Програмований логічний контролер

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Програмований логічний контролер

Програмо́ваний логі́чний контро́лер (ПЛК) (англ. Programmable Logic Controller (PLC))  — електронний пристрій, який використовується для автоматизації технологічних процесів таких як, управління конвеєрною лінією, насосами на станціях водопостачання, верстатами з числовим програмним керуванням і т.п. По суті, це спеціалізований комп'ютер реального часу, що розроблений на основі мікроконтролера. Основною його відмінністю від комп'ютерів загального призначення є значна кількість пристроїв вводу-виводу для давачів та виконавчих пристроїв, а також можливість надійної роботи при несприятливих умовах: широкий діапазон температур, висока вологість, сильні електромагнітні завади, вібрації і т.п.

Історія розвитку[ред.ред. код]

Спочатку логічні контролери з'явилися у вигляді шаф з набором сполучених між собою реле і контактів. Ця схема задавалася жорстко на етапі проектування і не могла бути змінена у подальшому.

Початок цьому процесу покладено у кінці 1967 року Діком Морлі (Richard E. Morley), який у той час тестував в заснованій ним компанії Bedford Associates прилад-прототип програмованого логічного контролера - MOdular DIgital CONtroller (Modicon). У цей новаторський пристрій величиною з холодильник могла бути записана програма розміром не більше 125 чотирибітових слів. Морлі поступово нарощував обсяг пам'яті своєї розробки: спочатку до 1 кБ, потім до 2 кБ і до 3 кБ. А офіційно представлена у 1968 році модель Modicon 084 вже мала обсяг пам'яті у 4 кБ.

У ПЛК, що прийшов на заміну звичайним логічним контролерам, логіка електричних сполучень програмувалася схемою з'єднань LD (Ladder logic Diagram). Пристрій мав той же принцип роботи, але реле і контакти (окрім вхідних і вихідних) були віртуальними, тобто існували у вигляді програми, що виконується мікроконтролером ПЛК. Сучасні ПЛК є вільно програмованими.

Уже наприкінці 1973 року в США в галузі металообробки налічувалось понад 3000 ПЛК. У ФРН в 1976 році було встановлених близько 1000 ПЛК і на ринку в той час пропонували свої ПЛК уже 43 виробники.

Усі творчі сили компанії Bedford Associates були спрямовані на вдосконаленні винаходу свого шефа, і цілком логічно, що незабаром вона була перейменована в Modicon Company. Але масового поширення ПЛК стали набувати тільки у 80-і роки. І тоді у світі автоматизації сталася сенсація  — солідний німецький електротехнічний концерн AEG купив крихітну американську фірму, в якій працювало усього 26 чоловік. У подальшому, в 1998 році AEG продав Modicon Company виробникові низьковольтної техніки і засобів автоматизації  — компанії Schneider Electric. Нове придбання французького гіганта увійшло до групи Telemecanique, і відтоді на ПЛК марки Modicon наноситься товарний знак Telemecanique.

В 1975 году на ринок вийшла перша модель Siemens AG вільнопрограмованого контролера Simatic S3. В 1978-1979 роках на зміну серії SIMATIC S3 прийшла SIMATIC S5  — перша вільнопрограмована система автоматизації, що набула поширення у всьому світі і використовувала мову програмування SIMATIC STEP 5. Наступним кроком у розвитку систем автоматизації був випуск нової серії ПЛК SIMATIC S7, що розвивається і зараз.

У системах керування технологічними об'єктами логічні команди переважають над числовими операціями, що дозволяє при відносній простоті мікроконтролера (шини розрядністю 8 або 16 біт), отримати потужні системи, що працюють в режимі реального часу. У сучасних ПЛК числові операції реалізуються нарівні з логічними. В той же час, на відміну від більшості процесорів комп'ютерів, в ПЛК забезпечується доступ до окремих бітів пам'яті.

Останнє досягнення Schneider Electric - нове сімейство програмованих логічних контроллерів Modicon М340, що прийшло на український ринок на початку 2008 року. Пристрої цієї серії виконані на базі процесорів ВМХ Р34 і орієнтуються на технічні вирішення середньої і малої складності з невеликою кількістю входів/виходів. ПЛК має порти Ethernet TCP/IP, CANopen Modbus, USB. 64-канальні модулі контролера монтуються на шасі, що має 4, 6, 8 або 12 платомісць. Розміри базової моделі - 100 х 93 х 32 мм. Система програмування UnityPro підтримує п'ять мов програмування, що відповідають стандарту IEC 61131-3.

Будова та принцип роботи ПЛК[ред.ред. код]

Основним принципом дії ПЛК є циклічна робота, у якій контролер виконує по черзі окремі команди у такій послідовності, в якій вони записані у програмі. На початку кожного циклу програма зчитує "картину" стану входів контролера та записує їх стани (таблиця стану входів процесу). Після виконання всіх команд і визначення (підрахунку) актуального для даної ситуації стану виходів, контролер вписує стани виходів до пам'яті, що є таблицею стану виходів процесу а операційна система виставляє відповідні сигнали на виходи, котрі управляють виконавчими механізмами. Отже всі сигнальні комбінації подаються у вхідний модуль контролера, а програма відслідковує їх картину та реагує зміною станів виходів на основі закладеного алгоритму.

Цикл роботи ПЛК може виглядати як послідовність кроків:

  1. Автодіагностика.
  2. Зчитування входів.
  3. Виконання програми.
  4. Комунікаційні завдання.
  5. Встановлення станів виходів.

ПЛК може складатися з:

  • модуля центрального процесора (CPU);
  • модуля аналогових виходів;
  • модуля аналогових входів;
  • модуля комунікацій;
  • модуля дискретних виходів;
  • модуля дискретних входів;
  • модуля керування осями;
  • модуля лічильників;
  • спеціальних модулів;
  • блоків пам'яті ROM, PROM, EPROM, EEPROM.

Мови програмування ПЛК[ред.ред. код]

Фірми, що випускають ПЛК, надають зазвичай разом з ними середовище програмування (напр. Simatic Step 7 для контролерів Simatic S7-300) , що дозволяє писати прикладне програмне забезпечення однією або декількома мовами програмування. Ці мови зазвичай у більшій чи меншій мірі відповідають рекомендаціям норм IEC 61131-3:

  • LD (Ladder Diagram) східчаста діаграма (мова релейних схем) - схема, наближена до класичного технічного електричного креслення;
  • FBD (Function Block Diagram) - діаграма функційних блоків (графічна мова) - послідовність ліній, що містять функційні блоки;
  • ST (Structured Text) структурований текст - мова, близька до мови Pascal;
  • IL (Instruction List) список інструкцій - вид асемблера;
  • SFC (Sequential Function Chart) послідовний ряд блоків (мова діаграм станів) - послідовність програмових блоків з умовними переходу, використовується для програмування автоматів.

Комунікації[ред.ред. код]

Докладніше: Промислова мережа

Джерела[ред.ред. код]

  • Пупена О. М., Ельперін І. В., Луцька Н. М., Ладанюк А. П. Промислові мережі та інтеграційні технології в автоматизованих системах. Навчальний посібник. – К.: Ліра-К, 2011. – 500с. ISBN 978-966-2174-13-7
  • Андрюшенко О. А., Водичев В. А. Электронные программируемые реле серий EASY и MFD-Titan — 2-е изд., испр. — Одесса: Одесский национальный политехнический университет, 2006. — 223 с.
  • Денисенко В. В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием - М.: "Горячая линия-Телеком", 2009 г. - 608 с. ISBN 978-5-9912-0060-8.

Посилання[ред.ред. код]