Как программировать логический контроллер. Программирование ПЛК: основы, особенности и преимущества

Как программировать логический контроллер. Что такое программируемый логический контроллер (ПЛК). Какие языки используются для программирования ПЛК. В чем преимущества использования ПЛК.

Что такое программируемый логический контроллер (ПЛК)

Программируемый логический контроллер (ПЛК) — это специализированное микропроцессорное устройство, предназначенное для управления технологическими процессами и промышленным оборудованием. ПЛК обладает следующими ключевыми особенностями:

• Возможность программирования логики работы
• Модульная конструкция
• Наличие входов для подключения датчиков и выходов для управления исполнительными механизмами
• Высокая надежность и защищенность для работы в промышленных условиях
• Возможность работы в режиме реального времени

ПЛК пришли на смену релейно-контактным схемам управления в 1960-х годах и позволили значительно упростить и удешевить системы автоматизации производственных процессов.

Основные компоненты ПЛК

Типичный ПЛК состоит из следующих основных частей:

• Центральный процессор (CPU) — выполняет программу управления
• Память — для хранения программы и данных
• Модули ввода/вывода — для подключения датчиков и исполнительных устройств
• Источник питания
• Коммуникационные порты — для программирования и обмена данными

Модульная конструкция позволяет гибко конфигурировать ПЛК под конкретную задачу, добавляя необходимые модули ввода/вывода и коммуникационные интерфейсы.

Языки программирования ПЛК

Для программирования ПЛК используются специальные языки, стандартизированные в рамках МЭК 61131-3:

• Ladder Diagram (LD) — язык релейно-контактных схем
• Function Block Diagram (FBD) — язык функциональных блоковых диаграмм
• Structured Text (ST) — структурированный текст, похожий на Pascal
• Instruction List (IL) — список инструкций, похожий на ассемблер
• Sequential Function Chart (SFC) — язык последовательных функциональных схем

Наиболее популярным является язык релейных диаграмм (LD), так как он понятен инженерам, знакомым с релейной логикой. Выбор языка зависит от предпочтений программиста и особенностей решаемой задачи.

Принцип работы программы ПЛК

Программа ПЛК выполняется циклически по следующему алгоритму:

1. Считывание состояния входов
2. Выполнение программы пользователя
3. Обновление состояния выходов
4. Диагностика и обслуживание

Время одного цикла обычно составляет несколько миллисекунд. Это обеспечивает быструю реакцию системы управления на изменение состояния объекта.

Преимущества использования ПЛК

Применение ПЛК для автоматизации имеет ряд важных преимуществ:

• Гибкость и простота изменения алгоритма управления
• Надежность работы в промышленных условиях
• Компактность по сравнению с релейными схемами
• Удобство диагностики и обслуживания
• Возможность удаленного управления и мониторинга
• Снижение стоимости при серийном производстве

Эти преимущества обусловили широкое распространение ПЛК в системах промышленной автоматизации.

Основные этапы программирования ПЛК

Процесс разработки управляющей программы для ПЛК обычно включает следующие этапы:

1. Анализ технологического процесса и разработка алгоритма управления
2. Выбор конфигурации ПЛК и необходимых модулей ввода/вывода
3. Написание программы на одном из языков программирования ПЛК
4. Загрузка программы в контроллер
5. Отладка и тестирование программы
6. Запуск системы в эксплуатацию

Для программирования используются специальные среды разработки, предоставляемые производителями ПЛК или независимыми компаниями.

Особенности программирования ПЛК

При разработке программ для ПЛК необходимо учитывать ряд особенностей:

• Циклический характер выполнения программы
• Ограниченные вычислительные ресурсы
• Необходимость обеспечения детерминированного времени реакции
• Работа с физическими входами и выходами
• Обработка аварийных ситуаций
• Требования к надежности и безопасности

Эти особенности определяют специфику программирования ПЛК и требуют соответствующих навыков от разработчиков.

Тенденции развития ПЛК

Современные тенденции в области ПЛК включают:

• Увеличение вычислительной мощности
• Интеграция функций человеко-машинного интерфейса
• Поддержка промышленного интернета вещей (IIoT)
• Развитие средств кибербезопасности
• Применение технологий искусственного интеллекта
• Унификация и стандартизация программного обеспечения

Эти тенденции расширяют возможности ПЛК и позволяют создавать более эффективные системы автоматизации.

что такое программируемый логический контроллер

14 декабря 2018

Программируемым логическим контроллерам уже 50 лет, но без них и сейчас невозможно представить автоматизированное производство. Начинаем публиковать цикл статей о ПЛК и об электронных компонентах, производимых компанией Texas Instruments для создания современных ПЛК.

Подписаться на получение уведомлений о публикации новых статей о ПЛК.

Программируемые логические контроллеры (ПЛК) широко применяются в сфере промышленной автоматизации разнообразных технологических процессов на больших и малых предприятиях. Популярность контроллеров легко объяснима. Их применение значительно упрощает создание и эксплуатацию как сложных автоматизированных  систем, так и отдельных устройств, в том числе — бытового назначения. ПЛК позволяет сократить этап разработки, упрощает процесс монтажа и отладки за счет стандартизации отдельных аппаратных и программных компонентов, а также обеспечивает повышенную надежность в процессе эксплуатации, удобный ремонт и модернизацию при необходимости.

Принято считать, что задача создания прообраза современного ПЛК возникла в конце 60-х годов прошлого столетия. В частности, в 1968 году она была сформулирована руководящими специалистами General Motors. Тогда эта компания пыталась найти замену для сложной релейной системы управления. Согласно полученному заданию на проектирование, новая система управления должна была отвечать таким критериям как:

• простое и удобное создание технологических программ;
• возможность изменения рабочей управляющей программы без вмешательства в саму систему;
• простое и недорогое обслуживание;
• повышенная надежность при сниженной стоимости, в сравнении с подобными релейными системами.

Последующие разработки в General Motors, Allen-Bradley и других компаниях привели к созданию системы управления на базе микроконтроллеров, которая анализировала входные сигналы от технологических датчиков и управляла электроприводами исполнительных устройств.

Термин ПЛК (Programmable Logic Controller, PLC) впоследствии был определен в стандартах EN 61131  (МЭК 61131). ПЛК – это унифицированная цифровая управляющая электронная система, специально разработанная для использования в производственных условиях. ПЛК постоянно контролирует состояние устройств ввода и принимает решения на основе пользовательской программы для управления состоянием выходных устройств.

Упрощенное представление состава и принципа действия ПЛК хорошо демонстрирует рисунок 1. Из него видно, что ПЛК имеет три основные секции:

• входную;
• выходную;
• центральную.

Рис. 1. Состав и принцип действия ПЛК

Имеется еще источник питания. Возможно подключение к ПЛК внешнего ПК для программирования и отладки.

Центральная секция содержит центральный процессор (ЦП), память и систему коммуникаций. Она выполняет обработку данных, принимаемых от входной секции данных, и передает результаты обработки в выходную секцию. Следует сразу отметить, что в больших ПЛК, кроме ЦП, действующего в режиме «ведущий», могут быть дополнительные «ведомые» ПЛК со своими ЦП. В качестве ЦП небольшого ПЛК используются стандартные микропроцессоры (МП). Обычно 8- и 16-разрядные МП вполне справляются со всеми стандартными задачами. Но, как отмечено в МЭК 61131, выбор конкретного МП все же зависит от задач, возлагаемых на данный тип ПЛК.

Для передачи данных другому ПЛК или для подключения к сетям передачи данных PROFIBUS, Industrial Ethernet, AS-Interface в распределенных системах управления сегодня используются коммуникационные процессоры, такие как DP83867IR производства Texas Instruments (TI).

Входная секция ПЛК обеспечивает ввод в центральную секцию состояния переключателей, датчиков и смарт-устройств. Через выходную секцию ЦП управляет внешними исполнительными устройствами, среди которых могут быть электромагнитные пускатели моторов, источники света, клапаны и смарт-устройства.

Типы ПЛК

Современные ПЛК, использующие инновационные технологии, далеко ушли от первых упрощенных реализаций промышленного контроллера, но заложенные в систему управления универсальные принципы были стандартизированы и успешно развиваются уже на базе новейших технологий.

Крупнейшими мировыми производителями ПЛК сегодня являются компании

Siemens AG, Allen-Bradley, Rockwell Automation, Schneider Electric, Omron. Кроме них ПЛК выпускают и многие другие производители, включая российские компании ООО КОНТАР, Овен, Сегнетикс, Fastwel Групп, группа компаний Текон и другие.

Рис. 2. Моноблочные программируемые логические контроллеры

По конструктивному исполнению ПЛК делят на моноблочные (рисунок 2) и модульные. В корпусе моноблочного ПЛК наряду с ЦП, памятью и блоком питания размещается фиксированный набор входов/выходов. В модульных ПЛК используют отдельно устанавливаемые модули входов/выходов. Согласно требованиям МЭК 61131, их тип и количество могут меняться в зависимости от поставленной задачи и обновляться с течением времени. ПЛК подобной концепции представлены на рисунке 3. Подобные ПЛК могут действовать в режиме «ведущего» и расширяться «ведомыми» ПЛК через интерфейс Ethernet.

Рис. 3. Программируемые логические контроллеры с расширенными возможностями

Моноблочные функционально завершенные ПЛК могут включать в себя небольшой дисплей и кнопки управления. Дисплей предназначен для отображения текущих рабочих параметров и вводимых с помощью кнопок команд рабочих программ и технологических установок. Более сложные ПЛК комбинируются из отдельных функциональных модулей, совместно закрепляемых на стандартной монтажной рейке. В зависимости от количества обслуживаемых входов и выходов, устанавливается необходимое количество модулей ввода и вывода.

Источник питания может быть встроенным в основной блок ПЛК, но чаще выполнен в виде отдельного блока питания (БП), закрепляемого рядом на стандартной рейке. Блок питания небольшой мощности представлен на рисунке 4.

Рис. 4. Блок питания для ПЛК

Первичным источником для БП чаще всего служит промышленная сеть 24/48/110/220/400 В, 50 Гц. Другие модели БП могут использовать в качестве первичного источник постоянного напряжения на 24/48/125 В. Стандартными для промышленного оборудования и ПЛК являются выходные напряжения БП: 12, 24 и 48 В. В системах повышенной надежности возможна установка двух специальных резервированных БП для дублирования электропитания.

Для сохранения информации при аварийных отключениях сети электропитания в ПЛК используют дополнительную батарею.

Как известно, первоначальная концепция программируемого логического контроллера сформировалась во времена перехода с релейно-транзисторных систем управления промышленным оборудованием на появившиеся тогда микроконтроллеры. Подобные ПЛК с 8- и 16-разрядными МП ограниченной производительности до сих пор успешно эксплуатируются и находят новые сферы применения.

Огромный прогресс в развитии микроэлектроники затронул всю элементную базу ПЛК. У них значительно расширился диапазон функциональных возможностей. Несколько лет назад немыслимы были аналоговая обработка, визуализация технологических процессов или даже раздельное использование ресурсов ЦП в качестве непосредственного управляющего устройства. В настоящее время поддержка этих функций входит в базовую версию многих ПЛК.

Примером подобного подхода является отдельное направление в линейке продукции компании Texas Instruments. Как известно, TI не входит в число производителей ПЛК, но выпускает для них специализированные ЦП и сетевые процессоры, компоненты для создания периферийных цифровых и аналоговых модулей, контроллеры температуры, смешанные модули цифровых и аналоговых входов/выходов.

Блок схема процессора TI Sitara AM570x на рисунке 5 позволяет судить об огромной функциональной оснащенности этого ARM-процессора, работающего на частоте до 1 ГГц, поддерживающего интерфейсы CAN, I²C, McASP, McSPI, SPI, UART, USB и способного работать в диапазоне температур 0…90°С.

Рис. 5. Блок-схема процессора TI Sitara AM570x

Требования, ограничения и проблемы при проектировании и производстве ПЛК

Таким образом, становится понятно, что ПЛК — это просто особым образом спроектированная цифровая система управления на основе процессоров разной мощности и с различной функциональной оснащенностью, в зависимости от предназначения. Такую систему можно также считать специализированным мини-компьютером. Причем она изначально ориентирована на эксплуатацию в цехах промышленных предприятий, где имеется множество источников электромагнитных помех, а температура может быть как положительной, так и отрицательной. Дополнительно к минимизации воздействия вышеуказанных факторов необходимо предусмотреть и защиту от агрессивной внешней среды, включающей пыль, брызги технологических жидкостей и паровоздушные взвеси. В таких случаях предусмотрена установка ПЛК в защитные шкафы или в удаленных помещениях. Отдельные модули могут размещаться на удалении до сотен метров от основного комплекта ПЛК и эксплуатироваться при экстремальных внешних температурах. Согласно МЭК 61131, для ПЛК с наружной установкой допустима температура 5…55°C. Для устанавливаемого в закрытых шкафах ПЛК необходимо обеспечить рабочий диапазон 5…40°C при относительной влажности 10…95% (без образования конденсата).

Тип ПЛК выбирается при проектировании системы управления и зависит от поставленных задач и условий производства. В отдельных случаях это может быть моноблочный ПЛК с ограниченными функциями, имеющий достаточное количество входов и выходов. В других условиях потребуются ПЛК с расширенными возможностями, позволяющими использовать распределенную конфигурацию с удаленными модулями входа/выхода и с удаленными пультами управления технологическим процессом.

Связь между удаленными блоками и основным ядром ПЛК осуществляется через помехозащищенные полевые шины по медным кабелям и оптическим линиям связи. В отдельных случаях, например, для связи с подвижными объектами, применяют беспроводные технологии, чаще всего это сети и каналы Wi-Fi. Для взаимодействия с другими ПЛК могут применяться как широко известные интерфейсы  RS-232 и RS-485, так и более помехозащищенные промышленные варианты типа Profibus и CAN.

 Особенности работы и программирования ПЛК

Теперь, когда стали более понятными основные возможности ПЛК, следует выяснить способы их применения.

Система программирования является одной из примечательных и полезных особенностей ПЛК, она обеспечивает упрощенный подход к разработке управляющих программ для специалистов различного профиля.

Именно в ПЛК впервые появилась удобная возможность программирования контроллеров путем составления на экране компьютера визуальных цепей из релейных контактов для описания операторов программы (рисунок 6). Таким образом, даже весьма далекие от программирования инженеры-технологи быстро осваивают новую для себя профессию. Подобное программирование называют языком релейной логики или Ladder Diagram (LD или LAD). Задачи, решаемые при этом ПЛК, значительно расширяются за счет применения в программе функций счетчиков, таймеров и других логических блоков.

Рис. 6. Пример программной реализации электрической цепи

Задача программирования ПЛК еще более упрощается благодаря наличию пяти языков, стандартизованных для всех платформ ПЛК. Три графических и два текстовых языка программирования взаимно совместимы. При этом одна часть программы может создаваться на одном языке, а другая — на другом, более удобном для нее.

К графическим средствам программирования ПЛК относятся язык последовательных функциональных блоков (Sequential Function Chart, SFC) и язык функциональных блоковых диаграмм (Function Block Diagram, FBD), более понятные для технологов. Для программистов более привычными являются язык структурированного текста (Statement List, STL), напоминающий Паскаль, и язык инструкций (Instruction List, IL), похожий на типичный Ассемблер.

Конечно, простота программирования ПЛК является относительной. Если с программированием небольшого устройства может после обучения справиться практически любой инженер, знакомый с элементарной логикой, то создание сложных программ потребует знания основ профессии программиста и специальных познаний в программировании ПЛК.

