התפקיד העיקרי של בקר PLC הוא ליישם בקרת אוטומציה תעשייתית. הוא מקבל אותות קלט-כגון טמפרטורה, לחץ וזרימה המזוהה על ידי חיישנים-מעבד אותם באמצעות לוגיקה של התוכנית הפנימית שלו, ולאחר מכן מייצר אותות פלט כדי לשלוט על פעולתם של מפעילים כגון מנועים, שסתומים וחיישני מפלס. ניתן לתכנת בקרי PLC כדי לענות על מגוון רחב של צרכי בקרת אוטומציה, ויכולת התכנות, היציבות והאמינות שלהם הם היתרונות הגדולים ביותר שלהם. בשל המבנה המודולרי שלהם, ניתן להרחיב ולשדרג בקרי PLC בהתאם לדרישות בקרה ספציפיות.
באופן ספציפי, בקר PLC מורכב מהרכיבים הבסיסיים הבאים:
CPU (Central Processing Unit): אחראי על בקרת פעולת המערכת כולה, ביצוע תוכניות שנכתבו על ידי המשתמש- ועיבוד פעולות קלט/פלט.
מודולי קלט/פלט (מודולי קלט/פלט): אלה מקבלים אותות קלט (כגון מחיישנים, לחצנים ומתגים), ממירים אותם לאותות דיגיטליים ואז משדרים אותם למעבד לעיבוד. באופן דומה, מודולי פלט ממירים את האותות הדיגיטליים המעובדים על ידי המעבד לפעולות פיזיות (כגון הפעלת מנועים, אורות וזמזמים).
זיכרון: בקר ה-PLC משתמש בזיכרון כדי לאחסן מידע כגון תוכניות שנכתבו על ידי המשתמש-, נתונים, משתנים וסטטוס.
מתכנת: מתכנת PLC משמש לכתיבה, שינוי והורדה של תוכניות לזיכרון של בקר ה-PLC.
ממשקי תקשורת: בקרי PLC יכולים גם לתקשר עם מכשירים אחרים (כגון מחשבים, חיישנים ומפעילים) באמצעות ממשקי תקשורת שונים.
לסיכום, בקרי PLC משיגים בקרת אוטומציה תעשייתית על ידי עיבוד אותות קלט ופלט. יכולת התכנות, המודולריות והמדרגיות שלהם הופכים אותם למרכיב הכרחי של בקרת אוטומציה תעשייתית.
הסבר על חמש הפונקציות העיקריות של PLC
1. בקרת לוגיקה דיגיטלית
זהו היישום הבסיסי והנפוץ ביותר של PLC. גם אותות הקלט וגם אותות הפלט של PLC הם אותות דיגיטליים עם מצבי הפעלה/כיבוי בלבד. סוג זה של בקרה דומה ביותר לבקרת ממסר; PLC בעלות-נמוכה עם יכולות בקרה דיגיטליות בלבד יכול לשמש כתחליף למערכת בקרת ממסר. שליטה לוגית דיגיטלית יכולה להיות מיושמת על חלקי ציוד בודדים או על קווי ייצור אוטומטיים, כגון מערכות בקרת ממסר שונות, מכונות הטבעה ויציקה, מסועים, מכונות אריזה, בקרת מעליות, בקרה על משאבות שונות ושסתומי סולנואיד במערכות עיבוד כימיות, מערכות הזנה של תנורי פיצוץ במערכות מתכות, מפעלים מתגלגלים, מפעלי יציקה מתגלגלת, מפעלים מתגלגלים קווי ביקבוק, קווי ייצור לרכב ופסי ייצור של טלוויזיה ורדיו.
2. בקרת תנועה
ניתן להשתמש ב-PLC כדי לשלוט בתנועה ליניארית או מעגלית. בימים הראשונים, חיישני מיקום ומפעילים חוברו ישירות באמצעות מודולי קלט/פלט דיגיטליים; כיום משתמשים בדרך כלל במודולי בקרת תנועה ייעודיים. PLC המיוצרים על ידי יצרנים גדולים ברחבי העולם כמעט כולם כוללים יכולות בקרת תנועה. פונקציות בקרת תנועה PLC נמצאות בשימוש נרחב בסוגים שונים של מכונות, כגון מכונות חיתוך מתכת-, מכונות לייצור מתכות, מכונות הרכבה, רובוטים ומעליות.
3. בקרת תהליך-סגורה
בקרת תהליכים מתייחסת לבקרת-לולאה סגורה של כמויות אנלוגיות המשתנות ללא הרף, כגון טמפרטורה, לחץ וקצב זרימה. באמצעות מודולי I/O אנלוגיים, PLCs מבצעים המרות אנלוגיות-ל-דיגיטליות (A/D) ודיגיטליות-ל-אנלוגיות (D/A) בין אותות אנלוגיים ודיגיטליים, ומיישמות בקרת PID-סגורה בכמויות אנלוגיות. PLC מודרניים גדולים ובינוניים- כוללים בדרך כלל יכולות בקרה של PID סגור-ללולאה. ניתן ליישם פונקציונליות זו באמצעות מודולי PID חכמים ייעודיים או תתי שגרות PID, או על ידי עיצוב תתי שגרות PID מותאמות אישית; עם זאת, הוראות פונקציית PID ייעודיות נמצאות בשימוש נפוץ יותר. יכולות בקרת ה-PID האנלוגיות של ה-PLC יושמו באופן נרחב בציוד כגון מכונות לייצור שחול מפלסטיק, תנורי חימום, תנורים לטיפול בחום ודוודים, כמו גם בתעשיות הכוללות תעשייה קלה, הנדסה כימית, מכונות, מתכות, ייצור חשמל וחומרי בניין.
4. עיבוד נתונים
PLCs מודרניים כוללים פונקציות כגון פעולות מתמטיות (כולל פעולות מטריצה, פעולות פונקציות ופעולות לוגיות), פעולות נתונים, המרה, מיון, טבלאות חיפוש ופעולות סיביות, המאפשרות רכישת נתונים, ניתוח ועיבוד. ניתן להשוות נתונים אלה לערכי ייחוס המאוחסנים בזיכרון, מועברים למכשירים חכמים אחרים באמצעות פונקציות תקשורת, או מודפסים לטבלאות. עיבוד נתונים משמש בדרך כלל במערכות בקרה-בקנה מידה גדול, כגון מערכות ייצור גמישות בלתי מאוישות, וניתן ליישם אותו גם על מערכות בקרת תהליכים, כגון מערכות בקרה בקנה מידה גדול- בתעשיות הנייר, המתכות והמזון.
5. תקשורת
תקשורת PLC כוללת תקשורת בין בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות, כמו גם תקשורת בין PLCs והתקני בקרה חכמים אחרים. עם הפיתוח של בקרה מבוססת-מחשב, רשתות תקשורת אוטומציה של מפעלים התקדמו במהירות מעבר לים בשנים האחרונות, ויצרני PLC הגדולים הציגו כולם מערכות רשת לתקשורת בין-PLC.