PLC бағдарламалаудағы логикалық операторлар: FBD логикалық қақпаларын түсіну

Әрбір PLC бағдарламасы қарапайым ұғымға негізделеді: шын немесе жалған шарттарға негізделген шешім қабылдау. Конвейердің іске қосылуы, мотордың тоқтауы немесе дабылдың қосылуы болсын, контроллер әрекетке көшпес бұрын логикалық ережелер жиынтығын бағалайды. Бұл ережелер сандық электроника мен компьютерлік жүйелерде қолданылатын Булев логикасына негізделген.

Функция блогының диаграммасы (FBD) бағдарламалауы PLC ішінде Булев логикасын визуалды түрде жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Электрлік белгілердің орнына FBD логикалық операцияларды білдіретін өзара байланысқан блоктарды қолданады. Бұл тәсіл сигнал ағынын көруге және кірістердің шығыстарға қалай әсер ететінін түсінуге жеңілдік береді.

Функция блогының диаграммаларын түсіну

Инженерлер функция блогының диаграммаларын электрондық схемаларға ұқсатады. Әр блок нақты операцияны орындайды, ал қосылатын сызықтар функциялар арасындағы сигналдарды тасымалдайды. Кірістер блоктың бір жағына кіреді, логика бағаланады, және алынған шығыс келесі функцияға жіберіледі.

1-сурет. Функция блогын бағдарламалауды үйрену үшін қолданылатын ықшам PLC оқыту құрылғысы.

1-суретте қарапайым PLC оқыту құрылғысы көрсетілген. Аппараттық құрал шағын болса да, сол бағдарламалау ұғымдары өндірістік, процесс бақылау және материалдарды өңдеу жүйелерінде қолданылады.

Логикалық қақпаларды зерттемес бұрын, ең негізгі FBD бағдарламасын түсіну пайдалы: кірісті тікелей шығысқа қосу.

2-сурет. PLC кірістерін тікелей шығыстарға қосатын негізгі функция блогының диаграммасы.

Бұл мысалда PLC кіріс құрылғысының күйін шығысқа жай ғана береді. Мұндай бағдарлама іске қосу және ақауларды жою кезінде өріс сымдарын және I/O модульдерінің дұрыс жұмыс істеп тұрғанын тексеру үшін жиі қолданылады.

AND логикасы: бірнеше шартты талап ету

AND қақпасы өнеркәсіптік автоматтандыруда ең жиі қолданылатын логикалық функциялардың бірі. AND функциясы шығыс энергиялану үшін барлық кірістердің белсенді болуын талап етеді. Егер кез келген кіріс белсенділігін жоғалтса, шығыс дереу өшеді.

3-сурет. AND логикасы баспалдақ логикасында, құрылымдық мәтінде және функция блогының диаграммаларында көрсетілген.

AND логикасы машиналық интерлоктарда жиі қолданылады. Конвейер моторы іске қосу командасын, қауіпсіздік тізбегінің дұрыс жұмысын және төменгі жабдықтың қолжетімділігін талап етуі мүмкін. PLC мотордың жұмыс істеуіне рұқсат бермес бұрын осы үш шарттың барлығы орындалуы керек.

Бұл логика жабдықтың зақымдануын болдырмауға көмектеседі және машиналардың тек қауіпсіз жағдайлар болғанда ғана жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.

OR логикасы: баламалы кірістерді қабылдау

AND қақпасынан айырмашылығы, OR қақпасы шығысты қосу үшін тек бір кірістің белсенді болуын талап етеді. Қосымша белсенді кірістер нәтиженің өзгеруіне әсер етпейді, себебі шығыс қазірдің өзінде шын.

4-сурет. Саты логикасы мен функция блогы диаграммалары арқылы көрсетілген OR логикасы.

OR логикасы дабыл жүйелерінде жиі кездеседі. Машина дабылы қауіпсіздік ақауы болғанда, мотор шамадан тыс жүктелгенде немесе байланыс қатесі анықталғанда іске қосылуы мүмкін. Бұл оқиғалардың кез келгені оператордың назарын талап ететіндіктен, OR логикасы бірнеше ақау жағдайларын тиімді біріктіреді.

Тағы бір кең таралған қолдану - машинаны іске қосу. Операторлар жабдықты жергілікті батырмадан немесе HMI экранынан іске қоса алады. Екі команда да жарамды, сондықтан OR логикасы ең қолайлы таңдау.

NOT логикасы: сигналды инверсиялау

NOT қақпасы қарапайым бірақ маңызды функцияны орындайды. Ол сигнал күйін кері қайтарады. Егер кіріс шын болса, шығыс жалған болады. Егер кіріс жалған болса, шығыс шын болады.

