Виды и особенности программируемых логических контроллеров

Что такое программируемый логический контроллер

Контроллеры для систем автоматизации — это логические устройства, которые управляют физическими процессами системы по алгоритму, который зависит от полученной при помощи датчиков информации.

Принцип работы ПЛК

Контроллеры собирают и обрабатывают сигналы с датчиков в соответствии с прикладным алгоритмом управления и выдаёт управляющие воздействия на исполнительные устройства. В обычном порядке работы контроллер безостановочно осуществляет данный цикл до 50 раз в секунду.

Рабочий режим ПЛК состоит из повторяющихся однотипных циклов, каждый из которых содержит три этапа:

• опрос всех датчиков с регистрацией их состояния в оперативной памяти;
• систематический анализ рабочей программы с применением данных о текущем положении датчиков и с формированием управляющих воздействий, которые записываются в буферные регистры;
• одновременное обновление контроллером состояния каждого своего выхода и старта очередного этапа опроса датчиков.

Виды логических контроллеров

Логические контроллеры бывают нескольких типов:

• для малых систем автоматизации;
• для средних систем автоматизации;
• для больших систем автоматизации.

Логические контроллеры для малых систем автоматизации рассчитаны на 15–100 входов и выходов, которые управляют небольшими машинами, например двигателями. Малый ПЛК оснащается следующими компонентами:

– порты последовательной связи, настроенными для подключения к приводам и датчикам по каналам RS-232 или RS-485;

– компактные DIN-реечные корпусы;

– встроенные дискретные и аналоговые входы и выходы;

– встроенный Ethernet порт.

Для лёгкого встраивания в имеющиеся системы управления, малые контроллеры приобретаются отдельными модулями.

Логические контроллеры для средних систем автоматизации рассчитаны на 100–300 входов и выходов. Благодаря им автоматизируется управление сборочными линиями. У средних контроллеров следующие особенности:

– большой объём памяти;

– расширенные коммуникационные порты;

– высокая скорость обработки;

– дополнительные устройства ввода/вывода;

– увеличенная мощность ресурсов;

– наличие порта Ethernet для подключения к сетям верхнего уровня;

– учёт реального времени с помощью встроенных часов;

– встроенные дискретные и аналоговые входы и выходы;

– защита от кратковременного перебоя электричества за счёт встроенной батареи.

Логические контроллеры для больших систем автоматизации рассчитаны на 300–2000 входов/выходов. Большие ПЛК автоматизируют управление крупногабаритным оборудованием, например турбинами.

Входы и выходы контроллеров бывают трёх типов:

• дискретные;
• аналоговые;
• специализированные.

Дискретные входы работают на приём сигналов от дискретных кнопок, концевиков, термостатов и пр. Для функционирования контроллеров унифицированным напряжением считается 24В. Как только на своём входе контроллер получит импульс, равный обозначенному напряжению, вход является включённым. При этом каждый вход получает лишь один бинарный сигнал, т.е. 1 бит информации, и бывает включённым или выключенным. В иных случаях, когда описание данных не укладывается в 1 бит, применяется одновременно несколько входов.

Дискретные выходы управляют устройствами на основе принципа "включить/выключить". Данные сигналы подаются на лампочки, магнитные пускатели, клапаны.

Аналоговые входы постоянно подают сигнал с различных устройств. Аналоговые сигналы различаются по величине силы тока и напряжения, поэтому для передачи данных применяется показатель напряжения, который может меняться. Программирование контроллеров в подобном случае функционирует с настройкой показателей в зависимости от конкретных физических величин.

Работать с аналоговым входом легче - так сигнал после входа переводится в цифровые данные. Поэтому программирование микроконтроллеров pic считается почти полноценным программированием, которое эксплуатирует свою среду для создания программ.

Аналоговые выходы плавно управляют устройствами. Унифицированные значения для выходных сигналов подобны входным показателям.

Специализированные входы и выходы управляют нестандартными устройствами и датчиками. По специализированным входам/выходам проходят разные сигналы и питание. Не имеют унифицированных значений.

Модуль расширения

Модули расширения PLC приспосабливают контроллер для определённых задач. Они увеличивают количество входов и выходов, с которыми работает управляющее устройство, дополняя систему ввода и вывода дискретными и аналоговыми каналами входных и выходных сигналов с определёнными характеристиками.

