Pengontrol Logika yang Dapat Diprogram

Struktur dasar Inti dari pengontrol logika yang dapat diprogram adalah komputer yang didedikasikan untuk pengendalian industri. Struktur perangkat kerasnya pada dasarnya sama dengan komputer mikro. Struktur dasarnya adalah: 1. Catu daya Catu daya dari pengontrol logika yang dapat diprogram memainkan peran yang sangat penting dalam keseluruhan sistem. Tanpa adanya sistem pasokan listrik yang baik dan handal, maka pembangkit listrik tidak dapat berfungsi dengan baik. Oleh karena itu, produsen pengontrol logika yang dapat diprogram juga sangat mementingkan desain dan pembuatan catu daya. Umumnya fluktuasi tegangan AC berada dalam kisaran +10% (+15%), dan PLC dapat langsung dihubungkan ke jaringan listrik AC tanpa melakukan tindakan lain. 2. Unit Pemrosesan Pusat (CPU) Unit pemrosesan pusat (CPU) adalah pusat kendali pengontrol logika yang dapat diprogram. Ia menerima dan menyimpan program pengguna dan data yang diketik dari pemrogram sesuai dengan fungsi yang ditetapkan oleh program sistem pengontrol logika yang dapat diprogram; memeriksa status catu daya, memori, I/O, dan pengatur waktu peringatan, serta dapat mendiagnosis kesalahan sintaksis dalam program pengguna. Ketika pengontrol logika yang dapat diprogram dioperasikan, pertama-tama ia menerima status dan data dari setiap perangkat input di lokasi dengan cara pemindaian, dan menyimpannya di area gambar I/O, dan kemudian membaca program pengguna dari program pengguna. memori satu per satu, dan setelah perintah diinterpretasikan, hasil operasi logika atau aritmatika dikirim ke area gambar I/O atau register data sesuai dengan instruksi. Setelah semua program pengguna dijalankan, status keluaran dari area gambar I/O atau data dalam register keluaran akhirnya dikirimkan ke perangkat keluaran yang sesuai, dan siklus berjalan hingga berhenti. Untuk lebih meningkatkan keandalan PLC, PLC besar juga dilengkapi dengan CPU ganda untuk membentuk sistem redundan, atau sistem pemungutan suara tiga CPU, sehingga meskipun satu CPU rusak, seluruh sistem tetap dapat beroperasi secara normal. 3. Memori Memori yang menyimpan perangkat lunak sistem disebut memori program sistem. Memori yang menyimpan perangkat lunak aplikasi disebut memori program pengguna. 4. Rangkaian antarmuka masukan dan keluaran 4.1. Rangkaian antarmuka masukan medan terdiri dari rangkaian kopling optik dan rangkaian antarmuka masukan komputer mikro, dan berfungsi sebagai saluran masukan antarmuka antara pengontrol logika yang dapat diprogram dan kontrol lapangan. 4.2. Rangkaian antarmuka keluaran lapangan terintegrasi dengan register data keluaran, rangkaian pemilihan, dan rangkaian permintaan interupsi, dan pengontrol logika yang dapat diprogram mengeluarkan sinyal kontrol yang sesuai ke komponen eksekusi lapangan melalui rangkaian antarmuka keluaran lapangan. 5. Modul fungsional Seperti penghitungan, penentuan posisi dan modul fungsional lainnya. 6. Modul komunikasi  Pemilihan PLC dan analisis kasus Saat memilih PLC, Anda harus menganalisis karakteristik proses dan persyaratan kontrol secara rinci, memperjelas tugas dan ruang lingkup kontrol, menentukan operasi dan tindakan yang diperlukan, dan kemudian memperkirakan jumlah titik input dan output, kapasitas memori yang diperlukan, dan menentukan fungsi PLC dan karakteristik perangkat eksternal berdasarkan persyaratan kontrol. Terakhir, pilih PLC dengan rasio kinerja-harga yang lebih tinggi dan rancang sistem kontrol yang sesuai. Di bawah ini kami akan merinci poin-poin yang harus diperhatikan ketika memilih PLC: 1. Estimasi Titik Input dan Output (I/O).Margin yang sesuai harus dipertimbangkan ketika memperkirakan jumlah titik I/O. Biasanya, berdasarkan jumlah statistik titik masukan dan keluaran, margin yang dapat diperluas sebesar 10% hingga 20% ditambahkan sebagai data perkiraan jumlah titik masukan dan keluaran. 