programador plc
El Controlador Lógico Programable (PLC) es un sistema electrónico operado mediante operaciones digitales, especialmente diseñado para aplicaciones en entornos industriales. Utiliza memoria programable para almacenar instrucciones para ejecutar operaciones lógicas, control de secuencia, temporización, temporización y operaciones aritméticas en su interior, y controla varios tipos de maquinaria o equipos a través de entradas y salidas digitales y analógicas. Debido a su alta confiabilidad, programación simple, fácil uso, buena versatilidad y adaptabilidad a entornos industriales hostiles, se usa ampliamente.
El controlador lógico programable (PLC) es un dispositivo de control automático industrial de uso general con un microprocesador como núcleo. Es esencialmente una computadora especial para control industrial. Por tanto, su composición es básicamente la misma que la de un microordenador general, que también está compuesto por una unidad central de procesamiento (CPU), memoria (EEPROM, RAM), interfaz de entrada/salida (I/O), fuente de alimentación, etc.
(1) Componente de entrada
El componente de entrada es el componente de conexión entre el PLC y los objetos controlados en el sitio de producción industrial, y es el puente para que las señales de campo ingresen al PLC. . Este componente recibe señales del componente de comando principal y del componente de detección.
Existen dos métodos de entrada: uno es entrada digital y el otro es entrada analógica.
(2) Componente de salida
El componente de salida también es el componente de conexión entre el PLC y el equipo de campo. Su función es controlar el equipo de campo para realizar el trabajo (como iniciar, detener). , normal/inversa, rotación, movimiento, elevación, etc. del equipo).
Los mismos métodos de salida incluyen salida digital y salida analógica.
(3) Unidad central de procesamiento (CPU)
Al igual que los sistemas generales de control por computadora, la CPU es el componente central de todo el sistema PLC. Realiza funciones de acuerdo con las funciones asignadas. por el programa del sistema en el PLC. Dirija el PLC para que funcione de manera ordenada. Sus tareas principales incluyen: controlar la recepción y el almacenamiento de programas de usuario y la entrada de datos del programador; usar métodos de escaneo para recibir el estado y los datos en el sitio a través de componentes de E/S, y almacenarlos en la tabla de estado de entrada o en la memoria de datos; fuente de alimentación, fallas en los circuitos internos del PLC y errores gramaticales en la programación, etc., después de que el PLC entra en estado de ejecución, lee las instrucciones del usuario de la memoria y, después de interpretar los comandos, realiza la transferencia de datos, lógicos o aritméticos; operaciones, etc. de acuerdo con las tareas especificadas por las instrucciones. Como resultado, el estado de los bits de bandera relevantes y el contenido de la tabla de registro de salida se actualizan, y luego funciones como control de salida, impresión de tabulación, y la comunicación de datos se implementa a través del componente de salida.
Actualmente, existen tres tipos de microprocesadores utilizados en PLC: microprocesadores de uso general, microprocesadores de un solo chip y microprocesadores basados en chips.
(4) Memoria
La memoria en el PLC se utiliza para almacenar programas del sistema, programas de usuario y datos. En la actualidad, el almacenamiento de programas del sistema generalmente se compone de EPROM, el almacenamiento de programas de usuario se compone de EPROM o EEPROM y el almacenamiento de datos del usuario se compone de RAM.
(5) Interfaz de comunicación
Para realizar la función de comunicación, el PLC está equipado con una interfaz de comunicación. A través de estas interfaces de comunicación, el PLC se puede conectar a monitores, impresoras y otros PLC o computadoras.
(6) Interfaz de E/S inteligente
Para cumplir con requisitos de funciones de control más complejos, el PLC está equipado con una variedad de interfaces de E/S inteligentes. Como plantilla de control de bucle cerrado de posición, plantilla de conteo de alta velocidad, etc. Por lo general, estas plantillas inteligentes tienen su propio sistema de procesador.
(7) Interfaz de expansión de E/S
Cuando el número de puntos de entrada/salida (E/S) requeridos por el usuario excede el número de puntos de entrada/salida del PLC unidad básica, es necesario ampliar el sistema. La interfaz de ampliación de E/S se utiliza para conectar la unidad básica central y las unidades de ampliación.
(8) Programador
La función del programador es que los usuarios ingresen, editen, depuren y monitoreen programas. Los programadores generalmente se dividen en dos categorías: simples e inteligentes. El tipo simple sólo se puede programar en línea y, a menudo, es necesario convertir el diagrama de escalera en un mnemónico de lenguaje de máquina antes de poder ingresarlo. El programador inteligente (también conocido como programador gráfico) no solo se puede programar en la computadora, sino que también se puede programar fuera de línea. Fácil de operar y potente.
(9) Otros componentes
Por lo general, el PLC también puede equiparse con otros dispositivos externos, como unidades de cintas de casete, impresoras y grabadoras EPROM.
