ПЛК-контроллеры - это что такое?
У истоков промышленной автоматики стояли релейно-контактные схемы управления производственными функциями. Такие устройства имели специфический неприятный звук работы. Логика работы была фиксированной, и при малейшем отклонении от заданного алгоритма действий приходилось в корне менять всю цепочку монтажа.
С развитием технологий в данной области процессоры сильно эволюционировали. Это послужило катализатором к созданию систем управления производственными процессами на основе промышленных ПЛК-контроллеров.
Первые такие программируемые контроллеры были использованы в Соединенных Штатах. Они послужили для организации автоматики на конвейерном сборочном производстве в изготовлении автомобилей. Применившей эту технологию была фирма "Модикон" в 1968 году.
Описание устройства
Программируемые логические контроллеры ПЛК – это автомат, управляемый программой, с множеством входов, которые подключены к объекту с помощью датчиков управления. Выходы подключены к устройствам исполнения команд. В конструкции контроллера важным составляющим элементом является микропроцессор. Его задача - собирать информацию, преобразовывать и хранить ее для возможности дальнейшей выработки команд управления. Одним из главных достоинств программируемого контроллера становится то, что он функционирует в режиме реального времени!
Ранее релейные контроллеры имели громоздкие габаритные размеры, выполняли простейшие операции переключения. Их логическая структура была монолитной, не изменяемой. Пришедшие на смену ПЛК-контроллеры отличались компактными размерами, алгоритм управления поднялся на новый, сложный уровень исполнения. Появился процесс свободного программирования.
Возможности логических контроллеров
При разработке ПЛК создателями преследовалась цель возможности управления логическими функциями в последовательной цепи. В настоящее время программируемые контроллеры могут не только производить логические операции, но и обрабатывать сигналы в цифровом представлении, управлять различными приводами, заниматься регулировкой и приобрели электронные навыки операторского управления.
На данный момент приборы получили широкое применение в различных направлениях. Например, контроллер ПЛК 100 разработан для создания систем автоматизированного управления производственным оборудованием в промышленности, сельском и жилищно-коммунальном хозяйстве. Также ПЛК применяются в энергетической сфере, в области связи, химической промышленности. Устройства нашли свою нишу использования в процессе добычи и транспортировки нефти и газа, в системах обеспечения безопасности, принимают участие в автоматизации складских помещений, в производстве продуктов питания, в транспортном хозяйстве, строительстве и во многих других отраслях жизнедеятельности человека.
Отличительные особенности
ПЛК-контроллерам присущи некоторые характерные отличия для электронных приборов, которые используются в промышленности.
Во-первых, от параллельно функционирующих микроконтроллеров программируемые логические приборы отличаются использованием в сфере автоматизированных процессов на предприятиях с промышленным уклоном.
Во-вторых, программируемые контроллеры направлены на взаимодействие с устройствами посредством развитого ввода сигналов датчика и выводом их же на исполнительные механизмы, в отличие от компьютеров, которые приспособлены на принятие решений за счет управления оператором.
В-третьих, от встраиваемых систем ПЛК-контроллеры отличает самодостаточность в плане их изготовления как самостоятельного продукта, отдельного от управляемого при его помощи оборудования.
Преимущества ПЛК
Также программируемый контроллер ПЛК характеризуется простотой в контакте с пользователем. Это выражается в действиях по программированию самого ПЛК по принципиальной схеме, по логическим уравнениям и при помощи базового алгоритмического языка.
Прибор адаптирован для функционирования в негативных условиях производства, используя в своем активе оптическую электронную развязку входов/выходов от внешних электроцепей. Это стало возможно благодаря наличию приспособленности контроллера к более широкому спектру условий эксплуатации.
В достоинства программируемых контроллеров входят мобильность программного обеспечения за счет унифицирования языков программирования, широкие функциональные возможности, оперативная смена модульных узлов, рабочий режим в реальном времени, возможность ремонта и системной интеграции.
Выбор устройства
При выборе ПЛК руководствуются такими основными критериями, как соответствие технических возможностей поставленной задаче и, конечно же, стоимость прибора.
Выпуском данных контроллеров занимается огромное количество предприятий-изготовителей. В перечень входят как зарубежные фирмы, так и отечественные. Например, российская фирма "Овен" предлагает контроллер ПЛК 150, соответствующий всем необходимым техническим условиям. Также в этом списке отмечены фирмы-изготовители "Элемер", "Эмикон", "Текон", "Фаствел", НИЛ АП и многие другие.
Именитыми зарубежными производителями являются компании Siemens, Mitsubishi, ABB, Omron, Schneider Electric и др.
С течением времени наблюдается тенденция в эволюции программируемых логических контроллеров. Они теряют в габаритных размерах, расширяется набор функциональных возможностей, прибавляется количество совместимых сетей и интерфейсных оболочек, входит в повсеместное использование идея "открытых систем", стандартизируется язык программирования, снижается реализуемая цена.
Стоит отметить, что сохраняются выгодные отличительные особенности программируемых контроллеров от персональных компьютеров в виде назначений и присутствия технологического кода программирования.
Принцип работы
Рабочее функционирование ПЛК-контроллеров имеет небольшое отличие от стандартных приборов с микропроцессором. Программная оболочка данных логических контроллеров включает в себя две части. Наподобие компьютерной операционной системы программное обеспечение контроллера управляет рабочими узлами, связывает составные части и занимается внутренней диагностикой. Системная оболочка ПЛК находится в постоянном запоминающем устройстве центрального микрочипа и всегда готова к работе.
Программируемый контроллер функционирует в циклическом режиме способом периодического сбора входной информации. Данный цикл имеет 4 этапа:
- Опрос входов.
- Исполнение задач, поставленных пользователем.
- Установка выходных параметров.
- Другие процессы вспомогательных операций.
Классификация контроллеров
Относительно магистралей ввода/вывода ПЛК-контроллеры классифицируются на:
- наноконтроллеры;
- микроконтроллеры;
- средние контроллеры;
- большие контроллеры.
Относительно нахождения модулей ввода/вывода различают:
- моноблочные;
- модульные;
- распределенные.
В зависимости от метода монтажа и конструкции ПЛК бывают:
- панельные;
- для крепления внутрь на специальную рейку;
- для монтажа на стену;
- для крепления в стойке;
- не имеющие корпуса (одна плата).