Contrôleur logique programmable

Structure de base L'essence d'un automate programmable est un ordinateur dédié au contrôle industriel. Sa structure matérielle est fondamentalement la même que celle d’un micro-ordinateur. La structure de base est la suivante : 1. Alimentation L'alimentation électrique de l'automate programmable joue un rôle très important dans l'ensemble du système. Sans un système d’alimentation électrique performant et fiable, il ne peut pas fonctionner correctement. Par conséquent, le fabricant de l’automate programmable attache également une grande importance à la conception et à la fabrication de l’alimentation. Généralement, la fluctuation de la tension alternative se situe dans la plage de +10 % (+15 %) et l'automate peut être directement connecté au réseau électrique alternatif sans prendre d'autres mesures. 2. Unité centrale de traitement (CPU) L'unité centrale de traitement (CPU) est le centre de contrôle de l'automate programmable. Il reçoit et stocke le programme utilisateur et les données saisies par le programmeur selon les fonctions attribuées par le programme système du contrôleur logique programmable ; vérifie l'état de l'alimentation, de la mémoire, des E/S et du minuteur d'avertissement, et peut diagnostiquer les erreurs de syntaxe dans le programme utilisateur. Lorsque l'automate programmable est mis en service, il reçoit d'abord l'état et les données de chaque dispositif d'entrée sur site par balayage, et les stocke respectivement dans la zone d'image E/S, puis lit le programme utilisateur à partir du programme utilisateur. mémoire un par un, et une fois la commande interprétée, les résultats de l'opération logique ou arithmétique sont envoyés à la zone d'image E/S ou au registre de données selon les instructions. Une fois tous les programmes utilisateur exécutés, l'état de sortie de la zone d'image d'E/S ou les données du registre de sortie sont finalement transmis au périphérique de sortie correspondant, et le cycle s'exécute jusqu'à ce qu'il s'arrête. Afin d'améliorer encore la fiabilité de l'automate, les grands automates sont également équipés de deux processeurs pour former un système redondant, ou d'un système de vote à trois processeurs, de sorte que même en cas de panne d'un processeur, l'ensemble du système peut toujours fonctionner normalement. 3. Mémoire La mémoire qui stocke le logiciel système est appelée mémoire du programme système. La mémoire qui stocke le logiciel d'application est appelée mémoire du programme utilisateur. 4. Circuit d'interface d'entrée et de sortie 4.1. Le circuit d'interface d'entrée sur le terrain se compose d'un circuit de couplage optique et d'un circuit d'interface d'entrée de micro-ordinateur, et sert de canal d'entrée de l'interface entre l'automate programmable et la commande sur le terrain. 4.2. Le circuit d'interface de sortie de champ est intégré au registre de données de sortie, au circuit de sélection et au circuit de demande d'interruption, et l'automate programmable délivre le signal de commande correspondant au composant d'exécution de champ via le circuit d'interface de sortie de champ. 5. Modules fonctionnels Tels que le comptage, le positionnement et d'autres modules fonctionnels. 6.Module de communication  Sélection des automates et analyse de cas Lors de la sélection d'un automate, vous devez analyser en détail les caractéristiques du processus et les exigences de contrôle, clarifier les tâches et la portée du contrôle, déterminer les opérations et actions requises, puis estimer le nombre de points d'entrée et de sortie, la capacité de mémoire requise et déterminer les fonctions de l'automate et les caractéristiques des dispositifs externes en fonction des exigences de contrôle. Enfin, sélectionnez un automate avec un rapport performance-prix plus élevé et concevez un système de contrôle correspondant. Ci-dessous, nous détaillerons les points auxquels il convient de prêter attention lors du choix d'un automate : 1. Estimation des points d’entrée et de sortie (E/S)Une marge appropriée doit être prise en compte lors de l’estimation du nombre de points d’E/S. Habituellement, sur la base du nombre statistique de points d'entrée et de sortie, une marge extensible de 10 % à 20 % est ajoutée comme données estimées pour le nombre de points d'entrée et de sortie. 