. Pokud je tedy na vstupu pulzní signál, musí být šířka pulzu větší než jeden skenovací cyklus, aby bylo zajištěno, že vstup bude přečten za všech okolností.
Fáze provádění uživatelského programu
Během fáze provádění uživatelského programu PLC vždy skenuje uživatelský program (žebříkový diagram) postupně shora dolů. Při skenování každého žebříkového diagramu vždy nejprve naskenuje řídicí obvod na levé straně-složený z různých kontaktů-a provede logické operace s tímto řídicím obvodem v pořadí zleva doprava a shora dolů; Poté na základě výsledků logických operací aktualizuje stav odpovídajícího bitu v systémové paměti RAM pro logickou cívku, nebo aktualizuje stav odpovídajícího bitu v oblasti I/O obrazu pro výstupní cívku, nebo určuje, zda se mají provést instrukce speciální funkce specifikované v kontaktním schématu.
Fáze aktualizace výstupu
Jakmile je skenování uživatelského programu dokončeno, PLC vstoupí do fáze aktualizace výstupu. Během této fáze CPU obnovuje všechny výstupní blokovací obvody podle odpovídajících stavů a dat v oblasti I/O obrazu a poté přes výstupní obvody řídí odpovídající periferní zařízení. V tomto okamžiku dojde ke skutečnému výstupu PLC.
Prostřednictvím nepřetržitého cyklu těchto tří fází PLC dosahuje automatizovaného řízení externích zařízení a procesů.
III. Aplikace PLC
Jako vysoce účinné a spolehlivé řídicí zařízení průmyslové automatizace našlo PLC široké uplatnění v různých oblastech. Následuje několik hlavních oblastí použití pro PLC:
Průmyslová automatizace
PLC jsou široce používány v průmyslových výrobních procesech, jako je řízení výrobních linek, řízení robotů a řízení logistických systémů. Prostřednictvím programování mohou PLC automatizovat monitorování, seřizování a optimalizaci výrobních procesů, a tím zlepšovat efektivitu a kvalitu výroby. Například na automatizované výrobní lince může PLC řídit provoz každé pracovní stanice podle výrobních potřeb a dosáhnout tak automatizace a inteligentního řízení výrobního procesu.
Automatizace budov
PLC lze použít k řízení systémů budov, jako je osvětlení, ventilace a zabezpečení budovy. Prostřednictvím programování umožňují PLC inteligentní řízení a nastavení zařízení budovy, čímž zlepšují energetickou účinnost a komfort. Například v inteligentních budovách mohou PLC automaticky upravovat jas a teplotu barev osvětlovacích systémů na základě vnitřních světelných podmínek a aktivity obyvatel, čímž lze dosáhnout jak úspory energie, tak zvýšení komfortu.
Přeprava
PLC lze použít k řízení dopravních signálů, systémů pro manipulaci se zavazadly na stanicích a letištích a automatizovaných systémů nákladní dopravy. Prostřednictvím programování mohou PLC upravovat sekvence a načasování dopravních signálů v reálném čase na základě dopravního toku a poptávky, čímž optimalizují dopravní tok a snižují kongesce. Například v inteligentních dopravních systémech mohou PLC upravovat schémata časování dopravních signálů na základě dopravních údajů v reálném čase-, aby se zvýšila efektivita silničního provozu.
Energetické systémy
PLC lze použít pro automatizované řízení energetických systémů, včetně řízení a ochrany rozvodny, monitorování přenosového vedení a distribuce sítě. Prostřednictvím programování mohou PLC provádět-monitorování v reálném čase a automatické úpravy napájecích systémů, aby byl zajištěn jejich stabilní a bezpečný provoz. Například v inteligentních sítích mohou PLC monitorovat provozní stav sítě v reálném čase a automaticky upravovat provozní parametry energetických zařízení tak, aby vyvážily nabídku a poptávku po energii.
Čištění odpadních vod
PLC lze použít pro automatizované řízení v procesech čištění odpadních vod, včetně regulace průtoku, regulace tlaku, regulace hladiny vody a řízení procesu. Prostřednictvím programování mohou PLC automaticky monitorovat a upravovat procesy čištění odpadních vod za účelem zlepšení účinnosti čištění a kvality vody. Například v čistírně odpadních vod může PLC automaticky upravovat provozní parametry čistícího zařízení na základě údajů ze zkoušek kvality vody, aby bylo zajištěno vyhovující vypouštění.
IV. Shrnutí
Jako vysoce účinné a spolehlivé řídicí zařízení průmyslové automatizace našly PLC široké uplatnění v různých oblastech. Jejich princip fungování je založen na „sekvenčním skenování v nepřetržité smyčce“, dosahující automatizovaného řízení externích zařízení a procesů prostřednictvím fáze vzorkování vstupu, fáze provádění uživatelského programu a fáze obnovování výstupu. S neustálým pokrokem průmyslové automatizace a rozvojem Průmyslu 4.0 se aplikace PLC ještě více rozšíří a prohloubí-, což přinese větší možnosti a příležitosti pro řízení průmyslové automatizace.