Что такое программируемый логический контроллер.
Контроллер (от англ. Control) – управление. Контроллером в автоматизированных системах называют техническое средство, выполняющее функции управления физическими процессами в соответствии с заложенным алгоритмом, с использованием информации, получаемой от датчиков и выводимой на окончательные устройства. Любое устройство, способное работать автоматически, имеет в своем составе управляющий контроллер – модуль, определяющий логику работы устройства.
Программируемые логические контроллеры (ПЛК) — технические средства, используемые для автоматизации технологических процессов. Это электронное специализированное устройство, работающее в реальном масштабе времени. Основным режимом работы ПЛК выступает его длительное автономное использование, зачастую в неблагоприятных условиях окружающей среды, без серьезного обслуживания и без вмешательства человека. ПЛК обычно применяются для управления последовательными процессами, используя входы и выходы для определения состояния объекта и выдачи управляющих воздействий.
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.
Для используемых в настоящее время релейно-контактных систем управления характерна невысокая надёжность, наличие открытых контактов и др. Применение программируемых логических контроллеров (ПЛК) для автоматизации локальных систем управления является наиболее эффективным.
ПЛК программируются в соответствии со стандартом МЭК-61131-3. Программируются ПЛК с помощью специализированных комплексов, один из наиболее популярных является CoDeSys. Он включает в себя следующие языки: графические (Ladder Diagram, Function Block Diagram, Sequential Function Chart, Continuous Function Chart), текстовые (Instruction List, Structured Text).
Первый в мире программируемый логический контроллер появился в середине XX века. Modicon 084 представлял собой шкаф с набором соединённых между собой реле и контактов, его память составляла лишь 4 килобайта. Термин ПЛК ввел Аллен-Брадли в 1971. Вместе с Ричардом Морли он является «отцом ПЛК».
Структура работы программируемого логического контроллера:
Алгоритм работы ПЛК:
В качестве основного режима работы ПЛК выступает его длительное автономное использование, зачастую в неблагоприятных условиях окружающей среды, без серьезного обслуживания и практически без вмешательства человека.
ПЛК имеют ряд особенностей, отличающих их от прочих электронных приборов, применяемых в машиностроении:
-
в отличие от микроконтроллера (однокристального компьютера) — микросхемы, предназначенной для управления электронными устройствами — областью применения ПЛК обычно являются автоматизированные процессы промышленного производства в контексте производственного предприятия;
-
в отличие от компьютеров ПЛК ориентированы на работу с агрегатами машин через развитый ввод сигналов датчиков и вывод сигналов на исполнительные механизмы, ориентированных на принятие решений и управление оператором;
-
в отличие от встраиваемых систем ПЛК изготавливаются как самостоятельные изделия, отдельные от управляемого при его помощи оборудования.
-
наличие расширенного числа логических операций и возможность задания таймеров и счетчиков.
-
все языки программирования ПЛК имеют легкий доступ к манипулированию битами в машинных словах, в отличие от большинства высокоуровневых языков программирования современных компьютеров.
Существуют ПЛК разного уровня сложности в зависимости от сложности решаемых задач автоматизации.
Основные операции ПЛК соответствуют комбинационному управлению логическими схемами специфических агрегатов — механических, электрических, гидравлических, пневматических и электронных.
В процессе управления контроллеры генерируют выходные сигналы (включить — выключить) для управления исполнительными механизмами (электродвигателями, клапанами, электромагнитами и вентилями) на основании результатов обработки сигналов, полученных от датчиков, либо устройств верхнего уровня.
Современные программируемые контроллеры выполняют также и другие операции, например, совмещают функции счетчика и интервального таймера, обрабатывают задержку сигналов.
Программируемые логические контроллеры среднего и высокого уровня, как правило, имеют встроенные аппаратно-программные средства управления движением, в частности, модули быстродействующих счетчиков, модули позиционирования и др., которые дают возможность сравнительно просто реализовать функции управления движением и обеспечить позиционирование с высокой точностью.
