Класификация на съвременните контролери

Програмируем логически контролер (PLC) или програмируем контролер е електронен компонент на индустриален контролер, специализирано (компютъризирано) устройство, използвано за автоматизиране на технологични процеси. Основният режим на дългосрочна работа на PLC, често при неблагоприятни условия на околната среда, е автономното му използване, без сериозна поддръжка и практически без човешка намеса.

За разлика от микроконтролера (едночипов компютър), микросхема, предназначена за управление на електронни устройства, обхватът на PLC обикновено е автоматизирани промишлени производствени процеси, в контекста на производствено предприятие; компютри, PLC са ориентирани за работа с машини и имат развит „машинен“ вход-изход на сигнали от сензори и изпълнителни механизми, за разлика от възможностите на ориентиран към човека компютър (клавиатура, мишка, монитор и др.); вградени системи - PLC се произвежда като самостоятелен продукт, отделен от управляваното от него оборудване.

Първите логически контролери се появяват под формата на шкафове с набор от взаимосвързани релета и контакти. Тази схема беше строго зададена на етапа на проектиране и не можеше да бъде променяна по-нататък.

Първият в света PLC - MOdularDigitalCONtroller (Modicon) 084, с памет от 4 kB, е произведен през 1968 г.

В първите PLC, които замениха конвенционалните логически контролери, логиката на свързване беше програмирана с LD (LadderlogicDiagram) диаграма на свързване. Устройството имаше същия принцип на работа, но релетата и контактите (с изключение на входа и изхода) бяха виртуални, т.е.съществуваше под формата на програма, изпълнявана от PLC микроконтролера. Съвременните PLC са "свободно програмируеми".

В системите за управление на технологични обекти логическите команди преобладават над числовите операции, което позволява с относителната простота на микроконтролера (широки шини 8 или 16 бита) да се получат мощни системи, работещи в реално време. В съвременните PLC цифровите операции се изпълняват наравно с логическите. В същото време, за разлика от повечето компютърни процесори, PLC осигурява достъп до отделни битове памет.

Siemens - SIMATIC S5 и S7;

Segnetics - Pixel 2511 и SMH 2Gi;

Mitsubishi - серия Melsec (FX, Q);

Modicon TSX Quantum;

Toshiba - серия V и nV;

PLC в състава си нямат човешки интерфейс, като клавиатура и дисплей. Тяхното програмиране, диагностика и поддръжка се извършва от свързани за целта програмисти - специални устройства или устройства, базирани на по-модерни технологии - персонален компютър или лаптоп, със специални интерфейси и със специален софтуер (например SIMATICSTEP 7 в случая на SIMATICS7-300 или SIMATICS7-400 PLC). В системите за управление на процесите PLC взаимодействат с различни системни компоненти на интерфейс човек-машина (като операторски панели) или компютърно базирани операторски работни станции, често индустриални, обикновено чрез индустриална мрежа.

Сензорите и изпълнителните механизми са свързани към PLC:

централно: I/O модулите са инсталирани в кошницата на PLC, а сензорите и задвижващите механизми са свързани чрез отделни проводници директно или чрез съвпадащи модули към входовете/изходите на сигналните модули;

или отметодът на разпределената периферия, когато сензорите и задвижващите механизми, отдалечени от PLC, са свързани към PLC чрез комуникационни канали и, евентуално, разширителни кошници, използвайки връзки master-slave.

Програмируемите логически контролери (PLC) отдавна и здраво заемат своята ниша на пазара за автоматизация. Развитието на базата на полупроводникови елементи, разработването на нови средства за обмен на информация, разработването на алгоритми за управление допринасят за факта, че PLC линията непрекъснато се разширява. Разнообразието от PLC с различни функционални и технически, дизайнерски характеристики е толкова голямо, че разработчиците на системи за автоматизация често са изправени пред труден избор: кой контролер е най-подходящ за решаване на конкретна задача.

В тази работа ще се опитаме да класифицираме целия набор от контролери според редица характеристики, които според нас са най-важни за потребителя. Определянето за всеки контролер на неговите характеристики за класификация, неговото място сред другите контролери ще ви позволи да кажете с по-голяма точност дали PLC е подходящ за решаване на тази конкретна задача или не.

