Программируемые логические контроллеры

Плк — что это такое?

Доброго времени суток, уважаемые жители Хабра!
Прочитав пост про программирование ПЛК Siemens серии S7, я залез в поиск по Хабру, и был весьма удивлен, что тема промышленной автоматики вообще, и программирования ПЛК в частности, освещена весьма и весьма скудно. Возьму на себя смелость поделиться своим опытом в данной области, описав базовые принципы программирования ПЛК, в частности, производства компании Beckhoff.

Введение

Я занимаюсь автоматизацией зданий. Сложилось так, что в основном мы строим свои системы на базе ПЛК Beckhoff. Такой выбор был сделан прежде всего потому, что эти контроллеры являются свободно-программируемыми в полном смысле этих слов.

Что это значит? Возьмите контроллер TAC Xenta, например, и попробуйте на нем реализовать обмен с внешним устройством через RS232 по собственному протоколу, на уровне «байт послал — байт принял». Не получится, эти контроллеры так не умеют — используйте только те протоколы, которые в них заложил разработчик. А Beckhoff умеет.

Но прежде чем лезть в такие дебри, давайте посмотрим на среду разработки? На каком, собственно, языке, мы будем писать?

Стандарт МЭК 61131-3

Промышленные ПЛК программируются на языках стандарта МЭК 61131-3. Всего этих языков 5, некоторые производители добавляют свои. Языки друг на друга совсем не похожи, и, наблюдая за коллегами, могу предположить, что выбор того или иного языка связан прежде всего с тем, чем человек занимался до того, как он пришел в эту отрасль.

  1. IL, instruction list, список инструкций. Похож на ассемблер. Не видел никого, кто его использовал бы, но подозреваю, что олдскульные кодеры, пробивавшие перфокарты по памяти, оценят.
  2. LD, ladder diagram. Визуальный язык, для тех, кто занимался разработкой схем релейной автоматики.
  3. ST, structured text.

    Более всего напоминает «классические» языки программирования, чем-то похож на Паскаль. Оттого ценится теми, кто до ПЛК занимался программированием на других языках и платформах, в частности — мной.

  4. FBD, functional block diagram. Этакая блок схема, любим прежде всего технологами, решившими податься в программирование, за свою наглядность.

  5. SFC, sequential function chart. Графический язык, больше ничего не скажу. Ни разу не видел, чтоб его использовали.

Из не всеми поддерживаемых языков стоит отметить язык CFC (continuous flow chart), Beckhoff его поддерживает.

Это дальнейшее развитие языка FBD, одним из наиболее существенных отличий, на мой взгляд, является поддержка явной обратной связи в схемах. Зачем это нужно? Например, вот такой генератор коротких импульсов на CFC будет работать, а на FBD – нет.Блок TON — это стандартный блок, таймер с задержкой включения.

Логика работы: выход Q становится TRUE, когда на входе IN сигнал TRUE в течение не менее времени PT.

Самая популярная, наверное, среда разработки под ПЛК — это CoDeSys. Многие производители берут ее за основу, и либо делают к ней библиотеку для работы со своим ПЛК, либо доделывают среду под себя.

Как работает ПЛК?

Программа ПЛК работает циклично. Время цикла может быть от единиц миллисекунд до единиц секунд, в зависимости от задач, которые на этот ПЛК возложены. Большинство ПЛК позволяют задавать время цикла разработчику программы, однако в некоторых моделях такой возможности нет.

Многие ПЛК, в частности Beckhoff, позволяют в одной программе создать более одной циклически выполняемой задачи, и задать приоритет для этих задач. Что нам дает эта возможность? Представим ситуацию: ПЛК управляет вентиляционной установкой, и к нему подключена панель управления через RS232.

Температура в помещениях меняется не быстро, и запускать алгоритм управления вентиляцией чаще, чем раз в 50 — 100 мс просто нет смысла.

Зато панель оператора опрашивает контроллер постоянно, и задержка ответа ПЛК более 10 мс уже выражается в «притормаживании» интерфейса пользователя, а при задержке 20 мс у нас переполнится аппаратный буфер COM-порта.

Наличие нескольких задач позволяет нам решить эту проблему красиво: пусть «быстрая» задача работает с COM-портом, и вызывается каждые 2 мс, а «медленная» реализует логику работы вентиляции, и вызывается каждые 50 мс. Все работает хорошо, панель оператора не тормозит, пользователь доволен.

А что у этих железок внутри?

Тут все очень и очень зависит от производителя. Кто-то делает свою embedded-платформу на RISC-процессоре (например, отечественный «Овен») — этот подход очень популярен. Beckhoff же пошли по другому пути — на их ПЛК установлена Windows CE 5.0 (а если обновить с официального сайта прошивку — то 6.

0), или же Windows XP Embedded, а PLC-задача работает как служба. Достаточно интересный контраргумент для любителей рассказывать о нестабильности Windows. Но это «голова» контроллера, а ведь ему еще нужны входы и выходы, чтобы общаться с внешним миром.

Тут есть два подхода:

  1. Можно сделать «все в одной коробке» — голова, некий набор входов / выходов, несколько вариантов конфигурации — вот тут у нас входов побольше, тут поменьше, тут голова помощнее, тут послабее. Так делают, например, Carel, и много кто еще. На маленьком проекте такой подход себя в чем-то, может быть, и оправдывает.

  2. Но лично мне кажется, что большую гибкость дает другой подход. Голова отдельно, и к ней по шине подключается наборный «хвост» из модулей ввода-вывода. Мы ставим те модули, которые нам нужны, и в том количестве, которые нам нужно. Так делают Beckhoff и Siemens, например.

Вот так выглядит внешне подход «все в одной коробке». На фото Carel pCO3.А вот другой вариант — голова Beckhoff серии CX9000 (слева на фото) с набором модулей ввода-вывода.

Помимо всего прочего, на голове еще имеется некая шина, позволяющая объединять ПЛК в сеть, а зачастую еще и менять его программу через эту же сеть.

Какая это будет сеть — зависит от ПЛК. Это могут быть и незнакомые тем, кто не сталкивался с промышленными сетями EIA-485, Profibus, CAN, а может быть и вполне привычный Ethernet. Именно через эту сеть, называемую fieldbus, и осуществляется подключение ПЛК к верхнему уровню — к СКАДА-системе, например.

На фото выше хорошо видны 2 разъема 8P8C на голове Beckhoff'а — это Ethernet, а у Carel сверху слева видны (плоховато, правда) 2 разъема 6P4C — так они сделали RS-485. У этого интерфейса, к сожалению, нет общепринятого разъема.

Так все же, как под него программы писать-то?

Вообще, это тема не статьи, а целой книги. Но расскажу то, что увидел на личном опыте, и пусть это будет ложкой дегтя. Для профессиональных программистов освоение ПЛК во многом покажется деградацией. ООП? Их нет у нас, есть только структуры, перечисления, и некое подобие класса, которое называется «функциональный блок».

Что такое Private, Public и прочее, тоже можно забыть сразу — не пригодится. Из любого места вашей программы можно получить доступ к любому другому месту. Динамическое выделение памяти? Их нет у нас совсем. Не уверен, сколько тебе пришлют данных? Выделяй буфер с запасом, и забудь про эту память — освободить ее не получится.

Либо проявляй чудеса скорости и обрабатывай данные на лету, если успеешь уложиться в заданное время цикла.

Исключения? Да что вы… видел я одно чудо, которое намертво висло при выполнении конструкции вида:foo, bar: int;
baz: real;
foo := 2000;
bar := 2000;
baz := INT_TO_REAL (foo * bar);
Понятно, что переполнение, не влазит foo * bar в 16 бит, но зачем же виснуть-то? Да еще так, что ничего, кроме сброса по питанию не помогает.