Конструктивно ПЛК приспособлены для работы в типовых промышленных условиях, с учетом загрязненной атмосферы, уровней сигналов, термо- и влагостойкости, ненадежности источников питания, а также механических ударов и вибраций. С этой целью аппаратная часть заключается в прочный корпус, минимизирующий негативное влияние ряда производственных факторов.
Главным отличием ПЛК от релейных схем управления является алгоритмы, которые реализованы с помощью программ.
На одном контроллере можно реализовать схему, эквивалентную тысячам элементов жесткой логики. При этом надежность работы схемы не зависит от ее сложности.
Программируемые логические контроллеры традиционно работают в нижнем звене автоматизированных систем управления предприятием (АСУ) — систем, непосредственно связанных с технологией производства. ПЛК обычно являются первым шагом при построении систем АСУ. Это объясняется тем, что необходимость автоматизации отдельного механизма или установки всегда наиболее очевидна. Она дает быстрый экономический эффект, улучшает качество производства, позволяет избежать физически тяжелой и рутинной работы. ПЛК по определению созданы именно для такой работы.
Основное преимущество ПЛК является в том, что один маленький механизм может заменить огромное количество электромеханических реле, а также быстрое время сканирования, компактные системы ввода/вывода, стандартизированные средства программирования и специальные интерфейсы, позволяющие подключать нетрадиционные устройства автоматики непосредственно к контроллеру или объединять разное оборудование в единую систему управления.
Классификация ПЛК:
Выбор программируемого контроллера является важной и сложной задачей при создании систем автоматического управления технологическими параметрами на любом промышленном предприятии. При его выборе необходимо учесть и оценить большое количество факторов. Объединив технологические требования к конкретному объекту автоматического управления со сравнительным анализом современных программируемых логических контроллеров, можно принять правильное решение.
ЧАВО: Программируемые логические контроллеры (ПЛК)
ЧАВО: Какая разница между ПЛК и распределенной системой управления (РСУ)?
Не смотря на то, что существуют различия между программируемыми логическими контроллерами (ПЛК) и распределенными системами управления (РСУ), эти две технологии становятся все более похожими. Но для начала немного истории.
На заре автоматизации ПЛК преимущественно использовались для управления станками.
В тоже время РСУ были лучшим выбором для управления техническими процессами в нефтегазовой и химической промышленности, такое разделение сохраняется до сих пор. ПЛК все еще применяются для управления отдельными машинами, в то время как РСУ может управлять большим числом машин или процессов на производстве.
Изображение типичной РСУ с различным уровнем связей: от полевых устройств до системы уровня всего предприятия (изображения предоставлено АВВ).
В тоже время, с появлением более мощных ПЛК и так называемых программируемых систем автоматизации (или ПСА), отличия между ПЛК и РСУ размываются. Так, ПЛК становятся быстрее и могут справляться с более сложными задачами управления. Кроме того они становятся более надежными и более похожими на РСУ. Что же касается РСУ – они стали более быстрыми и адаптивными, как ПЛК и иногда могут использоваться вместо ПЛК. Таким образом, с точки зрения функциональности ПЛК и РСУ становятся все более похожими друг на друга. Стоимость РСУ все еще больше чем у типичного ПЛК, но эта разница в стоимости сокращается.
ЧАВО: Почему большинство ПК контроллеров оснащены интерфейсом человек-машина (ЧМИ)?
Ранее многие модели ПЛК оснащались ЭЛТ (электронная лучевая трубка) экранами для отображения оперативной информации.
Тем кто не знаком с технологией ЭЛТ мониторов рекомендую почитать статьи в Википедии и посмотреть фотографии в Google Image для того чтобы иметь представление о том, как работает технология ЭЛТ. Это интересная часть истории развития контрольно-измерительного оборудования.
В мониторах ЭЛТ применены высоковольтные источники питания для генерации и управления пучками электронов, которые затем направляются на люминофорные точки расположенные на внутренней части экрана. Все это требует для работы громоздких трансформаторов и катушек для генерации магнитных полей. Так как ЭЛТ были относительно большими, тяжелыми и дорогими, они не были подходящим выбором для применения в качестве интерфейса оператора. В системах, для которых свойственно частое изменение программ или текстовый ввод, как правило, это ЧПУ станки, была предусмотрена возможность подключения клавиатуры и монитора.
