Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое программируемый логический контроллер, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое программируемый логический контроллер, плк, контроллер с программируемой логикой , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Промышленное программирование. Программирование контроллеров Simatic.
программируемый логический контроллер (сокр. плк ; англ. programmable logic controller, сокр. PLC; более точный перевод на русский — контроллер с программируемой логикой ), программируемый контроллер — специальная разновидность электронной вычислительной машины. Чаще всего ПЛК используют для автоматизации технологических процессов. В качестве основного режима работы ПЛК выступает его длительное автономное использование, зачастую в неблагоприятных условиях окружающей среды, без серьезного обслуживания и практически без вмешательства человека.
Иногда на ПЛК строятся системы числового программного управления станков.
ПЛК — устройства, предназначенные для работы в системах реального времени.
ПЛК имеют ряд особенностей, отличающих их от прочих электронных приборов, применяемых в промышленности:
В системах управления технологическими объектами логические команды, как правило, преобладают над арифметическими операциями над числами с плавающей точкой, что позволяет при сравнительной простоте микроконтроллера (шины шириной 8 или 16 разрядов), получить мощные системы, действующие в режиме реального времени. В современных ПЛК числовые операции в языках их программирования реализуются наравне с логическими. Все языки программирования ПЛК имеют легкий доступ к манипулированию битами в машинных словах, в отличие от большинства высокоуровневых языков программирования современных компьютеров.
Первые логические контроллеры появились в виде шкафов с набором соединенных между собой реле и контактов. Эта схема не могла быть изменена после этапа проектирования и поэтому получила название — жесткая логика. Первым в мире, программируемым логическим контроллером, в 1968 году стал Modicon 084 (1968) (от англ. modular digital controller), имевший 4 кБ памяти.
Термин PLC ввел Одо Жозеф Стругер (Allen-Bradley) в 1971 году. Он также сыграл ключевую роль в унификации языков программирования ПЛК и принятии стандарта IEC61131-3. Вместе с Ричардом Морли (Modicon) их называют 'отцами ПЛК’. Параллельно с термином ПЛК в 1970-е годы широко использовался термин микропроцессорный командоаппарат.
В первых ПЛК, пришедших на замену релейным логическим контроллерам, логика работы программировалась схемой соединений LD. Устройство имело тот же принцип работы, но реле и контакты (кроме входных и выходных) были виртуальными, то есть существовали в виде программы, выполняемой микроконтроллером ПЛК. Современные ПЛК являются свободно программируемыми.
ПЛК возникли в конце 1960-х годов в автомобильной промышленности США и были разработаны для замены систем релейной логики. Раньше управляющая логика для производства в основном состояла из реле , кулачковых таймеров , барабанных секвенсоров и специализированных контроллеров с обратной связью.
Жесткая природа мешала инженерам-конструкторам изменять процесс. Изменения потребуют переустановки и тщательного обновления документации. Если хотя бы один провод был не на своем месте или одно реле вышло из строя, вся система вышла бы из строя. Часто технические специалисты тратили часы на поиск и устранение неисправностей, исследуя схемы и сравнивая их с существующей проводкой. Когда стали доступны компьютеры общего назначения, их вскоре начали применять для управления логикой промышленных процессов. Эти первые компьютеры были ненадежными и требовали специалистов-программистов и строгого контроля рабочих условий, таких как температура, чистота и качество электроэнергии.
ПЛК давал несколько преимуществ перед более ранними системами автоматизации. Он лучше переносил промышленную среду, чем компьютеры, был более надежным, компактным и требовал меньше обслуживания, чем релейные системы. Его можно было легко расширить с помощью дополнительных модулей ввода / вывода, в то время как релейные системы требовали сложных аппаратных изменений в случае реконфигурации. Это позволило упростить итерацию при проектировании производственного процесса. Благодаря простому языку программирования, ориентированному на логику и операции переключения, он был более удобным для пользователя, чем компьютеры, использующие языки программирования общего назначения . Это также позволило контролировать его работу. Ранние ПЛК были запрограммированы на релейной логике., который сильно напоминал принципиальную схему релейной логики. Это обозначение программы было выбрано, чтобы снизить потребность в обучении существующих технических специалистов. Другие ПЛК использовали форму программирования списка инструкций , основанную на логическом решателе на основе стека.
