Работа программируемого логического контроллера

Логические контроллерыНекоторые ошибочно считают, что термин «контроллер» происходит от слова «контроль» и подразумевает проверку или учёт чего-либо. На самом деле это понятие пришло к нам из английского языка и в переводе означает «управление». Исходя из этого, становится понятно, что программируемые логические контроллеры (ПЛК) принято использовать для управления автоматизированным электрооборудованием.

Основная роль

Впервые эти вычислительные приборы были использованы в автомобильной промышленности в 60-х годах XX века для автоматизации линий сборки машин. Аппаратный способ программирования с одной стороны удешевлял производственный процесс, а с другой — требовал сложного перенастраивания одной технологической линии на другую. Для упрощения процесса настройки были выпущены контроллеры, имеющие в основе схему соединения реле.

Логические контроллеры видыПозднее появилась возможность программировать устройства с использованием машинно-ориентировочного языка. Однако такая настройка требовала внесения серьёзных изменений в систему управления, поэтому началась разработка языков программирования, упрощающих использование контроллеров. Сегодня основными являются классические алгоритмические языки и языки МЭК 61131−3.

Современные программируемые микроконтроллеры нашли довольно широкое применение. Их используют:

  • Логические контроллеры применениев сигнализации и противоаварийной защите;
  • в станках с числовым программным управлением;
  • в системах жизнеобеспечения зданий;
  • при архивировании и сборе информации;
  • в медицинской технике;
  • для управления роботизированной техникой и космическими кораблями;
  • при испытаниях различной продукции и т. д.

Программные локальные контроллеры выполняют роль не только автономного оборудования для управления работой различных технологических установок. Они также являются важной составляющей частью широкомасштабных систем больших предприятий.

Механизм действия

Существуют разные модели ПЛК, однако принцип работы контроллера любого типа одинаков.

Принцип работы контроллера

Внутри логического элемента располагается светодиод, обеспечивающий электрически изолированный высокий сигнал. Возникновение такого сигнала происходит в момент, когда переменный ток напряжением 120 вольт устанавливается между общей и входной клеммой.

Работа программируемого контроллера определяется специальной программой, составляемой и просматриваемой с помощью компьютера, соединённого с портом программирования ПЛК. Программа логического элемента отличается от схемы реле отсутствием реальных контактов переключателя или катушек реле, необходимых для создания связей между входом и выходом внутри контроллера. Все контакты являются мнимыми.

Кнопки вкл выклПрограммируемый контроллер связан с кнопочным переключателем. Этот выключатель может находиться в двух положениях:

  1. Выключенном. Сигнал на вход не поступает. В соответствии с действующей программой выход будет обесточенным. Об этом свидетельствует погасший индикатор.
  2. Включенном. Сигнал попадёт на вход, все контакты в программе активируются. От закрытого контакта сигнал транслируется на катушку. При поступлении напряжения на неё выход осветится с помощью подключённого индикатора.

Все видимые на мониторе компьютера сигналы являются не реальными электрическими компонентами, а виртуальными. Их присутствие в программном обеспечении необходимо только для напоминания о том, что происходит в схеме.

В процессе функционирования программного логического контроллера компьютер играет второстепенную роль. Он необходим лишь для написания основной программы действий и отслеживания происходящих процессов. Все поступающие команды контроллер выполняет самостоятельно без участия ПК.

Программируемые логические контроллеры

Программа логического элемента может быть изменена в любой момент. При корректировке отдельных команд необходимости в полной перенастройке всех подключённых компонентов нет. Алгоритмы действия логических элементов могут создаваться с помощью собственной лицевой панели, переносного программатора, монитора, мыши и клавиатуры.

Главным преимуществом программируемого логического контроля, в отличие от контроля посредством оборудования, является возможность использования сигналов неограниченное количество раз (в зависимости от потребностей).

Разновидности логических приборов

Широкий спектр задач, которые решаются с помощью программируемых устройств, оказывает влияние на выбор подходящего контроллера.

Моноблочный контролер

При этом следует учитывать основные характеристики прибора:

  • температурный режим;
  • надёжность;
  • наличие сертификатов на использование;
  • производитель.

При классификации ПЛК учитывается несколько факторов. Одним из них является расположение входных и выходных модулей. В соответствии с этим признаком контроллеры бывают:

  1. Модульный контролерМоноблочными. Имеют единую конструкцию. Устройство ввода-вывода является стационарным и не подлежит замене.
  2. Модульными. Входы и выходы выполняются в виде отдельных корпусов, которые располагаются в единой корзине. Пользователь может самостоятельно выбирать комбинацию сменных модулей в зависимости от того, какую задачу они должны решить.
  3. Распределёнными. В них удалённые модули входа/выхода соединяются с модулем контроллера по сети на основе интерфейса RS-485. Такой способ соединения позволяет располагать элементы на расстоянии до 1 км от основного модуля.

Отдельные виды логических аппаратов могут комбинироваться. Таким способом создаётся программируемое оборудование с увеличенным количеством каналов.

ПЛК можно устанавливать на стену, панель, дверцу шкафа или DIN-рейку. В специальном оборудовании могут использоваться бескорпусные одноплатные приборы.

В разных сферах используются различные программируемые контроллеры. В зависимости от области применения они делятся на универсальные, специализированные, коммуникационные и ПИД-контроллеры. Часто с их помощью осуществляется контроль позиционирования и перемещения, а также управление роботами.

Процессорный модуль

Важная функциональная роль в ПЛК отводится главному процессорному модулю. Он включает в себя центральный и процессорный аппарат, запоминающие устройства, сторожевой датчик и часы, отображающие реальное время. Главными параметрами такого модуля считаются тактовая частота, разрядность, тип поддерживающих портов, операции с плавающей точкой, температурный режим работы и потребляемая мощность.

Процессорный модульУстройства, отвечающие за обработку большого количества цифровых данных, комплектуются дополнительным математическим процессорным модулем, выполняющим действия с плавающей точкой, либо сигнальным процессором, производящим математические действия за один такт и позволяющим ускорить свёртку. Для процессоров этого типа важной характеристикой является ёмкость памяти.

В роли сторожевого датчика может использоваться счётчик, считывающий импульсы тактового генератора и периодически перезапускающийся с помощью работающего процессора.

Встроенные часы кварцевого типа питаются от батарейки и продолжают показывать время даже в случае выключения логического контроллера. Они требуются для управления работой уличных осветительных приборов, охранных систем и другого оборудования, работа которого привязана к астрономическому времени.

С помощью главного процессорного модуля осуществляется сбор информации из входных модулей и отправка на модуль выхода, обмен сведениями при программировании прибора, стёк протоколов промышленной сети.

Также процессор отвечает за начальную загрузку операционной системы и выполнение ею основных задач, исполнение загрузочного модуля программы, установленной пользователем, и контроль за обменными актами памяти.

Оцените статью
(голосов: 60, среднее: 4.8 из 5)
Рекомендуем почитать
Комментарии к статье