Упростить создание программного обеспечения для современных ПЛК позволяют специальные комплексы, такие как

(рисунок 7), ISaGRAF, OpenPCS и другие инструменты, не привязанные к какой-либо аппаратной платформе ПЛК и содержащие все необходимое для автоматизации труда программиста. Для отладки сложных проектов на основе компонентов TI компания предлагает специальные отладочные комплекты и необходимое программное обеспечение.

Рис. 7. Рабочий экран программирования в среде CoDeSys

Перед началом работы ПЛК выполняет первичное тестирование оборудования и загрузку в ОЗУ и ПЗУ операционной системы и рабочей программы пользователя. Стандартный ПЛК кроме рабочего режима имеет режим отладки с пошаговым выполнением программы, с возможностью просмотра и редактирования значений переменных.

Рабочий режим ПЛК состоит из повторяющихся однотипных циклов, каждый из них включает три этапа:

• опрос всех датчиков с регистрацией их состояния в оперативной памяти;
• последовательный анализ рабочей программы с использованием данных о текущем состоянии датчиков и с формированием управляющих воздействий, которые записываются в буферные регистры;
• одновременное обновление контроллером состояния всех своих выходов и начало очередного этапа опроса датчиков.

Процесс исполнения программы ПЛК можно контролировать на экране подключенного компьютера с отображением состояния отдельных параметров. Например, процедуры включения и выключения насоса могут меняться в зависимости от требуемой задержки, значение которой задается специальной переменной.

При необходимости можно остановить выполнение программы и перевести ПЛК в режим программирования, затем на экране компьютера изменить ход выполнения программы или отдельные параметры и снова записать их в память ПЛК.

Заключение

Современный ПЛК стал чрезвычайно востребованным универсальным рабочим инструментом в системах автоматизации производственных процессов, а также для управления отдельными устройствами различного назначения. Это особый тип программируемых логических автоматов, отличающийся повышенной надежностью, легко встраиваемый и модернизируемый, способный длительное время работать практически без обслуживания.

 Литература

1. 1. What is a PLC? PLC Definition;
   2. Maplesystems cMT3103 HMI with built-in server, The Most Versatile models to provide maximum connectivity to 3rd party devices;
   3. Factory automation & control.

•••

Наши информационные каналы

Программирование ПЛК

a:2:{s:4:»TEXT»;s:20679:»
     Что касается https://techtrends.ru/catalog/programmiruemye-logicheskie-kontrollery/» target=»_blank»>ПЛК, то такие устройства позволяют осуществлять контроль над производственным процессом, в котором задействованы сразу несколько процессов, протекающих параллельно. Для их реализации необходимо использовать контроллеры, позволяющие программировать самые разнообразные логические функции.


     Для решения этой задачи к исходу 1960 годов компанией Betford Associates (США) было разработано компьютерное устройство, получившее название MODICON, впоследствии оно стало названием того подразделения компании, которое занялось проектированием устройства, его созданием и продажей.


     Позднее и другие компании занялись разработкой подобного устройства, которое в конечном итоге получило название «программируемый логический контроллер». Основной задачей программируемого контроллера стала замена электромеханических реле на логические элементы. При этом удалось заменить огромное количество реле.


     ПЛК оснащены клеммами, благодаря которым появляется возможность осуществлять контроль над состоянием датчиков и выключателей. В то же время ПЛК имеет соответствующие выходы, которые передают сигналы высокой и низкой частоты:


    на индикаторы питания;
    электромагнитные клапаны;
    контакторы;
    небольшие двигатели, а также на другие самоконтролируемые устройства.







     Программирование ПЛК вполне доступно для любого промышленного персонала с инженерным образованием, который знаком со схемой реле, поскольку язык программируемых логических контроллеров сродни логике работы реле.


     Так, любому инженеру, умеющему читать релейные схемы, будет несложно осуществить программирование ПЛК при создании команд для выполнения схожих функций.


     Стандартное программирование PLC и подключение сигналов у разных моделей ПЛК может незначительно различаться, однако принцип остается тем же, что позволяет привести «общее» введение в программирование PLC.


     Чтобы понять, как осуществляется программирование ПЛК, мы приведем несколько схем, на которых наглядно показаны все составляющие детали и дано объяснение происходящих процессов.


     На первой схеме изображена передняя часть устройства, где вы можете увидеть две винтовые клеммы, отмеченные буквами L1 и L2. Они предназначены для подключения внутренних цепей к сети переменного тока 120 В.





     С левой стороны расположены 6 винтовых клемм, которые предназначены для крепления входных устройств. На схеме они обозначены буквами Х и порядковым номером. Ниже расположена винтовая клемма, обеспечивающая «общее» подключение, обычно она соединяется с нейтральной L2 — источником тока с напряжением 120 В.




     Корпус ПЛК связывает каждую из входных клемм с общей клеммой. Внутри этого корпуса расположен оптоизолятор устройства. Это светодиод, обеспечивающий электрически изолированный «высокий» сигнал для схемы компьютера. В момент установки, между входной и общей клеммой 120-вольтного переменного тока, фототранзистор интерпретирует свет светодиода. Таким образом, на передней панели ясно видно, какой вход находится под напряжением. Это можно наглядно увидеть на приведенной ниже схеме.





     Выходные сигналы активизуруют переключающие устройства, которыми могут быть транзистор, тиристор и электромеханическое реле, при этом сигнал генерируется компьютерной схемотехникой. Клемма «Источник», расположенная в нижнем левом углу, связывается с любым выходом, который на схеме отмечен литерой Y. Обычно клемма «Источник» связывается с L1. Каждый выход, как и каждый вход, находящийся под напряжением, отмечается светодиодом.


     Так, ПЛК обеспечивает возможность подключения к таким устройствам, как переключатели и электромагниты.


Основы программирования

     Логика управления в ПЛК устанавливается посредством компьютерной программы, которая определяет, какие выходы находятся под напряжением и при каких условиях. Сама программа схожа с логикой реле, однако в ней, для создания связей между входами и выходами, отсутствуют какие-либо переключатели или катушки реле. Все контакты и катушки в данном случае виртуальные. Программа создается посредством подключенного к порту ПЛК персонального компьютера.


     Следующая картинка наглядно показывает схему и программу ПЛК.





     Здесь видно, что при положении кнопки переключателя в незадействованном состоянии, то есть кнопка не нажата, сигнал на вход X1 не поступает. В соответствии с программой, показывающей «открытый» вход X1, сигнал на Y1 также не будет посылаться. Следовательно, выход Y1 будет обесточен, а индикатор погашен.


     При нажатом положении кнопки переключателя сигнал будет поступать на вход Х1. Так, все контакты Х1 активизируются, как это происходило бы при активизации посредством контактов реле при поступлении напряжения катушки реле. В этом случае, если назвать вход Х1 катушкой, то открытый контакт Х1 замкнется и отправит сигнал на катушку Y1. Подключенный к Y1 индикатор осветит подключенный к нему выход Y1, как только он окажется под напряжением.





     Контакт Х1 и катушка Y1 соединены между собой проводами, а вот появляющийся на мониторе компьютера сигнал, является виртуальным. Эти сигналы не существуют как реальные, они присутствуют только в программе и лишь напоминают, что происходит на схеме.


     При этом компьютер необходим только для программирования контроллера, написания программы или ее редактирования. Далее, после загрузки программы в программируемый контроллер, компьютер может быть отключен. ПЛК будет работать самостоятельно и выполнять все загруженные программой команды.


     На схемах, иллюстрирующих работу ПЛК, компьютер указан только для наглядной демонстрации связи между реальными условиями и статусами программы. Как происходит связь между замыканием переключателя и зажиганием лампы, и как это отображается на экране монитора, когда через виртуальные контакты происходит передача сигнала на контакты и катушки.



Преимущества ПЛК

     Все преимущества программирования контроллера раскрываются, когда возникает необходимость изменить поведение системы управления. Поскольку ПЛК представляет собой программируемое устройство, то изменение команд можно осуществлять без перенастройки подключенных к нему компонентов.


     К примеру, если функцию «переключатель-лампочка» необходимо перенастроить наоборот, то есть нажать кнопку для выключения лампочки и опустить для включения, то заменять переключатель не придется. Достаточно будет изменить программу так, чтобы контакт Х1 при нормальных условиях оказался в закрытом состоянии, а не в открытом.


     Это можно увидеть на следующих изображениях: изменения программы с переключателем в активизированном и неактивизированном состоянии.




    

    
    
    
    

    


    
        
             Переключатель не активизирован
        
    
    
    
    
        
             Переключатель активизирован
        
    




     Важным преимуществом управления посредством ПЛК над управлением посредством оборудования, заключается в том, что здесь можно использовать входные сигналы неограниченное количество раз. На следующем изображении показана разработанная программа для включения лампочки в условиях, когда два из трех переключателей находятся одновременно в активизированном состоянии.





     Для построения подобной схемы посредством реле, нам потребуется задействовать три реле с двумя открытыми контактами, при этом каждый контакт должен быть изолирован. Применяя ПЛК, нам удастся без добавления оборудования, запрограммировать нужное количество контактов для каждого входа Х. При этом каждый вход в памяти ПЛК должен занимать не более 1 бит, и вызывать сигнал необходимое количество раз.


     Также не более 1 бита должен занимать и каждый выход, в таком случае открывается возможность вносить контакты в программу, приводя Y выход в неактивизированное состояние, как показано ниже на схеме двигателя с системой контроля начала движения и остановки.





     Кнопка «Старт» обозначена переключателем, подключенным к входу Х1, а кнопка «Стоп» представляет переключатель Х2. Контакт Y1 дает возможность двигателю находиться под напряжением, даже если кнопка «Старт» опущена. Закрытый при нормальных условиях контакт Х2 в данном случае появится на цветном блоке, показывая, что он находится в электропроводящем состоянии.








    

    
    
        
             При нажатии кнопки «Старт», по закрытому контакту Х1 пойдет переменный ток 120 В, при этом параллельный контакт Y1 также замкнет цепь.
        
    


    

    
    
        
             При нажатии кнопки «Старт», контакт Х1 откроется, однако двигатель не прекратит работать, поскольку контакт Y1, который находится в замкнутом состоянии, будет держать катушку под напряжением.
        
    


    

    
    
        
             Для остановки двигателя потребуется быстро нажать кнопку «Стоп», посредством которой будет отправлено напряжение на вход Х1 и на открытый контакт, вследствие чего прекратится подача напряжения к катушке Y1.
        
    


    

    
    
        
             В такой ситуации двигатель не возобновит работу, пока снова не будет нажата кнопка «Старт», поскольку печать в контакте Y1 потеряна.
        
    




     Следует учесть, что если контакт Х2 окажется ошибочно открыт, то остановить работу двигателя не удастся. Поэтому важно использовать отказоустойчивую модель устройств контроллера ПЛК. Решить такую проблему позволит перепрограммирование программы на фактическое нажатие кнопки «Стоп». В таком случае, при ошибочном открытии входного контакта Х2, вход Х2 можно остановить нажатием на кнопку «Стоп», что незамедлительно отключит работу двигателя.


     Кроме стандартного набора входов и выходов, в ПЛК используются внутренние контакты и катушки, они действуют по типу промежуточных реле в релейных схемах.
«;s:4:»TYPE»;s:4:»HTML»;}

Коротко о ПЛК — программируемых логических контроллерах

Любой, кто имеет дело с промышленным оборудованием, рано или поздно сталкивается с таким типом устройств, как программируемые логические контроллеры (ПЛК). Контроллер управляет различными технологическими процессами и функционирует на основе команд оператора, заложенной программы и данных, получаемых с периферийных устройств.

Основные элементы ПЛК

Несмотря на то, что ПЛК выпускаются различными производителями, все они имеют схожую структуру и принципы построения. Промышленный логический контроллер состоит из двух основных частей — программной и аппаратной.

Программная часть — это алгоритм, по которому работает контроллер. Управляющая программа пишется с использованием специальной среды программирования под конкретную модель контроллера и конкретную задачу.

Аппаратная часть — это, прежде всего, центральный процессор (CPU), выполняющий заложенную в него программу. К процессору подключаются входные и выходные периферийные модули (дискретные и аналоговые модули расширения). Входные модули принимают сигналы с различных устройств — кнопок, аналоговых или дискретных датчиков, других контроллеров и т. д. Эти сигналы преобразуются и по общей цифровой шине передаются на обработку в центральный процессор. Затем ЦП адресует сигналы на выходные модули, к которым могут быть подключены исполнительные устройства — реле, светосигнальные индикаторы, входы частотных преобразователей и т. д.

Использование HMI

Как правило, к логическому контроллеру также подключается человеко-машинный интерфейс (HMI – Human Machine Interface), который представляет собой сенсорный ЖК-экран. На экране может отображаться меню настроек, выводиться текстовые и графические сообщения о ходе выполнения технологического процесса.

Простейшие контроллеры не позволяют менять алгоритм работы программы. Главное преимущество такого оборудования – минимизация вероятности человеческой ошибки. Однако, в сложных производственных линиях, в состав которых входит несколько приводов и устройств получения информации, без вмешательства оператора в ход программы не обойтись.

В современных системах давно используется ограниченное количество аппаратных органов управления и индикации. В основном включение/выключение различных режимов и настройка устройства производятся через HMI. Однако некоторые важные функции — запуск системы, остановка приводов (штатная и аварийная), увеличение/уменьшение скорости – реализуются аппаратно. На это есть три основные причины:

1. Все важные органы управления должны быть легкодоступны, чтобы обеспечить оперативное управление в случае экстренной ситуации.
2. Кнопки и регуляторы, которые постоянно используются в процессе работы, делаются аппаратно, чтобы лишний раз не использовать HMI (срок службы сенсорного экрана при интенсивном использовании – 3-5 лет).
3. Контроллер, как и любое электронное устройство, может «зависать» по тем или иным причинам (помеха, программный сбой, проблема с питанием, ошибка оператора). Поэтому обычно важные органы управления дублируют аппаратно. В первую очередь это относится к аварийному останову системы (Emergency Stop).

Важное преимущество систем управления на основе программируемых логических контроллеров – возможность реализовать расширенную систему оперативных сообщений и диагностики, позволяющую отслеживать различные рабочие режимы, сообщать об ошибках и авариях.

Контроллеры безопасности

Отдельным видов контроллеров являются контроллеры безопасности, или реле безопасности (Safety Relay), которые в последние годы стали обязательным элементом производственных линий.

Контроллер безопасности управляет подачей питания на приводы, а также на основной контроллер. Для начала проверяется состояние всех защитных устройств – кнопок «Аварийный останов» (Emergency Stop»), различных барьеров, ограждений и кожухов. Если всё в порядке, оператор должен нажать кнопку «Сброс», и только после этого становится возможной работа линии. Как только происходит событие, подвергающее опасности персонал или оборудование, контроллер блокирует приводы. После того, как проблема устранена, оператор нажимает «Сброс», и линия вновь готова к работе.

Основные производители логических контроллеров

В промышленном оборудовании важную роль играют надежность и стабильность работы. На рынке есть несколько производителей, которые по праву завоевали репутацию лучших. К таким производителям можно отнести:

• Siemens (Германия)
• Mitsubishi (Япония)
• Omron (Япония)
• Allen Bradley (США)

Кроме этих гигантов стремительно развиваются китайские бренды, среди которых наиболее известны Delta и Fotek. Из российских производителей можно отметить Овен. Однако в серьезных системах продукция этой компании применяется нечасто ввиду сравнительно низкой надежности и и ограниченного функционала.

