Co to jest sterownik PLC?

Automatyka to jedna z tych dziedzin technologicznych, których rozwój w ostatnich latach jest najszybciej zauważalny. To właśnie tu sterowniki PLC pokazują swoje prawdziwe oblicze, pozwalając na zewnętrzne sterowanie pracą wielu różnorakich maszyn i urządzeń. Sterowniki PLC są podstawowym elementem każdego systemu automatyki i choć inżynierowie dysponują dziś większym zakresem urządzeń sterujących, to właśnie PLC są najczęściej stosowaną przez automatyków technologią. Czym właściwie są, jak są zbudowane i jak działają sterowniki PLC?

Budowa sterownika PLC

CPU, czyli jednostka centralna lub procesor, to jeden z głównych elementów budowy sterownika PLC. To właśnie na nim przechowywany jest napisany wcześniej program sterujący, to właśnie z jego poziomu wykonywane są wszelkie polecenia. Do najważniejszych zagadnień charakteryzujących pracę CPU zalicza się ilość pamięci, szybkość działania, oraz napięcie zasilania procesora.

Sterownik PLC LOGO-8 jest najczęściej spotykanym sprzętem tego typu w branży przemysłowej. 

Kolejnym elementem sterownika PLC będzie zasilacz. Tymi najczęściej stosowanymi są tu zasilacze sieciowe 230 V prądu przemiennego, lub zasilacze 240 V prądu stałego. Ze względu na małą moc zasilaczy stosowanych w sterownikach PLC, często spotykanym rozwiązaniem jest wykorzystywanie odrębnego zasilacza dostarczającego energię do CPU i modułów sterownika, pozostawiając pozostałe elementy pod zasilaniem z innego źródła.

Poza wspomnianymi elementami, w strukturę sterownika PLC wchodzą dodatkowo pamięć RAM i EPROM, moduł wejść, moduł wyjść, oraz wszelkie czujniki, przyciski i elementy wykonawcze umożliwiające pracę sterownika. Zadaniem modułu wejść jest wprowadzanie sygnałów do sterownika. Moduł wyjść jest jednostką umożliwiającą wyprowadzanie ze sterownika sygnałów cyfrowych i rzadziej stosowanych dziś sygnałów analogowych. Zaletą wyjść cyfrowych jest łatwość włączania i wyłączania elementów wykonawczych, a więc wszelkich cewek przekaźników, elektrozaworów czy kontrolek i lampek sygnalizacyjnych. Wyjścia analogowe przydają się z kolei do sterowania pracą układów analogowych, w tym na przykład mocą grzałek.

Zasady działania sterownika

Sterownik PLC ma za zadanie automatyzację pracy maszyn. Jego rolą jest więc wykonywanie instrukcji wprowadzonego i zapisanego na CPU programu, w którym zawarte zostały wszelkie operacje sterujące pracą danego urządzenia. Kolejność wprowadzania i zapisywania instrukcji dla urządzenia jest tutaj niezwykle istotna – to od niej zależy kolejność, w jakiej sterownik wykona polecenia. Sterowniki PLC nie są w stanie samodzielnie posegregować i uporządkować sekwencji poleceń, które zostaną następnie przekazane do urządzenia sterowanego za jego pomocą.

Aby możliwe było wykonanie poleceń programu zapisanego na CPU, sterownik PLC w pierwszej kolejności odczytuje stany wejść na podstawie czujników umieszczonych w module wejść. Na ich podstawie opracowywana jest następnie tablica wejść, która służy jako szablon do realizacji programu, uwzględniany w trakcie realizacji poszczególnych operacji. Po wykonaniu wszystkich instrukcji zapisanych w programie, sterownik PLC tworzy obraz wyjść – mapę, według której odpowiednie sygnały trafiają na moduł wyjścia sterownika, a z niego do połączonego ze sterownikiem urządzenia.

Działanie sterowników PLC jest sekwencyjne, co w praktyce oznacza, że wykonywanie instrukcji, na które został zaprogramowany będzie odbywało się cyklicznie. Za każdym razem tworzony jest więc nowy obraz wejść, ponownie wykonywane są wszelkie instrukcje programu, oraz nowa tablica wyjść. W międzyczasie sterownik PLC wykonuje również inne operacje związane z diagnostyką działania sterownika i jego komponentów, oraz obsługa wszelkich błędów, alarmów i problemów, które wystąpiły podczas realizacji programu.