Programovatelné logické automaty: Páteř průmyslové automatizace

A Programovatelný logický řadič ( PLC ) je průmyslový digitální počítač, který byl odolný a přizpůsobený pro řízení výrobních procesů, jako jsou montážní linky, robotická zařízení nebo jakákoli činnost, která vyžaduje vysokou spolehlivost, snadné programování a diagnostiku chyb. Jsou nepostradatelnými součástmi prakticky všech moderních automatizovaných průmyslových provozů a fungují jako mozek pro elektromechanické procesy.

Základní funkce a architektura

Ve svém srdci a Programovatelný logický řadič je navržen tak, aby monitoroval vstupy ze senzorů a dalších provozních zařízení, spouštěl uživatelem definovanou logiku a následně řídil výstupy pro ovládání zařízení, jako jsou motory, ventily a světla. Tato operace probíhá v nepřetržitém, vysokorychlostním cyklu známém jako doba skenování .

Základní architektura typického PLC zahrnuje čtyři primární komponenty:

1. Procesor (CPU): Toto je základní jednotka, která ukládá a spouští řídicí program, provádí logické, komunikační a aritmetické operace.
2. paměť: Ukládá řídicí program, stav I/O a data.
3. Napájení: Poskytuje potřebné stejnosměrné napájení vnitřním součástem.
4. Vstupní/výstupní (I/O) moduly: Tyto moduly tvoří rozhraní mezi PLC a reálným světem. Vstupní moduly převádět reálné signály (např. z limitních spínačů, teplotních senzorů) na logické signály, kterým CPU rozumí. Výstupní moduly převést logické signály CPU zpět na signály reálného světa pro pohon aktuátorů.

Programování a logika

Nejběžnější programovací jazyk pro Programovatelný logický řadič je Ladder Diagram (LD) , která je založena na tradiční logice elektrického relé a je vysoce intuitivní pro elektrotechniky a techniky. Moderní PLC však podporují i další standardizované jazyky definované pomocí IEC 61131-3 včetně:

• Strukturovaný text (ST): Textový jazyk na vysoké úrovni podobný Pascalu.
• Diagram funkčních bloků (FBD): Grafický jazyk, který používá propojené bloky k reprezentaci logických funkcí.
• Seznam pokynů (IL): Nízkoúrovňový jazyk podobný assembleru.
• Sekvenční funkční diagram (SFC): Grafická metoda pro strukturování programů pro sekvenční řídicí procesy.

Řídicí logika vytvořená v těchto jazycích určuje, jak Programovatelný logický řadič reaguje na specifické vstupní podmínky a poskytuje přesné řízení nezbytné pro složité strojní a výrobní toky.

Evoluce a moderní schopnosti

Brzy Programovatelný logický řadič nahradily pevně zapojené reléové systémy, které nabízejí flexibilitu a zkrácení prostojů. Dnešní PLC se výrazně vyvinuly a nyní mají pokročilé funkce, jako jsou:

• Integrovaná komunikace: Podporují standardní průmyslové protokoly jako např EtherNet/IP , PROFINET a Modbus , což usnadňuje bezproblémovou integraci do širších podnikových sítí a průmyslového internetu věcí (IIoT).
• Vysokorychlostní zpracování: Vylepšený výpočetní výkon umožňuje extrémně rychlé časy skenování, což je zásadní pro vysoce přesné aplikace řízení pohybu.
• Škálovatelnost: Moderní systémy se často vyznačují modulárními konstrukcemi založenými na stojanech, které uživatelům umožňují snadno rozšířit počet I/O bodů a výpočetní výkon s rostoucími požadavky průmyslu.
• Integrované bezpečnostní funkce: Mnoho současných PLC nyní obsahuje bezpečný hardware a software splňující přísné mezinárodní bezpečnostní standardy (např. SIL/PL) pro aplikace v oblasti bezpečnosti strojů.

Schopnosti moderny Programovatelný logický řadič zajistit spolehlivý, efektivní a stále inteligentnější provoz ve všech sektorech výroby a řízení procesů, čímž se upevní jeho role základní technologie v éře Průmyslu 4.0.