Valdiklis yra valdymo įtaisas. Jis tampa tikrai funkcionalus tik tada, kai sukuriate ir paleidžiate programą, kad ją naudotumėte.

Tai reiškia pagrindinę programuojamo loginio valdiklio užduotį – programos, valdančios technologinį procesą, vykdymą.

Koks programinės įrangos paketas yra skirtas PLC? Iš principo galimas bet koks rinkinys. Svarbiausia, kad šio įrankio laisvų išteklių dydis jums netrukdytų. Kūrėjas gauna daug galimybių rašyti programas.

Ko reikia norint užprogramuoti valdiklį? Pirma, jums reikia programuotojo, kuris gerai suprastų šią problemą. Antra, reikia paties kompiuterio ir, žinoma, kūrimo paketo.

Kūrimo įrankių funkcionalumas

Paprastai kūrimo paketas kainuoja papildomai. Nors iš esmės dažnai pastebima, kad šis paketas jau iš pradžių įtrauktas į diegimo programinę įrangą.

Kokias funkcijas siūlo kūrimo aplinka?

1. Didelis bibliotekų, programų blokų, specifinių procedūrų ir paruoštų šablonų rinkinys.
2. Įrankiai, skirti programai patikrinti, testuoti ir paleisti kompiuteryje apeinant valdiklį.
3. Taip pat siūlomas įrankis, skirtas automatizuoti sukurtos programos dokumentaciją pagal priimtus standartus.

Ir galiausiai, būtina atkreipti dėmesį į pagrindinį pranašumą – jis palaiko maždaug šešias programavimo kalbas. Vienintelis trūkumas yra tas, kad programų suderinamumas įgyvendinamas žemu lygiu. PLC gamintojai nepriėjo prie vienijimosi ir kiekvienas gamina šį įrenginį su savo programine aplinka.

PLC programavimo kalbų tipai

• Kalba LD

LD (kopėčios) yra grafikos pagrindu sukurta kūrimo aplinka. Tam tikra prasme tai yra kaip relės grandinė. Šio standarto kūrėjai mano, kad tokio tipo programinės įrangos aplinkos naudojimas labai palengvina relių automatikos inžinierių persikvalifikavimą į PLC.

Pagrindiniai šios programavimo kalbos trūkumai yra neefektyvumas apdorojant procesus su daugybe analoginių kintamųjų, nes ji sukurta taip, kad atvaizduotų atskirus procesus.

• FBD kalba

FBD (Function Block Diagram) – čia taip pat naudojamas grafinis programavimas. Vaizdžiai tariant, FBD apibrėžia tam tikrą funkcinių blokų, turinčių tarpusavio ryšius (įvestis ir išvestis), daugumą.

Ryšio duomenys yra kintami ir perduodami tarp blokų. Kiekvienas blokas atskirai gali reikšti konkrečią operaciją (trigerį, loginį „arba“ ir pan.). Kintamieji apibrėžiami naudojant konkrečius blokus, o išvesties grandinės gali turėti jungtis prie konkrečių valdiklio išėjimų arba jungtis su visuotiniais kintamaisiais.

• SFC kalba

SFC (Sequential Function Chart) – gali būti naudojamas su ST ir IL kalbomis, taip pat pagrįstas grafikais. Jos konstravimo principas artimas baigtinės būsenos mašinos įvaizdžiui, ši sąlyga priskiria ją vienai galingiausių programavimo kalbų.

Technologiniai procesai šia kalba yra kuriami pagal tam tikrų žingsnių tipą. Žingsnių struktūra susideda iš vertikalios linijos, einančios iš viršaus į apačią. Kiekvienas žingsnis yra tam tikra operacija. Galite aprašyti operaciją ne tik naudodami SFC, bet ir naudodami ST ir IL.

Kai veiksmas baigtas, įvyksta valdymo perkėlimo į kitą veiksmą veiksmas. Perėjimas tarp žingsnių gali būti dviejų tipų. Jei kuri nors sąlyga įvykdoma viename žingsnyje ir tolesnis veiksmas yra pereiti prie kito žingsnio, tai yra sąlyginis perėjimas. Jei visos sąlygos tam tikrame žingsnyje yra visiškai įvykdytos ir tik tada įvyksta perėjimas prie kito žingsnio, tai yra besąlyginis perėjimas.

• Kalba ST

ST (struktūrizuotas tekstas) yra aukšto lygio kalba ir turi daug panašumų su Pascal ir Basic.

ST leidžia interpretuoti daugiau nei šešiolika duomenų tipų ir turi galimybę dirbti su loginėmis operacijomis, cikliniais skaičiavimais ir kt.

Nedidelis trūkumas yra grafinės aplinkos trūkumas. Programos pateikiamos teksto forma ir ši sąlyga apsunkina technologijos plėtrą.

• IL kalba

IL (instrukcijų sąrašas) – į Assembly panaši kalba, dažniausiai naudojama blokams koduoti atskirai. Privalumas yra tas, kad šie blokai turi didelį veikimo greitį ir mažus išteklių poreikius.

• CFC kalba

CFC (Continuous Flow Chart) – tai aukšto lygio kalbos. Iš esmės tai yra aiškus FBD kalbos tęsinys.

Projektavimo procesą sudaro paruoštų blokų naudojimas ir jų išdėstymas ekrane. Tada jie sukonfigūruojami ir tarp jų uždedami ryšiai.

Kiekvienas blokas yra konkretaus technologinio proceso valdymas. Čia pagrindinis dėmesys skiriamas technologiniam procesui, matematika nublanksta į antrą planą.

Programuojami loginiai valdikliai (PLC)

Prieš atsirandant kietojo kūno logikai, loginių valdymo sistemų kūrimas buvo pagrįstas elektromechaninėmis relėmis. Šiai dienai relės nėra pasenusios pagal savo paskirtį, tačiau vis tiek kai kuriose ankstesnėse funkcijose jas pakeitė valdiklis.

Šiuolaikinėje pramonėje yra daug įvairių sistemų ir procesų, kuriems reikia automatizavimo, tačiau tokios sistemos dabar retai kuriamos su relėmis. Šiuolaikiniai gamybos procesai reikalauja įrenginio, kuris būtų užprogramuotas atlikti įvairias logines funkcijas. 1960-ųjų pabaigoje amerikiečių kompanija Bedford Associates sukūrė kompiuterinį įrenginį, pavadintą MODICON (Modular Digital Controller). Įrenginio pavadinimas vėliau tapo jį suprojektavusios, pagaminusios ir pardavinėjusios įmonės padalinio pavadinimu.

Kitos įmonės sukūrė savo šio įrenginio versijas ir galiausiai jis tapo žinomas kaip PLC, arba programuojamas loginis valdiklis. Programuojamo valdiklio, galinčio imituoti daugelio relių veikimą, tikslas buvo elektromechanines reles pakeisti .

PLC turi įvesties gnybtų rinkinį, kurį galima naudoti jutiklių ir jungiklių būsenai stebėti. Taip pat yra išvesties gnybtų, kurie teikia „aukštą“ arba „žemą“ signalą galios indikatoriams, solenoidiniams vožtuvams, kontaktoriams, mažiems varikliams ir kitiems savikontrolės įrenginiams.

PLC lengva programuoti, nes jų programavimo kalba primena relės logiką. Taigi paprastas pramonės elektrikas ar elektros inžinierius, įpratęs skaityti relių logines schemas, jausis patogiai programuodamas PLC atlikti tas pačias funkcijas.

Signalo laidai ir standartinis programavimas skirtinguose PLC modeliuose šiek tiek skiriasi, tačiau jie yra pakankamai panašūs, kad čia pateisintų „bendrą“ įvadą į šio įrenginio programavimą.

Toliau pateiktoje iliustracijoje parodytas paprastas PLC, tiksliau, kaip jis gali atrodyti iš priekio. Du sraigtiniai gnybtai, jungiantys vidines PLC grandines iki 120 VAC, yra pažymėti L1 ir L2.

