Промышленные контроллеры, их понятие и сущность - ABCD42.RU

Промышленные контроллеры, их понятие и сущность

Что такое промышленный контроллер-описание, применение, виды

Среди разнообразных отраслей отечественной промышленности наиболее востребована сфера промышленной автоматики. Практически любой вид производства требует огромного количества компонентов, позволяющих автоматизировать те или иные производственные процессы. В конечном итоге каждое производственное предприятие заинтересовано в том, чтобы процесс управления технологическими процессами осуществлялся оперативно и автоматически.

Сердцем любой автоматической системы управления (АСУ) служит промышленный контроллер.

Историческая справка
Первый промышленный контроллер появился в 1969 году в США. Его создание инициировала автомобильная корпорация General Motors Company, а разработала компания Bedford Associates.

В те годы АСУ строились на жесткой логике (аппаратное программирование), что делало невозможным процесс их перенастройки.

Поэтому каждая технологическая линия требовала наличия индивидуальной АСУ. Затем в архитектуре АСУ стали использовать устройства, алгоритм которых можно было менять с помощью схем соединений реле.

Такие устройства получили название «промышленные логические контроллеры» (ПЛК). Однако АСУ, реализованные с использованием электромагнитных реле, отличались сложностью и большими размерами. Для размещения и технического обслуживания одной системы требовалось отдельное помещение.

Разработанный инженерами компании Bedford Associates (США) микропроцессорный ПЛК позволил использовать информационные технологии в процессах автоматизации производственных процессов, сведя при этом человеческий фактор к минимуму.

Современный промышленный контроллер

В общем виде ПЛК представляет собой микропроцессорное устройство, с помощью которого осуществляется коммутация подключенных сигнальных проводов. Необходимые комбинации их подключения задаются программой управления на экране компьютера и затем заносятся в память контроллера.

Программирование осуществляется как на классических алгоритмических языках, так и на языках, оговоренных стандартов МЭК 61131-3. Таким образом на предприятиях появилась возможность реализации различных АСУ, используя одно микропроцессорное устройство.

Со временем разработчики систем промышленной автоматики перешли на элементную базу, совместимую с компьютерами IBM (ПК). Существует два направления в развитии аппаратных средств ПК-совместимых с ПЛК, в которых максимально сохраняется архитектура и конструктивные решения:

  1. ПЛК — с одновременной заменой его процессорного модуля на ПК-совместимый модуль с открытым программным обеспечением (серия контроллеров ADAM5000).
  2. IBM PC — в малогабаритных встраиваемых системах (модульные контроллеры стандартов РС104 и micro PC).

Поэтому современные ПЛК — это ПК-совместимый модульный контроллер, предназначенный для решения задач локального управления. Их развитие в конечном итоге должно привести к:

  • уменьшению габаритных размеров;
  • расширению функциональных возможностей;
  • использованию единого языка программирования (МЭК 61131-3) и идеологии «открытые системы».

Принцип действия и область применения ПЛК

Любой вид ПЛК представляет собой электронное устройство, предназначенное для исполнения алгоритмов управления. Принцип действия всех ПЛК одинаков — сбор и обработка данных и выдача управляющих воздействий на исполнительные механизмы.

В промышленности ПЛК применяются очень широко. Этим и объясняется существование большого количества их разновидностей, среди которых можно выделить контроллеры:

  1. Общепромышленные (универсальные).
  2. Коммуникационные.
  3. Предназначенные для управления позиционированием и перемещением, в том числе роботами.
  4. С обратной связью (ПИД-регуляторы).

Классификация ПЛК

Существует большое количество параметров, по которым классифицируют ПЛК.

Конструктивное исполнение:

Количество каналов «ввод-вывод»:

Способы программирования.

ПЛК могут программироваться с:

  • лицевой панели устройства;
  • помощью переносного программатора;
  • использованием компьютера.

    Виды монтажа.

    Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

    Промышленные контроллеры, их понятие и сущность

    Введение
    Международная электротехническая комиссия
    Языки стандарта МЭК
    1. Диаграммы SFC
    2. Список инструкций IL
    3. Структурированный текст ST
    4. Релейные диаграммы LD
    5. Функциональные диаграммы FBD
    Основные недостатки МЭК 61131 .
    Возможные альтернативы стандарту МЭК61131-3.
    Заключение
    Список литературы
    Введение
    На современном этапе в качестве ядра любой системы промышленной автоматизации используется программируемый логический контроллер (ПЛК), к которому со стороны объекта автоматизации подключаются датчики и исполнительные органы.
    Через датчики в ПЛК поступает информация о текущем состоянии объекта, а через исполнительные органы ПЛК может изменять состояние управляемого объекта. Эта базовая схема может усложняться. Например, ПЛК могут подключаться к автоматизированному рабочему месту (АРМ) оператора для супервизорного управления или к базе данных (БД) для накопления информации и интеграции в АСУ предприятия. Поскольку все ПЛК строятся на базе цифровой техники, естественным образом предполагаются некоторые языковые средства их программирования. Причем в силу специфики задачи алгоритмические языки программирования, такие как Си, Паскаль, Си++, не годятся для этих целей.
    Специфика автоматизации предполагает наличие собственно системы управления, включающей датчики обратной связи и органы управления, и внешней (по отношению к системе управления) среды, на которую система управления воздействует через органы управления, – объекта управления – технической системы, реализующей некоторую производственную технологию. Воздействия – или, другими словами, реакция системы управления – определяются алгоритмом управления в зависимости от событий на объекте управления, информация о которых поступает через датчики обратной связи. Для цифровых систем это обстоятельство обусловливает цикличность управляющего алгоритма по схеме: считывание состояния входных сигналов через датчики – их обработка и формирование выходных сигналов – выдача выходных сигналов на исполнительные органы. Событийность предполагает алгоритмические изменения программы и набора обрабатываемых ею входных/выходных сигналов в зависимости от происходящих на объекте событий.
    Алгоритм управления предполагает синхронизацию своего исполнения с физическими процессами во внешней среде, что обусловливает необходимость развитой службы времени и активную работу с временными объектами: задержками, паузами, таймаутами. Другая характерная особенность алгоритмов управления – логический параллелизм , отражающий
    существование множества параллельно протекающих процессов в объекте управления. (Поскольку события, происходящие в различных компонентах системы, возникают независимо и в произвольной последовательности, то попытка задать реакцию системы единым блоком означает комбинаторный перебор большого числа вариантов и неоправданный рост сложности описания). Логический параллелизм предполагает наличие в алгоритме управления независимых или слабо зависимых частей – логически обособленных потоков управления.
    Поскольку программы пишутся человеком и исключительно для человека, то в силу особенностей человеческой психики языки должны быть просты в изучении. Кроме того, языки должны предоставлять механизмы структуризации алгоритма (в нашем случае – языковые средства организации совместного функционирования логически параллельных частей) и механизмы абстрагирования (в нашем случае –понятийный переход от датчиков и исполнительных органов к целевому технологическому процессу). Т.е. программа должна быть организована в виде обозримых, информационно-изолированных компонентов, возможно иерархически вложенных друг в друга, и на некотором уровне иерархии программирование должно вестись в естественных терминах технологического процесса.
    Перечисленные обстоятельства обусловливают разработку специализированных языков промышленной автоматизации.
    Международная электротехническая комиссия
    Современные программируемые логические контроллеры (ПЛК) программируются в соответствии со стандартом Международной электротехнической комиссии. В 1993 г. Международная электротехническая комиссия выпустила в свет стандарт МЭК 61131-3. Этот международный стандарт входит в группу МЭК 61131 стандартов, в котором описаны стандартизованные языки программирования, представляющие интерес для практического использования.
    Международная электротехническая комиссия – это международный орган стандартизации, создающий базовые стандарты для последующей адаптации в национальных комитетах. Что касается стандартизации языков, используемых для программирования ПЛК, то эта проблема назрела давно. К концу 80-х десяток базовых концепций на практике был представлен более сотней вариаций. Их унификация сулила ощутимый экономический эффект. Для решения этой проблемы была создана рабочая группа, состоящая из представителей ведущих игроков на рынке автоматизации, которая начала работу.
    Если посмотреть на языки стандарта МЭК с точки зрения современной информатики, то каждый их них можно подвергнуть оправданной критике. Вероятно, было бы более разумным, опираясь на опыт использования наиболее популярных языков, создать один хороший универсальный язык. Эта идея не нова. Все старое программное обеспечение для контроллеров просто нужно будет переписать с нуля. В условиях конкурентного производства очень важно проводить внедрение новой техники быстро. А для этого необходимо максимально задействовать отработанные решения.
    Включение в стандарт пяти языков объясняется в первую очередь историческими причинами. Разработчики стандарта столкнулись с наличием огромного количества различных вариации похожих языков программирования ПЛК. Вошедшие в стандарт языки созданы на основе наиболее популярных языков программирования наиболее распространенных в мире контроллеров. Если взять любой контроллер, работающий в современном производстве, то его программу можно перенести в среду МЭК 61131 с минимальными затратами. Речь не идет о том, что программу можно будет использовать без какой-либо правки. Безусловно, потребуется некоторая адаптация и отладка, но несравненно меньшая, чем при создании проекта с нуля.
    После принятия стандарта появилась возможность создания аппаратно — независимых библиотек. Это регуляторы, фильтры, управление сервоприводом, модули с нечеткой логикой и т. д. Наиболее удачные, отработанные востребованные библиотеки становятся коммерческими продуктами.
    Среди языков , вошедших в МЭК оказались:
    • язык последовательных функциональных схем SFC (Sequential Function Chart) для программирования алгоритмических действий
    • язык релейных диаграмм LD (Ladder Diagram) только для булевых операций
    • язык функциональных блоков FBD (Functional Block Diagram) для сложных циклических операций.
    • язык структурированного текста ST (Structured Text) для циклических операций и уточнения шагов SFC .
    • язык инструкций IL (Instruction List) для операций низкого уровня.
    Языки стандарта МЭК
    1. Диаграммы SFC
    Язык последовательных функциональных схем SFC (Sequential Function Chart) -это графический язык, который используется для описания последовательных операций. Происхождение — язык Grafcet (Telemechanique-Groupe Schneider).
    Язык используется для описания алгоритма в виде набора связанных пар: шаг ( step ) и переход ( transition ).
    Шаг представляет собой набор операций над переменными. Переход — набор логиче­ских условных выражений, определяющий передачу управления к следующей паре шаг-переход.
    Процесс управления представляется в виде набора определенных шагов (автономных ситуаций), связанных переходами. SFC программа — это набор шагов и переходов, соединенных вместе направленными связями. Действия внутри шагов описаны более детально при помощи других языков (ST, IL, LD, FBD), к каждому пе­реходу прикреплено логическое условие. Основные графические правила для SFC:
    — шаги не могут следовать подряд;
    — переходы не могут следовать подряд.
    Основные компоненты SFC
    Основными компонентами языка являются:
    — шаги и начальные шаги;
    — переходы;
    — ориентированные связи;
    — прыжок на шаг;
    — схождения и расхождения;
    — макро шаги.
    Описание действий выполняемых во время активности шага называют вторым уровнем шага SFC. Такое описание выполняется с использованием обычно языка ST (хотя и возможно использование и других языков) и дополнительных возможностей языка SFC так называемых текстовых возможностей. К ним относятся:
    1) булевы действия
    2) puls-действия
    3) non-stored-действия
    4) SFC-действия
    Булевы действия
    Они присваиваются булевой переменной значение активности шага. Булева переменная может быть выходной или внутренней. Ей присваивают значение каждый раз, когда активные шаги начинаются или заканчиваются. Синтаксис основных булевых действий и соответствующие им временные диаграммы приведены ниже.

