Какво е програмируем логически контролер

Контролер (от англ. Control) — контрол. Контролерът в автоматизирани системи е техническо средство, което изпълнява функциите за управление на физически процеси в съответствие с определения алгоритъм, използвайки информация, получена от сензори и показана на крайни устройства. Всяко устройство, което може да работи автоматично, включва контролен контролер — модул, който определя логиката на работата на устройството.

Програмируеми логически контролери (PLC) — технически средства, използвани за автоматизиране на технологичните процеси. Това е електронно специализирано устройство, работещо в реално време.

PLC може да се програмира цифрово и по този начин много лесно да се адаптира към изискванията на конкретен процес. С нарастващите изисквания към съвременните машини и производствени процеси, PLC решенията за автоматизация се превърнаха в неразделна част от ежедневното индустриално производство.

Основният начин на работа на PLC е неговата дългосрочна автономна употреба, често при неблагоприятни условия на околната среда, без сериозна поддръжка и без човешка намеса. ПЛК обикновено се използват за управление на последователни процеси, като се използват входове и изходи за определяне на състоянието на обекта и издаване на контролни действия.

Програмируемите логически контролери са идеални за индивидуално управление на различни приложения, машини, системи и процеси или цифрово управление на мощността.

Програмируем логически контролер е микропроцесорно устройство, предназначено за събиране, преобразуване, обработка, съхраняване на информация и генериране на управляващи команди, имащо краен брой входове и изходи, сензори, ключове, задвижващи механизми, свързани с тях към обекта за управление, и проектирано да работи в режими в реално време.

Типичният PLC се състои от следните части:

• Например бутони, светлинни бариери или температурни сензори са свързани към блока за управление чрез входовете. Благодарение на тези компоненти PLC системата може да следи текущото състояние на машината.
• Изходите са свързани към устройство като електрически двигатели, хидравлични клапани, които PLC използва за управление на конкретна машина.
• Потребителска програма — софтуер за PLC, осигурява превключване на изходи в зависимост от активирането на входовете.
• Комуникационният интерфейс се използва за свързване на PLC към други системи.
• PLC включва също собствено захранване, централен процесор и вътрешна шина.

Използваните в момента релейно-контактни системи за управление се характеризират с ниска надеждност, наличие на отворени контакти и др. Използването на програмируеми логически контролери (PLC) за автоматизация на локални системи за управление е най-ефективното.

С течение на времето PLC продължават да се развиват и да се адаптират към специфичните нужди в индустриалната среда. PLC функциите имат редица предимства: поради своята гъвкавост, те могат да се използват в голямо разнообразие от индустрии. Настройките могат да се променят по всяко време без намеса в работата на самото оборудване.

Само индивидуално програмируеми устройства за контрол, мониторинг и регулиране на производителността на производствените машини могат да задоволят високите изисквания на съвременната индустрия.

PLC обикновено може да се инсталира директно на машината за производство. Това спестява необходимото пространство. Освен че може да управлява дистанционно PLC, едно от най -големите му предимства е неговата комуникационна способност.

PLC са програмирани в съответствие със стандарта IEC-61131-3. PLC се програмират с помощта на специализирани комплекси, един от най -популярните е CoDeSys. Той включва следните езици: графичен (стълбова диаграма, функционална блокова диаграма, последователна функционална диаграма, непрекъсната функционална диаграма), текст (списък с инструкции, структуриран текст).

Първият в света програмируем логически контролер се появява в средата на 20 век. Modicon 084 беше шкаф с набор от взаимосвързани релета и контакти, паметта му беше само 4 килобайта. Терминът PLC е въведен от Алън-Брадли през 1971 г. Заедно с Ричард Морли той е «бащата на PLC».

Първата от тези системи се приписва на двама техници, Ричард Е. Морли и Одо Дж. Стругър. Докато Морли въвежда своята система Modicon 084 като „полупроводников полупроводников компютър“ през 1969 г., Одо Дж. Стругер помага за разработването на PLC за базирания в Уисконсин Алън-Брадли. И двамата инженери се считат за създатели на първия програмируем логически контролер (PLC). С течение на времето изискванията към производствената среда по света нараснаха. По този начин PLC се разви и беше пуснат в експлоатация в много версии.

— Електроинженер Яков Кузнецов

Структурата на програмируемия логически контролер:

Алгоритъм на работа на PLC:

Основният режим на работа на PLC е неговата дългосрочна автономна употреба, често при неблагоприятни условия на околната среда, без сериозна поддръжка и практически без човешка намеса.

PLC имат редица характеристики, които ги отличават от другите електронни устройства, използвани в машиностроенето:

• За разлика от микроконтролер (компютър с един чип) — микросхема, предназначена за управление на електронни устройства — PLC обикновено се използват в автоматизирани промишлени производствени процеси в контекста на производствено предприятие;

• за разлика от компютрите, PLC са фокусирани върху работата с машинни агрегати чрез усъвършенствано въвеждане на сензорни сигнали и извеждане на сигнали към задвижващи механизми, фокусирани върху вземането на решения и управлението на оператора;

• За разлика от вградените системи, PLC се произвеждат като независими продукти, отделно от контролираното от тях оборудване.