Выбор контроллера для промышленной линии

При выборе конфигурации контроллера необходимо прежде всего четко уяснить суть технологического процесса. По итогам анализа составляется алгоритм работы, необходимый для выполнения всех нужных операций. Далее формируется список дискретных датчиков и органов управления (кнопок, переключателей), которые понадобятся для получения информации контроллером. На основании этого определяется количество дискретных входов ПЛК. Если необходимо, дополнительно приобретаются модули расширения.

Далее нужно определить количество выходов контроллера. Выходы управляют питанием различных приводов (катушек пускателей и реле), пневматическими и гидравлическими клапанами, запуском преобразователей частоты.

Важная часть контроллера – аналоговые модули, необходимые для обработки сигналов аналоговых датчиков и потенциометров. Выходные аналоговые сигналы также могут использоваться для управления скоростью двигателей (через преобразователь частоты) и различными приводами, например электропневматическими преобразователями.

Отметим, что важно иметь доступ к управляющей программе ПЛК для диагностики и изменения рабочего алгоритма. Однако большинство производителей закрывают этот доступ, используя пароли и другие методы защиты. Это необходимо учитывать при покупке оборудования и обсуждать с производителем данный момент. Как вариант, при использовании модуля доступа в Интернет возможно подключение к контроллеру и коррекция программы из любой точки мира.

Другие полезные материалы:
Общие сведения об устройствах плавного пуска
Подключение двигателей к различным видам ПЧ
Мотор-редуктор для буровой установки

Принципы программирования ПЛК | Техпривод

В данном обзоре рассмотрим ряд вопросов, связанных с программированием современных логических контроллеров (ПЛК или PLC). Поскольку контроллеры разных производителей имеют различную конфигурацию, функционал и программные среды, будут приведены общие принципы и приемы разработки программ для ПЛК.

Техническое задание

Создание и утверждение технического задания (ТЗ) – очень важная часть разработки ПО. От грамотно составленного ТЗ зависит, насколько эффективно будет вестись разработка.

Опытные программисты знают, что программа не пишется за один раз. Как правило, софт корректируется и приближается итерациями к конечному варианту в соответствии с пожеланиями конструкторов, инженеров, электриков, механиков и технологов. Поэтому очень важно на этапе составления ТЗ плотно взаимодействовать со всеми заинтересованными специалистами, которые подписывают ТЗ, а по окончании принимают работу.

Периферия

В первую очередь составляется список всех дискретных входов и выходов контроллера. Также указываются аналоговые входы/выходы при их наличии.

Входы и выходы логического контроллера — это начальные и конечные точки работы алгоритма, поэтому нужно четко представлять, как должно функционировать оборудование, под которое пишется программа.

Для решения некоторых стандартных задач можно не писать программу, а воспользоваться специализированными периферийными модулями, например, модулями обработки сигналов от тензодатчиков или от инкрементального энкодера, специализированным ПИД-регулятором и проч. В результате алгоритм работы существенно упростится, а быстродействие всей системы в целом увеличится.

Необходимо собрать подробную информацию о том, как работает тот или иной датчик, какие сигналы он выдает, например, какой выход у датчика – нормально открытый или нормально закрытый. Есть ряд нюансов, связанных с аварийным или ручным управлением выходными сигналами, например, некоторые приводы могут требовать коррекции временной задержки.

Помехоустойчивость

Важно помнить о возможных проблемах, связанных с максимальным выходным током, противо-ЭДС и различными помехами, поскольку все это скажется на стабильной работе программы и оборудования в целом.

В сложном оборудовании, где применяются преобразователи частоты, коммутируются силовые цепи и действуют мощные электромагнитные поля — эти факторы необходимо предусмотреть, чтобы минимизировать их отрицательное влияние на ПЛК. Об этом обычно подробно говорится в инструкции по установке логического контроллера.

Для повышения помехоустойчивости необходимо применять программные средства. Например, обязательным является использование сторожевого таймера, который «приводит в чувство» ПЛК при его «зависании».

Также необходимо учитывать возможное накопление ошибок, искажение поступаемых на входы данных и другие нарушения в работе программы. Для этого нужно вводить программные блоки по проверке и коррекции данных и программы. Например, несмотря на то, что при включении реверсивного пускателя используется аппаратная защита (блокировка) от одновременного включения встречных направлений, такая же защита должна быть реализована и программно.

Проблемы совместимости программы с аппаратной частью

Возможно, в процессе работы выяснится, что аппаратная часть контроллера не соответствует поставленной задаче. Например, не хватает входов или выходов, памяти или быстродействия.

Проблема с нехваткой входов или выходов легко решается приобретением дополнительных периферийных модулей. Они подключаются к центральному модулю (который имеет свои входы и выходы), обмен данных происходит по внутренней шине.

С памятью и быстродействием решить вопрос просто не получится, поэтому перед приобретением «железа» нужно обкатать программу в программном эмуляторе, который есть в каждой среде программирования.

Языки программирования и среды разработки

У каждого производителя имеется своя среда программирования, «заточенная» под конкретные модели ПЛК. Однако производители пришли к соглашению, что будут использовать унифицированные языки программирования, подходящие для разных контроллеров.

Наиболее простым и наглядным языком программирования ПЛК, входящим в каждую среду разработки является язык релейных схем LD (Ladder Diagram), максимально приближенный к функциональным электрическим схемам. Его любят использовать программисты, изначально хорошо разбирающиеся в электронике.

Другой язык, имеющий обширный функционал – FBD (Function Block Diagram), который относится к графическим языкам программирования. В FBD используются законченные блоки, имеющие определенные функции. Блоки поставляются со средой программирования или создаются программистом. Существуют и другие языки (6 стандартных), но их описание выходит за рамки данной статьи.

В программных средах разработки обычно имеется большой набор готовых библиотек элементов, подпрограммы стандартных процедур и шаблонов. Также среда разработки должна обязательно включать в себя программный эмулятор, позволяющий всесторонне проверить работоспособность программы перед ее переносом на реальный контроллер.

Среды разработки разных производителей могут включать в себя разные элементы, и за каждый из них необходимо платить. Например, Siemens предлагает множество версий программной среды, которые значительно отличаются по функционалу и цене. Другой производитель – Delta – имеет полностью открытое полнофункциональное ПО, которое можно бесплатно скачать с официального сайта.

Другие полезные материалы:
Настройка ПЧ для работы на несколько двигателей
Особенности работы частотников при однофазном питании
Коротко о программируемых логических контроллерах

Программируемые логические контроллеры, их функции и виды

Программируемые логические контроллеры входят в оборудование, отвечающее за автоматизацию процессов. Плк-системы используются в малых предприятиях, крупных производствах.

ПЛК — что это такое?

Плк-контроллер представляет собой микрокомпьютер с упрощенным алгоритмом, выполняющий типовые функции в заданном режиме. Применяют его и в бытовой технике, не только в сложных роботизированных устройствах. Унификация элементов, их взаимозаменяемость повышает надежность системы. Упрощает  ремонт и отладку.

История создания

В 60 годах 20 века для управления телефонными станциями, промышленным оборудованием использовались сложные схемы с реле. Они не отличались повышенной надежностью или ремонтопригодностью. Инженерам одной из компаний, американской General Motors, была поставлена цель по созданию нового оборудования. Задачи, на которые оно было рассчитано, выглядели так:

1. Упрощение отладки, замены.
2. Относительная дешевизна.
3. Гибкость, удобство модернизации.
4. Снижение риска отказов.

Изобретение, создание микросхем и блоков управления на их основе позволило решить заданные вопросы.

Терминология, объясняющая, что такое ПЛК (PLC), внесена в международные и европейские стандарты качества МЭК, EN.

Структура и устройство ПЛК

Любой плк Siemens или аналогичный, других производителей, ориентирован на выполнение конкретных действий. Микроконтроллер опрашивает блоки ввода информации, чтобы принять решение, сформировать на выходе готовую команду. Упрощенно схема стандартного элемента включает:

• вход;
• центр;
• выход.

Входные цепи образованы набором датчиков (аналоговых или цифровых), переключающих устройств, смарт-систем. В центральном блоке расположены: процессор, обрабатывающий команды, модуль памяти и средства коммуникации. Выходные цепи отвечают за передачу сигнала на моторы привода, вентиляцию, осветительную арматуру. Туда же допускается подключить управляющее смарт- устройство архитектуры ардуино или подобное. Необходимо также выполнить условие подключения ПЛК к цепям питания. Без них устройство работать не будет. Внешний компьютер через унифицированный интерфейс используется для отладки, программирования контроллера.

Принцип работы ПЛК

По сути, микроконтроллер достаточно близок к реле. Только вместо механических контактов и катушек в нем — электронные цепи. Понять принцип действия будет легко любому инженеру, знакомому со схемами, основами электротехники.

Датчик освещенности на входе подает сигнал в блок обработки данных. В нормальном состоянии процессор не реагирует. Как только сенсор определит падение освещения, изменится его сопротивление, центральный блок задействует цепи питания электроламп.

Для управления ПЛК, его программирования используется бытовой ПК. Несколько отдельных микроконтроллеров образуют каскад с усложненными задачами. Системы «умный дом», автоматика включения двигателя насоса для закачки воды в накопительный бак давно содержат в себе подобные блоки.

Сложные микроконтроллерные устройства обеспечивают охрану, защиту периметра (квартиры), включая связь с полицией (владельцем) через модем, подъем тревоги при проникновении нарушителей, разрушении механизма закрытия двери.

Первый этап работы устройства состоит из экспресс-теста задействованного оборудования. Одновременно идет загрузка операционной среды, управляющих программ. Все как в настольном ПК при старте Windows. Предусмотрена пошаговая отработка команд (отладка), при которой допускается мониторинг, корректировка переменных.

Для простоты восприятия рабочий, шаговый режим ПЛК разбит на типовые циклы. Они повторяются во время функционирования устройства. В каждом цикле, «маршрутной карте» заключаются 3 действия:

Сканирование, обращение к внешним датчикам. Запись значений (состояния) в ячейки памяти.

Анализ действующей программы. Внесение требуемых корректив на основании данных предыдущего шага.

Передача результата вычислений на блоки выхода.

Завершается цикл быстрым переходом к первому этапу «урока».

Типы ПЛК

Все ПЛК, выпускаемые Schneider Electric, Mitsubishi, Beckhoff, Omron, Segnetics или Unitronics, четко разделяются по типам. Это же относится к классификации российской продукции, представленной компаниями «Овен», «Контар», «Текон» и другими. Конструктивно устройства принято обозначать как моноблочные и модульные.

В первом типе содержится полный набор входных, выходных цепей, процессор, источник энергии. Во втором предусмотрена сборка готового ПЛК из отдельных частей. Согласно МЭК 61131, количество и состав модулей варьируются в соответствии с назначением, характеристиками поставляемого заказчику устройства.

Модульный микроконтроллер может управлять посредством Ethernet соединения малопроизводительным собратом, выполняющим специфично назначенные функции (диагностика состояния периметра, безопасность охраняемой зоны). Маломощный адаптер питания в этом случае является отдельным модулем. Обобщенно функциональные возможности второго вида превосходят первый. Но в отдельных ситуациях (микроконтроллер управления чайником Berghof) достаточно моноблочного ПЛК.

Главное достоинство такой конструкции — компактность. При этом полностью завершенная конструкция платы, блока контроллера оборудуется дисплеем и устройством ввода-вывода, кнопочной панелью. Типичный пример — «умный» автоматный моноблок, отвечающий за стабилизацию напряжения.

Из нескольких ПЛК, смонтированных на стандартную рейку, набирается укрупненный узел управления. Первоначально конфигурация микроконтроллеров подразумевала замену существовавших релейных, полупроводниковых схем. Со временем задачи усложнились, но и сохранившиеся ограниченно производительные 8 и 16 разрядные процессоры по-прежнему востребованы в промышленности.

Ограничения ПЛК

Не стоит полагать, что наличие программируемого контроллера способно решить все глобальные проблемы пользователя. ПЛК, работающие на основе протоколов Codesys, Modbus (для модульных решений), обладают ограниченной сферой применения. Их выбор обусловлен поставленной задачей. Попытку создать универсальные ПЛК вряд ли можно признать целесообразной.

Подобный ход лишает технологический процесс гибкости. Создание требуемой конфигурации осуществляется комплектацией готового моноконтроллера, согласно проекту заказчика. В исключительных ситуациях проблему решают сборкой мегаустройства из дискретных блоков. Последний вариант предпочтительнее: каждый элемент допускается оборудовать индивидуальным пультом ввода команд, сенсорной панелью, устройством отображения данных.

Роль каналов обмена данными играют кабельные медные шины, оптоволоконная связь. Успешно используются варианты стандартизированных интерфейсов RS-232, RS-485 (кабель), промышленных Profibus или CAN. Не возбраняется коммутация по беспроводным линиям (Wi-Fi).

Место ПЛК в системе управления

Современные контроллеры выполняют несколько функций. Они могут быть «ведущими» или «ведомыми», находиться в центре схемы. Чаще всего они сосредоточены в начальной цепи автоматизации.

До создания миниатюрных интегральных схем рука оператора буквально не успевала переключать режимы на пульте цепи управления. Использование контроллерных блоков «Сегнетикс», «Дельта» и подобных способствовало снятию нагрузки с человека.

Ее переложили «на плечи» машин с выводом на экран данных мониторинга, отображенных в виде мнемосхем и изменяемых параметров. На ПЛК возлагаются задачи по опросу датчиков и регистров, обработке поступающей информации.

Без микроконтроллеров не было бы РСУ, АСУ, сложных автоматных комплексов управления технологическими процессорами. Используя сетевой трафик, ПЛК анализируют данные, успевая проверять состояние портов входа. Главный недостаток, особенность микроконтроллеров состоит в необходимости прошивки, создания программы для работы.

Впрочем, его следует воспринимать двояко: индивидуально создаваемое ПО позволяет проектировать узкоспециализированные изделия под конкретные задачи.

Назначение переменных в ПЛК

Перед тем как начинать программирование, необходимо назначить переменные. Это условная метка (флаг) для обозначения отработки командного кода. Данные манипуляции характерны для единичных действий: запуск комплекса, когда требуется сброс состояния.

Подобная ситуация возникает при отключении электроэнергии. Зафиксированная переменная позволяет пропустить обмен сигналами, ускорить инициализацию ПЛК.

Основы программирования ПЛК. Реле и контроллер‌‌

Возможность программирования, безусловно, является главным достоинством систем с ПЛК. Чтобы сделать восприятие процесса предельно понятным, разработчики изобрели визуальное отображение управляющих цепей в виде релейных контактных блоков.

На профессиональном языке такой метод обозначается аббревиатурой LD (logo LAD). В дальнейшем работа ПЛК представляется как взаимодействие отдельных логических элементов. Они выполняют действия таймеров, релейных ячеек, счетчиков. Считается, что благодаря подобной унификации, освоить принципы программирования может каждый. Причем независимо от профильной профессии.

Среда программирования

Программисты предпочитают использовать для создания прикладных комплексов среду Си, Кодесис, как наиболее универсальную. Применение регламентируется стандартом IEC 61131. На базе Codesys пишутся языки программирования для ПЛК: LD, SFC, FBD, IL, STL.

Языки программирования ПЛК

Создатели микроконтроллеров обеспечили взаимодействие разрабатываемых устройств с несколькими универсальными языками программирования. Условно их разделяют на графические и текстовые. Это допускает компиляцию готового программного продукта из блоков, созданных на разных языках.

