Программа плк что это такое

Общие сведения о ПЛК

Контроллер — управляющее устройство, применяемое в промышленности, на транспорте, в других отраслях и в быту, для автоматического управления оборудованием по заданному алгоритму. Контроллеры широко используются для управления технологическими процессами, поддержания физических параметров объекта управления на заданном уровне и схожих по содержанию задач.

Одним из самых перспективных типов контроллеров на сегодняшний день является электронный программируемый логический контроллер (ПЛК), алгоритмы работы которого описываются программно, хранятся во внутренней памяти контроллера и выполняются встроенным в ПЛК микропроцессором. Взаимодействие электронного контроллера с объектом управления происходит посредством входящих и исходящих электрических сигналов.

Программируемые логические контроллеры имеют относительно простую для понимания архитектуру и широко применяются во встраиваемых системах, системах автоматического контроля, защиты и управления. Конструктивно это, как правило, довольно компактное устройство, состоящее из одного или нескольких соединенных между собой электронных модулей, содержащих разъемы для подачи на контроллер питания и подключения внешних входных и выходных электрических линий, позволяющих контроллеру взаимодействовать с внешним миром.

Программирование ПЛК (программируемых логических контроллеров). Введение.

Программное обеспечение ПЛК

Современный ПЛК имеет развитый комплекс программных средств, состоящих из системного программного обеспечения ПЛК, предоставляемого производителем контроллера и сторонних или собственных программных средств, предназначенных для разработки, отладки и записи в контроллер пользовательских программ.

Системное программное обеспечение ПЛК, состоящее из операционной системы с интегрированным в нее набором драйверов, отвечает за выполнение контроллером пользовательского приложения, обслуживает низкоуровневую систему ввода-вывода контроллера, интерфейсы передачи данных, управляет распределением памяти, режимами энергопотребления, таймерами, осуществляет обработку ошибок, позволяя пользователю, разрабатывающему приложение, полностью сосредоточиться на алгоритмической части решения прикладной задачи.

Средства разработки и отладки пользовательских программ позволяют создавать и корректировать программы, реализующие алгоритмы работы контроллера, моделировать на ПК процесс выполнения программы контроллером, наблюдать за промежуточными результатами вычислений, а также записывать программное обеспечение в контроллер.

Как работает ПЛК

Перед применением ПЛК, в него необходимо загрузить системное ПО и пользовательскую программу, разработанную для решения конкретной прикладной задачи. Все программное обеспечение ПЛК обычно располагается в энергонезависимой памяти и защищено от повреждения в случае сброса питания. Изменение кода прикладной программы в памяти ПЛК может быть выполнено пользователем многократно.

Типовая схема работы ПЛК может быть описана следующим образом.

К внешним каналам ввода контроллера подключаются датчики, к каналам вывода — исполнительные механизмы. На контроллер подается питание и его системное ПО начинает циклически исполнять пользовательское приложение.

Цикл выполнения приложения состоит из следующих, последовательных этапов:

• системное ПО контроллера считывает состояние каждого входного канала контроллера и записывает его во внутреннюю память контроллера;
• системное ПО контроллера, последовательно, команда за командой, выполняет всё пользовательское приложение: каждая исполняемая команда приложения считывает из внутренней памяти необходимые ей данные, производит с ними вычисления и записывает результаты своих расчетов во внутреннюю память контроллера;
• системное ПО контроллера получает из внутренней памяти те значения, которые необходимо отобразить на выходе контроллера, и переводит выходные каналы в соответствующее состояние, после чего, весь цикл выполнения повторяется с начала.

Рассмотренный подход к архитектуре среды исполнения пользовательской программы, дает возможность реализовать логически параллельное исполнение контроллером нескольких задач в рамках одной пользовательской программы, позволяя автоматизировать управление несколькими одновременно происходящими процессами используя единственный ПЛК.

Программирование без программиста

Одной из базовых идей, лежащих в основе использования ПЛК, является упрощение системы программирования и повышение наглядности языковых средств до уровня, доступного для понимания техническому специалисту хорошо знающему и непосредственно эксплуатирующему оборудование, но не обладающему специальными знаниями в области разработки программного обеспечения.

Такой специалист, получив простой и понятный инструмент выражения своих знаний об алгоритмах управления процессами, находящимися в его ведении, во многих случаях будет способен самостоятельно реализовать и отладить программу ПЛК, а при необходимости перенастроить параметры работы оборудования и своевременно изменить программу управления.

Зачастую качество программы ПЛК созданной таким специалистом оказывается выше, чем программы, написанной по его заданию профессиональным программистом не знакомым со всеми особенностями работы автоматизируемого процесса.

СМОТРИ ТАКЖЕ

• Программируемый логический контроллер CANNY 7
• Программируемый логический контроллер CANNY 7.2 Duo
• Программируемый логический контроллер CANNY 5.3 Pico
• Архитектура ПЛК
• Структура ПО контроллера
• Среда исполнения функциональных диаграмм

Источник: canny.ru

Программируемые логические контроллеры

С чего начиналась промышленная автоматика? А начиналось все с контактно-релейных схем управления промышленными процессами.

Кроме жуткого «шелестения», контактно релейные схемы имели фиксированную логику работы, и в случае изменения алгоритма, необходимо основательно переделать монтажную схему Бурное развитие микропроцессорной техники, привели к созданию систем управления технологическими процессами на базе промышленных контроллеров. Но это не означает, что реле изжили себя, у них просто своя ниша для применения.

