Análise da composição de hardware e software e princípio de funcionamento do PLC

Um controlador programável (PLC) é um dispositivo de computador projetado especificamente para ambientes de controle industrial. Sua estrutura é semelhante à de um computador comum, mas é especialmente otimizada para cenários de aplicações industriais. A arquitetura de hardware do PLC está intimamente centrada nos requisitos de controle e pode alcançar uma operação estável e confiável em uma variedade de cenários de automação. O sistema de hardware geralmente consiste em um computador host e vários dispositivos periféricos. O computador host realiza a interconexão de vários módulos funcionais através de diferentes barramentos para formar um sistema de controle completo. Em termos de organização de hardware, o PLC pode escolher uma estrutura integral, que integra todos os componentes em um único chassi; também pode escolher uma estrutura modular, que encapsula cada componente funcional em módulos independentes e interconecta através de racks e cabos para aumentar a flexibilidade da configuração do sistema. Para se adaptar a ambientes industriais agressivos, os equipamentos relacionados são frequentemente equipados com gabinete de controle ou gabinete de controle elétrico para instalação e proteção centralizadas.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O hardware do PLC consiste em um computador host e periféricos. O computador host inclui unidades como CPU, memória, módulos de E/S, fonte de alimentação e interfaces de comunicação. Como centro de controle, a CPU é composta por um microprocessador e um controlador e é responsável pelas operações lógicas, processamento matemático e coordenação do sistema para garantir o controle preciso dos equipamentos de campo. A memória é dividida em memória do sistema de gabinete PLC fechado (o programa de gerenciamento do sistema solidificado) e memória do usuário (armazenamento de aplicativos personalizados e dados de trabalho). Ele suporta somente leitura, somente leitura programável-e outros tipos para atender a diferentes necessidades de armazenamento de dados.

 

O módulo de E/S é uma ponte que conecta dispositivos de campo: o módulo de entrada coleta sinais de comutação (suporta CC, CA ou CA e CC) e converte o estado externo em um nível que pode ser reconhecido pelo CLP; o módulo de saída converte o sinal de controle TTL gerado pela CPU em um sinal de acionamento adaptado ao dispositivo de campo para obter o controle do atuador. A unidade de gabinete PLC personalizada converte a alimentação externa de 220 V CA na tensão de trabalho estável exigida pelo circuito interno e adota um design de estabilização de tensão de comutação para garantir a confiabilidade da fonte de alimentação. A interface periférica suporta a conexão de programadores, displays de texto e outros dispositivos, e realiza edição de programas, monitoramento de status e funções de rede através de RS-485 e outras interfaces.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O PLC opera em modo de varredura cíclica no gabinete de controle de automação, com um único ciclo levando milissegundos para garantir desempenho e confiabilidade-em tempo real. O processo de varredura é dividido em três estágios: o estágio de amostragem de entrada, no qual todos os estados de entrada são lidos em sequência e armazenados na área de imagem de E/S. Nesta etapa os dados de entrada ficam bloqueados até o próximo ciclo; no estágio de execução do programa do usuário, o programa do usuário é digitalizado linha por linha na ordem "primeiro à esquerda, depois à direita, primeiro para cima e depois para baixo" para concluir operações lógicas e processamento de dados; No estágio de atualização de saída, o circuito de trava de saída é atualizado de acordo com os resultados do programa do usuário para acionar ações do dispositivo externo. Afetado pelo mecanismo de varredura, há um atraso inerente na entrada e na saída, mas o ciclo de nível-de milissegundos pode atender às necessidades da maioria dos cenários de controle industrial.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O software PLC é dividido em programas de sistema e programas de usuário. O programa do sistema é solidificado na memória do sistema pelo fabricante e é responsável pelo gerenciamento lógico subjacente e pelo agendamento do hardware. Não pode ser modificado diretamente pelo usuário. O programa do usuário é escrito pelo desenvolvedor de acordo com os requisitos de controle e utiliza uma linguagem de programação dedicada para implementar a lógica de controle do dispositivo. Este tipo de linguagem é otimizado para técnicos elétricos. Possui as características de estrutura de instrução gráfica, definição clara de variáveis ​​​​e estrutura de programa simplificada, o que reduz o limite de desenvolvimento e melhora a eficiência da depuração.

 

 

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