Šeši sraigtiniai gnybtai, esantys kairėje pusėje, užtikrina įvesties įrenginių jungtis. Kiekvienas terminalas žymi skirtingą įvesties kanalą (X). Sraigtinis gnybtas ("bendrasis" jungtis), esantis apatiniame kairiajame kampe, paprastai yra prijungtas prie 120 V kintamosios srovės maitinimo šaltinio L2 (neutralus).

PLC korpuso, jungiančio kiekvieną įvesties gnybtą su bendruoju gnybtu, viduje yra įrenginio optinis izoliatorius (LED), kuris perduoda elektrai izoliuotą „aukštą“ signalą į kompiuterio grandinę (fototranzistorius interpretuoja LED šviesą), kai yra 120 voltų kintamoji srovė. tarp atitinkamo įvesties gnybto ir bendro gnybto. PLC priekiniame skydelyje esantis šviesos diodas leidžia suprasti, kuri įvestis yra maitinama:

Išvesties signalus generuoja PLC kompiuterio grandinė, įjungiant perjungimo įrenginį (tranzistorių, tiristorių ar net elektromechaninę relę) ir prijungus šaltinio gnybtą (apatiniame dešiniajame kampe) su bet kokia Y raide pažymėta išvestimi. Šaltinio terminalas paprastai yra prijungtas prie L1. Kaip ir kiekvienas įėjimas, kiekvienas įjungtas išėjimas yra pažymėtas šviesos diodu:

Taigi, PLC gali prisijungti prie bet kokių įrenginių, tokių kaip jungikliai ir elektromagnetai.

PLC programavimo pagrindai

Šiuolaikinė valdymo sistemos logika įdiegta PLC per kompiuterinę programą. Ši programa nustato, kurie išėjimai įjungiami ir kokiomis įvesties sąlygomis. Nors pati programa primena relės loginę schemą, PLC neveikia jungiklių kontaktai ar relės ritės, kurios sukurtų ryšius tarp įvesties ir išvesties. Šie kontaktai ir ritės yra įsivaizduojami. Programa rašoma ir peržiūrima naudojant asmeninį kompiuterį, prijungtą prie PLC programavimo prievado.

Apsvarstykite šią grandinę ir PLC programą:

Kai mygtuko jungiklis nėra aktyvuotas (nepaspaustas), signalas nesiunčiamas į įėjimą X1. Pagal programą, kuri rodo „atvirą“ įėjimą X1, signalas nebus siunčiamas į išėjimą Y1. Taigi išėjimas Y1 liks atjungtas, o prie jo prijungtas indikatorius užges.

Jei paspaudžiamas mygtuko jungiklis, signalas bus siunčiamas į įėjimą X1. Visi programoje esantys X1 kontaktai įgaus aktyvavimo būseną, tarsi jie būtų relės kontaktai, suaktyvinami tiekiant įtampą relės ritei, pavadintai X1. Tokiu atveju atviras kontaktas X1 bus „uždarytas“ ir siunčia signalą į Y1 ritę. Kai Y1 ritė bus įjungta, Y1 išėjimas užsidegs su prijungta lempute.

Reikėtų suprasti, kad kontaktas X1 ir ritė Y1 yra prijungti naudojant laidus, o kompiuterio monitoriuje rodomas „signalas“ yra virtualus. Jie neegzistuoja kaip tikri elektriniai komponentai. Jie yra tik kompiuterinėje programoje – programinės įrangos dalyje – ir tik primena tai, kas vyksta relės grandinėje.

Taip pat svarbu suprasti, kad kompiuteris, naudojamas programai rašyti ir redaguoti, nėra reikalingas tolesniam PLC naudojimui. Įkėlus programą į programuojamą valdiklį, kompiuterį galima išjungti ir pats PLC vykdys programos komandas. Į iliustraciją įtraukiame asmeninio kompiuterio monitorių, kad suprastumėte ryšį tarp realių sąlygų (jungiklio uždarymas ir lempos būsenos) ir programos būsenų (signalai per virtualius kontaktus ir virtualias rites).

Tikroji PLC galia ir universalumas išryškėja, kai norime pakeisti valdymo sistemos veikimą. Kadangi PLC yra programuojamas įrenginys, duotas komandas galime keisti nekonfigūruodami prie jo prijungtų komponentų. Tarkime, kad nusprendėme perprogramuoti funkciją „jungiklis – lemputė“ atvirkščiai: paspauskite mygtuką, kad išjungtumėte lemputę, o atleiskite, kad įsijungtumėte.

Šios problemos sprendimas realiomis sąlygomis yra pakeisti įprastomis sąlygomis „atvirą“ jungiklį „uždaru“. Jo programinės įrangos sprendimas yra pakeisti programą taip, kad kontaktas X1 normaliomis sąlygomis būtų „uždarytas“, o ne „atidarytas“.

Kitame paveikslėlyje matysite jau pakeistą programą, o jungiklis neįjungtas:

Ir čia įjungiamas jungiklis:

Vienas loginio valdymo įdiegimo programinėje įrangoje pranašumų, priešingai nei valdymui aparatinėje įrangoje, yra tai, kad įvesties signalus galima naudoti tiek kartų, kiek reikia. Pavyzdžiui, apsvarstykite grandinę ir programą, skirtą lemputei įjungti, jei vienu metu įjungiami bent du iš trijų jungiklių:

Norint sukurti panašią grandinę naudojant reles, jums reikės trijų relių su dviem atvirais kontaktais normaliomis sąlygomis, kurių kiekvienas turi būti naudojamas. Tačiau naudojant PLC galime, nepridėdami papildomos techninės įrangos, kiekvienam „X“ įėjimui užprogramuoti tiek kontaktų, kiek norime (kiekvienas įėjimas ir išėjimas turi užimti ne daugiau kaip 1 bitą PLC skaitmeninėje atmintyje) ir skambinti. juos tiek kartų, kiek reikia.

Be to, kadangi kiekvienas PLC išėjimas savo atmintyje užima ne daugiau kaip vieną bitą, programoje galime užmegzti kontaktus, todėl Y išėjimas yra neaktyvintas. Pavyzdžiui, paimkime variklio schemą su valdymo sistema užvedimui ir stabdymui:

Prie X1 įvesties prijungtas jungiklis veikia kaip mygtukas „Start“, o prie X2 įvesties prijungtas jungiklis – kaip „Stop“ mygtukas. Kitas kontaktas, vadinamas Y1, panašus į kontakto sandariklį, leidžia variklio kontaktoriui išlikti įtampai net ir atleidus paleidimo mygtuką. Tokiu atveju galite pamatyti, kaip kontaktas X2, kuris normaliomis sąlygomis yra „uždarytas“, pasirodys spalvotame bloke, taip nurodydamas, kad jis yra „uždarytas“ („laidus“).

Jei paspausite mygtuką "Start", srovė tekės per "uždarą" kontaktą X1 ir siųs 120 VAC į variklio kontaktorių. Lygiagretusis kontaktas Y1 taip pat „užsidarys“, taip užbaigdamas grandinę:

Jei dabar paspaustume mygtuką „Pradėti“, kontaktas X1 pereis į „atvirą“ būseną, tačiau variklis dirbs toliau, nes uždarytas kontaktas Y1 vis tiek išlaikys ritę įjungtą:

Norėdami sustabdyti variklį, turite greitai paspausti mygtuką „Stop“, kuris perduos įtampą į įvestį X1 ir „atvirą“ kontaktą, kuris sustabdys įtampos tiekimą į ritę Y1:

Kai paspaudėte mygtuką „Stop“, X1 įėjimas liko be įtampos, todėl X1 kontaktas grąžinamas į įprastą „uždarymo“ būseną. Variklis jokiomis aplinkybėmis nepradės veikti, kol dar kartą nepaspausite paleidimo mygtuko, nes buvo prarastas kaiščio Y1 sandariklis:

Gedimams atsparus PLC valdymo įtaisų modelis yra labai svarbus, kaip ir elektromechaniniuose relių valdymo įrenginiuose. Visada turite atsižvelgti į klaidingai „atviro“ kontakto įtaką sistemos veikimui. Taigi, pavyzdžiui, mūsų atveju, jei kontaktas X2 yra klaidingai „atidarytas“, nebus galimybės sustabdyti variklio!

