PLC proqramlaşdırmasında Bul məntiqi: FBD məntiq qapılarını anlamaq

Hər bir PLC proqramı sadə bir anlayışa əsaslanır: doğru və ya yanlış şərtlər əsasında qərarlar qəbul etmək. Konveyerin işə düşməsi, mühərrikin dayanması və ya siqnalizasiyanın aktivləşməsindən asılı olmayaraq, kontroller hərəkətə keçməzdən əvvəl bir sıra məntiqi qaydaları qiymətləndirir. Bu qaydalar rəqəmsal elektronikada və kompüter sistemlərində istifadə olunan eyni prinsiplərə — Bul məntiqinə əsaslanır.

Funksional Blok Diaqramı (FBD) proqramlaşdırması PLC daxilində Bul məntiqini həyata keçirmək üçün vizual üsul təqdim edir. Elektrik simvollarına əsaslanmaq əvəzinə, FBD məntiqi əməliyyatları təmsil edən bir-biri ilə əlaqələndirilmiş bloklardan istifadə edir. Bu yanaşma siqnal axınını təsəvvür etməyi və girişlərin çıxışlara necə təsir etdiyini anlamağı asanlaşdırır.

Funksional Blok Diaqramlarını anlamaq

Mühəndislər çox vaxt Funksional Blok Diaqramlarını elektron sxemlərlə müqayisə edirlər. Hər blok konkret əməliyyatı yerinə yetirir, birləşdirici xətlər isə funksiyalar arasında siqnalları daşıyır. Girişlər blokun bir tərəfindən daxil olur, məntiq qiymətləndirilir və nəticədə yaranan çıxış növbəti funksiyaya göndərilir.

Şəkil 1. Funksional blok proqramlaşdırmasını öyrənmək üçün istifadə olunan kompakt PLC təlim qurğusu.

Şəkil 1 sadə PLC təlim qurğusunu göstərir. Avadanlıq kiçik olsa da, eyni proqramlaşdırma anlayışları istehsalat, prosesə nəzarət və materialların daşınması tətbiqlərində istifadə olunan iri sənaye avtomatlaşdırma sistemlərinə də aiddir.

Məntiq qapılarını araşdırmazdan əvvəl ən sadə FBD proqramını — girişi birbaşa çıxışa qoşmağı — anlamaq faydalıdır.

Şəkil 2. PLC girişlərini birbaşa çıxışlara birləşdirən əsas funksional blok diaqramı.

Bu nümunədə PLC giriş qurğusunun vəziyyətini sadəcə çıxışa ötürür. Bu tip proqram istismara vermə və nasazlıqların aradan qaldırılması zamanı sahə naqillərinin və G/Ç modullarının düzgün işlədiyini yoxlamaq üçün geniş istifadə olunur.

VƏ məntiqi: Bir neçə şərtin tələb olunması

VƏ qapısı sənaye avtomatlaşdırmasında ən çox istifadə olunan məntiq funksiyalarından biridir. VƏ funksiyası çıxışın aktivləşməsi üçün bütün girişlərin aktiv olmasını tələb edir. Girişlərdən hər hansı biri qeyri-aktiv olarsa, çıxış dərhal sönür.

Şəkil 3. Ladder məntiqində, strukturlaşdırılmış mətndə və funksional blok diaqramlarında göstərilən VƏ məntiqi.

VƏ məntiqi maşınlararası bloklamalarda geniş istifadə olunur. Konveyer mühərrikinin işə salınması üçün işə salma əmri, təhlükəsizlik dövrəsinin saz vəziyyətdə olması və aşağı axındakı avadanlığın əlçatan olduğunun təsdiqi tələb oluna bilər. PLC mühərrikin işləməsinə icazə verməzdən əvvəl hər üç şərt doğru olmalıdır.

Bu məntiq avadanlığın zədələnməsinin qarşısını almağa və maşınların yalnız təhlükəsiz şərtlər mövcud olduqda işləməsini təmin etməyə kömək edir.

OR məntiqi: Alternativ girişlərin qəbul edilməsi

AND qapısından fərqli olaraq, OR qapısının çıxışı aktivləşdirməsi üçün yalnız bir girişin aktiv olması kifayətdir. Əlavə aktiv girişlər nəticəni dəyişmir, çünki çıxış artıq doğrudur.

Şəkil 4. Ladder məntiqi və funksional blok diaqramlarından istifadə etməklə göstərilən OR məntiqi.

OR məntiqi siqnalizasiya sistemlərində tez-tez istifadə olunur. Təhlükəsizlik xətası baş verdikdə, mühərrikdə həddən artıq yüklənmə qoruyucusu işə düşdükdə və ya rabitə xətası aşkar edildikdə maşın siqnalı aktivləşə bilər. Bu hadisələrin hər biri operatorun müdaxiləsini tələb etdiyindən, OR məntiqi bir neçə nasazlıq şərtini birləşdirmək üçün səmərəli üsul təqdim edir.

Digər geniş yayılmış tətbiq maşının işə salınmasıdır. Operatorlar avadanlığı yerli düymə və ya HMI ekranı vasitəsilə işə sala bilərlər. Hər iki əmr məqbul olduğundan OR məntiqi ideal seçimdir.

NOT məntiqi: Siqnalın inversiyası

NOT qapısı sadə, lakin vacib funksiyanı yerinə yetirir. Siqnalın vəziyyətini əksinə çevirir. Giriş doğrudursa, çıxış yanlış olur. Giriş yanlışdırsa, çıxış doğru olur.

