Что такое программируемый логический контроллер. Какие бывают типы ПЛК. Как работает ПЛК. Где применяются программируемые логические контроллеры. Какими характеристиками обладают современные ПЛК.
Что такое программируемый логический контроллер (ПЛК)
Программируемый логический контроллер (ПЛК) — это специализированное микропроцессорное устройство, предназначенное для автоматизации технологических процессов в промышленности и других отраслях. ПЛК представляет собой микрокомпьютер с упрощенным алгоритмом, который выполняет операции управления и регулирования в системах автоматизации.
Основные функции ПЛК:
- Сбор и обработка данных с датчиков и других устройств ввода
- Выполнение алгоритмов управления по заданной программе
- Формирование управляющих воздействий на исполнительные механизмы
- Обмен данными с другими устройствами и системами
Типы программируемых логических контроллеров
По конструктивному исполнению ПЛК подразделяются на следующие основные типы:
![](/800/600/https/euro-avtomatika.ru/upload/iblock/a80/o_562505.jpeg)
Моноблочные ПЛК
Моноблочные ПЛК имеют фиксированный набор входов/выходов и представляют собой законченное устройство в едином корпусе. Преимущества: компактность, простота монтажа. Недостаток — ограниченные возможности расширения.
Модульные ПЛК
Модульные ПЛК состоят из отдельных модулей (процессорный, модули ввода/вывода, коммуникационные и др.), которые устанавливаются на единую шину. Преимущество — гибкость конфигурации и возможность наращивания системы.
Распределенные ПЛК
В распределенных ПЛК модули могут быть физически разнесены на расстояние до нескольких километров и связаны промышленной сетью. Это позволяет оптимально разместить модули ввода/вывода ближе к датчикам и исполнительным механизмам.
Принцип работы программируемого логического контроллера
Принцип работы ПЛК можно представить в виде циклически повторяющихся этапов:
- Опрос входов — считывание состояний датчиков и других входных сигналов
- Выполнение пользовательской программы
- Обновление выходов — передача управляющих воздействий на исполнительные механизмы
- Диагностика — проверка работоспособности компонентов ПЛК
Программа ПЛК выполняется циклически с определенным временем цикла. Это обеспечивает предсказуемое время реакции системы управления на изменение входных сигналов.
![](/800/600/https/onlinecomponents.ru/img/products/orig/images/2057/2846761-40.jpg)
Области применения ПЛК
Программируемые логические контроллеры широко применяются для автоматизации различных технологических процессов:
- Управление производственными линиями и станками
- Автоматизация инженерных систем зданий (вентиляция, отопление, освещение)
- Управление робототехническими комплексами
- Системы противоаварийной защиты
- Управление энергетическими объектами
- Автоматизация транспортных систем
ПЛК позволяет создавать гибкие и легко перенастраиваемые системы автоматизации. Это делает их незаменимыми в современном промышленном производстве.
Основные характеристики современных ПЛК
Ключевыми характеристиками, определяющими возможности программируемых логических контроллеров, являются:
Быстродействие
Быстродействие ПЛК определяется временем выполнения одного цикла программы. Современные контроллеры имеют время цикла от единиц до сотен микросекунд.
Объем памяти
Объем памяти программ и данных определяет сложность алгоритмов, которые может выполнять ПЛК. Типичные значения — от десятков килобайт до нескольких мегабайт.
![](/800/600/https/kipia.ru/upload/OVEN/plk210_funkczionalnye_shemy-04.jpg)
Количество входов/выходов
Число входов и выходов ПЛК определяет максимальное количество подключаемых датчиков и исполнительных устройств. Модульные ПЛК позволяют наращивать число точек ввода/вывода до нескольких тысяч.
Поддерживаемые интерфейсы
Современные ПЛК оснащаются различными интерфейсами для связи с датчиками, исполнительными механизмами и системами верхнего уровня:
- Цифровые и аналоговые входы/выходы
- Промышленные сети (Modbus, Profibus, CANopen и др.)
- Ethernet для интеграции в IT-инфраструктуру предприятия
Программирование ПЛК
Для программирования логических контроллеров используются языки стандарта МЭК 61131-3:
- Язык релейных диаграмм (LD)
- Язык функциональных блоков (FBD)
- Структурированный текст (ST)
- Список инструкций (IL)
- Последовательные функциональные схемы (SFC)
Эти языки позволяют создавать программы управления различной сложности, от простых релейных схем до сложных алгоритмов обработки данных.
Преимущества использования ПЛК
Применение программируемых логических контроллеров в системах автоматизации дает ряд существенных преимуществ:
![](/800/600/https/kipia.ru/upload/OVEN/plk100_funkczionalnaya_shema.jpg)
- Высокая надежность и отказоустойчивость
- Возможность работы в жестких условиях эксплуатации
- Модульность и масштабируемость систем
- Простота изменения алгоритмов управления
- Развитые средства самодиагностики
- Поддержка открытых стандартов и протоколов
Это делает ПЛК оптимальным выбором для создания современных АСУ ТП в различных отраслях промышленности.
Программируемый логический контроллер «К-4000»
Назначение: выполнение функций специализированных управляющих вычислительных комплексов для работы в локальных и распределенных системах управления в реальном масштабе времени, в том числе в автоматических системах пожаротушения и системах обнаружения пламени и загазованности.
Назначение: выполнение функций специализированных управляющих вычислительных комплексов для работы в локальных и распределенных системах управления в реальном масштабе времени, в том числе в автоматических системах пожаротушения и системах обнаружения пламени и загазованности.
Технические характеристики:
- языки программирования – IEC-61131 (IL, ST, LD, FBD, SFC), Си/Си++;
- поддерживаемые промышленные протоколы – Modbus RTU, Modbus TCP, OPC DA2.0;
- поддерживаемые сетевые протоколы – TCP, UDP, IP, PPP, NTP, DHCP;
- частота процессора – 60…80 мГц;
- частота системной шины – 20…80 МГц;
- объем памяти ОЗУ – 2 Мб и РПЗУ – 4МБ (в базовой комплектации; есть возможность расширения ОЗУ до 8 Мб и РПЗУ до 16 Мб).
Максимальное количество входов/выходов и коммуникационных интерфейсов:
корты RS-485 – 2 шт на модуле процессора;
AI\AO, на одном шасси без расширения – 32 шт; DI\DO, на одном шасси без расширения – 128 шт.;
быстродействие, время цикла ЦП – 1-100 ms;
диапазон напряжения питания – 24 В DC или 220 В АС;
мощность потребления шасси – не более 50 Ватт;
Особенности: полностью на отечественной микроэлектронной базе, расширенный температурный диапазон эксплуатации.
Производитель и поставщик:
ООО «СИНКРОСС»
Тел.: +7 (8452) 556656
E-mail:[email protected]
www.sinkross.ru
Программируемый логический контроллер ПЛК12A230 с дисплеем 230В TDM
Программируемый логический контроллер ПЛК12A230 с дисплеем 230В TDM, Логические контроллеры ПЛКВключите в вашем браузере JavaScript!
Программируемый логический контроллер ПЛК12A230 с дисплеем 230В TDM SQ0750-0001
Артикул: SQ0750-0001
В корзинуТовар отсутствует
Предзаказ Оформить заказДобавить в сравнение Убрать из сравнения
ОписаниеПрограммируемый логический контроллер ПЛК12A230 с дисплеем 230В TDM SQ0750-0001
Назначение
- Автоматизация технологических процессов в режиме реального времени.
Применение
- Автоматизация процессов управления промышленными установками.
- Управление насосами, вентиляцией и освещением.
- Управление системами отопления, кондиционирования воздуха, контроля доступа и наблюдения.
- Распределение энергии и коммутация оборудования.
- Управление автоматическим вводом резерва и прочими устройствами.
Материалы
- Корпус и детали выполнены из пластика, не поддерживающего горение.
- Маркировка выполнена в соответствии с требованиями ГОСТ и не подвержена стиранию в пределах срока эксплуатации.
Преимущества
- Возможность установки до 7 модулей расширения.
- Бесплатное программное обеспечение.
- Встроенный дисплей.
- Простой для освоения, интуитивно понятный язык программирования FBD. Размер программы – до 320 функциональных блоков.
- Наличие встроенного таймера реального времени.
- Высокая надежность и производительность при разумной цене.
- Энергонезависимая память устройства, позволяющая при сбое питания сохранять текущие данные и загруженные программы.
- Возможность создания до 64 пользовательских экранов.
- Русифицированное меню интерфейса.
Программируемый логический контроллер (ПЛК). Типы и особенности
Программируемый логический контроллер — это особая разновидность вычислительной машины. По сути, прибор представляет собой микрокомпьютер с упрощенным алгоритмом, который выполняет операции переключения в промышленных системах управления. Подобное устройство используется также в бытовых приборах, а не только в сложных роботизированных механизмах. ПЛК появился более 50 лет назад, но без него до сих пор невозможно представить ни одно автоматизированное производство.
Строение и особенности
Любой программируемый логический контроллер настроен на выполнение определенных задач. Аппарат собирает сведения с блоков ввода информации и обрабатывает ее, чтобы на выходе сформировать нужную реакцию. Получается, его основное
назначение — обеспечить корректную автономную работу закрытой системы.Упрощенно устройство программируемого контроллера выглядит так:
- Вход.
- Центр.
- Выход.
Входные цепи состоят из датчиков (аналоговых или цифровых) и смарт-систем. В центральном блоке размещен процессор, который проводит обработку поступающих сигналов, модуль памяти и средства сообщения. Выходные цепи передают команды на моторы привода, вентиляционную систему и другим внешним исполнительным приборам. Также предусмотрено подключение к внешнему компьютеру для программирования и отладки работы девайса. Естественно, ему необходим источник энергии, иначе приспособление не сможет работать.
Особенностью ПЛК являются их расширенные возможности по сравнению с другими приспособлениями подобного назначения:
- Устойчивость к неблагоприятным воздействиям окружающей среды, в том числе — к климатическим условиям.
- Возможность долговременной работы без участия оператора.
- Увеличенная надежность.
- Недорогое и простое обслуживание.
В отличие от микроконтроллера, который используется для контроля за отдельными приборами, этот девайс задействует всю инфраструктуру производство и может отправлять команды на любое оборудование, подключенное к ней.
Типы ПЛК по расположению модулей входа-выходаВсе приспособления, выпускаемые отечественными и заграничными производителями, разделяются на три типа в зависимости от конструкции:
- Моноблочные — предусматривает наличие всех конструктивных элементов, включая источник питания.
- Модульные — составляются из отдельных модулей. Их количество и состав может меняться в зависимости от технических характеристик конкретного приспособления.
- Распределенные — модули выполнены в отдельных корпусах и могут быть расположены на расстоянии друг от друга (до 1,2 км).
Основное преимущество первого варианта — компактность. По сути, это завершенная конструкция со всеми необходимыми комплектующими, готовая к использованию. Отличный пример — моноблок для стабилизации напряжения в электросети.
Что касается модульного типа, то такие девайсы в случае необходимости могут управлять моноблочными моделями при помощи Ethernet-соединения. Их функциональные возможности значительно шире, однако модульные модели требуют большего пространства и эксплуатируются в основном в сложных системах для выполнения конкретной задачи.
Локальные контроллеры и ПЛК на основе компьютераЛокальное устройство (ЛПК) встраивается в оборудование и является его неотъемлемой составляющей. Оно обладает средней мощностью, которая определяется частотой микрокомпьютера и объемом встроенной памяти. Подобные приборы широко используются для блокировки и программно-логического управления.
Для противоаварийной защиты также применяется отдельный вид ЛПК с повышенной надежностью и быстродействием. Он позволяет вовремя определить неисправность и локализовать ее, одновременно проводя резервирование устройства и его компонентов.