5-сурет. Бір шығыс үшін OR логикасы және екінші шығыс үшін NOT логикасының мысалы.

NOT логикасы қауіпсіздік пен ақау мониторингілеу қолданбаларында кеңінен қолданылады. Инженерлер қалыпты жұмыс кезінде белсенді болуы тиіс сигналдарды бақылайды. Егер сигнал күтпеген жерден жоғалса, контроллер бұл өзгерісті ақау жағдайы ретінде қабылдайды.

Мысалы, сау қауіпсіздік релесі үздіксіз күй сигналын бере алады. NOT логикасын пайдалану арқылы PLC сол сигнал жоғалған кезде дереу анықтап, қажет болса машинаны тоқтата алады.

NAND логикасы: AND функциясын инверсиялау

NAND логикасы AND қақпасының шығысына инвертор орнату арқылы жасалады. Шығысты қосу үшін барлық кірістердің қосылуын талап етудің орнына, NAND логикасы барлық кірістердің өшіруін талап етеді.

6-сурет. Саты логикасы мен функция блогы бағдарламалау арқылы NAND логикасын жүзеге асыру.

NAND логикасын жаңа бағдарламашыларға түсіну қиын болуы мүмкін, себебі инверсия кірістерде емес, шығыста орын алады. Бұл айырмашылықты түсіну саты диаграммалары мен функция блогы диаграммалары арасындағы логиканы аударғанда жиі кездесетін жобалау қателіктерінен сақтайды.

Практикада NAND логикасы жабдық белгілі бір шарттар комбинациясы орындалғанға дейін белсенді болуы керек болғанда пайдалы.

NOR логикасы және қауіпсіздік тізбектері

NOR логикасы OR функциясын инверсияланған шығысымен біріктіреді. Шығыс тек барлық кірістер белсенді емес болғанда ғана белсенді болады.

7-сурет. Төтенше тоқтату және қауіпсіздік тізбектерінде жиі қолданылатын NOR логикасы.

Төтенше тоқтату жүйелері практикалық мысал болып табылады. Қалыпты жағдайда барлық төтенше тоқтату батырмалары қалпына келтірілген күйде болады және қауіпсіздік тізбегі қосулы болады. Кез келген төтенше тоқтату батырмасын басу қауіпсіздік тізбегін үзіп, қауіпті жабдыққа қуатты өшіреді.

Бұл сенімділік дизайны қазіргі заманғы машина қауіпсіздік жүйелерінің негізі болып табылады.

XOR логикасы: кірістер әртүрлі болуы керек

Эксклюзивті OR немесе XOR қақпасы стандартты OR логикасынан өзгеше жұмыс істейді. Шығыс тек бір кіріс белсенді, ал екіншісі белсенді емес болғанда ғана қосылады.

8-сурет. PLC қолданбасындағы эксклюзивті кіріс жағдайларын көрсететін XOR логикасы.

Егер екі кіріс те өшірілген болса, шығыс өшірілген күйде қалады. Егер екі кіріс те қосылған болса, шығыс та өшірілген күйде қалады. Шығыс тек екі кіріс әртүрлі болғанда ғана қосылады.

XOR логикасы әдетте селекторлық ауыстырып қосқыштармен, режим таңдау тізбектерімен және артық сенсорлармен қолданылады. Мысалы, машина автоматты режимде немесе қолмен режимде жұмыс істеуге арналған, бірақ екі режим бір уақытта болмайды. XOR логикасы тек бір жұмыс режимінің таңдалғанын тексереді.

PLC бағдарламалауда Boolean логикасының маңызы

Қазіргі заманғы автоматтандыру жүйелері күрделенгенімен, Boolean логикасы әрбір PLC қолданбасының негізінде қалады. Логикалық қақпақтар контроллерлерге жұмыс жағдайларын бағалауға, қауіпсіздік талаптарын орындауға, сенсорлық кірістерді өңдеуге және шығыстарды болжамды түрде басқаруға мүмкіндік береді.

Функционалдық блок диаграммасы бағдарламалауы осы логикалық қатынастардың айқын визуалды көрінісін ұсынады. AND, OR, NOT, NAND, NOR және XOR функцияларының қалай жұмыс істейтінін түсіну арқылы инженерлер сенімді басқару жүйелерін құра алады және бар бағдарламаларды тиімдірек ақаудан тазалай алады.

Сіз кішігірім жеке машинада немесе ірі өнеркәсіптік автоматтандыру жобасында жұмыс істесеңіз де, Boolean логикасын меңгеру PLC бағдарламалауда ең құнды дағдылардың бірі болып табылады.