Среда разработки? Не у всех CoDeSys, многим хочется пооригинальничать и написать что-нить свое. Одна из таких самописных сред вылетала с runtime error при попытке записать число 86400 в 16-битный INT. А вы говорите, обработка исключений на ПЛК. Ее и в среде разработки-то не всегда нормально могут сделать.

НО! Зато для любителей той тонкой грани, которая отделяет железо от программного обеспечения, софта в просторечии — это очень интересная ветвь ай-ти, правда.

Надеюсь, что этот небольшой обзор будет полезен. Если хабрасообществу будет интересна эта тема, то расскажу про ПЛК подробнее.

Источник: https://habr.com/post/139425/

Языки программирования PLC: LD, FBD, SFC, ST, IL, CFC

Контролер – это управляющее устройство. Действительно функциональным он становится только тогда, когда вы создаете и запускаете программу по его использованию.

Отсюда вытекает главная задача программируемого логического контролера – исполнение программы, которая осуществляет руководство технологического процесса.

Какой набор программ доступен для ПЛК? В принципе любой набор возможен. Главное, чтобы размер свободных ресурсов, данного инструмента, вам был не помехой. Разработчик получает широкие возможности по написанию программ.

Что же необходимо, чтобы осуществить программирование контроллера? Во – первых нужен программист, который бы досконально разбирался в данном вопросе. Во – вторых необходим сам компьютер и конечно пакет разработки.

Функционал средств разработки

Обычно пакет разработки поставляется за дополнительную плату. Хотя в принципе часто встречается, что данный пакет уже изначально включен в программное обеспечение по инсталляции.

Какой функционал предлагает среда разработки?

  1. Большой набор библиотек, программные блоки, определенные процедуры и готовые шаблоны.
  2. Инструментарий для проверки, тестированию и запуску программы на компьютере минуя контроллер.
  3. Также предложен инструмент для автоматизации документирования программы, которая была создана, в пределах принятых стандартов.

И наконец необходимо отметить главное достоинство – это поддержка порядка шести языков программирования. Единственным недостатком является то, что совместимость программ реализована на низком уровне. Производители ПЛК не пришли к унификации и каждый выпускает, данное устройство, со своей программной средой.

Виды языков программирования для ПЛК

LD (Ladder) – это среда разработки, которая основана на графике. Своего рода, она представляет собой подобие релейной схемы. Разработчики данного стандарта считают, что использование такого вида программной среды существенно облегчает переобучение инженеров релейной автоматики на ПЛК.

К главным недостаткам, данного языка программирования, можно отнести неэффективность при обработке процессов с большим количеством аналоговых переменных, так как он построен для представления процессов с дискретным характером.

FBD ( Диаграмма Функциональных Блоков) – здесь также используется графическое программирование. Образно говоря, FBD определяет собой некую множественность функциональных блоков, которые имеют соединения между собой (вход и выход).

Данные связи являются переменными и выполняют пересылку между блоками. Каждый блок в отдельности может представлять определенную операцию( триггер, логическое “или” и т.д.). Переменные задаются с помощью определенных блоков, а цепи выхода могут иметь связи с конкретными выходами контроллера или связи с глобальными переменными.

SFC ( Sequential Function Chart) – может использоваться с языками ST и IL, он также основан на графике. Принцип его построения близок к образу конечного автомата, данное условие относит его к самым мощным языкам программирования.

Технологические процессы, в данном языке, построены по типу определенных шагов. Структура шагов состоит из вертикали, которая идет сверху вниз. Каждый шаг – это конкретные операции. Описать операцию можно не только с помощью SFC, но и с помощью ST и IL.

Как только шаг выполнен, то идет действие по передачи управления следующему шагу. Переход между шагами может быть двух видов.

Если на шаге выполнено какое – то условие и дальнейшим действием является переход на следующий шаг, значит – это условный переход.

В случае же, если происходит полное выполнение всех условий на данном шаге и только потом осуществляется переход на следующий шаг, то-это безусловный переход.

Недостатком SFC можно считать, что в процессе работы может быть активировано несколько шагов, не в параллельных потоках. Поэтому необходим глобальный контроль со стороны программиста.

ST ( Структурированный Текст) – относится к языкам высокого уровня и имеет много сходного с Pascal и Basic.

ST позволяет интерпретировать более шестнадцати типов данных и имеет возможность работать с логическими операциями, циклическими вычислениями и т.д.

Небольшим недостатком можно определить отсутствие графической среды. Программы представлены в виде текста и данное условие усложняет освоение технологии.

IL ( Список Команд) – язык подобен Ассемблеру, обычно используется для кодировки блоков по отдельности. Плюсом является то, что данные блоки имеют большую скорость работы и низкую требовательность к ресурсам.

CFC ( Continuous Flow Chart) – относится к языкам высокого уровня. В принципе – это явное продолжение языка FBD.

Процесс проектирования состоит из использования готовых блоков и размещения их на экране. Далее происходит их настройка и размещения соединений между ними.

Каждый блок – это управление определенным технологическим процессом. Здесь идет основной уклон на технологический процесс, математика уходит на второй план.

Источник: https://www.asutpp.ru/yazyki-programmirovaniya-plc.html

Плк (plc) – промышленные программируемые логические контроллеры

Программируемый логический контроллер — важный элемент системы автоматизации на промышленном предприятии. ПЛК необходимы для автоматического управления объектом в условиях реального времени.

К каналам ввода-вывода PLC подключают внешние модули, позволяющие собирать и анализировать данные, контролировать работу объекта.

К некоторым программируемым логическим контроллерам также можно подключить дисплей, мышь и клавиатуру.

PLC входит в класс промышленных контроллеров. В эту группу включены все технические средства, предназначенные для автоматизации технологических процессов на производстве. Промышленный контроллер также используют для автоматизации зданий, контроля за работой инженерных сетей и др.

Программируемые логические контроллеры для промышленных производств должны отвечать строгим требованиям:

  • устойчивость к неблагоприятному воздействию внешней среды,
  • возможность длительной автономной работы,
  • простота обслуживания.

В нашем каталоге представлены программируемые логические контроллеры от ведущих отечественных и зарубежных производителей. Мы предлагаем ПЛК Advantech, ICP DAS, ОВЕН, НИЛ АП, Сегнетикс и др. Всегда в наличии устройства с различными рабочими характеристиками: классом защиты, количеством каналов ввода-вывода и др.

Каждый программируемый контроллер в каталоге сертифицирован. Все устройства соответствуют требованиям стандартов и норм. Цены на ПЛК менеджеры назовут по запросу. За подробной информацией об условиях сотрудничества обращайтесь по телефонам.

Advantech

Существуют две основные серии PLC Advantech – это контроллеры ADAM-5000 и APAX-5000.

Серия Advantech APAX-5000 использует открытую архитектуру разработки со встроенным ПО KW Multiprog Softlogic и опциональным ПО HMI/SCADA, а также объединяет в себе функции управления, обработки информации и коммуникационные возможности в рамках единой системы управления.  

ПК-совместимые контроллеры ADAM-5000 на базе Intel Atom D510, обладают специальными функциями управления, такими, как сторожевой таймер, память RAM с питанием от резервной батареи и детерминированный ввод/вывод.

ICP DAS

Компания ICP DAS выпускает ПЛК широко известных в России серий I-7000, uPAC, WinPAC, XPAC, iPAC и т.д.

Возможность применения более дешевых, отработанных и быстро развивающихся открытых архитектур на базе РС-совместимой платформы позволяет широко использовать изделия компании ICP DAS для задач, где раньше применялись только обычные PLC.