Программируемый логический контроллер на базе персонального компьютера сегодня активно развивается, поскольку предусматривают использование открытой инфраструктуры и наработанного ПО. Такие аппараты используются преимущественно в небольших системах (количество входов/выходов не превышает нескольких десятков), например, для автоматизации в медицине. Главное преимущество — высокая скорость обработки информации. За короткое время девайс способен провести большой объем вычислений.
Какими характеристиками обладает программируемый логический контроллерПроизводительность девайса можно определить, исходя из таких параметров:
- Продолжительность цикла (период, который необходим для получения сведений на входе, их обработки и выведения сигнала на выходе).
- Время исполнения команд.
- Пропускная способность шины, расположенной между входными и выходными механизмами, и самой производственной сети.
- Время реакции.
Надежность аппарата определяется наработкой на отказ, которая является отношением суммарного времени работоспособного состояния к ожидаемому числу отказов контроллера за это время.
Помехоустойчивость прибора определяется его соответствием ряду стандартов по электромагнитной совместимости. Для защиты оборудования от высокого напряжения в промышленных моделях обычно применяется гальваническая изоляция.
Устойчивость к воздействиям внешней среды обеспечивается корпусом, в который встроен аппарат. Этот показатель классифицируется по ГОСТу. В сопутствующей документации он обозначается буквами «IP» и двумя цифрами: первая — уровень защиты от попадания внутрь корпуса твердых тел, вторая — степень защиты от влаги.
Как происходит управлениеБезусловно, чуть ли не основным достоинством системы на программируемых контроллерах является возможность их программирования. То есть разработчик или оператор может задавать аппарату параметры, необходимые для корректного функционирования всего оборудования.
Простейшая схема управления состоит из трех компонентов: датчика, ПЛК и механизма, исполняющего команды. Датчик собирает и передает информацию устройству, которое обрабатывает ее с учетом заданных программ и алгоритмов.
Если значение измерительных данных не укладывается в допустимые границы, девайс передаст сигнал об ошибке исполнительному механизму, которые будет оказывать физическое воздействие на управляемую систему. Причем так будет происходить до тех пор, пока ошибка не сменится приемлемым значением. После этого работа оборудования возобновится.
Где применяется ПЛКСовременные компактные и надежные устройства нашли свое применение для домашней автоматизации. Они могут встраиваться в бытовую технику или монтироваться в щитках и шкафах с другим электрооборудованием. Они также встраиваются в ПИД-регуляторах и определенных видах счетчиков, например, «Меркурий».
В промышленности применяются более мощные модели. Так, контроллеры используются в машиностроении, например, для реагирования на изменения поворота руля в автомобиле. Подобные аппараты являются частью комплексов с ЧПУ, а также автоматизированных аварийных систем.
Цепочка контроллеров может без труда справиться с контролем за целым цехом металлообработки или мастерской по пошиву одежды. Дома ПЛК без участия человека в нужное время включит свет или наполнит бак водой до нужного уровня. Такое устройство обязательно встретиться в управлении «умного» дома, где регулируется все, вплоть до качества воздуха.
Похожие темы:
Новости 24.01.2022 В продаже обновленные ПИД-регуляторы ТРМ10-х.У2, ТРМ12-х.У2 в корпусах щитовых Щ1, Щ2, Щ5 и на DIN-рейку Д 11.01.2022 Модернизированные измерители-регуляторы 2ТРМ0-х.У2, ТРМ1-х.У2, 2ТРМ1-х.У2 теперь и в щитовом корпусе Щ5 10.01.2022 Предлагаем новый кондуктометрический контроллер уровня ОВЕН КУ1411 Начинаем продажи кондуктометрического контроллера уровня КУ1411 с напряжением питания 230 В или 24 В.01.01.2022 ОВЕН РСУ80 снят с производства С 1 января 2022 года с производства снимается ротационный сигнализатор уровня РСУ80.27.12.2021 Обновлена информация в разделе Модули расширения дискретных входов/выходов ОВЕН ПРМ Представляем модуль расширения аналоговых входов и дискретных выходов ОВЕН ПРМ-2 для программируемых реле | ОВЕН СПК105 представляет собой устройство класса человеко-машинный интерфейс со встроенными функциями свободно программируемого контроллера. СПК1хх предназначен для создания автоматизированных систем управления технологическими процессами в различных областях промышленности, энергетики, ЖКХ. Основные функциональные возможности
Программирование контроллеров осуществляется в профессиональной, распространенной среде CoDeSys v.3.5, максимально соответствующей стандарту МЭК 61131:
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ГАБАРИТНЫЕ И УСТАНОВОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ
Документация Декларация о соответствии Таможенного Союза на СПК 1хх Руководство по эксплуатации СПК 1хх |
Логический Контроллер Периферии — ООО ТУРК РУС
Позвольте нам смелость предсказать исчезновение ПЛК в известном их понимании
Демонстрируя свою приверженность гибким индивидуальным решениям, компания Turck разработала следующий большой этап в управлении: промышленный логический контроллер (FLC). FLC-решения Turck стали возможными благодаря ARGEE (A Really Great Engineering Environment) — революционной программной среде на базе веб-браузера, которая позволяет пользователям задавать условия и действия непосредственно на периферийном уровне. Благодаря HTML5 компания Turck предоставляет пользователям комплексную среду проектирования для записи, прогона, симуляции, отладки и контроля кода — все это без использования ПЛК.
При использовании FLC мультипротокольные блочные модули ввода/вывода могут выполнять роль простых устройств ввода/вывода или автономных логических контроллеров. Несмотря на то, что программная среда ARGEE не предназначена для замены ПЛК раз и навсегда, она может изменить наше представление об управлении, позволяя устройствам FLC:
- Использоваться без ПЛК в отдельных случаях применения;
- Выполнять арифметические действия, использовать таймеры, счетчики и даже изменять значение битов;
- Предоставлять данные ПЛК через назначенные переменные ввода/вывода.
Технологии
Используя простой принцип «условий» и «действий», осуществленный в блок-схемах пользовательского интерфейса, ARGEE позволяет пользователям с минимальным опытом программирования легко конфигурировать и программировать свои устройства FLC от Turck.
ARGEE бросает вызов возможностям устройства ввода/вывода путем создания гибридного элемента между простым входом/выходом и ПЛК более высокого уровня. Результат — FLC компании Turck.
Пункт | Особенности | |||
Конфигурация ввода/вывода | Максимальное число точек ввода/вывода | 128 | ||
Число модулей расширения | до 7 | |||
Память программ | Емкость пользовательской программы | 12К слов | ||
Размер блока данных | 4000 D элементов | |||
Параметры быстродействия | Скорость выполнения базовой команды | 0,3 мкс/команда | ||
Скорость выполнения прикладной команды | несколько мкс ~ несколько сотен мкс/команда | |||
Элемент | I/O реле | 128 I / O (вход X0 ~ Х177, выход Y0 ~ Y177) | ||
Вспомогательное реле | 2048 точек (M0 ~ M2047) | |||
Локальное дополнительное реле | 64 точек (LM0 ~ LM63) | |||
Специальное вспомогательное реле | 256 точек (SM0 ~ SM255) | |||
Реле состояния | 1024 пунктов (S0 ~ S1023) | |||
Таймер | 256 точек (T0 ~ T255) | T0 ~ T209: 100 мс; | ||
Счетчик | 256 точек (C0 ~ C255) | 16 бит верхний счетчик: (C0 ~ C199) | ||
Регистр данных | 8000 точек (D0 ~ D7999) | |||
Регистр локальных данных | 64 точек (V0 ~ V63) | |||
Регистр индексной адресации | 16 точек (Z0 ~ Z15) | |||
регистр специальных данных | 256 точек (~ SD0 SD255) | |||
Источник прерывания | Внешние входы прерывания | 16 | ||
Высокоскоростной счетчик | 6 | |||
Внутренний таймер прерываний | 3 | |||
Прерывания по каналам связи | 8 | |||
Высокоскоростной выход полного прерывания | 2 | |||
Прерывание при потере питания | 1 | |||
Связь | Коммуникационный порт | 2 асинхронных последовательных порта связи | ||
Протокол связи | Программируемый протокол, протокол MODBUS, free-port протокол N: N (INVT протокол) | |||
Специальные функции | Высокоскоростной счетчик | X0, X1 | Один вход: 50 кГц | |
X2 ~ X5 | Один вход: 10 кГц | |||
X0 ~ X5 совместные входы: частота 60 кГц | ||||
Импульсный выход | Y0, Y1 | 100 кГц два независимых выхода (транзисторные выходы) | ||
Входы с фильтрами | X0 ~ X7 обеспечивает цифровую фильтрацию | |||
Встроенные потенциометры[1] | 2 | |||
Вызов подпрограммы | До 64 подпрограмм и 6 уровней вложенности подпрограмм могут быть использованы. Поддержка локальных переменных, каждая подпрограмма имеет до 16 параметров | |||
Защита программы пользователя | Загрузка пароля | Три уровня паролей. Сочетание букв и цифр, каждая из которых не более 8 символов с учетом регистра. | ||
Загрузка пароля | ||||
Контроль пароля | ||||
Другие средства защиты | Защитные функции включают в себя запрет форматирования, запрет загрузки и подпрограмма защиты паролем | |||
Режим программирования | Среда программирования ControlStar[2] | Предназначено для установки на компьютер | ||
Часы реального времени | Встроенный, способен работать до 100 часов после сбоя питания (условие: базовый модуль работал, по крайней мере за 2 минуты до сбоя питания) | |||
[1]: аналоговый потенциометр предоставляет пользователям способ настройки внутреннего сопротивления, которое находится в пределах от 0 до 255 и определяется программой пользователя. Для увеличения выбранной регулировки необходимо повернуть потенциометр по часовой стрелке. Максимальный угол поворота 270 °. [2]: поддерживает онлайн модификацию программы. |
Программируемый логический контроллер ПЛК160
Отличительные особенности линейки
- Мощные вычислительные ресурсы и большой объем памяти.
- Наличие дискретных входов/выходов на борту контроллера.
- Наличие последовательных портов (RS-232, RS-485) на борту контроллера.
- Наличие порта Ethernet для включения в локальные или глобальные сети верхнего уровня.
- Поддержка протоколов обмена Modbus (RTU, ASCII), ОВЕН, DCON.
- Возможность работы напрямую с портами контроллера, что позволяет подключать внешние устройства с нестандартными протоколами.
- Контроллер имеет встроенные часы, что позволяет создавать системы управления с учетом реального времени.
- Встроенный аккумулятор, позволяющий организовать ряд дополнительных сервисных функций: возможность кратковременного пережидания пропадания питания, перевод выходных элементов в безопасное состояние.
ОВЕН ПЛК160 – линейка программируемых моноблочных контроллеров с дискретными и аналоговыми входами/выходами на борту для автоматизации средних систем.
Оптимальны для построения систем автоматизации среднего уровня и распределенных систем управления.
Рекомендуется к использованию
- В системах HVAC
- В сфере ЖКХ (ИТП, ЦТП)
- В АСУ водоканалов (водоподготовка, насосные станции)
- Для управления пищеперерабатывающими и упаковочными аппаратами
- Для управления климатическим оборудованием
- В сфере производства строительных материалов
Отличительные особенности линейки
- Мощные вычислительные ресурсы и большой объем памяти.
- Наличие дискретных и аналоговых входов/выходов на борту контроллера.
- Наличие последовательных портов (RS-232, RS-485) на борту контроллера.
- Наличие порта Ethernet для включения в локальные или глобальные сети верхнего уровня.
- Поддержка протоколов обмена Modbus (RTU, ASCII), ОВЕН, DCON.
- Возможность работы напрямую с портами контроллера, что позволяет подключать внешние устройства с нестандартными протоколами.