ПЛК – программируемый логический контроллер, представляют собой микропроцессорное устройство, предназначенное для сбора, преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления, имеющий конечное количество входов и выходов, подключенных к ним датчиков, ключей, исполнительных механизмов к объекту управления, и предназначенный для работы в режимах реального времени. Принцип работы ПЛК несколько отличается от «обычных» микропроцессорных устройств.

Программное обеспечение универсальных контроллеров состоит из двух частей. Первая часть это системное программное обеспечение. Проводя аналогию с компьютером можно сказать, что это операционная система, т.е. управляет работой узлов контроллера, взаимосвязи составляющих частей, внутренней диагностикой.

Системное программное обеспечение ПЛК расположено в постоянной памяти центрального процессора и всегда готово к работе. По включению питания, ПЛК готов взять на себя управление системой уже через несколько миллисекунд. ПЛК работают циклически по методу периодического опроса входных данных.
Рабочий цикл ПЛК включает 4 фазы:
1. Опрос входов
2. Выполнение пользовательской программы
3. Установку значений выходов
4. Некоторые вспомогательные операции (диагностика, подготовка данных для отладчика, визуализации и т. д.). Выполнение 1 фазы обеспечивается системным программным обеспечением.

После чего управление передается прикладной программе, той программе, которую вы сами записали в память, по этой программе контроллер делает то что вы пожелаете, а по ее завершению управление опять передается системному уровню. За счет этого обеспечивается максимальная простота построения прикладной программы – ее создатель не должен знать, как производится управление аппаратными ресурсами.

Необходимо знать с какого входа приходит сигнал и как на него реагировать на выходах Очевидно, что время реакции на событие будет зависеть от времени выполнения одного цикла прикладной программы. Определение времени реакции – времени от момента события до момента выдачи соответствующего управляющего сигнала – поясняется на рисунке:

Обладая памятью, ПЛК в зависимости от предыстории событий, способен реагировать по-разному на текущие события. Возможности перепрограммирования, управления по времени, развитые вычислительные способности, включая цифровую обработку сигналов, поднимают ПЛК на более высокий уровень в отличие от простых комбинационных автоматов. Рассмотрим входа и выхода ПЛК. Существует три вида входов дискретные, аналоговые и специальные
Один дискретный вход ПЛК способен принимать один бинарный электрический сигнал, описываемый двумя состояниями – включен или выключен. Все дискретные входы (общего исполнения) контроллеров обычно рассчитаны на прием стандартных сигналов с уровнем 24 В постоянного тока. Типовое значение тока одного дискретного входа (при входном напряжении 24 В) составляет около 10 мА.

Аналоговый электрический сигнал отражает уровень напряжения или тока, соответствующий некоторой физической величине, в каждый момент времени. Это может быть температура, давление, вес, положение, скорость, частота и т. д. Поскольку ПЛК является цифровой вычислительной машиной, аналоговые входные сигналы обязательно подвергаются аналого-цифровому преобразованию (АЦП).

В результате, образуется дискретная переменная определенной разрядности. Как правило, в ПЛК применяются 8 — 12 разрядные преобразователи, что в большинстве случаев, исходя из современных требований по точности управления технологическими процессами, является достаточным.

Кроме этого АЦП более высокой разрядности не оправдывают себя, в первую очередь из-за высокого уровня индустриальных помех, характерных для условий работы контроллеров. Практически все модули аналогового ввода являются многоканальными. Входной коммутатор подключает вход АЦП к необходимому входу модуля.

Стандартные дискретные и аналоговые входы ПЛК способны удовлетворить большинство потребностей систем промышленной автоматики. Необходимость применения специализированных входов возникает в случаях, когда непосредственная обработка некоторого сигнала программно затруднена, например, требует много времени.

Наиболее часто ПЛК оснащаются специализированными счетными входами для измерения длительности, фиксации фронтов и подсчета импульсов. Например, при измерении положения и скорости вращения вала очень распространены устройства, формирующие определенное количество импульсов за один оборот – поворотные шифраторы. Частота следования импульсов может достигать нескольких мегагерц. Даже если процессор ПЛК обладает достаточным быстродействием, непосредственный подсчет импульсов в пользовательской программе будет весьма расточительным по времени. Здесь желательно иметь специализированный аппаратный входной блок, способный провести первичную обработку и сформировать, необходимые для прикладной задачи величины.
Вторым распространенным типом специализированных входов являются входы способные очень быстро запускать заданные пользовательские задачи с прерыванием выполнения основной программы – входы прерываний. Дискретный выход также имеет два состояния – включен и выключен. Они нужны для управления: электромагнитных клапанов, катушек, пускателей, световые сигнализаторы и т.д. В общем сфера их применения огромна, и охватывает почти всю промышленную автоматику. Конструктивно ПЛК подразделяются на моноблочные, модульные и распределенные. Моноблочные имеют фиксированный набор входов выходов В модульных контроллерах модули входов – выходов устанавливаются в разном составе и количестве в зависимости от предстоящей задачи В распределенных системах модули или даже отдельные входа-выхода, образующие единую систему управления, могут быть разнесены на значительные расстояния

Языки программирования ПЛК

• Sequential Function Chart (SFC) – язык последовательных функциональных блоков;
• Function Block Diagram (FBD) – язык функциональных блоковых диаграмм;
• Ladder Diagrams (LАD) – язык релейных диаграмм;
• Statement List (STL) – язык структурированного текста, язык высокого уровня. Напоминает собой Паскаль
• Instruction List (IL) – язык инструкций., это типичный ассемблер с аккумулятором и переходам по метке.

