اساسی ترین مفهوم در مورد یادگیری این است که “اگر می خواهید درک عمیقی از هر سیستمی داشته باشید، باید به جزئیات آن بپردازید”. اگر شما یک مهندس اتوماسیون واقعی هستید، از اطلاعات اولیه ساده در مورد PLC زیمنس راضی نخواهید بود.
در عوض، شما همیشه باید برای جزئیات بیشتر در مورد CPU یک PLC بیشتر بروید، چگونه کار می کند؟ منظور از چرخه اسکن چیست؟ و چگونه این مفهوم (SCAN CYCLE) می تواند به ما در برنامه نویسی کمک کند؟
اگر قبلاً همه این سؤالات را در ذهن مهندسی خود دارید، بنابراین این پست برای شما خاص ساخته شده است … لذت ببرید.
منظور از چرخه اسکن چیست؟
به طور کلی، یک چرخه اسکن PLC یک لیست تکرارپذیر از وظایف اجرایی است، لیست می تواند در اندازه متفاوت باشد و وظایف می تواند ماهیت متفاوتی داشته باشد و زمان چرخه بر اساس عملکرد و پیکربندی متفاوت است.
بستگی به این دارد که از کدام PLC استفاده می کنید. همه آنها این کار را کمی متفاوت انجام می دهند و مهم است که تفاوت را بدانید.
در اکثر PLC ها، چرخه اسکن چرخه ای است که در آن PLC ورودی ها را جمع آوری می کند، برنامه PLC شما را اجرا می کند و سپس خروجی ها را به روز می کند.
این مقداری زمان می برد که اغلب در میلی ثانیه یا میکروثانیه اندازه گیری می شود.
چرخه اسکن SIEMENS PLC
همانطور که همه ما می دانیم که سیستم کنترل هر تابلو برق از اجزای اساسی مانند
- یک ماژول منبع تغذیه
- ماژول CPU
- کارت های ورودی/خروجی
- ماژول رابط … و غیره
عملیات و وظایف همه این اجزای PLC توسط ماژول CPU مدیریت و سازماندهی می شود و مطمئناً ماژول CPU دارای مراحل/روش های خاصی برای کنترل این سیستم است.
داخل ماژول CPU SIEMENS PLC
در زیر مراحلی را که CPU برای اجرای چرخه اسکن انجام می دهد نشان می دهد:
استارت آپ
اولین اقدامی که یک CPU هنگام رفتن از حالت Stop به Run انجام می دهد روال STARTUP است، این روال وظایف زیر را انجام می دهد:
ناحیه ورودی تصویر فرآیند (من حافظه) پاک می شود.
خروجی ها با آخرین مقدار مقداردهی اولیه می شوند.
هر رویداد وقفه برای پردازش در حالت RUN در صف قرار می گیرد.
اجرای بلوک سازمانی راه اندازی (OB100)
همانطور که در شکل (2) می بینید پس از راه اندازی، CPU OB راه اندازی (OB100) را اجرا می کند.
OB 100 یک بار، قبل از شروع OB 1 اجرا می شود، بنابراین مکانی عالی برای مقداردهی اولیه رجیسترها و DB ها، تنظیم بیت های کنترل، تنظیم مجدد آلارم های گذشته و غیره قبل از شروع برنامه است.
توجه داشته باشید:
OB100 یک بار درست زمانی که PLC بوت می شود اجرا می شود و تا بوت بعدی دیگر هرگز اجرا نمی شود.
خواندن وضعیت ورودی های فیزیکی
این برنامه وضعیت سیگنال را در ماژول های سیگنال ورودی اسکن نمی کند، اما به یک ناحیه حافظه در حافظه سیستم CPU و I/O توزیع شده دسترسی پیدا می کند. این ناحیه حافظه به عنوان “تصویر فرآیند” شناخته می شود.
بنابراین، قبل از اینکه سیستم برنامه اصلی را اجرا کند، وضعیت ورودی‌های فیزیکی را می‌خواند و آن را به تصویر فرآیند منتقل می‌کند (بعداً متوجه خواهیم شد که چرا CPU وضعیت ورودی را مستقیماً از ماژول‌های ورودی نمی‌خواند).
اجرای برنامه اصلی (OB 1)
حال CPU برای اجرای برنامه اصلی (منطق نردبان) آماده است، این برنامه اصلی از طریق OB اصلی (OB 1) اجرا می شود.
در OB اصلی می‌توانید توابع (FC) و بلوک‌های تابع (FB) را فراخوانی کنید، همچنین می‌توانید با استفاده از پرچم‌های حافظه، تایمرها و شمارنده‌ها با حافظه سیستم مقابله کنید.
توجه داشته باشید:
اگر هر یک از FCها یا FBها در OB اصلی فراخوانی نشود، اجرا نمی شود زیرا چرخه اسکن فقط بر روی OB اصلی و آنچه شامل می شود تمرکز می کند.
پس از اتمام چرخه اسکن OB اصلی، چرخه اسکن به سمت کپی کردن وضعیت خروجی به روز شده در تصویر فرآیند (تصویر خروجی) می رود تا برای مرحله بعدی آماده شود.
به روز رسانی وضعیت خروجی های فیزیکی
پس از اجرای برنامه کاربر با تمام بلوک هایی که در آن فراخوانی می شوند، چرخه با نوشتن حافظه تصویر فرآیند (تصویر خروجی) در ماژول های فیزیکی خروجی به پایان می رسد.
توجه داشته باشید:
ممکن است کنجکاو باشید “چرا CPU مستقیماً به وضعیت ماژول فیزیکی ورودی/خروجی دسترسی ندارد؟”
مزیت اصلی دسترسی به تصویر فرآیند این است که CPU تصویر ثابتی از سیگنال های فرآیند برای مدت یک چرخه برنامه خواهد داشت.
اگر یک وضعیت سیگنال در یک ماژول ورودی در حین اجرای برنامه تغییر کند، وضعیت سیگنال در تصویر فرآیند حفظ می شود تا زمانی که تصویر فرآیند دوباره در چرخه بعدی به روز شود.
به این ترتیب می توانید متوجه شوید که کد شما با روش سازماندهی شده تر اجرا می شود.
اجرای سیستم وقفه می کند
یک وقفه در هر زمانی از چرخه اسکن رخ می دهد، CPU در این مورد سیستم عامل را وادار می کند که وقفه OB مربوطه را فراخوانی کند (OB 121، OB 80، OB86، …)، همانطور که در شکل (3) نشان داده شده است.
اگر OB مربوط به CPU دانلود شده باشد، CPU به حالت توقف نمی رود.
توجه داشته باشید:
وقفه ها موقعیت خاصی در چرخه اسکن ندارند، پس از شروع اولیه، اجرا می شوند.
پس از اتمام تمام این مراحل، سیستم عامل CPU را آماده می کند تا همه این مراحل را دوباره و دوباره با سرعت بالا به 10:15 میلی ثانیه در سیکل اسکن تکرار کند.
