Рассмотрим программируемый логический контроллер (ПЛК) в общих чертах.

Любой ПЛК состоит из центрального процессора (CPU) с памятью, входов - выходов, коммуникаций, источников питания. ПЛК обычно выпускаются двух типов: моноблочной и модульной конструкции.

Direct Logic 05 PLC Direct Logic 205 PLC

В моноблочной конструкции все модули объединены в одном корпусе: CPU, память, входы - выходы, коммуникации. Такие модели часто устанавливаются на небольшие законченные установки, не подразумевающие дальнейших модификаций. Здесь необходимо лишь правильно выбрать ПЛК из выпускаемого ассортимента при проектировании. В модульной конструкции, в отличие от моноблочной, все модули можно приобрести отдельно. Соединяются модули либо пристегиванием сбоку через разъёмы, либо установкой в общий материнский модуль - "корзину". Такая конструкция позволяет наращивать масштабность системы до больших значений, покрывающих любые нужды.

CPU

Центральный процессор по сути - это микроконтроллер в готовом корпусе со всеми необходимыми цепями питания, периферии, индикацией режима работ и сбоев, портами для программирования. Выпускается большой ассортимент CPU, различающихся быстродействием, набором команд, объемом памяти, коммуникациями. Часто CPU содержит в себе также входы - выходы. Для примера приведены фото CPU EHV из серии Hitachi EH-150 с немалым выбором коммуникаций (USB, RS232, RS422, RS485, Ethernet) и CPU FP Sigma от Nais (Panasonic) с одним портом программирования, но с 16 входами и 16 выходами в составе.

Hitachi EHV CPU Nais FPG-C32T CPU

Управляющая программа для ПЛК пишется программистом отдельно на компьютере, и затем загружается в CPU. В большинстве существующих CPU программу можно выгрузить обратно, изменить, загрузить вновь. Не стоит путать управляющую программу с прошивкой. Во всех CPU микропрограмма firmware (прошивка) загружена на заводе-изготовителе. Она выполняет роль, при некотором сравнении, операционной системы - работает напрямую с физическими составляющими CPU. Изменение прошивки (обновление) доступно конечному пользователю во многих моделях CPU (что, впрочем, очень редко необходимо).

Большинство CPU могут находиться в двух основных режимах: "RUN" и "STOP". В режиме "RUN" происходит выполнение загруженной в память программы. В режиме STOP программа не выполняется, но питание на все цепи подано и есть возможность провести диагностику. Переключение между режимами на большинстве CPU можно произвести либо встроенным переключателем, либо программно с помощью специализированного программного обеспечения. Также на большинстве CPU есть индикация режимов работы и других состояний (подробнее). Управляющая программа обрабатывается CPU циклически - так называемое "сканирование". Типичная работа CPU: вначале идёт опрос входов, затем данные о состоянии входов копируются в области памяти входов в оперативной памяти, после этого идёт обработка основной управляющей программы. Все полученные результаты записываются в область памяти выходов, откуда в конце цикла передаются к физическим выходам. Если по разным причинам длительность цикла превышает заданный предел, то срабатывает сторожевой таймер, и CPU переходит в "STOP" с выдачей соответствующего сигнала ошибки. Некоторые модели CPU могут переводиться в режим форсирования "FORCE" - режим принудительного включения или выключения выходов программистом вне зависимости от команд программы.

Память CPU может быть наращиваемой, в этом случае предусмотрен разъём для дополнительной карты памяти. Память может быть энергонезависимой (ROM, EPROM, EEPROM) и энергозависимой (RAM). CPU с энергозависимой памятью оснащены батарейкой для удержания управляющей программы при выключении питания. Бывают CPU с разделённой памятью: некоторые области памяти энергозависимы, некоторые - нет. Обычно в таких случаях энергонезависимая память использеутся для сохранения управляющей программы, а энергозависимая - для сохранения рабочих настроек пользователя (параметры, рецептуры, часы реального времени и т.д.). Так что в случае пропадания питания при разрядившейся батарейке теряются только настройки, которые пользователь часто может сам произвести вновь. Некоторые более ранние модели CPU были оснащены только энергозависимой памятью RAM, что приводит к потере управляющей программы при разряде батарейки.

 
   

Батарейка CPU

ВНИМАНИЕ! Если в вашем ПЛК стоит батарейка и при включении питания светится красный (обычно) светодиод, помеченный как "BAT" или "BAT ERR" или ещё каким-нибудь аналогичным образом (подробнее в разделе "техподдержка"), как можно скорее замените батарейку.

Batt low LED

В подавляющем большинстве ПЛК применяются литиевые батарейки, как имеющие улучшенные эксплуатационные характеристики (широкий диапазон рабочих температур и низкий саморазряд), При замене батарейки необходимо учитывать, что хотя иногда возможно использование обычных "сухих" или щелочных элементов как временный вариант, но литиевые батарейки выдают гораздо более высокое напряжение, нежели сухие (до 3.6 В против 1.5 В) и меньшую зависимость напряжения от разряда. При всём при этом литиевые значительно дороже сухих.