В 1968 году GM Hydramatic ( автоматическая коробка передач подразделение General Motors ) опубликовала запрос предложений на электронную замену зашитым релейных систем на основе белой бумаги , написанной инженером Эдвардом Р. Кларк. Предложение-победитель поступило от компании Bedford Associates из Бедфорда, штат Массачусетс . Результатом стал первый ПЛК, построенный в 1969 году и получивший обозначение 084, потому что это был восемьдесят четвертый проект компании Bedford Associates.
Bedford Associates основала компанию, занимающуюся разработкой, производством, продажей и обслуживанием этого нового продукта, которую они назвали Modicon ( что означает модульный цифровой контроллер). Одним из людей, которые работали над этим проектом, был Дик Морли , которого считают «отцом» PLC. Бренд Modicon был продан в 1977 году компании Gould Electronics, а затем компании Schneider Electric , нынешнему владельцу.
Одна из первых построенных моделей 084 сейчас демонстрируется на заводе Schneider Electric в Северном Андовере, Массачусетс . Он был подарен Modicon компанией GM , когда подразделение было выведено из эксплуатации после почти двадцати лет непрерывной службы. Modicon использовала прозвище 84 в конце своего ассортимента, пока не появилась модель 984.
В ходе параллельной разработки Одо Йозеф Штругер также иногда называют «отцом программируемого логического контроллера». Он участвовал в изобретении программируемого логического контроллера Аллена-Брэдли в период с 1958 по 1960 год и ему приписывают изобретение аббревиатуры ПЛК. Аллен-Брэдли (ныне бренд, принадлежащий Rockwell Automation ) стал крупным производителем ПЛК в США за время своего пребывания в должности. Штрудер сыграл ведущую роль в разработке стандартов языка программирования ПЛК IEC 61131-3 .
Многие ранние ПЛК не могли графически представлять логику, и поэтому вместо этого она была представлена как серия логических выражений в каком-то булевом формате, подобном булевой алгебре . По мере развития программных терминалов стало более обычным использование релейной логики, поскольку это был знакомый формат, используемый для электромеханических панелей управления. Существуют более новые форматы, такие как логика состояний и функциональный блок (который похож на способ отображения логики при использовании цифровых интегральных логических схем), но они все еще существуют не так популярна, как лестничная логика. Основная причина этого заключается в том, что ПЛК решают логику в предсказуемой и повторяющейся последовательности, а релейная логика позволяет человеку, пишущему логику, видеть любые проблемы с синхронизацией логической последовательности более легко, чем это было бы возможно в других форматах
Вплоть до середины 1990-х годов для программирования ПЛК использовались проприетарные программные панели или специализированные программные терминалы , которые часто имели специальные функциональные клавиши, представляющие различные логические элементы программ ПЛК. Некоторые частные программные терминалы отображали элементы программ ПЛК в виде графических символов, но обычные символы ASCII представляли контакты, катушки и провода. Программы хранились на кассетных кассетах . Возможности для печати и документации были минимальными из-за нехватки памяти. Самые старые ПЛК использовали энергонезависимую память на магнитных сердечниках .
Именно это направление существенно развивается в последнее время, и это обусловлено определенными причинами. Таковыми причинами являются:
Эти контроллеры используются для управления небольшими замкнутыми объектами в промышленности, в специализированных системах автоматизации в медицине и др. направлениях. Контроллер выполняет функции, которые предусматривают сложную обработку измерительной информации с расчетом нескольких управляющих воздействий, при этом общее число входов/выходов не превышает нескольких десятков. Основными достоинствами этих контроллеров является большой объем вычислений за достаточно малый отрезок времени. Схожесть с условиями работы офисных ПК, возможность программирования на языке высокого уровня. Аппаратная поддержка обеспечивается обычными контроллерами, обладающего функциями глубокой диагностикой и устранением неисправностей без остановки работы контроллера.
ЛПК подлежит следующей классификации:
Эти контроллеры имеют среднюю вычислительную способность, т.е. мощность. Она представляет собой комплексную характеристику, зависит от частоты и разрядности компьютера и объема оперативной памяти. Для реализации передачи информации с другими системами автоматизации локальные контроллеры имеют несколько физических портов. В этих контроллерах реализуются типовые функции обработки измерительной информации, блокировок, регулирования и программно-логического управления. В системах противоаварийной защиты используется специальный тип локальных контроллеров, так как они отличаются высокой надежностью, живучестью и быстродействием. Также предусматривают полную диагностику неисправностей с локализацией их и резервирования компонентов и устройства в целом.
