Первоначально, системы логического управления разрабатывались на основе работы электромагнитных реле, сегодня большая их часть заменена программируемыми контролерами, хотя реле не утратили своей актуальности, и продолжают использоваться по сей день.
Что касается ПЛК, то такие устройства позволяют осуществлять контроль над производственным процессом, в котором задействованы сразу несколько процессов, протекающих параллельно. Для их реализации необходимо использовать контроллеры, позволяющие программировать самые разнообразные логические функции.
Для решения этой задачи к исходу 1960 годов компанией Betford Associates (США) было разработано компьютерное устройство, получившее название MODICON, впоследствии оно стало названием того подразделения компании, которое занялось проектированием устройства, его созданием и продажей.
Позднее и другие компании занялись разработкой подобного устройства, которое в конечном итоге получило название «программируемый логический контроллер». Основной задачей программируемого контроллера стала замена электромеханических реле на логические элементы. При этом удалось заменить огромное количество реле.
ПЛК оснащены клеммами, благодаря которым появляется возможность осуществлять контроль над состоянием датчиков и выключателей. В то же время ПЛК имеет соответствующие выходы, которые передают сигналы высокой и низкой частоты:
Программирование ПЛК вполне доступно для любого промышленного персонала с инженерным образованием, который знаком со схемой реле, поскольку язык программируемых логических контроллеров сродни логике работы реле.
Так, любому инженеру, умеющему читать релейные схемы, будет несложно осуществить программирование ПЛК при создании команд для выполнения схожих функций.
Стандартное программирование PLC и подключение сигналов у разных моделей ПЛК может незначительно различаться, однако принцип остается тем же, что позволяет привести «общее» введение в программирование PLC.
Чтобы понять, как осуществляется программирование ПЛК, мы приведем несколько схем, на которых наглядно показаны все составляющие детали и дано объяснение происходящих процессов.
На первой схеме изображена передняя часть устройства, где вы можете увидеть две винтовые клеммы, отмеченные буквами L1 и L2. Они предназначены для подключения внутренних цепей к сети переменного тока 120 В.
С левой стороны расположены 6 винтовых клемм, которые предназначены для крепления входных устройств. На схеме они обозначены буквами Х и порядковым номером. Ниже расположена винтовая клемма, обеспечивающая «общее» подключение, обычно она соединяется с нейтральной L2 — источником тока с напряжением 120 В.
Корпус ПЛК связывает каждую из входных клемм с общей клеммой. Внутри этого корпуса расположен оптоизолятор устройства. Это светодиод, обеспечивающий электрически изолированный «высокий» сигнал для схемы компьютера. В момент установки, между входной и общей клеммой 120-вольтного переменного тока, фототранзистор интерпретирует свет светодиода. Таким образом, на передней панели ясно видно, какой вход находится под напряжением. Это можно наглядно увидеть на приведенной ниже схеме.
Выходные сигналы активизуруют переключающие устройства, которыми могут быть транзистор, тиристор и электромеханическое реле, при этом сигнал генерируется компьютерной схемотехникой. Клемма «Источник», расположенная в нижнем левом углу, связывается с любым выходом, который на схеме отмечен литерой Y. Обычно клемма «Источник» связывается с L1. Каждый выход, как и каждый вход, находящийся под напряжением, отмечается светодиодом.
Так, ПЛК обеспечивает возможность подключения к таким устройствам, как переключатели и электромагниты.
Логика управления в ПЛК устанавливается посредством компьютерной программы, которая определяет, какие выходы находятся под напряжением и при каких условиях. Сама программа схожа с логикой реле, однако в ней, для создания связей между входами и выходами, отсутствуют какие-либо переключатели или катушки реле. Все контакты и катушки в данном случае виртуальные. Программа создается посредством подключенного к порту ПЛК персонального компьютера.
Следующая картинка наглядно показывает схему и программу ПЛК.
Здесь видно, что при положении кнопки переключателя в незадействованном состоянии, то есть кнопка не нажата, сигнал на вход X1 не поступает. В соответствии с программой, показывающей «открытый» вход X1, сигнал на Y1 также не будет посылаться. Следовательно, выход Y1 будет обесточен, а индикатор погашен.
При нажатом положении кнопки переключателя сигнал будет поступать на вход Х1. Так, все контакты Х1 активизируются, как это происходило бы при активизации посредством контактов реле при поступлении напряжения катушки реле. В этом случае, если назвать вход Х1 катушкой, то открытый контакт Х1 замкнется и отправит сигнал на катушку Y1. Подключенный к Y1 индикатор осветит подключенный к нему выход Y1, как только он окажется под напряжением.
Контакт Х1 и катушка Y1 соединены между собой проводами, а вот появляющийся на мониторе компьютера сигнал, является виртуальным. Эти сигналы не существуют как реальные, они присутствуют только в программе и лишь напоминают, что происходит на схеме.
При этом компьютер необходим только для программирования контроллера, написания программы или ее редактирования. Далее, после загрузки программы в программируемый контроллер, компьютер может быть отключен. ПЛК будет работать самостоятельно и выполнять все загруженные программой команды.
