Что такое ПЛК? Об индустриальных программируемых логических контроллерах

Что такое ПЛК? Об индустриальных программируемых логических контроллерах

Программируемый логический контроллер (ПЛК), прежде всего, следует рассматривать индустриальным компьютером, представляющим основной компонент сектора промышленной автоматизации. Программируемый логический контроллер представляет систему даже более специализированную, чем цифровой компьютер, используемый как в промышленности, так и в других областях, где требуются системы управления. На современном рынке доступны различные типы ПЛК, изготовленные разными производителями. Поэтому логичным видится рассмотрение ПЛК в качестве практикуемого оборудования, а также типичное исполнение таких систем.

Обобщённая 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.

CPU224XP

ПЛК - программируемый логический контроллер управления
Современные электронные устройства управления индустриального применения. Чаще этот тип аппаратов называют просто – ПЛК, аббревиатура систем, полностью заменяющих системы электромеханической коммутации

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.

CF2N FX2N

ПЛК - индустриальные системы управления процессами
Устройствам подобного типа не страшны перебои электричества или прекращение подачи питания продолжительное время. Вся технологическая информация по управлению надёжно сохраняется

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:

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.

Модуль питания ПЛК индустриального типа

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 24В постоянного тока питаются шины, где используется несколько датчиков, а также исполнительных механизмов.

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.

ПЛК РАЗНЫЕ

Блок-схема типичного ПЛК индустриального назначения
Блок-схема типичного устройства: 1 – входы датчиков и прочих устройств; 2 – коммуникационная схема ввода; 3 – блок питания системы; 4 – микропроцессор; 5 – коммуникационная схема вывода; 6 – выходные сигналы устройств; 7 – блоки памяти; 8 – подключение программатора

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:

  • малые,
  • средние,
  • большие,

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

Малые или компактные ПЛК

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.

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.

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.

Технический вывод

Комбинация управляющих структур PLC и SCADA в основном используется в секторе промышленной автоматизации, а также в системах электроснабжения, таких как системы передачи и распределения электроэнергии. Программируемая последовательная коммутация является еще одной важной областью применения ПЛК. Следовательно, выбор оборудования для определенного применения требует нескольких соображений относительно разных типов программируемых логических контроллеров.



Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *