Что такое программируемый логический контроллер (ПЛК). Как работают ПЛК в системах автоматизации. Где применяются программируемые контроллеры в промышленности. Какие языки программирования используются для ПЛК. Каковы преимущества использования ПЛК.
Что такое программируемый логический контроллер (ПЛК)
Программируемый логический контроллер (ПЛК) — это промышленный цифровой компьютер, предназначенный для управления и автоматизации производственных процессов. ПЛК представляет собой твердотельную систему управления с программируемой пользователем памятью для хранения инструкций по выполнению различных функций:
- Управление вводом-выводом
- Реализация логических операций
- Синхронизация процессов
- Счет и измерение
- ПИД-регулирование
- Обмен данными
- Выполнение арифметических операций
- Обработка и хранение данных
ПЛК изначально разрабатывались как замена электромеханическим релейным системам в промышленной автоматизации. Сегодня это универсальные устройства, способные управлять сложными технологическими процессами.
Архитектура и принцип работы ПЛК
Ключевым компонентом ПЛК является центральный процессор (ЦП), представляющий собой микропроцессорную систему управления. ЦП выполняет инструкции, записанные в программной памяти контроллера, осуществляя базовые математические, логические и управляющие операции. Как работает типичный ПЛК?
- Считывание входных сигналов с датчиков и других устройств
- Выполнение пользовательской программы, хранящейся в памяти
- Формирование выходных сигналов для управления исполнительными механизмами
- Обновление внутренних переменных и диагностика системы
- Обмен данными с другими устройствами по промышленным сетям
ПЛК работают циклически, непрерывно повторяя этот алгоритм. Время цикла современных контроллеров составляет единицы миллисекунд, что обеспечивает высокое быстродействие системы управления.
Области применения программируемых логических контроллеров
Благодаря своей надежности, гибкости и простоте программирования, ПЛК нашли широкое применение в различных отраслях промышленности и инфраструктуры:
- Автоматизация производственных линий и отдельных станков
- Управление конвейерными и упаковочными системами
- Контроль работы промышленных роботов
- Автоматизация процессов в пищевой промышленности
- Управление системами вентиляции, отопления и кондиционирования
- Контроль работы лифтов и эскалаторов
- Управление дорожными светофорами и информационными табло
- Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения
- Управление автоматическими воротами и шлагбаумами
Где еще можно встретить ПЛК? Эти устройства активно применяются в энергетике для управления генераторами и распределительными сетями, в нефтегазовой отрасли для автоматизации добычи и переработки, а также во многих других сферах, требующих надежного и гибкого управления технологическими процессами.
Языки программирования ПЛК
Для программирования ПЛК используются специальные языки, стандартизированные международным стандартом IEC 61131-3. Какие языки наиболее распространены?
- LD (Ladder Diagram) — язык релейно-контактных схем
- FBD (Function Block Diagram) — язык функциональных блоковых диаграмм
- ST (Structured Text) — структурированный текст
- IL (Instruction List) — список инструкций
- SFC (Sequential Function Chart) — язык последовательных функциональных схем
Выбор языка программирования зависит от сложности решаемой задачи, опыта программиста и предпочтений конкретного производителя ПЛК. Язык релейно-контактных схем (LD) остается наиболее популярным благодаря своей наглядности и простоте освоения специалистами с базовыми знаниями электротехники.
Преимущества использования ПЛК в промышленной автоматизации
Почему программируемые логические контроллеры столь популярны в современной промышленности? Рассмотрим ключевые преимущества этих устройств:
- Надежность: ПЛК разработаны для работы в жестких промышленных условиях, устойчивы к вибрациям, электромагнитным помехам и перепадам температур.
- Модульность: возможность легкого расширения системы путем добавления новых модулей ввода-вывода.
- Простота программирования: специализированные языки позволяют быстро создавать и отлаживать управляющие программы.
- Гибкость: один ПЛК может заменить множество специализированных устройств управления.
- Коммуникационные возможности: поддержка различных промышленных сетей и протоколов для интеграции в сложные системы управления.
- Диагностика: развитые средства самодиагностики и удаленного мониторинга.
- Долговечность: длительный срок службы и поддержка производителями.
Эти преимущества делают ПЛК оптимальным выбором для создания надежных и эффективных систем автоматизации в различных отраслях промышленности.
ПЛК в системах SCADA и распределенного управления
Программируемые логические контроллеры являются ключевым элементом современных систем диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) и распределенных систем управления (РСУ). Как ПЛК интегрируются в эти системы?
- В системах SCADA контроллеры выступают в роли устройств нижнего уровня, собирающих данные с датчиков и управляющих исполнительными механизмами.