Šios problemos sprendimas yra perprogramuoti X2 kaištį PLC viduje ir iš tikrųjų paspausti mygtuką Stop:

Kai Stop mygtukas nepaspaudžiamas, PLC įėjimas X2 įjungiamas, t.y. kontaktas X2 yra „uždarytas“. Tai leidžia varikliui pradėti veikti, kai srovė tiekiama į kaištį X1, ir toliau veikti, kai atleidžiamas paleidimo mygtukas. Kai paspausite mygtuką „Stop“, kontaktas X2 pereina į „atidarymo“ būseną ir variklis nustoja veikti. Taigi matote, kad tarp šio ir ankstesnio modelio nėra jokio funkcinio skirtumo.

Tačiau jei įvesties kontaktas X2 buvo per klaidą „atidarytas“, įėjimą X2 galima sustabdyti paspaudus mygtuką „Stop“. Dėl to variklis iš karto išjungiamas. Šis modelis yra saugesnis nei ankstesnis, kur paspaudus mygtuką Stop bus neįmanoma sustabdyti variklio.

Be įėjimų (X) ir išėjimų (Y), PLC turi galimybę naudoti „vidinius kontaktus ir rites. Jos naudojamos taip pat, kaip ir standartinėse relių grandinėse naudojamos tarpinės relės.

Norėdami suprasti „vidinių“ grandinių ir kontaktų veikimo principą, apsvarstykite šią grandinę ir programą, sukurtą pagal trijų loginės IR funkcijos įėjimų principą:

Pagal šią schemą lemputė dega tol, kol paspaudžiamas bet kuris iš mygtukų. Norėdami išjungti lemputę, paspauskite visus tris mygtukus:

Šis straipsnis apie programuojamus loginius valdiklius iliustruoja tik nedidelį jų galimybių pavyzdį. Kaip kompiuteris, PLC gali atlikti kitas pažangias funkcijas daug tiksliau ir patikimiau nei naudojant elektromechaninius loginius įrenginius. Dauguma PLC turi daugiau nei šešis įėjimus ir išėjimus. Šioje iliustracijoje pavaizduotas vienas iš Allen-Bradley PLC:

Kiekvienas modulis turi 16 įėjimų ir išėjimų, todėl šis PLC gali valdyti daugybę įrenginių. Įdėjus į valdymo spintą, PLC užima mažai vietos (tas pačias funkcijas atliekančios elektromechaninės relės pareikalautų daug daugiau laisvos vietos).

Vienas iš PLC privalumų, kurio tiesiog negali dubliuoti elektromechaninė relė, yra nuotolinis stebėjimas ir valdymas kompiuteriniais skaitmeniniais tinklais. Kadangi PLC yra ne kas kita, kaip specializuotas skaitmeninis kompiuteris, jis gali lengvai „susikalbėti“ su kitais kompiuteriais. Šioje nuotraukoje grafiškai pavaizduotas PLC valdomas skysčių pildymo procesas (siurblinė komunalinėms nuotekoms valyti). Be to, pati stotis yra už kelių kilometrų nuo kompiuterio monitoriaus.

Vertimas iš anglų kalbos - Julia Surta.

PLC programavimui Tarptautinė elektros komisija (IEC) sukūrė IEC 6-1131/3 standartą, kuris apibrėžia 6 programavimo kalbas:

· CFC (Continuous Function Chart);

· SF C(Nuosekliųjų funkcijų diagrama);

· FBD(Funkcijų bloko schema);

· LD(kopėčių diagrama);

· ST(Struktūrinis tekstas);

· IL(Instrukcijų sąrašas).

Keturi pirmieji CFC, SFC, LD ir FBD kalbose naudojamas grafinis žymėjimas – vykdomos komandos, operacijos ir funkcijos vaizduojamos grafiškai, kaip diagramos.

Paskutinės dvi kalba(ST, IL) yra tekstas. Jie įgalina programuotojus.

Naudojant IEC 61131-3 kalbas, programuojamos ne tik automatizavimo užduotys, bet ir žmogaus ir mašinos sąsajos (HMI) algoritmai.

IEC 6-1131/3 kalbos sujungia funkcionalumą ir paprastumą. Jie taip pat apsaugo vartotoją nuo daugumos klaidų, kurios dažnai pasitaiko naudojant įprastas programavimo kalbas. IEC 6-1131/3 įgyvendinimas integruotoje HMI sistemoje yra ne tik atitinka standarto reikalavimus, bet taip pat suteikia vartotojui papildomą paslaugą – išplėstą funkcinių blokų bibliotekų rinkinį, įgyvendinantį standartinius valdymo algoritmus.

Visoms šešioms kalboms yra vienas mechanizmasryšys su realaus laiko duomenų baze. Pagal šį mechanizmą kiekviena programa turi turėti argumentų rinkinį. Įvesties duomenys perduodami programai per įvesties argumentus, o skaičiavimų rezultatai grąžinami išvesties argumentais. Argumentai yra susieti su kanalo atributais, tai yra su realiais valdiklių įėjimais ir išėjimais, su sąsajos įrenginiais, įmonių duomenų bazių ląstelėmis, taip pat su vidiniais kintamaisiais. Dėl šios konstrukcijos ta pati programa gali būti iškviesta kelis kartus per ciklą, kad būtų galima apdoroti skirtingus duomenų srautus.

Programų programavimas ir derinimas IEC 6-1131/3 kalbomis atliekamas integruota plėtros aplinka , kuriame yra keli skirtingi redaktoriai. Programos FBD, LD, CFC ir SFC kalbomis kuriamos ir derinamos specialiomis vaizdo redaktoriai , ST ir IL – teksto rengyklėje .

Nepaisant skirtumų, programos skirtingomis IEC 6-1131/3 kalbomis gali bendrauti tarp savęs. Pavyzdžiui, FBD programa gali iškviesti ST kalba parašytą funkcinį bloką, o šio bloko viduje galima iškviesti paprogramę LD ir pan. Toks lankstumas pasirenkant priemones algoritmams aprašyti leidžia tiek programuotojui, tiek technologui, tiek sąrankos inžinieriui, tiek verslo konsultantui efektyviai dirbti su viena užduotimi, kai kiekvienas iš jų atlieka savo darbo dalį jam patogiu būdu.

SFC kalba. IEC kalbų šeimoje SFC diagramos (Nuoseklioji funkcijų diagrama) yra aukšto lygio grafikaįrankis, kuriame naudojamos Petri tinklų idėjos. SFC dėka sistemos modelio grafinis vaizdas virsta visa programa.

Praktinis SFC kalbos diegimas PLC prasidėjo nuo Prancūzijos įmonių. Bendras PLC gamintojų ir vartotojų darbas paskatino nacionalinio „Grafset“ standarto, o vėliau ir tarptautinio standarto IEC 848 (1988) atsiradimą. Naujausias IEC 61131-3 standartas pasiskolina Grafset su kai kuriais pakeitimais.

SFC tai galinga priemonė sudėtingiems algoritmams struktūrizuoti. Tiesą sakant, SFC nėra nepriklausoma kalba. Išvertus iš anglų kalbos, santrumpa SFC gali būti išversta kaip „funkcinės sekos diagrama“. Išoriškai SFC programa yra panaši į algoritmo blokinė schema (2.1 pav.), kuriame rodomi atskiri programos blokai (žingsniai), perėjimai tarp jų ir sąlygos, kuriomis šie perėjimai atliekami.