Язык LAD или KOP (с немецкого Kontaktplan) похожи на электрические схемы релейной логики. Поэтому инженерам не знающим мудреных языков программирования, не составит труда написать программу. Язык FBD напоминает создание схем на логических элементах. В каждом из этих языков есть свои минусы и плюсы. Поэтому при выборе специалисты основываются в основном на личном опыте.

Хотя большинство программных комплексов дают возможность переконвертировать уже написанную программу из одного языку в другой. Так как некоторые задачи изящно и просто решаются на одном языке, а на другом придется столкнуться с некоторыми трудностями

Наибольшее распространение в настоящее время получили языки LAD, STL и FBD.

Большинство фирм изготовители ПЛК традиционно имеют собственные фирменные наработки в области инструментального программного обеспечения. Например такие как «Concept» Schneider Electric, «Step 7» Siemens.

Программный комплекс CoDeSys

Открытость МЭК стандартов привели к созданию фирм занимающихся исключительно инструментами программирования ПЛК.

Наибольшей популярностью в мире пользуются комплекс CoDeSys. CoDeSys разработан фирмой 3S. Это универсальный инструмент программирования контроллеров на языках МЭК, не привязанной к какой-либо аппаратной платформе и удовлетворяющим всем современным требованиям.

Основные особенности:
— полноценная реализация МЭК языков
— встроенный эмулятор контроллера позволяет проводить отладку проекта без аппаратных средств. Причем эмулируется не некий абстрактный контроллер, а конкретный ПЛК с учетом аппаратной платформы
— встроенные элементы визуализации дают возможность создать модель объекта управления и проводить отладку, т.е. дает возможность создавать человеко-машинного интерфейса (HMI)
— очень широкий набор сервисных функции, ускоряющий работу программиста
— существует русская версия программы, и русская документация

Литература:
Современные технологии промышленной автоматизации: учебник / О. В. Шишов. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2007. – 273 с. ISBN 5-7103-1123-5

Теги:

sulika Опубликована: 2012 г. 0

Вознаградить Я собрал 0 0

Оценить статью

• Техническая грамотность

Источник: cxem.net

ПЛК — что это такое?

Доброго времени суток, уважаемые жители Хабра!
Прочитав пост про программирование ПЛК Siemens серии S7, я залез в поиск по Хабру, и был весьма удивлен, что тема промышленной автоматики вообще, и программирования ПЛК в частности, освещена весьма и весьма скудно. Возьму на себя смелость поделиться своим опытом в данной области, описав базовые принципы программирования ПЛК, в частности, производства компании Beckhoff.

Введение

Я занимаюсь автоматизацией зданий. Сложилось так, что в основном мы строим свои системы на базе ПЛК Beckhoff. Такой выбор был сделан прежде всего потому, что эти контроллеры являются свободно-программируемыми в полном смысле этих слов. Что это значит?

Возьмите контроллер TAC Xenta, например, и попробуйте на нем реализовать обмен с внешним устройством через RS232 по собственному протоколу, на уровне «байт послал — байт принял». Не получится, эти контроллеры так не умеют — используйте только те протоколы, которые в них заложил разработчик. А Beckhoff умеет. Но прежде чем лезть в такие дебри, давайте посмотрим на среду разработки? На каком, собственно, языке, мы будем писать?

Стандарт МЭК 61131-3

Промышленные ПЛК программируются на языках стандарта МЭК 61131-3. Всего этих языков 5, некоторые производители добавляют свои. Языки друг на друга совсем не похожи, и, наблюдая за коллегами, могу предположить, что выбор того или иного языка связан прежде всего с тем, чем человек занимался до того, как он пришел в эту отрасль.

1. IL, instruction list, список инструкций. Похож на ассемблер. Не видел никого, кто его использовал бы, но подозреваю, что олдскульные кодеры, пробивавшие перфокарты по памяти, оценят.
2. LD, ladder diagram. Визуальный язык, для тех, кто занимался разработкой схем релейной автоматики.
3. ST, structured text. Более всего напоминает «классические» языки программирования, чем-то похож на Паскаль. Оттого ценится теми, кто до ПЛК занимался программированием на других языках и платформах, в частности — мной.
4. FBD, functional block diagram. Этакая блок схема, любим прежде всего технологами, решившими податься в программирование, за свою наглядность.
5. SFC, sequential function chart. Графический язык, больше ничего не скажу. Ни разу не видел, чтоб его использовали.

Из не всеми поддерживаемых языков стоит отметить язык CFC (continuous flow chart), Beckhoff его поддерживает. Это дальнейшее развитие языка FBD, одним из наиболее существенных отличий, на мой взгляд, является поддержка явной обратной связи в схемах. Зачем это нужно? Например, вот такой генератор коротких импульсов на CFC будет работать, а на FBD – нет.

Блок TON — это стандартный блок, таймер с задержкой включения. Логика работы: выход Q становится TRUE, когда на входе IN сигнал TRUE в течение не менее времени PT.
Самая популярная, наверное, среда разработки под ПЛК — это CoDeSys. Многие производители берут ее за основу, и либо делают к ней библиотеку для работы со своим ПЛК, либо доделывают среду под себя.

