יש אנשים שחושבים בטעות שהמונח "בקר" בא מהמילה "שליטה" ומרמז על בדיקה או התחשבנות במשהו. למעשה, מושג זה הגיע אלינו מהשפה האנגלית ובתרגום פירושו "ניהול". בהתבסס על זה, מתברר שבקרי לוגיקה ניתנים לתכנות (PLC) משמשים בדרך כלל לשליטה בציוד חשמלי אוטומטי.
תוֹכֶן
- תפקיד ראשי
- מנגנון פעולה
- מגוון מכשירים לוגיים
- מודול מעבד
תפקיד ראשי
בפעם הראשונה, התקני מחשוב אלה שימשו בתעשיית הרכב בשנות ה-60 של המאה העשרים כדי להפוך קווי ייצור של מכונות לאוטומטיות. שיטת התכנות החומרה, מצד אחד, הפכה את תהליך הייצור לזול יותר, ומצד שני היא דרשה קונפיגורציה מחדש מורכבת של קו טכנולוגי אחד למשנהו. כדי לפשט את תהליך ההגדרה, שוחררו בקרים על סמך דיאגרמת חיבור ממסר.
מאוחר יותר, התאפשר לתכנת מכשירים באמצעות שפה מוכוונת מכונה. עם זאת, הגדרה כזו דרשה שינויים גדולים במערכת הבקרה, ולכן הפיתוח של שפות התכנות החל לפשט את השימוש בבקרים. כיום, העיקריות שבהן הן השפות האלגוריתמיות הקלאסיות ושפות IEC 61131-3.
מיקרו-בקרים מודרניים ניתנים לתכנות נמצאים בשימוש נרחב. הם משמשים על ידי:
-
באיתות ובהגנה לשעת חירום; - במכונות עם בקרה מספרית;
- בבניית מערכות תומכות חיים;
- בעת ארכיון ואיסוף מידע;
- בטכנולוגיה רפואית;
- לשלוט בציוד רובוטי וחלליות;
- בעת בדיקת מוצרים שונים וכו'.
בקרי תוכנה מקומיים ממלאים את התפקיד של לא רק ציוד עצמאי לשליטה על פעולתם של מפעלי תהליכים שונים. הם גם חלק חשוב ממערכות ארגוניות בקנה מידה גדול.
מנגנון פעולה
ישנם דגמים שונים של PLC, אך עקרון הפעולה של כל סוג של בקר זהה.
בתוך השער ישנו LED המספק אות גבוה מבודד חשמלית. התרחשות של אות כזה מתרחשת ברגע שבו נוצר זרם חילופין של 120 וולט בין המסוף למסוף הקלט.
פעולתו של הבקר הניתן לתכנות נקבעת על ידי תוכנית מיוחדת שנערכה ונצפה באמצעות מחשב המחובר ליציאת התכנות PLC. תוכנית השער הלוגי שונה ממעגל הממסר בהיעדר מגעי מתג אמיתיים או סלילי ממסר הנדרשים ליצירת חיבורים בין קלט ויציאה בתוך הבקר. כל אנשי הקשר הם דמיוניים.
הבקר הניתן לתכנות משויך למתג לחצן. זֶה המתג יכול להיות בשני מצבים:
- כבוי. אין אות כניסה. על פי התוכנית הנוכחית, הפלט יופסק. עדות לכך היא המחוון הכבוי.
- כלול. האות יישלח לכניסה, כל אנשי הקשר בתוכנית יופעלו. מהמגע הסגור, האות מועבר לסליל. כאשר מופעל עליו מתח, הפלט יואר באמצעות המחוון המחובר.
כל האותות הנראים על צג המחשב אינם רכיבים חשמליים אמיתיים, אלא וירטואליים. הנוכחות שלהם בתוכנה נחוצה רק כדי להזכיר לכם מה קורה במעגל.
בתהליך התפקוד של בקר לוגי התוכנה, המחשב ממלא תפקיד משני. זה דרוש רק כדי לכתוב תוכנית פעולות בסיסית ולפקח על תהליכים מתמשכים. הבקר מבצע את כל הפקודות הנכנסות באופן עצמאי ללא השתתפות של מחשב.