- Контроллер имеет встроенные часы, что позволяет создавать системы управления с учетом реального времени.
- Встроенный аккумулятор, позволяющий организовать ряд дополнительных сервисных функций: возможность кратковременного пережидания пропадания питания, перевод выходных элементов в безопасное состояние.
Дискретные входы |
16 |
Дискретные выходы |
12 |
Аналоговые входы |
8 |
Аналоговые выходы |
4 |
Аналоговые выходы могут быть
- По току 4…20 мА
- По напряжению 0…10 В
- Универсальные — программно переключаемые ток\напряжение
Интерфейсы и протоколы
Все контроллеры данной линейки имеют большое количество интерфейсов на борту, работающих независимо друг от друга:
- Ethernet;
- До трех последовательных портов;
- USB Device для программирования контроллера.
Поддерживаемые интерфейсы и протоколы
ОВЕН |
RS-232 RS-485 |
Поддержка модулей ввода/вывода ОВЕН Мх110 Работа в сетях ОВЕН совместно с ТРМ2хх |
Modbus RTU Modbus ASCII |
RS-232 RS-485 |
Поддержка модулей ввода/вывода и операторских панелей (например, ОВЕН СП3хх), связь со SCADA-системами |
Modbus TCP |
Ethernet 10/100 Mbps |
Связь со SCADA-системами |
DCON |
RS-232 RS-485 |
Поддержка модулей ввода/вывода ICP DAS I-7xxx, АDAM-4xxx, операторских панелей |
GateWay (протокол CODESYS) |
RS-232 Ethernet 10/100 Mbps USB-Device |
Программирование контроллера, отладка пользовательской программы Связь с контроллерами других производителей на базе CODESYS Работа с OPC-сервером CODESYS |
Mass Storage Device |
USB-Device |
Работа с файлами архивов данных и файлами проекта |
Контроллеры данной линейки также поддерживают работу с нестандартными протоколами по любому из портов, что позволяет подключать такие устройства, как электро-, газо-, водосчетчики, считыватели штрих-кодов и т.п.
Программирование
Программирование контроллеров осуществляется в профессиональной, распространенной среде CODESYS v.2.3.x, максимально соответствующей стандарту МЭК 61131:
- поддержка 5 языков программирования, для специалистов любой отрасли;
- мощное средство разработки и отладки комплексных проектов автоматизации на базе контроллеров;
- функции документирования проектов;
- количество логических операций ограничивается только количеством свободной памяти контроллера;
- практически неограниченное количество используемых в проекте счетчиков, триггеров, генераторов.
Интерфейсы для программирования и отладки: Ethernet, USB, RS-232 (Debug).
При покупке программируемого контроллера ОВЕН ПЛК предоставляются БЕСПЛАТНО
- Среда программирования CODESYS
- Готовые библиотеки программных блоков
- Специальные сервисные утилиты для работы с ОВЕН ПЛК
- Руководство пользователя и обучающие видеокурсы
- Для организации обмена с верхним уровнем предоставляются бесплатные OPC-драйверы, OPC-драйвер Gateway (от CODESYS) и OPC-драйвер Modbus (от ОВЕН)
|
Доставка по городам Крыма: Симферополь, Севастополь, Феодосия, Ялта, Алушта, Евпатория, Саки, Керчь, Армянск, Джанкой, Бахчисарай, Красноперекопск, Красногвардейское, Советское, Первомайское, Кировское и др. городам России
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 показана стойка ПЛК Allen-Bradley, распространенный пример установки ПЛК, включающей ЦП, аналоговые входы, аналоговые выходы и выходы постоянного тока. ПЛКбыли представлены в конце 1960-х изобретателем Ричардом Морли для обеспечения тех же функций, что и релейные логические системы.Релейные системы в то время имели тенденцию давать сбои и создавать задержки. Затем техническим специалистам пришлось устранять неполадки со всей стеной реле, чтобы устранить проблему.
ПЛКнадежны и могут работать в суровых условиях, включая сильную жару, холод, пыль и экстремальную влажность. Их язык программирования легко понять, поэтому их можно запрограммировать без особого труда. ПЛК являются модульными, поэтому их можно подключать к различным установкам. Переключение реле под нагрузкой может вызвать нежелательное искрение между контактами. Дугообразование создает высокие температуры, которые заваривают контакты и вызывают ухудшение контактов в реле, что приводит к отказу устройства.Замена реле на ПЛК помогает предотвратить перегрев контактов.
У ПЛКесть недостатки. Они плохо работают при обработке 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.
Аппаратные компоненты ПЛК
Центральный процессор (ЦП) служит мозгом ПЛК. Это микропроцессор -16 или -32 бит, состоящий из микросхемы памяти и интегральных схем для логики управления, мониторинга и связи.ЦП направляет ПЛК на выполнение команд управления, обмен данными с другими устройствами, выполнение логических и арифметических операций и выполнение внутренней диагностики. ЦП выполняет процедуры памяти, постоянно проверяя ПЛК (контроллер ПЛК резервирован), чтобы избежать ошибок программирования и убедиться, что память не повреждена.
2. ПЛК работают с входами, выходами, источником питания и внешними программирующими устройствами.Память обеспечивает постоянное хранение операционной системой данных, используемых ЦП.В постоянной памяти (ПЗУ) системы постоянно хранятся данные для оперативной памяти (ОЗУ) операционной системы, в которой хранится информация о состоянии устройств ввода и вывода, а также значения таймеров, счетчиков и внутренних устройств. Для ПЛК требуется устройство программирования, компьютер или консоль, для загрузки данных в ЦП.
3. Рабочий цикл ЦП включает следующие этапы: а) запуск сканирования; б) внутренние проверки; c) сканировать входы; г) выполнять логику программы; и e) обновлять выходные данные. Программа повторяется с обновленными выходами.ПЛКсчитывают сигналы с различных датчиков и устройств ввода. Этими устройствами ввода могут быть клавиатуры, переключатели или датчики. Входы могут быть как в цифровой, так и в аналоговой форме. Роботы и визуальные системы — это интеллектуальные устройства, которые могут посылать сигналы на входные модули ПЛК. Устройства вывода, такие как двигатели и электромагнитные клапаны, дополняют автоматизированную систему.
4. Верхнее изображение изображает общие входы в ПЛК, включая кнопки и переключатели. Выходные соединения показаны на нижнем изображении и включают выход сигнала (SOL), контрольную лампу (PL) и зажигание двигателя (MI).Приемник и источник — два важных термина при обсуждении входных и выходных соединений ПЛК. Ввод — это общая линия заземления (-), а источник — общая линия VCC (+). VCC обозначает точку подключения положительного напряжения питания. Входящие и исходящие входы проводят электричество только в одном направлении. Каждый вход имеет свою обратную линию, и несколько входов подключаются к одной обратной линии вместо нескольких отдельных обратных линий. Эти общие линии помечены как «COMM». Выходы датчиков отмечают величину подаваемого сигнала.
Входные модули постоянного тока (dc) подключаются к транзисторным устройствам с источником или приемником. Модули ввода переменного тока (переменного тока) менее распространены, 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 ПЛК воспринимаются дольше, чем входы постоянного тока. Типичный ввод переменного тока представляет собой механический переключатель, используемый для медленных механических приводов.
Реле являются одним из наиболее распространенных выходных соединений. Реле может переключать модули переменного или постоянного тока, поскольку они неполяризованы.Реле работает медленно, переключается и устанавливается со скоростью от 5 до 50 миллисекунд (мс), но может переключать большой ток. Например, реле может использоваться для низковольтной батареи для переключения главной цепи переменного тока на 230 вольт. Транзисторные соединения работают быстрее, чем реле, и имеют длительный срок службы. Транзисторы коммутируют небольшой ток, но работают только с постоянным током. Пример мощного транзистора имеет ток 15 ампер при максимальном напряжении 60В. Соединения выхода симистора (триода для переменного тока) управляют только нагрузками переменного тока.Как и транзистор, симистор работает быстрее и справляется с большими нагрузками переменного тока. Выход симистора, например, может работать с напряжением от 500 до 800 при токе 12 ампер.
Язык программирования ПЛК
В ПЛК используются пять языков программирования. Они определяются международным стандартом IEC 61131. Релейная логика является одним из наиболее часто используемых языков ПЛК. В нем символы обозначают размыкающие и замыкающие реле, счетчики, таймеры, сдвиговые регистры и математические операции.Символы располагаются в желаемой процедуре программы. Правила в лестничной логике называются «ступенями». Каждая цепочка имеет один выход, но один вход может быть найден более чем в одной цепочке.
5. Релейная логика может сканироваться ПЛК либо в горизонтальном формате, показанном здесь (слева направо, начиная с верхнего левого угла и переходя к следующей строке), либо в вертикальном формате (столбец за столбцом, начиная с верхнего левого угла). | | являются переключателями, а ( ) — командой действия.Еще одним языком программирования является 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 язык низкого уровня с функциями и переменными, определяемыми простым списком.Программное управление осуществляется с помощью инструкций перехода и подпрограмм с необязательными параметрами
. Язык Sequential Function Chart (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 делит большие и сложные задачи программирования на более мелкие и более управляемые задачи.
6. Диаграммы функциональных блоков используют элементарные блоки для представления функций и получения входных данных от строк, входящих 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 прочитать компьютеры. ASCII — это 7-битный код (бит «1» или «0»), который при переводе дает 128 символов.Последовательные порты ПЛК передают и принимают данные в виде напряжений. ПЛК могут быть либо терминальным оборудованием данных (DTE), либо оборудованием передачи данных (DCE). Например, DTE может быть компьютером, а модем — DCE. Обычно ПЛК — это DTE, а внешние устройства — это DCE. Когда ПЛК и внешнее устройство, подключенное к нему, 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 его биты для передачи и повторно собираются при получении внешним устройством. «Начальный бит» — это начальный посылаемый сигнал, который предшествует любым другим битам связи. Это считается «пространством» 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 повреждены ли данные. Общие формы четности включают четность (1) или нечетность (0).Общее количество единиц в байте составляет четное или нечетное число. Передающее оборудование определяет, является ли связь четной или нечетной, 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 добавит 1 к восьмому биту и отправит 10011011. Получатель решает, что бит является нечетным, и проверяет нечетное количество символов 1.
Скорость передачи — это количество битов в секунду, передаваемых от DTE к DCE.Передача RS232 будет отображаться как скорость передачи данных, биты данных и стоповые биты четности. Например, строка 9600-8-1-1 преобразуется в скорость 9600 бод, 8 бит данных, 1 для контроля четности и 1 стоповый бит для завершения передачи.
Программное квитированиеобеспечивает готовность устройств к отправке и получению данных. Приемник отправляет символ XOFF, когда он хочет, чтобы передатчик приостановил отправку данных. Он отправляет символ XON, когда снова готов к приему данных. XOFF иногда называют символом задержки, а XON — символом освобождения.
В конец сообщений добавляется разделитель, указывающий получателям обработать только что полученные данные. Наиболее распространенным разделителем является «возврат каретки» (CR). ПЛК или внешнее устройство получает разделитель и берет данные из своего буфера. Буфер временно хранит данные перед их обработкой. Перевод строки (LF) иногда передается с символом CR. При просмотре на компьютере страница перемещается вниз по строке, 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 вариантами отображения.Существует несколько требований, которые необходимо учитывать при выборе ПЛК. Является ли предлагаемая система новой или уже существующей? 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 (логических устройств включения/выключения) и аналоговых устройств определяет количество соединений ввода/вывода, которое потребуется 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 ОЗУ для хранения уставок, текущих значений и других внутренних флагов. Если данные должны храниться в течение длительного периода времени, размер памяти ЦП должен быть соответствующим.
