PLC

Zbog svoje rasprostranjene upotrebe u vrlo širokom spektru aplikacija koje obuhvataju automatizaciju, PLC je jedan od uređaja koji su tokom godina zauzeli značajno mesto u okviru sistema upravljanja. Koristi se  u slučajevima kada je potrebno upravljanje u realnom vremenu, dizajniran je za specifične potrebe koje se javljaju kod upravljanja u realnom vremenu i u skladu sa različitim potrebama koje se javljaju usljed različitih aplikacija i različitih zahtjeva uslovljenih samim mjestom primjene, što ga čini univerzalnim i vrlo fleksibilnim kontrolerom koji je lak za programiranje, jer ne zahtijeva veliko predznanje o samoj arhitekturi ovog digitalnog računara.

Jednostavna konekcija

Prema standardizaciji Udruženja proizvođača električne opreme (The National Electrical Manufacturers Association -NEMA) programabilni logički kontroler  je definisan kao:

“Digitalni elektronski uređaj koji koristi programabilnu memoriju za pamćenje naredbi kojima se zahtijeva izvođenje specifičnih funkcija, kao što su logičke funkcije, sekvenciranje, prebrojavanje, mjerenje vremena, izračunavanje, u cilju upravljanja različitim tipovima mašina i procesa preko digitalnih i analognih ulazno-izlaznih modula.”

Prvobitno PLC je zamišljen kao specijalizovani računarski uredjaj koji se može programirati tako da obavi istu funkciju kao i niz logičkih ili sekvencijalnih elemenata koji se nalaze u nekom relejnom uređaju ili automatu. Postepeno, obim i vrsta operacija koju može da obavi PLC proširena je uključivanjem složenijih funkcija potrebnih za direktno digitalno upravljanje nekim sistemom. Međutim, nezavisno od repertoara funkcija, od samog početka projektovanja PLC-a, vodilo se računa o tome da on treba da radi u krajnje nepovoljnim klimo-tehničkim uslovima koji vladaju u industrijskom okruženju i da treba da bude dovoljno fleksibilan u smislu prilagođavanja različitim izmjenama na procesu. Otuda je PLC projektovan kao izuzetno pouzdan modularan uređaj koji se veoma lako održava i programira. Pored toga, najveći broj metoda za programiranje PLC-a zasniva se na grafičkom metodu -ljestvičasti logički dijagram (ledder programiranje) – koji je već dugi niz godina u upotrebi u industriji pri projektovanju logičkih i sekvencijalnih relejnih uređaja.

Procesorski modul sadrži centralnu jedinicu i memoriju. U okviru ovog modula smeštaju se i program i podaci i odatle se upravlja radom cijelog sistema.  Ulazni moduli sadrže digitalne i analogne ulaze preko kojih se primaju  signali sa senzora i druge mjerne opreme. Upravljački i indikatroski signali koji se izračunavaju u PLCu, prenose se na izvršne organe preko izlaznih modula koji sadrže digitalne i analogne izlaze. Specijalni U/I moduli obuhvataju opremu koja obavlja određene funkcije, kao što su brzi brojač, “inteligentna” mjerna oprema, pozicioni servo sistem, PID regulator itd. Komunikacioni moduli obezbeđuju spregu sa računarskim uređajima u mreži i/ili operatoriskim uređajima preko kojih se PLC programira i nadzire njegov rad.

Umrežavanje i upravljanje

PLC  se razlikuje od računarskog sistema opšte namjene po tome što nema spoljnu memoriju (diskove), kao i niz standardne ulazno/izlazne opreme. Pored toga, njegov operativni sistem je jednostavniji i pruža komparativno manje mogućnosti od računara opšte namjene. Zapravo, PLC je koncipiran i projektovan za jedan relativno uzak i jasno definisan obim poslova vezanih za nadzor i upravljanje pojedinim uređajima, što je rezultovalo u njegovoj izuzetnoj efikasnosti i jednostavnosti. U izvesnom smislu, područje primjene PLC-a isto je kao i za specijalizovane mikroračunarske kontrolere ili signal procesore. Ključna razlika leži u činjenici da korištenje PLC-a ne zahtjeva od korisnika gotovo nikakvo predznanje o arhitekturi mikroračunarskih sistema i programiranju. Drugim riječima, korisnik PLC-a je u najvećoj mogućoj mjeri oslobođen riješavanja različitih problema vezanih za čisto računarski aspekt, kao što su promjena ili dodavanje U/I jedinica, vezivanje u računarsku mrežu, razmjena podataka i sl. i može da se u punoj mjeri koncentriše na projektovanje same aplikacije.

Aplikacija

Može se slobodno reći da se PLC od svih drugih računarskih uređaja slične namjene razlikuje po svom operativnom sistemu, koji je skrojen tačno za određenu vrstu primjene. Naime, pretpostavlja se da će u svojoj osnovnoj formi PLC biti korišten   za realizaciju izvjesnih funkcija koje periodično preslikavaju signale sa mjerne opreme u signale koji se prenose na aktuatore. Otuda se od PLC-a očekuje da periodično očitava (unosi) signale sa senzora, izvršava određen broj aritmetičko-logičkih operacija (u skladu sa zadanom funkcijom) čiji rezultati se prenose na izvršne organe ili neke druge indikatorske uređaje. Pored toga, sa istom ili nekom drugom učestanošću, PLC treba da održava komunikaciju (razmjenjuje podatke) sa nekim drugim računarskim sistemima u mreži. Polazeći od ovog zahteva, operativni sistem PLC-a projektovan je tako da, u toku rada sistema, automatski obezbijedi ciklično ponavljanje navedenih aktivnosti (Sken ciklus).

Sken ciklus započinje sa ulaznim skenom u okviru koga PLC očitava sadržaj ulaznih linija (registara ulaznih modula). Očitani podaci se prenose u odredjeno područje memorije – slika ulaza. Zatim se aktivira programski sken u okviru koga procesor izvršava programske naredbe kojima su definisane odgovarajuće aritmetičko-logičke funkcije. Podaci (operandi) koji se koriste u programskim naredbama uzimaju se iz memorije i to iz područja označenog kao slika ulaza (ako su operandi ulazni podaci) ili iz područja gdje se smeštaju interne promjenjljive. Rezultati obrade se smiještaju u posebno područje memorije – slika izlaza. Ovde je važno da se istakne da se pri izvršavanju programskih naredbi ne uzimaju podaci disrektno sa ulaznih modula, niti se rezultati direktno iznose na izlazne module, već program razmijenjuje podatke isljučivo sa memorijom. Po završetku programskog skena, operativni sistem PLC-a aktivira izlazni sken u okviru koga se podaci iz slike izlaza prenose na izlazne linije (registre izlaznih modula). Četvrti dio sken ciklusa – komunikacija – namijenjen je realizaciji razmijene podataka sa uređajima koji su povezani sa PLC-om. Nakon toga operativni sistem dovodi PLC u fazu održavanja u okviru koje se ažuriraju interni časovnici i registri, obavlja upravljanje memorijom, kao i niz drugih poslova vezanih za održavanje sistema, o kojima korisnik i ne mora da bude informisan. U zavisnosti od tipa procesora ulazni i izlazni sken ciklus izvršavaju se u vremenu reda milisekundi, mikrosekundi ili nanosekundi.