Как работает ПЛК?

Программа ПЛК работает циклично. Время цикла может быть от единиц миллисекунд до единиц секунд, в зависимости от задач, которые на этот ПЛК возложены. Большинство ПЛК позволяют задавать время цикла разработчику программы, однако в некоторых моделях такой возможности нет. Многие ПЛК, в частности Beckhoff, позволяют в одной программе создать более одной циклически выполняемой задачи, и задать приоритет для этих задач. Что нам дает эта возможность?
Представим ситуацию: ПЛК управляет вентиляционной установкой, и к нему подключена панель управления через RS232. Температура в помещениях меняется не быстро, и запускать алгоритм управления вентиляцией чаще, чем раз в 50 — 100 мс просто нет смысла. Зато панель оператора опрашивает контроллер постоянно, и задержка ответа ПЛК более 10 мс уже выражается в «притормаживании» интерфейса пользователя, а при задержке 20 мс у нас переполнится аппаратный буфер COM-порта. Наличие нескольких задач позволяет нам решить эту проблему красиво: пусть «быстрая» задача работает с COM-портом, и вызывается каждые 2 мс, а «медленная» реализует логику работы вентиляции, и вызывается каждые 50 мс. Все работает хорошо, панель оператора не тормозит, пользователь доволен.

А что у этих железок внутри?

Тут все очень и очень зависит от производителя. Кто-то делает свою embedded-платформу на RISC-процессоре (например, отечественный «Овен») — этот подход очень популярен. Beckhoff же пошли по другому пути — на их ПЛК установлена Windows CE 5.0 (а если обновить с официального сайта прошивку — то 6.0), или же Windows XP Embedded, а PLC-задача работает как служба. Достаточно интересный контраргумент для любителей рассказывать о нестабильности Windows.
Но это «голова» контроллера, а ведь ему еще нужны входы и выходы, чтобы общаться с внешним миром. Тут есть два подхода:

1. Можно сделать «все в одной коробке» — голова, некий набор входов / выходов, несколько вариантов конфигурации — вот тут у нас входов побольше, тут поменьше, тут голова помощнее, тут послабее. Так делают, например, Carel, и много кто еще. На маленьком проекте такой подход себя в чем-то, может быть, и оправдывает.
2. Но лично мне кажется, что большую гибкость дает другой подход. Голова отдельно, и к ней по шине подключается наборный «хвост» из модулей ввода-вывода. Мы ставим те модули, которые нам нужны, и в том количестве, которые нам нужно. Так делают Beckhoff и Siemens, например.

Вот так выглядит внешне подход «все в одной коробке». На фото Carel pCO3.

А вот другой вариант — голова Beckhoff серии CX9000 (слева на фото) с набором модулей ввода-вывода.

Помимо всего прочего, на голове еще имеется некая шина, позволяющая объединять ПЛК в сеть, а зачастую еще и менять его программу через эту же сеть. Какая это будет сеть — зависит от ПЛК. Это могут быть и незнакомые тем, кто не сталкивался с промышленными сетями EIA-485, Profibus, CAN, а может быть и вполне привычный Ethernet.

Именно через эту сеть, называемую fieldbus, и осуществляется подключение ПЛК к верхнему уровню — к СКАДА-системе, например. На фото выше хорошо видны 2 разъема 8P8C на голове Beckhoff’а — это Ethernet, а у Carel сверху слева видны (плоховато, правда) 2 разъема 6P4C — так они сделали RS-485. У этого интерфейса, к сожалению, нет общепринятого разъема.

Так все же, как под него программы писать-то?

Вообще, это тема не статьи, а целой книги. Но расскажу то, что увидел на личном опыте, и пусть это будет ложкой дегтя.
Для профессиональных программистов освоение ПЛК во многом покажется деградацией. ООП? Их нет у нас, есть только структуры, перечисления, и некое подобие класса, которое называется «функциональный блок». Что такое Private, Public и прочее, тоже можно забыть сразу — не пригодится. Из любого места вашей программы можно получить доступ к любому другому месту.
Динамическое выделение памяти? Их нет у нас совсем. Не уверен, сколько тебе пришлют данных? Выделяй буфер с запасом, и забудь про эту память — освободить ее не получится. Либо проявляй чудеса скорости и обрабатывай данные на лету, если успеешь уложиться в заданное время цикла.
Исключения? Да что вы… видел я одно чудо, которое намертво висло при выполнении конструкции вида:

foo, bar: int; baz: real; foo := 2000; bar := 2000; baz := INT_TO_REAL (foo * bar);

Понятно, что переполнение, не влазит foo * bar в 16 бит, но зачем же виснуть-то? Да еще так, что ничего, кроме сброса по питанию не помогает.
Среда разработки? Не у всех CoDeSys, многим хочется пооригинальничать и написать что-нить свое. Одна из таких самописных сред вылетала с runtime error при попытке записать число 86400 в 16-битный INT. А вы говорите, обработка исключений на ПЛК. Ее и в среде разработки-то не всегда нормально могут сделать.

НО! Зато для любителей той тонкой грани, которая отделяет железо от программного обеспечения, софта в просторечии — это очень интересная ветвь ай-ти, правда.

Надеюсь, что этот небольшой обзор будет полезен. Если хабрасообществу будет интересна эта тема, то расскажу про ПЛК подробнее.

