Производители промышленных контроллеров. Купить в Гекомс

Allen Bradley Rockwell Automation

Allen-Bradley

Rockwell Automation, Inc. — американский поставщик промышленной автоматизации и информационных продуктов

Программируемые логические контроллеры ПЛК 1

Siemens

Контроллеры Simatics от немецкого концерна Siemens являются одними изсмых популярных ПЛК на российском рынке

История создания программируемых логических контроллеров

В конце 1960-х годов американская компания Bedford Associates выпустила вычислительное устройство, которое они назвали MODICON . В качестве аббревиатуры, это означало Mod-ular Di-gital Con-troller, а позже так стало называться подразделение компании , занимающееся разработкой, производством и продажей этих управляющих компьютеров специального назначения.

Инженерные фирмы разработали свои собственные версии этого устройства, и в конечном итоге появилось универсальное название PLC или P-rogrammable L-ogic C-ontroller. Целью ПЛК было напрямую заменить электромеханические реле в качестве логических элементов на твердотельный цифровой компьютер с сохраняемой программой, способной имитировать взаимосвязь многих реле для выполнения определенных логических задач.

Компоненты контроллера

ПЛК представляет собой промышленную микроконтроллерную систему (в последнее время мы встречаем процессоры вместо микроконтроллеров), где есть аппаратное и программное обеспечение, специально адаптированное для промышленной среды. Блок-схема с типичными компонентами, из которых состоит ПЛК, представлена ​​на следующем рисунке. Особое внимание необходимо уделить вводу и выводу, потому что в этих блоках вы найдете защиту, необходимую для изоляции блоков ЦП от разрушительных воздействий, которые промышленная среда может оказать на ЦП через входные линии.

Программный блок — это обычно компьютер, используемый для написания программы (часто в виде релейной диаграммы).

Центральный процессор (ЦП)

Центральный процессор (ЦП или CPU) — это мозг контроллера. Сам CPU обычно является одним из микроконтроллеров. Раньше это были 8-битные микроконтроллеры, такие как 8051, а теперь это 16- и 32-битные микроконтроллеры. Негласное правило состоит в том, что в основном микроконтроллеры Hitachi и Fujicu используются в программируемых логических контроллерах японских производителей, Siemens — в европейских контроллерах, а микроконтроллеры Motorola — в американских. ЦП также заботится о взаимосвязи между другими частями ПЛК, выполнении программы, работе с памятью, контроле ввода и настройке вывода. Контроллеры ПЛК имеют сложные процедуры проверки памяти, чтобы убедиться, что память ПЛК не была повреждена (проверка памяти выполняется из соображений безопасности). Вообще говоря, модуль ЦП выполняет большое количество проверок самого контроллера ПЛК, поэтому возможные ошибки будут обнаружены на ранней стадии. Вы можете просто взглянуть на любой контроллер ПЛК и увидеть, что есть несколько светодиодных индикаторов для сигнализации ошибки.

Объем памяти

Системная память (сегодня в основном реализованная в технологии FLASH) используется ПЛК для хранения программы управления процессом. Помимо этой операционной системы, он также содержит пользовательскую программу, переведенную из релейной диаграммы в двоичную форму. Содержимое FLASH-памяти может быть изменено только в случае изменения программы пользователя. Контроллеры ПЛК раньше использовались вместо FLASH-памяти и имели память EPROM вместо FLASH-памяти, которую нужно было стирать УФ-лампой и программировать на программаторе. Благодаря использованию технологии FLASH этот процесс значительно сократился. Перепрограммирование памяти выполняется через последовательный кабель в программе для разработки приложений. В современных ПЛК через порт Ethernet и USB.

Пользовательская память разделена на блоки со специальными функциями. Некоторые части памяти используются для хранения состояния входа и выхода. Реальный статус входа сохраняется либо как «1», либо как «0» в определенном бите памяти. Каждому входу или выходу соответствует один бит в памяти. Другие части памяти используются для хранения содержимого переменных, используемых в пользовательской программе. Например, для хранения значений таймеров или значений счетчиков.

Программирование контроллера ПЛК

Контроллер ПЛК может быть перепрограммирован через компьютер (обычный способ), а также через ручные программаторы (консоли). Практически это означает, что каждый контроллер ПЛК можно программировать через компьютер, если у вас есть программное обеспечение (TIA Portal для ПЛК Siemens, RS Logix для ПЛК Allen Bradley и другие), необходимое для программирования. Современные компьютеры с установленной средой программирования идеально подходят для перепрограммирования контроллера ПЛК на самом заводе. Это очень важно для промышленности. После того, как система исправлена, также важно снова выгрузить и сохранить правильную (измененную) программу ПЛК на компьютер.

Почти каждая программа для контроллера ПЛК имеет различные полезные опции, такие как: принудительное включение и выключение системных входов / выходов (линий ввода / вывода), отслеживание программы в реальном времени, а также архивирование событий. Эта архивация необходима для понимания и определения отказов и неисправностей. Программист может добавлять примечания, названия устройств ввода или вывода и комментарии, которые могут быть полезны при поиске ошибок или при обслуживании системы. Добавление комментариев и замечаний позволяет любому техническому специалисту (а не только человеку, который разработал систему) сразу понять структуру программы. В комментариях и примечаниях даже могут быть указаны точные номера деталей, если потребуется замена. Это ускорит ремонт любых узлов, вышедших из строя. Старый способ был таков, что у человека, который разработал систему, была защита паролем, поэтому никто, кроме этого человека, не мог понять, как она была написана. Правильно задокументированная структура программы позволяет любому технику досконально понять, как работает система.

Источник питания

Электроснабжение используется для подачи электроэнергии к центральному процессору. Большинство контроллеров ПЛК работают от 24 В постоянного тока или 220 В переменного тока. На некоторых программируемых логических контроллерах вы найдете электропитание в виде отдельного модуля. Обычно это контроллеры ПЛК большего размера, в то время как малые и средние серии уже содержат модуль питания. Пользователь должен определить, какой ток потребляется от модуля ввода/вывода, чтобы обеспечить подачу электропитания соответствующей величины тока. Различные типы модулей потребляют разное значение электрического тока.

Источник питания обычно не используется для запуска внешних входов или выходов. Пользователь должен обеспечить отдельные источники питания на входах или выходах базового контроллера ПЛК, потому что тогда вы можете обеспечить так называемое «чистое» питание для контроллера ПЛК. Под чистым питанием мы подразумеваем поставки там, где промышленная среда не может нанести вреда. Некоторые контроллеры ПЛК меньшего размера снабжают свои входы напряжением от небольшого источника питания, уже встроенного в ПЛК.

Входы контроллера ПЛК

Интеллект автоматизированной системы во многом зависит от способности контроллера считывать сигналы от различных типов датчиков и устройств ввода. Клавиши, кнопки и функциональные переключатели являются основой взаимоотношений человека и машины. С другой стороны, для обнаружения обрабатываемой детали, наблюдения за движущимся механизмом, проверки давления или уровня жидкости вам нужны специальные автоматические устройства, такие как датчики приближения, предельные переключатели, фотоэлектрические датчики, датчики уровня и т. д. Таким образом, входные сигналы могут быть логическим или еще называют дискретным (вкл/выкл) или аналоговым. Контроллеры ПЛК меньшего размера обычно имеют только линии цифрового ввода, в то время как более крупные также принимают аналоговые сигналы через специальные блоки, подключенные к контроллеру ПЛК. Одним из наиболее популярных аналоговых сигналов является сигнал тока от 4 до 20 мА и сигнал милливольтного напряжения, генерируемый различными датчиками. Датчики обычно используются в качестве входов для ПЛК. Вы можете приобрести датчики для разных целей. Они могут определять присутствие некоторых частей, измерять температуру, давление или другие физические параметры и т. д. (Например, индуктивные датчики могут регистрировать металлические предметы).

Другие устройства также могут служить входами для контроллера ПЛК. Интеллектуальные устройства, такие как роботы, видеосистемы и т. д., часто способны посылать сигналы на модули ввода контроллера ПЛК (например, робот может отправлять сигнал на вход контроллера ПЛК в качестве информации, когда он завершил перемещение объекта из одного места в другое).

Настройки входа

Интерфейс, размещается между входными линиями и блоком ЦП. Он служит для защиты ЦП от непропорциональных сигналов из внешнего мира. Модуль настройки входа переводит уровень реальной логики на уровень, соответствующий модулю ЦП (например, вход датчика, который работает от 24 В постоянного тока, должен быть преобразован в сигнал 5 В постоянного тока, чтобы ЦП мог его обработать). Обычно это делается с помощью оптоизоляции, и эту функцию вы можете увидеть на следующем рисунке.
Оптоизоляция означает отсутствие электрического соединения между внешним миром и блоком ЦП. Они разделены «оптически», иными словами, сигнал передается через свет. Внешнее устройство подает сигнал, который включает светодиод, свет которого, в свою очередь, запускает фототранзистор, который, в свою очередь, начинает проводить ток, и ЦП воспринимает это как логическую единицу (напряжение между коллектором и передатчиком падает ниже 1 В). Когда входной сигнал прекращается, светодиодный диод гаснет, транзистор перестает проводить ток, напряжение коллектора увеличивается, и ЦП получает информацию о логическом нуле.

Выход контроллера

Автоматизированная система является неполной, если она не связана с некоторыми устройствами вывода. Некоторые из наиболее часто используемых устройств — это двигатели, соленоиды, реле, индикаторы, звуковая сигнализация и т.п. Путем связи с двигателем или реле ПЛК может управлять или контролировать простую систему, такую ​​как система сортировки продуктов, вплоть до сложных систем, таких как сервисная система для позиционирования головки станка с ЧПУ. Выход может быть аналоговым или цифровым. Цифровой выходной сигнал работает как переключатель; он подключает и отключает линию. Аналоговый выход используется для генерации аналогового сигнала (например, двигатель, скорость которого регулируется напряжением от преобразователя частоты, которое соответствует желаемой скорости).

Интерфейс регулировки выхода

Выходной интерфейс аналогичен входному интерфейсу. CPU подает сигнал на светодиодный диод и включает его. Свет возбуждает фототранзистор, который начинает проводить электричество, и, таким образом, напряжение между коллектором и эмиттером падает до 0,7 В, и устройство, подключенное к этому выходу, воспринимает это как логический ноль. Наоборот, это означает, что сигнал на выходе существует и распознается как логический. Фототранзистор не подключен напрямую к выходу программируемого логического контроллера. Между фототранзистором и выходом обычно находится реле или более мощный транзистор, способный прерывать более сильные сигналы.

Внутренние возможности ПЛК

Каждый контроллер ПЛК имеет ограниченное количество линий ввода/вывода. При необходимости это количество может быть увеличено с помощью определенных дополнительных модулей путем расширения системы с помощью внутренних линий. Каждый модуль может содержать расширение как входных, так и выходных линий. Кроме того, модули расширения могут иметь входы и выходы, отличные от тех, что на контроллере ПЛК (например, в случае, если релейные выходы находятся на контроллере, транзисторные выходы могут быть на модуле расширения).