Классификация ПЛК. Моноблочные контроллеры. Модульные контроллеры. PC-base контроллеры

Классификация программируемых логических контроллеров

Современные ПЛК очень разнообразны. Они применяются для автоматизации, как малых промышленных объектов (обрабатывающее оборудование, участки цехов), так и для управления технологическими процессами всего предприятия. При рассмотрении ПЛК наиболее важными параметрами считаем следующие: число входных каналов; стоимость системы.

ПЛК можно таким образом разделить на следующие классы [11]: ПЛК средней производительности; высокопроизводительные ПЛК.

ПЛК средней производительности представляют собой, как правило, слабо расширяемые конструкции, в основе которых однокристальный микроконтроллер. Такие ПЛК устанавливаются или вблизи контролируемого (управляемого) объекта или встраиваются в сам объект. Ограниченность габаритов объектов накладывают ограничения и на габаритные размеры ПЛК, которые должны быть вследствие этого компактными. Одним из основных параметров является его невысокая стоимость (менее $500). Такие ПЛК разрабатывают 1 -2 человека. Примером такой системы может служить регулятор потока газа [12]. Система включает ПЛК в стандарте MicroPC фирмы Octagon Systems, платы аналогового и цифрового ввода/вывода, датчиков и оптомодулей управления клапанами.

ПЛК с единицами десятков входных каналов должны иметь ограниченную возможность расширения. Стоимость такого ПЛК обычно также должна быть невысокой ($500-$2000). ПЛК такого класса разрабатывают уже 2-4 человека.

Примером может служить автоматизированная система управления (АСУ) приготовления бетонных смесей, внедренная на ряде предприятий России и выполненной фирмой "Элтикон" [13]. Система выполнена на базе промышленного компьютера фирмы Octagon Systems и отечественных модулей расширения (каналы ввода-вывода дискретных сигналов с гальванической развязкой, первичные и вторичные преобразователи сигналов с датчиков). Производительность системы составляет до 60 кубических метров смеси в час.

ПЛК также делятся на две основные эксплуатационные группы: ПЛК, работающие в расширенном температурном диапазоне; ПЛК повышенной прочности и защиты. ПЛК первой группы собираются из специальных компонент и требуют длительной разработки. Так, ПЛК средней производительности первой группы на Западе разрабатываются несколько лет, а ПЛК второй группы в течение года или несколько больше, а аналогичные по функциональным возможностям гражданские компьютеры только полгода. Соответственно и стоимость ПЛК различается в несколько раз.

Микропроцессорное оборудование в частности ПЛК. В зависимости от функц. возможностей, техн-х характеристик, и конструктивного исполнения контроллшера можно условно разделить на 3 вида:

- моноблочные (компактные)

- модульные

- ПК контроллеры (ПК совместимые контроллеры)

1) Моноблочный контроллер - представляет собой микропроцессорное устройство в едином конструктиве которого располагаются: источник питания, ЦП, память, включ. память программ, память переменных, как правило энергонезависимы, встроенные порты для выхода в сеть фиксированное число каналов аналогового или дискретного ввода-вывода, встроенный ПИД-регулятор с автонастройкой или без него, слотрасширения для выполнения дополнительных модулей, ЖК дисплей, индикаторы состояния контроллера. Все это выполнено в одном корпусе. Как правило контроллеры устанавливаются на DIN рейку. Соединение между модулями осущ-ся с помощью разьемов или проводников с наконечниками под винт. Помимо данных общих характеристик контроллеры различаются набором встроенных функций числом булевых команд и способом программирования.

Примеры моноблочных контроллеров:

FPO япония

Simatic C200/300 - гемания

TSX Zelio/ Twido - Франция

Decont 182 - Россия

TSX Zelio явл. младшей моделью контроллера фирмы Shneider Electric. Компания производителей относит его к классу интелектуальных реле. Предназначены для решения простейших задач управления, связанных с коммуникацией тех или иных элек-ых целей связанных с заданной логики и временной задержки. Например, управление освещением, вентиляции и т.д. Содержит:

1) выдвижное крепление

2) источник питания 24 V (постоянное) и 100, 240 В переменого тока

3) ЖК дисплей вмещающий 4 строки 12 символов

4) может комплектоваться как с аналоговым от 0 до 10 в входами или дискретнами 24 V

5) имеет встроенный календарь реального времени позволяющий задавать дату или график коммуникации и функциональные клавиши для программирования.