2. Estimation de la capacité mémoire ; la capacité de la mémoire est la taille de l'unité de stockage matérielle que l'automate programmable lui-même peut fournir, et la capacité du programme est la taille de l'unité de stockage utilisée par le projet d'application utilisateur dans la mémoire, de sorte que la capacité du programme est inférieure à la capacité de la mémoire. Afin d'avoir une certaine estimation de la capacité du programme lors de la conception et de la sélection, l'estimation de la capacité mémoire est généralement utilisée comme substitut. D'une manière générale, il s'agit de 10 à 15 fois le nombre de points d'E/S numériques, plus 100 fois le nombre de points d'E/S analogiques, et ce nombre est le nombre total de mots dans la mémoire (16 bits correspondent à un mot), et 25 % supplémentaires de ce nombre sont considérés comme une marge.3. Sélection des fonctions de contrôle ; cette sélection comprend la sélection de caractéristiques telles que la fonction de calcul, la fonction de contrôle, la fonction de communication, la fonction de programmation, la fonction de diagnostic et la vitesse de traitement. (1) Fonction d'exploitation ; la fonction de fonctionnement d'un automate simple comprend une fonction de fonctionnement logique, de synchronisation et de comptage ; la fonction de fonctionnement d'un API ordinaire comprend également le décalage de données, la comparaison et d'autres fonctions de fonctionnement ; les fonctions d'opération plus complexes incluent l'opération algébrique, la transmission de données, etc. ; le grand PLC dispose également d'un fonctionnement PID analogique et d'autres fonctions de fonctionnement avancées. Avec l’émergence des systèmes ouverts, les automates disposent désormais de fonctions de communication. Certains produits communiquent avec des ordinateurs inférieurs, certains produits communiquent avec le même ordinateur ou ordinateur supérieur, et certains produits ont également la fonction de communication de données avec le réseau d'usine ou d'entreprise. Lors de la conception et de la sélection, nous devons partir des exigences de l'application réelle et sélectionner raisonnablement les fonctions opérationnelles requises. Dans la plupart des applications, seules des opérations logiques et des fonctions de synchronisation et de comptage sont nécessaires. Certaines applications nécessitent une transmission et une comparaison de données. Lorsqu'il est utilisé pour la détection et le contrôle analogiques, l'opération algébrique, la conversion numérique et l'opération PID sont utilisées. Des opérations de décodage et de codage sont nécessaires pour afficher les données. (2) Fonctions de contrôle : les fonctions de contrôle comprennent les opérations de contrôle PID, les opérations de contrôle de compensation anticipative, les opérations de contrôle de rapport, etc., qui doivent être déterminées en fonction des exigences de contrôle. Le PLC est principalement utilisé pour le contrôle logique séquentiel. Par conséquent, les contrôleurs à boucle unique ou multi-boucles sont souvent utilisés dans la plupart des cas pour résoudre le contrôle analogique. Parfois, des unités d'entrée et de sortie intelligentes dédiées sont également utilisées pour compléter les fonctions de contrôle requises, améliorer la vitesse de traitement de l'API et économiser la capacité de mémoire. Par exemple, des unités de contrôle PID, des compteurs rapides, des unités analogiques avec compensation de vitesse, des unités de conversion de code ASC, etc. (3) Fonction de communication : les systèmes API de grande et moyenne taille doivent prendre en charge une variété de bus de terrain et de protocoles de communication standard (tels que TCP/IP) et doivent pouvoir se connecter au réseau de gestion d'usine (TCP/IP) si nécessaire. Le protocole de communication doit être conforme aux normes de communication ISO/IEEE et doit être un réseau de communication ouvert. L'interface de communication du système PLC doit inclure des interfaces de communication série et parallèle (RS 232C/422A/485), un port de communication RIO, un Ethernet industriel, une interface DCS commune, etc. ; les principales formes du réseau de communication du système PLC sont les suivantes : 1) le PC est la station maître et plusieurs PLC du même modèle