Источник: habr.com

Определение программируемого логического контроллера и его применение

Программируемые логические контроллеры входят в оборудование, отвечающее за автоматизацию процессов. Плк-системы используются в малых предприятиях, крупных производствах.

ПЛК — что это такое?

Плк-контроллер представляет собой микрокомпьютер с упрощенным алгоритмом, выполняющий типовые функции в заданном режиме. Применяют его и в бытовой технике, не только в сложных роботизированных устройствах. Унификация элементов, их взаимозаменяемость повышает надежность системы. Упрощает ремонт и отладку.

История создания

1. Упрощение отладки, замены.
2. Относительная дешевизна.
3. Гибкость, удобство модернизации.
4. Снижение риска отказов.

Изобретение, создание микросхем и блоков управления на их основе позволило решить заданные вопросы.

Терминология, объясняющая, что такое ПЛК (PLC), внесена в международные и европейские стандарты качества МЭК, EN.

Структура и устройство ПЛК

• вход;
• центр;
• выход.

Входные цепи образованы набором датчиков (аналоговых или цифровых), переключающих устройств, смарт-систем. В центральном блоке расположены: процессор, обрабатывающий команды, модуль памяти и средства коммуникации. Выходные цепи отвечают за передачу сигнала на моторы привода, вентиляцию, осветительную арматуру.

Туда же допускается подключить управляющее смарт- устройство архитектуры ардуино или подобное. Необходимо также выполнить условие подключения ПЛК к цепям питания. Без них устройство работать не будет. Внешний компьютер через унифицированный интерфейс используется для отладки, программирования контроллера.

Принцип работы ПЛК

По сути, микроконтроллер достаточно близок к реле. Только вместо механических контактов и катушек в нем — электронные цепи. Понять принцип действия будет легко любому инженеру, знакомому со схемами, основами электротехники.

Датчик освещенности на входе подает сигнал в блок обработки данных. В нормальном состоянии процессор не реагирует. Как только сенсор определит падение освещения, изменится его сопротивление, центральный блок задействует цепи питания электроламп.

Для управления ПЛК, его программирования используется бытовой ПК. Несколько отдельных микроконтроллеров образуют каскад с усложненными задачами. Системы «умный дом», автоматика включения двигателя насоса для закачки воды в накопительный бак давно содержат в себе подобные блоки.

Сложные микроконтроллерные устройства обеспечивают охрану, защиту периметра (квартиры), включая связь с полицией (владельцем) через модем, подъем тревоги при проникновении нарушителей, разрушении механизма закрытия двери.

Первый этап работы устройства состоит из экспресс-теста задействованного оборудования. Одновременно идет загрузка операционной среды, управляющих программ. Все как в настольном ПК при старте Windows. Предусмотрена пошаговая отработка команд (отладка), при которой допускается мониторинг, корректировка переменных.

Для простоты восприятия рабочий, шаговый режим ПЛК разбит на типовые циклы. Они повторяются во время функционирования устройства. В каждом цикле, «маршрутной карте» заключаются 3 действия:

Сканирование, обращение к внешним датчикам. Запись значений (состояния) в ячейки памяти.

Анализ действующей программы. Внесение требуемых корректив на основании данных предыдущего шага.

Передача результата вычислений на блоки выхода.

Завершается цикл быстрым переходом к первому этапу «урока».

Типы ПЛК

Все ПЛК, выпускаемые Schneider Electric, Mitsubishi, Beckhoff, Omron, Segnetics или Unitronics, четко разделяются по типам. Это же относится к классификации российской продукции, представленной компаниями «Овен», «Контар», «Текон» и другими. Конструктивно устройства принято обозначать как моноблочные и модульные.

В первом типе содержится полный набор входных, выходных цепей, процессор, источник энергии. Во втором предусмотрена сборка готового ПЛК из отдельных частей. Согласно МЭК 61131, количество и состав модулей варьируются в соответствии с назначением, характеристиками поставляемого заказчику устройства.

Модульный микроконтроллер может управлять посредством Ethernet соединения малопроизводительным собратом, выполняющим специфично назначенные функции (диагностика состояния периметра, безопасность охраняемой зоны). Маломощный адаптер питания в этом случае является отдельным модулем. Обобщенно функциональные возможности второго вида превосходят первый. Но в отдельных ситуациях (микроконтроллер управления чайником Berghof) достаточно моноблочного ПЛК.

Главное достоинство такой конструкции — компактность. При этом полностью завершенная конструкция платы, блока контроллера оборудуется дисплеем и устройством ввода-вывода, кнопочной панелью. Типичный пример — «умный» автоматный моноблок, отвечающий за стабилизацию напряжения.

Из нескольких ПЛК, смонтированных на стандартную рейку, набирается укрупненный узел управления. Первоначально конфигурация микроконтроллеров подразумевала замену существовавших релейных, полупроводниковых схем. Со временем задачи усложнились, но и сохранившиеся ограниченно производительные 8 и 16 разрядные процессоры по-прежнему востребованы в промышленности.

Ограничения ПЛК

Не стоит полагать, что наличие программируемого контроллера способно решить все глобальные проблемы пользователя. ПЛК, работающие на основе протоколов Codesys, Modbus (для модульных решений), обладают ограниченной сферой применения. Их выбор обусловлен поставленной задачей. Попытку создать универсальные ПЛК вряд ли можно признать целесообразной.

