PLC'nin Çalışma Prensibi

 

PLC aslında endüstriyel ortamlar için özel olarak tasarlanmış bir "modüler mikro bilgisayardır". Çalışma prensibinin özü, harici cihazların hassas kontrolünü sağlamak için "donanım aracılığıyla sinyallerin alınması, yazılım aracılığıyla mantığın işlenmesi ve donanım aracılığıyla talimatların gönderilmesi" şeklindeki kapalı-döngü mekanizmasıdır. Bu mekanizmanın uygulanması, donanım yapısı ile yazılım sistemi arasındaki yüksek derecede sinerjiye dayanır.

PLC'nin donanım yapısı, kontrol gereksinimlerine göre esnek bir şekilde birleştirilebilen modüler tasarımı benimser. Temel bileşenler, her biri açık bir işbölümüne ve yakın işbirliğine sahip olan aşağıdaki beş bölümden oluşmaktadır:

Merkezi İşlem Birimi (CPU):PLC'nin "beyni" olarak, kullanıcı programlarındaki mantıksal işlemlerin, veri işlemenin ve talimat planlamanın yürütülmesinden sorumludur. Giriş sinyallerini hızlı bir şekilde okuyabilir, merdiven diyagramlarını ve diğer programları çalıştırabilir, hesaplama sonuçlarını değerlendirebilir ve çıkış modülüne kontrol talimatlarını gönderebilir. Hesaplama hızı doğrudan PLC'nin tepki verimliliğini belirler ve ana akım endüstriyel PLC'lerin talimat yürütme süresi mikrosaniye seviyesine ulaşabilir.

Hafıza:sistem belleği ve kullanıcı belleği olarak ikiye ayrılır. Sistem belleği, ekipmanın temel çalışmasını sağlayan işletim sistemini, sürücü programlarını ve PLC'nin diğer çekirdek yazılımlarını depolamak için kullanılır. Kullanıcı belleği, program değişikliğini ve güncellemelerini destekleyen, kullanıcı tarafından yazılan kontrol programlarını (üretim süreci mantığı, arıza işleme mekanizmaları gibi) ve geçici verileri (cihaz çalışma parametreleri, sayma sonuçları gibi) depolamaya ayrılmıştır.

Giriş/Çıkış (G/Ç) Modülü: PLC ile harici cihazlar arasında çift yönlü sinyal dönüşümünü sağlayan "köprü". Giriş modülü, sensörlerden (fotoelektrik anahtarlar, sıcaklık sensörleri gibi), düğmelerden, düğmelerden ve diğer cihazlardan gelen analog sinyalleri (sıcaklık, basınç gibi) veya dijital sinyalleri (açma-kapama sinyalleri gibi) PLC tarafından tanınabilen elektrik sinyallerine dönüştürmekten sorumludur. Çıkış modülü, CPU'nun hesaplama sonuçlarını harici aktüatörler (motorlar, solenoid valfler, gösterge ışıkları gibi) tarafından alınabilecek kontrol sinyallerine dönüştürerek "algı kararı yürütme"nin kapalı-döngü sürecini tamamlar.

Güç modülü:Genellikle AC gücünü (AC 220V gibi) endüstriyel tesislerden PLC'nin dahili olarak ihtiyaç duyduğu DC gücüne (DC 24V gibi) dönüştürerek tüm PLC sistemi için istikrarlı çalışma gücü sağlar. Ayrıca karmaşık endüstriyel ortamlarda ekipmanın kararlı çalışmasını sağlamak için aşırı gerilim ve aşırı akım koruma fonksiyonlarına da sahiptir.

İletişim modülü:PLC ile diğer cihazlar arasındaki bağlantıyı gerçekleştirir, PROFINET, Modbus, EtherNet/IP vb. ana akım endüstriyel iletişim protokollerini destekler. İletişim modülü aracılığıyla PLC, veri alışverişi ve uzaktan kontrol elde etmek için dokunmatik ekranlar, endüstriyel bilgisayarlar, MES sistemleri (üretim yürütme sistemleri) veya diğer PLC'ler ile ağ oluşturabilir ve akıllı üretimin temelini atabilir.

PLC'nin yazılım sistemi, sistem yazılımı ve kullanıcı yazılımına ayrılmıştır. Sistem yazılımı üretici tarafından önceden kurulur ve donanım sürücülerinden, program derlemesinden ve sistem tanılamalarından sorumludur. Kullanıcı yazılımı, mühendisler tarafından üretim gereksinimlerine göre yazılan bir kontrol programıdır. Ana programlama yöntemleri arasında merdiven diyagramı (LD), yapılandırılmış metin (ST), fonksiyonel blok diyagram (FBD) vb. yer alır. Bunlar arasında merdiven diyagramı, geleneksel röle kontrol devrelerinin özelliklerinin simülasyonu nedeniyle endüstriyel sitelerde en yaygın kullanılan programlama yöntemi haline gelmiştir.

Yazılım kontrolünün temel mantığı "mantıksal işlem ve zamanlama kontrolü"dür - mühendisler üretim sürecini programlama yoluyla "VE", "VEYA" ve "HAYIR" gibi mantıksal ilişkilere veya "gecikme" ve "sayma" gibi zamanlama kurallarına dönüştürürler. PLC'nin CPU'su, üretim sürecinin otomatik kontrolünü sağlamak için bu kuralları önceden belirlenmiş sırayla yürütür. Örneğin, bir şişelenmiş su üretim hattında, programın "fotoelektrik sensör bir şişeyi algıladığında dolum makinesini 0,2 saniye gecikmeyle başlatacak ve dolum sonrasında 3 saniye duracak" şekilde ayarlanmasıyla otomatik dolum mantığı tamamlanabilir.

PLC sadece bir cihaz değil aynı zamanda endüstriyel kontrol fikirlerinin somutlaşmış halidir. Üretim sürecinde yalnızca "manuel operasyon"dan "mantık odaklı"ya geçiş sağlamakla kalmadı, aynı zamanda tüm imalat endüstrisini akıllı, esnek ve verimli bir gelişime doğru itti.