Терминалы предназначенные для программирования, используемые для написания программного обеспечения для системы управления всегда оснащаются экранным интерфейсом, для того чтобы программисты могли видеть что они делают.
Поскольку терминал программирования не используется постоянно для разработки программы, загрузки и/или отладки пользовательского кода, монитор к нему подключается временно, так как в постоянном подключении монитора нет необходимости. Системы управления, основанные на реле, обычно используют кнопки и контрольные лампы в качестве дискретных пользовательских входов и выходов для отображения работы машины в качестве дешевой альтернативы ЭЛТ мониторам.
Текущее состояние дисплеев (ЧМИ) и технологий управления
С момента появления недорогих плоских дисплеев стоимость встроенных экранов как части системы управления значительно уменьшилась. В тоже время стоимость цифровой электроники снизилась до такой степени, что даже традиционную механическую кнопку стало дешевле заменить функциональным программируемым дисплеем. Учитывая, что функциональность сенсорного экрана и возможность отображения текста и графики делают его более экономичным и мощным решением для его использования в качестве машинного интерфейса для взаимодействия с оператором.
С функциональной точки зрения ЧМИ и ПК близки, так как оба оснащены управляющим процессором. Традиционный ПК использует централизованный процессор, который выполняет функции операционной системы, которая, в свою очередь, управляет всеми ресурсами, подключенными к ПК. Дисплей, память и внешние коммуникации управляются одним и тем же устройством. Дешевизна современных цифровых технологий позволяет установить дополнительный вычислительный модуль для управления экраном. Потому экономически выгодно для упрощения системы и объединения этих компонентов в одном устройстве.
Такая компоновка дает дополнительные преимущества при работе, в условиях больших сбоев, отображая диагностические сообщения, а также во время технической поддержки и обслуживания, ремонта, поддержки сетевых коммуникаций. Дополнительная функциональность и снижение стоимости сочетания плоского сенсорного экрана и компьютера в одной системе дают убедительный аргумент при создании новых систем управлений.
ЧАВО: Что необходимо знать для успешной интеграции блоков ввода/вывода с ПЛК?
Блок ввода/вывода (или I/O) – это одна из важнейших частей любого ПЛК.
На фото показан модуль ввода/вывода Allen-Bradley 1734 POINT, который оснащен цифровыми, аналоговыми и специальными портами ввода/вывода, порты данного модуля, так же как и модуля POINT Guard выполнены с защитой от погодных условий (от одного до восьми разъемов на модуль). На модуле могут быть как стандартные, так и защищенные вводы/выводы в зависимости от устройств, которые необходимо подключить (переключатели, моторы, лампы).
Вводы/выводы могут быть как аналоговые, так и цифровые, а модули вводов/выводов могут быть оснащены соответствующими входами/выходами. В данном случае применение конкретного модуля вводов/выводов будет зависеть от типа источника входного сигнала.
Например, порты ввода/вывода цифровых сигналов могут быть подключены к устройствам, которые могут находиться в двух состояниях – включено или выключено, например переключатели или исполнительные устройства, такие как двигатели или реле. Аналоговые порты вводы/выводы могут работать с непрерывно изменяющимися сигналами, такими как температура, давление или скорость, где входными устройствами будут преобразователи соответствующих физических величин – температуры (термопары), давления (манометры), скорости (тахометры). В общем случае, аналоговый вход требует большей обработки, в сравнении с цифровым входом. Поэтому чем больше аналоговых вводов/выводов, тем больше нужно процессорного времени и памяти для корректной обработки сигналов поступающих на них. Типичные диапазоны аналоговых сигналов, используемые в промышленности: напряжение 0-5В или 0-10В, ток 4-20мА или 0-20мА.