2.1 pav. – Programos vaizdavimo SFC kalba pavyzdys

SFC perėjimai turi ryškią kryptį iš viršaus į apačią ir yra atspindėti tiesiomis linijomis. Pozicijos SFC yra vadinamos žingsniai arba etapais. Jie diagramoje rodomi kaip stačiakampiai. Šio vaizdavimo dėka galima realizuoti diagramas pseudografiniais simboliais. SFC neįmanoma nurodyti kelių pradinių žingsnių, tik vienas diagramos žingsnis yra pradinis žingsnis. Kiekvienas programos blokas, kaip ir kiekviena perėjimo sąlyga, yra paprogramė bet kuria IEC 6-1131/3 standarto kalba. SFC diagrama leidžia greitai sukurti sistemos prototipą be programavimo, nes norint reprezentuoti sistemą aukščiausiu lygiu, nereikia detalaus veiksmų aprašymo ir sąsajos su konkrečia aparatūra.

Ši kalba labai patogi programuojant paketinius procesus, dozavimo sistemas ir verslo programas. SFC gali naudoti tiek inžinieriai, tiek verslo analitikai.

Kalba FBD . Kalba FBD skirtas procesų inžinieriams, sprendžiantiems procesų valdymo problemas. Tai vaizdinis valdymo ir reguliavimo kilpų programavimo įrankis. FBD programa – tai grandinė, susidedanti iš funkcinių blokų, tarpusavyje sujungtų per įėjimus ir išėjimus, rinkinio (2.2 pav.).

2.2 pav. Programos pavyzdys FBD kalba

Programinės įrangos paketuose yra daugiau nei 150 standartinių funkcinių blokų, kurie įgyvendina daugybę funkcijų – nuo ​​paprasčiausių loginių operacijų iki paruošto adaptyvaus valdiklio. Standartiniai FBD blokai įgyvendina filtravimo, PID valdymo, modalinio, neryškaus ir padėties valdymo, PWM konvertavimo funkcijas, taip pat valdymo blokus vožtuvams, sklendėms, varikliams ir kt.

Kopėčių diagramos kalbaLD(kopėčių diagrama) arba relių schemos(RKS) yra grafinė kalba, įgyvendinanti elektros grandinių struktūras.

RKS yra amerikiečių išradimas, skirtas pakeisti surinkimo linijų relinę automatiką programuojamais valdikliais. RKS kalba leido išspręsti skaidraus relių grandinių perdavimo į PLC problemas. Įvairias relių grandinių programinės įrangos versijas sukūrė beveik visi pirmaujantys PLC gamintojai. Dėl pateikimo paprastumo RKS kalba įgijo populiarumą, o tai ir buvo pagrindinė jos įtraukimo į IEC standartą priežastis.

Žodžiai „kopėčių logika“ šiandien skamba gana archajiškai, tačiau relių technologija vis dar plačiai naudojama.

Grafiškai LD diagrama pateikta dviejų vertikalių maitinimo magistralių pavidalu. Tarp jų yra grandinės, suformuotos sujungiant kontaktus (2.3 pav.). Kiekvienos grandinės apkrova yra relė. Kiekviena relė turi kontaktus, kuriuos galima naudoti kitose grandinėse.

2.3 pav. – Relės diagramos vaizdavimas LD kalba

Logiškai nuoseklus (IR), lygiagretus (OR) kontaktų sujungimas ir inversija (NOT) sudaro Būlio pagrindą. Todėl LD kalba idealiai tinka ne tik relių mašinų konstravimui, bet ir kombinuotų loginių grandinių programiniam įgyvendinimui. Dėl galimybės į programą LD kalba įtraukti funkcijas ir funkcinius blokus, parašytas kitomis kalbomis, LD kalbos taikymo sritis yra praktiškai neribota.

IL mokymo kalba. IL kalba (Instrukcijų sąrašas, pažodžiui „instrukcijų sąrašas“) yra tipiškas surinkėjas su akumuliatoriumi ir šokinėja pagal etiketes (2.4 pav.). Instrukcijų rinkinys yra standartizuotas ir nepriklauso nuo konkrečios tikslinės platformos.

Prieš priimant IEC standartą, buvo keletas šios kalbos atmainų, įskaitant tas, kurios turi rusiškas santrumpas.

Didžiausią įtaką šiuolaikinio IL formavimuisi turėjo Siemens valdiklių programavimo kalba STEP.

IL kalba leidžia dirbti su bet kokiais duomenų tipais, iškvietimo funkcijomis ir funkciniais blokais, įdiegtais bet kuria kalba. Taigi IL gali būti įgyvendintas bet kokio sudėtingumo algoritmas, nors tekstas bus gana sudėtingas.

2.4 pav. – IL programos vaizdas CoDeSys redaktoriaus lange

Kaip IEC kalbų dalis, IL naudojama kuriant kompaktiškus komponentus, kuriuos reikia kruopštaus kūrimo, o tai užima daug laiko. Dirbdami su IL galite įsivaizduoti, kaip atrodys išverstas kodas daug aiškiau nei su kitomis kalbomis. Dėl to IL laimi ten, kur reikia pasiekti didžiausią efektyvumą.

Struktūrinio teksto kalba ST. ST (struktūrinio teksto) kalba yra aukšto lygio kalba. Sintaksės požiūriu ST yra šiek tiek pritaikyta Paskalio kalba. Vietoj Pascal procedūrų ST naudoja IEC programos komponentus.

C kalbą išmanantiems specialistams ST įsisavinimas taip pat nesukels sunkumų. Kaip iliustraciją, palyginkime lygiavertes programas ST ir C kalbomis:

WHILE CounteroO DO while (skaitiklis – ! = 0)

Skaitiklis:= Skaitiklis-1; (

Varl:= Varl*2; Varl *= 2;

JEI Varl > 100 TAI jei (Varl > 100)

Var2:= Var2 + 1; Varl = 1;

Dauguma PLC programavimo paketų siūlo ST kalbą pagal numatytuosius nustatymus, kad apibūdintų SFC perėjimų veiksmus ir sąlygas.

2.4 Sukurti standartą palaikančius paketus
IEC 61131-3

Skirtingai nuo paprastų valdiklių, kurių programavimas dažniausiai apsiriboja konstantų rinkinio nurodymu ir vykdomas iš įmontuoto arba nuotolinio valdymo pulto, universalių loginių valdiklių programavimui naudojami specializuoti. programinės įrangos sistemos.

Dėl IEC standarto atvirumo atsirado nemažai specializuotų įmonių, kurios užsiima tik PLC programavimo įrankiais. Šių įmonių programavimo sistemos turi tam tikrų skirtumų, kurie koncentruojasi tik sąsajos diegime – grafikos stiliuje, paslaugų funkcijų rinkinyje, papildomų bibliotekų turinyje ir vykdymo sistemos įgyvendinime, kad yra tai, kas nesusiję su standarto taikymu.

Šie kompleksai yra žinomiausi pasaulyje.

Simatic 7 veiksmas(gamintojas – vokiečių įmonė Siemens http://www.siemens.de/).

STEP 7 programinėje įrangoje yra centrinis įrankis Simatic Manager, su kuriuo galima įgyvendinti daugybę funkcijų Siemens techninės įrangos programavimas .

Visi SIMATIC S7 automatizavimo proceso techninės ir programinės įrangos reikalavimai yra įvykdyti viename projekte.

Šiame projekte yra reikalinga techninė įranga (+ konfigūracija), tinklo sukūrimas (+ konfigūracija), visos programos ir duomenys automatizavimo problemai išspręsti.

CoDeSys(gamintojas – Vokietijos įmonė 3S išmaniosios programinės įrangos sprendimaihttp://www.3s-software.com).

„CoDeSys“ yra vienas iš labiausiai išvystytų funkcionaliai pilnas programavimo įrankiai pagal IEC 61131-3 standartą.

TRACE REŽIMAS(gamintojas: AdAstra Research Group, Ltd, Rusija).