Обманчивая простота программирования скрывает трудности, с которыми обязательно столкнется излишне самоуверенный инженер. Составить простейшие команды под силу неопытному пользователю. Для реализации сложных понадобится получение специальных навыков.

Удаленное управление и мониторинг

Различные интерфейсы управления встраиваются в контролеры уже на стадии проектирования. Предусмотрена синхронизация с АСУ (SCADA и подобные). Оператор контактирует с ПЛК посредством интегрированной панели, устройства ввода-вывода, либо удаленно. Для этого по помехозащищенному каналу, кабельной сети к блоку подключается HMI, специализированный интерфейс взаимодействия между человеком и машиной.

Каким из доступных способов выполнить реализацию, с помощью простейшего клавиатурного модуля или сенсорной панели — решать заказчику. В последнее время активно используются «облачные» хранилища, виртуальные серверы. Не остаются в стороне и стандартные, Intranet (локальные) и Internet (внешние) подключения.

Реализация веб-интерфейса допускается также и без проводов, в сети Wi-Fi. Описанные методы невероятно расширяют возможности оператора. Упрощают контроль работающего комплекса ПЛК.

Применение контроллеров

Современный ПЛК, недорогой и надежный, находит применение в ПИД-регуляторах, счетчиках типа «Меркурий», промышленных устройствах серии DVP. Компактность блоков позволяет встраивать их в бытовую технику, монтировать в щитах и шкафах совместно с прочим электрооборудованием.

Энкодер, подключенный к контроллеру, применяется в автомобилестроении, реагируя на изменение угла поворота руля. Удобно использовать ПЛК при создании комплексов с ЧПУ, автоматизированных систем запуска аварийной откачки сточных вод в канализации. Видеонаблюдение, интегрированное в охранный пост, создаст полноценный обзор зоны наблюдения для оператора.

Все требуемые данные при этом будут сохранены на носителе информации (переданы в сеть), а в случае опасности сигнал тревоги будет подан автоматически. Цепочке контроллеров под силу управлять работой цеха металлообработки, пошивочной мастерской. В домашнем варианте ПЛК без участия человека включит свет, накачает воду из колодца в бак до требуемого уровня.

Производители ПЛК

На рынке представлены компании из России, США, ФРГ, Японии. Это Texas Instruments, Carel, Delta Electronics, Schneider Electric, Mitsubishi, Beckhoff, Omron, Segnetics, Unitronics. Отечественную продукцию представляют марки «Овен», «Контар», «Текон».

Выбор конкретного решения зависит от предъявляемых заказчиком требований, условий работы. А чтобы разобраться, чем ПЛК100, ПЛК110 отличается от ПЛК160, ПЛК323 потребуется обладание квалификацией, возможно — консультации специалистов.

На что обращать внимание при покупке 

До приобретения ПЛК нужно кое-что уточнить. Вот эти факторы:

Универсальность программной среды. Единые языки для всех аппаратных платформ.

Наличие контролеров с распределенным, интегрированным вводом-выводом.

Реализация связи ПЛК со стационарным компьютером.

Специализированное оборудование. Это микросистемы, ориентированные на работу с облачным сервисом (вариант оповещения по мобильной связи, почте).

Открытая архитектура отдельных ПЛК.

Данный перечень создает направление для движения как покупателей, так и производителей. Какой из перечисленных критериев окажется в приоритете, решает заказчик. С дружественным ПО эксплуатация станет удобнее. Так утверждают опытные инженеры-наладчики.

Что же выбрать

ПЛК 110 «Овен» или Simatic s7 производства «Сименс», Modicon m340, Segnetics trim5 четко подчинены встроенной инструкции. Работают по разработанному производителем алгоритму. Программное обеспечение разных марок не всегда совместимо, это учитывается при модернизации (замене) или комплектации технологических цепочек средствами автоматизации.

Кому-то термины step7, ms4, opc, pixel ни о чем не говорят. Разобраться с каталогом, обилием информации помогут специалисты. Расшифровка обозначения микроконтроллера, выбор программы ПЛК для человека неосведомленного станут непосильной задачей. Отличие, оценка, сравнение представленных решений также достаточно сложны, чтобы приступать к ним без подготовки.

Выбрать свой прибор помогут отзывы, обзоры, опыт эксплуатации владельцев контроллеров. Нужный микронтролллер — не обязательно дорогой. Цена определяется выполняемыми функциями, маркой прибора. Описание, настройка параметров приводятся в паспорте устройства.

Там же находится перечень портов ввода-вывода, краткое пособие как подключать изделие. Для отдельных типов может понадобиться преобразователь напряжения, его характеристики производитель обязан указать в руководстве по эксплуатации. А хороший контроллер — тот, который справляется с поставленными задачами.

Программирование программируемых логических контроллеров (ПЛК)

Программирование логических контроллеров

Для наших Заказчиков предлагаем услугу по написанию программного обеспечения под Заказ. Написание софта происходит после обслеования объекта, получения исходных данных, технического задания. 

Виды языков программирования для ПЛК

Язык LD

LD (Ladder) – язык программирования, разработки, который основан на графике. Является прототипом и аналогом релейной схемы. Высокоэффективен для систем, где требуется простая «жеская» логика, без применения реле и контакторов. Работает преимущественно с дискретными сигналами.

Основной минус этого языка, является неэффективность при обработке программ с большим количеством аналоговых переменных.

Язык FBD

FBD ( Диаграмма Функциональных Блоков) – язык программирования, разработки, который также основан на графике. В целом, язык FBD представляет собой семейство функциональных блоков, которые имеют только входные и выходные величины (In\out).

Линии связи являются переменными и обеспечивают передачу между FBD блоками. Каждый FBD блок по отдельности выполняет уникальную операцию или алгоритм( RS, D триггер, логическое “или” и т. д.). 

Язык SFC

SFC ( Sequential Function Chart) – шировок применяется совместно с языками ST и IL, имеет графический вид. Принцип его построения близок к образу конечного автомата, эта особенность делает его самым мощным языкам программирования.

CFC ( Continuous Flow Chart) – относится к языкам высокого уровня. Продолжение и развитие языка FBD.

Нашим партнерам мы предлагаем написать программное обеспечение под конкретную задачу. При этом Заказчик:

• четко понимает стоимость разработки
• контролирует сроки и проводит контрольные проверки
• имеет возможность влиять на ход разработки софта
• принимает участие в ПНР (без оборудования, в режиме симулятора)
• получает «картинку» задолго до проведения ПНР и имеет возможность изменить вводные данные, либо техническое задание

Стоимость разработки программ для PLC зависит от технологической схемы, количества переменных, языка программирования, сроков.

Цена на написание программного обеспечения для PLC зависит от Заказчика.

В услугу по программированию PLC входит:

• Подключение к существующему ПЛК и выгрузка данных
• Написание софта в соответствии с особенностями технологической линии
• Архивирование данных, резервное копирование
• Настройка сети, администрирование

Производители промышленных ПЛК

Мы работаем со следующими поставщиками (вендорами) программируемых логических контроллеров:

• ОВЕН
• Siemens
• Mitsubishi Electric
• Schneider Electric

Языки программирования ПЛК

Наши разработчики работают на следующих языках программирования контроллеров:

• язык релейных схем (LD)
• язык функциональных блоков (FBD)
• язык диаграмм состояний (SFC, Sequential Function Chart)

Подробности в нашем портфолио.

Применение ПЛК в промышленности

Программируемый логический контроллер (сокр. ПЛК; programmable logic controller, PLC; контроллер с программируемой логикой).

Программируемый контроллер — специальная разновидность электронной вычислительной машины. Чаще всего ПЛК используют для автоматизации технологических процессов, где требуется управление без участия человека. В качестве основного критерия при выборе ПЛК обычно выступает быстродействие, стабильность при работе с большими объемами данны. Кроме этого требуется возможность работать с резервированием. ПЛК не требует обслуживания и безаварийно работает без вмешательства человека.

ПЛК — устройства, предназначенные для работы в системах реального времени. ПЛК используются в ходе наладки и диагностики средств автоматизации

ПЛК имеют ряд особенностей, отличающих их от прочих электронных приборов, применяемых в промышленности:

• в отличие от микроконтроллера (однокристального компьютера) — микросхемы, предназначенной для управления электронными устройствами — ПЛК являются самостоятельным устройством, а не отдельной микросхемой.
• в отличие от компьютеров, ориентированных на принятие решений и управление оператором, ПЛК ориентированы на работу с машинами через развитый ввод сигналов датчиков и вывод сигналов на исполнительные механизмы;
• в отличие от встраиваемых систем ПЛК изготавливаются как самостоятельные изделия, отдельные от управляемого при его помощи оборудования.

Программируемые логические контроллеры | OMRON, Россия

Продукт	CJ2	CP2E	CP1L	CP1E	CP1H	CS1D
Количество поддерживаемых осей 2 оси () 4 оси ()	4 оси, выход импульсной последовательности (PTO), ввод/вывод, линейный усилитель	До 4 осей с линейной интерполяцией и ШИМ	2 оси, выход импульсной последовательности (PTO), ввод/вывод и ШИМ	2 оси, выход импульсной последовательности (PTO), ввод/вывод и ШИМ	4 оси, выход импульсной последовательности (PTO), ввод/вывод, линейный усилитель	—
Память программ 2 или 8К шагов () От 4 до 10 тыс. шагов () 10К шагов () 10К … 250К шагов () 20К шагов () От 5 до 400 тыс. шагов ()	От 5 до 400 тыс. шагов	От 4 до 10 тыс. шагов	10К шагов	2 или 8К шагов	20К шагов	10К … 250К шагов
Память данных 2 или 8К слов () От 4 до 16 тыс. слов () 32К слов () 64К … 448К слов () От 64 до 832 тыс. слов ()	От 64 до 832 тыс. слов	От 4 до 16 тыс. слов	32К слов	2 или 8К слов	32К слов	64К … 448К слов
Возможности связи CAN () CompoBus/S () CompoNet () Controller Link () DeviceNet () EtherNet () EtherNet/IP () ModBus () PROFIBUS-DP () PROFINET () Последовательный интерфейс ()	CompoBus/S CompoNet Controller Link DeviceNet EtherNet EtherNet/IP ModBus PROFIBUS-DP PROFINET CAN (свободная конфигурация)	CompoBus/S DeviceNet EtherNet ModBus PROFIBUS-DP Последовательный интерфейс	CompoBus/S DeviceNet EtherNet PROFIBUS-DP Последовательный интерфейс	CompoBus/S DeviceNet EtherNet PROFIBUS-DP Последовательный интерфейс	CompoBus/S Controller Link DeviceNet EtherNet PROFIBUS-DP Последовательный интерфейс CAN	CompoBus/S Controller Link (дуплексное/оптическое кольцо) DeviceNet EtherNet PROFIBUS-DP Последовательный интерфейс CAN
Поддерживаемый язык программирования Язык структурированного текста () Программирование с помощью функциональных блоков () Язык релейной (лестничной) логики ()	Программирование с помощью функциональных блоков Язык релейной (лестничной) логики Язык структурированного текста с поддержкой структур и массивов	Программирование с помощью функциональных блоков Язык релейной (лестничной) логики	Программирование с помощью функциональных блоков Язык релейной (лестничной) логики	Язык релейной (лестничной) логики	Программирование с помощью функциональных блоков Язык релейной (лестничной) логики	—
Продукт	CJ2	CP2E	CP1L	CP1E	CP1H	CS1D

Основы, устройства и релейная логика

Концепция программирования

ПЛК

Программируемые логические контроллеры (ПЛК) являются основными компонентами в системах промышленной автоматизации и управления. Управляющая природа ПЛК варьируется от простого нажатия кнопки на один двигатель до нескольких сложных структур управления. Программирование ПЛК — важная задача разработки и внедрения управляющего приложения в зависимости от потребностей клиентов. Программа ПЛК состоит из набора инструкций в текстовой или графической форме, которые представляют логику, которая должна быть реализована для конкретных промышленных приложений реального времени.

Специальное программное обеспечение для программирования ПЛК поступает от аппаратного обеспечения ПЛК определенного производителя, что позволяет вводить и разрабатывать код пользовательского приложения, который, наконец, может быть загружен в аппаратное обеспечение ПЛК. Это программное обеспечение также обеспечивает человеко-машинный интерфейс (HMI) в виде графического представления переменных. Как только эта программа загружается в ПЛК и если ПЛК переводится в рабочий режим, ПЛК непрерывно работает в соответствии с программой. Прежде чем переходить к программе ПЛК, дайте нам знать основы учебника по программированию ПЛК и его основные концепции.

Основы программирования ПЛК

ЦП ПЛК выполняет две разные программы:

1. Операционная система
2. Пользовательская программа

Операционная система

Операционная система организует все функции, операции и последовательности ЦП, которые не связаны с задачей управления. Задачи ОС включают

• Обработка горячего перезапуска и горячего перезапуска

• Обновление и вывод таблиц образа процесса ввода и вывода
• Выполнение пользовательской программы
• Обнаружение и вызов прерываний
• Управление областями памяти
• Установление связи с программируемыми устройствами

Основы программирования ПЛК

Пользовательская программа

Это комбинация различных функций, необходимых для обработки автоматизированной задачи.Это должно быть создано пользователями и должно быть загружено в ЦП ПЛК. Некоторые из задач пользовательской программы включают:

• Инициирование всех условий для запуска указанной задачи
• Чтение и оценка всех двоичных и аналоговых входных сигналов
• Определение выходных сигналов для всех двоичных и аналоговых выходных сигналов
• Выполнение прерываний и обработка ошибок

В современном секторе промышленной автоматизации существует несколько ведущих производителей ПЛК, которые разрабатывают типовые ПЛК, начиная от малых и заканчивая ПЛК высокого класса.Каждый производитель ПЛК имеет собственное специальное программное обеспечение для программирования и настройки оборудования ПЛК. Но язык программирования ПЛК различается в зависимости от производителей. У некоторых производителей есть общие языки программирования, а у других — несходные. Некоторые из стандартных языков программирования ПЛК в основном бывают двух типов, которые далее подразделяются на несколько типов, а именно:

1. Текстовый язык

• Список инструкций (IL)
• Структурированный текст (ST)

2.Графический язык

• Релейные диаграммы (LD)
• Функциональная блок-схема (FBD)
• Последовательная функциональная диаграмма (SFC)

По сравнению с текстовыми языками, многие пользователи предпочитают графические языки для программирования ПЛК из-за их простоты и удобные функции программирования. Все необходимые функции и функциональные блоки доступны в стандартной библиотеке каждого программного обеспечения ПЛК. Эти функциональные блоки включают таймеры, счетчики, строки, компараторы, числовые, арифметические, битовые, вызывающие функции и т. Д.

Устройства программирования ПЛК

Различные типы устройств программирования используются для ввода, изменения и поиска неисправностей в программе ПЛК. Эти терминальные устройства программирования включают портативные устройства и устройства на базе ПК. В методе портативного устройства программирования проприетарное устройство подключается к ПЛК через соединительный кабель. Это устройство состоит из набора ключей, позволяющих вводить, редактировать и выгружать код в ПЛК. Эти портативные устройства состоят из небольшого дисплея, чтобы отображать запрограммированные инструкции.Это компактные и простые в использовании устройства, но возможности этих портативных устройств ограничены.

