PLC (Controlador Lógico Programable) es un dispositivo de control ampliamente utilizado en la automatización industrial. Procesa y evalúa varias señales de entrada basadas en la lógica de control programada por el usuario- y luego genera las señales de control correspondientes para lograr un control automatizado del proceso de producción. Este artículo proporciona una introducción detallada a los principios básicos de funcionamiento y al modo de operación de escaneo de los PLC.
I. Principios básicos de funcionamiento del PLC
El principio de funcionamiento del PLC implica principalmente los siguientes pasos:
1. Adquisición de señal de entrada:El PLC recibe diversas señales del campo a través de módulos de entrada, como señales digitales y señales analógicas. Estas señales se someten a un procesamiento como opto-aislamiento y filtrado antes de convertirse en señales digitales reconocibles por el sistema interno del PLC.
2. Procesamiento del programa:El PLC procesa y evalúa las señales de entrada según la lógica de control programada por el usuario. El procesamiento de programas implica principalmente funciones como operaciones lógicas, cálculos aritméticos y conversión de datos. Durante el procesamiento del programa, el PLC genera los comandos de control correspondientes basados en diferentes condiciones.
3. Control de señal de salida:El PLC envía los comandos de control procesados al módulo de salida. El módulo de salida convierte las señales digitales en los formatos de señal requeridos para el campo (como señales digitales, señales analógicas, etc.) y las envía a los actuadores (como relés, servomotores, etc.), logrando así el control sobre el proceso de producción.
4. Comunicación y Monitoreo:Los PLC poseen capacidades de comunicación, lo que permite el intercambio de datos con otros dispositivos (como computadoras host, pantallas táctiles, etc.) a través de interfaces de comunicación para lograr monitoreo y control remotos. Al mismo tiempo, los PLC pueden mostrar-el estado operativo y la información de fallas en tiempo real a través de sus propias pantallas.
II. Características del modo de operación de escaneo del PLC
Las características de la operación de escaneo del PLC se reflejan principalmente en los siguientes aspectos: Primero, los PLC emplean un modo operativo de "escaneo secuencial, bucle continuo". Cada ciclo de escaneo, también conocido como período de escaneo o ciclo de trabajo, comienza cuando la CPU ejecuta la primera instrucción. Luego ejecuta secuencialmente el programa de usuario línea por línea hasta su finalización, después de lo cual regresa a la primera instrucción para iniciar un nuevo ciclo de escaneo. En segundo lugar, la ejecución del programa PLC sigue un patrón de escaneo periódico que se adhiere a un principio de izquierda-a-derecha, de arriba-a-abajo.
Además, cada ciclo de escaneo comprende tres pasos: muestreo de entrada, ejecución del programa y actualización de salida. Por lo tanto, el funcionamiento del PLC realiza ciclos continuos de esta manera. Finalmente, debido al muestreo centralizado y a la salida centralizada, se produce un retraso de entrada/salida, lo que resulta en retrasos en la respuesta. Éstas constituyen las características principales de la operación de escaneo del PLC.
III. Modo de operación de escaneo PLC
El modo de operación de escaneo del PLC se divide principalmente en las siguientes etapas:
El modo de operación de escaneo del PLC consta de tres etapas principales: la etapa de muestreo de entrada, la etapa de ejecución del programa de usuario y la etapa de actualización de salida.
1. Fase de muestreo de entradas
Durante la fase de muestreo de entrada, el PLC escanea y lee secuencialmente todos los estados y datos de entrada, almacenándolos en las unidades correspondientes dentro del área de imagen de E/S. Al finalizar el muestreo de entrada, el sistema pasa a la fase de ejecución del programa de usuario y actualización de salida. Durante estas dos fases, incluso si los estados de entrada o los datos cambian, las unidades correspondientes en el área de imagen de E/S permanecen sin cambios. Por lo tanto, si la entrada es una señal de pulso, el ancho del pulso debe exceder un ciclo de exploración para garantizar que la entrada se capture en todas las condiciones.
2. Fase de ejecución del programa de usuario
Durante la fase de ejecución del programa de usuario, el PLC siempre escanea el programa de usuario (diagrama de escalera) secuencialmente de arriba a abajo. Al escanear cada diagrama de escalera, primero escanea el circuito de control formado por los contactos en el lado izquierdo del diagrama de escalera. Luego realiza operaciones lógicas en el circuito de control formado por los contactos en orden de izquierda a derecha y de arriba a abajo. Según los resultados de estas operaciones lógicas, actualiza el estado del bit correspondiente en el área de almacenamiento RAM del sistema para la bobina lógica, o actualiza el estado del bit correspondiente en el área de imagen de E/S para la bobina de salida, o determina si se debe ejecutar la instrucción de función especial especificada por el diagrama de escalera. Es decir, durante la ejecución del programa de usuario, sólo el estado y los datos de los puntos de entrada dentro del área de la imagen de E/S permanecen sin cambios. El estado y los datos de otros puntos de salida y dispositivos de software dentro del área de imagen de E/S o de la RAM del sistema pueden cambiar. Además, los resultados de la ejecución de los diagramas de escalera colocados más arriba en la pila afectan los diagramas de escalera posteriores que utilizan estas bobinas o datos. Por el contrario, el estado de la bobina lógica actualizado o los datos de los diagramas de escalera de nivel-inferior solo afectan a los diagramas de escalera de nivel-superior durante el siguiente ciclo de escaneo.
3. Fase de actualización de salida
Al finalizar la exploración del programa de usuario, el PLC ingresa a la fase de actualización de salida. Durante este período, la CPU actualiza todos los pestillos de salida según el estado y los datos correspondientes en el área de imagen de E/S y luego controla los periféricos correspondientes a través del circuito de salida. Esto constituye la salida real del PLC.
En resumen, el principio operativo fundamental de un PLC implica recopilar señales de campo a través de módulos de entrada, procesarlas y evaluarlas según la lógica de control programada por el usuario-y luego controlar los actuadores a través de módulos de salida para lograr un control automatizado del proceso de producción. La operación de escaneo del PLC comprende fases que incluyen la autoprueba-del sistema, escaneo de entrada, procesamiento de programa, escaneo de salida, comunicación y monitoreo. Estas fases forman un ciclo de escaneo, que el PLC repite continuamente para realizar un control automatizado del proceso de producción.