Подобный ход лишает технологический процесс гибкости. Создание требуемой конфигурации осуществляется комплектацией готового моноконтроллера, согласно проекту заказчика. В исключительных ситуациях проблему решают сборкой мегаустройства из дискретных блоков. Последний вариант предпочтительнее: каждый элемент допускается оборудовать индивидуальным пультом ввода команд, сенсорной панелью, устройством отображения данных.

Роль каналов обмена данными играют кабельные медные шины, оптоволоконная связь. Успешно используются варианты стандартизированных интерфейсов RS-232, RS-485 (кабель), промышленных Profibus или CAN. Не возбраняется коммутация по беспроводным линиям (Wi-Fi).

Место ПЛК в системе управления

Современные контроллеры выполняют несколько функций. Они могут быть «ведущими» или «ведомыми», находиться в центре схемы. Чаще всего они сосредоточены в начальной цепи автоматизации.

До создания миниатюрных интегральных схем рука оператора буквально не успевала переключать режимы на пульте цепи управления. Использование контроллерных блоков «Сегнетикс», «Дельта» и подобных способствовало снятию нагрузки с человека.

Ее переложили «на плечи» машин с выводом на экран данных мониторинга, отображенных в виде мнемосхем и изменяемых параметров. На ПЛК возлагаются задачи по опросу датчиков и регистров, обработке поступающей информации.

Без микроконтроллеров не было бы РСУ, АСУ, сложных автоматных комплексов управления технологическими процессорами. Используя сетевой трафик, ПЛК анализируют данные, успевая проверять состояние портов входа. Главный недостаток, особенность микроконтроллеров состоит в необходимости прошивки, создания программы для работы.

Впрочем, его следует воспринимать двояко: индивидуально создаваемое ПО позволяет проектировать узкоспециализированные изделия под конкретные задачи.

Назначение переменных в ПЛК

Перед тем как начинать программирование, необходимо назначить переменные. Это условная метка (флаг) для обозначения отработки командного кода. Данные манипуляции характерны для единичных действий: запуск комплекса, когда требуется сброс состояния.

Подобная ситуация возникает при отключении электроэнергии. Зафиксированная переменная позволяет пропустить обмен сигналами, ускорить инициализацию ПЛК.

Основы программирования ПЛК. Реле и контроллер‌‌

Возможность программирования, безусловно, является главным достоинством систем с ПЛК. Чтобы сделать восприятие процесса предельно понятным, разработчики изобрели визуальное отображение управляющих цепей в виде релейных контактных блоков.

На профессиональном языке такой метод обозначается аббревиатурой LD (logo LAD). В дальнейшем работа ПЛК представляется как взаимодействие отдельных логических элементов. Они выполняют действия таймеров, релейных ячеек, счетчиков. Считается, что благодаря подобной унификации, освоить принципы программирования может каждый. Причем независимо от профильной профессии.

Среда программирования

Программисты предпочитают использовать для создания прикладных комплексов среду Си, Кодесис, как наиболее универсальную. Применение регламентируется стандартом IEC 61131. На базе Codesys пишутся языки программирования для ПЛК: LD, SFC, FBD, IL, STL.

Языки программирования ПЛК

Создатели микроконтроллеров обеспечили взаимодействие разрабатываемых устройств с несколькими универсальными языками программирования. Условно их разделяют на графические и текстовые. Это допускает компиляцию готового программного продукта из блоков, созданных на разных языках.

Обманчивая простота программирования скрывает трудности, с которыми обязательно столкнется излишне самоуверенный инженер. Составить простейшие команды под силу неопытному пользователю. Для реализации сложных понадобится получение специальных навыков.

Удаленное управление и мониторинг

Различные интерфейсы управления встраиваются в контролеры уже на стадии проектирования. Предусмотрена синхронизация с АСУ (SCADA и подобные). Оператор контактирует с ПЛК посредством интегрированной панели, устройства ввода-вывода, либо удаленно. Для этого по помехозащищенному каналу, кабельной сети к блоку подключается HMI, специализированный интерфейс взаимодействия между человеком и машиной.

Каким из доступных способов выполнить реализацию, с помощью простейшего клавиатурного модуля или сенсорной панели — решать заказчику. В последнее время активно используются «облачные» хранилища, виртуальные серверы. Не остаются в стороне и стандартные, Intranet (локальные) и Internet (внешние) подключения.

Реализация веб-интерфейса допускается также и без проводов, в сети Wi-Fi. Описанные методы невероятно расширяют возможности оператора. Упрощают контроль работающего комплекса ПЛК.

Применение контроллеров

Современный ПЛК, недорогой и надежный, находит применение в ПИД-регуляторах, счетчиках типа «Меркурий», промышленных устройствах серии DVP. Компактность блоков позволяет встраивать их в бытовую технику, монтировать в щитах и шкафах совместно с прочим электрооборудованием.

Энкодер, подключенный к контроллеру, применяется в автомобилестроении, реагируя на изменение угла поворота руля. Удобно использовать ПЛК при создании комплексов с ЧПУ, автоматизированных систем запуска аварийной откачки сточных вод в канализации. Видеонаблюдение, интегрированное в охранный пост, создаст полноценный обзор зоны наблюдения для оператора.

Все требуемые данные при этом будут сохранены на носителе информации (переданы в сеть), а в случае опасности сигнал тревоги будет подан автоматически. Цепочке контроллеров под силу управлять работой цеха металлообработки, пошивочной мастерской. В домашнем варианте ПЛК без участия человека включит свет, накачает воду из колодца в бак до требуемого уровня.