Устройства для программирования ПЛК

Чаще всего персональный компьютер (ПК) используется для программирования ПЛК вместе с программным обеспечением, предоставленным производителем. Используя этот ПК, мы можем запускать программу как в интерактивном, так и в автономном режиме, а также можем редактировать, отслеживать, диагностировать и устранять неполадки в программе ПЛК. Способ передачи программы в ПЛК показан на приведенном выше рисунке, где ПК состоит из программного кода, соответствующего управляющему приложению, который передается в ЦП ПЛК через кабель для программирования.

Релейная логика Программирование ПЛК

Релейная логика Программирование ПЛК

Среди нескольких языков программирования диаграмма релейной логики является самой базовой и простой формой программирования ПЛК. Прежде чем приступить к программированию ПЛК на этом языке, следует знать некоторую основную информацию о нем. На приведенном ниже рисунке показана проводная лестничная диаграмма, в которой одна и та же ламповая нагрузка управляется двумя кнопочными переключателями. В случае, если какой-либо из переключателей замыкается, лампа светится.Здесь две горизонтальные линии называются перекладинами, которые соединяются между двумя вертикальными линиями, называемыми рельсами. Каждая ступенька обеспечивает электрическую непрерывность между положительной (L) и отрицательной шинами (N), так что ток течет от входа к устройствам вывода. Некоторые символы, используемые в программировании релейной логики, показаны на рисунке.

Типы входных переключателей включают нормально замкнутые и нормально разомкнутые, как показано выше. В дополнение к приведенным выше функциональным символам, есть несколько функций, таких как таймер, счетчик, PID и т. Д., которые хранятся в стандартной библиотеке для программирования сложных задач.

Пошаговая процедура программирования ПЛК с использованием лестничной логики

Пошаговая процедура программирования ПЛК с использованием лестничной логики

Процедура программирования ПЛК для определенного приложения зависит от типа стандартного программного инструмента производителя и типа управляющего приложения. Но чтобы дать студентам базовое руководство, эта статья предлагает простой подход к проектированию управляющего приложения в программном обеспечении для программирования ПЛК, как показано ниже. Но этот способ программирования не совсем подходит для всех типов инструментов программирования и управляющих приложений. .

Шаг 1: проанализируйте и получите идею управляющего приложения

Первым шагом в программировании ПЛК является понимание идеи, для которой вы собираетесь разработать прикладную программу. Если вы управляете роботом-повторителем линии с помощью двигателя постоянного тока при нажатии кнопки. Этот статус должен отображаться светодиодом при включении двигателя. К двигателю также прикреплен датчик (здесь он рассматривается как другой переключатель), который обнаруживает препятствия, поэтому при его включении двигатель должен быть выключен.И соответственно, если мотор выключился, должен быть включен зуммер.

Приложение управления ПЛК

Шаг 2: Перечислите все условия и получите проект с помощью блок-схемы

Переменные вышеупомянутого проекта: M: двигатель, A: входной переключатель 1, B: входной переключатель 2, L: светодиод и Bu: Buzzer, и разработка логики упрощается благодаря реализации блок-схемы, которая приведена ниже для вышеуказанного приложения.

Блок-схема программирования ПЛК

Шаг 3: Откройте и настройте программное обеспечение для программирования ПЛК

Откройте программное обеспечение для программирования, установленное на ПК, которое поставляется с оборудованием ПЛК.Выберите аппаратную модель ПЛК в программном обеспечении и настройте ее с соответствующими модулями ввода и вывода. Выберите язык релейной логики (LD) из списка языков программирования, выберите аппаратный процессор и дайте имя программе.

Программное обеспечение для программирования ПЛК

Шаг 4. Добавьте необходимые ступени и укажите их адреса

Добавьте необходимые ступени на основе логики управляющего приложения и дайте адрес каждому входу и выходу.Схема релейной логики рассмотренного выше примера приведена ниже.

Пример программы релейной логики

Шаг 5: Проверьте ошибки и смоделируйте их

Найдите раздел Online в строке меню и выберите Online. Проверьте наличие ошибок и внесите необходимые изменения, выбрав Автономный режим. Снова подключитесь к Интернету и выберите опцию «Выполнить», чтобы смоделировать это.

Шаг 6: Загрузите программу в память ЦП ПЛК

После успешного моделирования программы загрузите программу в ЦП, выбрав опцию Загрузить через сеть или кабель связи.

Речь идет об основах программирования ПЛК и его процедурных этапах. Мы надеемся, что данный контент понятен и прост для понимания. Также возможно лучше узнать и понять это с помощью специального программного обеспечения конкретного ПЛК, такого как RSLogix 500, Codesys, шаг 7 и т. Д. Вы можете поделиться своими взглядами, предложениями по программированию ПЛК или, если вам нужна помощь по примерам, напишите нам в разделе комментариев ниже.

Фото:

Основы программируемого логического контроллера: Компоненты и как работает ПЛК?

Введение

Сегодняшние системы промышленной автоматизации являются более совершенными и технически подкованными, чем когда-либо прежде.Тем не менее, они не справились с этим самостоятельно!

Программируемые логические контроллеры (ПЛК)

образуют их основу, позволяя внутренним компонентам работать вместе как единое целое. Эти универсальные и модифицируемые цифровые компьютеры необходимы для многих систем и устройств, на которые мы полагаемся сегодня.

Присоединяйтесь к нам, и мы подробно рассмотрим основы ПЛК, позволяя даже непосвященным понять, как работают компоненты и почему они так важны.

Что такое ПЛК?

Прежде чем мы углубимся в технические подробности, давайте рассмотрим, как работает система ПЛК.

Это специализированное компьютерное устройство повышенной прочности, предназначенное для использования в промышленных системах управления. Он управляет устройствами и оборудованием, соединяя разные блоки и позволяя им работать согласованно.

Что дает ему такую ​​силу?

В основе каждого ПЛК лежит базовый компьютерный процессор, который собирает различные входные данные и оценивает их для достижения желаемого результата. Входы могут быть цифровыми или аналоговыми. Поскольку пользователи могут программировать систему несколькими способами, чтобы соответствовать определенному сценарию, ПЛК используются во многих приложениях в различных отраслях промышленности, включая конвейерные системы, нефтеперерабатывающие заводы, производственные линии и многое другое.

Хотя это могут быть более сложные сценарии, рассмотрим взаимодействие между простым выключателем света и лампочкой. Щелчком переключателя пользователь может только включить или выключить свет. В этом приложении мало универсальности или гибкости.

Теперь, допустим, к смеси присоединяется ПЛК. Неожиданно пользователь может создавать более сложные элементы управления. Например, он может заставить свет мигать или выключить или выключить свет через минуту после его включения. А теперь подумайте о тысячах или даже десятках тысяч цепей, которые контролируются в координации друг с другом.Хотя это простое объяснение, по сути, именно этим и занимается ПЛК.

Как это работает?

Мы рассмотрели, что ПЛК полагается на компьютерный процессор, который превращает бесчисленное количество входов в логику для управления множеством выходов. Но как это происходит?

По мере того, как ПЛК сканирует входы из нескольких источников, он сканирует их и усваивает. Затем он выполняет пользовательское программирование для активации желаемых результатов. Затем он передает всю необходимую информацию в сеть управления, такую ​​как Modbus или Ethernet IP.Поскольку за критически важные системы отвечают ПЛК, а рядом с машинами обычно находятся люди, перед повторным сканированием входов выполняется серия диагностик, чтобы убедиться, что все в порядке. Весь этот процесс представляет собой «цикл сканирования». Чем больше количество входов, чем больше программа ПЛК, тем длиннее цикл сканирования. Цикл сканирования измеряется в миллисекундах, более известный как «быстрый». Однако есть приложения, в которых быстро недостаточно. Может потребоваться программируемый контроллер автоматизации или PAC.PAC использует несколько процессоров в одной системе или шасси для обеспечения параллельной обработки или специализированной обработки различных аспектов приложения.

В этом заключается важность программирования пользователем, поскольку программа — это то, что заставляет ПЛК давать желаемые результаты. Без него ПЛК — просто дорогой упор.

Таким образом, ПЛК часто описывают как небольшой специализированный компьютер. Он использует терминологию, аналогичную традиционным вычислительным системам, включая память, программное обеспечение, ЦП, систему ввода-вывода и многое другое.Тем не менее, ПЛК предназначен для работы в промышленной среде, контролируя конкретные входы и выходы от устройств, машин и рабочих, в то время как персональный компьютер создан для использования в вашем доме или офисе.

Базовые компоненты ПЛК

ПЛК

бывают разных размеров и имеют разные уровни возможностей. Некоторые основные классификации включают интеллектуальные программируемые реле, компактные ПЛК, модульные ПЛК и малые, средние и большие ПЛК.

Компактные ПЛК

Эти системы, также известные как интегрированные ПЛК или интеллектуальные программируемые реле, представляют собой полную систему, упакованную в один небольшой корпус.Благодаря такой конструкции производитель, а не пользователь, будет определять количество и типы входов и выходов.

Модульные ПЛК

Эти ПЛК состоят из нескольких частей, которые вставлены в одну стойку. Модульные ПЛК могут быть разных размеров, с разным уровнем мощности и возможностей.

Малые, средние и большие ПЛК

Эти ПЛК различаются по размеру в зависимости от конкретных приложений, для которых они подходят.

Хотя эти ПЛК далеко не универсальны, независимо от категории, каждый из них будет включать в той или иной форме следующие четыре компонента:

• Центральный процессор
• Стойка или монтаж
• Источник питания
• Вход / Секция вывода (ввода / вывода)

Давайте подробно рассмотрим каждый из них, чтобы вы поняли, как компоненты работают вместе.

1. Источник питания

Как следует из названия, источник питания — это компонент, который поддерживает работу ПЛК, обеспечивая в большинстве случаев линейное напряжение 24 В постоянного или 120 В переменного тока. Большинство источников питания содержат резервную батарею, которая предотвращает потерю данных при отключении электроэнергии.

2. ЦП — это центральный процессор.

ЦП выполняет программу ПЛК. Помимо запуска программы ПЛК, ЦП взаимодействует с другими компонентами устройства. В ЦП вы найдете микропроцессор, отвечающий за кодирование, декодирование и вычисление данных.

ПЗУ — постоянное запоминающее устройство. ПЗУ можно читать, а не записывать. Он используется для хранения программ и параметров, которые нельзя изменять. Здесь хранится рабочая программа ПЛК.

RAM — это оперативная память. ОЗУ можно писать и читать. Информация в оперативной памяти может быть изменена. ОЗУ — это место, где хранится пользовательская программа. Информация в ОЗУ может быть потеряна при отключении электроэнергии. Батарейный отсек используется для сохранения информации RAM в случае отключения электроэнергии.

EAPROM — это электронно изменяемая программируемая постоянная память.Информация в EAPROM не подлежит потере из-за отключения электроэнергии. EAPROM используется для хранения пользовательских данных без необходимости во внешнем питании. Подумайте о своем устройстве Roku или о чем-то подобном. Вы можете отключить его, убрать, вернуться через несколько месяцев, снова подключить и подключить. Все ваши избранные и приложения по-прежнему там и готовы к работе.

3. Системы ввода / вывода

Система ввода / вывода ПЛК — это система, которая принимает новую информацию из внешних источников и создает новую функцию в форме вывода.

Операционная система и программа пользователя

В мире программирования ПЛК вы часто слышите, что ЦП выполняет два разных типа программ: операционная система и пользовательская программа. Давайте посмотрим на ключевые различия между ними.

Операционная система

Операционная система (ОС) ПЛК включает задачи и программы, предназначенные для автоматического запуска, то есть для их работы не требуются прямые команды пользователя.

Он организует все функции, последовательности и операции ЦП, не связанные с конкретной задачей управления.Ключевые задачи ОС включают:

• Запуск горячего и горячего перезапуска
• Обновление и вывод таблиц образа процесса ввода-вывода
• Выполнение пользовательской программы
• Управление областями памяти
• Обнаружение и вызов прерываний
• Создание соединения с программируемым устройства

Программа пользователя

Программа пользователя — это комбинация различных функций, которые требуются ПЛК для обработки данной автоматизированной задачи. Другими словами, это часть ПЛК, которая позволяет операторам диктовать желаемые выходные данные, хранящиеся во внутренней памяти ПЛК.

Хотя программа пользователя отвечает за наиболее заметные функции, она работает с операционной системой ПЛК.

Программирование ПЛК

Один из распространенных способов программирования, изменения или устранения неисправностей ПЛК — использование устройства на базе ПК в сочетании с программным обеспечением производителя. Также используются проприетарные портативные устройства, подключаемые к ПЛК с помощью кабеля.

Хотя портативное устройство часто предпочтительнее из-за его портативности и удобства, оно может не иметь традиционной клавиатуры и иметь ограниченные возможности.С другой стороны, хотя устройство ПК немного больше, оно обычно обладает большей вычислительной мощностью. Например, он позволяет пользователям запускать программу в интерактивном или автономном режиме в дополнение к редактированию, мониторингу, диагностике и устранению неполадок в программе.

Независимо от системы, вы можете использовать свой портативный компьютер или портативное устройство для входа в программу ПЛК. Оттуда вы можете редактировать код и передавать его в ЦП.

Затем отключите ваше устройство программирования, так как код теперь хранится внутри ЦП, где он может инструктировать и управлять операциями остальной части устройства.

Введение в лестничное программирование

При обсуждении основ программирования ПЛК вы можете услышать термин «лестничное программирование». Что это значит?

Есть две основные категории языков программирования ПЛК. Конкретные используемые языки зависят от производителя. В то время как у некоторых есть свои собственные специализированные языки, стандартные можно отнести к одной из двух категорий: текстовый язык или графический язык.

Текстовый язык включает:

• Списки инструкций (IL)
• Структурированный текст (ST)

Графический язык включает:

В большинстве случаев пользователи предпочитают графические языки текстовым, поскольку они проще и эффективнее удобный.В этой категории лестничные диаграммы, как правило, преобладают из-за простоты использования.

Структура релейной логики

Этот графический язык существует с момента появления современных ПЛК в начале 1970-х годов, он впервые был использован, поскольку он заимствован из схем реле, с которыми уже были знакомы заводские электрики.

Теперь количество доступных символов со временем выросло, что привело к появлению более продвинутых и разнообразных функций. ПЛК использует эти символы для имитации реальных релейных логических элементов управления, соединяя их через электрические цепи и линии питания, чтобы направлять поток электрического тока.

Часто называемое лестничной логикой, лестничное программирование получило свое название потому, что полученный в результате код собирает лестницу, состоящую из следующих символов:

• Шина питания слева
• Шина питания справа
• Отдельные цепи (« ступеньки »), соединяющие левую и правую шины питания

Common Logic Systems

Хотя релейная логика — это полный язык символов, некоторые из них вы увидите чаще, чем другие, особенно на диаграммах.Давайте рассмотрим несколько.

Они бывают двух типов: «нормально разомкнутые» (NO) и «нормально замкнутые» (NC). Выключатель света является примером цепи NO, поскольку он остается выключенным, пока кто-нибудь не включит его. Другие варианты использования символа NO включают кнопки питания и другие внутренние программаторы.

С другой стороны, нормально замкнутый контакт представляет собой цепь, которая остается активной до тех пор, пока вход не вызовет отключение. Символ NC используется для обеспечения отказоустойчивости, контроля нагрева и кнопок «Стоп».

Выходной символ является обычным изображением для предупреждающих знаков, световых индикаторов и контакторов двигателя.Выход для каждого включается, когда на соответствующий вход подается напряжение.