    PULS-действия
    Это список команд на языке ST или IL, которые выполняются только один раз в момент активизации шага.
    Синтаксис описания puls-действий
    ACTION(P);
    Операторы языка ST или IL;
    END_ACTION;
    NON-STORED-действия
    Это список команд на языке ST или IL, которые выполняются на каждом цикле работы контроллера в течении всего периода активности шага.
    Синтаксис
    ACTION(N);
    Операторы языка ST или IL;
    END_ACTION;
    SFC действия
    Это дочерняя последовательность на языке SFC, запускаемая или уничтожаемое в соответствии с изменением сигнала активности шага. Кроме указанных возможностей в каждом шаге может осуществляться вызов подпрограмм, написанных на любом из остальных языков.
    В отличии от макрошага, который пока не выполнится до конца, не происходит дальнейшего перехода, SFC-действие сразу прекращается при выполнении условия перехода.
    Описание условий прикрепленных к переходу.
    К каждому переходу пишется булево выражение, которое называют вторым уровнем перехода. Описание условия обычно выполняется на языке ST или IL. Выражение должно быть булевым (не арифметическим) и заканчиваться точкой с запятой. Когда к переходу не прикреплено условие, то оно по умолчанию питается истинным, т.е. принимает значение TRUE.
    Динамические правила языка SFC.
    В этом языке есть пять динамических правил, которым подчиняется логика выполнения программ :
    1. В каждой программе должен присутствовать, по крайней мере, один шаг инициализации, который в начале выполнения программы находится в активном состоянии.
    2. Правило выполнения перехода – переход либо разрешён, либо запрещён. Считается что он разрешён, когда все непосредственно предшествующие шаги, присоединённые к нему, активны. В противном случае он запрещён. Переход происходит если выполнены два условия: а) переход разрешён б) условие перехода истинно. Если одно из условий не выполняется, переход не может быть произведен.
    3. Изменение состояния активности шагов — удаление переходов немедленно приводит к активному состоянию непосредственно следующих за ним шагов и неактивному состоянию непосредственно предшествующих шагов.
    4. Правило одновременного удаления переходов , применяется в случае конвергенции и дивергенции.
    5. Если во время выполнения программы шаг одновременно активизирован и деактивизирован приоритет отдаётся активизации.
    Основные достоинства SFC можно определить следующим образом.
    Высокая выразительность. Язык SFC имеет те же возможности, что и диаграммы состояний, и является наиболее подходящим средством для описания динамических моделей.
    Графическое представление. Благодаря графической мнемонике SFC максимально прост в использовании и изучении. Вместе с тем, он является наглядным средством представления логики на разных уровнях детализации.
    2. Список инструкций IL
    Язык IL (Instruction list) дословно — список инструкций. Это типичный ассемблер с аккумулятором и переходами по меткам. Набор инструкций стандартизован и не зависит от конкретной целевой платформы. Поскольку IL самый простой в реализации язык, он получил очень широкое распространение до принятия стандарта МЭК. Точнее, не сам IL, а очень похожие на него реализации. Практически все производители ПЛК Европы создавали подобные системы программирования, похожие на современный язык. IL. Наибольшее влияние на формирование современного IL оказал язык программирования STEP контроллеров фирмы Siemens. Язык IL позволяет работать с любыми типами данных, вызывать функции и функциональные блоки, реализованные на любом языке. Таким образом, на IL можно реализовать алгоритм любой сложности, хотя текст будет достаточно громоздким.
    В составе МЭК — языков IL применяется при создании компактных компонентов, требующих тщательной проработки, на которую не жалко времени. При работе с IL гораздо адекватнее, чем с другими языками, можно представить, как будет выглядеть оттранслированный код. Благодаря чему, IL выигрывает там, где нужно достичь наивысшей эффективности. К компиляторам это относится в полной мере. В системах исполнения с интерпретатором промежуточного кода выигрыш не столь значителен.