Программная память или ПЗУ хранит программные инструкции. Аналоговым устройствам обычно требуется 25 слов памяти на устройство.Примерами аналоговых устройств являются измерители или датчики напряжения, тока и температуры. Для простых и последовательных приложений обычно требуется пять слов памяти на каждое устройство ввода-вывода. Сложные приложения не так предсказуемы и требуют больше памяти для программ.
Типичным выбором для удаленных подключений является аппаратное обеспечение ввода-вывода на основе последовательного и Ethernet-соединения. Удаленные устройства необходимы, когда ПЛК расположен отдельно. Последовательные соединения имеют максимальное расстояние 50 футов, в то время как соединения Ethernet могут достигать 328 футов.Эти удаленные устройства называются распределенным вводом-выводом. Наконец, убедитесь, что ПЛК понимает инструкции программы. Некоторые ПЛК поставляются с функциями пропорциональной интегральной производной, что избавляет технических специалистов от необходимости писать специальный код для управления технологическим процессом с обратной связью.
Программируемый логический контроллер (ПЛК) — Глоссарий
Твердотельная система управления с программируемой пользователем памятью для хранения инструкций с целью реализации определенных функций, таких как управление вводом-выводом, логика, синхронизация, счет, трехрежимное (ПИД) управление, связь, арифметика и данные. и обработка файлов.
Источник(и):
NIST SP 800-82 Ред. 2
от
Словарь по автоматизации, системам и приборам
НИСТИР 8183
под программируемым логическим контроллером
от
NIST SP 800-82, NIST SP 800-82 Rev.2
NISTIR 8183 Ред. 1
под программируемым логическим контроллером
от
NIST SP 800-82 Ред.2
NISTIR 8183A Том. 1
под программируемым логическим контроллером
от
НИСТ СП 800-82
NISTIR 8183A Том.2
под программируемым логическим контроллером
от
НИСТ СП 800-82
NISTIR 8183A Том.3
под программируемым логическим контроллером
от
НИСТ СП 800-82
Небольшой промышленный компьютер, изначально предназначенный для выполнения логических функций, выполняемых электрическим оборудованием (реле, переключатели и механические таймеры/счетчики).ПЛК превратились в контроллеры с возможностью управления сложными процессами, и они широко используются в системах SCADA и РСУ. ПЛК также используются в качестве основного контроллера в небольших системных конфигурациях. ПЛК широко используются практически во всех промышленных процессах.
Источник(и):
NIST SP 800-82 Ред.2
Почти каждое коммерческое здание или промышленное предприятие зависит от автоматизации своих механических и электрических систем.Эта тенденция будет только усиливаться, особенно по мере того, как постоянно строятся более крупные, умные и сложные системы и здания.
Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube
Так как же мы контролируем эти системы и какие устройства для этого используем. Это то, что мы рассмотрим в этой статье, автором которой является телеуправление.
TELE Controls является одним из ведущих производителей в области автоматизации с 1963 года. Их технология совместима со всеми ПЛК, ЧМИ и контроллерами, представленными на рынке, что сокращает время программирования ПЛК и экономит ценное хранилище, непосредственно решая более мелкие задачи автоматизации.
Нажмите здесь , чтобы узнать, как продукты Tele могут максимально эффективно использовать наше приложение для ПЛК. Вы можете связаться с ними по адресу [email protected] или даже через linkedin.
Что такое ПЛК
ПЛК означает программируемый логический контроллер. Есть много вариантов, но обычно они выглядят примерно так.
ПЛКПрограммируемый логический контроллер — это, по сути, небольшой компьютер, который может выполнять предварительно запрограммированные выходные данные на основе входных данных и набора определенных правил.
Они используются в коммерческих и промышленных приложениях для управления системами с минимальным, а иногда и без ручного вмешательства. Операция может быть простой при выключении, основанной на состоянии входа, или более сложной реакции, основанной на вычислениях, последовательности и логике.
Зачем нам нужны ПЛК?
До ПЛК управление осуществлялось через блоки реле. Каждое реле управляло выделенными входами и выходами на основе физической проводки. Реле будут управлять другими реле, образуя логические контроллеры.Например, с простым затвором И , только когда 2 входа находятся под напряжением, этот И этот, активирует релейный выход. Эти входы могут быть датчиками или выходами других реле.
Механическое реле И шлюзЧтобы изменить операцию, необходимо было изменить физическую проводку, поэтому физические соединения должны были быть изменены, если требовался другой ответ.
Эти старые группы реле были огромными и очень сложными. Это пример блока реле лифта.А это блок реле от старой электроподстанции.
Блок реле лифтаКак вы можете себе представить, их будет нелегко изменить, а поиск неисправностей может быть трудным и трудоемким.
С изобретением твердотельной электроники и микрочипов часть командной логики блоков реле можно было заменить программной логикой, поэтому ПЛК быстро взяли верх.
ПЛКсильно различаются по своему применению, но все они контролируют свои входные данные, затем принимают решение на основе сохраненного набора правил и на их основе выводят команды для автоматизации процесса.
Реле часто используются в сочетании с ПЛК. Реле могут напрямую решать задачи автоматизации и обмениваться данными с ПЛК. Это уменьшит объем программирования, необходимого для ПЛК, а также освободит место для хранения.
В сочетании с ПЛКшироко используются, например, при регистрации багажа в аэропорту. Сумке присваивается штрих-код, и она поступает на конвейерную ленту. ПЛК сканирует штрих-код и, основываясь на наборе правил, решает, следует ли перенаправить сумку по внутреннему или международному маршруту.Следующий ПЛК сканирует штрих-код и решает, в какой город нужно направить сумку. Следующий ПЛК решает, к какому шлюзу его также нужно перенаправить. И если все пойдет по плану, то сумка прибудет к нужным воротам.
Основные части ПЛК:
Во-первых, у нас есть входные модули или полевые датчики . Это физические соединения между внешним миром и ПЛК. Это могут быть:
Цифровые входы , например
- Простые двухпозиционные переключатели
- Биметаллические температурные полосы
- Датчики присутствия или движения
- Или даже поплавковый выключатель
Эти цифровые входы могут предоставлять информацию только о том, включено или выключено что-то, и ничего промежуточного.Для этого нам понадобится аналоговый вход . Например, простая ручка управления в диапазоне от 0% до 100%. Это пройдет через трансформатор напряжения, чтобы дать 0 В при 0% и 10 В при 100%. ПЛК может масштабировать входной сигнал в соответствии с «чувствительностью», необходимой для очень точного управления выходным сигналом.
Он также может преобразовывать напряжение в ток с помощью резистора и закона Ома. Величина тока, обычно измеряемая в миллиамперах, сообщает ПЛК, работает ли что-то между включением и выключением.
Эти входы могут быть, например;
- в термопаре или термометре сопротивления.
- Это может быть датчик давления
- Или, возможно, тензодатчик
Эти напряжения или токи преобразуются в цифровой эквивалент, который может быть понят ЦП. Мы рассмотрим это чуть позже в этой статье.
Модули вводабудут выполнять 4 основные задачи;
- Они обнаруживают получение сигнала.
- Они преобразуют напряжение сигнала в правильный сигнал для ЦП.
- Изолируют ПЛК от колебаний входного напряжения или токового сигнала.
- Они отправляют «исправленный» сигнал на ЦП.
ЦП или центральный процессор — это мозг операции. Он содержит программу или программное обеспечение, которое решает, какие выходные данные требуются, применяя правила к входным сигналам.
ЦП обычно состоит из;
- Микропроцессор, который выполняет работу на основе входного значения и логики программы.
- Микросхема памяти для хранения программы, в ней также будет храниться история вывода, любые неисправности или аварийные сигналы и т. д. нам для удаленной связи, перепрограммирования или мониторинга устройства.
Модули вывода или полевые устройства вывода. Это обеспечивает сигнал устройству, которым мы управляем, например,
.- Простой световой индикатор
- Электромагнитный клапан
- Пускатель двигателя
- Преобразователь частоты
- и т. д.
Аккумулятор для поддержания работоспособности ПЛК в случае сбоя питания.
Может быть небольшой экран для пользовательского интерфейса, позволяющий выполнять некоторые настройки.
Для работы устройства в правильное время потребуются часы и календарь.
Также потребуется источник питания для обеспечения низкого напряжения, используемого ЦП, а также модулями ввода и вывода.
Кстати, мы подробно рассмотрели частотно-регулируемые приводы, пускатели двигателей и электромагнитные клапаны в наших предыдущих статьях. Проверьте их ЗДЕСЬ.
Работа ПЛК.
Основная операция ПЛК заключается в выполнении предварительно запрограммированного вывода в зависимости от входного сигнала в соответствии с набором правил. ПЛК выполняет следующие этапы своей основной работы.
Во-первых, сканирование входа, которое определяет состояние входов. Затем программа сканирует, на смотрите что нужно сделать. Затем он выполнит логику программы, чтобы фактически реализовать то, что указано в правилах. Затем он должен обновить выходные данные, чтобы управлять устройствами вывода в соответствии с требованиями программы.Наконец, ведение домашнего хозяйства для самодиагностики, связи, обновлений и отчетов.
Время сканирования, то есть время, необходимое для завершения всех этапов, зависит от чувствительности, устойчивости и времени обработки системы. Аналоговые входы, как правило, требуют больше времени для обработки по сравнению с более простыми цифровыми входами.
Например, бак для воды может иметь время быстрого сканирования 2 миллисекунды, и это предотвратит переполнение. Но контроль комнатной температуры может быть намного медленнее, возможно, 100 миллисекунд.
Пример 1: Пример простого ответа
Давайте посмотрим на пример простого ответа. У нас есть биметаллический ленточный датчик температуры, ПЛК и бойлер. Биметаллическая полоса изгибается, когда она становится горячей и холодной, поэтому мы можем использовать это, чтобы определить, находится ли комната в нужной температуре, и исходя из этого управлять котлом.
Когда температура в помещении правильная, цепь замыкается и ПЛК получает сигнал, поэтому котел выключен. Когда комнатная температура падает, цепь больше не замыкается, и ПЛК обнаруживает это изменение на входе.Он реагирует отправкой выходного сигнала на включение котла. Это очень просто, и для этого мы также можем использовать простое реле.
Тем не менее, ПЛК лучше, потому что он имеет функцию времени, поэтому он может проверять время перед включением котла. Например, ночью и в выходные здание может быть пустым. Значит, мы не хотим, чтобы котел потом включался. ПЛК получает сообщение о том, что в помещении слишком холодно, он проверяет время и дату, чтобы узнать, разрешено ли его включение, а затем на основании этого решает, включить котел или оставить его выключенным.
Затем мы можем добавить дополнительные функции и входы. Например, датчик движения на входе. Термостат сообщает ПЛК, что в помещении слишком холодно. ПЛК проверит время, чтобы убедиться, что котел разрешено включать, и теперь он также может проверить, занято ли помещение. Например, может быть государственный праздник, которого нет в календаре. Здание пустует, поэтому котел не нужно включать.
Пример второй: Расширенный ответ.
В следующем более сложном примере у нас есть термистор, ПЛК, а также приводной клапан. Термистор может обеспечить температурную шкалу, а не простой вход «включено-выключено», как биметаллическая пластина. Клапан привода может открываться в диапазоне от 0 до 100%, чтобы контролировать количество горячей воды, подаваемой для обогрева помещения.
Для этого мы будем использовать контур ПИД-регулирования. Что означает пропорциональное, интегральное и производное управление. Мы не будем вдаваться в детали ПИД-регулятора, но, по сути, он будет контролировать положение клапана, чтобы гарантировать, что он открывается только настолько, чтобы соответствовать разнице между желаемой температурой в помещении и фактической температурой в помещении.
