PLC (Controlador Lógico Programável) é um dispositivo de controle amplamente utilizado em automação industrial. Ele processa e avalia vários sinais de entrada com base na lógica de controle-programada pelo usuário e, em seguida, emite os sinais de controle correspondentes para obter o controle automatizado do processo de produção. Este artigo fornece uma introdução detalhada aos princípios básicos de funcionamento e modo de operação de varredura de PLCs.
I. Princípios Básicos de Trabalho do PLC
O princípio de funcionamento do PLC envolve principalmente as seguintes etapas:
1. Aquisição de sinal de entrada:O PLC recebe diversos sinais do campo através de módulos de entrada, como sinais digitais e sinais analógicos. Esses sinais passam por processamento como isolamento óptico e filtragem antes de serem convertidos em sinais digitais reconhecíveis pelo sistema interno do PLC.
2. Processamento do Programa:O CLP processa e avalia sinais de entrada com base na lógica de controle-programada pelo usuário. O processamento do programa envolve principalmente funções como operações lógicas, cálculos aritméticos e conversão de dados. Durante o processamento do programa, o PLC gera comandos de controle correspondentes com base em diferentes condições.
3. Controle de sinal de saída:O PLC envia os comandos de controle processados para o módulo de saída. O módulo de saída converte os sinais digitais nos formatos de sinal necessários para o campo (como sinais digitais, sinais analógicos, etc.) e os envia para os atuadores (como relés, servo motores, etc.), obtendo assim o controle sobre o processo de produção.
4. Comunicação e Monitoramento:Os CLPs possuem capacidades de comunicação, permitindo a troca de dados com outros dispositivos (como computadores host, telas sensíveis ao toque, etc.) por meio de interfaces de comunicação para obter monitoramento e controle remotos. Simultaneamente, os CLPs podem exibir status operacional-em tempo real e informações de falhas por meio de seus próprios monitores.
II. Características do modo de operação de varredura PLC
As características da operação de varredura do CLP são refletidas principalmente nos seguintes aspectos: Primeiro, os CLPs empregam um modo operacional de "varredura sequencial, loop contínuo". Cada ciclo de varredura, também conhecido como período de varredura ou ciclo de trabalho, começa com a CPU executando a primeira instrução. Em seguida, ele executa sequencialmente o programa do usuário linha por linha até a conclusão, após o que retorna à primeira instrução para iniciar um novo ciclo de varredura. Em segundo lugar, a execução do programa PLC segue um padrão de varredura periódica aderindo a um princípio da esquerda-para-direita, de cima-para-inferior.
Além disso, cada ciclo de varredura compreende três etapas: amostragem de entrada, execução do programa e atualização de saída. A operação do PLC, portanto, circula continuamente desta maneira. Finalmente, devido à amostragem centralizada e à saída centralizada, ocorre atraso de entrada/saída, resultando em atrasos de resposta. Estas constituem as características primárias da operação de digitalização do PLC.
III. Modo de operação de varredura PLC
O modo de operação de digitalização do PLC é dividido principalmente nas seguintes etapas:
O modo de operação de varredura do PLC consiste em três estágios principais: o estágio de amostragem de entrada, o estágio de execução do programa do usuário e o estágio de atualização de saída.
1. Fase de amostragem de entrada
Durante a fase de amostragem de entrada, o PLC escaneia e lê sequencialmente todos os estados e dados de entrada, armazenando-os em unidades correspondentes dentro da área de imagem de E/S. Após a conclusão da amostragem de entrada, o sistema faz a transição para a execução do programa do usuário e a fase de atualização de saída. Durante estas duas fases, mesmo que os estados de entrada ou os dados mudem, as unidades correspondentes na área da imagem de E/S permanecem inalteradas. Portanto, se a entrada for um sinal de pulso, a largura do pulso deverá exceder um ciclo de varredura para garantir que a entrada seja capturada em todas as condições.
2. Fase de Execução do Programa do Usuário
Durante a fase de execução do programa do usuário, o PLC sempre percorre o programa do usuário (diagrama ladder) sequencialmente de cima para baixo. Ao digitalizar cada diagrama ladder, ele primeiro verifica o circuito de controle formado pelos contatos no lado esquerdo do diagrama ladder. Em seguida, realiza operações lógicas no circuito de controle formado pelos contatos na ordem da esquerda para a direita e de cima para baixo. Com base nos resultados dessas operações lógicas, ele atualiza o status do bit correspondente na área de armazenamento RAM do sistema para a bobina lógica, ou atualiza o status do bit correspondente na área de imagem de E/S para a bobina de saída, ou determina se deve executar a instrução de função especial especificada pelo diagrama ladder. Isto é, durante a execução do programa do usuário, apenas o status e os dados dos pontos de entrada dentro da área da imagem de E/S permanecem inalterados. O status e os dados de outros pontos de saída e dispositivos de software na área de imagem de E/S ou na RAM do sistema podem mudar. Além disso, os resultados de execução dos diagramas ladder posicionados mais acima na pilha afetam os diagramas ladder subsequentes que utilizam essas bobinas ou dados. Por outro lado, o status atualizado da bobina lógica ou os dados dos diagramas ladder de nível-inferior afetam apenas os diagramas ladder de nível-superior durante o próximo ciclo de varredura.
3. Fase de atualização de saída
Após a conclusão da varredura do programa do usuário, o PLC entra na fase de atualização de saída. Durante esse período, a CPU atualiza todas as travas de saída com base no status e nos dados correspondentes na área de imagem de E/S e, em seguida, aciona os periféricos correspondentes através do circuito de saída. Isto constitui a saída real do PLC.
Em resumo, o princípio operacional fundamental de um CLP envolve coletar sinais de campo por meio de módulos de entrada, processá-los e avaliá-los de acordo com a lógica de controle-programada pelo usuário e, em seguida, controlar atuadores por meio de módulos de saída para obter controle automatizado do processo de produção. A operação de varredura do PLC compreende fases que incluem auto-teste do sistema, varredura de entrada, processamento do programa, varredura de saída, comunicação e monitoramento. Estas fases formam um ciclo de varredura, que o PLC repete continuamente para realizar o controle automatizado do processo de produção.