2. Estimasi kapasitas memori; kapasitas memori adalah ukuran unit penyimpanan perangkat keras yang dapat disediakan oleh pengontrol yang dapat diprogram, dan kapasitas program adalah ukuran unit penyimpanan yang digunakan oleh proyek aplikasi pengguna di dalam memori, sehingga kapasitas program lebih kecil dari kapasitas memori. Untuk mendapatkan perkiraan kapasitas program tertentu selama desain dan pemilihan, estimasi kapasitas memori biasanya digunakan sebagai pengganti. Secara umum, ini adalah 10 hingga 15 kali jumlah titik I/O digital, ditambah 100 kali jumlah titik I/O analog, dan jumlah ini adalah jumlah total kata dalam memori (16 bit adalah satu kata), dan 25% lainnya dari jumlah ini dianggap sebagai margin.3. Pemilihan fungsi pengendalian; pemilihan ini mencakup pemilihan karakteristik seperti fungsi perhitungan, fungsi kontrol, fungsi komunikasi, fungsi pemrograman, fungsi diagnostik dan kecepatan pemrosesan. (1) Fungsi Operasi; fungsi pengoperasian PLC sederhana meliputi fungsi operasi logika, fungsi pengaturan waktu dan penghitungan; fungsi operasi PLC biasa juga mencakup pergeseran data, perbandingan dan fungsi operasi lainnya; fungsi operasi yang lebih kompleks mencakup operasi aljabar, transmisi data, dll; PLC besar juga memiliki operasi PID analog dan fungsi operasi lanjutan lainnya. Dengan munculnya sistem terbuka, PLC kini memiliki fungsi komunikasi. Beberapa produk memiliki komunikasi dengan komputer yang lebih rendah, beberapa produk memiliki komunikasi dengan komputer yang sama atau komputer atas, dan beberapa produk juga memiliki fungsi komunikasi data dengan jaringan pabrik atau perusahaan. Saat merancang dan memilih, kita harus mulai dari persyaratan aplikasi aktual dan memilih fungsi operasi yang diperlukan secara wajar. Di sebagian besar aplikasi, hanya operasi logis dan fungsi pengaturan waktu dan penghitungan yang diperlukan. Beberapa aplikasi memerlukan transmisi data dan perbandingan. Ketika digunakan untuk deteksi dan kontrol analog, operasi aljabar, konversi numerik, dan operasi PID digunakan. Operasi decoding dan pengkodean diperlukan untuk menampilkan data. (2) Fungsi pengendalian: Fungsi pengendalian mencakup operasi pengendalian PID, operasi pengendalian kompensasi feedforward, operasi pengendalian rasio, dll., yang harus ditentukan sesuai dengan persyaratan pengendalian. PLC terutama digunakan untuk kontrol logika sekuensial. Oleh karena itu, pengontrol loop tunggal atau multi-loop sering digunakan dalam banyak kasus untuk menyelesaikan kontrol analog. Terkadang, unit input dan output cerdas khusus juga digunakan untuk menyelesaikan fungsi kontrol yang diperlukan, meningkatkan kecepatan pemrosesan PLC, dan menghemat kapasitas memori. Misalnya, unit kontrol PID, penghitung kecepatan tinggi, unit analog dengan kompensasi kecepatan, unit konversi kode ASC, dll. (3) Fungsi komunikasi: Sistem PLC berukuran besar dan menengah harus mendukung berbagai fieldbus dan protokol komunikasi standar (seperti TCP/IP), dan harus dapat terhubung ke jaringan manajemen pabrik (TCP/IP) bila diperlukan. Protokol komunikasi harus mematuhi standar komunikasi ISO/IEEE dan harus berupa jaringan komunikasi terbuka. Antarmuka komunikasi sistem PLC harus mencakup antarmuka komunikasi serial dan paralel (RS 232C/422A/485), port komunikasi RIO, Ethernet industri, antarmuka DCS umum, dll.; bentuk utama