- ПЛК обмениваются информацией с верхним уровнем системы (серверами и рабочими станциями операторов) по промышленным сетям.
- В распределенных системах управления несколько ПЛК могут работать совместно, обмениваясь данными и распределяя задачи управления между собой.
- Контроллеры обеспечивают локальное управление технологическими процессами, даже при потере связи с верхним уровнем системы.
Интеграция ПЛК в системы SCADA и РСУ позволяет создавать масштабируемые и надежные решения для автоматизации сложных производственных комплексов и инфраструктурных объектов.
Тенденции развития технологий ПЛК
Технологии программируемых логических контроллеров постоянно развиваются. Какие тенденции наблюдаются в этой области?
- Повышение вычислительной мощности и объема памяти контроллеров
- Интеграция функций безопасности и противоаварийной защиты
- Развитие средств кибербезопасности
- Поддержка технологий промышленного интернета вещей (IIoT)
- Внедрение элементов искусственного интеллекта и машинного обучения
- Упрощение интеграции с облачными платформами
- Развитие графических средств программирования и симуляции
Эти тенденции направлены на повышение функциональности ПЛК, упрощение их программирования и обслуживания, а также на интеграцию контроллеров в современные цифровые экосистемы промышленных предприятий.
Выбор ПЛК для конкретной задачи автоматизации
При выборе программируемого логического контроллера для решения конкретной задачи автоматизации необходимо учитывать ряд факторов:
- Количество и тип входов/выходов
- Требуемая производительность процессора
- Объем памяти для программ и данных
- Поддерживаемые протоколы связи
- Условия эксплуатации (температура, влажность, вибрации)
- Наличие специализированных функций (ПИД-регулирование, управление движением)
- Возможности расширения системы
- Стоимость контроллера и сопутствующего программного обеспечения
Правильный выбор ПЛК позволяет создать оптимальную по стоимости и функциональности систему управления, обеспечивающую эффективное решение поставленных задач автоматизации.
Программируемый логический контроллер — Глоссарий
- Проекты
- Публикации Развернуть или свернуть
- Темы Развернуть или свернуть
- Новости и обновления
- События
- Глоссарий
- О CSRC Развернуть или свернуть
Поиск
Сортировать по
Релевантность (наилучшее соответствие)Срок (A-Z)Срок (Z-A)
Пункты на странице 100200500Все
- Глоссарий
А | Б | С | Д | Е | Ф | г | ЧАС | я | Дж | К | л | М | Н | О | п | Вопрос | р | С | Т | U | В | Вт | Икс | Д | Z
Programmable Logic Controller
Abbreviation(s) and Synonym(s):
PLC
CNSSI 4009-2015
NIST SP 1800-10B
NIST SP 1800-10C
NIST SP 1800-23
NIST SP 800-160 Том.
2 Rev. 1
NIST SP 800-172
NIST SP 800-82 Rev. 2
NISTIR 8183
NISTIR 8183 Rev. 1
NISTIR 8183A Vol. 2
NISTIR 8183A Том. 3
Определения:
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.
NIST SP 800-82 Ред. 2 под программируемым логическим контроллером (ПЛК) от Словарь по автоматизации, системам и приборам
НИСТИР 8183 от NIST SP 800-82 Ред.
2 NISTIR 8183 Ред. 1 от NIST SP 800-82 Ред. 2
НИСТИР 8183A Том. 1
NISTIR 8183A Том. 2
НИСТИР 8183A Том. 3
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
под программируемым логическим контроллером (ПЛК)
Программируемые логические контроллеры | ПЛК
ПЛК — Программируемые логические контроллеры
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. ПЛК контролируют процесс автоматизации в оборудовании, используемом для:
- Производственных установок
- Управление светофорами
- Упаковочные машины
- Лифты и эскалаторы
- Медицинское оборудование
- Автоматические системы ворот
- Системы управления отоплением0004
Как работает ПЛК?
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 при программировании ПЛК, включают:
- ST: структурированный текст (текстовый)
- FBD: схема функциональных блоков (графический)
- LAD: Релейная логика (графическая)
- STL: Список операторов (текстовая)
- SCL: Язык структурированного управления (графическая)
Программирование ПЛК может быть довольно сложным, но есть более простые, основанные на изображениях доступные варианты, такие как Ladder Logic, которая имеет удобные для пользователя диаграммы Ladder для понимания и улучшения процессов. Ноутбук и программное обеспечение обычно используются для лестничной логики и лестничных диаграмм, однако в некоторых старых моделях используются портативные контроллеры.
