Программируемые логические контроллеры

Программируемые логические контроллеры (ПЛК) – это сердце систем автоматизации, диспетчеризации и управления. Они принимают данные с датчиков и контрольно-измерительных приборов, обрабатывают полученную информацию, а затем выдают управляющие команды оборудованию.

Устройство контроллера предполагает наличие центральной микросхемы, куда записывается программа действий, памяти с аккумуляторной батареей, часов реального времени, интерфейсов ввода/вывода и системы защиты для преобразования напряжения на входах и выходах.

Выбор ПЛК – ответственная задача, которая затрудняется большим разнообразием производителей и устройств, представленных на современном рынке. Рассмотрим критерии, на которые стоит ориентироваться при выборе контроллера и алгоритм действий.

• Компания-производитель

Первоочередная задача – определиться с производителем ПЛК. Самые популярные иностранные бренды – Omron, Siemens, Schneider Electric, отечественные – «Контар», «ОВЕН», «Текон», Segnetics, Fastwel.

Если на объекте уже применяются контроллеры, выбор стоит сделать в пользу устройств того же производителя. Это позволит добиться единообразия и избавит от необходимости подключать к каждому агрегату свой ПЛК. Такой подход упростит обслуживание производства, позволит оптимизировать склад запчастей и сократить расходы на обучение обслуживающего персонала.

• Программное обеспечение

Программирование ПЛК осуществляется на пяти языках, описанных в стандарте IEC 61131. Часть производителей разрабатывает программный инструментарий с учетом аппаратных особенностей своих устройств, другие применяют независимый программный комплекс для промышленной автоматизации CODESYS, для работы с которым нужно установить библиотеку конкретного производителя. При выборе устройства нужно ориентироваться на опыт своих специалистов в работе с этим инструментарием.

• Число точек ввода/вывода

Важно точно определить, какое наибольшее количество дискретных устройств (датчиков и исполнительных механизмов) будет использоваться, чтобы подобрать контроллер нужной производительности с учетом резервирования.

Обычно производители указывают эту характеристику для самого мощного контроллера линейки, то есть с учетом модулей расширения. Число аналоговых сигналов, как правило, соответствует количеству модулей расширения.

Все ПЛК условно делятся на Small (малые), Middle (средние) и Large (большие).

• Малые ПЛК используются для автоматизации небольших производств, OEM-производителей технологических установок и автоматических линий с числом подключений около 100. Они, как правило, имеют не более 8 аналоговых входов/выходов, если нужно больше, стоит рассматривать контроллеры средней категории.
• Средние ПЛК чаще всего предлагаются в модульном исполнении для удобства создания разных конфигураций автоматизации. Это самая разнообразная ниша программируемых контроллеров. Устройства такого типа оптимальны для автоматизации технологических линий и производственных цехов.
• Большие ПЛК применяются для автоматизации крупных дискретных производств, целых заводов. По функционалу они схожи с контроллерами среднего класса.

• Интерфейс сетей

Существует множество интерфейсов работы сетей автоматизации: RS-232, RS-485, AS-Interface, CAN, Modbus, Profibus, ControlNet, DeviceNet и другие. Они отличаются по назначению, поэтому в рамках нового проекта важно изучить, какой интерфейс будет оптимален для выполнения поставленной задачи. А если требуется наладить обмен между действующими и вновь вводимыми контроллерами, они должны поддерживать одинаковый интерфейс.

Итак, алгоритм выбора контроллера включает 5 шагов:

1. Определение, какие устройства уже применяются на объекте.
2. Выбор производителя контроллеров.
3. Подсчет числа точек ввода/вывода.
4. Подсчет количества аналоговых сигналов.
5. Выбор протоколов сети для взаимодействия с датчиками и взаимосвязи с верхним уровнем системы автоматизации.

На заметку. Если число точек ввода/вывода в выбранной вами модели контроллера близко к максимуму, стоит отдать предпочтение более мощному устройству другой серии, иначе возникнут сложности при расширении системы.

Вопрос производительности

Все контроллеры работают циклически. Их рабочий цикл включает три этапа:

1. Чтение входов (показателей датчиков и исполнительных механизмов).
2. Выполнение кода программы.
3. Выдача результатов на выход.

На выполнение всего этого процесса необходимо определенное время, которое называется общим временем реакции системы, его важно учитывать при построении быстродействующих систем.

Обычно цикл программы ПЛК составляет от 1 до 100 мс. В системах со множеством входов и большим кодом программы, где присутствуют сложные функции и процедуры, цикл может достигать 500 мс.

Производительность современных контроллеров высока, и все они рассчитаны на циклическое выполнение сложных программ. Поэтому на практике проблем с производительностью обычно не возникает.

Итак, все современные контроллеры способны справиться с возлагаемыми на них задачами и имеют достаточную производительность. Поэтому при выборе устройства нужно ориентироваться на аппаратные характеристики и возможности среды разработки. В идеале доверить программирование контроллеров следует профессионалам, которые имеют большой опыт в работе с подобными устройствами.