Часто ПЛК состоит из следующих частей:
Обычно вход или выход ПЛК нельзя сразу же подключить к соответствующему выходу центральной микросхемы. Эти выходы характеризуются низкими уровнями напряжений, обычно от 3,3 до 5 вольт. Входы и выходы ПЛК обычно должны работать с напряжениями 24 В постоянного либо 220 В переменного тока. Поэтому между выходом ПЛК и выходом микросхемы необходимо предусматривать усилительные и защитные элементы.
ПЛК - это промышленный микропроцессорный контроллер с программируемой памятью, используемый для хранения программных инструкций и различных функций. Он состоит из:
Для ПЛК требуется устройство программирования, которое используется для разработки и последующей загрузки созданной программы в память контроллера.
Современные ПЛК обычно содержат операционную систему реального времени , такую как OS-9 или VxWorks .
Существует два типа механической конструкции систем ПЛК. Одной коробка , или кирпич представляет собой небольшой программируемый контроллер , который подходит для всех узлов и интерфейсы в одном компактный корпус, хотя, как правило, дополнительные модули расширения для входов и выходов доступны. Второй тип конструкции - модульный ПЛК - имеет шасси (также называемое стойкой ), в котором предусмотрено место для модулей с различными функциями, такими как источник питания, процессор, выбор модулей ввода / вывода и интерфейсы связи, которые все можно настроить для конкретное приложение. [19]Несколько стоек могут управляться одним процессором и иметь тысячи входов и выходов. Используется либо специальный высокоскоростной последовательный канал ввода / вывода, либо сопоставимый метод связи, так что стойки могут быть распределены отдельно от процессора, что снижает затраты на проводку для крупных предприятий. Также доступны варианты для установки точек ввода / вывода непосредственно на машину и использования быстроразъемных кабелей для датчиков и клапанов, что позволяет сэкономить время на электромонтаж и замену компонентов.
Дискретные (цифровые) сигналы могут принимать только значения включения или выключения (1 или 0, истина или ложь ). Примеры устройств, обеспечивающих дискретный сигнал, включают концевые выключатели , фотоэлектрические датчики и энкодеры . [20] сигналы Дискретные посылаются с использованием либо напряжения или тока , в котором конкретные диапазоны экстремальных обозначены как O п и о сл . Например, контроллер может использовать вход 24 В постоянного тока со значениями выше 22 В постоянного тока, представляющими o n , значениями ниже 2 В постоянного тока, представляющими o ff., а промежуточные значения не определены.
Аналоговые сигналы могут использовать напряжение или ток, которые пропорциональны размеру контролируемой переменной и могут принимать любое значение в пределах своей шкалы. Давление, температура, расход и вес часто представлены аналоговыми сигналами. Обычно они интерпретируются как целые числа с различными диапазонами точности в зависимости от устройства и количества бит, доступных для хранения данных. [20] Например, аналоговый вход от 0 до 10 В или 4-20 мА будет преобразован в целочисленное значение от 0 до 32 767. ПЛК примет это значение и перенесет его в нужные единицы процесса, чтобы оператор или программа могли его прочитать. Правильная интеграция также будет включать время фильтрации для уменьшения шума, а также высокие и низкие пределы для сообщения о неисправностях. [21] Токовые вводы менее чувствительны к электрическим помехам (например, от сварочных аппаратов или запусков электродвигателя), чем вводы напряжения. Расстояние от устройства и контроллера также вызывает беспокойство, поскольку максимальное расстояние перемещения сигнала 0–10 В хорошего качества очень мало по сравнению с сигналом 4–20 мА. Сигнал 4-20 мА также может сообщать, если провод отсоединен на пути, поскольку он возвращает сигнал 0 мА.