Неоспоримыми достоинствами контроллеров ICP DAS являются:

  • невысокая цена PLC;
  • использование открытых протоколов;
  • простота программирования и доступность широкого спектра программного обеспечения;
  • простота интеграции с системами управления более высокого уровня.

ОВЕН (ПЛК ОВЕН)

Компания ОВЕН уже более 15 лет производит широкий ряд приборов первичной автоматики. Идя в ногу со временем компания ОВЕН в 2005 году начала разработку управляющих контроллеров для широкого применения. В них использовалась современная элементная база и с самого начала закладывались мощные аппаратные ресурсы и широкие программные возможности.

Для их программирования используется среда CoDeSys, разработанной немецкой компанией 3S-Software. Кроме того, контроллеры ОВЕН могут программироваться с помощью интегрированной SCADA и SoftLOGIC системы MasterSCADA.

Сегнетикс (Segnetics)

Российская компания “Сегнетикс” (Segnetics) производит три линейки контроллеров. Первая линейка – SMH2010 – универсальные панельные устройства для автоматизации широкого спектра объектов в области ЖКХ, автоматизации зданий и промышленности.

Вторая линейка предназначена для автоматизации систем вентиляции – Pixel. И, наконец, третья линейка – SMH 2G – второе поколение панельных ПЛК, предназначенных для автоматизации инженерных систем зданий и технологических процессов в промышленности.

Цена ПЛК этого производителя приятно удивит.

МЗТА. Контроллер КОНТАР и ПРОТАР

ПТК КОНТАР предназначен для автоматического управления, сбора и передачи информации, а также дистанционного управления и диспетчеризации технологических процессов в ЖКХ и промышленности.

Контроллер КОНТАР обеспечивает сбор информации от разнообразных источников, используемых на объекте (датчики температуры, давления, расхода, тепло-, водо- и электросчетчики и т.п.) и передачу ее на верхний уровень.

Возможно также и полностью автономное применение аппаратуры комплекса в виде отдельных модулей.

Комплекс построен на новейшей элементной базе и обеспечивает простой доступ к современным коммуникационным технологиям (подключение к сети Ethernet, передача информации по сотовой сети стандарта GSM/CDMA). КОНТАР может использоваться для решения многих задач также с помощью дополнения его оборудованием других производителей. У нас можно купить ПТК КОНТАР со скидкой.

ПЛК НИЛ АП НИЛ АП предлагает контроллеры серий NLсon-CE (полноценный ПЛК средней мощности с высокими техническими характеристиками), NLсon-1AT (недорогие ПЛК для локальной автоматизации с применением модулей ввода-вывода серии NL), промышленные контроллеры с заказным программированием (заказные “прошивки” контроллеров, входящих в состав модулей серии NL или разработанных для конкретного заказчика) и ПЛК серии NS (выпускаются в двух модификациях: с протоколом Modbus RTU и с протоколом DCON, программно полностью совместимы с серией NL).

TREI Контроллеры TREI-5B-04 и TREI-5B-05 предназначены для локальных и распределенных систем автоматического контроля и управления технологическими процессами в ответственных системах на промышленных предприятиях с нормальным и взрывоопасным производством, а также для построения систем противоаварийных блокировок и защит.

Bolid Контроллеры Болид (Bolid) включены в адресные системы ОПС и противопожарной охраны в составе интегрированной пожарно-охранной системы ОРИОН. Предназначены для использования в создании систеы охранно-пожарной сигнализации, или мониторинга систем жизнеобеспечения.

Контроллеры TORNADO (Gridex)

IPC Gridex — промышленный контроллер на основе вычислительной платформы стандарта Qseven с возможностью конфигурирования всех составляющих элементов: процессора, памяти и периферии.

Модули ввода/вывода ioGridex предназначены для использования в качестве конечных устройств связи с технологическим оборудованием объекта в концепции промышленного интернета вещей IoT.

Источник: https://insat.ru/products/?category=20

Программируемые контроллеры

Программируемые логические контроллеры важные устройства для автоматизации сложных технологических процессов. ПЛК контроллеры дают большую экономию при замене обычной логики в больших системах и повышают эффективность производства.

Модели приборов и аналоги

Краткие данные по некоторым моделям ПЛК контроллеров:

Подробное описание приведено на страницах приборов.

Области применения программируемых логических контроллеров

Программируемые логические контроллеры применимы везде, где организуются системы управления, но наилучшее применение для них это АСУТП промышленных предприятий.

  • Металлургический, машиностроительный комплекс и т.п.
  • Централизованные системы управления (ПЛК является ядром системы, к нему напрямую либо через модули согласования подключаются датчики и ИМ)
  • Распределенные системы управления (ПЛК и удаленные от него датчики с ИМ связаны через промышленные каналы связи, например ModBus, ProfiBus, CAN. Используются связи «Master-Slave»)
  • Локальная автоматика, станки ЧПУ
  • Любое производство, требующее автоматического управления и мониторинга и сбора информационных параметров; внутренние системы предприятия

Назначение ПЛК

Основные задачи PLC контроллеров:

  • Замена обычной логики, релейной логики на перепрограммируемые устройства
  • Длительный автономный контроль техпроцессов (+ без обслуживания и человеческого вмешательства)
  • Основа АСУТП, автоматизация промышленных предприятий. Сбор разнородных данных (+ хранение/преобразование, обмен по пром. протоколам), их обработка по программе и выдача сигналов управления на ИМ
  • Повышение эффективности производства

Преимущества

Достоинства и особенности PLC контроллеров:

  • Возможность одним программируемым логическим контроллером заменить сотни механических/электрических реле + по необходимости в любое время перепрограммировать
  • Богатый функционал, высокая производительность (+ модули расширения, работа в реальном времени)
  • Компактность, средства диагностики + организация больших систем с использованием сетей
  • Экономичность (экономия электроэнергии, быстрый монтаж и настройка, возможно переопределение функций прямо в процессе работы)

Недостатки

Основные недостатки таких контроллеров:

  • Экономичность зависит от сложности схемы, которая реализуется. Чем больше параметров требуется контролировать, тем выгоднее использование PLC-контроллеров
  • Для обслуживания требуется квалифицированный персонал
  • Возможные сложности с ремонтом в случае выхода из строя всего ПЛК

Принцип работы программируемого логического контроллера

Работа программируемого логического контроллера (PLC) основывается на сборе внешних данных, в том числе через промышленные интерфейсы, с последующей выдачей управляющих сигналов на внешние устройства. Настройка ПЛК заключается в конфигурировании его входов и выходов и написании пользовательской программы. Программа содержит инструкции по обработке полученных данных и реализацию законов управления.

Источник: https://RusAutomation.ru/programmiruemye_kontrollery

Рефераты, дипломные, курсовые работы – бесплатно: Библиофонд!

Реферат

Программируемые логические контроллеры

Введение

логический контроллер программируемый

Современная конкурентная экономика и открытый рынок, перспективы вступления России в ВТО и снятие в связи с этим ряда ограничений на торговлю ставят перед отечественными предприятиями чрезвычайно сложные задачи.

Недостаток опыта конкурентной борьбы на мировом рынке, техническая и технологическая отсталость целого ряда отраслей, ограниченный доступ к ресурсам, в первую очередь, финансовым, несовершенство законодательства и локальные нерыночные факторы, негативно влияющие на производство, требуют неотложных мер по внедрению самых передовых технологий.

Широкое применение средств автоматизации производственных процессов, напрямую влияющее на сокращение издержек и повышение качества продукции, становится главным фактором развития российского промышленного производства.