Производители ПЛК

На рынке представлены компании из России, США, ФРГ, Японии. Это Texas Instruments, Carel, Delta Electronics, Schneider Electric, Mitsubishi, Beckhoff, Omron, Segnetics, Unitronics. Отечественную продукцию представляют марки «Овен», «Контар», «Текон».

Выбор конкретного решения зависит от предъявляемых заказчиком требований, условий работы. А чтобы разобраться, чем ПЛК100, ПЛК110 отличается от ПЛК160, ПЛК323 потребуется обладание квалификацией, возможно — консультации специалистов.

На что обращать внимание при покупке

До приобретения ПЛК нужно кое-что уточнить. Вот эти факторы:

Универсальность программной среды. Единые языки для всех аппаратных платформ.

Наличие контролеров с распределенным, интегрированным вводом-выводом.

Реализация связи ПЛК со стационарным компьютером.

Специализированное оборудование. Это микросистемы, ориентированные на работу с облачным сервисом (вариант оповещения по мобильной связи, почте).

Открытая архитектура отдельных ПЛК.

Данный перечень создает направление для движения как покупателей, так и производителей. Какой из перечисленных критериев окажется в приоритете, решает заказчик. С дружественным ПО эксплуатация станет удобнее. Так утверждают опытные инженеры-наладчики.

Что же выбрать

ПЛК 110 «Овен» или Simatic s7 производства «Сименс», Modicon m340, Segnetics trim5 четко подчинены встроенной инструкции. Работают по разработанному производителем алгоритму. Программное обеспечение разных марок не всегда совместимо, это учитывается при модернизации (замене) или комплектации технологических цепочек средствами автоматизации.

Кому-то термины step7, ms4, opc, pixel ни о чем не говорят. Разобраться с каталогом, обилием информации помогут специалисты. Расшифровка обозначения микроконтроллера, выбор программы ПЛК для человека неосведомленного станут непосильной задачей. Отличие, оценка, сравнение представленных решений также достаточно сложны, чтобы приступать к ним без подготовки.

Выбрать свой прибор помогут отзывы, обзоры, опыт эксплуатации владельцев контроллеров. Нужный микронтролллер — не обязательно дорогой. Цена определяется выполняемыми функциями, маркой прибора. Описание, настройка параметров приводятся в паспорте устройства.

Там же находится перечень портов ввода-вывода, краткое пособие как подключать изделие. Для отдельных типов может понадобиться преобразователь напряжения, его характеристики производитель обязан указать в руководстве по эксплуатации. А хороший контроллер — тот, который справляется с поставленными задачами.

Источник: future2day.ru

Что такое ПЛК — программируемый логический контроллер

Программируемый логический контроллер (ПЛК), прежде всего, следует рассматривать индустриальным компьютером. Так более понятно, что такое ПЛК для области промышленной автоматизации. Программируемый логический контроллер представляет систему узкоспециализированную по сравнению с обычными компьютерами. На современном рынке доступны различные типы ПЛК, изготовленные разными производителями. Поэтому логичным видится рассмотрение практикуемых машин, а также типичное исполнение таких систем.

• 1 Что такое ПЛК — характеристика индустриального компьютера

• 1.1 Что представляет собой модуль процессора?
• 1.2 Что такое схемные шины индустриальных ПЛК?
• 1.3 Что такое модуль питания ПЛК индустриальный?
• 1.4 Что такое модульная организация ввода / вывода?

• 2.1 Что такое ПЛК малые или компактные?
• 2.2 Что такое ПЛК в конструкции среднего размера?
• 2.3 Что такое ПЛК как большие производительные системы?

Что такое ПЛК — характеристика индустриального компьютера

Благодаря прочной конструкции, исключительным функциональным возможностям, таким как:

• ПИД-регуляторы,
• последовательное управление,
• таймеры и счетчики,
• простота программирования,
• надежные возможности управления,
• простота использования аппаратных средств,

программируемый логический контроллер видится уникальным устройством управления. Очевидный момент — ПЛК изобретён с целью замены традиционных панелей управления, работа которых во многом зависит от механических компонентов. В частности, устаревшее оборудование, как правило, основано на электромагнитных реле.

Современные программируемые логические контроллеры способны непрерывно контролировать входные сигналы, поступающие от датчиков и вырабатывать выходные решения для управления исполнительными механизмами.

Достигается такого рода функционал за счёт специально разработанной компьютерной программы. Каждую систему ПЛК составляют как минимум три модуля:

1. Модуль процессора.
2. Модуль питания.
3. Модуль ввода / вывода (один или несколько).

Что представляет собой модуль процессора?

Этот компонент ПЛК содержит центральный микропроцессор и систему памяти. Микропроцессор модуля отвечает за выполнение всех необходимых вычислений, плюс обеспечивает обработку данных, принимая входные сигналы и вырабатывая соответствующие выходные сигналы.

Система памяти обычно организована блоками ROM (Read Only Memory) – постоянная память и блоками RAM (Random Access Memory) – память произвольной выборки. Первый вид (ROM) содержит операционную систему, драйвер и прикладные программы. Второй вид (RAM) хранит написанные пользователем программы и рабочие данные.

Системы ПЛК используют блоки памяти для сохранения пользовательских программ и данных. Поэтому даже при отсутствии источника питания все технологические данные сохраняются, благодаря чему выполнение пользовательской программы становится возможным сразу после возобновления питания.