На схемах, иллюстрирующих работу ПЛК, компьютер указан только для наглядной демонстрации связи между реальными условиями и статусами программы. Как происходит связь между замыканием переключателя и зажиганием лампы, и как это отображается на экране монитора, когда через виртуальные контакты происходит передача сигнала на контакты и катушки.
Все преимущества программирования контроллера раскрываются, когда возникает необходимость изменить поведение системы управления. Поскольку ПЛК представляет собой программируемое устройство, то изменение команд можно осуществлять без перенастройки подключенных к нему компонентов.
К примеру, если функцию «переключатель-лампочка» необходимо перенастроить наоборот, то есть нажать кнопку для выключения лампочки и опустить для включения, то заменять переключатель не придется. Достаточно будет изменить программу так, чтобы контакт Х1 при нормальных условиях оказался в закрытом состоянии, а не в открытом.
Это можно увидеть на следующих изображениях: изменения программы с переключателем в активизированном и неактивизированном состоянии.
|
|
|
|
Переключатель не активизирован |
Переключатель активизирован |
Важным преимуществом управления посредством ПЛК над управлением посредством оборудования, заключается в том, что здесь можно использовать входные сигналы неограниченное количество раз. На следующем изображении показана разработанная программа для включения лампочки в условиях, когда два из трех переключателей находятся одновременно в активизированном состоянии.
Для построения подобной схемы посредством реле, нам потребуется задействовать три реле с двумя открытыми контактами, при этом каждый контакт должен быть изолирован. Применяя ПЛК, нам удастся без добавления оборудования, запрограммировать нужное количество контактов для каждого входа Х. При этом каждый вход в памяти ПЛК должен занимать не более 1 бит, и вызывать сигнал необходимое количество раз.
Также не более 1 бита должен занимать и каждый выход, в таком случае открывается возможность вносить контакты в программу, приводя Y выход в неактивизированное состояние, как показано ниже на схеме двигателя с системой контроля начала движения и остановки.
Кнопка «Старт» обозначена переключателем, подключенным к входу Х1, а кнопка «Стоп» представляет переключатель Х2. Контакт Y1 дает возможность двигателю находиться под напряжением, даже если кнопка «Старт» опущена. Закрытый при нормальных условиях контакт Х2 в данном случае появится на цветном блоке, показывая, что он находится в электропроводящем состоянии.
|
При нажатии кнопки «Старт», по закрытому контакту Х1 пойдет переменный ток 120 В, при этом параллельный контакт Y1 также замкнет цепь. |
|
При нажатии кнопки «Старт», контакт Х1 откроется, однако двигатель не прекратит работать, поскольку контакт Y1, который находится в замкнутом состоянии, будет держать катушку под напряжением. |
|
Для остановки двигателя потребуется быстро нажать кнопку «Стоп», посредством которой будет отправлено напряжение на вход Х1 и на открытый контакт, вследствие чего прекратится подача напряжения к катушке Y1. |
|
В такой ситуации двигатель не возобновит работу, пока снова не будет нажата кнопка «Старт», поскольку печать в контакте Y1 потеряна. |
Следует учесть, что если контакт Х2 окажется ошибочно открыт, то остановить работу двигателя не удастся. Поэтому важно использовать отказоустойчивую модель устройств контроллера ПЛК. Решить такую проблему позволит перепрограммирование программы на фактическое нажатие кнопки «Стоп». В таком случае, при ошибочном открытии входного контакта Х2, вход Х2 можно остановить нажатием на кнопку «Стоп», что незамедлительно отключит работу двигателя.
Кроме стандартного набора входов и выходов, в ПЛК используются внутренние контакты и катушки, они действуют по типу промежуточных реле в релейных схемах.
Мы рассмотрели только незначительную часть возможностей ПЛК. В действительности, программирование контроллеров позволяет создавать программы для выполнения множества функций одновременно, чего невозможно добиться посредством релейных схем. Кроме того, ПЛК может принимать цифровые сигналы с компьютера, что дает возможность управлять устройствами, расположенными на значительном отдалении от монитора компьютера.
Облегчает программирование PLC поддержка всех стандартных языков, что позволяет каждому инженеру чувствовать себя комфортно при программировании ПЛК и его перепрограммировании, с целью изменения ранее установленных функций.
Сегодня производители предлагают программируемые контроллеры с большим количеством модулей, на которых имеется более 6 пар входов и выходов. Это позволяет программировать ПЛК на решение более сложных задач и управлять посредством одного контроллера более чем 10-ю устройствами.
При этом контроллер занимает немного места, его можно установить в шкаф управления, а сам шкаф поместить на любом отдалении, где для него найдется удобное место.
Вы всегда можете приобрести программируемые логические контроллеры Omron, Schneier Electric, Eaton, Siemens по привлекательным ценам в нашем интернет-магазине. Обращайтесь за помощью к нашим консультантам!"