• наличието на разширен брой логически операции и възможност за настройка на таймери и броячи.

• Всички езици за програмиране на PLC имат лесен достъп до манипулиране на битове в машинни думи, за разлика от повечето езици за програмиране на високо ниво на съвременните компютри.

Има ПЛК с различни нива на сложност, в зависимост от сложността на задачите за автоматизация, които трябва да бъдат решени.

Основните операции на PLC съответстват на комбинираното управление на логическите вериги на специфични агрегати — механични, електрически, хидравлични, пневматични и електронни.

В процеса на управление контролерите генерират изходни сигнали (включване — изключване) за управление на задвижващи механизми (електродвигатели, клапани, електромагнити и клапани) въз основа на резултатите от обработката на сигнали, получени от сензори или устройства от горно ниво.

Съвременните програмируеми контролери изпълняват и други операции, например комбинират функциите на брояч и интервален таймер и се справят със закъсненията на сигнала.

Програмируемите логически контролери на средно и високо ниво по правило имат вграден хардуер и софтуер за управление на движението, по-специално високоскоростни броячни модули, модули за позициониране и т.н., които дават възможност за сравнително лесно изпълнение на функциите за управление на движението и осигуряват позициониране с висока точност.

Структурно PLC са адаптирани за работа в типични промишлени условия, като се вземат предвид замърсената атмосфера, нивата на сигнала, термичната и влагоустойчивостта, ненадеждността на захранванията, както и механичните удари и вибрации. За тази цел хардуерната част е затворена в здрав корпус, който свежда до минимум отрицателното въздействие на редица производствени фактори.

Основната разлика между PLC и релейните управляващи вериги са алгоритмите, които се реализират с помощта на програми. Един контролер може да реализира схема, еквивалентна на хиляди твърди логически елементи. Освен това надеждността на веригата не зависи от нейната сложност.

Програмируемите логически контролери традиционно работят в долния ред на автоматизираните системи за управление на предприятието (ACS) — системи, пряко свързани с производствените технологии.

PLC обикновено са първата стъпка в изграждането на системи за контрол. Това е така, защото необходимостта от автоматизиране на една машина или завод винаги е най -очевидна. Дава бърз икономически ефект, подобрява качеството на производството, избягва физически тежката и рутинна работа. PLC по дефиниция са създадени за тази работа.

Основното предимство на PLC е, че един малък механизъм може да замени огромен брой електромеханични релета, както и бързо време за сканиране, компактни I / O системи, стандартизирани инструменти за програмиране и специални интерфейси, които позволяват свързването на нестандартни устройства за автоматизация директно към контролера или комбиниране на различно оборудване в единна система за управление.

Как да изберем правилния PLC

Изборът на програмируем контролер е важна и трудна задача при създаването на системи за автоматичен контрол на технологичните параметри във всяко индустриално предприятие.

При избора му е необходимо да се вземат предвид и оценят голям брой фактори. Комбинирайки технологичните изисквания за конкретен обект за автоматично управление със сравнителен анализ на съвременните програмируеми логически контролери, можете да вземете правилното решение.

PLC класификация:

Когато купувате PLC, първата стъпка е внимателно да прецените кой тип е подходящ за предназначението.

Класическите PLC са модули, които обикновено могат да бъдат програмирани с помощта на компютър. След това компютърът вече не е необходим за работа на самия PLC. По принцип трябва да се прави разлика между модулни, компактни и прорези PLC.

Компактните PLC обикновено са по -евтини и заемат по -малко място. След това се използва главно за малки процеси на автоматизация.

В допълнение към приложенията, базирани на компютърната платформа, има и компактни PLC, които могат да бъдат програмирани от контролен панел без компютър.

Модулните PLC предлагат възможност за гъвкаво сглобяване на блока за управление от отделни модули, така че да могат да се програмират по-сложни автоматизирани задачи.

Има модули, които могат да бъдат внедрени в системата като плъгин карти в свободен слот на дънната платка.

Необходимо е също така да се прави разлика между PLC по начина, по който вършат работата си. В допълнение към моделите, които контролират входовете в предварително определен цикъл, и PLC, които обработват изходите на различни етапи, са налични и PLC модели, управлявани от събития.

Преди да закупите PLC, трябва да обърнете специално внимание на броя на входовете и изходите.Освен това е необходимо да се вземат предвид и други параметри, които не са взети предвид при първоначалното планиране. Помислете също дали имате нужда от PLC с интегриран дисплей и сензорен панел. В някои случаи четенето на стойностите и управлението на системата чрез съществуващата ИТ инфраструктура може да бъде достатъчно.

Какво е HMI

HMI (Интерфейс човешка машина) — комуникационен интерфейс между човек и машина. Тези интуитивни и удобни за потребителя интерфейси се използват, за да позволят на потребителите да работят и да работят с машини без задълбочени познания за PLC програмиране. Един вид HMI устройства са SCADA системи: Системи за събиране на данни и експлоатационен контрол (SCADA системи)