Le principe de fonctionnement du PLC

 

L'automate est essentiellement un « micro-ordinateur modulaire » conçu spécifiquement pour les environnements industriels. Le cœur de son principe de fonctionnement est le mécanisme en boucle fermée-de « réception de signaux via le matériel, traitement de la logique via un logiciel et émission d'instructions via le matériel » pour obtenir un contrôle précis des périphériques externes. La mise en œuvre de ce mécanisme repose sur un haut degré de synergie entre la structure matérielle et le système logiciel.

La structure matérielle du PLC adopte une conception modulaire, qui peut être combinée de manière flexible en fonction des exigences de contrôle. Les éléments de base comprennent les cinq parties suivantes, chacune avec une division claire du travail et une coopération étroite :

Unité centrale de traitement (CPU) :En tant que « cerveau » de l'automate, il est responsable de l'exécution des opérations logiques, du traitement des données et de la planification des instructions dans les programmes utilisateur. Il peut lire rapidement les signaux d'entrée, exécuter des schémas à contacts et d'autres programmes, juger les résultats des calculs et envoyer des instructions de contrôle au module de sortie. Sa vitesse de calcul détermine directement l'efficacité de réponse de l'automate, et le temps d'exécution des instructions des automates industriels grand public peut atteindre le niveau de la microseconde.

Mémoire:divisé en mémoire système et mémoire utilisateur. La mémoire système est utilisée pour stocker le système d'exploitation, les programmes pilotes et autres logiciels de base de l'automate, assurant ainsi le fonctionnement de base de l'équipement. La mémoire utilisateur est dédiée au stockage des programmes de contrôle écrits par l'utilisateur (tels que la logique du processus de production, les mécanismes de gestion des pannes) et des données temporaires (telles que les paramètres de fonctionnement de l'appareil, les résultats de comptage), prenant en charge la modification et les mises à jour du programme.

Module d'entrée/sortie (E/S): Le « pont » entre l'automate et les appareils externes, permettant une conversion de signal bidirectionnelle. Le module d'entrée est chargé de convertir les signaux analogiques (tels que la température, la pression) ou les signaux numériques (tels que les signaux marche-arrêt) provenant de capteurs (tels que des interrupteurs photoélectriques, des capteurs de température), des boutons, des boutons et d'autres appareils en signaux électriques reconnaissables par l'API. Le module de sortie convertit les résultats de calcul du processeur en signaux de contrôle qui peuvent être reçus par des actionneurs externes (tels que des moteurs, des électrovannes, des voyants lumineux), complétant ainsi le processus en boucle fermée-de « l'exécution de la décision de perception ».

Module d'alimentation :Fournit une puissance de fonctionnement stable pour l'ensemble du système API, convertissant généralement l'alimentation CA (telle que 220 V CA) des sites industriels en alimentation CC (telle que 24 V CC) requise en interne par l'API. Il dispose également de fonctions de protection contre les surtensions et les surintensités pour garantir un fonctionnement stable des équipements dans des environnements industriels complexes.

Module de communication :réalise l'interconnexion entre le PLC et d'autres appareils, prend en charge les protocoles de communication industriels traditionnels tels que PROFINET, Modbus, EtherNet/IP, etc. Grâce au module de communication, le PLC peut être mis en réseau avec des écrans tactiles, des ordinateurs industriels, des systèmes MES (systèmes d'exécution de fabrication) ou d'autres PLC pour réaliser l'échange de données et le contrôle à distance, jetant ainsi les bases d'une production intelligente.

Le système logiciel du PLC est divisé en logiciel système et logiciel utilisateur. Le logiciel système est préinstallé par le fabricant et est responsable des pilotes matériels, de la compilation des programmes et des diagnostics système. Le logiciel utilisateur est un programme de contrôle écrit par des ingénieurs en fonction des exigences de production. Les méthodes de programmation courantes incluent le diagramme à contacts (LD), le texte structuré (ST), le schéma fonctionnel (FBD), etc. Parmi eux, le diagramme à contacts est devenu la méthode de programmation la plus couramment utilisée dans les sites industriels en raison de sa simulation des caractéristiques des circuits de commande de relais traditionnels.

La logique de base du contrôle logiciel est « l'opération logique et le contrôle du timing » - les ingénieurs convertissent le processus de production en relations logiques telles que "ET", "OU" et "NON", ou en règles de synchronisation telles que "délai" et "compte" via la programmation. Le CPU de l'automate exécute ces règles dans l'ordre prédéfini pour obtenir un contrôle automatisé du processus de production. Par exemple, dans une ligne de production d'eau en bouteille, la logique de remplissage automatisée peut être complétée en réglant le programme pour « démarrer la machine de remplissage avec un délai de 0,2 seconde lorsque le capteur photoélectrique détecte une bouteille, et s'arrêter après le remplissage pendant 3 secondes ».

Le PLC n'est pas seulement un appareil, mais aussi l'incarnation d'idées de contrôle industriel. Il a non seulement permis de faire passer le processus de production d'une « opération manuelle » à une « opération logique », mais a également propulsé l'ensemble de l'industrie manufacturière vers un développement intelligent, flexible et efficace.