TRACE MODE yra integruota informacinė sistema, skirta pramoninės gamybos valdymui. Programoje yra įrankiai, skirti kurti operatoriaus sąsają (SCADA/HMI), programuoti valdiklius (Softlogic), valdyti ilgalaikį turtą (EAM), personalo valdymą (HRM) ir gamybos procesus (MES).

Pagrindinė PLC programavimo komplekso įrankių užduotis – automatizuoti taikomųjų programų sistemos kūrėjo darbą. Jis turėtų būti išlaisvintas nuo įprastų darbų ir nuolatinio „dviračio išradimo“.

Integruotos PLC programavimo sistemos sukūrė tam tikrą galimybių rinkinį, leidžiantį jas priskirti prie greito kūrimo įrankių. Integruota aplinka reiškia, kad yra integruoti teksto ir grafinės informacijos redaktoriai.

Teksto redaktoriaus integravimasį vieningą programavimo aplinką apima:

· galimybė greitai įvesti standartinius teksto elementus, akimirksniu į tekstą įterpti operatorius, funkcijas, funkcinius blokus;

· galimybė greitai automatiškai užbaigti įvestį. Pavyzdžiui, eilutė: „INP1 I 3;Input 1“ įvesties pabaigoje (CoDeSys) konvertuojama pagal IEC reikalavimus į eilutę:

INP1: INT:= 3; (* 1 įvestis *);

· automatinis kintamųjų deklaravimas;

· kintamųjų deklaracijų skyriaus pateikimas kaip tekstas arba lentelių kartoteka, suskirstyta ir surūšiuota pagal funkcinę reikšmę (įvesties kintamieji, lokaliniai ir kt.);

· sintaksės tikrinimas ir automatinis įvesties formatavimas;

· automatinis eilučių numeravimas, kuris supaprastina programos aprašymą ir priežiūrą.

Šios savybės ženkliai padeda pagreitinti programų rengimo procesą ir sumažinti klaidų skaičių programose.

Grafinio redaktoriaus integravimas suteikia šias funkcijas, kai dizainas:

· automatinis komponentų jungčių sekimas (programuotojui jungčių visai nereikia braižyti – sistema automatiškai nubrėžia grafines jungiamąsias linijas);

· automatinis komponentų išdėstymas (šią savybę turi grafiniai redaktoriai CoDeSys ir OpenPCS);

· automatinis grandinių numeravimas;

· kopijuoti ir perkelti pasirinktą grafinę komponentų grupę, atsižvelgiant į individualią jų specifiką;

· savavališkas vaizdo mastelio keitimas siekiant geriausio pristatymo, skirto didelių šakotų grafinių diagramų analizei.

Režimu egzekucija integruoti redaktoriai rodo „gyvus“ tekstus ir grafines diagramas. Grafinėse diagramose aiškiai atsispindi vykdymo seka.

Apskritai turi pateikti programinės įrangos paketas :

· Vieningas sujungimo mechanizmas su PLC. Derinimo įrankių veikimas neturėtų priklausyti nuo to, kaip valdiklis prijungtas prie derinimo priemonės. Nesvarbu, ar valdiklis yra emuliuojamas tame pačiame kompiuteryje, ar valdiklis prijungtas per kompiuterio nuoseklųjį prievadą, ar jis prijungtas per internetą.

· Valdymo programos kodo įkėlimas į valdiklio atmintį.

· Automatinis kodo versijos valdymas (PLC atmintyje esančio kodo ir kodo, gauto po dabartinio kompiliavimo, atitikties tikrinimas.

· Valdymo programos vykdymas realiu laiku.

· Stabdymo režimas. Sustabdymas reiškia tik valdymo programos kodo vykdymo sustabdymą. Tuo pačiu metu vykdomos visos kitos darbo ciklo fazės ir išsaugoma galimybė stebėti įėjimų reikšmes. Šiuo režimu galite išbandyti ir konfigūruoti valdomo objekto jutiklius ir mechanizmus;

· PLC atstatymas. Gali būti keletas atstatymo tipų. IEC standartas suteikia dviejų tipų atstatymą: „karštas“ ir „šaltas“. Pirmasis apima valdymo programos atstatymą į pradinę būseną ir pradinį kintamųjų inicijavimą. Antrasis atstatymo tipas prideda pradinį kintamųjų, esančių nepastovios atminties srityje, inicijavimą. Be to, išjungiant maitinimą arba iš naujo paleidžiant mikroprocesorių, PLC galima iš naujo nustatyti aparatinę įrangą. Programavimo sistema turi tinkamai reaguoti aparatinės įrangos atstatymo atveju. Išsamų atsaką į atstatymo komandas nustato vykdymo sistema. Todėl tarp skirtingų PLC gali būti tam tikrų skirtumų, net ir toje pačioje programavimo aplinkoje.

· Stebėti ir keisti visų projekto kintamųjų momentines vertes, įskaitant PLC įėjimus ir išėjimus. Kad būtų lengviau naudoti, reikšmės pateikiamos vartotojo nurodytoje skaičių sistemoje.

· Kintamųjų fiksavimas, įskaitant įvestis ir išvestis. Fiksuoti kintamieji gaus nurodytas reikšmes kiekviename darbo cikle, neatsižvelgiant į faktinę PLC būseną ir valdymo programos veiksmus. Ši funkcija leidžia imituoti elementarius išorinius įvykius laboratorinėmis sąlygomis ir išvengti nepageidaujamo pavarų veikimo derinant „gyvą“ valdymo objektą. Nekontroliuojamas mechanizmų veikimas gali sukelti gedimus ir kelti pavojų aplinkiniams.

· Valdymo programos vykdymas vieno darbo ciklo žingsniais. Naudojamas tikrinant algoritmo loginį teisingumą.

· Žingsnis po žingsnio programos komandų vykdymas ir lūžio taškų nustatymas.

· Peržiūrėkite komponentų iškvietimų seką pertraukos taške.

· Grafinis kintamųjų sekimas. Reikalingų kintamųjų reikšmės saugomos cikliniame buferyje ir pateikiamos kompiuterio ekrane grafikų pavidalu. Vertės gali būti registruojamos kiekvieno darbo ciklo pabaigoje arba praėjus tam tikram laikotarpiui. Pėdsakas suaktyvinamas rankiniu būdu arba sinchronizuojamas su nurodytu konkretaus (trigerio) kintamojo vertės pasikeitimu.

· Vizualizacija – animuoti paveikslėliai, sudaryti iš grafinių primityvų, susijusių su programos kintamaisiais. Kintamojo reikšmė gali nustatyti grafinio objekto koordinates, dydį arba spalvą. Grafiniai objektai apima vektorines geometrines figūras arba laisvos formos rastrinius vaizdus. Vizualizacijoje gali būti grįžtamojo ryšio elementų, tokių kaip mygtukai, slankikliai ir kt. Naudojant vizualizaciją sukuriamas vaizdas, modeliuojantis valdymo objektą arba operatoriaus valdymo sistemą.

PLC turi keletą pagrindinių programavimo kalbų. Pirma, tai kažkas panašaus į aukšto lygio programavimo kalbas. Ji vadinama struktūrizuota teksto kalba (buržuazine ST). Itin patogus dalykas, jei turi programavimo įgūdžių. Tiesą sakant, jis buvo sugalvotas programuotojams. Tačiau kai buvo sukurtas ir įdiegtas PLC, programuotojo (protingo programuotojo, turinčio gerą techninį išsilavinimą) profesija buvo dar menkesnė nei mūsų atšiauriais laikais. Todėl praktiški jankiai ir visas pasaulis vėliau sukūrė kelių tipų grafines kalbas. Elektrikams buvo sukurta relių diagramų kalba (buržuaziškai LD). Apskritai nieko sudėtingo - įvesties magistralė, išvesties magistralė, tarp jų - relių grandinė, paprastai uždaryta arba atidaryta, ir laikmačiai, žinoma, visokie trigeriai. Privalumas yra paprastumas – jei tik būtų diagrama, programa būtų parašyta. Minusas yra sunkumas dirbant su analoginiais signalais.