    Промышленные контроллеры

    Компания «МетКБ» производит и программирует промышленные контроллеры и разрабатывает программного обеспечение для них. Также мы осуществляем внедрение ПО на объекте заказчика.

    Разработка систем автоматизации включает в себя несколько этапов выполнения:

    • оформление технического задания на разработку
    • написание программы
    • внедрение программы: доводка на объекте
    • пусконаладочные работы
    • оформление комплекта эксплуатационной документации

    Возможна автоматизация систем управления предоставление и разработка дополнительных составляющих услуги:

    • технического задания
    • необходимого комплекта рабочей документации
    • комплекта эксплуатационной документации

    Наши проекты по автоматизации производственных систем осуществляются в строгом соблюдении требований ГОСТа и ЕСКД. Все используемые материалы имеют сертификаты Ростеста и Единого таможенного союза.

    Стоимость производства промышленных контроллеров и ПО оговаривается и фиксируется при заключении договора.

    Промышленные контроллеры создаются и программируются высококвалифицированными специалистами. Наши сотрудники гарантируют высокое качество своей работы.

    Общие принципы построения ПК

    Промышленный контроллер – это подсистема, которая управляет работой подключенных к ней устройств. Она не изменяет данные, которые проходят через нее. Допускается только форматирование потока данных для передачи или записи на носитель. К контроллерам могут подключаться каналы связи и некоторые периферийные устройства.

    Каждая машина, автоматически выполняющая операции, имеет в своем составе управляющий контроллер. Это модуль, который обеспечивает логику работы устройства. Контроллер является в таком случае мозгом устройства. Чем сложнее логика рабочего процесса автоматизированной машины, тем сложнее должен быть контроллер.

    Контроллеры определенного назначения и для разных машин соответственно реализуются по-разному. Они могут представлять собой гидравлические и пневматические автоматы, механические устройства, электронные и релейные схемы или компьютерные программы.

    Проектирование и производство промышленных контроллеров

    Зачастую цена проектирования контроллера оказывается выше стоимости его физической реализации. Если контроллер уже встроен в машину массового выпуска, стоимость его проектирования разделена на количество изделий. Стоимость контроллера в таком случае меньше стоимости его изготовления. Обратная ситуация происходит в случае машин, изготовленных в единичных экземплярах.

    Контроллеры на основе реле или микросхем невозможно научить делать другую работу без фундаментальной переработки. Подобной способностью обладают только программируемые логические контроллеры (ПЛК).

    ПЛК представляет собой блок с набором входов и выходов для подключения исполнительных механизмов и датчиков. Его логика управления описывается на основе микрокомпьютерного ядра.

    Идентичные ПЛК могут выполнять разные функции. Для подобных промышленных контроллеров изменения алгоритма работы не требуется переделок аппаратной части. Аппаратная реализация входов и выходов ориентируется на сопряжение с унифицированными приборами. Она мало подвержена изменениям.

    Программируемый логический контроллер

    Программируемый логический контроллер является микропроцессорным устройство. С его помощью осуществляется связь подключенных сигнальных проводов. Комбинации их подключения задаются программой управления на компьютере, а затем вносятся в память контроллера. Это позволяет реализовывать на предприятиях различные автоматизированные системы управления, используя одно микропроцессорное устройство.