Некоторые специальные процессы должны работать постоянно с минимальными нежелательными простоями. Следовательно, необходимо разработать отказоустойчивую систему, способную обрабатывать процесс с неисправными модулями. В таких случаях для повышения доступности системы в случае отказа аппаратного компонента в конфигурацию оборудования могут быть добавлены резервные модули ЦП или ввода-вывода с той же функциональностью, чтобы предотвратить полное или частичное завершение процесса из-за отказа оборудования. Другие сценарии резервирования могут быть связаны с критически важными для безопасности процессами, например, для больших гидравлических прессов может потребоваться, чтобы оба ПЛК включали выход до того, как пресс может выйти из строя, в случае, если один выход не выключается должным образом.
Для программирования ПЛК используются стандартизированные языки МЭК (IEC) стандарта IEC61131-3
Языки программирования (графические)
Языки программирования (текстовые)
Структурно в IEC61131-3 среда исполнения представляет собой набор ресурсов (в большинстве случаев это и есть ПЛК, хотя некоторые мощные компьютеры под управлением многозадачных ОС предоставляют возможность запустить несколько программ типа softPLC и имитировать на одном ЦП несколько ресурсов). Ресурс предоставляет возможность исполнять задачи. Задачи представляют собой набор программ. Задачи могут вызываться циклически, по событию, с максимальной частотой.
Программа — это один из типов программных модулей POU. Модули (POU) могут быть типа программа, функциональный блок и функция. В некоторых случаях для программирования ПЛК используются нестандартные языки, например: Блок-схемы алгоритмов С-ориентированная среда разработки программ для ПЛК. HiGraph 7 — язык управления на основе графа состояний системы.
Инструменты программирования ПЛК на языках МЭК 61131-3 могут быть специализированными для отдельного семейства ПЛК или универсальными, работающими с несколькими (но далеко не всеми) типами контроллеров:
Программируемые логические контроллеры предназначены для использования инженерами без опыта программирования. По этой причине впервые был разработан графический язык программирования под названием Ladder Diagram (LD, LAD). Он похож на принципиальную схему системы, построенной с электромеханическими реле, и был принят многими производителями, а затем стандартизирован в стандарте программирования систем управления IEC 61131-3 . По состоянию на 2015 год он все еще широко используется благодаря своей простоте.
По состоянию на 2015 год большинство систем ПЛК соответствуют стандарту IEC 61131-3, который определяет 2 текстовых языка программирования: структурированный текст (ST; аналогичный Pascal ) и список инструкций (IL); а также 3 графических языка: лестничная диаграмма , функциональная блок-схема (FBD) и последовательная функциональная диаграмма (SFC). Список инструкций (IL) объявлен устаревшим в третьем издании стандарта.
Современные ПЛК могут быть запрограммированы в различных формах, от ретрансляционного происхождения лестничной логики к языкам программирования , таким как специально приспособленным диалекты BASIC и C .
Хотя фундаментальные концепции программирования ПЛК являются общими для всех производителей, различия в адресации ввода-вывода, организации памяти и наборах команд означают, что программы ПЛК никогда не могут быть полностью взаимозаменяемы между разными производителями. Даже в рамках одной и той же линейки продуктов одного производителя разные модели могут быть несовместимы напрямую
Программирование ПЛК имеет отличие от традиционного программирования. Это связано с тем, что ПЛК исполняют бесконечную последовательность программных циклов, в каждом из которых:
Поэтому при программировании ПЛК используются флаги - булевые переменные признаков прохождения алгоритмом программы тех или иных ветвей условных переходов. Отсюда, при программировании ПЛК от программиста требуется определенный навык.
Например, процедуры начальной инициализации системы после сброса или включения питания. Эти процедуры нужно исполнять только однократно. Поэтому вводят булевую переменную (флаг) завершения инициализации, устанавливаемую при завершении инициализации. Программа анализирует этот флаг, и если он установлен, то обходит исполнение кода процедур инициализации.
Программы ПЛК обычно пишутся на устройстве программирования, которое может принимать форму настольной консоли, специального программного обеспечения на персональном компьютере или портативного устройства программирования . Затем программа загружается в ПЛК напрямую или по сети. Он хранится либо в энергонезависимой флэш-памяти, либо в оперативной памяти с резервным питанием от батареи . В некоторых программируемых контроллерах программа передается с персонального компьютера на ПЛК через плату программирования, которая записывает программу на съемный чип, такой как EPROM .
Производители разрабатывают программное обеспечение для программирования своих контроллеров. Помимо возможности программирования ПЛК на нескольких языках, они предоставляют такие общие функции, как диагностика и обслуживание оборудования, отладка программного обеспечения и автономное моделирование.
Программу, написанную на персональном компьютере или загруженную из ПЛК с помощью программного обеспечения для программирования, можно легко скопировать и создать резервную копию на внешнем хранилище.
Моделирование ПЛК - это функция, часто встречающаяся в программном обеспечении ПЛК. Это позволяет проводить тестирование и отладку на ранних этапах разработки проекта.
Неправильно запрограммированный ПЛК может привести к снижению производительности и возникновению опасных ситуаций. Тестирование проекта в моделировании улучшает его качество, повышает уровень безопасности, связанной с оборудованием, и может сэкономить дорогостоящие простои во время установки и ввода в эксплуатацию приложений автоматизированного управления, поскольку многие сценарии могут быть опробованы и протестированы до активации системы.
Основное отличие от большинства других вычислительных устройств заключается в том, что ПЛК предназначены для работы в более суровых условиях (например, пыль, влажность, тепло, холод) и, следовательно, устойчивы к ним, а также предлагают расширенный ввод / вывод (I / O) для подключения ПЛК. к датчикам и исполнительным устройствам . Вход ПЛК может включать в себя простые цифровые элементы, такие как концевые выключатели , аналоговые переменные от датчиков процесса (например, температуры и давления), и более сложные данные, такие как данные от систем позиционирования или машинного зрения . [27] Выход ПЛК может включать такие элементы, как индикаторные лампы, сирены, электродвигатели , пневматические или гидравлические цилиндры, магнитныереле , соленоиды или аналоговые выходы. Устройства ввода / вывода могут быть встроены в простой ПЛК, или ПЛК может иметь внешние модули ввода / вывода, подключенные к промышленной шине или компьютерной сети, которая подключается к ПЛК.
Функциональные возможности ПЛК развивались с годами и включают в себя последовательное релейное управление, управление движением, управление процессами , распределенные системы управления и сети . Обработка данных, хранение, вычислительная мощность и коммуникационные возможности некоторых современных ПЛК примерно эквивалентны настольным компьютерам.. Программирование, подобное ПЛК, в сочетании с оборудованием удаленного ввода-вывода позволяет настольному компьютеру общего назначения перекрывать некоторые ПЛК в определенных приложениях. Контроллеры настольных компьютеров не получили широкого распространения в тяжелой промышленности, потому что настольные компьютеры работают на менее стабильных операционных системах, чем ПЛК, и потому что оборудование настольных компьютеров обычно не рассчитано на такие же уровни устойчивости к температуре, влажности, вибрации и долговечности, как процессоры, используемые в ПЛК. Операционные системы, такие как Windows, не поддаются выполнению детерминированной логики, в результате чего контроллер не всегда может реагировать на изменения состояния ввода с согласованностью во времени, ожидаемой от ПЛК. Приложения настольной логики находят применение в менее критических ситуациях,
Основная функция программируемого контроллера - имитировать функции электромеханических реле. Дискретным входам дается уникальный адрес, и инструкция ПЛК может проверить, включено ли состояние входа или нет. Подобно тому, как последовательность контактов реле выполняет функцию логического И, не позволяя току проходить, пока все контакты не замкнуты, так и серия инструкций «проверить, включен ли» активирует его выходной бит хранения, если все входные биты включены. Точно так же параллельный набор инструкций выполнит логическое ИЛИ. В электрической схеме электромеханического реле группа контактов, управляющих одной катушкой, называется «ступенькой» «лестничной диаграммы», и это понятие также используется для описания логики ПЛК. Некоторые модели ПЛК ограничивают количество последовательных и параллельных инструкций в одной «ступеньке» логики. Выход каждой ступени устанавливает или очищает бит памяти, который может быть связан с физическим адресом выхода или который может быть «внутренней катушкой» без физического соединения. Такие внутренние катушки могут использоваться, например, как общий элемент в нескольких отдельных ступенях. В отличие от физических реле, обычно нет ограничений на количество ссылок на вход, выход или внутреннюю катушку в программе ПЛК.
Некоторые ПЛК обеспечивают строгий порядок выполнения слева направо и сверху вниз для оценки логики цепочки. Это отличается от контактов электромеханического реле, которые в достаточно сложной схеме могут пропускать ток либо слева направо, либо справа налево, в зависимости от конфигурации окружающих контактов. Устранение этих "скрытых путей" является либо ошибкой, либо функцией, в зависимости от стиля программирования.
Более продвинутые инструкции ПЛК могут быть реализованы в виде функциональных блоков, которые выполняют некоторые операции, когда они разрешены логическим входом, и которые выдают выходные сигналы, чтобы сигнализировать, например, о завершении или ошибках, при внутреннем манипулировании переменными, которые могут не соответствовать дискретной логике.
ПЛК используют встроенные порты, такие как USB , Ethernet , RS-232 , RS-485 или RS-422, для связи с внешними устройствами (датчики, исполнительные механизмы) и системами (программное обеспечение для программирования, SCADA , HMI ). Связь осуществляется через различные промышленные сетевые протоколы, такие как Modbus или EtherNet / IP . Многие из этих протоколов зависят от производителя.
ПЛК, используемые в более крупных системах ввода-вывода, могут иметь одноранговую (P2P) связь между процессорами. Это позволяет отдельным частям сложного процесса иметь индивидуальный контроль, позволяя подсистемам координировать свои действия по каналу связи. Эти каналы связи также часто используются для устройств HMI, таких как клавиатуры или рабочие станции типа ПК .
Раньше некоторые производители предлагали выделенные коммуникационные модули в качестве дополнительной функции, когда процессор не имел встроенного сетевого подключения.
ПЛК может потребоваться взаимодействие с людьми с целью настройки, создания отчетов о сигналах тревоги или повседневного управления. Для этого используется человеко-машинный интерфейс (HMI). HMI также называют человеко-машинными интерфейсами (MMI) и графическими пользовательскими интерфейсами (GUI). Простая система может использовать кнопки и индикаторы для взаимодействия с пользователем. Доступны текстовые дисплеи, а также графические сенсорные экраны. Более сложные системы используют программное обеспечение для программирования и мониторинга, установленное на компьютере, с ПЛК, подключенным через интерфейс связи.
ПЛК работает в цикле сканирования программы, когда он многократно выполняет свою программу. Самый простой цикл сканирования состоит из 3 шагов:
Программа следует последовательности инструкций. Обычно процессору требуется несколько десятков миллисекунд, чтобы оценить все инструкции и обновить состояние всех выходов. Если система содержит удаленный ввод-вывод - например, внешнюю стойку с модулями ввода-вывода - это вносит дополнительную неопределенность во время отклика системы ПЛК.
По мере того, как ПЛК становились все более продвинутыми, были разработаны методы для изменения последовательности выполнения релейной логики и были реализованы подпрограммы. Это расширенное программирование можно использовать для экономии времени сканирования для высокоскоростных процессов; например, части программы, используемые только для настройки машины, могут быть отделены от тех частей, которые требуются для работы на более высокой скорости. Более новые ПЛК сейчас есть возможность запускать логическую программу синхронно со сканированием ввода-вывода. Это означает, что операции ввода-вывода обновляются в фоновом режиме, а логика считывает и записывает значения по мере необходимости во время сканирования логики.
Модули ввода-вывода специального назначения могут использоваться там, где время сканирования ПЛК слишком велико, чтобы обеспечить предсказуемую производительность. Модули точной синхронизации или модули счетчиков для использования с энкодерами вала используются там, где время сканирования будет слишком большим для надежного подсчета импульсов или определения направления вращения энкодера. Это позволяет даже относительно медленному ПЛК по-прежнему интерпретировать подсчитанные значения для управления машиной, поскольку накопление импульсов осуществляется специальным модулем, на который не влияет скорость выполнения программы.
В своей книге 1998 года EA Parr указал, что, хотя для большинства программируемых контроллеров требуются физические ключи и пароли, отсутствие строгого контроля доступа и систем контроля версий, а также легкий для понимания язык программирования делают вероятным несанкционированное изменение программ. произойдет и останется незамеченным.
До обнаружения компьютерного червя Stuxnet в июне 2010 года безопасности ПЛК уделялось мало внимания. Современные программируемые контроллеры обычно содержат операционные системы реального времени, которые могут быть уязвимы для эксплойтов так же, как настольные операционные системы, такие как Microsoft Windows . ПЛК также могут быть атакованы путем получения контроля над компьютером, с которым они взаимодействуют. С 2011 года эта обеспокоенность растет, поскольку сети становятся все более обычным явлением в среде ПЛК, соединяющей ранее отдельные производственные и офисные сети. [33]
В последние годы «безопасные» ПЛК стали популярными либо как автономные модели, либо как функциональные и безопасные аппаратные средства, добавленные к существующим архитектурам контроллеров ( Allen-Bradley Guardlogix, Siemens F-серия и т. Д.). Они отличаются от обычных типов ПЛК тем, что подходят для критически важных с точки зрения безопасности приложений, для которых ПЛК традиционно дополняются фиксированными реле безопасности и областями памяти, предназначенными для инструкций по безопасности. Стандарт уровня безопасности - SIL . Например, ПЛК безопасности может использоваться для управления доступом к роботизированной ячейке с доступом с заблокированным ключом.или, возможно, для управления реакцией отключения на аварийную остановку конвейерной производственной линии. Такие ПЛК обычно имеют ограниченный набор регулярных инструкций, дополненный инструкциями по безопасности, предназначенными для взаимодействия с аварийными остановками, световыми экранами и т. Д. Гибкость, которую предлагают такие системы, привела к быстрому росту спроса на эти контроллеры.
ПЛК хорошо адаптированы к различным системам автоматизации.задания. Как правило, это промышленные процессы на производстве, где стоимость разработки и обслуживания системы автоматизации высока по сравнению с общей стоимостью автоматизации, и где в течение срока эксплуатации системы можно ожидать изменений. ПЛК содержат устройства ввода и вывода, совместимые с промышленными пилотными устройствами и средствами управления; требуется небольшое электрическое проектирование, и проблема проектирования сосредоточена на выражении желаемой последовательности операций. Приложения ПЛК, как правило, представляют собой узкоспециализированные системы, поэтому стоимость комплектного ПЛК невысока по сравнению со стоимостью конкретной конструкции контроллера, созданного на заказ. С другой стороны, в случае товаров массового производства индивидуализированные системы управления экономичны. Это связано с более низкой стоимостью компонентов, которые можно оптимально выбрать вместо «универсального» решения,
Программируемые контроллеры широко используются для управления движением, позиционированием или крутящим моментом. Некоторые производители производят блоки управления движением, которые интегрируются с ПЛК, чтобы G-код (включающий станки с ЧПУ ) мог использоваться для управления движениями станка.
Для небольших машин с малым или средним объемом. ПЛК, которые могут выполнять языки ПЛК, такие как Ladder, Flow-Chart / Grafcet и т. язык, которым легко пользоваться, изменять и поддерживать. Это между классическим PLC / Micro-PLC и микроконтроллерами.
Для больших объемов или очень простых фиксированных задач автоматизации используются разные методы. Например, дешевая бытовая посудомоечная машина будет управляться электромеханическим кулачковым таймером, стоимость производства которого составляет всего несколько долларов.
Микроконтроллер основанного дизайн будет соответствовать где будут производиться сотни или тысячи единиц и поэтому стоимость разработки (проектирование источников питания, ввод / вывод оборудования и необходимость тестирования и сертификация) может быть растянуто на много продаж, и где конца -пользователю не нужно изменять элемент управления. Автомобильные приложения являются примером; миллионы единиц производятся каждый год, и очень немногие конечные пользователи изменяют программирование этих контроллеров. Однако в некоторых специализированных транспортных средствах, таких как транзитные автобусы, экономично используются ПЛК вместо специально разработанных элементов управления, поскольку их объемы невелики, а стоимость разработки была бы неэкономичной.
Для очень сложного управления технологическим процессом, например, используемого в химической промышленности, могут потребоваться алгоритмы и производительность, превышающие возможности даже высокопроизводительных ПЛК. Для очень быстрого или точного управления также могут потребоваться индивидуальные решения; например, средства управления полетом самолета. Одноплатные компьютеры, использующие частично настраиваемое или полностью проприетарное оборудование, могут быть выбраны для очень требовательных приложений управления, где могут поддерживаться высокие затраты на разработку и обслуживание. «Программные ПЛК», работающие на настольных компьютерах, могут взаимодействовать с промышленным оборудованием ввода-вывода при выполнении программ в версии коммерческих операционных систем, адаптированных для нужд управления процессами.
Растущая популярность одноплатных компьютеров также повлияла на развитие ПЛК. Традиционный ПЛК , как правило , закрытые платформы , но некоторый новый ПЛК (например ctrlX от Bosch Rexroth , PFC200 от Wago , PLCnext от Phoenix Contact , и революция Pi из Kunbus) обеспечивает функцию традиционного ПЛКА на открытой платформе .
ПЛК могут включать логику для аналогового контура управления с обратной связью с одной переменной, ПИД-регулятор . Контур ПИД-регулятора может использоваться, например, для управления температурой производственного процесса. Исторически сложилось так, что ПЛК обычно конфигурировались только с несколькими аналоговыми контурами управления; там, где для процессов требуются сотни или тысячи петель, вместо этого будет использоваться распределенная система управления (DCS). По мере того, как ПЛК становились все более мощными, граница между приложениями DCS и PLC стиралась.
В более поздние годы Небольшие продукты, называемые программируемыми логическими реле (PLR) или интеллектуальными реле, стали более распространенными и приемлемыми. Они похожи на ПЛК и используются в легкой промышленности, где требуется всего несколько точек ввода / вывода и желательна низкая стоимость. Эти небольшие устройства, как правило, имеют общий физический размер и форму несколькими производителями и маркируются производителями более крупных ПЛК, чтобы пополнить свой ассортимент продукции нижнего уровня. Большинство из них имеют от 8 до 12 дискретных входов, от 4 до 8 дискретных выходов и до 2 аналоговых входов. Большинство таких устройств включает в себя крошечный ЖК-экран размером с почтовую марку для просмотра упрощенной релейной логики (в данный момент видна только очень небольшая часть программы) и состояния точек ввода-вывода, и обычно эти экраны сопровождаются 4-позиционная качающаяся кнопка плюс еще четыре отдельные кнопки, аналогичны кнопкам на пульте дистанционного управления видеомагнитофоном и используются для навигации и редактирования логики. Большинство из них имеют небольшой штекер для подключения через RS-232 или RS-485 к персональному компьютеру, так что программисты могут использовать простые приложения Windows для программирования вместо того, чтобы заставлять использовать для этой цели крошечный ЖК-дисплей и набор кнопок. В отличие от обычных ПЛК, которые обычно имеют модульную конструкцию и значительно расширяются, PLR обычно не являются модульными или расширяемыми, но их цена может составлять двана несколько порядков меньше, чем ПЛК, и они по-прежнему предлагают надежную конструкцию и детерминированное выполнение логики.
Вариантом ПЛК, используемых в удаленных местах, является удаленный терминал или RTU. RTU, как правило, представляет собой защищенный ПЛК с низким энергопотреблением, ключевой функцией которого является управление линиями связи между сайтом и центральной системой управления (обычно SCADA ) или в некоторых современных системах «Облако». В отличие от автоматизации производства, использующей высокоскоростной Ethernet , каналы связи с удаленными объектами часто основаны на радио и менее надежны. Чтобы учесть снижение надежности, RTU будет буферизовать сообщения или переключаться на альтернативные пути связи. При буферизации сообщений RTU ставит метку времени для каждого сообщения, чтобы можно было восстановить полную историю событий сайта. RTU, будучи ПЛК, имеют широкий диапазон входов / выходов и полностью программируются, обычно с языками изСтандарт IEC 61131-3, который является общим для многих ПЛК, RTU и DCS. В удаленных местах обычно используется RTU в качестве шлюза для PLC, где PLC выполняет все управление сайтом, а RTU управляет связью, событиями отметки времени и мониторингом вспомогательного оборудования. На объектах с небольшим количеством операций ввода-вывода RTU может также быть ПЛК объекта и выполнять функции связи и управления.
Исследование, описанное в статье про программируемый логический контроллер, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое программируемый логический контроллер, плк, контроллер с программируемой логикой и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Промышленное программирование. Программирование контроллеров Simatic
Комментарии
Оставить комментарий
Промышленное программирование. Программирование контроллеров Simatic
Термины: Промышленное программирование. Программирование контроллеров Simatic