Podręcznik

Podzespół realizujący funkcje przetwarzania sygnałów zawiera pamięć programu użytkowego, pamięć danych, system operacyjny sterownika PLC oraz funkcje wykonywania programu użytkowego. Podzespół ten przetwarza sygnały pochodzące z czujników procesowych (moduły wejść sterownika) lub pamięci sterownika i wypracowuje sygnały do elementów wykonawczych systemu mechatronicznego (moduły wyjść sterownika), a także przekazuje dane do pamięci danych zgodnie z programem użytkowym.

Możliwości sterownika PLC określone są przez następujące funkcje:

• sterowanie logiczne (bloki logiczne, przekaźniki czasowe, liczniki itp.);
• sterowanie sekwencyjne;
• przetwarzanie sygnałów lub danych (funkcje matematyczne, obsługa danych, przetwarzanie danych analogowych);
• funkcje sprzęgania (urządzenia we/wy, inne systemy, drukarki, pamięć masowa itp.);
• sterowanie wykonywaniem programu użytkowego;
• konfiguracja systemu sterownika PLC.

 

 

Rysunek 39: Struktura funkcjonalna sterownika PLC według normy IEC 1131-1

 

Według cytowanej normy zadaniem systemu operacyjnego sterownika PLC jest zarządzanie wewnętrznymi, wzajemnie od siebie zależnymi funkcjami systemu PLC takimi jak: kontrola konfiguracji sterownika, diagnostyka programu użytkowego i wykrywanie błędów, zarządzanie pamięcią, itp. Po wyłączeniu sterownika PLC i jego ponownym załączeniu urządzenie powinno rozpocząć ponowną pracę na trzy niżej wymienione sposoby:

1. Zimny restart - restart sterownika PLC i wszystkich zaimplementowanych w pamięci programu aplikacji po odświeżeniu wszystkich danych dynamicznych (np. zmiennych programowych, rejestrów dla modułów wejść/wyjść, rejestrów wewnętrznych, zegarów, liczników, itp.), które są resetowane do wcześniej określonego stanu, który występował przed zimnym restartem. Zimny restart może być przeprowadzony automatycznie przez system operacyjny sterownika PLC, np. po wcześniejszej utracie i powrocie zasilania urządzenia, lub może być wymuszony ręcznie, np. poprzez użycie odpowiedniego przycisku, który znajduje się na płycie czołowej sterownika PLC (zazwyczaj na płycie czołowej modułu CPU).
2. Ciepły restart – restart sterownika PLC po przywróceniu napięcia zasilania, po wykonaniu którego program użytkownika realizowany jest od początku. Obszary pamięci zadeklarowane jako nie podtrzymywane zostają wyzerowane, zaś obszary pamięci podtrzymywane przyjmują wartości jak przed wyłączeniem sterownika. 
3. Gorący restart – restart sterownika PLC, który występuje po krótkotrwałym zaniku napięcia zasilania. Po gorącym restarcie sterownik PLC wraca do normalnego stanu sprzed wystąpienia awarii. Wszystkie dane, które pochodzą z rejestrów wejścia/wyjścia oraz dane dynamiczne są odzyskane lub nie są zmienione. Funkcja gorącego restartu wymaga osobnego zasilania zegara czasu rzeczywistego lub timera do określenia czasu, jaki upłynął od wykrycia zaniku zasilania sterownika PLC.

Zadaniem pamięci programu użytkowego jest zapewnienie miejsca do przechowywania serii rozkazów, które określają działanie sterownika jako całości, a pamięć danych użytkowych powinna zapewniać miejsce do przechowywania bloku danych wejściowych i wyjściowych oraz danych, które niezbędne są podczas wykonywania programu użytkownika. Norma IEC 1131-1 dopuszcza wykorzystanie w sterowniku PLC następujących rodzajów pamięci:

• RAM – pamięci do zapisu i odczytu z utratą danych przy braku zasilania pamięci; pamięć zachowuje dane przy podtrzymaniu bateryjnym jej zasilania;
• ROM – pamięć wstępnie zaprogramowana tylko do odczytu z zachowaniem danych przy jej braku zasilania;
• PROM – pamięć programowalna tylko do odczytu z zachowaniem danych przy jej braku zasilania;
• EPROM/UV-PROM, EEPROM – pamięć z możliwością wielokrotnego kasowania w specjalnych kasownikach/programatorach oraz zaprogramowania; tylko do odczytu z zachowaniem danych przy braku zasilania pamięci;

Utrzymanie niezbędnych danych na wypadek utraty napięcia zasilania sterownika PLC powinno być zagwarantowane poprzez wybór odpowiedniego rodzaju pamięci, która zachowuje dane przy takiej awarii (np. pamięć EPROM/EEPROM) lub poprzez zastosowanie rozwiązania podtrzymania napięcia zasilania pamięci za pośrednictwem zespołu baterii. 

Norma IEC 1131-1 określiła wyrażanie pojemności pamięci (dla programu użytkowego i danych) w kilobajtach (1KB= 1024 bity) i narzuciła odniesienie jej wielkości do:

•  
• pojemności pamięci dla minimalnej konfiguracji sprzętowej sterownika PLC;
• pojemności pamięci dla ilości modułów rozszerzających, które wchodzą w skład konfiguracji sterownika PLC;
• pojemności pamięci dla maksymalnej konfiguracji sterownika PLC, czyli dla ilości modułów we/wy, które mogą wchodzić w skład konfiguracji sprzętowej sterownika PLC.

Program użytkowy może składać się z wielu zadań (ang. Tasks). Wykonanie każdego zadania jest realizowane sekwencyjnie wiersz po wierszu („drabinka” po drabince), aż do końca całego zadania, co kontroluje system operacyjny sterownika PLC. Przy wykryciu określonego zdarzenia (np. przerwania zewnętrznego, które posiada wyższy priorytet niż wykonywane bieżące zadanie), następuje warunkowe zatrzymanie realizacji bieżącego zadania na rzecz rozpoczęcia obsługi programowej przerwania zewnętrznego aż do końca jego realizacji. Gdy to nastąpi kontynuowana jest realizacja bieżącego zadania (tego przed wystąpieniem przerwania zewnętrznego).