    Современные ПЛК – это модульный промышленный контроллер, предназначенный для решения задач локального управления. Их развитие стремится в первую очередь к:

    • уменьшению габаритных размеров контроллера
    • расширению функциональных возможностей машин
    • использованию единого языка программирования

    Принцип действия ПЛК

    ПЛК в большинстве своем представляет собой электронное устройство для исполнения алгоритмов управления. Главным принципом действия является сбор и обработка данных и выдача управляющих воздействий на исполнительные механизмы.

    Промышленные контроллеры такого вида широко распространены в промышленности. Среди них можно выделить контроллеры:

    • Общепромышленные
    • Коммуникационные
    • Контроллеры для управления позиционированием и перемещением
    • С обратной связью

    Классификация ПЛК

    По конструктивному исполнению большинство промышленных контролеров (в том числе и ПЛК) можно разделить на:

    • Моноблочные – конструкция представляет собой единый цельный корпус с устройствами ввода и вывода. Это делает невозможным удаления или замену модулей ввода-вывода.
    • Модульные – конструкция является общей корзиной с модулем центрального процессора и сменными модулями ввода-вывода. Смена модулей в таком случае возможна. За выбор их состава отвечает проектировщик АСУ ТП. Выбор происходит в зависимости от поставленных задач.
    • Распределенные – модули ввода и вывода вынесены за пределы контроллера. Они выполняются в спецкорпусах и соединяются с контроллером при помощи промышленной сети с использованием интерфейсов. Иногда модули расположены на значительном расстоянии от самого промышленного контроллера.

    По количество каналов «ввод-вывод» они могут быть разделены на:

    • нано-ПЛК, с числом каналов менее 16
    • микро-ПЛК (16…100 каналов)
    • средние (100…500 каналов)
    • большие, с числом каналов более 500

    По способу программирования ПЛК делятся на программируемые с помощью:

    • лицевой панели устройства
    • переносного программатора
    • с использованием компьютера

    По виду монтажа контроллеры делятся на:

    • стоечные
    • настенные
    • панельный, которые устанавливаются на дверку шкафа или специальную панель
    • на DIN-рейке (установка внутри шкафа)

    Области применения

    Промышленные контроллеры применяются в различных отраслях промышленности. Также их используют в области образования и в системе профессиональной средней и высшей подготовки.

    Черная и цветная металлургия

    Промышленные контроллеры применяются для управления транспортными операциями на коксовых батареях. Они используются для автоматизации литейных цехов и загрузки доменных печей. Из-за требований безопасности их применяют для задач, связанных с анализом газов и с контролем качества.

    Нефтедобыча

    Кроме областей применения, аналогичных предыдущей отрасли, ПЛК используется на перекачивающих и распределительных станциях, для управления работой и наблюдения за магистральными трубопроводами.

    Металлообработка и автомобильная промышленность

    В этих отраслях промышленности ПЛК имеют наибольшее применение. Промышленные контроллеры применяются на автоматических линиях и сборочных конвейерах, на стендах для испытания двигателей. Их используют на прессах, токарных автоматах, шлифовальных и агрегатных станках, сварочных установках и станках для разрезки.

    Химическая промышленность

    ПЛК используются для управления технологическими установками. Они управляют устройствами смешивания и дозирования продуктов, очистки отходов химического производства. Промышленные контроллеры используются на установках по переработке пластмасс и некоторых агрегатах в производстве резины.

    Транспортные и погрузочно-разгрузочные операции

    Программируемые контроллеры используются при почтовых отправлений, сортировке посылок, конвейерной пересылке. Они осуществляют механизированное управление складскими операциями, упаковку, комплектование изделий на поддонах.

    Другие отрасли

    Промышленные контроллеры могут применяться в текстильной промышленности. Их используют для управления операциями автоматического раскроя тканей и контроля нитей и на транспортных конвейерах.

    В производстве хрусталя и стекольной промышленности контроллеры управляют операциями отрезки и упаковки.

    Устройства управления используются при решении задач, связанных с обеспечением безопасности и охраной. Функциональные возможности и простота внедрения позволяют использовать промышленные котроллеры как учебное пособие. Возможно использовать ПЛК в системе образования.

    Промышленные контроллеры (Тема)

    Большинство систем управления строятся на основе простых не имеющих развитых интерактивных средств микропроцессорных блоках – контроллерах. Контроллер это мозг любой автоматической машины, обеспечивающий логику ее работы.

    Термином «промышленный контроллер» обозначают микропроцессорное устройство со встроенным аппаратным и программным обеспечением, которое используется для выполнения функций управления технологическим оборудованием.

    Их развитие идет по двум направлениям – создание специализированных и универсальных контроллеров.

    Специализированным контроллером считается устройство, которое разрабатывалось для конкретного применения и не может применяться в иных местах. Разработка специализированного контроллера базируется на идеи минимизации аппаратных и программных средств для того, чтобы в конечном итоге добиться оптимизации таких качественных показателей системы как быстродействие, точность, стоимость, массо-габаритных показателей. Такой контроллер может быть встроен только в конкретную машину и обладает жесткой логикой работы, заложенной при изготовлении. Проектирование таких контроллеров окупается только для изделий выпускаемых значительным тиражом.