Кроме того, существует два подхода в использовании модулей ввода/вывода. Такие модули могут быть или интегрированными или распределенными.
Интегрированный модуль, исходя из названия, является частью ПЛК (установлен на одном шасси или в одной стойке с ПЛК). Распределенный модуль может быть встроен в станок чтобы, таким образом, находится в непосредственной близости к измеряемому процессу или к исполнительным органам.
Важнейшим условием при выборе модуля ввода/вывода ПЛК является понимание технических требований к конкретному случаю применения такого модуля, а именно тип модуля (цифровой или аналоговый) и количество точек входа/выхода необходимых системе. Производители ПЛК как правило предлагают модули расширения портов ввода/вывода, которые могут быть добавлены в ПЛК для обработки большего количества разных типов входных или выходных сигналов по мере того как станок модифицируется для большего соответствия предъявляемым к нему требований.
ЧАВО: Как драйверы шаговых двигателей работают с контроллерами шаговых двигателей на основе ПЛК?
Программируемые логические контроллеры или ПЛК – это компьютеры, которые управляют системами автоматизации и контроля движения, они работают в режиме реального времени, в этом режиме входные данные должны быть обработаны и соответствующие сигналы должны быть выведены на выходы в ограниченный промежуток времени.
Обычно ПЛК хранят программы алгоритмов в энергонезависимой памяти или в памяти с батарейным питанием. Использование ПЛК для управления шаговым двигателем позволяет управлять механизмами программно, без необходимости менять положение переключателей и ручной перестройки цепей. Использование ПЛК вместе с шаговым двигателем имеет ряд уникальных аспектов. ПЛК не является драйвером и не может создавать напряжений и токов, необходимых для нормальной работы шаговых двигателей. ПКЛ формирует управляющие сигналы для драйвера, который непосредственно и отвечает за формирование сигналов с необходимыми токами и напряжениями, таким образом, формируется линия управления – ПЛК, драйвер, двигатель. В случае, если применяется петля обратной связи, ПЛК получает сигналы от двигателей, энкодеров и датчиков. Такая обратная связь может быть учтена в программном обеспечении ПЛК, и такая программа будет учитывать данный обратной связи и вносить коррективы во время работы установки.
На фото изображен программируемый логический контроллер производства Mitsubishi Electric.
Надежное исполнение отличает его от других контроллеров.
ПЛК имеет много общего с персональным или настольным компьютером. Так же как и ПК, ПЛК имеет ОЗУ, ЦПУ, ПЗУ, прошивку и другие сходные компоненты. Как правило, ПЛК спроектированы так, чтобы быть более прочными и работоспособными при работе в условиях промышленного производства. Не смотря на то, что в качестве ПЛК можно использовать обычный ПК, как правило, этого избегают, так как операционные системы и компьютеры, предназначенные для бытового использования недостаточно гибкие и надежные.
Инженеры или ученые-программисты пишут код, который управляет диском и алгоритмами, полученный код работает на ПЛК и отслеживает, все операции и инженеры могут его модифицировать в ответ на изменяющиеся условия работы. Драйверы подключаются к портам ввода/вывода ПЛК, как правило, это стандартизированные разъемы, такие как USB и Ethernet, но могут быть использованы и проприетарные конструкции разъемы. Подключение ПЛК к различным компонентам позволяет драйверам шаговых двигателей хорошо интегрироваться в систему.
Что такое ПЛК? | Индуктивная автоматизация
Если вы знакомы с промышленной автоматизацией, возможно, вы слышали о ПЛК. Итак, что такое ПЛК и почему они так важны в мире автоматизации?
ПЛК означает программируемый логический контроллер. Это промышленные компьютеры, используемые для управления различными электромеханическими процессами на производстве, на заводах или в других средах автоматизации.
ПЛК различаются по размеру и форм-фактору. Некоторые из них достаточно малы, чтобы поместиться в вашем кармане, в то время как другие достаточно велики, чтобы для их установки требовались собственные прочные стойки. Некоторые ПЛК могут быть оснащены задними панелями и функциональными модулями для различных типов промышленных приложений.