El principio de funcionamiento del PLC: el controlador programable funciona mediante el método de "escaneo secuencial y circulación continua". Cuando el controlador programable está en ejecución, la CPU realiza una exploración cíclica periódica de acuerdo con el número de secuencia del paso de instrucción (o número de dirección) según el programa de usuario en la memoria del programa de usuario. Si no hay ninguna instrucción de salto, el programa de usuario se ejecutará uno por uno comenzando desde la primera instrucción hasta el final del programa, y luego volverá a la primera instrucción para comenzar la siguiente ronda de nuevo escaneo. Durante cada proceso de escaneo, también se deben completar trabajos como muestrear la señal de entrada y actualizar el estado de salida.
El proceso de escaneo del controlador programable se puede dividir en tres etapas: muestreo de entrada, ejecución del programa y actualización de salida.
(1) Etapa de muestreo de entrada
En la etapa de muestreo de entrada, el PLC primero escanea el estado de encendido y apagado o la entrada de todos los terminales de entrada almacenados temporalmente en el pestillo de entrada en secuencia. los datos se leen y almacenan (escriben) en cada pestillo de estado de entrada correspondiente, es decir, la entrada se actualiza, luego se cierra el puerto de entrada y se ingresa a la fase de ejecución del programa. Durante la fase de ejecución del programa, incluso si el estado de la entrada cambia, el contenido de la memoria de estado de la entrada no cambiará. El estado de entrada modificado solo se puede leer en la fase de muestreo de entrada del siguiente ciclo de exploración.
(2) Etapa de ejecución del programa
En la etapa de ejecución del programa, el PLC escanea y ejecuta cada instrucción en el orden en que se almacenan las instrucciones del programa de usuario. Las condiciones de ejecución requeridas pueden. se obtiene del registro de estado de entrada. Se lee en el registro de estado de salida actual y, después de las operaciones y el procesamiento correspondientes, el resultado se escribe en la memoria de estado de salida. Por lo tanto, todo el contenido del almacén de estado de salida cambia a medida que se ejecuta el programa.
(3) Fase de actualización de salida
Después de ejecutar todas las instrucciones, el estado de encendido y apagado del registro de estado de salida se envía al pestillo de salida durante la fase de actualización de salida y pasa un determinado modo de salida (relé, transistor o tiristor) para hacer funcionar el dispositivo de salida correspondiente. Esta es la salida real del PLC. Después de estas tres etapas, se completa un ciclo de escaneo. Para los PLC pequeños, debido al método de muestreo centralizado y salida centralizada, el estado de entrada solo se muestrea una vez y el estado de salida se actualiza una vez en cada ciclo de escaneo, lo que reduce la velocidad de respuesta del sistema hasta cierto punto, es decir, hay es el retraso de entrada/salida. Pero desde otra perspectiva, mejora enormemente la capacidad antiinterferente del sistema y aumenta la confiabilidad. Además, el retraso de respuesta del PLC de varios milisegundos a decenas de microsegundos es insignificante para el control de sistemas industriales en general.
El proceso de trabajo del PLC generalmente se puede dividir en cuatro etapas de escaneo:
1) Etapa de escaneo general En esta etapa, el PLC reinicia el WDT y verifica el bus de E/S. y memoria de programa.
2) Ejecutar la etapa de escaneo de comandos periféricos En esta etapa, el PLC ejecuta los comandos ingresados por periféricos como programadores y programadores gráficos.
3) Ejecutar la fase de escaneo del programa de usuario.
4) Etapa de escaneo de entrada/salida de datos.
Lenguaje de programación PLC: Al igual que una computadora, el funcionamiento del PLC se lleva a cabo de acuerdo con los requisitos de su programa y el programa se expresa en un lenguaje de programación. El PLC es un dispositivo especial para el control automático industrial, sus principales usuarios son técnicos de ingeniería y personal de operación y mantenimiento, para satisfacer sus hábitos tradicionales y capacidades de dominio, se adopta un lenguaje o método de programación con características propias.
La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) anunció el estándar de lenguaje de programación de PLC (IEC1131-3) en 1994. Este estándar define la expresión de cinco lenguajes de programación de PLC: diagrama de escalera LAD, lista de instrucciones STL, diagrama de bloques de funciones FUP, texto estructurado ST, diagrama de funciones secuenciales SFC.
(1) Diagrama de escalera LAD
El diagrama de escalera se desarrolla sobre la base del diagrama esquemático del sistema de control de relé tradicional y es similar en forma al circuito de control de relé. Hereda la estructura del marco, el método de operación lógica y la forma de entrada y salida utilizados en la lógica de control de relé tradicional, lo que hace que el programa sea intuitivo y fácil de entender. La mayoría de los PLC producidos por los fabricantes están programados en lenguaje de diagrama de escalera.
(2) Lista de declaraciones STL
La lista de declaraciones es una expresión mnemotécnica similar al lenguaje ensamblador de una computadora. Consta de códigos de operación y partes de competencia operativa.
(3) Diagrama de bloques de funciones FBD
El diagrama de bloques de funciones es un lenguaje de programación gráfico con una estructura similar al diagrama del circuito de control lógico. Es similar al método de programación de la estructura del circuito lógico de "Y", "O" y "NO". En términos generales, estos tres tipos de lógica se pueden utilizar para expresar toda la lógica de control.