Kitas grafinės kalbos tipas yra funkcinių blokų kalba (buržuazinėje FBD). Man tai labai primena darbą, pavyzdžiui, su Matlab programinės įrangos paketo Simulink paketu, priešingam draugui primena Visim. Taip, apskritai sunku įgyti techninį išsilavinimą niekada nesusidūrus su tokia programine įranga. Visko pagrindas – reikiama seka ryšio linijomis sujungti blokai. Jei esate technikos specialistas, galbūt lengviausia išmokti ir aktyviai naudotis. Pliusas – aiškumas, intuityvus įdiegtų algoritmų aiškumas. Trūkumai: darbas su ciklais. Žinoma, tai įmanoma, bet ST tokia programa parašyta lengviau ir trumpiau.
Naujausia grafinės kalbos versija yra algoritminė (SFC). Tai aukščiausio lygio grafinė kalba. Kiekvienas žingsnis yra maža (arba didelė) programa. Labai graži kalba, pagrįstai dievinama visokio plauko technologų. Leidžia kurti griežtos struktūros projektus, kuriuos lengva derinti. Yra tik vienas minusas – pradėti mokytis reikėtų tik pakankamai įvaldžius ST, LD ar FBD kalbą. Ant jų dar reikia parašyti programas atskiram žingsniui.

O taip. beveik pamiršau. Taip pat yra kažkas panašaus į assembler. Jis vadinamas instrukcijų sąrašu (buržuazinėje IL). Jei mėgstate begalinį akumuliatoriaus veikimo laiką, tai kaip tik jums. Trūkumai: ilgas programos kodas, kuris gerai atrodo tik disertacijos prieduose, derinimo problemos. Trumpai tariant, mano supratimu, tai penktasis ratas PLC programavimo krepšelyje. Galiu klysti.

Programa ar projektas?

Iš karto atskirkime kotletus nuo musių. Kodas, kurį herojiškai rašome, žinoma, yra programa. O tiksliau, programa yra kodas, apibrėžiantis PLC veikimo ciklą. Valdiklis gali turėti ne vieną, ne du, o daug. Jie gali keistis dėl laiko, išorinių ar programos įvykių. Tai yra, programa yra gana privatus dalykas. Visuma to, kas „pilama“ į valdiklį, paprastai vadinama projektu. Be programų rinkinio, projektas apima prijungtas bibliotekas, duomenų tipus, vizualizacijas, konfigūracijas, konkretaus PLC nustatymus ir daug daugiau.

Vienas iš pagrindinių automatizavimo tikslų yra stebėti objekto būklės pokyčius ir galimybę kontroliuoti šį procesą. Pokyčių procesų mažinimas padidina produktyvumą ir efektyvumą. Mašinos matymas ir judesio valdymas padeda sumažinti variacijas ir suteikia lankstumo šiuolaikinėms automatizavimo sistemoms. Savo ruožtu padidėjęs valdymo sistemų lankstumas ir funkcionalumas kai kurias senesnes sistemas gali nustumti į apdorojimo galimybių ribą.

Šiais laikais PLC programuojami loginiai valdikliai yra norma automatikos sistemose. Dažnai prie naujų technologijų kainos pridedama galimybė atnaujinti įrangą ir (arba) papildomos galimybės diegti naujas operacines sistemas. Tačiau judesio valdymo įrenginių arba pasirinktinių įvesties modulių pridėjimas prie PLC programuojamo loginio valdiklio taip pat gali turėti didelės įtakos visos įrangos kainai.

Santykinės sąnaudos, praplečiamumas, funkcionalumas, taip pat vartotojo galimybių įgyvendinimas yra reikalavimai šiuolaikiniams pramoniniams valdikliams. Kadangi apdorojimo greičio, atminties ir galios poreikiai pastaraisiais metais labai išaugo, ar PLC ir toliau gali išlikti pagrindine gamybos sistemų automatizavimo priemone?

Valdymo procesas

Paprasčiausia valdymo procesą sudaro trys pagrindiniai komponentai – jutiklis, valdiklis ir pavara. Jutiklis surenka informaciją apie valdomą objektą ir perduoda ją valdikliui, kuris apdoroja gautus duomenis ir duoda valdymo signalą pavarai. Ši konstrukcija vadinama uždaro ciklo arba uždaro ciklo sistema.

Pavyzdžiui, dujų stebėjimas ir temperatūra azoto krosnyje gali būti svarbūs terminiam apdorojimui, tačiau patalpos drėgmės ar vibracijos duomenys gali neturėti jokios įtakos terminio apdorojimo procesui. Naujausių duomenų įtraukimas į automatinę valdymo sistemą neduos visiškai jokios naudos, o tik apsunkins ir padidins išlaidas. Galime daryti išvadą, kad sudėtingumas tampa labai svarbus, nes sumažina projektavimo, programavimo, trikčių šalinimo išlaidas ir išvengiama praktiškai nenaudingų komponentų įdiegimo.

Surinkus jutikliais, informacija patenka į valdiklį, kuris atlieka „smegenų“ vaidmenį. Jis apdoros gautą informaciją pagal programuotojo jai priskirtus algoritmus ir programas. Jei reikšmė nepatenka į nustatytas ribas, valdiklis siunčia signalą pavarai, kad ištaisytų klaidą, ir tai vyks tol, kol klaida nepateks į priimtinas ribas. Pavara yra automatinės valdymo sistemos (ACS) raumuo. Būtent jis turės fizinį poveikį kontroliuojamai sistemai. Savaeigių pistoletų paleidimo mechanizmai gali būti įvairios elektrinės pavaros, hidraulinės pavaros, pneumatinės pavaros ir kiti mechanizmai.

„Valdytojas žino, kas vyksta, ir gali priimti sprendimus. PLC yra neabejotinas pramonės automatizavimo lyderis“, – sako Matteo Dariol, Bosch Rexroth inžinierius. „Santrumpoje yra „programuojama logika“, nes elektroninės revoliucijos pradžioje 1960–1970 m. valdymo prietaisai buvo pradėti kurti naudojant atskirus elektroninius komponentus. Anksčiau, pakeitus konstrukcijos specifikaciją, buvo perprojektuota ir pertvarkyta visa valdymo logika, taip pat fiziniai valdymo įtaisų elementai. Atsiradus PLC programuojamam loginiam valdikliui, pastangos pakeisti valdymo algoritmą yra beveik vien tik programinės įrangos keitimas.

Šiuolaikiniai PLC yra gana patikimi įrenginiai, o jų programavimo kalbos yra standartizuotos. Programuojamų loginių valdiklių programinės įrangos kūrimo aplinkos dar neturi bendrų vieningų standartų, nes visi pagrindiniai elektroninių komponentų rinkos dalyviai siūlo savo unikalius sprendimus. Programavimas ir gedimų šalinimas PLC gali būti net lengviau nei asmeniniame kompiuteryje, asmeniniame kompiuteryje, kurį, atrodo, kiekvienas iš mūsų puikiai žinome. PLC programuojamas loginis valdiklis turi modulinę struktūrą ir galimybę prijungti įvairius modulius, priklausomai nuo projekto reikalavimų: papildomus I/O prievadus, saugos modulius, taip pat specifinius komunikacijos modulius, kad būtų galima paminėti tik kelis pavyzdžius.

Modulinė konstrukcija suteikia programuojamiems loginiams valdikliams pagrindinį mastelio pranašumą. Yra ir kitų privalumų, tokių kaip kaina, dizaino paprastumas ir konstrukcijos stiprumas. ACS elementus, tokius kaip relės, reikia periodiškai tikrinti ir keisti, o čia išryškėja dar vienas PLC privalumas – judančių mechaninių dalių minimumas. Yra galimybių integruoti su sudėtingesnėmis sistemomis, tokiomis kaip kompiuterio valdiklis.

PLC apribojimai

PLC turi ribotas atminties, programinės įrangos ir periferinių įrenginių galimybes, palyginti su asmeniniu kompiuteriu (PC). Valdymas judesiu (pavyzdžiui, robotika ar sudėtinga automatizuota sistema) reikalauja daugybės įėjimų/išėjimų, todėl reikia papildomų PLC valdymo modulių arba išorinės elektronikos. Tačiau verta paminėti, kad kompiuteris geba apdoroti daug daugiau informacijos ir greičiau, o tai gali žymiai sumažinti fizinį dydį ir suteikti reikiamą skaičiavimo galią kompiuterinėms regos sistemoms diegti, judesių valdymui ir įgalina greitai apdoroti didelius duomenų srautus. . Nuolatinis apdorotos informacijos augimas siejamas su kai kurių įmonių laipsnišku pramoninio daiktų interneto IIoT diegimu į gamybos linijas ir pramoninius įrenginius, kuriems reikia didelės skaičiavimo galios.

Originalios įrangos gamintojai (OĮG) gali padidinti įrangos našumą, leisdami mašinoms vienu metu atlikti kelias operacijas. Maksimaliai intensyvūs vienu metu vykstančių kritinių procesų IR/ARBA skaičiavimai gali perkrauti programuojamą loginį valdiklį. Mašinos gali naudoti kelias skaičiavimo platformas, kad sumažintų svarbiausių procesų apdorojimo laiką. Paprastai juos sudaro vienas ar keli judesio valdikliai ir vienas ar daugiau priežiūros procesorių, palaikančių operatoriaus sąsają programavimui, mašinos veikimo informacijai, duomenų gavimui ir techninės pagalbos funkcijoms. Tačiau kelių procesorių naudojimas yra brangesnis. Nauja programinė įranga, skirta kompiuterių platformoms, gali padėti išspręsti šią problemą, nors...

Kompiuteris nėra toks patikimas ir sunkiai išgyvena pramoninėje aplinkoje, pvz., dulkių ir drėgmės sąlygomis. Naudojant kompiuterį su sudėtingesne programine įranga arba daugybe programinės įrangos parinkčių reikia daug daugiau laiko apmokyti techninės priežiūros personalą. Išplėstinė programinė įranga gali reikalauti, kad programuotojas atliktų techninę priežiūrą, remontą ir atnaujinimus. PLC programinė įranga gali būti pagrindinė, tačiau turi savo laiko patikrintas standartines kalbas, kurios gali užtikrinti įrenginio ilgaamžiškumą, nepaisant jo greičio ir linijinio pobūdžio.

PLC paprastai naudoja pramonės standartinį programavimo kalbų rinkinį (IEC 61131-3), įskaitant LAD diagramas. LAD diagramos sudarytos pagal analogiją su elektros grandinėmis, o tai labai supaprastina personalo mokymą, techninę priežiūrą ir remontą. Daugeliu atvejų visiškai įmanoma išsiversti be programuotojo. Kita IEC 61131-3 standarto kalba yra struktūrinis tekstas, panašus į „aukšto lygio“ kalbą. Tačiau naudojant PLC gali būti sunku naudoti kitas nestandartines aukšto lygio kalbas, tokias kaip C++ arba Visual Basic. Tik neseniai nauji programinės įrangos įrankiai leido vartotojams bendrauti su PLC taip, lyg tai būtų įprastas kompiuteris.

PLC nuosekli programa nuskaito visas instrukcijas kiekviename cikle. Nuskaitymo ciklas trunka maždaug 10 ms ar šiek tiek daugiau. Atlikus visas instrukcijas, programa pereina prie kito nuskaitymo. Jei instrukcija neįvykdoma per nurodytą laiką, ji generuoja klaidos pranešimą ir programos vykdymas nutraukiamas. Ši sudėtinga programinė įranga gali apriboti programos trukmę ir bet kokius įvesties signalus, mažesnius nei 100 Hz.

Pavyzdžiui, jei reikia apdoroti signalą iš greičio jutiklio, kurio vardinis greitis yra 1200 aps / min (signalo dažnis 1200/60 = 200 Hz), PLC pagrįstas mikrovaldiklis negali teisingai išmatuoti greičio naudojant tokį įvestį. Integriniuose grandynuose būtina integruoti specialų modulį su dekoderiu arba skaitikliu, kuris paverčia signalą iš jutiklio į paprastai apdorojamą mikrovaldiklio. Tokie keitiklių moduliai dažnai naudojami daugelyje sistemų. Taip pat verta paminėti išvesties modulių poreikį, naudojant solenoido, kurio PWM veikimo dažnis yra 10 kHz, valdymo pavyzdį. Norint valdyti tokį įrenginį naudojant PLC, reikalingas išvesties modulis su PWM generatoriumi. Pridėjus tokius modulius, sistemos kaina padidėja 2-3 kartus.

Naujos kartos PLC

Naujoji sistema vadinama programuojamu automatizavimo valdikliu (PAC), galinčiu išspręsti kai kurias PLC problemas. Kai kurie ekspertai teigia, kad programuojamas automatikos valdiklis (PAC) yra labiau komercinis pavadinimas, tačiau tai nėra visiškai tiesa. Deja, tarp jų apibrėžimų yra tam tikrų skirtumų, o technologiniu požiūriu esminius skirtumus tarp jų rasti gana sunku.

PCA paprastai apima PLC funkcijas. Abu yra skaitmeniniai įrenginiai, tačiau PDA suteikia pažangių programavimo galimybių ir dažnai turi daugiau funkcionalumo, atminties ir periferinių įrenginių. PKA siūlo sudėtingesnes architektūrines sistemas, kai reikalingas didesnis I/O ryšys. Be to, jame paprastai yra integruotos galimybės perkelti duomenis iš atminties į USB diską ir dažnai turi galimybę tiesiogiai sąveikauti su duomenų bazėmis.

Papildomos programinės įrangos galimybės tikrai skamba gerai, tačiau verta paminėti, kad ne visi PDA gali palaikyti standartines IEC 61131-3 kalbas, todėl gali kilti papildomų programavimo ir priežiūros problemų.

Yra įvairių šių įrenginių modelių. PKA gali pasiūlyti modelius, orientuotus į mašininio matymo sistemas arba kitus, skirtus stebėti kelis procesus vienu metu. Renkantis modelį ar technologiją reikia atsižvelgti tiek į ateities reikalavimus (gamybos modernizavimas ir išplėtimas), tiek į standartus (pavyzdžiui, saugos). Planavimas gali pratęsti valdiklio tarnavimo laiką, tenkinant ateities poreikius, bet taip pat padėti pagrindą IIoT ir decentralizuoto valdymo naudojimui.

PLC vis dar aktualūs, tačiau mašininio matymo sistemų, dinamiškų robotizuotų procesų ir judesio valdymo kūrimas bei didesnio pramoninio automatizavimo, naudojant IIoT, troškimas reikalauja, kad programuojamas loginis valdiklis turėtų žymiai daugiau apdorojimo galios ar atminties, o to jis negali. suteikti. Decentralizuota technologija gali padėti išplėsti senąją liniją siūlydama tokius produktus kaip SoC ir FPGA, kurie apdoroja informaciją tiesiogiai pačiame jutiklyje. Tai reiškia, kad norint pridėti sudėtingą procesą prie esamos linijos, nebūtinai reikės įdiegti brangų PCA, bet reikės išmaniųjų jutiklių grupės, galinčios savarankiškai saugoti ir apdoroti matavimo duomenis.

Ar galima naudoti abi parinktis?

Dėl PLC ir PCA diskusijų dar daugiau painiavos yra tai, kad galima sukurti valdymo sistemą be abiejų. Išmaniųjų jutiklių ir programinės įrangos tinklą galima sujungti, kad būtų pašalintas arba didesnis programuojamų valdiklių decentralizavimas visoje gamykloje. SoC yra viena iš technologijų, galinčių decentralizuoti procesą. Tačiau atminkite, kad per daug protokolų viename SoC gali padidinti bandymo ciklų, reikalingų procesui ar proceso daliai išbandyti, skaičių, o tai gali sukelti elgseną, panašią į programuojamo loginio valdiklio perkrovą.