Лучшее доказательство этому – растущее влияние на мировом рынке российских металлургов, нефтяников, предприятий оборонного комплекса.

Инвестируя в автоматизацию, модернизацию и развитие производства, сегодня именно эти отрасли становятся локомотивом всей отечественной промышленности.

Современное предприятие наряду с полностью автоматизированными или роботизированными линиями включает в себя и отдельные полуавтономные участки – системы блокировки и аварийной защиты, системы подачи воды и воздуха, очистные сооружения, погрузочно-разгрузочные и складские терминалы и т.п. Функции автоматизированного управления для них выполняют программно-технические комплексы (ПТК).

Они строятся с использованием аппаратно-программных средств, к которым относятся средства измерения и контроля и исполнительные механизмы, объединенные в промышленные сети и управляемые промышленными компьютерами с помощью специализированного ПО.

При этом, в отличие от компьютерных сетей, центральным звеном ПТК является не главный процессор, а программируемые логические контроллеры, объединенные в сеть.

Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) объединяют различные объекты и устройства, локальные и удаленные, в единый комплекс и позволяют контролировать и программировать их работу как в целом, так и по отдельности с помощью SCADA или других систем. Этим обеспечивается максимальная эффективность и безопасность производства, возможность оперативной наладки и переналадки, строгий учет и планирование показателей операционной деятельности, оптимизация бизнес-процессов.

1.Понятие программируемого логического контроллера

Программируемый логический контроллер (сокращенно, ПЛК) – электронный компонент, применяемый в современных системах автоматизации. Программируемые логические контроллеры используются главным образом при автоматизации промышленных и производственных процессов.

ПЛК различных типов также применяются для организации автоматизированного управления системами вентиляции и кондиционирования, для поддержания заданного температурного режима в помещении и т.д.

Применение логических контроллеров позволяет создать практически полностью автономную систему управления, осуществляющую свою деятельность с учетом свойств, характеристик и состояния контролируемого объекта. Участие оператора сводится к общему наблюдению за процессом управления и, при необходимости – изменению заданной программы работы.

Контроллеры ПЛК относятся к категории устройств реального времени и обладают целым рядом существенных отличий от оборудования со сходными назначением и архитектурой.

В частности, главным отличием программируемых логических контроллеров от обычных компьютеров является развитая система обработки входящих и исходящих сигналов исполнительных механизмов и различных датчиков; главным отличием от встраиваемых систем управления – схема монтажа, отдельного от объекта управления.

Первые логические контроллеры представляли собой достаточно крупногабаритные системы, состоящие из соединенных между собой контактов и реле. Схема функционирования этих устройств задавалась еще на стадии проектирования и впоследствии не могла быть изменена.

Контроллеры, программируемые с помощью особого языка Ladder Logic Diagram («лестничной логики»), стали следующим поколением и заменили собой устройства с жестко заданной логикой. Внутренняя физическая коммутация (то есть, контакты и реле) была заменена в них виртуальной и представляла собой программу, исполняемую микроконтроллером устройства.

Современной разновидностью контроллеров, программируемых после проектирования и сборки, являются так называемые свободно программируемые контроллеры.

Для изменения рабочих параметров, диагностики и обслуживания этих устройств используются специальные устройства – программаторы, или ПК, оснащенные соответствующими интерфейсами для подключения и программным обеспечением.

Кроме того, для управления свободно программируемыми контроллерами применяются различные системы человеко-машинного интерфейса, в частности – операторские панели. Важнейшими элементами комплексов автоматизированного управления являются также датчики и исполнительные устройства, подсоединяемые к ПЛК централизованно или по методу распределенной периферии.

Для программирования ПЛК контроллеров был разработан ряд стандартизированных языков, описанных в международном стандарте МЭК 61131.

2.Сравнительный анализ рыночных моделей

На данный момент существует много фирм, производящие ПЛК.

Однако наличие различных ПЛК ставит следующий вопрос: как выбрать из этого обилия необходимый контроллер? Большинству потребителей требуется не превосходство одной какой-то характеристики, а некая интегральная оценка, позволяющая сравнить ПЛК по совокупности характеристик и свойств. А это уже отдельная проблема. Так при маркетинге выяснилось, что многие фирмы не приводят данные по надежности (MTBF и MTTR). Однако там, где эти параметры есть, разброс идет на порядки.

Один из самых важных параметров ПЛК быстродействие в каталогах фирм указывается в совершенно разных вариантах. Могут фигурировать время выполнения бинарных команд, время опроса 1К дискретных входов, время выполнения смешанных команд и т.д.

Цена – самый интригующий фактор. Кто-то приводит их в американских долларах, кто-то в немецких марках, при этом курс иностранной валюты очень разный и всегда завышенный.

А если на это наложить еще разные форматы цен: FOB, DDP и т.д.

, многочисленные системы скидок, то получается что подбор необходимого ПЛК становиться нетривиальной задачей, требующей помимо технических знаний хорошего знания рынка.

Спектр продукции, предлагаемой сегодня, чрезвычайно широк. В Табл. 1 приведены некоторые характеристики ПЛК различных фирм, наиболее распространенных в России.

В четырех последних строках указаны параметры для модулей дискретного ввода-вывода.

Все они построены по магистрально-модульному принципу, монтируются на панель или DIN-рейку, работают от напряжения +24 В, поддерживают протоколы обмена Fieldbus, имеют широкий набор модулей:

·

модули дискретных входов / выходов;

·

коммуникационные модули;

·модули аналогового ввода / вывода;

·модули терморегуляторов;

·модули позиционирования;

·модули ПИД-регулятора;

·модули контроля движения.

Как видно из таблицы, контроллеры имеют равные функциональные возможности, близкие технические и эксплуатационные характеристики и даже почти одинаковые размеры (рис. 1).

В такой ситуации необходимо определить критерии оценки и выбора ПЛК, удовлетворяющего поставленной задаче.

Таблица 1 – Характеристики ПЛК

Учитывая специфику устройств, критерии оценки можно разделить на три группы:

·технические характеристики;

·эксплуатационные характеристики;

·потребительские свойства.

При этом критериями выбора считать потребительские свойства, т.е. соотношение показателей затраты / производительность / надежность, а технические и эксплуатационные характеристики ограничениями для процедуры выбора.

Кроме того, необходимо разделить характеристики на прямые (для которых положительным результатом является её увеличение) и обратные (для которых положительным результатом является её уменьшение).

Так как характеристики между собой конфликтны, т.е. улучшение одной характеристики почти всегда приводит к ухудшению другой, необходимо для каждой характеристики Ki определить весовой коэффициент ai, учитывающий степень влияния данной характеристики на полезность устройства.

Ниже приведены несколько компаний, производящих ПЛК.

Advantech. Контроллеры и модули ввода / вывода

Тайваньская компания Advantech предлагает производит широкую линейку контроллеров и модулей ввода / вывода. Многофункциональные PC-совместимые устройства этой компании имеют широкие возможности и могут быть использованы как для простых задач автоматизации, так и для высокоответственных приложений с высоким быстродействием.

Рисунок 1 – Внешний вид контролеров Advantech Launches its BAS-3000 Series

Существуют две основные серии контроллеров Advantech – это APAX-5000 и ADAM-5000.

APAX-5000 с открытой архитектурой, позволяющей использовать различные приложения и имеет высокоскоростной вычислительный процессор (APAX5570XPE/5571XPE), обеспечивая при этом гибкие функции ввода / вывода, повышающие масштабируемость системы. ADAM-5000 оснащены широким набором интерфейсов для связи, обеспечивающих гибкость коммуникационных соединений.

ICP DAS

Компания ICP DAS выпускает ПЛК и модули ввода-вывода широко известных в России серий I-7000, I-8000, uPAC, WinCon, WinPAC, XPAC, iPAC и т.д.

Рисунок 1 – Внешний вид контролеров WinCon, uPAC, XPAC

Компания ICP DAS выпускает ПЛК и модули ввода-вывода широко известных в России серий I-7000, I-8000, uPAC, WinCon, WinPAC, XPAC, iPAC и т.д.

Возможность применения более дешевых, отработанных и быстро развивающихся открытых архитектур на базе РС-совместимой платформы позволяет широко использовать изделия компании ICP DAS для задач, где раньше применялись только обычные PLC.

Достоинствами контроллеров ICP DAS являются:

·невысокая цена PLC;

·использование открытых протоколов;

·простота программирования и доступность широкого спектра программного обеспечения;

·простота интеграции с системами управления более высокого уровня.

ПТК КОНТАР производства МЗТА

ПТК КОНТАР предназначен для автоматического управления, сбора и передачи информации, а также дистанционного управления и диспетчеризации технологических процессов в ЖКХ и промышленности.

КОНТАР обеспечивает сбор информации от разнообразных источников, используемых на объекте (датчики температуры, давления, расхода, тепло-, водо- и электросчетчики и т.п.) и передачу ее на верхний уровень.

Возможно также и полностью автономное применение аппаратуры комплекса в виде отдельных модулей.

Рисунок 1 – Внешний вид ПТК КОНТАР

Комплекс построен на новейшей элементной базе и обеспечивает простой доступ к современным коммуникационным технологиям (подключение к сети Ethernet, передача информации по сотовой сети стандарта GSM/CDMA). КОНТАР может использоваться для решения многих задач также с помощью дополнения его оборудованием других производителей.

Контроллеры ОВЕН (ПЛК ОВЕН)

Компания ОВЕН уже более 15 лет производит широкий ряд приборов первичной автоматики. Компания ОВЕН в 2005 году начала разработку управляющих контроллеров для широкого применения. В них использовалась современная элементная база и с самого начала закладывались мощные аппаратные ресурсы и широкие программные возможности.

Рисунок 1 – Внешний вид ПЛК ОВЕН

Для их программирования используется среда CoDeSys, разработанной немецкой компанией 3S-Software. Кроме того, контроллеры ОВЕН могут программироваться с помощью интегрированной SCADA и SoftLOGIC системы MasterSCADA.

Контроллеры Сегнетикс

Российская компания «Сегнетикс» (Segnetics) производит три линейки контроллеров. Первая линейка – SMH2010 – универсальные панельные контроллеры для автоматизации широкого спектра объектов в области ЖКХ, автоматизации зданий и промышленности.

Вторая линейка предназначена для автоматизации систем вентиляции – Pixel. И, наконец, третья линейка – SMH 2G – второе поколение панельных ПЛК, предназначенных для автоматизации инженерных систем зданий и технологических процессов в промышленности.

Рисунок 1 – Внешний вид ПЛК Сегнетикс

ПЛК (PLC) производства Mitsubishi Electric

Разработка и производство программируемых логических контроллеров является одним из приоритетных направлений деятельности компании Mitsubishi Electric в области промышленной автоматизации. Mitsubishi Electric предлагает широкий выбор ПЛК семейства MELSEC для задач управления любого уровня сложности.

Оборудование Mitsubishi Electric может использоваться как на уровне управления отдельными технологическими единицами, так и на уровне управления технологическим процессом в целом. PLC Mitsubishi Electric отличают исключительно высокое качество, вариативность и гибкость решений, широкие возможности применеия, высокое быстродействие.

3.Архитектура ПЛК

Как правило, многие контроллеры имеют закрытую структуру, т.е. программируются софтом от производителя ПЛК. Так, например, ПЛК Сименс программируются только с помощью Step7, Step7 Microwin или Logo Comfort, а ПЛК Шнейдер программируются только с помощью Unity или Concept.

Закрытую структуру ПЛК имеют контроллеры Мицубиши, Омрон, ABB, GE Fanuc и многие другие. Практически все приличные фирмы создают закрытые протоколы и системы с платной средой разработки.

Несмотря на это существуют программируемые логические контроллеры с открытыми или полуоткрытыми платформами, на них предустановленны такие ОС, как WindowsCE, VxWorks, Linux, либо они основываются на процессорах фирм Моторола, Интел, Инфинеон, Атмел, Хитачи, PowerPC и др. Такие ПЛК могут программироваться различным ПО, например, CoDeSys. Пример: ПЛК – Овен ПЛК или ADAM…

Несмотря на разнообразие программного обеспечения и реализаций ПЛК, языки программирования ограничены стандартом МЭК 61131-3. Это сделано не из праздной необходимости все унифицировать, а более с целью сохранить некоторые стандартные подходы к программированию контроллеров. Наиболее выделяются пять видов языков программирования:

LD (LAD, ladder diagram, по немецки: KOP, kontakt plan, по-русски: РКС, релейно-контакторная схема, контактный план, лестничная диаграмма) 45.50%

FBD (functional block diagram, диаграмма функциональных блоков) 24.64%

IL (instruction list, STL, statement list, язык инструкций; очень похож на ассемблер, но очень своеобразен) 8.53%

SFC (series functional charts, последовательные функциональные диаграммы, язык графов) 0.47%

Источник: https://www.BiblioFond.ru/view.aspx?id=723364

Программируемые логические контроллеры (ПЛК системы) – АГАВА

Общие сведения о функциях ПЛК

В настоящее время широкое распространение получили программируемые логические контроллеры (ПЛК), которые в качестве контроллеров полевого уровня  являются основным ядром автоматизированных систем  управления  технологических процессов и производств. 

Типичный  ПЛК состоит из: процессорного модуля,  модулей дискретных и аналоговых входов/выходов, ПИД-регуляторов, терморегуляторов, позиционирования, контроля движения и др.

Среди производителей и потребителей выработалась следующая классификация ПЛК по количеству входов и выходов: наноконтроллеры – до 15-20 входов/выходов, малые контроллеры – до 100 входов/выходов, средние  – 100-300, большие – 300-2000, сверхбольшие – более 2000 входов/выходов. Кроме этого основного параметра, характеризующего «мощность» ПЛК, при разработке систем управления и выборе ПЛК учитывают также его быстродействие, объём разных видов памяти и количество сетевых интерфейсов.

Наиболее популярными инструментами разработки программного обеспечения для ПЛК  в настоящее время являются языковые среды ISaGRAF и CoDeSys.

ISaGRAF — инструмент разработки прикладных программ  для программируемых логических контроллеров на языках стандарта IEC 61131-3 и IEC 61499, который позволяет создавать локальные или распределенные системы управления.

Основа технологии — среда разработки приложений (ISaGRAF Workbench) и адаптируемая под различные аппаратно-программные платформы исполнительная система (ISaGRAF Runtime). В настоящее время ISaGRAF производится и распространяется компанией ICS Triplex ISaGRAF.

В ISaGRAF поддерживаются все пять языков программирования стандарта IEC 61131-3 (International Electrotechnical Commission, МЭК):

CoDeSys — универсальный инструмент разработки прикладных программ для программируемых логических контроллеров на языках стандарта
IEC 61131-3. Данный инструмент производится и распространяется основанной в 1994 году фирмой 3S-Smart Software Solutions (Кемптен, Германия).

Название CoDeSys является акронимом от Controller DevelopmentSystem. Версия 1.0 была выпущена в 1994 году. Среда программирования CoDeSys распространяется без лицензии и может быть без ограничений установлена на нескольких рабочих местах.