(4) Gráfico de funciones secuenciales SFC
El gráfico de funciones secuenciales también se denomina gráfico de transición de estados. Es un gráfico que describe el proceso de control, las funciones y las características del sistema de control. También es un diseño Una herramienta poderosa para programas de control de secuencia PLC.
Funciones de control del PLC:
(1) Control de conmutación
El control de conmutación es el campo de control básico del PLC, que puede reemplazar el sistema de control de relé tradicional. Hay muchos ejemplos de aplicaciones exitosas en el control de una sola máquina, el control de grupos de varias máquinas y el control automático de líneas de producción. Como control eléctrico de máquinas herramienta, automóviles, industria química y otros controles automáticos de líneas de producción.
(2) Control de cantidades analógicas
En la actualidad, muchos PLC tienen funciones de procesamiento de cantidades analógicas. Los módulos de E/S de cantidades analógicas pueden controlar la temperatura, la presión, la velocidad, el flujo, etc. Se controla mediante cantidades analógicas que cambian continuamente y es fácil de programar y usar. Con la expansión de la escala de PLC, el número de canales de control ha aumentado de unos pocos a docenas o incluso cientos, lo que puede formar un complejo sistema de control de circuito cerrado. La función de control analógico del PLC se ha utilizado ampliamente en diversas industrias de producción industrial.
(3) Control de movimiento
El control de movimiento se refiere al control del movimiento lineal o circular mediante PLC, también conocido como control de posición. Hoy en día, generalmente se utilizan módulos de control de movimiento dedicados. completarlo. En la actualidad, la función de control de movimiento del PLC se utiliza ampliamente en diversos equipos mecánicos, como máquinas herramienta para corte de metales y robots.
(4) Procesamiento de datos
Los PLC modernos tienen diversos grados de funciones de procesamiento de datos y pueden completar operaciones matemáticas (operaciones de funciones, operaciones matriciales, operaciones lógicas) y cambios de datos, comparación. operaciones de transferencia, conversión numérica y búsqueda de tablas, y puede recopilar, analizar y procesar datos.
(5) Redes de comunicación
Las redes de comunicación se refieren a la comunicación entre PLC y PLC, PLC y computadora host u otro equipo inteligente, utilizando el RS-232 o RS-232 del PLC. y la interfaz RS-422 y el módulo de comunicación especial del PLC están conectados en una red con pares trenzados y cables coaxiales o cables ópticos, que pueden realizar el intercambio mutuo de información y formar un sistema de control distribuido de múltiples niveles de "gestión centralizada y control descentralizado". , establecer la red de automatización de fábrica.
Indicadores de rendimiento del PLC:
(1) Capacidad de almacenamiento del programa de usuario
La capacidad de almacenamiento del programa de usuario es un indicador del almacenamiento del PLC de los programas de usuario, generalmente expresado en Expresado en palabras. Cada número binario adyacente de 16 bits es una palabra y 1024 palabras son 1K. Para las instrucciones de operación lógica general, cada instrucción ocupa una palabra; las instrucciones de sincronización/conteo y desplazamiento ocupan cada una 2 palabras; cada instrucción de operación de datos ocupa de 2 a 4 palabras.
(2) Número total de puntos de E/S
El número total de puntos de E/S es el número de señales de entrada y señales de salida que el PLC puede aceptar. Hay dos tipos de cantidades de entrada y salida de PLC: cantidades de conmutación y cantidades analógicas. Para cantidades de conmutación, el número total de puntos de E/S se expresa mediante el número máximo de puntos de E/S; para cantidades analógicas, el número total de puntos de E/S se expresa mediante el número máximo de canales de E/S.
(3) Velocidad de escaneo
La velocidad de escaneo se refiere al tiempo requerido para que el PLC escanee 1K palabras del programa de usuario, generalmente expresado en unidades de ms/K palabras. Algunos PLC también expresan la velocidad de escaneo en us/paso.
(4) Tipos de instrucciones
Los tipos de instrucciones son un indicador importante para medir la solidez de las funciones del software del PLC. Cuantas más instrucciones tenga un PLC, más fuertes serán sus funciones de software.
(5) Configuración y capacidad de los registros internos
Existen muchos registros dentro del PLC que se utilizan para almacenar datos como estado de variables, resultados intermedios, conteos de tiempos, etc. Su número y La capacidad está directamente relacionada con la conveniencia y flexibilidad de la programación del usuario. Por lo tanto, la configuración y capacidad de los registros internos también son un indicador para medir la funcionalidad del hardware del PLC.
(6) Funciones especiales
Además de las funciones básicas, el PLC también tiene muchas funciones especiales, como la función de autodiagnóstico, la función de comunicación en red, la función de monitoreo y el conteo de alta velocidad. función, E/S remotas y módulos de funciones especiales, etc.
Cuantas más funciones especiales haya, más flexible, conveniente y adaptable será la configuración del sistema PLC y el desarrollo de software. Por lo tanto, la potencia y variedad de funciones especiales también son un indicador importante del nivel técnico del PLC.