Vad i världen är PLC-programmering?

I tillverkningsvärlden finns det datorer, och då finns det datorautomatisering.

Medan du kanske tror att du vet allt det finns att veta om datorer, har du inte ens reporat ytan på att använda datorer för att automatisera saker tills du har använt en programmerbar logikkontroller - känd inom automationsindustrin helt enkelt som en “PLC”. En PLC är inget annat än en dator med en processor, förutom att arkitekturen skapas på ett sätt som fokuserar på att interagera med omvärlden. Det får information från omvärlden via ingångar - digitala och analoga sensorer, reläer och andra diverse gadgets. Det interagerar med den verkliga världen genom utgångar - motorer, ventiler, transportband, ställdon och mycket mer.

Mellan alla ingångar och utgångar är PLC - hjärtat av djuren och hjärnorna bakom hela operationen. PLC-programmering gör besluten baserade på input från den verkliga världen och interagerar omedelbart med den verkliga världen genom utgångarna - allt i fraktioner av en sekund. Dessa är i huvudsak robotar.

Där datautomatiseringsprogrammering kom ifrån

Före datorsystem var tillverkningsutrustning alla manuellt kontrollerade. Vad det betyder är att en person skulle trycka på knappar för att direkt styra enheter. Till exempel kan en operatör trycka på en knapp för att flytta ett transportband tills en flaska är under en tipp. Då skulle de trycka på en annan knapp för att öppna ventilen och fylla flaskan, och tryck sedan på transportbandsknappen igen. Detta var det stadium av automatisering som ursprungligen ersatte (och i vissa fall sparade) mänskliga händer.

Utvecklingen av PLC-programmering kom från hur dessa “manuell” styrsystem var trådbundna. I många fall fanns det några “smarts” inblandade i elkablarna för att skydda maskinen. Schematerna innehöll inmatningsknappar och utgångskontaktreläer som såg ut som följande på utskrifterna.

Det är kontaktreläer - en kallas “normalt öppen” och den andra “normalt stängd”, vilket innebär att man skulle stänga den elektriska kretsen när den aktiveras, och den andra skulle öppna den. Reläer kan aktiveras med något - en tryckknapp, en gränssnittsbrytare som slås av ett objekt etc. På eluttagens utgångssida skulle elektriker använda följande signal för att representera en utgående spole som kan slå på en motor eller annan enhet.

Med tillkomsten av inte bara datorprocessorer, utan även avancerade sensornheter som infraröd närhet och nivågivare, många av dessa “manuell” processer där en människa fortfarande var tvungen att fatta beslut, började ersättas med datorautomatiseringsprogrammering inom dessa höghastighetsprocessorenheter som heter PLC.

Så, vad gör en PLC annorlunda än en vanlig dator? PLCs görs för att cykla snabbt och att interagera snabbt med omvärlden. Om du tittar på den första bilden i den här artikeln i ett Allen-Bradley PLC-system kan du bli förvånad att veta att endast den vänstra modulen är den faktiska datorn. Huvuddelen av “kuggstång” innehåller olika moduler som interagerar med ingångssensorer eller enheter, och sedan andra moduler för att styra utmatningsenheter också.

Eftersom dessa system användes för att ersätta system som brukade vara anslutna och underhållna av elektriker, kontrollen “språk” var tvunget att vara elektrikerna som kunde förstå. Det var så “stegen logik” föddes.

Datautomatiserad programmering använder Ladder Logic

Även om detta kan förändras någon gång inom en snar framtid, har dessa PLCer hittills använt olika versioner av “stegen logik.” Ladder Logic är ett programmeringsspråk som ser väldigt ut som de gamla elektriska diagrammen och de elektriska symbolerna, men det ligger inuti processorn i en sekventiell “program” som styr allt.

Denna PLC-programmering ser ut som en elektrisk schematisk, men dessa är bara symboler som används för att representera en viss funktion. Ingångsreläer undersöker någon sensor i den verkliga världen, utmatningssymbolerna slår på eller av en verklig enhet, och alla rutor i mitten representerar olika matematiska beräkningar eller andra “funktioner”, precis som du skulle ha i någon annan datorsoftware.

De läggs ut på “stegpinnar” i programmet - och alla spåren skannas nästan samtidigt. Om du funderar på hur datorprogrammerare är vana vid att skriva sekventiella program där manuset behandlas en rad i taget - det kan ta lite tid att vänja sig på att skriva ett program där allt händer allt på en gång.

Men om du överväger hur snabbt en automatiserad “robot” måste reagera på någon förändring i den verkliga världen, kan du se varför denna snabba skanningstid är kritisk.

När det gäller högvolymerna, exakta krav från den högteknologiska tillverkningsvärlden idag kan du se varför dessa höghastighetsprogrammerbara datorer är kärnan i vad som ger någon tillverkare en konkurrensfördel.

Automatisering av alla processer innebär att man förstår processen, förstår maskinen och sedan tänker som en datorprogrammerare så att du kan berätta för PLC hur man gör vad 2 eller 3 människor tidigare hade att göra för hand.

Ännu bättre, när du använder en dator för att göra det, kan du också göra omedelbara mätningar, utföra test och samla in data så att informationen omedelbart blir tillgänglig för dig i en databas eller på en webbaserad bildskärm.

Har du någonsin haft en chans att interagera med automatiserade PLC-styrda system? Är du en PLC programmerare? Dela dina tankar och erfarenheter om denna teknik i kommentarfältet nedan.

Bildkrediter: Sistemart, Elmschrat, Nuno Nogueira

Utforska mer om: Programmering.