Однако для установки целевой программы, разработанной при помощи CoDeSys, требуется приобретение лицензионной марки, стоимость которой зависит от количества марок в заказе.

ISaGRAF и CoDeSys поддерживают все пять языков программирования, рекомендуемых международным стандартом МЭК-61131-3: • IL – текстовый, аппаратно-независимый и подобный языку Ассемблер;• LD –  графический язык, удобный для реализации релейных схем; • FBD – графический язык для реализации функциональных блоковых диаграмм;• SFC – высокоуровневый графический язык диаграмм состояний, на базе математического аппарата сетей Петри;• ST – текстовый язык, подобный языкам Паскаль и С.       

Программы на языках IL и LD состоят из набора функциональных блоков, соответствующих катушкам и контактам реле, и удобны для реализации логических систем управления.

Программы на графических языках FBD и CFC содержат логические элементы И, ИЛИ, НЕ и удобны для специалистов, знакомых с алгеброй логики.

  Язык ST предназначен для программирования сложных алгоритмов и логико-математических преобразований, обработки аналоговых сигналов. 

Языки релейных схем (LD) и функциональных блоков (FBD) наиболее распространены в практике программирования ПЛК. 

Преимущества ПЛК

Первое и главное преимущество ПЛК, обусловившее их широкое распространении, заключается в том, что одно компактное электронное устройство может заменить десятки и сотни электромеханических реле.

Второе преимущество в том, что функции логических контроллеров реализуются не аппаратно, а программно, что позволяет постоянно адаптировать их к работе в новых условиях с минимальными усилиями и затратами. 

ПЛК отличаются от традиционных неперепрограммируемых устройств управления следующими преимуществами: они более гибки, надёжнее, имеют меньшие габариты, могут быть объединены в сети с другими устройствами и перенастраиваться по Интернету, быстрее обнаруживают ошибки, расходуют меньше электроэнергии, требуют меньше затрат на изменение своих функций и структуры и вообще менее затратны на больших отрезках времени.  

Применение ПЛК обеспечивает высокую надёжность, простое тиражирование и обслуживание систем управления, ускоряет монтаж и наладку оборудования, обеспечивает возможность быстрого обновления алгоритмов управления (в том числе и на работающем оборудовании).

Конструкторское бюро «АГАВА», г. Екатеринбург,  производит собственный  ПЛК под торговой маркой АГАВА 6432.20, который позиционируется на рынке промышленной  автоматизации, как контроллер премиум класса с широким коммуникационными возможностями, предназначенный  для построения распределенных и локальных систем различной сложности. 

В соответствии с  избранной маркетинговой  политикой  АГАВА 6432.20 располагается  в ценовой нише до 10 тыс. рублей, что соответствует стоимости наноконтроллеров  и программируемых реле.

Особенностью архитектуры ПЛК АГАВА 6432.20 является то, что процессорный модуль оснащен только последовательными интерфейсами  и не имеет на борту подсистем входов/выходов. Такое построение было продиктовано желанием создать максимально помехозащищенное устройство и минимизировать все проводные связи с внешней средой.

Для сопряжения с объектом служат модули ввода/вывода АГАВА 6432.20МВВ, которые обмениваются данными  с головным модулем при помощи интерфейса RS-485. В то же время в качестве модулей ввода/вывода могут использоваться устройства любых  производителей, поддерживающие протокол MODBUS RTU.

ПЛК АГАВА 6432.20 предназначен:

• для создания систем управления в энергетике, на транспорте, в различных областях промышленности, ЖКХ и сельского хозяйства; • для организации взаимодействия между оборудованием, имеющим различные интерфейсы и протоколы связи; • объединение нескольких устройств в единую сеть; • предоставления удаленного консольного доступа к удаленному оборудованию;

• создание систем мониторинга и диспетчеризации технологических процессов, инженерных систем, зданий многого другого.

Алгоритмы  работы ПЛК определяется потребителем в процессе программирования контроллера. Загрузка проекта в прибор и его отладка производятся через интерфейс Ethernet или RS-232. 

Прграммируемый логический контроллер АГАВА 6432.

20 ПЛК1 оснащен жидкокристаллическим графическим индикатором, клавиатурой, портом Ethernet, тремя RS-485 портами, полным RS-232 портом, CAN-портом, USB-host и device портами, слотом для SD-карты, датчиком наличия питающей сети.

Индикатор позволяет разработчику проекта выводить на него различную информацию о состоянии объекта, прибора и т.п. Кроме того, можно программно управлять цветами подсветки индикатора.  

При помощи клавиатуры можно  вводить в память контроллера различные данные и управлять объектом по месту. Встроенный пьезоэлектрический зуммер может быть использован в качестве звуковой сигнализации. 

На лицевой панели прибора присутствуют три светодиода «Работа», «Авария» и «Программа», управление которыми доступно из программы проекта.  

Существует исполнение головного модуля контроллера  без графического индикатора и клавиатуры.

Для обеспечения визуализации режимов работы технологического оборудования   к ПЛК при помощи интерфейса RS-485 можно подключить стандартную панель оператора.

 Кроме того имеется возможность использования Web-визуализации, что позволяет получать параметры объекта непосредственно из контроллера через локальную сеть или Интернет без использования специального программного и аппаратного обеспечения.

Три гальванически изолированных порта RS-485 позволяют осуществлять высокоскоростной обмен с внешними устройствами ввода-вывода по стандартному протоколу MODBUS-RTU. 

Порт RS-232 обеспечивает полноценную связь с модемом и другими устройствами. Также имеется гальванически изолированный порт стандартной промышленной сети CAN.

В ПЛК установлена SD-карта объемом до 2Гб, которая используется прибором в качестве жесткого диска, что позволяет сохранять большой объем информации. 

Наличие порта USB-host позволяет подключать к прибору USB флеш-накопители и другие устройства. При помощи порта USB-device можно подключить ПЛК  к компьютеру для съема информации с внутренней SD-карты без ее извлечения.

ПЛК АГАВА 6432.20 работает под управлением операционной системы Linux. Применение Linux дает возможность использовать в проектах такие ресурсы операционной системы, как хранение и накопление данных в файлах, их перенос на внешний съемный USB flash-диск, либо по сети Ethernet при помощи сервисов ftp, e-mail и telnet. 

Наличие в ПЛК АГАВА 6432.20 развитых сетевых ресурсов позволяет производить обмен информацией по локальной сети или через Интернет. 

Код проекта и энергонезависимые переменные (тип retain) сохраняются на SD-карте, это позволяет создавать большие проекты и пользоваться значительным  числом переменных retain.

Наличие драйверов позволяет подключать к ПЛК модемы, Wi-Fi сетевые адаптеры и пр.

Программируемый логический контроллер питается от сети переменного тока при помощи встроенного импульсного источника питания, работающего в широком диапазоне питающего напряжения.

Это позволяет использовать недорогие блоки бесперебойного питания для обеспечения безаварийного управления объектом.

Встроенный гальванически развязанный датчик питающей сети позволяет прибору определять отсутствие сети, предпринять соответствующие действия, либо корректно завершить работу. Проф. В. Лукас, научный консультант ООО КБ «Агава»

Prof. W. Lukas<\p>

Источник: http://www.kb-agava.ru/article_programmiruemye_logicheskie_kontrollery

Программируемые логические контроллеры

Назначение и функции

Программируемые логические контроллеры (ПЛК, programmable logic controller – PLC) – это специальные микрокомпьютеры, предназначенные для выполнения операций переключения в промышленных условиях.