sont des stations esclaves, formant un simple réseau PLC ; 2) 1 PLC est la station maître, et les autres PLC du même modèle sont des stations esclaves, formant un réseau PLC maître-esclave ; 3) Le réseau CPL est connecté à un grand DCS en tant que sous-réseau du DCS via une interface réseau spécifique ; 4) Réseau CPL dédié (réseau de communication CPL dédié de chaque constructeur). Afin de réduire la tâche de communication du processeur, en fonction des besoins réels de la composition du réseau, des processeurs de communication dotés de différentes fonctions de communication (telles que point à point, bus de terrain, Ethernet industriel) doivent être sélectionnés. (4) Fonction de programmation ; Mode de programmation hors ligne : l'automate et le programmeur partagent un processeur. Lorsque le programmateur est en mode programmation, la CPU fournit uniquement des services au programmateur et ne contrôle pas l'équipement de terrain. Une fois la programmation terminée, le programmateur passe en mode fonctionnement et le CPU contrôle l'équipement de terrain et ne peut pas être programmé. La programmation hors ligne peut réduire les coûts du système, mais elle n'est pas pratique à utiliser et à déboguer. Mode de programmation en ligne : le processeur et le programmateur disposent de leurs propres processeurs. Le processeur hôte est responsable du contrôle sur le terrain et échange des données avec le programmateur au cours d'un cycle de scrutation. Le programmeur envoie le programme ou les données compilés en ligne à l'hôte. Lors du cycle d'analyse suivant, l'hôte s'exécute selon le programme nouvellement reçu. Cette méthode est plus coûteuse, mais le débogage et le fonctionnement du système sont pratiques et elle est souvent utilisée dans les automates de grande et moyenne taille. (5) Fonction de diagnosticLa fonction de diagnostic du PLC comprend le diagnostic matériel et logiciel. Le diagnostic matériel détermine l'emplacement du défaut du matériel grâce au jugement logique du matériel, et le diagnostic logiciel est divisé en diagnostic interne et diagnostic externe. Le diagnostic des performances internes et du fonctionnement de l'API via un logiciel est un diagnostic interne, et le diagnostic de la fonction d'échange d'informations entre le processeur de l'API et les composants d'entrée et de sortie externes via un logiciel est un diagnostic externe.La puissance de la fonction de diagnostic de l'automate affecte directement les capacités techniques requises des opérateurs et du personnel de maintenance, ainsi que le temps de réparation moyen. (6) Vitesse de traitementL'automate fonctionne en mode scanning. Du point de vue des exigences en temps réel, la vitesse de traitement doit être aussi rapide que possible. Si la durée du signal est inférieure au temps de scrutation, l'automate ne pourra pas analyser le signal, ce qui entraînera la perte des données du signal. La vitesse de traitement est liée à la longueur du programme utilisateur, à la vitesse de traitement du processeur, à la qualité du logiciel, etc. Actuellement, les contacts de l'automate ont une réponse rapide et une vitesse élevée. Le temps d'exécution de chaque instruction binaire est d'environ 0,2 à 0,4 L, ce qui lui permet de s'adapter aux besoins de l'application avec des exigences de contrôle élevées et des exigences de réponse rapide. Le cycle de scrutation (cycle de scrutation du processeur) doit répondre aux exigences suivantes : le temps de scrutation du petit automate ne dépasse pas 0,5 ms/K ; le temps de balayage des automates de grande et moyenne taille ne dépasse pas 0,2 ms/K. 4. Sélection du modèle （1）Types d'APILes automates programmables sont divisés en deux catégories selon leur structure : le type intégral et le type modulaire. Il est divisé en deux catégories selon l'environnement d'application : installation sur le terrain et installation en salle de contrôle. Il est divisé en 1 bit, 4 bits, 8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits, etc. selon la longueur du mot CPU. Du point de vue de l'application, il peut généralement être sélectionné en fonction de la fonction de contrôle ou des points d'entrée et de sortie. Les points d'E/S du PLC intégré sont fixes, de sorte que les utilisateurs ont moins de choix et sont utilisés dans de petits systèmes