ПЛК широко используются в различных отраслях промышленности, поскольку они быстры, просты в эксплуатации и считаются простыми в программировании. ПЛК можно запрограммировать несколькими способами, от релейной логики, основанной на электромеханических реле, до специально адаптированных языков программирования BASIC и C, и это лишь некоторые из них.
В настоящее время в большинстве ПЛК используется один из следующих 5 языков программирования: лестничная диаграмма, структурированный текст, диаграмма функциональных блоков, список инструкций или схемы последовательных функций.
Системы SCADA и HMI позволяют пользователям просматривать данные из производственного цеха и предоставляют пользователям интерфейс для ввода управляющих данных, а ПЛК являются важным компонентом аппаратного обеспечения в этих системах.
ПЛК действуют как физические интерфейсы между устройствами на заводе или в производственном цеху и системой SCADA или HMI. ПЛК связываются, контролируют и контролируют автоматизированные процессы, такие как сборочные линии, функции машин или роботизированные устройства.
Функции ПЛК делятся на три основные категории: входы, выходы и ЦП. ПЛК собирают данные с производственного этажа, контролируя входы, к которым подключены машины и устройства. Затем входные данные обрабатываются ЦП, который применяет к данным логику в зависимости от состояния ввода.
Затем ЦП выполняет созданную пользователем программную логику и выводит данные или команды на машины и устройства, к которым он подключен.
Существует два основных типа ввода: ввод данных от устройств и машин и ввод данных, осуществляемый человеком. Входные данные от датчиков и машин отправляются в ПЛК. Входы могут включать состояния включения/выключения для таких вещей, как механические переключатели, кнопки и энкодеры. Высокое/низкое состояние для таких вещей, как температура, датчики давления и детекторы уровня жидкости, или открытое/закрытое состояние для таких вещей, как насосы и значения.
Ввод данных с участием человека включает нажатия кнопок, переключателей, датчиков таких устройств, как клавиатуры, сенсорные экраны, пульты дистанционного управления или устройства чтения карт. Выходы — это физические действия или визуальные результаты, основанные на логике ПЛК в ответ на эти входы. Физические выходы включают в себя запуск двигателей, включение света, опорожнение клапана, включение нагрева или отключение насоса.
Визуальные выходные данные отправляются на такие устройства, как принтеры, проекторы, GPS или мониторы.
ПЛК работают циклически. Во-первых, ПЛК определяет состояние всех подключенных к нему устройств ввода. ПЛК применяет созданную пользователем логику, а затем выполняет ее на основе входных состояний. Затем ПЛК выводит команды на любое устройство вывода, подключенное к ПЛК, включая или выключая их. После выполнения всех этих шагов ПЛК выполняет проверку безопасности, взаимодействуя с терминалами внутренней диагностики и программирования, чтобы убедиться, что все находится в нормальных рабочих условиях. ПЛК возобновляет цикл каждый раз, когда процесс завершается.
Благодаря большому количеству доступных драйверов устройств Ignition вы можете подключить Ignition практически к любому современному или устаревшему ПЛК. После установки драйвера устройства данные можно просматривать или отправлять в ПЛК. Теперь, когда данные ПЛК доступны для системы тегов Ignition, вы можете делать гораздо больше с надежными базовыми модулями Ignition.
Создайте комплексную систему SCADA и MES, систему HMI, решение для аварийной сигнализации и отчетности или решение для всего предприятия, позволяющее просматривать и контролировать данные на ПЛК на любом уровне организации.
Традиционно ПЛК обмениваются данными, используя метод опроса-ответа. Как правило, в локальных заводских и производственных условиях этот тип связи прекрасно подходит, поскольку расстояния связи короткие и в основном проводные. При опросе-ответе ПЛК постоянно обмениваются данными для проверки любых изменений данных.