• Одноразовые соединения с положительным фронтом

Эти выходы включаются, если заданное условие изменяется с «ложного» на «истинное» за время, необходимое ПЛК для выполнения одного сканирования. Его часто используют для счетчиков и математических команд.

Команды таймера допускают события с задержкой включения или выключения. Система с задержкой включения таймера запускает таймер для включения системы при подаче питания на вход ПЛК, давая ему время для прогрева перед работой.Это хорошо работает для задержки звуков сирены и облегчения задержки запуска последовательности.

Система задержки выключения с таймером помещает эту задержку в конец операции, позволяя пройти время между операцией отключения и фактическим выключением системы. Он идеально подходит для автоматических дисплеев и любого оборудования, подверженного случайному отключению.

Эта система определит, больше ли данное значение, меньше или равно другому значению. Одно приложение — это системы дозирования, которые будут использовать сравнения, чтобы гарантировать, что все компоненты упаковки имеют одинаковый вес.

Математические инструкции или калькуляторы позволяют выполнять простые функции сложения и вычитания, позволяя ПЛК вычислять такие данные, как скорость двигателя. В дополнение к этим типичным числовым функциям они также могут приводить в действие более сложные трансцендентные функции, такие как квадратные корни, а также тригонометрический синус, косинус и касательные вместе с их обратными формами (арксинус, аркосинус и арктангенс).

Расширенные инструкции могут включать в себя направления связи, циклы PID, последовательности ударных, регистры сдвига, генераторы линейного изменения и многое другое.

При построении релейной схемы ПЛК пользователи могут включать функциональные блоки, которые содержат более сложные инструкции. Помимо сокращения времени сканирования, эти блоки могут заменить целые физические компоненты вашей системы, такие как механические таймеры, подключенные к сети. Один из примеров включает:

И / или Логика

Используя функциональные блоки, вы можете сжать ступени вашей лестницы, включив логику «И», которая требует зажигания двух или более входов для запуска выхода. Например, технический специалист должен будет нажать две кнопки для включения данной машины.

Вы также можете применить ту же концепцию к логике «ИЛИ». Если логика «И» похожа на последовательную схему, то логика «ИЛИ» является ее эквивалентом или параллельной схемой. Он используется в функциональных блоках для запроса того или иного входа.

Это делает его идеальным для машин, имеющих более одной панели управления с переключателями ВКЛ / ВЫКЛ на обоих концах. При использовании логики «ИЛИ» пользователи могут нажать любой переключатель для достижения того же эффекта.

Создание программы ПЛК

Если вы хотите использовать релейную логику для создания программы ПЛК, давайте рассмотрим шаги, которые необходимо предпринять.

1. Определите функции программы

Во-первых, определите, что вы хотите, чтобы ваша программа выполняла.

Вы хотите включить выключатель света? А как насчет выключения конвейерной ленты или включения остановки машины каждые три минуты? Нет правильного или неправильного ответа, но перед тем, как вы начнете, вам потребуется четкое представление о функции вывода.

2. Список условий программы

Затем перечислите все условия, которые будут задействованы в вашей программе. В примере с переключателем света одно из условий может заключаться в том, что когда вы поднимаете переключатель вверх, загорается свет.Затем, когда вы перевернете его вниз, свет погаснет.

Создайте блок-схему, ссылающуюся на эти условия для визуального представления.

3. Настройте программное обеспечение

Теперь вы готовы открыть свой карманный компьютер или устройство на базе ПК и загрузить программное обеспечение для программирования. Сконфигурируйте его с помощью требуемых параметров и выберите язык «язык релейной логики». Наконец, выберите соответствующий аппаратный процессор и дайте имя вашей новой программе.

4.Добавьте свои ступеньки

Установив силовые шины на место, вы можете приступить к программированию ступеней лестницы. Добавьте необходимое количество ступеней в программу, уделяя пристальное внимание каждому входу и выходу.

5. Сканировать на наличие ошибок

Очень важно сканировать вашу программу на наличие ошибок на данном этапе, выявляя их сейчас, а не возвращаться позже.

6. Загрузите программу

Последний шаг — загрузка программы в ваш ПЛК.Загрузите его в память системы. Когда передача будет завершена, вы можете отключить устройство программирования.

Комплексный взгляд на основы ПЛК

По мере того, как промышленные системы управления продолжают совершенствоваться с точки зрения сложности и функциональности, ПЛК станут еще более многогранными и разнообразными. Хотя это руководство по основам ПЛК является полезным началом, важно оставаться в курсе этих тенденций, чтобы поддерживать свое конкурентное преимущество.

Хотите получить дополнительную информацию о промышленных средствах управления? Ищете первоклассные компоненты, которые помогут вам создать ориентированную на будущее систему, которая будет работать?

Вот где мы и пришли.

В нашем интернет-магазине мы предлагаем широкий выбор средств управления. Наш ассортимент разнообразен и разработан для удовлетворения любых потребностей: от средств управления двигателями до клеммных колодок.

Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о том, что мы предлагаем и как мы можем предоставить надежные решения для поддержки вашего следующего проекта.

Отказ от ответственности:
Предоставленный контент предназначен исключительно для общих информационных целей и предоставляется при том понимании, что авторы и издатели не участвуют в предоставлении технических или других профессиональных консультаций или услуг.Инженерная практика определяется обстоятельствами конкретного объекта, уникальными для каждого проекта. Следовательно, любое использование этой информации должно осуществляться только после консультации с квалифицированным и лицензированным специалистом, который может принять во внимание все соответствующие факторы и желаемые результаты. Информация была размещена с разумной тщательностью и вниманием. Однако возможно, что некоторая информация является неполной, неверной или неприменимой к определенным обстоятельствам или условиям. Мы не несем ответственности за прямые или косвенные убытки, возникшие в результате использования информации, содержащейся в этом сообщении, или действий в соответствии с ней.

Программирование ПЛК — ПОЛНОЕ руководство для новичков!

Введение

Большинство потребительских товаров, от продуктов питания до сотовых телефонов, производятся на производственном предприятии, доставляются через канал сбыта и доставляются розничному продавцу или прямо к вашей двери с использованием автоматизации. Процесс исключения человеческого фактора из этого процесса — не новая концепция. Машины способны производить больше, имеют более высокий уровень допуска и более высокий уровень качества изготовления, когда речь идет о повторном производстве.Таким образом, в существует постоянное стремление автоматизировать каждый этап производственного процесса .

В каждом сегменте автоматизации используются разные системы. Однако у них много общих целей: высокая надежность, высокая повторяемость, простота развертывания и обслуживания. На основе этих принципов и требований производственного сегмента в прошлом веке были созданы программируемые логические контроллеры (ПЛК).

Их целью было заменить релейные схемы, упростить процесс изменения операций и повысить надежность системы.

Программируемые логические контроллеры

были созданы как экономичная альтернатива релейным системам через несколько лет после того, как транзисторы стали более распространенным явлением. Программируемый логический контроллер в основе — это компьютер с высокой степенью надежности , способный выполнять программы без перерыва в среде 24/7/365.

Сначала ПЛК были простыми и удобными в настройке. Однако по мере того, как потребности бизнеса менялись, и сложности производственных цехов становились очевидными, ПЛК развивались.Теперь им требовался специальный человек, который знал программирование ПЛК , чтобы создать программу, оптимизировать ее для конкретного проекта и изменить ее в зависимости от потребностей бизнеса.

Программируемый логический контроллер обычно представляет собой оборудование, которое будет управлять процессом . Если вам интересно, ПЛК выглядит как коробка, заполненная электрическими цепями, похожая на ваш настольный компьютер. ПЛК обычно размещается в так называемом электрическом корпусе, чтобы защитить его от суровых условий, которыми они могут управлять.В контексте обсуждения нередко ссылаться на ПЛК как на всю систему управления производственным цехом, поскольку они всегда привязаны к датчикам, двигателям, переключателям, клапанам и т. Д.

С момента своего появления ПЛК прошли долгий путь. Это по-прежнему надежных, ориентированных на процессы станков . Однако они начинают включать некоторые функции, которые мы обычно видим в среде информационных технологий (ИТ). Примеры включают подключение к Ethernet для сбора данных, мониторинг датчиков с помощью таких технологий, как IOLink, протоколы MQTT, позволяющие устанавливать серверные подключения, и многое другое.Другими словами, ПЛК уже не те, какими они были несколько десятилетий.

Карьера в программировании ПЛК

Поскольку производственные предприятия по всему миру в значительной степени зависят от ПЛК, а технология продолжает развиваться, возрастает потребность в экспертах, способных разрабатывать, поддерживать и управлять этими системами. Возможность изучать программирование ПЛК подтолкнула многих к более высокооплачиваемой работе, безопасной рабочей среде и отличному карьерному росту.

PLC Programming Средняя зарплата в США (Источник: Indeed.com)

Важно понимать рабочий ландшафт на производстве, чтобы увидеть, как набор навыков программирования PLC может повлиять на вашу работу, зарплату и карьерный рост. Вот обзор каждой функции с точки зрения Северной Америки. Имейте в виду, что должности и заработная плата могут отличаться в других регионах, компаниях и отраслях.

Программирование ПЛК для операторов линии

Оператор линии обычно мало знает о системах, лежащих в основе процесса. Другими словами, они обеспокоены общей функциональностью производственной линии, но не знают, как система выполняет определенные этапы производственного процесса.

Операторы обычно знают, когда им нужна помощь механика или электрика, поскольку они хорошо знакомы с процессом. Однако они обычно не знакомы с инструментами или ноу-хау этих людей. Другими словами, операторы линии не будут участвовать в программировании ПЛК, проектировании машин или других задачах, предназначенных для механиков, электриков и инженеров .

Барьер входа в производство в качестве оператора низкий. Поступить на должность оператора можно после получения среднего образования.По этой причине заработная плата оператора обычно находится в более низком диапазоне.

Средняя заработная плата оператора производственной линии в США (Источник: Indeed.com)

Однако, в зависимости от обстоятельств и стремления человека, можно увидеть значительный рост заработной платы для тех, кто преуспевает на этой должности . Они играют жизненно важную роль в операционном отделе.

Программирование ПЛК для механики

Механики обычно появляются в производственном цехе, когда возникает неисправность или проблема, которую оператор не может решить.Однако механика играет жизненно важную роль в проектировании, исследованиях и разработках, а также в профилактическом обслуживании. Их первичные знания заключаются в механических аспектах операций .

Однако большинство механиков изучают электрические аспекты систем управления с помощью осмоса. Другими словами, они регулярно знакомятся с электрической инфраструктурой, что позволяет им приобретать эти ценные навыки, включая программирование ПЛК.

Основываясь на нашем опыте, звание механика будет означать, что человек может работать с инструментами и аспектами, относящимися к «видимой» части линии и станкам .Однако, как упоминалось выше, некоторые из этих людей демонстрируют расширенный набор навыков в зависимости от потребностей компании и их стремления.

Механики должны иметь формального образования по программе ученичества или иметь высокий средний уровень склонности к работе с такими системами . Их набор навыков пользуется большим спросом в отделах технического обслуживания, которые могут платить надбавку в зависимости от производственных потребностей. Однако механики, как правило, являются последней защитой от сбоев, которые, по нашему опыту, приводят к увеличению рабочего времени, сложной рабочей среде и более высокой текучести кадров.По этой причине компенсация механику может варьироваться от минимальной до более чем шестизначной суммы с учетом опыта, сверхурочной работы и знаний.

Средняя зарплата механика на производстве в США (Источник: Indeed.com)

Программирование ПЛК для электриков

Электрик на производственном предприятии обычно является бесценным активом для компании . Этот человек должен знать как видимые, так и невидимые компоненты производственного пола. Электрик обычно требует формального обучения, чтобы гарантировать безопасное поведение в среде среднего напряжения .Это обучение может проходить за пределами компании или внутри нее. Однако для дипломированного электрика обычно требуется формальное образование и программа ученичества.

Электрики различаются по квалификации. Некоторые из них способны работать только с электрическими системами, в то время как другие способны программировать ПЛК, полевые устройства и даже сетевую инфраструктуру . Помимо безопасной работы, электрики обучаются работе с такими инструментами, как мультиметр, осциллограф, опрессовка проводов, мегомметр и т. Д.

Заработная плата электрика обычно выше, чем у механика. Обычно они хорошо разбираются в механике, но редко поручаются этим задачам. Электрики являются ценным активом в отделах эксплуатации, проектирования и технического обслуживания. Их часы варьируются от 8 часов в день до 12 часов в зависимости от потребностей бизнеса. Электрики, разбирающиеся в программировании ПЛК, обычно имеют лучшую рабочую среду, большую гибкость и более высокую почасовую оплату.

Средняя зарплата электрика-производственника в США (Источник: Indeed.com)

Программирование ПЛК для инженеров по системам управления

Инженер по системам управления обычно имеет общее понимание процесса, понимание теории систем управления и проектно-ориентированное мышление . Инженеры не обязательно лучше электриков в прикладном исполнении, но их внимание сосредоточено на долгосрочных результатах проекта, а не на повседневных операциях производственного цеха. Однако к ним обращаются, если электрику требуется поддержка или он не может решить конкретную проблему, связанную с системами управления.

Инженеры по системам управления в целом очень хорошо знают программирование ПЛК . Они могут реализовывать программы от начала до конца, устранять неполадки в существующих системах и изменять их по мере необходимости. Однако, исходя из нашего опыта, потребность в производственных предприятиях может колебаться, что делает набор навыков неравномерным в разных местах.

Инженер по системам управления будет руководить оплачиваемой должностью, которая обычно имеет более высокую ставку, чем заработная плата электрика. При этом электрик, работающий сверхурочно, может получать более высокую зарплату в течение года.

Средняя зарплата инженера по системам управления в США (Источник: Indeed.com)

Инженеры по системам управления также тратят меньше времени на работу и больше времени на управление проектами . Как упоминалось выше, их внимание сосредоточено на улучшении предприятия с помощью капитальных проектов, инициатив по совершенствованию процессов и новых технологических инициатив.

Основы программируемого логического контроллера

— Trimantec

Что такое ПЛК?

ПЛК или программируемый языковой контроллер — это компактный промышленный компьютер, предназначенный для управления системными процессами из одного места.Возможно, вы слышали о ПЛК, но не до конца понимали концепцию. ПЛК подобны мозгу оборудования для промышленной автоматизации. Вместо того, чтобы иметь несколько машин или рабочих, управляющих разными системами и оборудованием, контроллеры ПЛК могут выполнять различные задачи одновременно с помощью встроенного модуля ввода-вывода (входы и выходы). Программируемые логические контроллеры широко используются во многих отраслях промышленности. Этот пост будет посвящен основным компонентам ПЛК, языкам программирования, типам ПЛК и системам ПЛК в будущем.

Сигналы светофора — отличный пример приложения ПЛК. Вместо того, чтобы кто-то считывал данные и нажимал кнопки, теперь существует система ПЛК, которая контролирует и отслеживает эту функцию в одном корпусе. Если программируемые логические контроллеры — относительно новая концепция для вас, тогда может быть трудно представить себе множество типов возможных приложений ПЛК вокруг вас. Другие известные приложения ПЛК включают автоматические автомойки, лифты, автоматические двери и аттракционы.

ПЛК в средствах автоматизации

История ПЛК

Чтобы понять назначение ПЛК, нам нужно вернуться в 1960-е годы. Картинные транзисторные радиоприемники, куклы Барби, Г.И. Фигурки Джо и Шевроле Импалас. В то время машинные процессы контролировались с помощью электромеханических реле. Мы не говорим и о нескольких реле, эти системы заняли целые стены. Однако размер машин с релейным питанием был не единственным недостатком.