    При создании машин занятых в сфере промышленного производства, как правило, приходится иметь дело не более чем с единицами однотипных устройств. Кроме того, очень существенной здесь является возможность быстрой перенастройки оборудования на выпуск другой продукции. Для уникальных проектов, мелкосерийных изделий и опытных образцов желательно иметь универсальный свободно программируемый контроллер.

    Универсальный контроллер строится исходя из концепции размещения в рамках выбранного, максимально возможного набора аппаратных средств избыточного для отдельного конкретного применения.

    Может показаться, что большой объем аппаратных ресурсов сделают такое устройство обязательно дорогим, что ограничит его использование. Однако это не так.

    Каждый пользователь найдет в составе аппаратных ресурсов универсального контроллера средства нужные именно ему. Кроме избыточности аппаратных средств мощным фактором универсализации выступает возможность управлять микропроцессорными устройствами с помощью самостоятельно создаваемых пользователем программ. Таким образом, потребителей такого контроллера будет очень много. Большой объем их выпуска существенно снизит их стоимость, и пользователь просто не будет обращать внимания на неиспользуемые им (для него избыточные) аппаратные средства контроллера. Но самое главное – каждый потребитель будет освобожден от необходимости изготовления устройства управления (разработки схем, печатных плат, отладки), что в конечном итоге сократит средства и время, затрачиваемые им на реализацию и внедрение конкретного проекта.

    Долгое время применение универсальных контроллеров ограничивалось тем, что достичь достаточно высоких требований по производительности и точности в рамках унифицированных устройств (все-таки при их создании всегда ориентируются на типовые значения параметров и максимально широкий круг пользователей) было весьма трудно. Однако, развитие микропроцессорной техники, достижения технологии изготовления интегральных сре дств в п оследнее время все больше стирают эти ограничения. И при разработке систем управления технологическими процессами сегодня применение универсальных контроллеров уже занимает доминирующее положение. За универсальными контроллерами закрепился и чаще всего используется термин программируемые логические контроллеры (ПЛК).

    На контроллеры в современных системах управления возлагаются самые разнообразные задачи и для их решения требуются самые различные технические средства. В этом смысле концепция универсализации контроллеров (широты их применения) наталкивается на необходимость введения в состав каждого из них большого и избыточного для каждой конкретной задачи набора средств и в конечном итоге эта концепция может потерять смысл.

    Выходом из этой проблемы явился модульный подход к реализации контроллеров. При этом подходе каждый из них состоит как бы из двух частей – базовой части, которая включает в себя обязательный и минимальный набор средств, и части, которая может модифицироваться, набираться из нескольких отдельных модулей. Каждый из модулей включает в себя определенный набор средств. Проектировщик как из кубиков набирает тот состав средств, который нужен ему для решения конкретной задачи.

    Базовая часть контроллера включает в себя центральный процессорный блок ( Central Processors Units – CPU ), основными задачами которого является управление периферийными модулями, хранение программы работы и данных, организация обмена данными и командами с центральным управляющим компьютером, обмен данными с прочими контроллерами того же иерархического уровня, проведение диагностики работоспособности узлов.

    Модульный принцип набора функций контроллеров как нельзя лучше соответствует общей концепции создания и использования универсальных контроллеров, что способствует расширению сферы их применения и, в конечном счете, увеличению объемов их выпуска.

    Кроме рассмотренных очевидных факторов, определяющих широту применения универсальных контроллеров, большую роль играют усилия производителей таких устройств направленные на обеспечение максимального удобства их программирования, отладки систем и возможности включения контроллеров в состав сетей распределенных (децентрализованных) систем управления.

    Важнейшую роль при создании систем на основе универсальных контроллеров играет программное обеспечение, которое четко подразделяется на две группы – программы управления процессом и сервисное программное обеспечение. Диапазон используемых сервисных программных продуктов простирается от средств отладки программ, созданных с использованием конкретного языка программирования того или иного контроллера, использования драйверов аппаратуры до программных комплексов, интегрирующих средства разработки элементов различных уровней системы – от нижнего уровня систем автоматизации до планирования ресурсов предприятия, организации обмена данными между приложениями различного уровня.

    При выборе программного обеспечения необходимо принимать во внимание не только опыт и предпочтения пользователя, но и современные тенденции и методы построения систем. Имеется ли необходимость, чтобы программные средства были построены на принципах открытой архитектуры? Требуется ли от разработчиков системы определенная квалификация и опыт в области программирования? Насколько программное обеспечение легко в использовании и сопровождении? Ответы на эти и подобные вопросы в конечном итоге определяют, какое именно программное обеспечение следует выбрать.