Be to, yra daugybė technologijų, leidžiančių programuojamiems loginiams valdikliams, decentralizacijos technologijoms ir programuojamiesiems automatikos valdikliams dirbti kartu, kad įmonė veiktų kuo efektyviau. Norint nustatyti, kokių technologijų gali prireikti, reikia atlikti keletą pagrindinių žingsnių.

„Pirmiausia, jūs turite suprasti, kokie veiksniai yra svarbūs sėkmingoms operacijoms ir pasenimo lygį, kurį įrenginys ar linija gali toleruoti“, – sako Julie Robinson, „Rockwell Automation“ rinkodaros vadovė. „Kai rizika bus nustatyta, vartotojai turi parengti strategiją, kaip sumažinti ir galiausiai pašalinti šią riziką, ir planuoti pirmąjį elemento veikimo atnaujinimą. Kai kurie veiksniai, turintys įtakos šiems pokyčiams, yra šie:

• Ateities gamybos poreikių tenkinimas arba esamo našumo gerinimas;
• Naujausių saugos reikalavimų ir taisyklių laikymasis;
• Gamybos sistemų lankstumo didinimas, siekiant efektyviai plėsti gamybą ar atnaujinti įrangą;
• Turto naudojimo efektyvumo didinimas mažinant prastovų laiką;
• Gamybos saugos priemonių ir įrangos saugos didinimas;

Naudotojai taip pat turi suprasti, kokie pakeitimai buvo atlikti per kelerius gamyklos ar gamyklos eksploatavimo metus, o tai turėtų atsispindėti diagramose ir brėžiniuose.

Tiksli senos įrangos dokumentacija labai padės integruoti naują įrangą. Ir jei decentralizuota platforma jau yra integruota, dokumentacija tampa dar svarbesnė. Decentralizuoti valdikliai rodė mažiau laiko diegdami naują įrangą. Tradicinėje centralizuotoje sistemoje inžinieriai ar techninės priežiūros personalas turi prisijungti prie programuojamo loginio valdiklio, kad nustatytų problemas ir prireikus atsisiųstų valdymo programinę įrangą. Gerai suprojektuota sistema turi būti lengvai valdoma, lengvai prižiūrima ir keičiamo dydžio.

Norint prisijungti prie decentralizuotos sistemos, specialistams nereikia fiziškai vaikščioti aplink įrenginį. Siekdamos pašalinti šią problemą, įrangą aptarnaujančios įmonės stengiasi sujungti kelias technologiškai suderinamas sistemas. Tai dažnai reiškia senų sistemų integravimą su naujomis technologijomis ir programine įranga.

Šiuo metu labai mažas procentas nori investuoti į esamos įrangos atnaujinimą, nebent ji beviltiškai pasenusi. Be to, sprendimai dėl modernizavimo ateityje yra priimami projektuojant įrangą, o dažnai projektuojant įvairius įrenginius dalyvauja ne viena įmonė, o ateityje modernizuojant gali kilti konfliktų.

Prieš pasirenkant geriausią technologiją savo įrangai, svarbu suprasti, kad technologija turi būti suderinama su jūsų tikslais ne tik dabar, bet ir ateityje bei pasiūlyti jums reikalingą funkcionalumą be nereikalingo sudėtingumo. Daugeliui įmonių sunku, o kai kuriais atvejais ir beprasmiška išlaikyti kiekvienos srities ekspertus, todėl pastaruoju metu pramoninis daiktų internetas (IIoT) pradėjo įsibėgėti.

Terminai ir apibrėžimai

Skirtumas tarp PLC ir PCA gali persmelkti ir kitas technologijas. Pavyzdžiui, sistemos lustoje (SoC), iš anglų kalbos sistemos „System-on-a-Chip“ (SoC), įterptieji kompiuteriai (įterptieji kompiuteriai) ir lauko programuojamų vartų masyvas (FPGA) siūlo kai kurias technologijas, kurios gali pakeisti arba išplėsti programuojamų sistemų galimybes. loginiai valdikliai. Tačiau kai kurioms technologijoms dar nėra nustatytų apibrėžimų, o mokslininkai diskutuoja dėl tikslesnio jų aprašymo. Tačiau mes pabandysime pateikti keletą pagrindinių apibrėžimų.

Programuojamas loginis valdiklis PLC

Tai skaitmeninis kompiuteris, skirtas pramoninėms sistemoms automatizuoti. Jis specialiai sukurtas atlaikyti atšiaurias darbo sąlygas, tokias kaip temperatūros diapazonas, slėgis, elektrinis triukšmas, vibracija ir kitos atšiaurios pramoninės aplinkos. Ji turi svarbiausią savybę, kuri, tiesą sakant, lėmė tokį populiarumą – tai standi realaus laiko sistema.

Realaus laiko režimas

Daugelis žmonių realųjį laiką supranta kaip užduoties atlikimą „kuo greičiau“. Bet tai netiesa. Realaus laiko sistema garantuoja, kad visi įėjimai, išėjimai ir skaičiavimo procesai bus apdoroti per nustatytą laikotarpį, kuris techninėje literatūroje dažnai vadinamas terminu. Sunkaus realaus laiko sistemose terminų praleidimas prilygsta sistemos gedimui. Savo ruožtu minkšta realaus laiko sistema leidžia šiek tiek viršyti terminus, tačiau tik tada, kai dėl to sistemos kokybė priimtinai pablogėja. Pavyzdžiui, vaizdo konferencija. Nedidelis garso ar vaizdo vėlavimas nesukels katastrofiškų pasekmių.

Kai PLC programa yra sudaryta, ji apskaičiuoja, ar yra reikiamų išteklių vartotojo instrukcijoms įvykdyti, ir tada atlieka paskirtą užduotį per reikiamą laikotarpį.

Programuojamas automatikos valdiklis PKA

Tai skaitmeninis kompiuteris, kuriame yra PLC funkcijos. Programuojamas automatikos valdiklis yra palyginti nauja koncepcija, atsiradusi 2000-ųjų pradžioje. Daugeliu atvejų PCA yra programuojamo loginio valdiklio evoliucija. PLC yra tiltas tarp relinės elektros automatikos ir elektromechaninės programuojamos automatikos, kur pagrindinis dėmesys skiriamas programinės įrangos operacijoms (apibrėžimas pateiktas prieš 40 metų).

Minkšta realaus laiko sistema (softPLC)

Kaip minėta aukščiau, minkšta realaus laiko sistema negarantuoja, kad užduotis bus atlikta laiku. Todėl jie nenaudojami judesio valdymo sistemoms. Vietoj to, „softPLC“ pirmenybė teikiama jungiant gamyklos ir dirbtuvės ryšius, žmogaus ir mašinos sąsajas bei priežiūros valdymo ir duomenų gavimo (SCADA) sistemas. Visai įmanoma, kad kai kurie PKA bus SoftPLC.

Įterptieji kompiuteriai

Integruotas pramoninis kompiuteris nėra bendrosios paskirties kompiuteris. Jis sukurtas ir optimizuotas vieno vartotojo programai. Visi jo komponentai, kaip taisyklė, yra vienoje plokštėje, įskaitant mikrovaldiklius ar mikroprocesorius, įvesties / išvesties magistrales, atmintį ir kitus vartotojo lustus. Įrenginyje netgi yra programinė įranga arba programinė įranga (firmware paprastai yra ROM arba tik skaitymo atmintyje). Įterptieji kompiuteriai tikrai yra aparatinės ir programinės įrangos sankirta, nes tarp šių dviejų dalių yra glaudus ryšys – viena negali veikti be kitos. Įterptųjų kompiuterių projektai gali reaguoti į sudėtingus arba minkštus realiojo laiko poreikius.