Своеобразной особенностью ПЛК является отсутствие необходимости использования клавиатуры или монитора для перепрограммирования процессора каждый раз, когда это необходимо. Сохраняемая память может быть реализована посредством использования:

• долговечных батарей,
• модулей EEPROM,
• технологий флэш-памяти.

Что такое схемные шины индустриальных ПЛК?

Некоторые модульные ПЛК содержат на задней панели схемные шины (стойки), где все модули, такие как ЦП и другие модули ввода / вывода, подключены к соответствующим слотам. Эта шина обеспечивает связь между процессором и модулями ввода / вывода для отправки или получения данных.

Связь устанавливается путём адресации модулей ввода / вывода в соответствии с расположением модуля ЦП вдоль шины. Некоторые шины обеспечивают необходимую мощность для схемы модуля ввода / вывода, но не обеспечивают питание датчикам, исполнительным механизмам, в схеме ввода / вывода.

Что такое модуль питания ПЛК индустриальный?

Питающие модули обеспечивают необходимую мощность всей системы контроллера посредством преобразования доступной мощности переменного тока в мощность постоянного тока для модулей ЦП и ввода / вывода.

Обычно выход постоянного напряжения 5В управляет схемой компьютера, тогда как напряжением 24 вольта постоянного тока питаются шины, где используется несколько датчиков, а также исполнительных механизмов.

Что такое модульная организация ввода / вывода?

Модули ввода и вывода ПЛК позволяют подключать датчики и различные исполнительные механизмы к системе для определения или контроля переменных в реальном времени:

• температуры,
• расхода давления,
• влажности и других.

Схематичное исполнение ввода / вывода различается по типу, диапазону и возможностям. Некоторые схемы включают следующее:

1. Модуль цифрового ввода / вывода, используемый для подключения датчиков, исполнительных механизмов цифрового характера. Только для включения и выключения. Эти схемы доступны под переменный и постоянный ток с переменным количеством цифровых входов и выходов.
2. Аналоговые модули ввода / вывода под использование датчиков, исполнительных механизмов, поддерживающих аналоговые электрические сигналы. В состав схем встроен аналого-цифровой преобразователь. Количество доступных каналов также варьируется в зависимости от приложения.
3. Модули интерфейса связи — интеллектуальные схемы ввода / вывода, организующие обмен информацией между процессором и сетью. Используются для связи с другими ПЛК и компьютерами, расположенными в непосредственной близости или на удалённом расстоянии.

Типичное исполнение программируемых логических контроллеров

Программируемые логические контроллеры (ПЛК) интегрируются как единичные или модульные системы.

Индустриальный единичный ПЛК содержит несколько схемных блоков в одном корпусе. Следовательно, возможности ввода / вывода определяются производителем, а не пользователем. Некоторые интегрированные ПЛК позволяют подключать дополнительные входы / выходы, обеспечивая модульность системы.

Модульный ПЛК также содержит ряд компонентов, подключаемых к общей шине ввода / вывода. При этом поддерживается возможность аппаратного расширения. Такая система содержит блок питания, процессор, схемы ввода / вывода, подключаемые к одной шине с поддержкой определения пользователем.

Модульные ПЛК выпускают разные по размерам, укомплектованные источником питания переменного тока, наделённые вычислительными возможностями и широкой поддержкой ввода / вывода.

Между тем модульные индустриальные ПЛК разделятся на:

устройства в зависимости от объёма памяти, программ и количества функций ввода / вывода.

Что такое ПЛК малые или компактные?

Конструкция спроектирована в виде компактного, прочного блока, который обычно размещается в непосредственной близости с контролируемым оборудованием. Компактные ПЛК используются для замены встроенной логики реле, счетчиков, таймеров и т. д.

Расширяемость такой системы в плане ввода / вывода ограничена до одного или двух устройств. Малые аппараты используют список логических команд или язык релейной логики в качестве языка программирования.

Что такое ПЛК в конструкции среднего размера?

Эта разновидность в основном используется в промышленно-производственном секторе. Аппараты позволяют использовать множество подключаемых модулей, которые монтируются на объединительной плате системы.

Несколько сотен точек ввода / вывода обеспечиваются путём добавления дополнительных плат ввода / вывода. Дополнительно к этому средние по размерности ПЛК предоставляют средства связи.

Что такое ПЛК как большие производительные системы?

Конструкции подобного исполнения используются на местах, где востребованы сложные функции управления процессом. Производительность больших контроллеров управления значительно выше, чем средних аппаратов с точки зрения памяти, языков программирования, точек ввода / вывода, коммуникационных модулей и т. д.

В основном крупные индустриальные контроллеры используются:

• системами диспетчерского управления и сбора данных (SCADA),
• крупными индустриальными предприятиями,
• распределенными системами управления и т. п.

Что такое ПЛК — технический вывод

Комбинация управляющих структур PLC и SCADA, в основном задействованных в секторе промышленной автоматизации. Оборудование применяемое также в системах электроснабжения — передача и распределение электроэнергии.

Программируемая последовательная коммутация — ещё одно важное направление определяющее, что такое ПЛК. Следовательно, выбор оборудования для определённого применения неизбежно сопровождается применением разных типов программируемых логических контроллеров.

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Z-Сила — публикации материалов интересных полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мульти-тематическая информация — СМИ .

Источник: zetsila.ru