Princip činnosti PLC
Obsah

Princip činnosti PLC

V případě programovatelného logického automatu (PLC) se nejedná o zařízení, jaké si dnes pod pojmem automat většina lidí představí. Tedy jako automat na kávu, jízdenky či automat ve smyslu průmyslového zařízení, které automaticky vykonává určité pohyby.

Dnes se jedná o průmyslový počítač s kompaktními rozměry, který je určený pro řízení výrobních linek, strojů a technologií v nejrůznějších průmyslových odvětvích. V současné době také mohou zastávat funkce regulátorů.

Jedná se o nejpoužívanější automatizační prostředek využívaný v průmyslu již zhruba 30 let.

Práce v cyklu

Slovo automat ve svém názvu vystihuje jeho stěžejní vlastnost, tedy schopnost řídit předem stanovené úkoly samočinně – automaticky. Práce PLC je řízena programem, který je vykonáván v cyklech, tvz. skenovacích periodách – hovoříme o cyklickém vykonávání v programové smyčce. Skenovací perioda začíná přečtením vstupů, dále je program zpracován a následně jsou aktualizovány výstupy. Tento cyklus se stále opakuje.

obrazek

Obr. 1: Cyklická práce PLC

PLC přitom nepracuje s aktuálními hodnotami na vstupně/výstupních portech (I/O). Tyto údaje jsou ukládány do registrů a dále hovoříme o obrazech vstupů a výstupů. Aktualizace těchto hodnot se provede právě jednou za skenovací periodu.

Jak je již tedy zřejmé, PLC stejně jako všechny automaty mají především usnadnit práci člověka. V případě PLC se jedná o snahu nahradit lidský (pomalý, omylný) faktor výkonnějším nástrojem umožňujícím řídit objekty na základě získaných informací.

Způsoby řízení objektů

Řízení může být realizováno jako:

  • ruční

  • přímé

  • zpětnovazební

V případě ručního řízení všechny operace vykonává člověk – tedy sleduje aktuální hodnoty, na jejichž změnu určitým způsobem reaguje.

obrazek

Obr. 2: Ruční řízení

U přímého řízení je člověk do určité míry nahrazen řídicím systémem. Člověk zde pouze zadává parametry, žádané hodnoty a dohlíží na stav systému. Tento způsob řízení však stále nedosahuje samočinné funkce.

obrazek

Obr. 3: Přímé řízení

Zpětnovazební řízení již poskytuje řídicímu systému informaci o skutečném stavu řízené soustavy. To je realizováno použitím různých druhů senzorů, zapojených do tzv. zpětné vazby. Na základě výpočtu odchylky skutečné hodnoty a hodnoty žádané provede řídicí systém akční zásahobrazek

Obr. 4: Zpětnovazební řízení

Jak je z výše uvedených obrázků patrné, řídicí systém, resp. PLC, je pomocí komunikačního modulu připojen k informační vrstvě. Toto hierarchické uspořádání lze znázornit jako pyramidu.

obrazek

Obr. 5: Čtyřvrstvé uspořádání integrovaného systému výrobního podniku

Zdroje

Obrázky

Videa

  • Archiv autora

Zamysli se

Jaký je praktický přínos využití PLC?

Doplňující učivo

V textu se zmiňujeme o tzv. skenovací periodě. Co  to ale vlastně perioda v obecném smyslu je?

Jistě všichni víme, že se Měsíc na naší obloze objevuje v pravidelných tzv. fázích, které nám lidem na Zemi připomínají neustálý cyklus života. Můžeme tedy říci, že se stejná ozářená část měsíce objevuje na naší obloze pravidelně v tzv. cyklech. Jeden cyklus přitom trvá 29 dne 12 h 44 min 2,8 s.

Obr. 6: Fáze Měsíce

Stejně tak i naše srdce tluče s určitou pravidelností. Hovoříme přitom o tepech za sekundu. Ke zjištění hodnoty nám postačí přiložit dva prsty na krční tepnu či na vnitřní stranu zápěstí (u palce). Hodnota zdravého srdce dospělého člověka je od 60 do 90 tepů za minutu. Délka jednoho stahu srdce se tedy v klidu pohybuje od 1s až po 0,6s.

Obr. 7: Srdeční tep

V elektrotechnice se s pojmem perioda setkáváme především při popisu průběhů elektrických signálů. Nejznámějším periodickým signálem je tzv. sinusovka. Tento průběh, popsaný matematickou goniometrickou funkcí sinus, využívá elektrická rozvodná střídavá soustava, jejíž napětí 230V nám slouží ke každodennímu napájení domácích spotřebičů. Perioda tohoto signálu činí 0,02s = 20ms.

Obr. 8: Sinusovka

Jak je tedy již zřejmé, perioda vyjadřuje časový úsek mezi pravidelně se opakujícími jevy (ději). 

V případě PLC automatu se potom jedná o neustálý běh čtení a zápisu hodnot, který musí být natolik rychlý, aby byly zachyceny všechny důležité změny na vstupech, ale na druhou stranu nesmí dojít k přílišnému zatížení samotného PLC. Skenovací perioda se proto volí s rozdílnou hodnotou pro konkrétní aplikace. Např. pro regulaci teploty bude skenovací perioda značně menší (řádově sekundy) než při regulaci polohy elektrických pohonů (řádově milisekundy).

 

Praktická ukázka

Následující videoukázka přibližuje cyklickou práci PLC automatu. Program je zde zapsán tak, aby po detekci objektu optickou závorou došlo ke spuštění sirény na dobu 5s.

Obr. 9: Pracoviště s PLC automatem