Например, если температура в помещении упала очень незначительно, мы не хотим, чтобы клапан отопления мгновенно открывался на 100%, потому что помещение будет нагреваться слишком быстро, и это приведет к превышению желаемой температуры. В этот момент он мгновенно выключится и повторит этот цикл. Вместо этого мы хотим, чтобы клапан открывался постепенно, пропорционально потребности. Так, если есть небольшая разница температур, клапан медленно открывается на небольшую величину. При большой разнице температур клапан открывается дальше и быстрее.Затем она уменьшается по мере приближения к желаемой температуре, пока клапан не найдет идеальное положение для поддержания желаемой температуры в помещении.
Пример 3. Комплексный ответ
Давайте рассмотрим более сложный пример. Во многих коммерческих зданиях система отопления или охлаждения будет использовать стратегию управления, известную как оптимизатор. Это позволяет за определенный период времени узнать, как быстро здание нагревается и остывает. Затем он запускает систему отопления или охлаждения в оптимальное время, прежде чем здание будет занято.Например, если персонал должен прийти и начать работу в 9 утра, система отопления знает, что она должна включиться в 7 утра, чтобы обеспечить правильную температуру во всех комнатах.
Допустим, в этой системе есть ПЛК с установленным программным обеспечением оптимизатора. Он управляет исполнительным клапаном системы отопления. Эта система также имеет два насоса, которые настраиваются в рабочем и резервном режимах, поэтому одновременно работает только один насос. ПЛК решит, какой насос включить, основываясь на наименьшем количестве предыдущих часов работы.ПЛК будет контролировать датчик расхода, чтобы определить, включается ли насос по команде. Если он не включается, ПЛК получает аварийный сигнал и отключает питание. Затем он сообщает другому насосу о запуске.
Однако перед запуском системы отопления и насосов ПЛК проверит по часам, должно ли отопление включиться сегодня, и если да, то в какое время здание будет занято. Часы говорят да, запланированное время занятости 9 утра. Затем ПЛК проверяет текущую температуру в помещении и вычисляет разницу между этой и желаемой температурой.Затем он проверяет температуру наружного воздуха, чтобы рассчитать, сколько времени потребуется, чтобы нагреть здание, потому что в очень холодный день будут большие потери тепла, поэтому это займет больше времени. Исходя из этого, ПЛК рассчитывает, в какое время необходимо включить систему отопления, чтобы в здании была заданная температура, готовая к 9 утра.
Кстати, в предыдущей статье мы рассмотрели рабочие и резервные насосы и реле. Проверьте это ЗДЕСЬ.
Преимущества ПЛК
У ПЛК много преимуществ.Но некоторые из основных следующие:
Управляющее программное обеспечение хранится локально, поэтому в случае сбоя системы управления энергопотреблением здания ПЛК может продолжить работу.
Соединения между входами и выходами ПЛК выполняются программным обеспечением, а не множеством физических проводов.
Установки ПЛКменьше, чем блоки проводных реле, но все же могут использовать реле там, где это необходимо
ПЛКгораздо проще перепрограммировать.
Поиск неисправностей проще и быстрее
Вы можете загрузить одну и ту же программу на несколько ПЛК для экономии времени
Вы также можете расширить входы и выходы с помощью большего количества карт.
Программируемый логический контроллер | Renesas
Программируемые логические контроллеры (ПЛК) используются для управления промышленным оборудованием, таким как сервоприводы переменного тока, инверторы общего назначения и датчики. Они широко используются в системах автоматизации производства для производственных и технологических линий, станков и промышленных роботов. Чтобы обеспечить возможности управления, адаптированные для каждой отдельной системы, модульные ПЛК (модуль ЦП и различные периферийные устройства) используются для крупномасштабных и средних систем, а блочные ПЛК (только модуль ЦП) используются для небольших систем.
Периферийные устройства ПЛК модульного типа включают в себя различные продукты, соответствующие конкретным требованиям конечных пользователей. Тем не менее, распространение ресурсов развития стало проблемой. Для решения этой проблемы Renesas предлагает платформу периферийных устройств на базе 32-разрядных микроконтроллеров (MCU) семейства RX, которая охватывает широкий диапазон производительности (от 32 МГц до 240 МГц) и множество периферийных функций. Это помогает сократить количество необходимых ресурсов для разработки.
Для ПЛК блочного типа 32-разрядный микроконтроллер RX64M представляет собой однокристальное решение с оперативной памятью большой емкости, Ethernet, USB и встроенным интерфейсом SD-карты, что приводит как к повышению производительности, так и к уменьшению размера спецификации.Кроме того, наша линейка также предлагает микроконтроллеры RX65N/RX651, которые не только совместимы по выводам с RX64M, но и полностью оптимизированы. Таким образом, мы можем предоставить еще больший выбор продуктов для наших клиентов, чтобы расширить свою собственную серию продуктов. Кроме того, если семейство RX не соответствует требованиям к производительности, можно рассмотреть серию высокопроизводительных микропроцессоров на базе Arm (MPU) RZ/A и RZ/N, обе из которых предлагают больший объем оперативной памяти. Использование сверхбольшой оперативной памяти позволяет значительно повысить скорость доступа к памяти, что, в свою очередь, приводит к более высокой производительности клиентских продуктов.
Сопутствующие товары
Микроконтроллеры и микропроцессоры
Полупроводниковое устройство Рекомендуемые продукты Характеристики MCU для периферийных устройств или MCU управления/MPU управления РЗ/А1Л - Максимальная рабочая частота: 400 МГц (Cortex ® -A9)
- Встроенная память (макс.): 3 МБ ОЗУ
- При использовании внутреннего ОЗУ доступ к памяти значительно быстрее и стабильнее по сравнению с использованием внешнего ОЗУ.Кроме того, если требуется одночиповое решение для одновременной обработки как процессов задержки, так и сетевых процессов, а также обеспечения поддержки нескольких ведущих протоколов промышленной сети, наш RX/N1D является подходящим продуктом.
РЗ/Н1С - Максимальная рабочая частота: 500 МГц (Cortex ® -A7)/125 МГц (Cortex ® -M3)
- Встроенная память (макс.): 6 МБ ОЗУ
- При использовании внутреннего ОЗУ доступ к памяти значительно быстрее и стабильнее по сравнению с использованием внешнего ОЗУ.Кроме того, если требуется одночиповое решение для одновременной обработки как процессов задержки, так и сетевых процессов, а также обеспечения поддержки нескольких ведущих протоколов промышленной сети, наш RX/N1D является подходящим продуктом.
РЗ/Н1Д - Максимальная рабочая частота: 500 МГц (Cortex ® -A7 Dual)/125 МГц (Cortex ® -M3)
- Встроенная память (макс.): 2 МБ (+DDR-IF)
- При использовании внутреннего ОЗУ доступ к памяти значительно быстрее и стабильнее по сравнению с использованием внешнего ОЗУ.Кроме того, если требуется одночиповое решение для одновременной обработки как процессов задержки, так и сетевых процессов, а также обеспечения поддержки нескольких ведущих протоколов промышленной сети, наш RX/N1D является подходящим продуктом.
РС72М - Максимальная рабочая частота: 240 МГц
- Встроенная память (макс.): 4 МБ флэш-памяти, 1 МБ ОЗУ, 32 КБ флэш-памяти данных
- Периферийный блок микроконтроллера: Тип модуля ПЛК
- Создание платформы на основе RX для многих типов периферийных устройств помогает сократить требуемые ресурсы разработки (время и стоимость).
- Микроконтроллер управления: ПЛК блочного типа
- В дополнение к коммуникационным функциям, таким как Ethernet и USB, большой объем памяти помогает сократить количество необходимых внешних компонентов.
- Коммуникационный микроконтроллер
- Функция TSIP-Lite надежно защищает ключи шифрования, а функция SDHI обеспечивает быструю передачу данных с модулем беспроводной связи.
РС64М - Максимальная рабочая частота: 120 МГц
- Встроенная память (макс.): 4 МБ флэш-памяти, 552 КБ ОЗУ, 64 КБ флэш-памяти данных
- Периферийный блок микроконтроллера: Тип модуля ПЛК
- Создание платформы на основе RX для многих типов периферийных устройств помогает сократить требуемые ресурсы разработки (время и стоимость).
- Микроконтроллер управления: ПЛК блочного типа
- В дополнение к коммуникационным функциям, таким как Ethernet и USB, большой объем памяти помогает сократить количество необходимых внешних компонентов.
- Коммуникационный микроконтроллер
- Функция TSIP-Lite надежно защищает ключи шифрования, а функция SDHI обеспечивает быструю передачу данных с модулем беспроводной связи.
РС65Н, РС651 - Максимальная рабочая частота: 120 МГц
- Встроенная память (макс.): 1 МБ флэш-памяти, 640 КБ
- Периферийный блок микроконтроллера: Тип модуля ПЛК
- Создание платформы на основе RX для многих типов периферийных устройств помогает сократить требуемые ресурсы разработки (время и стоимость).
- Микроконтроллер управления: ПЛК блочного типа
- В дополнение к коммуникационным функциям, таким как Ethernet и USB, большой объем памяти помогает сократить количество необходимых внешних компонентов.
- Коммуникационный микроконтроллер
- Функция TSIP-Lite надежно защищает ключи шифрования, а функция SDHI обеспечивает быструю передачу данных с модулем беспроводной связи.
РС63Н, РС631 - Максимальная рабочая частота: 100 МГц
- Встроенная память (макс.): 2 МБ флэш-памяти, 256 КБ ОЗУ, 32 КБ флэш-памяти данных
- Периферийный блок микроконтроллера: Тип модуля ПЛК
- Создание платформы на основе RX для многих типов периферийных устройств помогает сократить требуемые ресурсы разработки (время и стоимость).
- Микроконтроллер управления: ПЛК блочного типа
- В дополнение к коммуникационным функциям, таким как Ethernet и USB, большой объем памяти помогает сократить количество необходимых внешних компонентов.
- Коммуникационный микроконтроллер
- Функция TSIP-Lite надежно защищает ключи шифрования, а функция SDHI обеспечивает быструю передачу данных с модулем беспроводной связи.
Периферийный блок MCU или коммуникационный MCU РС231 - Максимальная рабочая частота: 54 МГц
- Встроенная память (макс.): 512 КБ флэш-памяти, 64 КБ ОЗУ, 8 КБ флэш-памяти данных
- Периферийный блок микроконтроллера: Тип модуля ПЛК
- Создание платформы на основе RX для многих типов периферийных устройств помогает сократить требуемые ресурсы разработки (время и стоимость).
- Микроконтроллер управления: ПЛК блочного типа
- В дополнение к коммуникационным функциям, таким как Ethernet и USB, большой объем памяти помогает сократить количество необходимых внешних компонентов.
- Коммуникационный микроконтроллер
- Функция TSIP-Lite надежно защищает ключи шифрования, а функция SDHI обеспечивает быструю передачу данных с модулем беспроводной связи.
Периферийный блок MCU РС111 - Максимальная рабочая частота: 32 МГц
- Встроенная память (макс.): 512 КБ флэш-памяти, 64 КБ ОЗУ, 8 КБ данных флэш-памяти
- Периферийный блок микроконтроллера: Тип модуля ПЛК
- Создание платформы на основе RX для многих типов периферийных устройств помогает сократить требуемые ресурсы разработки (время и стоимость).
- Микроконтроллер управления: ПЛК блочного типа
- В дополнение к коммуникационным функциям, таким как Ethernet и USB, большой объем памяти помогает сократить количество необходимых внешних компонентов.
- Коммуникационный микроконтроллер
- Функция TSIP-Lite надежно защищает ключи шифрования, а функция SDHI обеспечивает быструю передачу данных с модулем беспроводной связи.