jaringan komunikasi sistem PLC adalah sebagai berikut: 1) PC adalah stasiun master, dan beberapa PLC dengan model yang sama adalah stasiun budak, membentuk jaringan PLC sederhana; 2) 1 PLC adalah stasiun master, dan PLC lain dengan model yang sama adalah stasiun budak, membentuk jaringan PLC master-budak; 3) Jaringan PLC terhubung ke DCS besar sebagai subnet DCS melalui antarmuka jaringan tertentu; 4) Jaringan PLC khusus (jaringan komunikasi PLC khusus dari masing-masing pabrikan). Untuk mengurangi tugas komunikasi CPU, sesuai dengan kebutuhan aktual komposisi jaringan, prosesor komunikasi dengan fungsi komunikasi berbeda (seperti point-to-point, fieldbus, industrial Ethernet) harus dipilih. (4) Fungsi pemrograman; Mode pemrograman offline: PLC dan programmer berbagi CPU. Ketika pemrogram dalam mode pemrograman, CPU hanya menyediakan layanan untuk pemrogram dan tidak mengontrol peralatan lapangan. Setelah pemrograman selesai, pemrogram beralih ke mode berjalan, dan CPU mengontrol peralatan lapangan dan tidak dapat diprogram. Pemrograman offline dapat mengurangi biaya sistem, tetapi tidak nyaman untuk digunakan dan di-debug. Mode pemrograman online: CPU dan pemrogram memiliki CPU sendiri. CPU host bertanggung jawab untuk mengontrol lapangan dan bertukar data dengan pemrogram dalam siklus pemindaian. Pemrogram mengirimkan program atau data yang dikompilasi secara online ke host. Pada siklus pemindaian berikutnya, host berjalan sesuai dengan program yang baru diterima. Metode ini lebih mahal, tetapi proses debugging dan pengoperasian sistem mudah dilakukan, dan sering digunakan pada PLC berukuran besar dan menengah. (5) Fungsi diagnostikFungsi diagnostik PLC mencakup diagnosis perangkat keras dan perangkat lunak. Diagnosis perangkat keras menentukan lokasi kesalahan perangkat keras melalui penilaian logika perangkat keras, dan diagnosis perangkat lunak dibagi menjadi diagnosis internal dan diagnosis eksternal. Diagnosis kinerja dan fungsi internal PLC melalui perangkat lunak adalah diagnosis internal, dan diagnosis fungsi pertukaran informasi antara CPU PLC dan komponen input dan output eksternal melalui perangkat lunak adalah diagnosis eksternal.Kekuatan fungsi diagnostik PLC secara langsung mempengaruhi kemampuan teknis yang dibutuhkan operator dan personel pemeliharaan, serta mempengaruhi waktu perbaikan rata-rata. (6) Kecepatan pemrosesanPLC bekerja dalam mode pemindaian. Dari perspektif kebutuhan real-time, kecepatan pemrosesan harus secepat mungkin. Jika durasi sinyal kurang dari waktu pemindaian, PLC tidak akan dapat memindai sinyal, sehingga mengakibatkan hilangnya data sinyal. Kecepatan pemrosesan terkait dengan durasi program pengguna, kecepatan pemrosesan CPU, kualitas perangkat lunak, dll. Saat ini, kontak PLC memiliki respons yang cepat dan kecepatan tinggi. Waktu eksekusi setiap instruksi biner sekitar 0,2 hingga 0,4L, sehingga dapat beradaptasi dengan kebutuhan aplikasi dengan persyaratan kontrol yang tinggi dan persyaratan respons yang cepat. Siklus pemindaian (siklus pemindaian prosesor) harus memenuhi persyaratan berikut: waktu pemindaian PLC kecil tidak lebih dari 0,5ms/K; waktu pemindaian PLC besar dan menengah tidak lebih dari 0,2ms/K. 4. Pemilihan model （1） Jenis PLCPLC dibagi menjadi dua kategori menurut strukturnya: tipe integral dan tipe modular. Ini dibagi menjadi dua kategori menurut lingkungan aplikasi: instalasi lapangan dan instalasi ruang kontrol. Ini dibagi menjadi 1 bit, 4 bit, 8 bit, 16 bit, 32 bit, 64 bit, dll. Sesuai dengan panjang kata CPU. Dari sudut pandang aplikasi, biasanya dapat dipilih berdasarkan fungsi kontrol atau