Недостатки релейных машин:

• Электромонтаж должен был выполняться в очень специфическом порядке.
• Поиск и устранение неисправностей, требующих много времени.
• Постоянный поиск неисправностей из-за изношенных контактов реле.
• Строгий график технического обслуживания.
• Большой и громоздкий.
• Изменения касались переустановки всей системы.

Вскоре инженеры начали поиск решений этих проблем. С внедрением компьютерного управления в промышленном секторе была разработана первая версия ПЛК.Изобретение программируемого логического контроллера приписывается Ричарду Морли и его компании Bedford and Associates.

Пример релейной комнаты перед ПЛК

Преимущества ПЛК

Ричард и его команда сосредоточили свои усилия на обеспечении того, чтобы электрики и инженеры завода могли легко понять и использовать этот новый программируемый контроллер. Естественно, чтобы получить контроллер, решивший все предыдущие проблемы, оставаясь при этом удобным для пользователя, потребовалось много проб и ошибок.В конце концов, им удалось добиться этого с помощью MODICON 184.

В настоящее время ПЛК обладают рядом преимуществ по сравнению с проводными реле, включая надежность, гибкость, экономическую эффективность, скорость, улучшенную связь и расширенные функции обработки данных. Однако самым уникальным преимуществом систем ПЛК является возможность их перепрограммирования. Следовательно, они легко адаптируются к изменениям в процессах или контролю требований приложений.

Кроме того, программируемые логические контроллеры оснащены несколькими диагностическими инструментами, которые упрощают поиск и устранение неисправностей, например:

• Создание отчета
• Журнал регистрации неисправностей
• Пошаговое программное моделирование
• Ручное управление входами / выходами

Компоненты ПЛК

Когда вы думаете о ПЛК, вы можете подумать о большом устройстве с множеством кнопок и плагинов, но на самом деле контроллеры ПЛК — это небольшие компактные устройства, интегрированные с другими аппаратными и программными компонентами.Чтобы понять систему ПЛК, лучше всего разбить систему на две основные части: центральный процессор (ЦП) и интерфейсную систему ввода / вывода (I / O).

ЦП ПЛК

Центральный процессор содержит память и систему связи, необходимую для указания ПЛК, как действовать. Отсюда и причина, по которой процессоры являются «мозгом» программируемых логических контроллеров. Здесь также происходит обработка данных и диагностика. Блок памяти обеспечивает постоянное место хранения для хранения программ без потери информации при выключении машины.Вы можете выбрать объем памяти в зависимости от задач, поставленных ПЛК. Система связи позволяет ЦП обмениваться данными с другими устройствами, такими как устройства ввода-вывода, устройства программирования и другие системы ПЛК.

Вам также понадобится коммуникационный порт, шасси или стойка и устройство программирования, такое как внешний компьютер. В зависимости от типа ПЛК многие из этих компонентов объединяются в одно устройство. Например, компактный модуль может иметь ЦП с заданным количеством входов / выходов и конкретный порт связи.Мы обсудим каждый компонент и варианты, доступные для каждого.

Ввод / вывод ПЛК

Модули ввода / вывода (I / O) передают необходимую информацию в ЦП и сообщают требуемую задачу в непрерывном цикле. Устройства ввода и вывода могут быть в цифровой или аналоговой форме: цифровые устройства — это конечные значения, представленные значениями 1 или 0, аналоговые устройства — бесконечные значения и измеряют диапазоны токов или напряжений. Входы или поставщики — это переключатели, датчики и интеллектуальные устройства в аналоговой или цифровой форме.Выходы могут быть пускателями двигателей, освещением, клапанами и интеллектуальными устройствами. Доступны многие типы модулей ввода-вывода, позволяющие получить правильную конфигурацию для работы вашего компьютера.

Дополнительные примечания: Блок питания либо встроен в базовый модуль, либо продается как отдельный компонент. Два из наиболее распространенных диапазонов напряжения, доступных для ПЛК, включают 12-24 В постоянного тока и 110/220 В переменного тока. Убедитесь, что выбранного диапазона напряжения достаточно для питания модулей ЦП и ввода-вывода.

Панель управления ПЛК

Программирование ПЛК

ПЛК

требуют программирования, прежде чем они смогут функционировать и выполнять поставленные перед ними задачи.Эти программы обычно пишутся на устройстве программирования или в программном обеспечении. Затем программа загружается в память или ОЗУ программируемого логического контроллера. На основе написанной программы ЦП может считывать информацию, предоставленную входами, и давать команду ПЛК выполнять желаемые выходные данные. Для настройки вашей системы ПЛК доступно множество языков программирования.

Согласно IEC 61131 доступно 5 стандартных языков программирования:

• Релейная диаграмма или лестничная логика (LD)
• Функциональная блок-схема (FBD)
• Структурированный текст (ST)
• Последовательная функциональная схема (SFC)
• Список инструкций (IL)

Релейная логика

Релейная логика — самый популярный язык программирования для ПЛК.Это широко используемый и признанный язык программирования во многих отраслях обрабатывающей промышленности. Благодаря визуальному оформлению его легко читать и программировать. Релейная логика — это программа, написанная в символах, которые переводят реле размыкания и замыкания, таймеры, регистры сдвига, счетчики и математические операции. Написанные символы доставляют пользовательскую программу в систему ПЛК.

Пример лестничной логики

Работа ПЛК

Если вы пытаетесь лучше понять систему ПЛК, будет полезно узнать, как работает контроллер ПЛК, после того, как программа будет написана и будут выбраны соответствующие модули ввода-вывода.Программируемый логический контроллер будет обрабатывать данную информацию (входные данные), выполнять инструкции из программы и выдавать результаты (выходы) на основе предоставленной информации и записанной логики. ПЛК работают в повторяющемся цикле после того, как пользователь определяет входы и выходы.

Четыре основных шага в работе ПЛК:

1. Сканирование ввода — определяет состояние устройств ввода, подключенных к ПЛК
2. Program Scan — выполняет программу, созданную пользователем
3. Output Scan — Управляйте всеми устройствами вывода, подключенными к PLC
4. Уборка — общается с другими устройствами и запускает диагностику

Типы ПЛК

Унитарный ПЛК

Унитарные ПЛК

, также известные как компактные или интегрированные ПЛК, представляют собой простейший тип контроллера ПЛК и подходят для простых процессов.Унитарный ПЛК будет иметь заданное количество точек ввода / вывода и интегрированный ЦП с портами подключения. Обычно вы можете напрямую подключить эти контроллеры к рассматриваемому устройству или приложению.

Модульный ПЛК

Модульные ПЛК

, также известные как монтируемые в стойку, обеспечивают большую гибкость. Вам по-прежнему понадобится базовый модуль, который будет включать в себя ваш ЦП, входы и источник питания. Однако вы можете настроить ПЛК, добавив дополнительные модули ввода / вывода. Вы можете просто безумно добавить сюда столько модулей, сколько позволяет ПЛК.Вы даже можете вставить аналого-цифровой преобразователь сигнала.

Как выбрать тип ПЛК, который мне нужен?

Теперь, когда вы понимаете основные компоненты ПЛК и доступные типы, вы можете задаться вопросом, как сузить выбор. В первую очередь следует подумать о том, будете ли вы внедрять новую систему или добавлять ее к уже существующей. Если это новая система, ваши возможности остаются открытыми.Однако, если система уже существует, вам необходимо будет соответствовать ее требованиям.

Ниже приведены 6 вопросов, которые следует задать себе при покупке программируемого логического контроллера:

1. Встраиваете ли вы этот ПЛК в новую или существующую систему?

2. В какой среде будет находиться ПЛК?

3. Какой тип и сколько точек ввода-вывода требуется вашей системе?

4. Насколько сложны процессы, которые вы хотите контролировать?

5.Как ваш ПЛК будет взаимодействовать с другими сетями, системами или полевыми устройствами?

6. Какой язык программирования вы будете использовать для управления процессами ПЛК?

ПЛК продвигаются вперед ПЛК

есть повсюду, и они существуют там, где мы, возможно, никогда не думали, например, светофоры. Контроллеры ПЛК существуют уже более 50 лет и будут продолжать существовать, но с ростом «больших данных» роботизированная интеграция и облачные вычисления ПЛК должны будут адаптироваться к этим новым изменениям, поскольку производство продолжает становиться быстрее и эффективнее. .

В будущем ПЛК должны будут стать более надежными, чтобы противостоять экстремальным климатическим изменениям, работать удаленно, не требуя присутствия на объекте, и обмениваться данными с датчиками через промышленный Интернет вещей (IIoT) для сбора и анализа данных, необходимых для лучший выбор. ПЛК необходимо будет оснастить более высокой безопасностью, поскольку кибербезопасность необходима во всех отраслях.

Надеюсь, вы впервые оценили ПЛК. Это определенно лучше, чем пытаться управлять сотнями электромеханических реле.Вы все еще уверены в ценности ПЛК для ваших процессов? Мы рады предложить вам микро-ПЛК от Lovato Electric в нашем интернет-магазине. Если у вас все еще есть вопросы относительно ПЛК, не стесняйтесь обращаться к нам.

AMCI: Advanced Micro Controls Inc :: Что такое ПЛК?

ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЛЕР (ПЛК) — это промышленная компьютерная система управления, которая непрерывно отслеживает состояние устройств ввода и принимает решения на основе специальной программы для управления состоянием устройств вывода.

Практически любую производственную линию, функцию машины или процесс можно значительно улучшить с помощью этого типа системы управления. Однако самым большим преимуществом использования ПЛК является возможность изменять и воспроизводить операцию или процесс при сборе и передаче важной информации.

Еще одним преимуществом системы ПЛК является ее модульность. То есть вы можете смешивать и сопоставлять типы устройств ввода и вывода, чтобы наилучшим образом соответствовать вашему приложению.

История ПЛК

Первые программируемые логические контроллеры были спроектированы и разработаны Modicon как заменитель реле для GM и Landis.

• Эти контроллеры избавили от необходимости перемонтировать и добавить дополнительное оборудование для каждой новой конфигурации логики.
• Новая система резко увеличила функциональность элементов управления, уменьшив при этом пространство шкафа, в котором размещалась логика.
• Первый ПЛК, модель 084, был изобретен Диком Морли в 1969 году.
• Первый коммерчески успешный ПЛК 184 был представлен в 1973 году и был разработан Майклом Гринбергом.

Что находится внутри ПЛК?

Центральный процессор, ЦП, содержит внутреннюю программу, которая сообщает ПЛК, как выполнять следующие функции:

• Выполнить инструкции по управлению, содержащиеся в пользовательских программах.Эта программа хранится в «энергонезависимой» памяти, что означает, что программа не будет потеряна при отключении питания.
• Обменивайтесь данными с другими устройствами, которые могут включать устройства ввода-вывода, устройства программирования, сети и даже другие ПЛК.
• Выполнение служебных действий, таких как связь, внутренняя диагностика и т. Д.

Как работает ПЛК?

В работе всех ПЛК есть четыре основных шага; Входное сканирование, сканирование программ, выходное сканирование и обслуживание.Эти шаги постоянно повторяются в повторяющемся цикле.

Четыре шага в операциях ПЛК 1.) Входное сканирование Обнаруживает состояние всех устройств ввода, которые подключены к ПЛК 2.) Сканирование программы Выполняет созданную пользователем логику программы 3.) Выходное сканирование Включает или отключает все устройства вывода, подключенные к ПЛК. 4.) Хозяйство Этот шаг включает обмен данными с терминалами программирования, внутреннюю диагностику и т. Д.

Эти шаги непрерывно обрабатываются в цикле.

Какой язык программирования используется для программирования ПЛК?

Хотя язык релейной логики является наиболее часто используемым языком программирования ПЛК, он не единственный. В следующей таблице перечислены некоторые языки, которые используются для программирования ПЛК.

Релейная диаграмма (LD) Традиционная релейная логика — это графический язык программирования. Первоначально запрограммированное с помощью простых контактов, имитирующих размыкание и замыкание реле, программирование релейной логики было расширено за счет включения таких функций, как счетчики, таймеры, регистры сдвига и математические операции.

Функциональная блок-схема (FBD) — графический язык для изображения потоков сигналов и данных через повторно используемые функциональные блоки. FBD очень полезен для выражения взаимосвязи алгоритмов и логики системы управления.

Структурированный текст (ST) — текстовый язык высокого уровня, поддерживающий структурированное программирование. Он имеет языковую структуру (синтаксис), которая сильно напоминает PASCAL и поддерживает широкий спектр стандартных функций и операторов. Например;

Если Speed1> 100.0, затем Flow_Rate: = 50.0 + Offset_A1; Иначе Flow_Rate: = 100.0; Steam: = ON End_If;

Список инструкций (IL): низкоуровневый «похожий на ассемблер» язык, основанный на языках аналогичных списков инструкций, встречающихся в широком диапазоне современных ПЛК.

LD MPC LD ST СБРОС: ST

R1 СБРОС PRESS_1 MAX_PRESS LD 0 A_X43

Последовательная функциональная схема (SFC) Метод программирования сложных систем управления на более высоко структурированном уровне.Программа SFC — это обзор системы управления, в которой основными строительными блоками являются целые программные файлы. Каждый программный файл создается с использованием одного из других типов языков программирования. Подход SFC координирует большие сложные задачи программирования на более мелкие, более управляемые задачи.

Что такое устройства ввода / вывода?

Что нужно учитывать при выборе ПЛК?

Сегодня на рынке представлено множество систем ПЛК.Помимо стоимости, вы должны учитывать следующее, решая, какой из них лучше всего соответствует потребностям вашего приложения.

• Будет ли система работать от постоянного или переменного напряжения?
• Достаточно ли памяти ПЛК для запуска моей пользовательской программы?
• Достаточно ли быстро работает система, чтобы удовлетворить требованиям моего приложения?
• Какой тип программного обеспечения используется для программирования ПЛК?
• Сможет ли ПЛК управлять количеством входов и выходов, которое требуется моему приложению?
• Может ли ПЛК обрабатывать аналоговые входы и выходы или комбинацию аналоговых и дискретных входов и выходов, если этого требует ваше приложение?
• Как я собираюсь связаться с моим ПЛК?
• Нужно ли мне подключение к сети и можно ли его добавить в мой ПЛК?
• Будет ли система расположена в одном месте или на большой площади?

ПЛК Сокращения

В следующей таблице показан список часто используемых сокращений, которые вы видите при исследовании или использовании вашего ПЛК.

ASCII	Американский стандартный код для обмена информацией
BCD	Десятичное двоичное кодирование
CSA	Канадская ассоциация стандартов
DIO	Распределенный ввод / вывод
EIA	Ассоциация электронной промышленности
EMI	Электромагнитные помехи
HMI	Человеко-машинный интерфейс
МЭК	Международная электротехническая комиссия
IEEE	Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике
I / O	Входы и / или Выходы
ISO	Международная организация по стандартизации
LL	Релейная логика
LSB	Наименьший значащий бит
MMI	Интерфейс человек-машина
MODICON	Модульный цифровой контроллер
MSB	Самый старший бит
PID	Пропорциональная интегральная производная (управление с обратной связью)
РФ	Радиочастота
RIO	Удаленный ввод / вывод
RTU	Удаленный терминал
SCADA	Диспетчерский контроль и сбор данных
TCP / IP	Протокол управления передачей / Интернет-протокол

части этого руководства предоставлены www.modicon.com и www.searcheng.co.uk

Небольшое количество технологических компаний из США разрабатывает, производит и продает модули ПЛК. Advanced Micro Controls Inc (AMCI) — такая компания, специализирующаяся на интерфейсах определения положения и модулях управления движением.