Память
Полупроводниковое устройство Рекомендуемые продукты Характеристики ОЗУ Серия RMLV0408E
Серия RMLV0416E- Объем памяти: 4 Мб
- Время доступа (макс.): 45нс
- Ток в режиме ожидания (тип.): 0,4 мкА
- Оригинальная технология ячеек памяти Renesas более чем в 500 раз более устойчива к ошибкам программного обеспечения, чем полные ячейки памяти CMOS, обеспечивая высокую надежность для промышленного рынка.
Серия RMLV0808B
Серия RMLV0816B- Объем памяти: 8 Мб
- Время доступа (макс.): 45 нс
- Ток в режиме ожидания (тип.): 0,4 мкА
- Оригинальная технология ячеек памяти Renesas более чем в 500 раз более устойчива к ошибкам программного обеспечения, чем полные ячейки памяти CMOS, обеспечивая высокую надежность для промышленного рынка.
Серия RMLV1616A - Объем памяти: 16 Мб
- Время доступа (макс.): 55 нс
- Ток в режиме ожидания (тип.): 0,5 мкА
- Оригинальная технология ячеек памяти Renesas более чем в 500 раз более устойчива к ошибкам программного обеспечения, чем полные ячейки памяти CMOS, обеспечивая высокую надежность для промышленного рынка.
Серия RMWV3216A - Объем памяти: 32 Мб
- Время доступа (макс.): 55нс
- Ток в режиме ожидания (тип.): 1,0 мкА
- Оригинальная технология ячеек памяти Renesas более чем в 500 раз более устойчива к ошибкам программного обеспечения, чем полные ячейки памяти CMOS, обеспечивая высокую надежность для промышленного рынка.
Аналоговые и силовые устройства
Полупроводниковое устройство Рекомендуемые продукты Характеристики Блок питания
DC/DCРАА23015x - Основные характеристики: Диапазон входного напряжения: от 7 В до 28 В, диапазон выходного напряжения: 0.от 8В до 6В, макс. выходной ток: 3А, автоматический режим PFM (легкая нагрузка, высокая эффективность)
- Упрощение конструкции источника питания и сокращение времени выполнения работ (TAT) в комплектах с микроконтроллерами Renesas.
RAA23023x - Основные характеристики: Диапазон входного напряжения: от 4,5 до 16 В, диапазон выходного напряжения: от 0,8 до 6 В, макс. выходной ток: 3A, автоматический режим PFM (легкая нагрузка, высокая эффективность), двухканальный DC/DC
- Упрощение конструкции блока питания и сокращение TAT в комплектах с микроконтроллерами Renesas.
Изоляция
Высокоскоростная оптронная пара Универсальный ответвительПС9001 - Основные характеристики: 10 Мбит/с, компактный, устойчивый к высокому напряжению, компактный корпус SO5, корпус с общим выводом
- Компактность и устойчивость к высоким напряжениям, идеально подходит для компактных систем.
ПС9123 ПС9124 Программируемый логический контроллер — обзор
Коммуникационная шина Modicon
Программируемый логический контроллер появился еще в 1968 году, когда компания General Motors решила найти новую технологию для замены жесткой электромеханической релейной системы электронным устройством. .Первый ПЛК был разработан Bedford Associates и получил обозначение 084 (представляющее восемьдесят четвертый проект Bedford) и выпущен под названием Modicon или MOdular DIgital CONtroller. 2 Протокол Modbus был разработан в 1979 году для обеспечения связи контроллеров процессов с компьютерами в режиме реального времени (например, MODCOMP FLIC, DEC PDP-11) и остается одним из самых популярных протоколов, используемых в архитектурах АСУ ТП. Modbus был широко принят в качестве стандарта де-факто и с годами был расширен в несколько различных вариантов.
Успех Modbus обусловлен его относительной простотой использования за счет передачи необработанных сообщений без ограничений аутентификации или чрезмерных накладных расходов. Это также открытый стандарт, который распространяется бесплатно и широко поддерживается членами организации Modbus, которая действует до сих пор.
Что он делает
Modbus — это протокол обмена сообщениями прикладного уровня, то есть он работает на уровне 7 модели OSI. Он обеспечивает эффективную связь между взаимосвязанными активами на основе методологии «запрос/ответ».Чрезвычайно простые устройства, такие как датчики или двигатели, используют Modbus для связи с более сложными компьютерами, которые могут считывать результаты измерений, выполнять анализ и управление. Для поддержки протокола связи на простом устройстве требуется, чтобы генерация, передача и получение сообщений требовали очень мало накладных расходов на обработку. Это же качество также делает Modbus пригодным для использования ПЛК и удаленными терминалами (RTU) для передачи данных контроля в систему ICS.
Поскольку Modbus является протоколом уровня 7, он работает независимо от базовых сетевых протоколов уровня 3, что позволяет легко адаптировать его как к последовательной, так и к маршрутизируемой сетевой архитектуре.Это показано на рисунке 6.1. 3
Рисунок 6.1. Согласование Modbus с 7-уровневой моделью OSI.
Как это работает
Modbus — это протокол запроса/ответа, использующий три отдельных блока данных протокола (PDU): запрос Modbus, ответ Modbus и ответ об исключении Modbus, как показано на рисунках 6.2 и 6.3. 4
Рисунок 6.2. Общий кадр Modbus.
Рисунок 6.3. Транзакция по протоколу Modbus (безошибочная).
Modbus может быть реализован на физическом уровне RS-232C (двухточечный) или RS-485 (многоточечный).К одному последовательному каналу RS-485 можно подключить до 32 устройств, при этом каждому устройству, взаимодействующему через Modbus, должен быть присвоен уникальный адрес. Команда адресована определенному адресу Modbus, и хотя другие устройства могут получить сообщение, ответит только адресованное устройство. Реализации с использованием RS-232C были относительно просты в эксплуатации; однако из-за множества вариантов реализации RS-485 (двухпроводная, четырехпроводная, заземление и т. д.) иногда было очень сложно ввести в эксплуатацию многоточечную топологию при использовании устройств от разных поставщиков.
«Транзакция» начинается с передачи начального функционального кода и запроса данных в PDU запроса. Принимающее устройство отвечает одним из двух способов. Если ошибок нет, он ответит кодом функции и ответом данных в ответном PDU. При наличии ошибок устройство ответит кодом функции исключения и кодом исключения в ответе исключения Modbus.
Данные представлены в Modbus с использованием четырех основных таблиц, как показано в таблице 6.1. Метод обработки каждой из этих таблиц зависит от конкретного устройства, так как некоторые могут предлагать единую таблицу данных для всех типов, в то время как другие предлагают уникальные таблицы. Чтобы понять модель данных устройства, необходимо внимательно изучить документацию устройства, поскольку исходные определения Modbus предусматривали только адреса в диапазоне 0–9999. С тех пор спецификация была дополнена, чтобы разрешить до 65 536 адресов во всех четырех таблицах данных. Еще одно предостережение в рамках стандарта заключается в том, что исходное определение предусматривало первую цифру регистра для идентификации таблицы данных.
Таблица 6.1. Таблицы данных Modbus
Таблица данных Доступ Доступ Данные Данные, предоставленные Данные реестра (0-9999) Диапазон регистрации (0-65535) дискретный ввод Один бит Read-To E / O I / O 00001-09999 00001-09999 000001-065535 COIL Один бит Read-Weight Приложение 10001-19999 100001-165535 Регистрация ввода 16-битное слово Read-To- I / O 30001-39999 3003999 300001-365535 Удержание 1240349 16-битное Word Чтение-запись 40001–49999 400001–465535 Функциональные коды, используемые в Modbus, делятся на три категории и обеспечивают Поставщик устройства с некоторой гибкостью в том, как он реализует протокол в устройстве.Функциональные коды в диапазоне 01–64, 73–99 и 111–127 определяются как «общедоступные» и подтверждаются сообществом Modbus-IDA, и их уникальность гарантирована. Этот диапазон реализован не полностью, что позволяет определить коды в будущем. «Определяемые пользователем» функциональные коды в диапазоне 65–72 и 100–110 предназначены для того, чтобы конкретный поставщик мог реализовывать функциональные возможности, соответствующие их конкретному устройству и приложению. Уникальность этих кодов не гарантируется, и они не поддерживаются стандартом. Последняя категория кодов представляет собой «зарезервированные» функции, которые используются некоторыми компаниями для устаревших продуктов, но недоступны для общего пользования.Эти зарезервированные коды включают 8, 9, 10, 13, 14, 41, 42, 90, 91, 125, 126 и 127.
Функциональные коды и запросы данных могут использоваться для выполнения широкого спектра команд. Ниже приведены некоторые примеры команд Modbus:
- •
Чтение значения отдельного регистра
- •
Запись значения в отдельный регистр
- •
- Чтение значений блока Группа регистров
- •
- •
- •
Написать блок значений в группу регистров
- •
Чтение файлов
- •
Написание файлов
- •
Получить диагностические данные устройства .
Варианты
Популярность Modbus привела к разработке нескольких вариантов для удовлетворения конкретных потребностей. К ним относятся Modbus RTU и Modbus ASCII , которые поддерживают передачу двоичных данных и ASCII по последовательным шинам соответственно. Modbus TCP — это вариант Modbus, разработанный для работы в современных сетях с использованием IP. Modbus Plus — это вариант, предназначенный для расширения охвата Modbus через взаимосвязанные шины с использованием методов передачи маркеров. 5
Modbus RTU и Modbus ASCII
Эти аналогичные варианты Modbus используются в асинхронной последовательной связи, и они являются самыми простыми из вариантов, основанных на исходной спецификации. Modbus RTU (рис. 6.4) использует двоичное представление данных, тогда как Modbus ASCII (рис. 6.5) использует символы ASCII для представления данных при передаче по последовательному каналу. Modbus RTU является более распространенной версией и обеспечивает очень компактный фрейм по Modbus ASCII. Modbus ASCII представляет данные как шестнадцатеричное значение, закодированное как ASCII, с двумя символами, необходимыми для каждого байта данных (ASCII PDU в два раза больше размера RTU PDU).Каждый из них использует простой формат сообщения, переносимый в ADU (см. рис. 6.2), состоящий из адреса, функционального кода, полезной нагрузки данных и контрольной суммы, чтобы убедиться, что сообщение было получено правильно.
Рисунок 6.4. Кадр Modbus (Modbus RTU).
Рисунок 6.5. Фрейм Modbus (Modbus ASCII).
Modbus TCP
Modbus также может передаваться через Ethernet с использованием TCP в двух формах. Базовая форма использует исходный ADU Modbus RTU (как показано на рисунке 6.4) и применяет заголовок протокола приложений Modbus (MBAP) для создания нового кадра (рисунок 6.6), который проходит через оставшиеся уровни коммуникационного стека с добавлением соответствующих заголовков (рис. 6.7) перед размещением в сети Ethernet. Этот новый кадр включает в себя всю исходную информацию о проверке ошибок и адресации. Эта форма протокола очень распространена со старыми устаревшими устройствами, которые содержат последовательный интерфейс Modbus RTU и подключены к «серверу устройств», который размещает эту информацию в промышленной сети и получает аналогичный «сервер устройств», преобразуя ее обратно. в серийную форму RTU.
Рисунок 6.6. Кадр Modbus (Modbus через TCP/IP).
Рисунок 6.7. Modbus ADU с дополнительными заголовками.
Modbus TCP является более распространенной формой и использует TCP в качестве транспорта по IP для выдачи команд и сообщений в современных маршрутизируемых сетях. Modbus/TCP удаляет устаревший адрес и проверку ошибок и помещает в новый кадр только Modbus PDU вместе с заголовком MBAP (см. рис. 6.8). «Unit ID» действует как новый адрес сетевого устройства и является частью заголовка MBAP.Проверка ошибок выполняется как часть составного кадра Ethernet.