ניתן לשנות את תוכנית האלמנטים הלוגיים בכל עת. בעת התאמת פקודות בודדות אין צורך בתצורה מחדש מלאה של כל הרכיבים המחוברים. ניתן ליצור אלגוריתמים לוגיים באמצעות פאנל קדמי משלך, מתכנת נייד, צג, עכבר ומקלדת.
היתרון העיקרי של שליטה לוגית ניתנת לתכנות, בניגוד לשליטה באמצעות ציוד, היא היכולת להשתמש באותות מספר בלתי מוגבל של פעמים (בהתאם ל צרכי).
מגוון מכשירים לוגיים
המגוון הרחב של המשימות שניתן לפתור עם מכשירים הניתנים לתכנות משפיע על בחירת הבקר הנכון.
איפה יש לקחת בחשבון את המאפיינים העיקריים של המכשיר:
- משטר טמפרטורה;
- מהימנות;
- זמינות תעודות לשימוש;
- יַצרָן.
מספר גורמים נלקחים בחשבון בעת סיווג PLC. אחד מהם הוא המיקום של מודולי הקלט והפלט. בהתאם לתכונה זו, הבקרים הם:
-
מונובלוק. יש להם עיצוב יחיד. התקן הקלט/פלט הוא קבוע ולא ניתן להחלפה. - מודולרי. כניסות ויציאות נעשות בצורה של מארזים נפרדים, הממוקמים בסל אחד. המשתמש יכול לבחור באופן עצמאי שילוב של מודולי פלאג-אין, בהתאם למשימה שעליו לפתור.
- מופץ. בהם, מודולי I/O מרוחקים מחוברים למודול הבקר באמצעות רשת המבוססת על ממשק RS-485. שיטת חיבור זו מאפשרת למקם את האלמנטים במרחק של עד 1 ק"מ מהמודול הראשי.
ניתן לשלב סוגים מסוימים של מכשירים לוגיים. בדרך זו נוצר ציוד הניתן לתכנות עם מספר גדל של ערוצים.
ניתן להתקין את ה-PLC על קיר, פאנל, דלת ארון או מסילת DIN. בציוד מיוחד, ניתן להשתמש במכשירי לוח יחיד ללא חבילה.
אזורים שונים משתמשים בבקרים ניתנים לתכנות שונים. הם מחולקים לבקרי תכלית כלליים, ייעודיים, תקשורת ו-PID בהתאם ליישום שלהם. הם משמשים לעתים קרובות לשליטה במיקום ובתנועה, כמו גם לשלוט ברובוטים.
מודול מעבד
תפקיד פונקציונלי חשוב ב-PLC מוקצה למודול המעבד הראשי. הוא כולל יחידת עיבוד מרכזית, התקני זיכרון, כלב שמירה ושעון המציג זמן אמת. הפרמטרים העיקריים של מודול כזה הם תדר השעון, רוחב הסיביות, סוג היציאות התומכות, פעולות נקודה צפה, טמפרטורת פעולה וצריכת חשמל.
התקנים האחראים על עיבוד כמויות גדולות של נתונים דיגיטליים מצוידים במודול מעבד מתמטי נוסף, ביצוע פעולות עם נקודה צפה, או מעבד אותות שמבצע פעולות מתמטיות במחזור אחד ומאפשר להאיץ פיתול. עבור מעבדים מסוג זה, קיבולת זיכרון היא מאפיין חשוב.
מונה שקורא את הפולסים של מחולל השעון ומתחיל מחדש מעת לעת בעזרת מעבד פועל יכול לשמש כחיישן כלב שמירה.
השעון המובנה מסוג קוורץ מופעל על ידי סוללה וממשיך להציג את השעה גם אם הבקר הלוגי כבוי. הם נדרשים לשלוט על פעולתם של מכשירי תאורת רחוב, מערכות אבטחה וציוד אחר, שעבודתם קשורה לזמן אסטרונומי.
בעזרת מודול המעבד הראשי, מידע נאסף ממודולי הקלט ונשלח למודול הפלט, החלפת מידע בעת תכנות המכשיר, מחסנית הפרוטוקול של הרשת התעשייתית.
כמו כן, המעבד אחראי על אתחול מערכת ההפעלה וביצוע משימות בסיסיות, ביצוע של מודול הטעינה של התוכנית המותקנת על ידי המשתמש ושליטה על פעולות החלפה זיכרון.