de contrôle ; L'API modulaire fournit une variété de cartes d'E/S ou de cartes enfichables, afin que les utilisateurs puissent raisonnablement sélectionner et configurer les points d'E/S du système de contrôle. L'extension des fonctions est pratique et flexible, et elle est généralement utilisée dans les systèmes de contrôle de grande et moyenne taille. (2) Sélection des modules d'entrée et de sortie ; la sélection des modules d'entrée et de sortie doit être cohérente avec les exigences de l'application. Par exemple, pour les modules d'entrée, les exigences de l'application telles que le niveau du signal, la distance de transmission du signal, l'isolation du signal et la méthode d'alimentation du signal doivent être prises en compte. Pour les modules de sortie, le type de module de sortie à sélectionner doit être pris en compte. Généralement, les modules de sortie relais présentent les caractéristiques d'un prix bas, d'une large plage de tension, d'une durée de vie courte et d'un temps de réponse long ; Les modules de sortie à thyristors conviennent aux commutations fréquentes et aux occasions de charge inductive à faible facteur de puissance, mais ils sont plus chers et ont une faible capacité de surcharge. Les modules de sortie disposent également d'une sortie CC, d'une sortie CA et d'une sortie analogique, qui doivent être conformes aux exigences de l'application. Selon les exigences de l'application, des modules d'entrée et de sortie intelligents peuvent être raisonnablement sélectionnés pour améliorer le niveau de contrôle et réduire les coûts d'application. Déterminez si un rack d'extension ou un rack d'E/S distantes est nécessaire. (3) Sélection de l'alimentationL'alimentation électrique du PLC, en plus de la conception et de la sélection du PLC conformément aux exigences du manuel du produit lors de l'introduction de l'équipement, l'alimentation électrique du PLC doit être conçue et sélectionnée conformément aux exigences du manuel du produit. En général, l'alimentation électrique du PLC doit être conçue et sélectionnée avec une alimentation de 220 V CA, ce qui correspond à la tension du réseau électrique domestique. Pour les applications importantes, une alimentation sans coupure ou une alimentation stabilisée en tension doit être utilisée. Si l'automate lui-même dispose d'une alimentation électrique utilisable, il convient de vérifier si le courant fourni répond aux exigences de l'application, sinon une alimentation externe doit être conçue. Afin d'éviter que l'alimentation externe haute tension ne soit introduite dans l'automate en raison d'un mauvais fonctionnement, il est nécessaire d'isoler les signaux d'entrée et de sortie, et parfois une simple diode ou un tube fusible peut être utilisé pour l'isolation. (4) Sélection de la mémoire : en raison du développement de la technologie des puces intégrées aux ordinateurs, le prix de la mémoire a baissé. Par conséquent, afin d'assurer le fonctionnement normal du projet d'application, la capacité mémoire de l'automate doit généralement être d'au moins 8 Ko de mémoire selon 256 points d'E/S. Lorsque des fonctions de contrôle complexes sont requises, une plus grande capacité et une mémoire de qualité supérieure doivent être sélectionnées. (5) Considérations économiquesLors du choix d’un automate, vous devez tenir compte du rapport performance-prix. Lorsque vous envisagez l'efficacité économique, vous devez également prendre en compte des facteurs tels que l'évolutivité, l'opérabilité et le rapport entrées-sorties de l'application, effectuer des comparaisons et les prendre en compte, et enfin sélectionner un produit plus satisfaisant.Le nombre de points d’entrée et de sortie a un impact direct sur le prix. Chaque carte d'entrée et de sortie supplémentaire augmentera le coût. Lorsque le nombre de points augmente jusqu'à une certaine valeur, la capacité mémoire, le rack, la carte mère, etc. correspondants augmenteront également en conséquence. Par conséquent, l'augmentation du nombre de points a un impact sur la sélection du processeur, de la capacité de mémoire, de la plage des fonctions de contrôle, etc. Cela doit être pleinement pris en compte lors de l'estimation et de la sélection pour que l'ensemble du système de contrôle ait un rapport performance-prix plus raisonnable. rapport. 

