Программируемый логический контроллер

Массово применяемый программируемый логический контроллер семейства SIMATIC S7-300

Программи́руемый логи́ческий контро́ллер (ПЛК) (англ. Programmable Logic Controller, PLC) или программируемый контроллер в электронная составляющая промышленного контроллера, специализированного (компьютеризированного) устройства, используемого для автоматизации технологических процессов. В качестве основного режима длительной работы ПЛК, зачастую в неблагоприятных условиях окружающей среды, выступает его автономное использование, без серьёзного обслуживания и практически без вмешательства человека.

Иногда на ПЛК строятся системы числового программного управления станком (ЧПУ, англ. Computer numerical control, CNC).

ПЛК являются устройствами реального времени.

В отличие от:

микроконтроллера (однокристального компьютера), микросхемы предназначенной для управления электронными устройствами, областью применения ПЛК обычно являются автоматизированные процессы промышленного производства, в контексте производственного предприятия;
компьютеров, ПЛК ориентированы на работу с машинами и имеют развитый 'машинный' ввод-вывод сигналов датчиков и исполнительных механизмов в противовес возможностям компьютера, ориентированного на человека (клавиатура, мышь, монитор и т. п.);
встраиваемых систем в ПЛК изготавливается как самостоятельное изделие, отдельно от управляемого при его помощи оборудования.

Первые логические контроллеры появились в виде шкафов с набором соединённых между собой реле и контактов. Эта схема задавалась жёстко на этапе проектирования и не могла быть изменена далее.

Первый в мире ПЛК в MOdular DIgital CONtroller (Modicon) 084, имеющий память 4 кБ, произведен в 1968 году.

В первых ПЛК, пришедших на замену обычным логическим контроллерам, логика соединений программировалась схемой соединений LD (Ladder logic Diagram). 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».

В системах управления технологическими объектами логические команды преобладают над числовыми операциями, что позволяет при сравнительной простоте микроконтроллера (шины шириной 8 или 16 бит), получить мощные системы действующие в режиме реального времени. В современных ПЛК числовые операции реализуются наравне с логическими. В то же время, в отличие от большинства процессоров компьютеров, в ПЛК обеспечивается доступ к отдельным битам памяти.

[править] Виды ПЛК

Продукты фирмы Allen-Bradley

[править] Основные ПЛК

Siemens в SIMATIC S5 и S7;
Segnetics в Pixel 2511 и SMH 2Gi;
Omron;
Mitsubishi в серия Melsec (FX, Q);
Schneider Electric в Modicon серий Twido, M340, TSX Premium, TSX Quantum;
Beckhoff
Allen-Bradley: ControlLogix
ABB: System 800xA IndustrialIT

[править] Программируемое (интеллектуальные) реле

Основная статья: Программируемое реле

Siemens LOGO!,
Mitsubishi в серия Alpha XL,
Schneider Electric в Zelio Logic,
Omron в ZEN,
Moeller в EASY, MFD-Titan,
Comat BoxX.
ОВЕН ПР110

[править] Программные ПЛК на базе IBM PC-совместимых компьютеров (англ. SoftPLC)

MicroPC,
WinCon,
WinAC,
CoDeSys SP/SP RTE

[править] ПЛК на базе простейших микропроцессоров (i8088/8086/80186 и т. п.)

ICP DAS,
Advantech

[править] Распределённые системы управления SCADA, DCS

[править] Интерфейсы ПЛК

ПЛК в своём составе не имеют интерфейса для человека, типа клавиатуры и дисплея. Их программирование, диагностика и обслуживание производится подключаемыми для этой цели программаторами в специальным устройством или устройствами на базе более современных технологий в персонального компьютера или ноутбука, со специальными интерфейсами и со специальным программным обеспечением (например, SIMATIC STEP 7 в случае ПЛК SIMATIC S7-300 или SIMATIC S7-400). В системах управления технологическими процессами ПЛК взаимодействуют с различными компонентами систем человеко-машинного интерфейса (например операторскими панелями) или рабочими местами операторов на базе ПК, часто промышленных, обычно через промышленную сеть.

Датчики и исполнительные устройства подключаются к ПЛК:

централизованно: в корзину ПЛК устанавливаются модули ввода-вывода и датчики и исполнительные устройства подключаются отдельными проводами непосредственно, либо при помощи согласовательных модулей, к входам/выходам сигнальных модулей;
или по методу распределённой периферии, когда удалённые от ПЛК датчики и исполнительные устройства связаны с ПЛК посредством каналов связи и, возможно, корзин-расширителей с использованием связей типа «ведущий-ведомый» (англ. Master-Slave).