По мере того, как промышленный Интернет вещей (IIoT) становится все более популярным, возрастает потребность в данных из удаленных мест. Это приводит к увеличению числа ПЛК и вычислительных устройств на границе сети. Связь с периферийными устройствами предполагает большие расстояния, на которых чаще используются сотовые сети. Из-за высокой частоты обмена данными с ответом на запрос сотовая сеть повлечет за собой невероятно высокую стоимость.
Чтобы решить эту проблему, такие решения, как MQTT, используют протокол публикации-подписки для оптимизации обмена данными с периферии сети. В то время как современные ПЛК используют современные протоколы связи, устаревшие ПЛК, которые все еще находятся на границе сети, требуют дополнительного оборудования для доведения их до нужной скорости. Пограничные шлюзы, такие как Ignition Edge IIoT, вместе с брокером MQTT извлекают данные из устаревших ПЛК с помощью опроса-ответа, а затем передают данные с использованием протокола публикации-подписки.
Эта архитектура IIoT позволяет промышленным организациям создавать решения IIoT поверх существующих систем. Это улучшает использование пропускной способности и делает данные ПЛК с периферийных сетей широко доступными по всей организации.
В отрасли продолжают появляться новые продукты, выходящие на рынок, начиная от таких устройств, как программируемые контроллеры автоматизации (PAC), которые сочетают в себе функциональность ПЛК с функциональностью ПК более высокого уровня, и заканчивая встроенным промышленным оборудованием.
Даже с этими новыми продуктами ПЛК остаются популярными из-за их простоты, доступности и полезности. А такое программное обеспечение, как Ignition, позволит организациям максимизировать свою полезность на долгие годы вперед.
404: Страница не найдена
Страница, которую вы пытались открыть по этому адресу, похоже, не существует. Обычно это результат плохой или устаревшей ссылки. Мы извиняемся за любые неудобства.
Что я могу сделать сейчас?
Если вы впервые посещаете TechTarget, добро пожаловать! Извините за обстоятельства, при которых мы встречаемся. Вот куда вы можете пойти отсюда:
Поиск- Пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы сообщить, что эта страница отсутствует, или используйте поле выше, чтобы продолжить поиск
- Наша страница «О нас» содержит дополнительную информацию о сайте, на котором вы находитесь, WhatIs.com.
- Посетите нашу домашнюю страницу и просмотрите наши технические темы
Просмотр по категории
Сеть
- Многопротокольная коммутация по меткам (MPLS)
Многопротокольная коммутация по меткам (MPLS) — это механизм коммутации, используемый в глобальных сетях (WAN).
- компьютерная сеть
Компьютерная сеть представляет собой группу взаимосвязанных узлов или вычислительных устройств, которые обмениваются данными и ресурсами друг с другом.
- Оптимизация WAN (ускорение WAN)
Оптимизация глобальной сети, также известная как ускорение глобальной сети, представляет собой набор технологий и методов, используемых для улучшения …
Безопасность
- трехфакторная аутентификация (3FA)
Трехфакторная аутентификация (3FA) — это использование учетных данных для подтверждения личности из трех отдельных категорий аутентификации…
- кибершпионаж
Кибершпионаж (кибершпионаж) — вид кибератаки, которую злоумышленники осуществляют против предприятия или правительства…
- управление доступом на основе ролей (RBAC)
Управление доступом на основе ролей (RBAC) — это метод ограничения доступа к сети на основе ролей отдельных пользователей в пределах .
..
..ИТ-директор
- системы, основанные на знаниях (KBS)
Системы, основанные на знаниях (KBS), — это компьютерные программы, которые используют централизованное хранилище данных, известное как база знаний, для …
- Закон Сарбейнса-Оксли
Закон Сарбейнса-Оксли от 2002 года — это федеральный закон, устанавливающий широкомасштабные аудиторские и финансовые правила для публичных компаний.
- устав проекта
Устав проекта — это формальный краткий документ, в котором указывается, что проект существует, и предоставляется руководителям проекта письменные полномочия на…
HRSoftware
- вовлечения сотрудников
Вовлеченность сотрудников — это эмоциональная и профессиональная связь, которую сотрудник испытывает к своей организации, коллегам и работе.