Программирование и отладка осуществляется с функц. клавитуатурой на языке LD или со спец. програмным пакетом Zelio soft с последующей загрузкой прогаммы через COM порт.

2) модульные контроллеры - состоят из функциальных модулей, устанавл. в каркасе (корзина, шасси, крейк) или монтируемых на DIN рейку.

К этим модулям относятся: микропроц. модуль, модуль питания, коммуникационный модуль, модули ввода-вывода, а также специальные модули. Одним из представителей модульных контроллеров явл. Modicon TSX Premium фирмы Schneider Electric (Франция) Относятся к модульным программируемым логическим контроллерам среднего класса. Помимо базовой конфигурации коонтроллер включает в себя до 64 специализ. модулей среди которых 4 модуля Ethernet, 8 модулей по IC протоколу, контроллер позволяет установить модуль ввода-вывода на расстоянии до 50 м. при помощи шины BUS и обладает высокой скоростью обмена информацией. Скорость обмена по внутренней шине около 10мб/с, время выполнеия логической операции 0,06 мс, целочисленной 0,08 мс, с плавающей запятой 1,5 мс.

Контроллер позволяет подключить до 2048 дискретных входов/выходов и до 256 аналоговых входов/выходов. Широкий набор специализ. модулей ... как модули управления движением, управления шаговым двигателем, измерения веса и т.д. Программным обеспечением явл. PL7 с набором стандартных языков программирования кроме FBD блока. Имеется встроенные функц. блоки регуляторов, управления асинхронным двигателем. Т.о. контроллер Modicon TSX Premium обеспечивает аппартную платформу для создания распред. сист. управления и автоматизации сложных производственных систем. Контроллер используют в качестве единой коммуникац. среды протокол Ithernet TCP/IP обеспечивает прием передачу до 800 сообщений в сек. для размещения пользоват. web- страниц, ссылок и документаций имеется специальный коммуникац. модуль с обьемом памяти 8 Мб, обеспечивающий подключение 10-100 Мб/с. Web-сервер, встроенный в данный модуль имеет готовые страницы диагностики управления, сигнализации и отображения данных в виде таблиц и графиков, обладает повышенной надежностью за счет дублирования интерфейса ввода-вывода, безударным переключением управления испольнительными механизмами, мощными дигностическими ф-ми/ системная дигностика каждого модуля, канала ввода-вывода, дигностика приложений и ситемы визуализации при переходе с основного проца на резервный.

3) PC совместимые контроллеры.

Составляют отдельный класс програмируемых логических контроллеров, значение и роль которых возрастает с развитием Internet технологии. Характеризуются встроенной операцинкой (Windows, Unix, Dos, Linux, MiniOS7, OS9, и т.д.) с использованием стандартных систем. шин и возможностью использования стандартного прог. обеспечения (ISAGraph, C, Pascal, VB, Assembler, SCADA-сист., Trace Mode и др.) баз данных, коммуникац. сандартов наличием OPS сервера и др. ПК соовместим. функций. ПК совместим. контроллеры таким образом могут использовать богатое прог. обеспечение независимых производителей. Большой обьем памяти чем традиционное ПЛК, возможностьб расширения о модерниз. а также лучшего дигностирования. Однако эти контроллеры обладают исбыточностью вычислительных ресурсов и ф-ции ввиду их универсальности, возможностью зависания, рестарта, пониженной надежностью за счет множества компонентоов (приложений) на платформе ПК. Для большинства практических применений влияние этих недостатков может быть устранено.

Одним из представителей PC совместимых контроллеров явл. контроллер i7188 фирмы ICP DAS Тайвань пользует проц AMD 80188 частотой 40 МГц, различные варианты памяти, порядка около 512 Мб. Встроеная операц. система MSDOS и MiniDC7. Програмное обеспечение ISA Graph, C, Assembler, SCADA-система, Trace Mode 5.0. Выпускаются различными модулями ввода-вывода, как дискретных так и аналоговых и модулями коммуникации, часов реального времени, спец. модулями и т.д.