Что такое ПЛК? Программируемый логический контроллер

Есть несколько ключевых функций, которые отличают ПЛК от промышленных ПК, микроконтроллеров и других промышленных решений управления:
• Ввод / вывод — ЦП ПЛК хранит и обрабатывает программные данные, но модули ввода и вывода подключают ПЛК к остальной части машина; именно эти модули ввода-вывода предоставляют информацию ЦП и запускают определенные результаты.Ввод / вывод может быть аналоговым или цифровым; устройства ввода могут включать в себя датчики, переключатели и измерители, а выходы могут включать реле, фонари, клапаны и приводы. Пользователи могут смешивать и согласовывать ввод / вывод ПЛК, чтобы получить правильную конфигурацию для своего приложения.
• Связь — Помимо устройств ввода и вывода, ПЛК может также потребоваться подключение к другим типам систем; например, пользователи могут захотеть экспортировать данные приложений, записанные ПЛК, в систему диспетчерского управления и сбора данных (SCADA), которая контролирует несколько подключенных устройств.ПЛК предлагают ряд портов и протоколов связи, чтобы гарантировать, что ПЛК может взаимодействовать с этими другими системами.
• HMI — для взаимодействия с ПЛК в реальном времени пользователям необходим HMI, или человеко-машинный интерфейс. Эти операторские интерфейсы могут быть простыми дисплеями с текстовым считыванием и клавиатурой или большими сенсорными панелями, более похожими на бытовую электронику, но в любом случае они позволяют пользователям просматривать и вводить информацию в ПЛК в режиме реального времени.

В современном мире промышленного Интернета вещей (iIoT) и Industry 4.0 предназначены для передачи данных через веб-браузер, подключения к базам данных через SQL и даже к облачным данным через MQTT.

ПЛК «все-в-одном» объединяет контроллер с панелью HMI, создавая компактное и простое в использовании решение автоматизации. Пользователям больше не нужно устанавливать связь между ПЛК и панелью, и они могут программировать как релейно-контактную логику, так и дизайн HMI в единой программной среде. Комплексный подход экономит время, сокращает количество проводов и снижает затраты на приобретение нескольких устройств.

Программа для ПЛК обычно записывается на компьютер, а затем загружается в контроллер.
Большинство программ для программирования ПЛК предлагает программирование на языке релейной логики или «C». Ladder Logic — традиционный язык программирования. Он имитирует принципиальные схемы с «ступенями» логики, читаемыми слева направо. Каждая ступень представляет собой определенное действие, управляемое ПЛК, начиная с входа или серии входов (контактов), которые приводят к выходу (катушке). Из-за своей визуальной природы лестничную логику проще реализовать, чем многие другие языки программирования.
Программирование на «C» — более поздняя инновация.
Некоторые производители ПЛК поставляют программное обеспечение для программирования управления.

В дополнение к традиционному ПЛК, описанному выше, существуют различные варианты, включая контроллеры ПЛК + HMI.

Unitronics теперь предлагает несколько линейок защищенных ПЛК для поддержки широкого диапазона системных требований. Благодаря своей компактной конструкции, эти контроллеры, меняющие правила игры, обеспечивают немедленную экономию за счет устранения трудоемких задач, таких как подключение панели ПЛК и настройка связи.Unitronics поддерживает концепцию All-in-One с революционным программным обеспечением, которое позволяет программировать лестничное управление, проектирование HMI, а также всю конфигурацию оборудования и связи в единой простой программной среде.

Engineering Essentials: что такое программируемый логический контроллер?

Программируемый логический контроллер (ПЛК) — это промышленный твердотельный компьютер, который контролирует входы и выходы и принимает логические решения для автоматизированных процессов или машин.

1.На изображении выше изображена стойка ПЛК Allen-Bradley, типичный пример настройки ПЛК, которая включает в себя ЦП, аналоговые входы, аналоговые выходы и выходы постоянного тока. ПЛК

были представлены в конце 1960-х изобретателем Ричардом Морли для обеспечения тех же функций, что и системы релейной логики. Релейные системы в то время имели тенденцию выходить из строя и создавать задержки. Затем техническим специалистам пришлось отыскать целую стену реле, чтобы устранить проблему.

ПЛК

надежны и могут выдерживать суровые условия, включая сильную жару, холод, пыль и экстремальную влажность.Их язык программирования легко понять, поэтому их можно программировать без особого труда. ПЛК имеют модульную структуру, поэтому их можно подключать к различным установкам. Переключение реле под нагрузкой может вызвать нежелательное искрение между контактами. Возникновение дуги вызывает высокие температуры, которые приводят к свариванию контактов и вызывают деградацию контактов в реле, что приводит к выходу устройства из строя. Замена реле на ПЛК помогает предотвратить перегрев контактов.

У ПЛК

есть недостатки. Они плохо справляются с обработкой сложных данных.При работе с данными, требующими C ++ или Visual Basic, предпочтительными контроллерами являются компьютеры. ПЛК также не могут хорошо отображать данные, поэтому часто требуются внешние мониторы.

Компоненты оборудования ПЛК

Центральный процессор (ЦП) служит мозгом ПЛК. Это 16- или 32-битный микропроцессор, состоящий из микросхемы памяти и интегральных схем для логики управления, мониторинга и связи. ЦП предписывает ПЛК выполнять команды управления, связываться с другими устройствами, выполнять логические и арифметические операции и выполнять внутреннюю диагностику.ЦП выполняет подпрограммы памяти, постоянно проверяя ПЛК (контроллер ПЛК является избыточным), чтобы избежать ошибок программирования и убедиться, что память не повреждена.

2. ПЛК работают с входами, выходами, источником питания и внешними устройствами программирования.

Память обеспечивает постоянное хранение в операционной системе данных, используемых ЦП. В постоянной памяти (ROM) системы постоянно хранятся данные для оперативной памяти (RAM) операционной системы, в которой хранится информация о состоянии устройств ввода и вывода, а также значения для таймеров, счетчиков и внутренних устройств.ПЛК требует устройства программирования, будь то компьютер или консоль, для загрузки данных в ЦП.

3. Рабочий цикл ЦП включает следующие этапы: а) запуск сканирования; б) внутренние проверки; в) сканировать входы; г) выполнять логику программы; и e) обновление результатов. Программа повторяется с обновленными выходами. ПЛК

считывают сигналы с различных датчиков и устройств ввода. Этими устройствами ввода могут быть клавиатуры, переключатели или датчики. Входы могут быть в цифровой или аналоговой форме. Роботы и визуальные системы — это интеллектуальные устройства, которые могут отправлять сигналы на модули ввода ПЛК.Выходные устройства, такие как двигатели и электромагнитные клапаны, дополняют автоматизированную систему.

4. На верхнем изображении показаны общие входы ПЛК, включая кнопки и переключатели. Выходные соединения показаны на нижнем изображении и включают сигнальный выход (SOL), контрольную лампу (PL) и зажигание двигателя (MI).

Потребление и снабжение — два важных термина при обсуждении входных и выходных соединений ПЛК. Понижение — это общая линия заземления (-), а источник — это общая линия VCC (+). VCC обозначает точку подключения положительного напряжения питания.Затопленные и исходные входы проводят электричество только в одном направлении. Каждый вход имеет свою собственную линию возврата, и несколько входов подключаются к одной линии возврата вместо нескольких отдельных линий возврата. Эти общие линии помечены как «COMM». Выходы датчиков обозначают размер подаваемого сигнала.

Модули ввода постоянного тока подключаются к устройствам транзисторного типа с источниками или потребителями. Модули ввода переменного тока (переменного тока) встречаются реже, чем входы постоянного тока, потому что большинство датчиков имеют транзисторные выходы, поэтому, если в системе используется вход датчика, он, скорее всего, будет постоянным; Входы переменного тока требуют больше времени для просмотра ПЛК по сравнению с входами постоянного тока.Типичный вход переменного тока — это механический переключатель, используемый для медленных механических приводов.

Реле — одно из наиболее распространенных выходных соединений. Реле может переключать модули переменного или постоянного тока, потому что они неполяризованы. Реле работает медленно, переключается и устанавливается со скоростью от 5 до 50 миллисекунд (мс), но может переключать большой ток. Например, для низковольтной батареи можно использовать реле для переключения главной цепи переменного тока 230 вольт. Транзисторные соединения быстрее реле и имеют долгий срок службы. Транзисторы переключают небольшой ток, но работают только с постоянным током.Пример мощного транзистора имеет ток 15 ампер при максимальном напряжении 60 В. Подключения симисторного выхода (триод для переменного тока) управляют только нагрузками переменного тока. Как и транзистор, симистор быстрее и выдерживает большие нагрузки переменного тока. Например, симисторный выход может выдерживать напряжения от 500 до 800 при токе 12 ампер.

Язык программирования ПЛК

В ПЛК используются пять языков программирования. Они определены международным стандартом IEC 61131. Релейная логика — один из наиболее часто используемых языков ПЛК.В нем символы представляют реле включения и выключения, счетчики, таймеры, регистры сдвига и математические операции. Символы выстраиваются в желаемую программу. Правила в релейной логике называются «ступенями». Каждая ступень имеет один выход, но один вход может быть найден более чем в одной ступени.

5. Релейная логика может сканироваться ПЛК либо в горизонтальных форматах, показанных здесь (слева направо, начиная с верхнего левого угла и переходя к следующей строке), либо в вертикальных форматах (столбец за столбцом, начиная с верхнего левого угла).| | — это переключатели, а () — команда действия.

Другой язык программирования — это функциональная блок-схема (FBD). Он описывает функции между входными и выходными переменными. Функция, представленная блоками, связывает входные и выходные переменные. FBD полезен для изображения алгоритмов и логики взаимосвязанных систем управления.

Структурированный текст (ST) — это язык высокого уровня, в котором используются команды предложений. В ST программисты могут использовать операторы «if / then / else», «SQRT» или «repeat / until» для создания программ.

Список инструкций (IL) — это низкоуровневый язык с функциями и переменными, определяемыми простым списком. Управление программой осуществляется инструкциями перехода и подпрограммами с дополнительными параметрами

.

Язык последовательной функциональной диаграммы (SFC) — это метод программирования сложных систем управления. Он использует базовые строительные блоки, которые запускают свои собственные подпрограммы. Программные файлы написаны на других языках программирования. SFC разделяет большие и сложные задачи программирования на более мелкие и более управляемые задачи.

6. В функциональных блок-схемах элементарные блоки используются для представления функций и приема входных данных из строк, вводимых слева. Строки, выходящие вправо, представляют выходные результаты.

Связь с ПЛК

RS-232 — наиболее распространенный метод, используемый ПЛК для связи с внешними устройствами. Это стандарт последовательной связи, который использует двоичный код для передачи данных в формате Американского стандартного кода обмена информацией (ASCII). ASCII переводит буквы и цифры в двоичный код, который могут читать компьютеры.ASCII — это 7-битный код (бит равен «1» или «0»), который при преобразовании дает 128 символов. Последовательные порты ПЛК передают и принимают данные в виде напряжения. ПЛК могут быть либо оконечным оборудованием данных (DTE), либо оборудованием передачи данных (DCE). DTE, например, может быть компьютером, а модем — DCE. Обычно ПЛК — это DTE, а внешние устройства — это DCE. Когда ПЛК и подключенное к нему внешнее устройство являются одним и тем же оборудованием (, т.е. , DTE / DTE или DCE / DCE), они не могут взаимодействовать друг с другом, и необходимо использовать нуль-модемное соединение.

При последовательной связи данные передаются по одному биту за раз. Данные разделяются на составляющие биты для передачи и повторно собираются при получении внешним устройством. «Стартовый бит» — это отправляемый начальный сигнал, который предшествует любым другим битам связи. Считается «космическим» или отрицательным напряжением. «Стоповый бит», последний отправленный код, считается «меткой» или положительным напряжением.

Восемь бит составляют байт, а ПЛК ориентированы на байты. ASCII — это семибитный код, поэтому восьмой (или «байт четности») проверяет, не были ли данные повреждены.Общие формы контроля четности включают четный (1) или нечетный (0). Суммарное количество единиц в байте дает четное или нечетное число. Передающее оборудование определяет, является ли обмен данными четным или нечетным, а принимающее оборудование сравнивает результат проверки четности с восьмым битом, чтобы убедиться, что они совпадают. Если устройство передает 1001101 и вычисляет его как нечетное значение, оно прибавляет 1 к восьмому биту и отправляет 10011011. Получатель решает, что бит нечетный, и проверяет нечетное всего 1 символ.

Скорость передачи — это количество битов в секунду, передаваемых от DTE к DCE.Передача RS232 будет отображаться как скорость передачи, биты данных и биты остановки четности. Например, строка 9600-8-1-1 преобразуется в скорость 9600 бод, 8 бит данных, 1 для проверки на четность и 1 стоповый бит для завершения передачи.

Программное подтверждение связи обеспечивает готовность устройств к отправке и получению данных. Получатель отправляет символ XOFF, когда он хочет, чтобы передатчик приостановил отправку данных. Он отправляет символ XON, когда снова готов к приему данных. XOFF иногда называют удерживающим символом, а XON — символом освобождения.

В конце сообщений добавляется разделитель, указывающий получателям обрабатывать только что полученные данные. Самый распространенный разделитель — это «возврат каретки» (CR). ПЛК или внешнее устройство получает разделитель и берет данные из своего буфера. В буфере временно хранятся данные до их обработки. Перевод строки (LF) иногда отправляется с символом CR. При просмотре на компьютере страница перемещается на строку вниз, чтобы начать новую линию связи.

Критерии выбора ПЛК

7.Выбор правильного ПЛК будет зависеть от потребностей и размера системы автоматизации. Выше приведены примеры различных ПЛК с различными входами, выходами и параметрами отображения.

При выборе ПЛК следует учитывать несколько требований. Предлагаемая система новая или уже существующая? В любом случае убедитесь, что контроллер работает с сопряженным оборудованием.

Условия окружающей среды влияют на производительность ПЛК. Типичные контроллеры работают при температуре от 0 до 55 ° C (32 ° -130 ° F). Количество дискретных устройств (логические устройства включения / выключения) и аналоговых устройств определяет количество подключений ввода / вывода, которые потребуются ПЛК.Если дискретные устройства переменного или постоянного тока, определите, может ли ПЛК поддерживать требуемый сигнал.

Определение требований к ЦП важно для расчета объема ОЗУ, необходимого для обработки и хранения данных. Счетчики и таймеры используют оперативную память для хранения заданных значений, текущих значений и других внутренних флагов. Если данные должны храниться в течение длительного периода времени, память ЦП должна иметь соответствующий размер.

Программная память или ПЗУ хранят программные инструкции. Аналоговым устройствам обычно требуется 25 слов памяти на одно устройство.Примерами аналоговых устройств являются измерители или датчики напряжения, тока и температуры. Простым и последовательным приложениям обычно требуется пять слов памяти на каждое устройство ввода-вывода. Сложные приложения не так предсказуемы и требуют больше памяти для программ.

Оборудование ввода-вывода на основе последовательного и Ethernet-соединения является типичным выбором для удаленных подключений. Удаленные устройства необходимы, когда ПЛК расположен отдельно. Последовательные соединения имеют максимальное расстояние 50 футов, в то время как соединения Ethernet могут достигать 328 футов.