Это название, в действительности, не верно, так как ПЛК сегодня могут гораздо больше, чем просто выполнять логические операции. ПЛК генерируют выходные сигналы «включить/выключить» для управления исполнительными механизмами – электродвигателями, клапанами, лампочками и т.п.

, которые являются неотъемлемой частью систем автоматизации во всех отраслях промышленности.

Основные операции ПЛК соответствуют комбинационному управлению логическими схемами. Кроме того, современные ПЛК могут выполнять другие операции, например, функции счетчика или интервального таймера, обрабатывать задержку сигналов и т.д. Основное преимущество ПЛК заключается в том, что одиночная компактная схема может заменить сотни реле.

Другое преимущество – функции ПЛК реализуются программно, а не аппаратно, поэтому его поведение можно изменить с минимальными усилиями. С другой стороны, ПЛК могут быть медленнее, чем реальная аппаратная логика.

Оптимальное решение для каждого конкретного приложения можно получить, применяя обе технологии в одной системе так, чтобы использовать преимущества каждой из них.

Первые ПЛК были сконструированы только для простых последовательностных операций с двоичными сигналами.

Сегодня на рынке существуют сотни различных моделей ПЛК, которые отличаются не только размером памяти и числом каналов ввода-вывода (от нескольких десятков до нескольких сотен), но и выполняемыми функциями.

Небольшие ПЛК предназначены в основном для замены реле и имеют некоторые аналоговые сигналы, производят математические операции и даже содержат контур управления обратной связи, как ПИД регуляторы.

Конструктивно ПЛК обычно приспособлены для работы в типовых промышленных условиях, с учетом уровней сигналов, термо- и влагостойкости, ненадежности источников питания, механических ударов и вибраций.

ПЛК также содержат специальные интерфейсы для согласования и предварительной обработки различных типов и уровней сигналов.

Функции ПЛК чаще применяются в устройствах ввода-вывода, входящих в состав больших интегрированных систем управления.

ПЛК можно программировать различными способами – с помощью ассемблероподобных команд, проблемно-ориентированных языков высокого уровня или прямым описанием операций последовательного управления с помощью функциональных карт.

В Европе наиболее популярно использование функциональных блоков с графическими символами логических элементов, а в США до сих пор достаточно широко распространены принципиальные схемы.

Однако два последних метода постепенно заменяются BASIC-подобными языками программирования.

Основные команды

В системах промышленной автоматики ПЛК должны работать в режиме реального времени, т.е. быстро реагировать на внешние события. Ввод и обработка внешних сигналов осуществляется в ПЛК двумя способами – по опросу или по прерыванию.

Основной недостаток опроса – можно потерять некоторые внешние события, если ПЛК не обладает достаточным быстродействием, хотя такой подход проще для программирования. Управление по прерываниям сложнее для программирования, но риск пропустить какое-либо внешнее событие намного меньше.

Управления по опросу вполне достаточно для простых схем, а управление по прерыванию используется в сложных случаях.

Программирование ПЛК в основном представляет собой описание управляющих последовательностей. Функции ввода/вывода уже реализованы в базовом программном обеспечении ПЛК. Программные инструкции, задаваемые одним из описанных выше способов, транслируются в машинный код ПЛК. Выполнение программы происходит в бесконечном цикле.

Небольшого набора базовых машинных команд, как правило, достаточно для большинства задач последовательного управления. Программа, состоящая из этих команд, называется списком команд (instruction list). Некоторые основные команды перечислены ниже; обычно они могут оперировать как битами, так и байтами.

ld, ldi – загрузка значения из входного порта в сумматор, непосредственно (ld) или с инверсией (ldi);

and, ani – операция AND или NAND между значениями в сумматоре и на входном порту; результат сохраняется в сумматоре;

or, ori – операция OR или NOR между значениями в сумматоре и на выходном порту; результат сохраняется в сумматоре;

out – содержимое сумматора копируется в конкретный выходной порт и управляет выходными сигналами; значение в сумматоре не изменяется, поэтому его можно подвергнуть дальнейшей обработке или переслать в другой выходной порт.

Дополнительные команды ПЛК

Базовый набор команд ПЛК может включать логические операции XOR, NAND, NOR и др. Кроме того, современные ПЛК имеют операторы для обработки буквенно-цифровых данных и связи с внешними устройствами, а также дополнительные функции в виде счетчиков, таймеров и генераторов импульсов.

Импульсные сигналы можно, например, использовать для обнуления внешнего счетчика. С помощью модулей задержки входные и выходные сигналы можно сдвинуть во времени.

Более сложные ПЛК могут генерировать прямоугольные и пилообразные импульсы, а так же содержать алгоритмы фильтрации сигналов и управления с обратной связью.

Программирование ПЛК

ПЛК обычно программируются с помощью внешних устройств – программаторов. Как правило, эти устройства не нужны для непосредственной работы ПЛК. Программаторы – это либо ручные специализированные устройства, либо обычные портативные персональные компьютеры.

Ручной программатор ПЛК выглядит как большой карманный калькулятор с простым дисплеем. Каждый логический элемент принципиальной схемы или программный оператор вводится специальными клавишами или их комбинацией.

Более мощный и набирающий популярность вид программатора ПЛК – это персональный компьютер с графическим дисплеем.

Для облегчения отладки и тестирования на экране иногда показывают ток, протекающий по каждой линии при выполнении операции, чтобы сразу был виден эффект влияния входа на выход.

В некоторых случаях можно программировать, рисуя на дисплее схемы из функциональных блоков, каждый из которых вводится комбинацией клавиш и/или выбирается мышью из заранее сформированной таблицы.

Поддержка программирования ПЛК на языке высокого уровня становится обязательным условием по мере возрастания сложности операций.

Примеры современных промышленных контроллеров для АСУ ТП[11]

Компания Advantech начала поставки высокопроизводительного встраиваемого компьютера UNO-2182 на базе процессора Intel Core2Duo, являющегося новым звеном в линейке универсальных контроллеров для АСУ ТП серии UNO.

Рис. 2.9

UNO-2182 специально разработан для промышленных приложений, где требуются высочайшая производительность вычислительного ядра, а также разнообразие интерфейсов, возможность гибкого расширения и при этом относительно небольшие габаритные размеры.

В компьютере используется процессор нового поколения Intel Core2Duo с рабочей частотой 1,5 ГГц. Максимальный объем оперативной памяти равен 1 Гбайт.

Статическое ОЗУ с питанием от резервной батареи объемом 512 кбайт позволяет сохранять критические для работы устройства данные и настройки.

В качестве накопителя может использоваться как твердотельный диск Compact Flash, так и 2,5″ НМЖД стандарта PATA/SATA.

Для расширения функциональных возможностей в UNO-2182 предусмотрены гнездо формата PC Card, а также слот для установки модулей формата PCI-104.

Уникальный набор интерфейсов, включающий два порта Gigabit Ethernet, по два последовательных порта RS-232 и RS-232/422/485, а также параллельный порт и два интерфейса USB 2.0 обеспечивает простую и быструю интеграцию с различными сетевыми структурами.

Благодаря видеовыходу типа DVI-I компьютер может работать как с цифровыми (DVI), так и с аналоговыми (VGA) дисплеями.

Максимальную готовность UNO-2182 к применению обеспечивают заказные конфигурации с предустановленной операционной системой реального времени Windows CE.NET или русифицированной Windows XP Embedded SP2.

Отсутствие принудительного охлаждения, прочный алюминиевый корпус и отсутствие электромеханических накопителей позволяют использовать компьютер в самых жестких условиях эксплуатации. При этом безотказная работа обеспечивается при воздействии ударной нагрузки до 50 g, вибраций до 2 g и температуры окружающей среды от -20 до +55°C.

