Содержание статьи
Программируемые логические контроллеры (ПЛК) — это промышленные электронные устройства, используемые для промышленной автоматизации шкафов управления.
ПЛК используют для управления следующих систем:
- Инженерные.
- Технологические.
- Производственные.
По сложности системы делятся на следующие уровни сложности:
- Простая система АСУ до 100 сигналов.
- Среднего уровня сложности АСУ ТП до 500 до 1000 сигналов.
- Сложные системы АСУ свыше 1000 сигналов управления.
По уровню систем АСУ ТП производится деление на следующие уровни:
- Нижний уровень — полевой, в основном на данном уровне идет полевой КИП и простые управляемые устройства с обратной связью привода и задвижки.
- Средний уровень — на данном уровне идут шкафы управления в которых размещаются ПЛК и ПР для управления нижним уровнем.
- Верхний уровень — на данном уровне производится управление всей системой с помощью SCADA систем.
В зависимости от задачи проектируется система в разделе автоматизация проектной документации.
В данном разделе описываются алгоритмы управления, на основании чего уже промышленный интегратор производит подбор необходимого оборудования для шкафа управления АСУ.
Как спроектировать подходящую систему ПЛК
в зависимости от сложности системы АСУ выбирается необходимое устройство:
- Программируемое реле (ПР) — не программируемое.
- Программируемое реле (ПР) — свободно программируемое.
- Программируемый логический контроллер (ПЛК).
Для простых систем среднего уровня до 100 сигналов можно использовать ПР в зависимости от задачи.
В системах от 100 сигналах целесообразно использовать ПЛК.
На основании требований к системе АСУ ТП подбирается оборудование, учитываются следующие аспекты из проектной документации, раздел автоматизация:
- Количество устройств управления.
- Количество устройств с обратной связью КИП.
- Протоколы связи с полевым уровнем и верхним уровнем.
- Количество и тип сигналов для выше указанных устройств.
- Необходимая скорость быстродействия системы АСУ ТП.
- Сложность алгоритмов управления системы, управление производится по принципу обратной связи или через определенные расчеты необходимо выдавать распоряжения к действию.
Это важные моменты указаны которые учитывает инженер АСУ ТП, когда производит конфигурирование ПЛК и модулей ввода и вывода.
После формирования конфигурации ПЛК, далее за работу берется инженер-электрик для проектирования шкафа управления (ШУ) на необходимую конфигурацию системы.
В итоге формируются следующие документы для изготовления ШУ:
- Схема монтажная общий вид.
- Схемы Э3 и Э5.
- Спецификация ШУ.
- Руководство по эксплуатации.
- Руководство пользователя ШУ — разрабатывает инженер АСУ ТП на основании разработанного ПО.
Получается для решения данной задачи понадобятся компетенции двух специалистов инженера АСУ ТП и инженера-электрика.
Требования к оборудованию
Как и было отмечено выше, когда инженер АСУ ТП сконфигурировал сборку ПЛК и модулей, то уже определен производитель в 100% случаях.
Как таковые требования уже сам Клиент обозначает на этапе проектирования.
На текущий момент времени следующих производителей можно выбрать для реализации:
Данные ПЛК хорошо можно использовать в системах среднего уровня.
Если необходимо реализовать сложную систему до 10 000 сигналов, то придется разделить систему на достаточное количество ПЛК в зависимости от требуемого быстродействия.
Самое важно в подборе ПЛК иил ПР это быстродействие:
- Если скорость быстродействия не важна, то можно использовать ПР или простой ПЛК. Системы с насосным или компрессорным оборудованием.
- Если требуется скорость быстродействия до 20 мс, то выбирается устройство с быстрыми вводами и выводами. Это пневматические, технологические и линии дозации.
В итоге после окончательного определения средства управления инженер АСУ ТП производит разработку программного обеспечения для ПЛК.
Требования к программному обеспечению разработки АСУ ТП
Здесь рассматривается среда разработки ПР и ПЛК.
На текущий момент самые распространенные среды разработки в ПЛК:
- CODESYS V3.5
- MasterSCADA
- Owen Logic
В свою очередь сейчас есть следующие SCADA среды разработки:
В зависимости от сложности системы верхнего уровня подбирается необходимый софт для визуализации.
Следует помнить, что графическая панель отдельно программируется от ПЛК, а именно визуализация графической панели привязывается к тэгам команд от контроллера. Хотя почему-то некоторые думают, о том что панель уже совместно работает с контроллером.
Не всегда необходима панель в шкаф управления, если у Вас большая система с верхним уровнем и управление производится с помощью SCADA-системы, то потребность в панелях излишня.
Если делается локальная система для управления установкой, то в данном случае необходима графическая панель HMI для управления.
Распространенные протоколы связи систем АСУ ТП:
- Modbus RTU.
- Modbus TCP.
- Profinet.
- ProfiBus.
- DeviceNet.
Данные моменты следует учитывать при разработки систем автоматизации. В данной работе большое количество узких мест и только на опыте уже выяснятся многие моменты.
Из практики всегда у нас выходит, что до 70% АСУ ТП приходится на ходу переписывать во время пусконаладки, поскольку при проектировании не корректно Клиент обозначает алгоритмы, а эксплуатация во время ПНР уже обозначает корректные алгоритмы управления установкой.