titik input dan output. Titik I/O PLC integral bersifat tetap, sehingga pengguna memiliki lebih sedikit ruang untuk memilih dan digunakan dalam sistem kontrol kecil; PLC modular menyediakan berbagai kartu I/O atau kartu plug-in, sehingga pengguna dapat memilih dan mengonfigurasi titik I/O sistem kontrol secara wajar. Perluasan fungsi mudah dan fleksibel, dan umumnya digunakan dalam sistem kontrol berukuran besar dan menengah. (2) Pemilihan modul input dan output; pemilihan modul input dan output harus konsisten dengan kebutuhan aplikasi. Misalnya, untuk modul masukan, persyaratan aplikasi seperti level sinyal, jarak transmisi sinyal, isolasi sinyal, dan metode catu daya sinyal harus dipertimbangkan. Untuk modul keluaran, jenis modul keluaran yang akan dipilih harus dipertimbangkan. Umumnya modul keluaran relai memiliki karakteristik harga murah, rentang tegangan lebar, umur pendek, dan waktu respons lama; modul keluaran thyristor cocok untuk peralihan yang sering dan kejadian beban faktor daya rendah induktif, tetapi modul ini lebih mahal dan memiliki kapasitas kelebihan beban yang buruk. Modul keluaran juga memiliki keluaran DC, keluaran AC, dan keluaran analog, yang harus konsisten dengan persyaratan aplikasi. Sesuai dengan persyaratan aplikasi, modul input dan output cerdas dapat dipilih secara wajar untuk meningkatkan tingkat kontrol dan mengurangi biaya aplikasi. Pertimbangkan apakah rak ekspansi atau rak I/O jarak jauh diperlukan. (3) Pemilihan catu dayaCatu daya PLC, selain desain dan pemilihan PLC sesuai dengan persyaratan manual produk saat memperkenalkan peralatan, catu daya PLC harus dirancang dan dipilih sesuai dengan persyaratan manual produk. Secara umum, catu daya PLC harus dirancang dan dipilih dengan catu daya 220VAC, yang sesuai dengan tegangan jaringan listrik domestik. Untuk aplikasi penting, catu daya yang tidak pernah terputus atau catu daya dengan tegangan stabil harus digunakan. Jika PLC itu sendiri memiliki catu daya yang dapat digunakan, maka harus diperiksa apakah arus yang disediakan memenuhi persyaratan aplikasi, jika tidak, catu daya eksternal harus dirancang. Untuk mencegah catu daya tegangan tinggi eksternal dimasukkan ke dalam PLC karena kesalahan pengoperasian, sinyal masukan dan keluaran perlu diisolasi, dan terkadang dioda sederhana atau tabung sekering dapat digunakan untuk isolasi. (4) Pemilihan memori: Karena perkembangan teknologi chip terintegrasi komputer, harga memori turun. Oleh karena itu, untuk memastikan pengoperasian normal proyek aplikasi, kapasitas memori PLC umumnya memerlukan memori minimal 8K sesuai dengan 256 titik I/O. Ketika fungsi kontrol yang kompleks diperlukan, kapasitas yang lebih besar dan memori tingkat yang lebih tinggi harus dipilih. (5) Pertimbangan EkonomiSaat memilih PLC, Anda harus mempertimbangkan rasio kinerja-harga. Saat mempertimbangkan efisiensi ekonomi, Anda juga harus mempertimbangkan faktor-faktor seperti skalabilitas, pengoperasian, dan rasio input-output aplikasi, membuat perbandingan dan mempertimbangkannya, dan terakhir memilih produk yang lebih memuaskan.Jumlah titik input dan output berdampak langsung terhadap harga. Setiap tambahan kartu masukan dan keluaran akan meningkatkan biaya. Ketika jumlah poin meningkat ke nilai tertentu, kapasitas memori, rak, motherboard, dll. yang sesuai juga akan meningkat. Oleh karena itu, peningkatan jumlah poin berdampak pada pemilihan CPU, kapasitas memori, rentang fungsi kontrol, dll. Hal ini harus dipertimbangkan sepenuhnya selama estimasi dan pemilihan agar seluruh sistem kontrol memiliki harga kinerja yang lebih masuk akal. perbandingan. 

