Le PLC (Programmable Logic Controller) est un dispositif de contrôle largement utilisé dans l’automatisation industrielle. Il traite et évalue divers signaux d'entrée en fonction de la logique de contrôle programmée par l'utilisateur-, puis émet les signaux de contrôle correspondants pour obtenir un contrôle automatisé du processus de production. Cet article fournit une introduction détaillée aux principes de fonctionnement de base et au mode de fonctionnement de numérisation des automates.
I. Principes de fonctionnement de base du PLC
Le principe de fonctionnement du PLC implique principalement les étapes suivantes :
1. Acquisition du signal d'entrée :L'API reçoit divers signaux du terrain via des modules d'entrée, tels que des signaux numériques et des signaux analogiques. Ces signaux subissent des traitements tels que l'opto-isolation et le filtrage avant d'être convertis en signaux numériques reconnaissables par le système interne de l'automate.
2. Traitement du programme :L'API traite et évalue les signaux d'entrée en fonction de la logique de contrôle programmée par l'utilisateur-. Le traitement du programme implique principalement des fonctions telles que les opérations logiques, les calculs arithmétiques et la conversion de données. Pendant le traitement du programme, l'automate génère les commandes de contrôle correspondantes en fonction de différentes conditions.
3. Contrôle du signal de sortie :L'automate envoie les commandes de contrôle traitées au module de sortie. Le module de sortie convertit les signaux numériques dans les formats de signaux requis pour le terrain (tels que les signaux numériques, les signaux analogiques, etc.) et les transmet aux actionneurs (tels que les relais, les servomoteurs, etc.), permettant ainsi de contrôler le processus de production.
4. Communication et suivi :Les automates possèdent des capacités de communication, permettant l'échange de données avec d'autres appareils (tels que des ordinateurs hôtes, des écrans tactiles, etc.) via des interfaces de communication pour réaliser une surveillance et un contrôle à distance. Simultanément, les automates peuvent afficher-en temps réel l'état de fonctionnement et les informations sur les défauts via leurs propres écrans.
II. Caractéristiques du mode de fonctionnement de numérisation PLC
Les caractéristiques du fonctionnement de scrutation d'automate se reflètent principalement dans les aspects suivants : Premièrement, les automates emploient un mode opérationnel de « balayage séquentiel, boucle continue ». Chaque cycle de scrutation, également appelé période de scrutation ou cycle de travail, commence par l'exécution de la première instruction par la CPU. Il exécute ensuite séquentiellement le programme utilisateur ligne par ligne jusqu'à son achèvement, après quoi il revient à la première instruction pour lancer un nouveau cycle de scrutation. Deuxièmement, l'exécution du programme API suit un modèle d'analyse périodique adhérant au principe de gauche-vers-droite, de haut-vers-bas.
De plus, chaque cycle d'analyse comprend trois étapes : l'échantillonnage des entrées, l'exécution du programme et l'actualisation des sorties. Le fonctionnement de l'automate s'effectue donc en continu de cette manière. Enfin, en raison de l'échantillonnage centralisé et de la sortie centralisée, un décalage d'entrée/sortie se produit, entraînant des retards de réponse. Celles-ci constituent les principales caractéristiques de l’opération de scrutation de l’automate.
III. Mode de fonctionnement de numérisation PLC
Le mode de fonctionnement du scanning PLC est principalement divisé en les étapes suivantes :
Le mode de fonctionnement de scrutation de l'automate se compose de trois étapes principales : l'étape d'échantillonnage d'entrée, l'étape d'exécution du programme utilisateur et l'étape de rafraîchissement de sortie.
1. Phase d'échantillonnage d'entrée
Pendant la phase d'échantillonnage des entrées, l'automate analyse et lit séquentiellement tous les états et données d'entrée, les stockant dans les unités correspondantes dans la zone d'image d'E/S. Une fois l'échantillonnage des entrées terminé, le système passe à la phase d'exécution du programme utilisateur et de rafraîchissement des sorties. Durant ces deux phases, même si les états d'entrée ou les données changent, les unités correspondantes dans la zone image E/S restent inchangées. Par conséquent, si l'entrée est un signal d'impulsion, la largeur d'impulsion doit dépasser un cycle de balayage pour garantir que l'entrée est capturée dans toutes les conditions.
2. Phase d'exécution du programme utilisateur
Pendant la phase d'exécution du programme utilisateur, l'automate scrute toujours le programme utilisateur (schéma à contacts) séquentiellement de haut en bas. Lors de l'analyse de chaque schéma à contacts, il analyse d'abord le circuit de commande formé par les contacts sur le côté gauche du schéma à contacts. Il effectue ensuite des opérations logiques sur le circuit de commande formé par les contacts dans l'ordre de gauche à droite et de haut en bas. Sur la base des résultats de ces opérations logiques, il met à jour l'état du bit correspondant dans la zone de stockage de la RAM système pour la bobine logique, ou met à jour l'état du bit correspondant dans la zone d'image E/S pour la bobine de sortie, ou détermine s'il faut exécuter l'instruction de fonction spéciale spécifiée par le schéma à contacts. Autrement dit, pendant l'exécution du programme utilisateur, seuls l'état et les données des points d'entrée dans la zone d'image d'E/S restent inchangés. L'état et les données des autres points de sortie et périphériques logiciels dans la zone d'image d'E/S ou dans la RAM système peuvent changer. De plus, les résultats d'exécution des diagrammes en échelle positionnés plus haut dans la pile affectent les diagrammes en échelle ultérieurs qui utilisent ces bobines ou ces données. À l'inverse, l'état actualisé de la bobine logique ou les données des diagrammes à contacts de niveau -inférieur n'affectent que les diagrammes à contacts de niveau supérieur-au cours du cycle de scrutation suivant.
3. Phase d'actualisation des résultats
Une fois l'analyse du programme utilisateur terminée, l'automate entre dans la phase de rafraîchissement des sorties. Pendant cette période, le processeur actualise tous les verrous de sortie en fonction de l'état et des données correspondants dans la zone d'image d'E/S, puis pilote les périphériques correspondants via les circuits de sortie. Ceci constitue la sortie réelle de l'automate.
En résumé, le principe de fonctionnement fondamental d'un automate consiste à collecter les signaux de terrain via des modules d'entrée, à les traiter et à les évaluer selon la logique de contrôle programmée par l'utilisateur-, puis à contrôler les actionneurs via des modules de sortie pour obtenir un contrôle automatisé du processus de production. L'opération de scrutation de l'automate comprend des phases comprenant l'autotest-du système, la scrutation des entrées, le traitement du programme, la scrutation des sorties, la communication et la surveillance. Ces phases forment un cycle de balayage, que le PLC répète continuellement pour réaliser un contrôle automatisé du processus de production.