Виды и классификация контроллеров автоматизации

Программируемый логический контроллер (ПЛК) – это специальное устройство, разработанное для автоматизации оборудования в промышленных условиях. По своим функциям ПЛК напоминает домашний ПК. У него есть источник питания, ЦП, устройства ввода и вывода, память и ПО. Существенная разница в том, что ПЛК может выполнять дискретные и непрерывные функции. По сути, логический контроллер – это «защищенный» компьютер, который управляет электромеханическими процессами в промышленной среде.

Кроме оборудования на производстве необходимы те инструменты, которые помогут его контролировать

В этой статье мы рассмотрим, какие бывают контроллеры автоматизации, их виды и классы.

Размер ПЛК

В этой категории различают малые, средние и большие ПЛК.

Малые ПЛК

Это небольшие контроллеры на 15–100 входов и выходов, предназначенные для управления небольшими машинами, например двигателями. Как правило, малый ПЛК оснащается портами последовательной связи, настроенными для подключения к приводам и датчикам по каналам RS-232 или RS-485. Малые контроллеры можно приобрести в виде отдельных модулей, чтобы их можно было легко встроить в существующие системы управления.

Средние ПЛК

Такие контроллеры рассчитаны на 100–300 входов и выходов. С их помощью можно автоматизировать управление более крупным оборудованием вроде сборочных линий. По сравнению с малыми ПЛК, средние контроллеры обладают:

• большим объемом памяти;
• расширенными коммуникационными портами;
• более высокой скоростью обработки;
• дополнительными устройствами ввода/вывода.

ПЛК среднего размера позволяют устанавливать множество подключаемых модулей на объединительной плате системы.

Большие ПЛК

Эти контроллеры рассчитаны на 300–2000 входов/выходов. Большие ПЛК позволяют автоматизировать управление крупногабаритным оборудованием, например турбинами.

Большие контроллеры применяются там, где необходимо управлять сложными технологическими процессами. Как правило, ПЛК такого типа используют в диспетчерских, на крупных фабриках, электростанциях и др.

Конфигурация оборудования

В зависимости от конфигурации логические контроллеры бывают компактными и модульными.

Компактный контроллер

Это небольшой ПЛК, с помощью которого можно решить небольшие задачи автоматизации. Он включает встроенный язык программирования, а также обширный и удобный набор инструкций, что упрощает кодирование определенных программ.

К основным компонентам компактного ПЛК относятся:

• устройства ввода/вывода;
• батарея;
• блок, который обрабатывает данные;
• разъемы для подключения переключателей и датчиков.

В отличие от центральных блоков управления технологическими процессами, компактные ПЛК меньше по размеру и более портативны, поскольку не требуют высоковольтных кабелей.

Модульный контроллер

Модульный ПЛК основан на программируемых аппаратных модулях. Позволяя пользователям настраивать и перенастраивать свои контроллеры, модульные ПЛК экономят деньги производителей на внешнем интерфейсе, упрощая требования к установке и настройке.

Кроме того, их можно легко заменить с помощью обновлений: не нужно отказываться от них, когда становятся доступными более продвинутые технологии. Это делает их привлекательными для быстрорастущих компаний, планирующих быстро выйти на новые рынки.

Модуль ввода/вывода

По этой классификации ПЛК могут оснащаться дискретными или аналоговыми устройствами ввода/вывода.

Дискретный ввод/вывод

Это наиболее распространенный тип. Данный интерфейс соединяет полевые устройства ввода типа «вкл/выкл», такие как селекторные переключатели, кнопки и концевые выключатели. Каждый бит дискретного ввода и вывода представляет собой полный информационный элемент сам по себе и обеспечивает состояние некоторого внешнего контакта или сообщает о наличии или отсутствии питания в цепи обработки.

Аналоговый ввод/вывод

Типичные аналоговые входы и выходы варьируются от 0 до 20 мА, от 4 до 20 мА или от 0 до 10 вольт. Аналоговые входы являются непрерывными, например передавая сигнал от преобразователя давления и температуры. Аналоговые выходы – это управляющие элементы, используемые для оборудования, такого как приводы электродвигателей.

Источник питания

По этому параметру ПЛК можно разделить на два основных типа:

1. Без встроенного источника питания – подключаются к внешнему источнику питания, например зарядным батареям.
2. Со встроенным источником постоянного напряжения на 24 В или 48 В.

Второй вариант ПЛК более эффективен – нет необходимости приобретать отдельный аккумулятор или трансформатор. Кроме того, такие контроллеры не требуют отдельного устройства преобразования напряжения и сокращают количество компонентов, которые могут выйти из строя.

Преимущества использования ПЛК

ПЛК были стандартным элементом конструкции промышленного оборудования на протяжении многих десятилетий. Вот какие преимущества ПЛК делают их столь популярным выбором:

• Программирование ПЛК довольно интуитивно понятно. Их языки программирования просты по сравнению с другими промышленными системами управления, что делает ПЛК отличным выбором для компаний, стремящихся свести к минимуму сложность и затраты.
• ПЛК – это зрелая технология, за которой стоят годы испытаний и анализа. Легко найти надежные исследования по различным типам ПЛК и исчерпывающие учебные пособия по их программированию и интеграции.
• ПЛК доступны в широком диапазоне цен, включая множество базовых моделей, которые часто используют малые предприятия и стартапы.
• ПЛК чрезвычайно универсальны, и большинство моделей подходят для управления широким спектром процессов и систем.
• ПЛК – это полностью твердотельные устройства, то есть в них нет движущихся частей. Это делает их исключительно надежными и более способными выдерживать сложные условия, присутствующие на многих промышленных объектах.
• ПЛК имеют относительно небольшое количество компонентов, что упрощает поиск и устранение неисправностей и помогает сократить время простоя на техническое обслуживание.
• ПЛК эффективны и не потребляют много электроэнергии. Это помогает экономить энергию и может упростить рассмотрение проводки.

Критерии выбора ПЛК

Выбор правильного ПЛК будет зависеть от потребностей и размера системы автоматизации. Вот что необходимо учесть:

• Является ли предлагаемая система для автоматизации новой или уже существующей – важно убедиться в том, что контроллер работает с сопряженным оборудованием.
• Условия окружающей среды, которые влияют на производительность ПЛК – типичные контроллеры работают при температуре от 0 до 55 °C.
• Количество дискретных и аналоговых устройств – определяет количество соединений ввода/вывода, которое потребуется ПЛК.
• Требования к ЦП – это важно для расчета объема ОЗУ, необходимого для обработки и хранения данных.
• Совместимость с инструкциями 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.