[править] Коммуникации

Подробнее по этой теме см.: Промышленная сеть.

[править] Специальное использование

Для увеличения надёжности системы управления, построенной на ПЛК, применяется резервирование разных компонентов: шасси, источников питания, самих контроллеров.

Также, выпускаются специальные линейки продуктов: например Siemens^[1]^[2], или Allen-Bradley^[3] выпускает всю линейку (ввод-вывод, интерфейсные модули и т.д. дополнительно к самим CPU).

Резервирование в AB PLC ControLogix
Отказобезопасная и Отказоустойчивая конфигурации AB PLC ControLogix

[править] Языки программирования ПЛК

Для программирования ПЛК используются стандартизированные языки МЭК (IEC) стандарта IEC61131-3

Языки программирования (графические)
- LD в Язык релейных схем в самый распространённый язык для PLC
- FBD в Язык функциональных блоков в 2-й по распространённости язык для PLC
- SFC в Язык диаграмм состояний в используется для программирования автоматов
- CFC в Не сертифицирован IEC61131-3, дальнейшее развитие FBD

Языки программирования (текстовые)
- IL в Ассемблер
- ST в Паскале-подобный язык

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 представляют 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 в 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
- Си-ориентированная среда разработки программ для ПЛК.
- HiGraph 7 в язык управления на основе графа состояний системы.

Инструменты программирования ПЛК на языках МЭК 61131-3 могут быть специализированными для отдельного семейства ПЛК (например, STEP 7 для контроллеров SIMATIC S7-300/400) или универсальными, работающими с несколькими (но далеко не всеми) типами контроллеров:

[править] См. также

[править] Литература

Мишель Ж. Программируемые контроллеры: архитектура и применение. в М.: Машиностроение, 1986
Э. Парр. Программируемые контроллеры: руководство для инженера. в М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. в 516 с. ISBN 978-5-94774-340-1
Петров И. В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного проектирования / Под ред. проф. В. П. Дьяконова. в М.: СОЛОН-Пресс, 2004. в 256 c. ISBN 5-98003-079-4
Денисенко В. В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. в М: Горячая Линия-Телеком, 2009. в 608 с. ISBN 978-5-9912-0060-8
Минаев И.Г. Программируемые логические контроллеры. Практическое руководство для начинающего инженера. /И.Г. Минаев, В.В. Самойленко - Ставрополь: АГРУС, 2009. - 100 с. ISBN 978-5-9596-0609-1
Минаев И.Г. Программируемые логические контроллеры в автоматизированных системах управления / И.Г. Минаев, В.М. Шарапов, В.В. Самойленко, Д.Г. Ушкур. 2-е изд., перераб. и доп. - Ставрополь: АГРУС, 2010. - 128 с. ISBN 978-5-9596-0670-1

О. А. Андрюшенко, В. А. Водичев. Электронные программируемые реле серий EASY и MFD-Titan. в 2-е изд., испр. в Одесса: Одесский национальный политехнический университет, 2006. в С. 223.

[править] Примечания

[править] Ссылки

[0] в‘ SIMATIC Safety Integrated for Factory Automation. Standard and safety technology in one system. Brochure April 2011 (англ.)

[1] в‘ SIMATIC S7 Fail-safe controllers (англ.)

[2] в‘ Система резервирования ControLogix. Руководство пользователя

[1]

[2]

[3]

Программируемый логический контроллер

Содержание

[править] Виды ПЛК

[править] Основные ПЛК

[править] Программируемое (интеллектуальные) реле

[править] Программные ПЛК на базе IBM PC-совместимых компьютеров (англ. SoftPLC)

[править] ПЛК на базе простейших микропроцессоров (i8088/8086/80186 и т. п.)

[править] Распределённые системы управления SCADA, DCS

[править] Интерфейсы ПЛК

[править] Коммуникации

[править] Специальное использование

[править] Языки программирования ПЛК

[править] См. также

[править] Литература

[править] Примечания

[править] Ссылки

Личные инструменты

Пространства имён

Варианты

Просмотры

Действия

Поиск

Навигация

Участие

Печать/экспорт

Инструменты

На других языках