Контроллеры серии WinCon-8000 компании ICP DAS

Контроллеры серии WinCon-8000 представляют собой последнее поколение промышленных контроллеров производства компании ICP DAS. Вобрав в себя все лучшие характеристики серий I-7000 и I-8000, сохранив преемственность с ними, WinCon-8000 приобрел новые возможности благодаря использованию высокопроизводительного процессора Intel Strong ARM с тактовой частотой 206 МГц и оперативной памяти 64 Мб.

Рис. 2.10

Как и популярные контроллеры серии I-8000, WinCon выполнен в виде отдельного блока из негорючего пластика, который содержит центральный процессор, источник питания, панель управления, коммуникационные порты и объединительную плату для установки модулей ввода-вывода.

Контроллер может быть без труда установлен на DIN-рейку или на панель, причем для монтажа не требуется никаких дополнительных конструктивных элементов. При этом обеспечивается открытый и удобный доступ к панели управления, слотам для установки или замены модулей ввода-вывода и коммуникационным разъемам.

Контроллер поддерживает все модули ввода/вывода сигналов, как с параллельным, так и с последовательным интерфейсом, семейства I-8000, и, кроме того, может работать с удаленными модулями ввода/вывода серии I-7000.

В отличие от контроллеров I-8000, WinCon-8000 имеют не только интерфейсы RS-232 и RS-485, но и интерфейсы USB и Ethernet, а также интерфейсы VGA и PS/2 для подключения клавиатуры, мыши и монитора. Таким образом, промышленный контроллер приобрел функциональность персонального компьютера, что значительно облегчает его программирование и расширяет сферу применения.

Так, отладку и редактирование управляющей программы можно осуществлять непосредственно на контроллере. Кроме того, за счет наличия интерфейсов клавиатуры и монитора, WinCon может совмещать в себе функции контроллера и операторской станции.

Достаточно лишь установить SCADA-систему, например Trace Mode, и контроллер может взять на себя функции современного операторского интерфейса.

Контроллер имеет встроенную операционную систему Microsoft Windows CE .NET, которая характеризуется как операционная система реального времени. Она поддерживает переназначение приоритетов процессов и обеспечивает тот же уровень детерминированного управления, что и классические ПЛК.

Интерфейс операционной системы позволяет воспользоваться любыми средствами, предназначенными для создания программ в этой среде, например Visual Basic .NET, Visual C#, Embedded Visual C++.

Контроллер поставляется в комплекте с программной библиотекой, в которой реализованы функции работы со всеми внутренними и внешними устройствами контроллера (внутренняя шина, таймер, внешние интерфейсы, модули ввода/вывода и прочее).

Кроме того, имеется подробная инструкция по программированию, а также примеры программ, написанных на различных языках программирования. Контроллер имеет слот для установки карты памяти формата Compact Flash, на которой сохраняются пользовательские программы.

Промышленные контроллеры. Серия System Q Mitsubishi Electric

Новейшее поколение модульных программируемых логических контроллеров (ПЛК) Mitsubishi Electric для комплексных задач автоматизации среднего и высокого уровня сложности представляет серия MELSEC System Q.

Высокая вычислительная мощность в сочетании с широчайшими коммуникационными возможностями, расширением до 8192 каналов ввода/вывода и трехуровневым аппаратным резервированием позволяет их успешно использовать в АСУ ТП крупных ответственных объектов, реализуя алгоритмы управления любого уровня сложности.

Рис. 2.11

ПЛК System Q поддерживают многопроцессорный режим обработки данных, что делает возможным параллельное использование в одном ПЛК до 4-х центральных процессоров (ЦП) одного или нескольких типов. Для выбора оптимальной конфигурации Вашего контроллера предлагается 15 типов процессорных модулей:

12 типов ЦП ПЛК;

2 типа ЦП управления сервоприводами;

1 тип встраиваемого промышленного ПК.

Наличие многопроцессорного режима обработки в одном контроллере позволяет:

– организовать высокоскоростной обмен данными между отдельными процессорными модулями по внутренней шине;

– увеличить производительность системы и обеспечить ее высокое быстродействие за счет деления сложных алгоритмов между несколькими ЦП;

– повысить надежность за счет распределенного алгоритма обработки данных;

– снизить стоимость системы за счет использования одного многопроцессорного контроллера вместо нескольких однопроцессорных, объединенных по сети.

Для обеспечения безаварийной работы предусмотрено трехуровневое аппаратное резервирование контроллера:

– по центральному процессору;

– по источнику питания;

– по сетевым соединениям.

Резервированные контроллеры гарантируют бесперебойную работу на непрерывных производствах, что особо важно в таких отраслях промышленности как энергетика, металлургия, а также в химической, нефтехимической и бумажной промышленности.

Контроллеры серии System Q имеют широкие возможности для построения систем управления c распределённой архитектурой. При этом подключение контроллера к удалённым станциям ввода/вывода возможно через стандартные полевые шины, такие как: Ethernet, CANopen, PROFIBUS/DP, MODBUS, DeviceNet, CC-Link, AS-Interface.

Кроме того, возможно подключения модулей УСО с нестандартным протоколом через интерфейсы RS-422/485 или RS-232. Для организации высокоскоростного обмена данных между ЦП нескольких контроллеров, или между контроллером и удаленными станциями ввода/вывода, предлагается резервированная оптоволоконная сеть MELSECNET/10/H, имеющая вид кольца.

При использовании этой сети скорость передачи данных составляет до 25 Мбит/с, а удаление до 30 км.

Конструктивно контроллер состоит из источника питания, одного или нескольких центральных процессоров (ЦП) и модулей ввода-вывода, которые устанавливаются в базовое шасси.

Базовое шасси оснащено внутренней высокоскоростной шиной для обмена данными между отдельными модулями и ЦП.

При необходимости увеличения каналов ввода-вывода, к внутренней шине базового шасси подключается до семи шасси расширения, при этом их максимальное удаление от базового шасси составляет 13,2 м.

К основным особенностям ПЛК System Q относятся:

– быстродействие до 34 нс/лог. операцию;

– детерминированный период выполнения программного цикла 0,5…2,000 мс с дискретностью 0,5 мс;

– объем памяти ЦП до 32 Мбайт;

– расширение до 8192 каналов ввода-вывода;

– широкий выбор модулей ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов с гальванической развязкой; преобразователей сигналов температурных датчиков; аппаратных ПИД-регуляторов; высокоскоростных счетчиков; позиционеров, коммуникационных модулей и т.д.;

– обработка аналоговых сигналов с разрядностью до 32 бит;

– развитые средства коммуникации и поддержка открытых полевых шин: Ethernet, CANopen, PROFIBUS/DP, DeviceNet, CC-Link, AS-Interface;

– реализация многопроцессорного режима обработки данных;

– трехуровневое аппаратное резервирование;

– возможность дистанционного программирования и диагностирования через модем, Internet или Intranet;

– самодиагностика с протоколированием сбоев в памяти ЦП;

– возможность программирования на языках стандарта IEC 1131.3/EN 61131-3;

– компактная конструкция (размер модулей ввода/вывода 27х98х90 мм);

– наличие встраиваемого промышленного ПК (Celeron 400 МГц, 128 Мбайт) с портами USB, 2xPCMCIA, Ethernet, VGA, PS/2. Функциональное назначение модуля – выполнение приложений ПК и ПЛК (обработка данных, управление, удаленная диагностика, визуализация, ведение баз данных, WEB-Server). Языки программирования С++, Visual Basic.



Источник: https://infopedia.su/8xf58d.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector