что такое промышленный контроллер
Промышленный контроллер
Промышленный контроллер — управляющее устройство (контроллер от англ. control — управлять), применяемое в промышленности и других отраслях по условию применения и задачам, близким к промышленным (например, на транспорте). Применяется для автоматизации технологических процессов, в быту — для управления климатом и др.
Широкий термин, охватывающий множество возможных реализаций:
Ссылки
Смотреть что такое «Промышленный контроллер» в других словарях:
промышленный контроллер — 3.22 промышленный контроллер: Компонент ПТК, выполненный в виде отдельного устройства, которое используется для выполнения функций непосредственного контроля и управления технологическим оборудованием. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Контроллер — (англ. controller регулятор, управляющее устройство): В Викисловаре есть статья « … Википедия
Промышленный компьютер — Промышленный компьютер[1] компьютер, в аспекте технического средства предназначенного для обеспечения работы программных средств в промышленном производственном процессе на предприятии: например АСУ ТП в рамках автоматизации технологических… … Википедия
промышленный — 3.38 промышленный (industrial): Термин, относящийся к использованию водородных генераторов квалифицированным опытным персоналом в производственной среде или на промышленном предприятии, например на химическом заводе или в шахте. Источник: ГОСТ Р… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Промышленный ПК — Основная статья: Промышленный компьютер Промышленный персональный компьютер (Промышленный ПК, англ. Industrial PC, IPC) персональный компьютер предназначенный для работы в рамках промышленного производственного процесса на предприятии … Википедия
Программируемый логический контроллер — Массово применяемый программируемый логический контроллер семейства SIMATIC S7 300 Программируемый логический контроллер (ПЛК) (англ. Programmable Logic Controller, PLC) или программируемый контроллер эле … Википедия
ЧПУ — У этого термина существуют и другие значения, см. ЧПУ (значения). Эту страницу предлагается объединить с CNC. Пояснение причин и обсуждение на странице Википедия:К объединению/25 ф … Википедия
БАЗИС-35 — Пример исполнения контроллера БАЗИС 35 (24 светодиодных элемента) БАЗИС 35 это компактный многоканальный … Википедия
CNC — Токарный станок с системой управления ЧПУ ЧПУ (англ. Computer Numeric Control, CNC компьютерное числовое управление) система управления технологическим оборудованием, применяемая при автоматизации промышленного производства. Основная статья … Википедия
Что такое ПЛК — программируемый логический контроллер
Главная страница » Что такое ПЛК — программируемый логический контроллер
Программируемый логический контроллер (ПЛК), прежде всего, следует рассматривать индустриальным компьютером. Так более понятно, что такое ПЛК для области промышленной автоматизации. Программируемый логический контроллер представляет систему узкоспециализированную по сравнению с обычными компьютерами. На современном рынке доступны различные типы ПЛК, изготовленные разными производителями. Поэтому логичным видится рассмотрение практикуемых машин, а также типичное исполнение таких систем.
Что такое ПЛК — характеристика индустриального компьютера
Благодаря прочной конструкции, исключительным функциональным возможностям, таким как:
программируемый логический контроллер видится уникальным устройством управления. Очевидный момент — ПЛК изобретён с целью замены традиционных панелей управления, работа которых во многом зависит от механических компонентов. В частности, устаревшее оборудование, как правило, основано на электромагнитных реле.
Современные электронные устройства управления индустриального применения. Чаще этот тип аппаратов называют просто – ПЛК, аббревиатура систем, полностью заменяющих системы электромеханической коммутации
Современные программируемые логические контроллеры способны непрерывно контролировать входные сигналы, поступающие от датчиков и вырабатывать выходные решения для управления исполнительными механизмами.
Достигается такого рода функционал за счёт специально разработанной компьютерной программы. Каждую систему ПЛК составляют как минимум три модуля:
Что представляет собой модуль процессора?
Этот компонент ПЛК содержит центральный микропроцессор и систему памяти. Микропроцессор модуля отвечает за выполнение всех необходимых вычислений, плюс обеспечивает обработку данных, принимая входные сигналы и вырабатывая соответствующие выходные сигналы.
Система памяти обычно организована блоками ROM (Read Only Memory) – постоянная память и блоками RAM (Random Access Memory) – память произвольной выборки. Первый вид (ROM) содержит операционную систему, драйвер и прикладные программы. Второй вид (RAM) хранит написанные пользователем программы и рабочие данные.
Системы ПЛК используют блоки памяти для сохранения пользовательских программ и данных. Поэтому даже при отсутствии источника питания все технологические данные сохраняются, благодаря чему выполнение пользовательской программы становится возможным сразу после возобновления питания.
Устройствам подобного типа не страшны перебои электричества или прекращение подачи питания продолжительное время. Вся технологическая информация по управлению надёжно сохраняется
Своеобразной особенностью ПЛК является отсутствие необходимости использования клавиатуры или монитора для перепрограммирования процессора каждый раз, когда это необходимо. Сохраняемая память может быть реализована посредством использования:
Что такое схемные шины индустриальных ПЛК?
Некоторые модульные ПЛК содержат на задней панели схемные шины (стойки), где все модули, такие как ЦП и другие модули ввода / вывода, подключены к соответствующим слотам. Эта шина обеспечивает связь между процессором и модулями ввода / вывода для отправки или получения данных.
Связь устанавливается путём адресации модулей ввода / вывода в соответствии с расположением модуля ЦП вдоль шины. Некоторые шины обеспечивают необходимую мощность для схемы модуля ввода / вывода, но не обеспечивают питание датчикам, исполнительным механизмам, в схеме ввода / вывода.
Что такое модуль питания ПЛК индустриальный?
Питающие модули обеспечивают необходимую мощность всей системы контроллера посредством преобразования доступной мощности переменного тока в мощность постоянного тока для модулей ЦП и ввода / вывода.
Обычно выход постоянного напряжения 5В управляет схемой компьютера, тогда как напряжением 24 вольта постоянного тока питаются шины, где используется несколько датчиков, а также исполнительных механизмов.
Что такое модульная организация ввода / вывода?
Модули ввода и вывода ПЛК позволяют подключать датчики и различные исполнительные механизмы к системе для определения или контроля переменных в реальном времени:
Схематичное исполнение ввода / вывода различается по типу, диапазону и возможностям. Некоторые схемы включают следующее:
Типичное исполнение программируемых логических контроллеров
Программируемые логические контроллеры (ПЛК) интегрируются как единичные или модульные системы.
Блок-схема типичного устройства: 1 – входы датчиков и прочих устройств; 2 – коммуникационная схема ввода; 3 – блок питания системы; 4 – микропроцессор; 5 – коммуникационная схема вывода; 6 – выходные сигналы устройств; 7 – блоки памяти; 8 – подключение программатора
Индустриальный единичный ПЛК содержит несколько схемных блоков в одном корпусе. Следовательно, возможности ввода / вывода определяются производителем, а не пользователем. Некоторые интегрированные ПЛК позволяют подключать дополнительные входы / выходы, обеспечивая модульность системы.
Модульный ПЛК также содержит ряд компонентов, подключаемых к общей шине ввода / вывода. При этом поддерживается возможность аппаратного расширения. Такая система содержит блок питания, процессор, схемы ввода / вывода, подключаемые к одной шине с поддержкой определения пользователем.
Модульные ПЛК выпускают разные по размерам, укомплектованные источником питания переменного тока, наделённые вычислительными возможностями и широкой поддержкой ввода / вывода.
Между тем модульные индустриальные ПЛК разделятся на:
устройства в зависимости от объёма памяти, программ и количества функций ввода / вывода.
Что такое ПЛК малые или компактные?
Конструкция спроектирована в виде компактного, прочного блока, который обычно размещается в непосредственной близости с контролируемым оборудованием. Компактные ПЛК используются для замены встроенной логики реле, счетчиков, таймеров и т. д.
Расширяемость такой системы в плане ввода / вывода ограничена до одного или двух устройств. Малые аппараты используют список логических команд или язык релейной логики в качестве языка программирования.
Что такое ПЛК в конструкции среднего размера?
Эта разновидность в основном используется в промышленно-производственном секторе. Аппараты позволяют использовать множество подключаемых модулей, которые монтируются на объединительной плате системы.
Несколько сотен точек ввода / вывода обеспечиваются путём добавления дополнительных плат ввода / вывода. Дополнительно к этому средние по размерности ПЛК предоставляют средства связи.
Что такое ПЛК как большие производительные системы?
Конструкции подобного исполнения используются на местах, где востребованы сложные функции управления процессом. Производительность больших контроллеров управления значительно выше, чем средних аппаратов с точки зрения памяти, языков программирования, точек ввода / вывода, коммуникационных модулей и т. д.
В основном крупные индустриальные контроллеры используются:
Что такое ПЛК — технический вывод
Комбинация управляющих структур PLC и SCADA, в основном задействованных в секторе промышленной автоматизации. Оборудование применяемое также в системах электроснабжения — передача и распределение электроэнергии.
Программируемая последовательная коммутация — ещё одно важное направление определяющее, что такое ПЛК. Следовательно, выбор оборудования для определённого применения неизбежно сопровождается применением разных типов программируемых логических контроллеров.
КРАТКИЙ БРИФИНГ
Программируемые логические контроллеры
Структура и устройство ПЛК
С чего начиналась промышленная автоматика? А начиналось все с контактно-релейных схем управления промышленными процессами. Кроме жуткого «шелестения», контактно релейные схемы имели фиксированную логику работы, и в случае изменения алгоритма, необходимо основательно переделать монтажную схему
Бурное развитие микропроцессорной техники, привели к созданию систем управления технологическими процессами на базе промышленных контроллеров. Но это не означает, что реле изжили себя, у них просто своя ниша для применения.
ПЛК – программируемый логический контроллер, представляют собой микропроцессорное устройство, предназначенное для сбора, преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления, имеющий конечное количество входов и выходов, подключенных к ним датчиков, ключей, исполнительных механизмов к объекту управления, и предназначенный для работы в режимах реального времени.
Принцип работы ПЛК несколько отличается от «обычных» микропроцессорных устройств. Программное обеспечение универсальных контроллеров состоит из двух частей. Первая часть это системное программное обеспечение. Проводя аналогию с компьютером можно сказать, что это операционная система, т.е. управляет работой узлов контроллера, взаимосвязи составляющих частей, внутренней диагностикой. Системное программное обеспечение ПЛК расположено в постоянной памяти центрального процессора и всегда готово к работе. По включению питания, ПЛК готов взять на себя управление системой уже через несколько миллисекунд. ПЛК работают циклически по методу периодического опроса входных данных.
Рабочий цикл ПЛК включает 4 фазы:
1. Опрос входов
2. Выполнение пользовательской программы
3. Установку значений выходов
4. Некоторые вспомогательные операции (диагностика, подготовка данных для отладчика, визуализации и т. д.).
Выполнение 1 фазы обеспечивается системным программным обеспечением. После чего управление передается прикладной программе, той программе, которую вы сами записали в память, по этой программе контроллер делает то что вы пожелаете, а по ее завершению управление опять передается системному уровню. За счет этого обеспечивается максимальная простота построения прикладной программы – ее создатель не должен знать, как производится управление аппаратными ресурсами. Необходимо знать с какого входа приходит сигнал и как на него реагировать на выходах
Очевидно, что время реакции на событие будет зависеть от времени выполнения одного цикла прикладной программы. Определение времени реакции – времени от момента события до момента выдачи соответствующего управляющего сигнала – поясняется на рисунке:
Обладая памятью, ПЛК в зависимости от предыстории событий, способен реагировать по-разному на текущие события. Возможности перепрограммирования, управления по времени, развитые вычислительные способности, включая цифровую обработку сигналов, поднимают ПЛК на более высокий уровень в отличие от простых комбинационных автоматов.
Рассмотрим входа и выхода ПЛК. Существует три вида входов дискретные, аналоговые и специальные
Один дискретный вход ПЛК способен принимать один бинарный электрический сигнал, описываемый двумя состояниями – включен или выключен. Все дискретные входы (общего исполнения) контроллеров обычно рассчитаны на прием стандартных сигналов с уровнем 24 В постоянного тока. Типовое значение тока одного дискретного входа (при входном напряжении 24 В) составляет около 10 мА.
Аналоговый электрический сигнал отражает уровень напряжения или тока, соответствующий некоторой физической величине, в каждый момент времени. Это может быть температура, давление, вес, положение, скорость, частота и т. д.
Практически все модули аналогового ввода являются многоканальными. Входной коммутатор подключает вход АЦП к необходимому входу модуля.
Стандартные дискретные и аналоговые входы ПЛК способны удовлетворить большинство потребностей систем промышленной автоматики. Необходимость применения специализированных входов возникает в случаях, когда непосредственная обработка некоторого сигнала программно затруднена, например, требует много времени.
Наиболее часто ПЛК оснащаются специализированными счетными входами для измерения длительности, фиксации фронтов и подсчета импульсов.
Например, при измерении положения и скорости вращения вала очень распространены устройства, формирующие определенное количество импульсов за один оборот – поворотные шифраторы. Частота следования импульсов может достигать нескольких мегагерц. Даже если процессор ПЛК обладает достаточным быстродействием, непосредственный подсчет импульсов в пользовательской программе будет весьма расточительным по времени. Здесь желательно иметь специализированный аппаратный входной блок, способный провести первичную обработку и сформировать, необходимые для прикладной задачи величины.
Вторым распространенным типом специализированных входов являются входы способные очень быстро запускать заданные пользовательские задачи с прерыванием выполнения основной программы – входы прерываний.
Дискретный выход также имеет два состояния – включен и выключен. Они нужны для управления: электромагнитных клапанов, катушек, пускателей, световые сигнализаторы и т.д. В общем сфера их применения огромна, и охватывает почти всю промышленную автоматику.
Конструктивно ПЛК подразделяются на моноблочные, модульные и распределенные. Моноблочные имеют фиксированный набор входов выходов
В модульных контроллерах модули входов – выходов устанавливаются в разном составе и количестве в зависимости от предстоящей задачи
В распределенных системах модули или даже отдельные входа-выхода, образующие единую систему управления, могут быть разнесены на значительные расстояния
Языки программирования ПЛК
При создании системы управления технологического процесса, всегда существует проблема по взаимопониманию программиста и технологов. Технолог скажет «нам надо немного подсыпать, чуть подмешать, еще подсыпать и чуть нагреть». И мало когда следует ждать от технолога формализованного описания алгоритма. И получалось так, что программисту нужно долго вникать в тех. Процесс, потом писать программу. Зачастую при таком подходе программист остается единственным человеком, способным разобраться в своем творении, со всеми вытекающими отсюда последствиями. Такая ситуация породила стремлении создание технологических языков программирования, доступные инженерам и технологам и максимально упрощающим процесс программирования
За последнее десятилетие появилось несколько технологических языков. Более того, Международной Электротехнической Комиссией разработан стандарт МЭК-61131-3, концентрирующий все передовое в области языков программирования для систем автоматизации технологических процессов. Этот стандарт требует от различных изготовителей ПЛК предлагать команды, являющиеся одинаковыми и по внешнему виду, и по действию.
Стандарт специфицирует 5 языков программирования:
Язык LAD или KOP (с немецкого Kontaktplan) похожи на электрические схемы релейной логики. Поэтому инженерам не знающим мудреных языков программирования, не составит труда написать программу. Язык FBD напоминает создание схем на логических элементах. В каждом из этих языков есть свои минусы и плюсы. Поэтому при выборе специалисты основываются в основном на личном опыте. Хотя большинство программных комплексов дают возможность переконвертировать уже написанную программу из одного языку в другой. Так как некоторые задачи изящно и просто решаются на одном языке, а на другом придется столкнуться с некоторыми трудностями
Наибольшее распространение в настоящее время получили языки LAD, STL и FBD.
Большинство фирм изготовители ПЛК традиционно имеют собственные фирменные наработки в области инструментального программного обеспечения. Например такие как «Concept» Schneider Electric, «Step 7» Siemens.
Программный комплекс CoDeSys
Открытость МЭК стандартов привели к созданию фирм занимающихся исключительно инструментами программирования ПЛК.
Наибольшей популярностью в мире пользуются комплекс CoDeSys. CoDeSys разработан фирмой 3S. Это универсальный инструмент программирования контроллеров на языках МЭК, не привязанной к какой-либо аппаратной платформе и удовлетворяющим всем современным требованиям.
Основные особенности:
— полноценная реализация МЭК языков
— встроенный эмулятор контроллера позволяет проводить отладку проекта без аппаратных средств. Причем эмулируется не некий абстрактный контроллер, а конкретный ПЛК с учетом аппаратной платформы
— встроенные элементы визуализации дают возможность создать модель объекта управления и проводить отладку, т.е. дает возможность создавать человеко-машинного интерфейса (HMI)
— очень широкий набор сервисных функции, ускоряющий работу программиста
— существует русская версия программы, и русская документация
Литература:
Современные технологии промышленной автоматизации: учебник / О. В. Шишов. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2007. – 273 с. ISBN 5-7103-1123-5
Промышленный контроллер, подключение и программирование в
Виды и классификация промышленных контроллеров
На сегодняшний день существует поистине огромный выбор промышленных контроллер, и чтобы не запутаться давайте попробуем их классифицировать. В первую очередь ПЛК можно разбить на группы по количеству каналов ввода-вывода – это:
Промышленные ПЛК можно разбить на виды по расположению модулей ввода-вывода.
Для увеличения общего количества каналов типы контроллеров могут комбинироваться, скажем модульный или моноблочный ПЛК можно дополнить удаленным модулем ввода-вывода сри помощи интерфейса RS-485.
В зависимости от конструктивных особенностей, а также способу их крепления промышленные контроллеры можно разделить на:
Область применения промышленных контроллеров также можно классифицировать на:
И последние два вида классификации это язык программирования промышленных контроллеров и способ программирования.
Классифицировать по способу программирования контроллеров можно так:
На этом виды и классификация промышленных контроллеров заканчивается.
Неисправности и ошибки ПЛК
К сожалению, по незнанию основных принципов работы ПЛК одна из самых распространенных ошибок на оборудовании – 
это подсевшие аккумуляторные батареи, при отключенном питании на ПЛК приводящие к удалению или потере данных находящихся в памяти контроллера. В случае если у заказчика отсутствует копия проекта программы, то придется производить работы по написанию, программированию и отладке программы на оборудовании заказчика, это достаточно долгий процесс, занимающий от 2-ух до 3-ех месяцев.
Отсутствие связи между контроллером ПЛК и панели оператора также является достаточно распространенной ошибкой, которая может быть устранена только в сервисном центре, в лабораторных условиях и в авральном режиме займет от 1 до 2 дней. В процессе ремонта восстанавливается потерянная связь между ПЛК и панелью оператора.
Ошибка питания контроллера, как и ошибка входов требует ремонт ПЛК в сервисном центре, подобные ошибки на территории заказчика исправить не удастся.
Схема подключения контроллера
Схема контроллера зависит от производителя и типа, сколько существует ПЛК столько же и схем, вот лишь несколько схем ПЛК на примере контроллера Siemens S7-300.
CPU 312C: Назначение встроенных DI/DO
Принципиальная схема встроенной цифровой периферии CPU 312C
CPU 313C/313C-2/314C-2: назначение встроенных цифровых входов и выходов
Принципиальная схема встроенной цифровой периферии CPU 313C/313C-2/ 314C-2
Параметрирование, программирование контроллера
Возможны два варианта программирования контроллеров.
В каждом ПЛК установлена программа управления промышленным оборудованием, к примеру станком или роботом. Контроллер программируется на заводе изготовителе при покупке станка, линии. В некоторых случаях покупается оборудование с ПЛК без установленного программного обеспечения (ПО). После покупки данного оборудования потребуется квалифицированные специалисты для запуска данного промышленного оборудования.
Для запуска оборудования с контроллером ПЛК потребуется выполнить следующие работы:
При возникновении сбоев на оборудовании может потребоваться редактирование или изменение проекта программы контроллера с записью измененного проекта в ПЛК.
Производители промышленных контроллеров
С момента своего появления ПЛК прочно заняли свое место во всех промышленных отраслях благодаря простоте и способности продолжительно и безаварийно работать в самых агрессивных средах. А как говорится спрос рождает предложение, промышленные контроллеры на сегодняшний день не делает только ленивый. Вот список самых известных производителей ПЛК в России.
Список далеко не полный, продолжать можно еще достаточно долго. Российский производитель также широко представлен на рынке промышленных контроллеров.
Диагностика, ремонт и программирование ПЛК в сервисном центре
Компания «Кернел» производит ремонт промышленной электроники и оборудования в с 2002 года. За это время мы накопили колоссальный опыт в том числе опыт в ремонте промышленных контроллеров.
Специалисты нашей компании произведут диагностику с выездом на территорию заказчика. С помощью программатора, подключаемого к ПЛК мы определим код ошибки, а последующая ее расшифровка поможет точно определить неисправный блок или узел на оборудовании.
На ровне с выездной диагностикой ПЛК мы также предлагаем услуги по диагностике в сервисном. В случае если точно известен нерабочий блок производится внутри-блочная поэлементная диагностика. После определения неисправного элемента производится замена на аналогичный, и обязательная проверка на специализированном стенде.
Специалисты нашего сервисного центра уделяют максимальное внимание к качеству исполнения ремонта промышленного оборудования. Именно поэтому мы смело даем гарантию на все выполненные работы шесть месяцев.
Ремонт промышленных контроллеров в производится исключительно с использованием оригинальных запасных частей, на компонентном уровне с применением высокотехнологичного оборудования, квалифицированным персоналом с инженерным образованием.
Как с нами связаться
Далеко не полный список производителей промышленной электроники и оборудования, ремонтируемой в нашей компании.