Instruksi pengaturan dan reset (SET/RST) (1) SET (set instruction) Fungsinya untuk mengatur dan memelihara elemen sasaran yang dioperasikan. (2) RST (instruksi reset) mengatur ulang elemen target yang dioperasikan dan menjaganya dalam keadaan bersih. Ketika instruksi SET dan RST digunakan, ketika X0 biasanya terbuka dan terhubung, Y0 menjadi ON dan tetap dalam keadaan ini. Bahkan jika X0 terputus, status ON Y0 tetap tidak berubah. Hanya ketika X1 biasanya terbuka dan tertutup, Y0 menjadi OFF dan tetap dalam keadaan ini. Sekalipun X1 biasanya terbuka dan terputus, Y0 tetap MATI. Petunjuk penggunaan instruksi SET dan RST: 1) Elemen target dari instruksi SET adalah Y, M, S, dan elemen target dari instruksi RST adalah Y, M, S, T, C, D, V, dan Z. Instruksi RST sering digunakan untuk menghapus isi D, Z, dan V, dan juga digunakan untuk mereset timer dan counter kumulatif. 2) Untuk elemen target yang sama, SET dan RST dapat digunakan beberapa kali dalam urutan apa pun, tetapi yang terakhir dijalankan adalah valid. Instruksi kontrol utama (MC/MCR) 1) MC (Instruksi Kontrol Utama) digunakan untuk koneksi kontak seri umum. Setelah mengeksekusi MC, busbar kiri bergerak ke belakang kontak MC. 2) MCR (Master Control Reset Instruksi) Merupakan instruksi reset dari instruksi MC, yaitu instruksi MCR digunakan untuk mengembalikan posisi semula bus kiri. Dalam pemrograman, sering kali beberapa kumparan dikendalikan oleh satu atau sekelompok kontak pada waktu yang bersamaan. Jika kontak yang sama dihubungkan secara seri pada rangkaian kontrol setiap kumparan, sejumlah besar unit penyimpanan akan ditempati. Menggunakan perintah kontrol utama dapat mengatasi masalah ini. Instruksi MC dan MCR menggunakan MC N0 M100 untuk menggerakkan bus kiri ke kanan, sehingga Y0 dan Y1 berada di bawah kendali X0, dimana N0 mewakili level nesting. Dalam struktur non-bersarang, N0 dapat digunakan dalam jumlah yang tidak terbatas; MCR N0 digunakan untuk mengembalikan ke keadaan bus kiri semula. Jika X0 terputus, instruksi antara MC dan MCR akan dilewati dan dieksekusi ke bawah. Petunjuk penggunaan instruksi MC dan MCR: 1) Elemen target instruksi MC dan MCR adalah Y dan M, tetapi relai bantu khusus tidak dapat digunakan. MC menempati 3 langkah program dan MCR menempati 2 langkah program; 2) Kontak kontrol utama tegak lurus terhadap kontak umum pada diagram tangga. Kontak kontrol utama adalah kontak yang biasanya terbuka yang terhubung ke busbar kiri dan merupakan sakelar utama yang mengontrol sekelompok sirkuit. Kontak yang terhubung dengan kontak kontrol utama harus menggunakan instruksi LD atau LDI. 3) Ketika kontak input instruksi MC diputus, timer kumulatif, counter, dan komponen yang digerakkan oleh instruksi reset/set di MC dan MCR mempertahankan keadaan sebelumnya. Timer dan counter non-kumulatif, komponen yang digerakkan oleh instruksi OUT akan direset. Ketika X0 diputus pada 22, Y0 dan Y1 akan menjadi OFF. 4) Penggunaan kembali instruksi MC dalam area instruksi MC disebut nesting. Jumlah maksimum level bersarang adalah 8, dan jumlahnya bertambah sesuai urutan N0→N1→N2→N3→N4→N5→N6→N7. Pengembalian setiap level menggunakan instruksi MCR yang sesuai, dan direset dari level bersarang dengan angka terbesar. Instruksi diferensial (PLS/PLF) (1) PLS (instruksi diferensial tepi naik) menghasilkan keluaran pulsa dari satu siklus pemindaian pada tepi naik sinyal masukan; (2) PLF (instruksi diferensial tepi jatuh) menghasilkan keluaran pulsa dari satu siklus pemindaian pada tepi jatuh dari sinyal masukan. Tepi sinyal dideteksi oleh instruksi diferensial, dan keadaan Y0 dikendalikan oleh perintah set dan reset. Petunjuk penggunaan PLS dan instruksi PLF: 1) Elemen sasaran instruksi PLS dan PLF adalah Y dan M; 2) Saat menggunakan PLS, elemen target AKTIF hanya dalam satu siklus pemindaian setelah input drive AKTIF, dan M0 AKTIF hanya dalam satu siklus pemindaian ketika kontak X0 yang biasanya terbuka berubah dari mati ke aktif; saat menggunakan instruksi PLF, hanya tepi jatuh dari sinyal input yang digunakan untuk mengemudi, dan sisanya sama dengan PLS.