Помните, что батарейку можно менять только при включенном питании и только на аналогичную. Также для новых литиевых батареек рекомендуется процедура депассивации. При любых сомнениях обратитесь к нам для проведения указанных процедур. По опыту можем сказать, что значительная часть сбоев связана именно с разряженной батарейкой. Даже если Ваш CPU оснащён EPROM или EEPROM или другими типами энергонезависимых карт памяти, бывали случаи потери настроек пользователя и оборудование всё равно становилось неработоспособным. В этой ситуации решение проблемы лишь упрощалось, но ценой простоев и вызовов специалистов.

Если у Вас нет резервной копии управляющей программы, мы рекомендуем вызвать нас для создания таковой в любое удобное для Вас время. За вызов для создания резервных копий мы берем сокращенную плату - обычно с коэффициентами 0.6 - 0.8.

На практике заряда литиевой батарейки хватает на 2-5 лет. Срок службы сильно зависит от условий работы и хранения оборудования (низкие температуры и высокая влажность ускоряют разряд), от продолжительности периодов нахождения оборудования во включенном и выключенном состояниях (батарея больше используется - разряжается - без внешнего питания) и менее зависит от других факторов. Рекомендуем менять батарейку каждые 2-3 года и обращать внимание на индикатор состояния батареи хотя бы раз в полгода и даже чаще при наличии факторов, ускоряющих разряд.

-- Никогда не разбирайте, не заряжайте, не замыкайте выводы литиевых батарей! Подвержены взрыву! --

 

Модули входов - выходов.

Модули чаще всего использутся двух типов: аналоговые и дискретные. Различаются количеством входов, типами сигналов, рабочими напряжениями. Бывают смешанные - и входы и выходы в одном корпусе. Типы сигналов и напряжения в большинстве случаев используются из небольшого ряда стандартизированных значений: 0-5В ,0-10В, -10+10В, 0-20мА, 4-20мА, Pt100, Pt1000, термопары и некоторые другие - для аналоговых сигналов; 12В, 24В, 110В, 220В переменного и постоянного тока для дискретных сигналов. Дискретные входы бывают типов "сток" или "исток", т.е. с общим плюсом или общим минусом, дискретные выходы могут быть релейными или транзисторными. Релейные могут переключать большую нагрузку, а транзисторные имеют гораздо больший ресурс. Из неисправностей можно отметить, что чаще выходят из строя отдельно один вход или выход. Реже приходится заменять целиком модуль. При наличии свободных резервных входов или выходов бывает достаточно переподключить канал физически и переназначить его в программе без замены модуля.

Модули коммуникаций.

Широкий ассортимент модулей коммуникаций обусловлен прежде всего существованием большого количества различных интерфейсов и протоколов связи. Начиная с наиболее распространённых RS232 и Ethernet, и заканчивая ориентированными чисто на промышленность Profibus или AS-i. Несмотря на то, что большинство CPU оснащены встроенными стандартными интерфесами RS232 или RS485, даже в этих случаях для решения разных задач часто необходимо иметь либо два порта RS232, либо какой-нибудь специфический, например Modbus+. В таких случаях ПЛК комплектуется соответствующими модулями коммуникаций.

Модули питания.

Некоторые типы ПЛК (в основном моноблочные) не требуют специального питания, непосредственно на них подаётся 24В или 220В. Но практически все ПЛК модульного типа имеют в своём составе специальный модуль питания.

P.S.

В послесловии следует оговорить, что ПЛК как контроллер, оптимизированный для выполнения логических операций, является частным случаем контроллеров для промышленности. В современной классификации начинает применяться термин для более мощных контроллеров - PAC (англ. Programable Automation Controller) – программируемый контроллер для автоматизации. Основные отличия PAC от ПЛК - это архитектура, сочетающая PLC и PC-based технологии. Для пользователя это прежде всего поддержка множества различных приложений высокого уровня, например функции email, а также поддержка промышленных протоколов и сложных функций на программном уровне, наличие дополнительных языков программирования, более удобных для работы с математическими вычислениямии и некоторые другие отличия. По сути, PAC можно назвать преёмником PLC. Тем не менее, границы между PAC и PLC зачастую достаточно размыты, а сами PAC пока не особенно широко применяются. Продолжая говорить о видах контроллеров, нельзя не упомянуть упрощённые ПЛК - так называемые "программируемые реле". Такие контроллеры обычно поддерживают только логику (дискретные входы-выходы, работа с аналогами по принципу порогов) и биты памяти, без работы с числами.

 

© "Автоматика Дона", г. Ростов-на-Дону, 2009-2018

тел. 8(863)294-81-17, promservis-rostov@mail.ru