Şəkil 5. Bir çıxış üçün OR məntiqini, digər çıxış üçün isə NOT məntiqini göstərən nümunə.

NOT məntiqindən təhlükəsizlik və nasazlıqların monitorinqi tətbiqlərində geniş istifadə olunur. Mühəndislər normal işləmə zamanı aktiv qalmalı olan siqnalları tez-tez izləyirlər. Siqnal gözlənilmədən yox olarsa, kontroller bu dəyişikliyi nasazlıq vəziyyəti kimi şərh edir.

Məsələn, işlək vəziyyətdə olan təhlükəsizlik relesi davamlı olaraq status siqnalı verə bilər. NOT məntiqindən istifadə etməklə PLC bu siqnalın itirildiyini dərhal müəyyən edə və lazım gəldikdə maşını dayandıra bilər.

NAND məntiqi: AND funksiyasının inversiyası

NAND məntiqi AND qapısının çıxışına invertor yerləşdirməklə yaradılır. Çıxışı aktivləşdirmək üçün bütün girişlərin aktiv olmasını tələb etmək əvəzinə, NAND məntiqi bütün girişlərin qeyri-aktiv olmasını tələb edir.

Şəkil 6. Ladder məntiqi və funksional blok proqramlaşdırmasından istifadə etməklə NAND məntiqinin tətbiqi.

NAND məntiqini yeni proqramçılar üçün təsəvvür etmək çətin ola bilər, çünki inversiya girişlərdə deyil, çıxışda baş verir. Bu fərqi anlamaq ladder diaqramları ilə funksional blok diaqramları arasında məntiqi çevirərkən geniş yayılmış dizayn səhvlərindən qaçmağa kömək edir.

Praktikada NAND məntiqi avadanlığın müəyyən şərtlər kombinasiyası yaranana qədər aktiv qalmalı olduğu hallarda faydalıdır.

NOR məntiqi və təhlükəsizlik dövrələri

NOR məntiqi OR funksiyasını inversiyalanmış çıxışla birləşdirir. Çıxış yalnız bütün girişlər qeyri-aktiv olduqda aktiv qalır.

Şəkil 7. Fövqəladə dayandırma və təhlükəsizlik dövrələrində geniş istifadə olunan NOR məntiqi.

Fövqəladə dayandırma sistemləri buna praktiki nümunədir. Normal şəraitdə bütün fövqəladə dayandırma düymələri sıfırlanmış vəziyyətdə qalır və təhlükəsizlik dövrəsi enerjili olur. İstənilən fövqəladə dayandırma düyməsinə basıldıqda təhlükəsizlik zənciri dərhal qırılır və təhlükəli avadanlığın enerjisi kəsilir.

Bu nasazlıq zamanı təhlükəsiz vəziyyətə keçmə fəlsəfəsi müasir maşın təhlükəsizliyi sistemlərinin təməl daşıdır.

XOR məntiqi: Girişlər fərqli olmalıdır

Eksklüziv OR və ya XOR qapısı standart OR məntiqindən fərqli işləyir. Çıxış yalnız bir giriş aktiv, digəri isə qeyri-aktiv olduqda enerjilənir.

Şəkil 8. PLC tətbiqində eksklüziv giriş şərtlərini göstərən XOR məntiqi.

Hər iki giriş söndürülübsə, çıxış da söndürülmüş vəziyyətdə qalır. Hər iki giriş aktivdirsə, çıxış yenə də söndürülmüş vəziyyətdə qalır. Çıxış yalnız iki giriş bir-birindən fərqləndikdə aktivləşir.

XOR məntiqi seçici açarlarla, rejim seçimi sxemləri ilə və ehtiyat sensorlarla geniş istifadə olunur. Məsələn, maşın avtomatik rejimdə və ya əl ilə idarəetmə rejimində işləmək üçün layihələndirilə bilər, lakin heç vaxt hər iki rejimdə eyni vaxtda işləməməlidir. XOR məntiqi yalnız bir iş rejiminin seçildiyini yoxlaya bilər.

PLC proqramlaşdırmasında Bul məntiqi niyə vacibdir

Müasir avtomatlaşdırma sistemləri getdikcə daha mürəkkəb olsa da, Bul məntiqi hər bir PLC tətbiqinin mərkəzində qalır. Məntiq qapıları kontrollerlərə iş şəraitini qiymətləndirməyə, təhlükəsizlik tələblərini təmin etməyə, sensor girişlərini emal etməyə və çıxışları proqnozlaşdırılan şəkildə idarə etməyə imkan verir.

Funksiya blok diaqramı ilə proqramlaşdırma bu məntiqi əlaqələrin aydın vizual təsvirini təmin edir. AND, OR, NOT, NAND, NOR və XOR funksiyalarının necə işlədiyini anlayaraq mühəndislər daha etibarlı idarəetmə sistemləri yarada və mövcud proqramlardakı nasazlıqları daha səmərəli şəkildə aradan qaldıra bilərlər.

Kiçik müstəqil maşın üzərində və ya böyük sənaye avtomatlaşdırma layihəsində işləməyinizdən asılı olmayaraq, Bul məntiqini mənimsəmək PLC proqramlaşdırmasında ən dəyərli bacarıqlardan biridir.