Рисунок 6.8. Фрейм Modbus (Modbus/TCP).
Modbus plus или modbus+
Modbus Plus на самом деле не вариант базового протокола Modbus, а другой протокол, в котором используются механизмы передачи маркеров для отправки встроенных сообщений Modbus по каналу последовательной связи RS-485 со скоростью передачи до 1 Мбит/с. с использованием однокабельной (без резервирования) и двухкабельной (с резервированием) топологий. Сеть поддерживает возможность широковещательной передачи данных на все узлы и позволяет добавлять «мосты» в сеть, создавая сегментированные сети Modbus, каждая из которых может содержать до 64 адресуемых узлов.Это позволяет создавать очень большие сети Modbus. Modbus+ остается частным протоколом Schneider-Electric. 6
Где используется
Modbus обычно используется между ПЛК (подчиненный) и HMI (ведущий) или между ведущим ПЛК и несколькими подчиненными устройствами, такими как ПЛК, приводы и датчики, как показано на рис. 6.9. . Устройства Modbus могут выступать в качестве «ведущих» для одних устройств и в то же время выступать в качестве «подчиненных» для других устройств. Эта функция распространена в ведущем терминале (MTU), который в качестве ведущего опрашивает данные от нескольких подчиненных ПЛК и интеллектуальных электронных устройств (IED), поддерживая запросы данных в качестве ведомого к другим ведущим устройствам, таким как серверы ICS и HMI.
Рисунок 6.9. Типичное использование Modbus в архитектуре промышленной сети.
Проблемы безопасности
Modbus представляет несколько проблем безопасности:
- •
Отсутствие аутентификации – сеансы Modbus требуют использования только действительного адреса Modbus, функционального кода и связанных данных. Данные должны содержать значения законных регистров или катушек, содержащихся в ведомом устройстве, иначе сообщение будет отклонено. Это требует дополнительной информации о цели, чтобы предоставить действительное сообщение; однако это можно получить либо из анализа сетевого трафика, либо из конфигурации устройства.Modbus поддерживает дополнительные функциональные коды, которые можно использовать без специальных знаний о цели (например, функциональный код 43). Нет подтверждения того, что сообщение было отправлено с легитимного устройства, позволяющего проводить простые атаки типа «человек посередине» (MitM) и повторные атаки.
- •
Отсутствие шифрования – Команды и адреса передаются в виде открытого текста и поэтому могут быть легко перехвачены и подделаны или воспроизведены из-за отсутствия шифрования. Захват сетевых пакетов при обмене данными с устройством Modbus также может раскрыть важную информацию, относящуюся к конфигурации и использованию устройства.
- •
Отсутствие контрольной суммы сообщения (только Modbus/TCP) – команду можно легко подделать, создав Modbus/TCP ADU с нужными параметрами, поскольку контрольная сумма генерируется на уровне передачи, а не приложением слой.
- •
Отсутствие подавления широковещания (последовательные варианты Modbus используются только в многоабонентской топологии). Все последовательно подключенные устройства будут получать все сообщения, а это означает, что широковещательная рассылка неизвестных адресов может использоваться для эффективного отказа в обслуживании (DoS) в цепочке последовательно подключенных устройств.
Рекомендации по безопасности
Modbus, как и многие протоколы промышленного управления, следует использовать только для связи между наборами известных устройств с использованием ожидаемых функциональных кодов. Таким образом, его можно легко отслеживать, устанавливая четкие сетевые зоны и определяя приемлемое поведение. Затем это базовое поведение можно использовать для установления контроля доступа к каналу в зону с помощью устройств, обеспечивающих возможности проверки и фильтрации протоколов (например,г. промышленный брандмауэр с возможностью глубокой проверки пакетов). Также возможно на сетевом уровне создавать отпечатки нормальных шаблонов поведения, которые облегчают создание белых списков сети , которые могут быть реализованы на встроенных и внеполосных устройствах. Для получения дополнительной информации о создании белых списков эта тема подробно обсуждается в Главе 11, «Обнаружение исключений, аномалий и угроз».
Некоторые конкретные примеры сообщений Modbus, которые должны вызывать беспокойство, включают следующее:
- •
TCP-пакеты Modbus неправильного размера или длины.
- •
Функциональные коды, переводящие ведомые устройства в режим «только прослушивание».
- •
Функциональные коды, которые перезапускают связь.
- •
Функциональные коды, которые очищают, стирают или сбрасывают диагностическую информацию, такую как счетчики и диагностические регистры.
- •
Функциональные коды, которые запрашивают информацию о серверах Modbus, конфигурациях ПЛК или другую необходимую информацию для конкретных устройств.
- •
Трафик на порту 502/tcp, который не является Modbus или использует Modbus по неверно сформированному протоколу(ам).
- •
Любое сообщение в PDU исключения (т. е. любой код исключения).
- •
Трафик Modbus от сервера к множеству ведомых устройств (т. е. потенциальный DoS).
- •
Modbus запрашивает списки определенных точек и их значений (т. е. сканирование конфигурации).
- •
Команды для отображения всех доступных функциональных кодов (т.е. сканирование функций).
Системы защиты от вторжений с поддержкой ICS могут быть настроены на отслеживание этих действий с использованием сигнатур Modbus, таких как разработанные и распространяемые Digital Bond в рамках проекта QuickDraw. В более важных областях может потребоваться брандмауэр с поддержкой приложений, фильтр промышленных протоколов или монитор данных приложений для проверки сеансов Modbus и обеспечения того, чтобы Modbus не был «захвачен» и не использовался для скрытой связи, управления и контроля (т.е. основной сеанс TCP/IP на порту 502/tcp не был изменен, чтобы скрыть дополнительные каналы связи в обычном трафике Modbus). Это устройство также можно использовать для ограничения функциональных кодов, передаваемых в зону, только теми, которые разрешены для нормальной работы. Это подробно обсуждается в главе 9 «Создание зон и каналов». На рисунке 6.10 показана конфигурация брандмауэра прикладного уровня на кабелепроводе в зону предприятия, разделяющую четыре HMI, один EWS и два ПЛК с использованием протоколов Modbus/TCP и EtherNet/IP (рисунок 6.1).
Рисунок 6.10. Брандмауэр прикладного уровня — защита зоны Modbus/TCP
(изображение предоставлено Tofino Security — бренд Belden).Программируемые логические контроллеры | ПЛК
ПЛК (программируемый логический контроллер) — это промышленный цифровой компьютер, предназначенный для управления и автоматизации производственных процессов или роботизированных устройств. Программируемые логические контроллеры используются там, где необходимы контроль надежности, простое программирование и диагностика неисправностей. Первоначально они были созданы для замены электромеханических релейных систем в промышленной автоматизации.
ЦП (центральный процессор) является частью системы ПЛК. ЦП ПЛК представляют собой микропроцессорную систему управления и действуют как электронные схемы в промышленном компьютере. Как правило, они встроены и выполняют инструкции из компьютерной программы через языки программирования, выполняя основные математические, логические, управляющие, вводные и выводные операции.
Приложения ПЛК
Контроллеры ПЛК невероятно полезны и имеют множество применений в различных отраслях, таких как производство, производство продуктов питания и напитков, а также управление зданием.Контроль PLC Процесс автоматизации в машин, используемый для:
- Производственные установки
- Управление светофором
- Упаковочные машины
- Лифты и эскалаторы
- Медицинские применения
- Автоматические ворота Системы
- Системы управления нагревами
Как Работа?
Контроллеры ПЛК реагируют на входные данные программного обеспечения и выдают требуемый результат. Программируемые логические контроллеры также могут включать человеко-машинные интерфейсы.
В разных моделях используются разные программы ПЛК в зависимости от языков программирования, используемых в программном обеспечении. Языки программирования, которые используются в программировании ПЛК, включают:
- ST: структурированный текст (текстовый)
- FBD: схема функционального блока (графический)
- LAD: релейная логика (графический)
- STL: оператор Список (текстовый)
- SCL: Язык структурированного управления (графический)
Программирование ПЛК может быть довольно сложным, но существуют более простые варианты на основе изображений, такие как Ladder Logic, который имеет удобные для понимания лестничные диаграммы и улучшить процессы.Ноутбук и программное обеспечение обычно используются для лестничной логики и лестничных диаграмм, однако в некоторых старых моделях используются портативные контроллеры.
Типы ПЛК
Программируемые логические контроллеры можно разделить на несколько категорий, каждая из которых имеет различные функции, характеристики и возможности. Например, Soft PLC основаны на программном обеспечении и используют собственную операционную систему, но не имеют собственного ЦП. Принимая во внимание, что жесткие ПЛК основаны на аппаратном обеспечении и обычно включают только основные функции управления.Полный спектр программируемых контроллеров включает в себя:
- Компактный PLC
- Компактный PLC
- Компактный PLC
- Компактный PLC
- Унитарный PLC
- Модульные PLC
Программируемые контроллеры PLC также могут быть сделаны более эффективными с помощью таких как, Дисплеи HMI, DIN-рейки и коммуникационные модули (такие как MODBUS), которые могут быть расширены до высокофункциональной автоматизированной системы управления с аксессуарами PLC. Дополнительную информацию можно найти в нашем полном руководстве по ПЛК
Программируемые логические контроллеры (ПЛК) | Лестничная логика
До появления твердотельных логических схем логические системы управления разрабатывались и строились исключительно на основе электромеханических реле.Реле далеко не устарели в современной конструкции, но были заменены во многих из их прежних ролей в качестве устройств управления на логическом уровне, чаще всего отнесенных к тем приложениям, которые требуют переключения сильного тока и / или высокого напряжения.
Системы и процессы, требующие управления «вкл/выкл», изобилуют современной торговлей и промышленностью, но такие системы управления редко строятся либо на электромеханических реле, либо на дискретных логических вентилях. Вместо этого цифровые компьютеры удовлетворяют потребности, которые могут быть запрограммированы на выполнение различных логических функций.
История программируемых логических контроллеров
В конце 1960-х годов американская компания Bedford Associates выпустила вычислительное устройство, которое они назвали MODICON . В качестве аббревиатуры это означало Mod ular Di gital Con troller, а позже стало названием подразделения компании, занимающегося проектированием, производством и продажей этих управляющих компьютеров специального назначения.
Другие инженерные фирмы разработали свои собственные версии этого устройства, и в конечном итоге оно стало известно в непатентованных терминах как PLC или P программируемый L ogic C контроллер.Цель ПЛК заключалась в том, чтобы напрямую заменить электромеханические реле в качестве логических элементов, заменив вместо этого твердотельный цифровой компьютер с хранимой программой, способный эмулировать взаимосвязь многих реле для выполнения определенных логических задач.
Релейная логика и ПЛК для программирования
ПЛК имеет множество «входных» клемм, через которые он интерпретирует «высокие» и «низкие» логические состояния датчиков и переключателей. Он также имеет множество выходных клемм, через которые он выводит «высокий» и «низкий» сигналы для питания ламп, соленоидов, контакторов, небольших двигателей и других устройств, поддающихся управлению включением/выключением.
Чтобы упростить программирование ПЛК, их язык программирования был разработан таким образом, чтобы он напоминал схемы релейной логики. Таким образом, промышленный электрик или инженер-электрик, привыкший читать схемы релейной логики, будет чувствовать себя комфортно, программируя ПЛК для выполнения тех же функций управления.
ПЛК— это промышленные компьютеры, поэтому их входные и выходные сигналы обычно составляют 120 вольт переменного тока, как и электромеханические реле управления, для замены которых они были разработаны.Хотя некоторые ПЛК могут вводить и выводить низкоуровневые сигналы постоянного напряжения той же величины, что и в схемах логических элементов, это является исключением, а не правилом. Стандарты подключения сигналов и программирования несколько различаются для разных моделей ПЛК, но они достаточно схожи, чтобы позволить здесь «общее» введение в программирование ПЛК.