Instructions de réglage et de réinitialisation (SET/RST) (1) SET (instruction de réglage) Sa fonction est de définir et de maintenir l'élément cible en cours d'exploitation. (2) RST (instruction de réinitialisation) réinitialise l'élément cible en cours d'utilisation et le maintient dans l'état effacé. Lorsque les instructions SET et RST sont utilisées, lorsque X0 est normalement ouvert et connecté, Y0 devient ON et reste dans cet état. Même si X0 est déconnecté, l'état ON de Y0 reste inchangé. Ce n'est que lorsque X1 est normalement ouvert et fermé que Y0 devient OFF et reste dans cet état. Même si X1 est normalement ouvert et déconnecté, Y0 reste OFF. Instructions d'utilisation des instructions SET et RST : 1) Les éléments cibles de l'instruction SET sont Y, M, S et les éléments cibles de l'instruction RST sont Y, M, S, T, C, D, V et Z. L'instruction RST est souvent utilisée pour effacer le contenu de D, Z et V, et est également utilisé pour réinitialiser la minuterie et le compteur cumulés. 2) Pour le même élément cible, SET et RST peuvent être utilisés plusieurs fois dans n'importe quel ordre, mais le dernier exécuté est valide. Instructions de contrôle maître (MC/MCR) 1) MC (Master Control Instruction) est utilisé pour la connexion de contacts en série communs. Après l'exécution de MC, le jeu de barres gauche se déplace derrière le contact MC. 2) MCR (Master Control Reset Instruction) Il s'agit de l'instruction de réinitialisation de l'instruction MC, c'est-à-dire que l'instruction MCR est utilisée pour restaurer la position d'origine du bus gauche. En programmation, il arrive souvent que plusieurs bobines soient contrôlées par un ou plusieurs contacts en même temps. Si les mêmes contacts sont connectés en série dans le circuit de commande de chaque bobine, un grand nombre d'unités de stockage seront occupées. L'utilisation de la commande de contrôle principale peut résoudre ce problème. Les instructions MC et MCR utilisent MC N0 M100 pour déplacer le bus gauche vers la droite, de sorte que Y0 et Y1 soient sous le contrôle de X0, où N0 représente le niveau d'imbrication. Dans une structure non imbriquée, N0 peut être utilisé un nombre illimité de fois ; MCR N0 est utilisé pour restaurer l'état d'origine du bus gauche. Si X0 est déconnecté, les instructions entre MC et MCR seront ignorées et exécutées vers le bas. Instructions d'utilisation des instructions MC et MCR : 1) Les éléments cibles des instructions MC et MCR sont Y et M, mais des relais auxiliaires spéciaux ne peuvent pas être utilisés. MC occupe 3 étapes de programme et MCR occupe 2 étapes de programme ; 2) Le contact de commande principal est perpendiculaire au contact général dans le schéma à contacts. Le contact de commande principal est un contact normalement ouvert connecté au jeu de barres gauche et constitue l'interrupteur principal qui contrôle un groupe de circuits. Les contacts connectés au contact principal de commande doivent utiliser l'instruction LD ou LDI. 3) Lorsque le contact d'entrée de l'instruction MC est déconnecté, les minuteries, compteurs et composants cumulés pilotés par les instructions de réinitialisation/mise à l'état initial dans MC et MCR conservent leurs états précédents. Les minuteries et compteurs non cumulatifs, les composants pilotés par l'instruction OUT seront réinitialisés. Lorsque X0 est déconnecté en 22, Y0 et Y1 deviendront OFF. 4) L'utilisation à nouveau d'instructions MC dans une zone d'instructions MC est appelée imbrication. Le nombre maximum de niveaux d'imbrication est de 8, et les nombres augmentent de l'ordre de N0→N1→N2→N3→N4→N5→N6→N7. Le retour de chaque niveau utilise l'instruction MCR correspondante, et se réinitialise à partir du niveau d'imbrication avec le plus grand nombre. Instructions différentielles (PLS/PLF) (1) PLS (instruction différentielle de front montant) génère une sortie d'impulsion d'un cycle de balayage sur le front montant du signal d'entrée ; (2) PLF (instruction différentielle sur front descendant) génère une sortie d'impulsion d'un cycle de balayage sur le front descendant du signal d'entrée. Le front du signal est détecté par l'instruction différentielle et l'état de Y0 est contrôlé par les commandes set et reset. Instructions d'utilisation des instructions PLS et PLF : 1) Les éléments cibles des instructions PLS et PLF sont Y et M ; 2) Lors de l'utilisation de PLS, l'élément cible est activé uniquement dans un cycle de scrutation après que l'entrée du variateur est activée, et M0 est activé uniquement dans un cycle de scrutation lorsque le contact normalement ouvert de X0 passe de off à on ; lors de l'utilisation de l'instruction PLF, seul le front descendant du signal d'entrée est utilisé pour le pilotage, et le reste est identique à PLS.