Принцип работы программируемых контроллеров
Программируемые логические контроллеры включают следующие компоненты:
- микроконтроллер или центральная микросхема – она отвечает за принятие решений при управлении автоматизированной системой;
- энергонезависимая память, отвечающая за контроль выполнения процессов;
- часы реального времени – подсистема для отслеживания процессов;
- интерфейсы ввода-вывода;
- схемы для преобразования напряжения на входе и выходе из ПЛК.
Система управления может быть централизованной или распределенной. В первом случае модули ввода-вывода ставятся в корзину ПЛК, а к входам и выходам сигнальных модулей подключаются исполнительные устройства и сигнальные датчики. Во втором случае для связи датчиков и исполнительных устройств с центральной микросхемой ПЛК используются связующие каналы.
Внешние подключенные модули собирают информацию о работе объекта – она воспринимается с помощью измерительных датчиков. Данные сохраняются в памяти устройства, обрабатываются и преобразуются, после чего контроллер создает команды управления. Они передаются к исполнительным устройствам, затем выполняется требуемое действие. Преимущество системы – в работе без участия человека, т.к. она не требует постоянного контроля со стороны оператора.
Рабочий цикл можно поделить на 4 основных компонента:
- опрос входов – сбор поступающей информации;
- выполнение программы-алгоритма, заданной пользователем;
- установка выходных значений – сигнал передается на исполнительные устройства;
- дополнительные вспомогательные операции – устройство может проводить диагностику и подготавливать данные для последующей визуализации.
Такой принцип обеспечивает постоянный сбор и обработку информации. Устройство выполняет заданные программой операции и передает сигнал к исполнительным механизмам для выполнения требуемых программой действий. Все это не требует контроля оператора, т.к. процессы протекают без участия человека.
Виды и характеристики
ПЛК имеют разные типы входов:
- Дискретный – в этом случае один вход способен воспринимать один бинарный сигнал. Его мощность обычно составляет 24 Вт, а сила тока – 10 мА.
- Аналоговый вход – принимается аналоговый сигнал, демонстрирующий показатели тока или напряжения. Их значение соответствует контролируемой физической величине – это может быть температурный уровень, давление, частота, положение в пространстве.
- Специальный – устройства с такими входами применяются достаточно редко, их используют там, где требуется подсчет отдельных импульсов или фиксация фронтов.
ПЛК также принято делить на три разновидности: они могут быть модульными, моноблочными или распределительными. Первый тип представляет собой набор модулей, каждый из которых ориентирован на работу с определенным типом задач. Второй тип представляет собой моноблок, который оснащается запланированным количеством выходов и входов. Распределительные ПЛК представляют собой несколько модулей, которые могут быть установлены на значительном расстоянии друг от друга.
Где используются программируемые контроллеры
Различают универсальные и специализированные ПЛК. Первая группа может использоваться в различных сферах, а вторая ориентирована на выполнение какой-либо определенной задачи. Например, специализированные контроллеры подходят для компенсации перетоков реактивной электроэнергии. В зависимости от сложности схемы и объемов памяти контроллера, он может иметь различное количество выходов.
Универсальные ПЛК предназначены для применения в различных отраслях. Их назначение – автоматизация процессов и контроль работы автоматического оборудования.
Можно перечислить следующие сферы применения:
- Промышленная автоматизация – устройство принимает сигналы от оборудования, отслеживает показатели при помощи датчиков и обеспечивает выполнение действий исполнительных механизмов в заданном порядке.
- Робототехника – контроллеры нового поколения позволяют роботам выполнять сложные алгоритмы и обеспечивать выполнение продолжительных циклов операций.
- Автоматизация домашних устройств – популярность набирают системы «умных домов», помогающих экономить ресурсы и обеспечивающих автоматическое управление всеми важными процессами.
ПЛК широко применяются в конвейерных линиях – они контролируют последовательное выполнение операций. Новейшие датчики движения и других показателей помогают не допустить производственного брака, обеспечивая высокую точность движений манипуляторов.