На следующем рисунке показан простой ПЛК, как он может выглядеть спереди. Две винтовые клеммы обеспечивают подключение к сети переменного тока 120 В для питания внутренних схем ПЛК, обозначенных L1 и L2.Шесть винтовых клемм с левой стороны обеспечивают подключение к устройствам ввода, каждая клемма представляет отдельный входной «канал» со своей собственной меткой «X».
Нижняя левая винтовая клемма является «общим» соединением, которое обычно подключается к L2 (нейтраль) источника питания 120 В переменного тока.
Внутри корпуса ПЛК, подключенного между каждой входной клеммой и общей клеммой, находится оптоизолирующее устройство (светоизлучающий диод), которое обеспечивает электрически изолированный «высокий» логический сигнал для схем компьютера (фототранзистор интерпретирует сигналы светодиодов). горит) при подаче питания 120 В переменного тока между соответствующей входной клеммой и общей клеммой.Светодиодный индикатор на передней панели ПЛК дает визуальную индикацию входа, находящегося под напряжением:
Выходные сигналы генерируются компьютерной схемой ПЛК, активирующей переключающее устройство (транзистор, симистор или даже электромеханическое реле), соединяющее клемму «Источник» с любой из выходных клемм, помеченных «Y-». Клемма «Источник», соответственно, обычно подключается к стороне L1 источника питания 120 В переменного тока. Как и в случае с каждым входом, светодиодный индикатор на передней панели ПЛК дает визуальную индикацию «запитанного» выхода:
Таким образом, ПЛК может взаимодействовать с реальными устройствами, такими как переключатели и соленоиды.Фактическая логика системы управления устанавливается внутри ПЛК с помощью компьютерной программы. Эта программа определяет, какой выход активируется при каких входных условиях.
Хотя сама программа выглядит как схема лестничной логики с символами переключателей и реле, в ПЛК нет фактических контактов переключателей или катушек реле, создающих логические связи между входом и выходом. Это воображаемых контактов и катушек, если хотите.Программа вводится и просматривается через персональный компьютер, подключенный к порту программирования ПЛК. Рассмотрим следующую схему и программу ПЛК:
Когда кнопочный переключатель не нажат (не нажат), на вход X1 ПЛК питание не подается. Следуя программе, которая показывает нормально разомкнутый контакт X1 последовательно с катушкой Y1, на катушку Y1 не будет подаваться «питание». Таким образом, выход Y1 ПЛК остается обесточенным, а подключенная к нему контрольная лампа остается темной.
Однако, если кнопочный переключатель нажат, питание будет подаваться на вход X1 ПЛК. Любые и все контакты X1, появляющиеся в программе, примут активированное (ненормальное) состояние, как если бы они были релейными контактами, срабатывающими при подаче питания на катушку реле с именем «X1».
В этом случае подача питания на вход X1 приведет к тому, что нормально разомкнутый контакт X1 «замкнется», посылая «питание» на катушку Y1. Когда катушка Y1 программы «подпитается», активируется реальный выход Y1, зажигая подключенную к нему лампу:
Необходимо понимать, что контакт X1, катушка Y1, соединительные провода и «питание», появляющиеся на дисплее персонального компьютера, — все это виртуальные .Они не существуют как настоящие электрические компоненты. Они существуют в виде команд в компьютерной программе — всего лишь части программного обеспечения, — которая просто напоминает настоящую принципиальную схему реле.
Не менее важно понимать, что персональный компьютер, используемый для отображения и редактирования программы ПЛК, не требуется для непрерывной работы ПЛК. После загрузки программы в ПЛК с персонального компьютера персональный компьютер можно отключить от ПЛК, а ПЛК продолжит выполнять запрограммированные команды.
Я включил дисплей персонального компьютера в эти иллюстрации только для вашего удобства, чтобы помочь понять взаимосвязь между реальными условиями (замыкание переключателя и состояние лампы) и состоянием программы («питание» через виртуальные контакты и виртуальные катушки).
Поведение системы управления
Истинная мощь и универсальность ПЛК раскрываются, когда мы хотим изменить поведение системы управления. Поскольку ПЛК является программируемым устройством, мы можем изменить его поведение, изменив команды, которые мы ему даем, без необходимости переконфигурировать подключенные к нему электрические компоненты.
Например, предположим, что мы хотим, чтобы эта схема с выключателем и лампой функционировала в перевернутом виде: нажмите кнопку, чтобы выключила , и отпустите ее, чтобы включила . «Аппаратное» решение потребует, чтобы нормально замкнутый кнопочный переключатель был заменен нормально разомкнутым переключателем, установленным в настоящее время. «Программное» решение гораздо проще: достаточно изменить программу так, чтобы контакт Х1 был нормально замкнутым, а не нормально разомкнутым.
На следующем рисунке показана измененная система в состоянии, когда кнопка не нажата (нажата кнопка , а не ):
На следующем рисунке переключатель показан активированным (нажатым):
Одним из преимуществ реализации логического управления в программном обеспечении, а не в аппаратном, является то, что входные сигналы могут повторно использоваться в программе столько раз, сколько необходимо.Для примера возьмем следующую схему и программу, предназначенную для включения лампы при одновременном нажатии хотя бы двух из трех кнопочных выключателей:
Чтобы построить эквивалентную схему с использованием электромеханических реле, необходимо использовать три реле с двумя нормально разомкнутыми контактами каждое, чтобы обеспечить два контакта на входной переключатель. Однако, используя ПЛК, мы можем запрограммировать столько контактов, сколько пожелаем, для каждого входа «X» без добавления дополнительного оборудования, поскольку каждый вход и каждый выход представляют собой не что иное, как один бит в цифровой памяти ПЛК (либо 0, либо 1). , и может быть вызвано столько раз, сколько необходимо.
Кроме того, поскольку каждый выход в ПЛК также является не чем иным, как битом в его памяти, мы можем назначить контакты в программе ПЛК, «приводимые в действие» состоянием выхода (Y). Возьмем, к примеру, следующую систему, цепь управления пуском и остановом двигателя:
.Кнопочный переключатель, подключенный к входу X1, служит переключателем «Пуск», а переключатель, подключенный к входу X2, служит переключателем «Стоп». Другой контакт в программе, названный Y1, напрямую использует состояние выходной катушки в качестве замыкающего контакта, так что контактор двигателя остается под напряжением после отпускания кнопки «Пуск».Вы можете видеть, что нормально замкнутый контакт X2 отображается в цветном блоке, показывая, что он находится в замкнутом («электропроводящем») состоянии.
Если бы мы нажали кнопку «Старт», вход X1 активировался бы, тем самым «закрывая» контакт X1 в программе, посылая «питание» на «катушку» Y1, возбуждая выход Y1 и подавая питание переменного тока 120 вольт на реальная катушка контактора двигателя. Параллельный контакт Y1 также «замкнется», тем самым зафиксировав «цепь» во включенном состоянии:
Теперь, если мы отпустим кнопку «Пуск», нормально разомкнутый «контакт» X1 вернется в свое «разомкнутое» состояние, но двигатель продолжит работать, потому что пломбированный «контакт» Y1 продолжает обеспечивать «непрерывность». ” для «запитки» катушки Y1, таким образом поддерживая выход Y1 под напряжением:
Чтобы остановить двигатель, мы должны кратковременно нажать кнопку «Стоп», которая подаст питание на вход X2 и «разомкнет» нормально замкнутый «контакт», разорвав непрерывность «катушки» Y1:
При отпускании кнопки «Стоп» вход X2 обесточивается, возвращая «контакт» X2 в нормальное, «замкнутое» состояние.Однако двигатель не запустится снова, пока не будет нажата кнопка «Пуск», потому что «запечатывание» Y1 было потеряно:
Отказоустойчивая конструкция в системах с ПЛК
Здесь важно отметить, что отказоустойчивая конструкция столь же важна для систем, управляемых ПЛК, как и для систем с электромеханическим релейным управлением. Всегда следует учитывать влияние неисправной (разомкнутой) проводки на управляемое устройство или устройства.В этом примере схемы управления двигателем у нас есть проблема: если бы входная проводка для X2 (переключатель «Стоп») не размыкалась, не было бы способа остановить двигатель!
Решением этой проблемы является изменение логики между «контактом» X2 внутри программы ПЛК и фактическим кнопочным выключателем «Стоп»:
Когда нормально замкнутый кнопочный переключатель «Стоп» не нажат (не нажат), на вход X2 ПЛК подается напряжение, таким образом «замыкая» «контакт» X2 внутри программы.Это позволяет запустить двигатель, когда на вход X1 подается питание, и позволяет ему продолжать работу, когда кнопка «Пуск» больше не нажата. При нажатии кнопки «Стоп» вход X2 обесточивается, тем самым «размыкая» «контакт» X2 внутри программы ПЛК и отключая двигатель.
Таким образом, мы видим, что между этим новым дизайном и предыдущим нет никаких операционных отличий. Однако, если входная проводка на входе X2 не разомкнется, вход X2 обесточится так же, как и при нажатии кнопки «Стоп».Результатом обрыва проводки на входе X2 является немедленное отключение двигателя.
Это более безопасная конструкция, чем показанная ранее, в которой неисправность проводки переключателя «Стоп» привела бы к невозможности выключения двигателя. В дополнение к входным (X) и выходным (Y) программным элементам, ПЛК обеспечивают «внутренние» катушки и контакты без внутренней связи с внешним миром. Они используются почти так же, как «реле управления» (CR1, CR2 и т. д.) используются в стандартных релейных схемах: для обеспечения инверсии логического сигнала, когда это необходимо.
Чтобы продемонстрировать, как можно использовать одно из этих «внутренних» реле, рассмотрим следующий пример схемы и программы, предназначенной для имитации функции вентиля И-НЕ с тремя входами. Поскольку программные элементы ПЛК обычно обозначаются отдельными буквами, я буду называть внутреннее управляющее реле «C1», а не «CR1», как это принято в схеме управления реле:
.В этой схеме лампа будет гореть до тех пор, пока любая из кнопок не нажата (не нажата).Чтобы лампа выключилась, нам нужно будет активировать (нажать) все три переключателя, например:
Расширенная функциональность ПЛК
В этом разделе, посвященном программируемым логическим контроллерам, показан лишь небольшой пример их возможностей. Как и компьютеры, ПЛК могут выполнять функции синхронизации (для эквивалента реле с задержкой), барабанную последовательность и другие расширенные функции с гораздо большей точностью и надежностью, чем это возможно при использовании электромеханических логических устройств.Большинство ПЛК имеют гораздо больше шести входов и шести выходов. На следующей фотографии показаны несколько модулей ввода и вывода одного ПЛК Allen-Bradley.
Благодаря тому, что каждый модуль имеет шестнадцать «точек» ввода или вывода, этот ПЛК может контролировать и управлять десятками устройств. ПЛК, встроенный в шкаф управления, занимает мало места, особенно учитывая эквивалентное пространство, которое потребовалось бы электромеханическим реле для выполнения тех же функций:
Удаленный мониторинг и управление ПЛК через цифровые компьютерные сети
Одним из преимуществ ПЛК, которое просто нельзя дублировать электромеханическими реле, является удаленный мониторинг и управление через цифровые компьютерные сети.Поскольку ПЛК представляет собой не что иное, как цифровой компьютер специального назначения, он может довольно легко взаимодействовать с другими компьютерами. На следующей фотографии показан персональный компьютер, отображающий графическое изображение реального процесса измерения уровня жидкости (насосная или «подъемная» станция муниципальной системы очистки сточных вод), управляемого ПЛК.