Особенности модулей расширения:

• Поддержка до 4 постоянных подключений по протоколам MODBUS и TCP;
• От 5 до 32 оптоизолированных входов и релейных/транзисторных выходов;
• Поддержка MODBUS TCP, MODBUS RTU и TCP;
• Режим «прозрачной» передачи по протоколу TCP;
• Встроенная система конвертации сигнала MODBUS TCP в MODBUS RTU;
• Функционирует как MODBUS TCP сервер;
• 10Мb/100Мb соединение через Ethernet-порт (только у ETH версий);
• Возможность задавать и сохранять параметры модуля с помощью компьютера.

Модуль памяти

В программируемом логическом контроллере применяются следующие виды памяти:

• Оперативная память (ОЗУ);
• Постоянная память (ПЗУ);
• Съёмная.

Оперативная память (ОЗУ) – это память, используемая программами в период их работы. Оперативная память - энергозависимое хранилище информации, то есть, когда программа останавливается или устройство выключается, память очищается. Отдельные ПЛК применяют данную память для хранения переменных и программных данных и зачастую оснащены резервной батареей. Если при производства на заводе отключится электроэнергия, значения переменных вернутся к значениям по умолчанию.

В системах человеко-машинного интерфейса или промышленных ПК оперативная память определяет скорость системы. Как и на классическом ПК, при добавлении оперативной памяти у программ появится больше места для хранения временных данных во время работы приложений.

На схеме ниже указана структурная схема ОЗУ с произвольным доступом. Под 1-4 указаны:

Постоянная память (ПЗУ) – это цифровая память, реализованная в микросхеме, которая доступна при загрузке ПК. В ПЛК в ПЗУ хранятся системные переменные и операционная система.

Съёмная память является энергонезависимой и съёмной, но не все ПЛК поддерживают такой вид хранения памяти. Большинство систем человеко-машинного интерфейса и промышленных компьютеров обладают USB-портом, где съёмные устройства хранят данные. ПЛК, поддерживающие съёмное хранилище, в большинстве случаев применяют лишь для резервного копирования, архивирования данных.

Модуль связи

Различают два вида передачи данных посредством ПЛК:

• узкополосная;
• широкополосная.

Узкополосная обеспечивает скорость обмена на уровне сотен килобит в секунду и передаёт данные между устройствами.

Широкополосную используют для обмена данными и передачи мультимедийного контента на скорости от десятков до сотен мегабит в секунду.

Модуль питания

Устройство обеспечивает нужным напряжением и электрической мощностью всю систему: модули ввода-вывода, процессор, аналоговые и цифровые модули. У них есть защита от перегрузок, короткого замыкания, встроенный механизм автоматической регулировки напряжения. Приборы создают гальваническую изоляцию между питанием ПЛК и другими устройствами в системе. В системах с большим количеством модулей ПЛК может потребоваться монтаж нескольких модулей питания для оснащения подходящей электрической мощности.

Таблица языков программирования ПЛК

Особенности логических контроллеров

• алгоритмы для работы контроллеров пишутся на высоких языках релейной логики;
• контроллеры с HMI подключаются к устройству напрямую к портам контроллера и работают при перебоях питания;
• периферия ПЛК приспособлена для управления технологическими процессами;
• простота при использовании и внесении необходимых изменений;
• прочная конструкция.

Область применения логических контроллеров

• системы отопления, вентиляции, котлов;
• HVAC-системы;
• жилищно-коммунальное хозяйство;
• малые станки и механизмы;
• системы торгового оборудования и сбора данных;
• водоканальные системы;
• климатическое оборудование;
• строительное производство;
• насосные станции;
• климатическое промышленное оборудование;
• пищеперерабатывающая промышленность;

Купить программируемые логические контроллеры можно в интернет-магазине «Промышленная Автоматизация».

Оставить заявку или получить обратную связь вы можете написав нам на info@industriation.ru или позвонив по бесплатному номеру 8 800 550-72-52. Специалисты отдела продаж подберут оборудование, проконсультируют по возникшим вопросам и проконтролируют поставку.