    Расширение сферы применения универсальных контроллеров заставляет проектировщика систем управления четко ориентироваться в многообразии контроллеров, которые сейчас предлагают ему различные производители.

    ПЛК ориентированы на длительную работу в условиях промышленной среды. Это обуславливает определенную специфику схемотехнических решений и конструктивного исполнения.

    Хороший ПЛК обладает мощной и интуитивно понятной системой программирования, удобен в монтаже и обслуживании, обладает высокой ремонтопригодностью, имеет развитые средства самодиагностики и контроля правильности выполнения прикладных задач, средства интеграции в единую систему, надежен и неприхотлив. Мощное вычислительное ядро современных ПЛК делает их очень похожими на компьютеры.

    Понятие «ПЛК» не ограничивается понятием «железо», это целостная современная технология. Она включает специфическую аппаратную архитектуру, принцип циклической работы, специализированные языки программирования, подходы объединения в различные сети и т. д.

    В целом, в силу дешевизны, надежности и простоты применения, ПЛК доминируют на нижнем уровне систем промышленной автоматики. Они обеспечивают непосредственное управление оборудованием на переднем крае производства.

    Программируемые контроллеры находят применение в различных отраслях промышленности.

    Черная и цветная металлургия. Программируемые контроллеры в этих отраслях применяются для управления транспортными операциями на коксовых батареях, загрузке доменных печей, для автоматизации литейных цехов. Их используют также для решения задач, связанных с анализом газов и с контролем качества.

    Металлообработка и автомобильная промышленность. Это те отрасли, где ПЛК нашли очень широкое применение. Их можно встретить на автоматических линиях и сборочных конвейерах, на стендах для испытания двигателей, а также на прессах, токарных автоматах, шлифовальных и агрегатных станках, сварочных установках, автоматических станках для разрезки.

    Химическая промышленность. В настоящее время ПЛК используются для управления технологическими установками, устройствами дозирования и смешивания продуктов, очистки отходов химического производства, а также на установках по переработке пластмасс и агрегатах в производстве резины.

    Нефтедобыча. Кроме областей применения, аналогичных предыдущей отрасли, ПЛК используется на перекачивающих и распределительных станциях, для управления работой и наблюдения за магистральными трубопроводами.

    Транспортные и погрузочно-разгрузочные операции. Программируемые контроллеры используются при сортировке посылок, почтовых отправлений, механизированном управлении складскими операциями, упаковке, конвейерной пересылке, комплектовании изделий на поддонах, в лифтовом хозяйстве, грузоподъемных механизмах и др.

    Другие области применения. Все случаи использования ПЛК перечислить невозможно. В текстильной промышленности они могут применяться для управления операциями автоматического раскроя тканей и контроля нитей, на транспортных конвейерах. В стекольной промышленности, в производстве хрусталя ПЛК управляют операциями отрезки и упаковки. Устройства логического управления используются при решении задач, связанных с охраной (зданий, заводов) и обеспечении безопасности (ядерная энергетика).

    Контроллеры промышленные: производители, устройство, принцип работы, применение

    Эффективность современных производственных объектов в немалой степени зависит от качества организации работы автоматизированных систем. Дело не только в минимизации труда рабочих, но и в оптимизации логистических функциональных процессов. Слаженная и правильная настройка автоматики позволяет затрачивать меньше ресурсов, поддерживая оптимальный темп производства и должный уровень качества выпускаемой продукции. Рассчитывать на такой эффект можно лишь в том случае, если в управлении работой участвуют правильно подобранные контроллеры промышленные для автоматических систем. Это обязательный компонент в любом программируемом комплексе, через который происходит взаимодействие отдельных элементов производства.

    Общие сведения о контроллере

    В промышленности контроллерами называют устройства, которые выступают командным центром по отношению к обслуживаемому оборудованию с автоматическим принципом управления. Функция таких аппаратов не обходится без средств обратной связи, которая базируется на датчиках, собирающих ту или иную информацию о рабочем процессе. На основе получаемых сведений контроллеры промышленные разрабатывают обратные команды, управляя, таким образом, вверенными системами. Охват одного процессора может быть разным. Как правило, современные модели позволяют одновременно обрабатывать сигналы от 200-250 единиц техники, также отправляя им сигналы с настройками рабочих параметров. Важным отличием контроллера в нынешнем понимании является способность функционирования с обработкой данных в программном режиме, то есть предусматривается серьезный отход от принципов одношаговой жесткой логики, на которых работали автоматизированные линии производства прежних поколений.