Преди време беше много важен класификационен признак. Смяташе се, че контролерите произведени в Европа, Америка и Япония са много по-надеждни, имат много по-голяма функционалност от своите "колеги" от Югоизточна Азия и България. Понастоящем тази характеристика на класификация най-вероятно е загубила своята релевантност. Българските предприятия натрупаха опит и нашите схемни решения понякога дори са по-добри от тези на западните. Според характеристиките, аналоговите контролери от различни страни производители почти не се различават. Системният и приложният софтуер са или много сходни, или изобщо не са подобниизползват се стандартизирани продукти (например OS Linux се използва широко както на домашни контролери, така и на вносни). Елементната база е една и съща както при вносните, така и при българските контролери. В допълнение, местни, европейски и американски разработчици на контролери (и не само контролери) през последните години все по-често разполагат производството си на същите места в Югоизточна Азия. Всъщност границите между производителите на електроника постепенно изчезват напълно.

Това, на което наистина трябва да се обърне внимание е дали при разработването на контролера са отчетени българските специфики на работата му. Българската специфика включва:

високо ниво на индустриални смущения;
широк спектър от промени в параметрите на атмосферните и индустриални среди;
възможността за информационна комуникация с редица морално остарели, но все още действащи средства за автоматизиране на продукцията на българските предприятия от 80-те години;
възможността за информационна комуникация с редица морално остарели, но все още действащи средства за автоматизиране на продукцията на българските предприятия от 80-те години;
ниска култура на оперативния персонал по отношение на комуникацията с компютърните системи и работните станции с дисплеи.
Контролерите българско производство са съобразени с българската специфика на работа. Но и чуждите производители започнаха да адаптират устройствата си към нашите условия, опитвайки се да заемат част от българския пазар. И, честно казано, отбелязваме, че самата „специфика“ постепенно избледнява, развитието на персонала, производството и инфраструктурата не стои неподвижно.

Заключение: страната на произход не трябва да се разглежда като сериозен класификационен фактор.

Под обобщения термин "власт"се отнася до дълбочината на битовете и скоростта на централния процесор, количеството различни видове памет, броя на портовете и мрежовите интерфейси. Много често основният показател, който индиректно характеризира мощността на контролера и в същото време е най-важната му характеристика, е броят на входовете и изходите (както аналогови, така и дискретни), които могат да бъдат свързани към контролера. Според този показател контролерите се разделят на следните класове:

наноконтролери (често с вградени функции) с до 15 входа/изхода;
малки контролери, предназначени за 15-100 входа/изхода;
средни контролери, предназначени за около 100-300 входа / изхода;
големи контролери, предназначени за около 300-2000 входа / изхода;
супер големи контролери с приблизително 2000 или повече входа/изхода.
Много е важно да се отбележи, че с увеличаване на мощността на контролера, цената му расте. Освен това по време на прехода разликата в цената между различните класове контролери е много значителна. Една от задачите при разработването на система за управление е ясно да се фиксира броят на входните и изходните сигнали на обекта на управление, за да се избегнат ненужни разходи при избора на контролер.

Обхватът е една от най-важните характеристики на класификацията. Обхватът на контролера налага редица изисквания към контролерите и значително стеснява кръга на търсене при разработване на системи за управление.

Специализиран контролер с вградени функции

Обикновено това е контролерът с минимална мощност, чиято програма за действие е предварително записана в паметта му и само параметрите на програмата подлежат на промяна по време на работа. Броят и наборът от входно-изходни модули се определя от изпълняваните в него функции. Често такива контролери изпълняватразлични опции за контролни функции. Основни области на приложение: локално управление на всяка малка технологична инсталация или механизъм.

Така например има смисъл да се контролира нагряването на муфелна пещ с помощта на отделен температурен регулатор. Първо, контролерът може да бъде поставен близо до самата фурна, което елиминира необходимостта от прокарване на проводници далеч от сензорите, и второ, температурните контролери, като правило, имат елементи за индикация, които ви позволяват да видите текущата стойност на температурата.

Контролер за прилагане на логически зависимости (командно устройство)

Основните области на приложение на такъв контролер: машиностроене, машиностроене, подмяна на релейно-контактни шкафове във всички отрасли. Характеризира се с развита библиотека от логически функции и блокиращи функции на типични актуатори, зашити в паметта му. За неговото програмиране се използват специализирани езици като релейно-контактни схеми. Комплектът от входно-изходни модули за такъв контролер е предназначен главно за различни дискретни канали. Най-простите представители на този клас контролери са интелигентните релета.