Раздел 2. Программируемые контроллеры и программно-аппаратные комплексы

Тема 2.1. Программируемые логические контроллеры

Определение ПЛК

Любая машина, способная автоматически выполнять некоторые операции, имеет в своем составе управляющий контроллер модуль, обеспечивающий логику работы устройства.

Технически контроллеры реализуются по-разному. Это может быть механическое устройство, пневматический или гидравлический автомат, релейная или электронная схема или даже компьютерная программа.

В случае, когда контроллер встроен в машину массового выпуска, стоимость его проектирования распределена на большое число изделий и мала в отношении к стоимости изготовления. В случае машин, изготавливаемых в единичных экземплярах, ситуация обратная. Стоимость проектирования контроллера доминирует по отношению к стоимости его физической реализации.

При создании машин, занятых в сфере промышленного производства, как правило, приходится иметь дело не более чем с единицами однотипных устройств. Кроме того, очень существенной
здесь является возможность быстрой перенастройки оборудования на выпуск другой продукции.

Контроллеры, выполненные на основе реле или микросхем с
«жесткой» логикой, невозможно научить делать другую работу
без существенной переделки. Очевидно, что такой возможностью
обладают только программируемые логические контроллеры
(ПЛК).

Физически, типичный ПЛК представляет собой блок, имеющий определенный набор выходов и входов, для подключения
датчиков и исполнительных механизмов (рис. 2.1). Логика управления описывается программно на основе микрокомпьютерного
ядра. Абсолютно одинаковые ПЛК могут выполнять совершенно
разные функции. Причем для изменения алгоритма работы не
требуется каких-либо переделок аппаратной части. Аппаратная
реализация входов и выходов ПЛК ориентирована на сопряжение
с унифицированными приборами и мало подвержена изменениям.

Рис. 2.1. Принцип работы ПЛК

Задачей прикладного программирования ПЛК является только
реализация алгоритма управления конкретной машиной. Опрос
входов и выходов контроллер осуществляет автоматически, вне
зависимости от способа физического соединения. Эту работу выполняет системное программное обеспечение. В идеальном случае
прикладной программист совершенно не интересуется, как подсоединены и где расположены датчики и исполнительные механизмы. Мало того, его работа не зависит от того, с каким контроллером и какой фирмы он работает. Благодаря стандартизации языков программирования прикладная программа оказывается переносимой. Это означает, что ее можно использовать в любом ПЛК,поддерживающем данный стандарт.

Программируемый контроллер — это программно управляемый дискретный автомат, имеющий некоторое множество входов, подключенных посредством датчиков к объекту управления,
и множество выходов, подключенных к исполнительным устрой-
ствам. ПЛК контролирует состояния входов и вырабатывает опре-
деленные последовательности программно заданных действий, от-
ражающихся в изменении выходов.

ПЛК предназначен для работы в режиме реального времени в
условиях промышленной среды и должен быть доступен для программирования неспециалистом в области информатики [6].