    Устройство

    Основа формируется процессором модульного программируемого типа, который дополняется огромным перечнем вспомогательных систем и компонентов. К базовым элементам главной подсистемы относят модули входа/выхода, коммуникационные средства, наборы датчиков, устройства хранения данных, а также панели операторского управления. К второстепенным модулям, которые, впрочем, редко уступают по значимости вышеупомянутым компонентам, относят системы предохранения, терморегуляторы, дисплей и клавиатуры, а также новейшие комплексы для организации сетевой передачи данных. Вместе с этим устройство промышленного контроллера не обходится без включения инженерных систем, которые могут обеспечивать охлаждение аппаратуры и при необходимости ее обогрев. Что касается наборов датчиков, то их состав полностью зависит от объекта, на котором эксплуатируется система. Это могут быть детекторы расхода воды, или газа, счетчики потребления энергии и даже сенсоры движения.

    Принцип работы

    Когда модульная структура налажена и запущен производственный процесс, начинается регистрация эксплуатационных параметров. Как уже отмечалось, система может учитывать сотни показателей, сопоставляя их со значениями заложенной пользователем программы. По результатам этого сопоставления контроллер принимает решение для команды. Например, если по технологии гидроабразивный резчик может работать при температуре не ниже 0 градусов, то аппаратура подаст команду остановки процесса, если термометр покажет значение ниже допустимого. По этой же системе работают и другие промышленные контроллеры. Принцип работы предполагает и более сложные алгоритмы принятия решений. К примеру, учитываться могут десятки показателей, влияющих на работу одного участка или конкретной единицы оборудования. Также в процессе эксплуатации система контролирует и собственные рабочие показатели, в том числе параметры энергоснабжения.

    Применение промышленных контроллеров

    Такая аппаратура используется в разных сферах, причем не только производства. Но главные направления это все же металлургия, химическая промышленность, нефтедобыча, обрабатывающие отрасли и т. д. Например, металлургические комбинаты с помощью автоматики управляют прессами, токарными станками, теми же резчиками и шлифовальными установками, к которым предъявляются высокие требования в плане точности результата. В химической отрасли контроллеры промышленные управляют технологическими процессами смешивания веществ, дозирования и очистки. Кроме того, средства логического программирования эффективно показывают себя в составе комплексов обеспечения безопасности. В частности, контроллеры управляют функциями сигнализации, охранных пунктов, защитных перегородок и ворот с автоматизированным приводом. Теперь стоит подробнее ознакомиться с производителями современных контроллеров и возможностями, которые в них предлагаются.

    Контроллеры «ОВЕН»

    Предприятие «ОВЕН» с 2005 года разрабатывает автоматические средства управления для промышленного сегмента, придерживаясь принципов функциональности, эргономики и надежности. Важной характеристикой данных устройств является изначальное базирование на мощном аппаратном ресурсе, который дополняется широкими программными возможностями. Что касается второго аспекта, то промышленные контроллеры российского производства «ОВЕН» работают в программной среде CoDeSys от немецких разработчиков. С точки зрения эксплуатации, данная аппаратура выгодна возможностью компонентного расширения, что делает ее универсальной, а также включением в комплекс новейших средств коммуникационного взаимодействия.

    Контроллеры Segnetics

    Еще одна отечественная компания, занимающаяся развитием сегмента промышленных контроллеров. На данный момент специалисты «Сегнетикс» предлагают несколько решений для разных категорий пользователей. Базовая серия SMH2010 включает в состав панельные универсальные средства автоматизированного управления, которые оптимально подходят для применения в жилищно-коммунальной отрасли. С другой стороны, производство промышленных контроллеров на мощностях этой компании ориентируется и на узкоспециализированные задачи. Например, устройства Pixel предназначены специально для управления вентиляционной системой. Есть в семействе и более сложные модели контроллеров, которые могут успешно применяться в сферах автоматизации технологических процессов на крупных производственных линиях.

    Контроллеры Advantech

    Перспективный производитель, который делает акцент на развитии внутренних логических процессов между компонентами контроллеров. На текущий момент в линейке фирмы предлагаются два комплекса – APAX и ADAM. В первом применяется открытая архитектура, на платформе которой объединяются функции обработки и управления информации. Средства коммуникации предполагают наращивание компонентов, что делает систему гибкой в применении. В семействе ADAM также предлагаются контроллеры промышленные с развитой начинкой для управляющей функции и некоторыми дополнениями. В частности, система обеспечена детерминированным вводом/выводом, резервными средствами питания и оптимизированной памятью.

    Заключение

    Простейшие системы автоматизированного обеспечения производств постепенно переросли в сложные многофункциональные устройства. На сегодняшний день производители промышленных контроллеров ставят перед собой задачи нового порядка, которые должны будут повысить эффективность управления процессами в разных областях. Среди важнейших направлений можно выделить совершенствование коммуникационных связей, оптимизацию энергоснабжения и переход на более надежные элементные платформы. При этом отечественные разработчики практически не отстают от зарубежных специалистов, предлагая вполне конкурентные решения современного уровня.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: