Ovládač je ovládacie zariadenie. Skutočne funkčný sa stane až vtedy, keď vytvoríte a spustíte program na jeho používanie.

Z toho vyplýva hlavná úloha programovateľného logického automatu - vykonávanie programu, ktorý riadi technologický proces.

Aký softvérový balík je k dispozícii pre PLC? V zásade je možná akákoľvek zostava. Hlavná vec je, že veľkosť voľných zdrojov tohto nástroja nie je pre vás prekážkou. Vývojár dostane dostatok príležitostí na písanie programov.

Čo je potrebné na naprogramovanie ovládača? Po prvé, potrebujete programátora, ktorý by tejto problematike dôkladne porozumel. Po druhé, potrebujete samotný počítač a samozrejme vývojový balík.

Funkčnosť vývojových nástrojov

Vývojový balík je zvyčajne za príplatok. Aj keď sa v zásade často zistí, že tento balík je už pôvodne zahrnutý v inštalačnom softvéri.

Akú funkcionalitu ponúka vývojové prostredie?

1. Veľký súbor knižníc, programových blokov, špecifických postupov a hotových šablón.
2. Nástroje na kontrolu, testovanie a spustenie programu na počítači, ktorý obchádza ovládač.
3. Navrhuje sa aj nástroj na automatizáciu dokumentácie vytvoreného programu v rámci akceptovaných štandardov.

A na záver je potrebné poznamenať hlavnú výhodu – podporuje asi šesť programovacích jazykov. Jedinou nevýhodou je, že kompatibilita programu je implementovaná na nízkej úrovni. Výrobcovia PLC neprišli k unifikácii a každý vyrába toto zariadenie s vlastným softvérovým prostredím.

Typy programovacích jazykov pre PLC

• Jazyk LD

LD (Ladder) je grafické vývojové prostredie. Svojím spôsobom je to ako reléový obvod. Vývojári tohto štandardu veria, že použitie tohto typu softvérového prostredia značne uľahčuje preškolenie inžinierov reléovej automatizácie na PLC.

Medzi hlavné nevýhody tohto programovacieho jazyka patrí neefektívnosť pri spracovaní procesov s veľkým počtom analógových premenných, pretože je zostavený tak, aby reprezentoval diskrétne procesy.

• jazyk FBD

FBD (Function Block Diagram) – Používa sa tu aj grafické programovanie. Obrazne povedané, FBD definuje určitý počet funkčných blokov, ktoré majú medzi sebou prepojenia (vstup a výstup).

Komunikačné dáta sú variabilné a prenášajú sa medzi blokmi. Každý blok samostatne môže predstavovať špecifickú operáciu (spúšťač, logické „alebo“ atď.). Premenné sú definované pomocou špecifických blokov a výstupné obvody môžu mať pripojenia k špecifickým výstupom regulátora alebo pripojenia ku globálnym premenným.

• jazyk SFC

SFC (Sequential Function Chart) – možno použiť s jazykmi ST a IL, je tiež založený na grafe. Princíp jeho konštrukcie je blízky obrazu konečného automatu, táto podmienka ho zaraďuje medzi najvýkonnejšie programovacie jazyky.

Technologické procesy v tomto jazyku sú postavené podľa typu určitých krokov. Štruktúra krokov pozostáva z vertikálnej čiary, ktorá prechádza zhora nadol. Každý krok je špecifická operácia. Operáciu môžete opísať nielen pomocou SFC, ale aj pomocou ST a IL.

Po dokončení kroku dôjde k prenosu riadenia na ďalší krok. Prechod medzi krokmi môže byť dvoch typov. Ak je v kroku splnená nejaká podmienka a ďalšou akciou je prejsť na ďalší krok, ide o podmienený prechod. Ak sú všetky podmienky v danom kroku úplne splnené a až potom dôjde k prechodu na ďalší krok, ide o bezpodmienečný prechod.

• Jazyk ST

ST (Structured Text) je jazyk na vysokej úrovni a má veľa podobností s Pascalom a Basicom.

ST umožňuje interpretovať viac ako šestnásť dátových typov a má schopnosť pracovať s logickými operáciami, cyklickými výpočtami atď.

Menším nedostatkom je chýbajúce grafické prostredie. Programy sú prezentované v textovej podobe a tento stav komplikuje vývoj technológie.

• jazyk IL

IL (Instruction List) – jazyk podobný Assembly, zvyčajne sa používa na individuálne kódovanie blokov. Výhodou je, že tieto bloky majú vysokú prevádzkovú rýchlosť a nízke nároky na zdroje.

• CFC jazyk

CFC (Continuous Flow Chart) – odkazuje na jazyky na vysokej úrovni. V zásade ide o jasné pokračovanie jazyka FBD.

Proces navrhovania pozostáva z použitia hotových blokov a ich umiestnenia na obrazovku. Ďalej sú nakonfigurované a medzi nimi sú umiestnené spojenia.

Každý blok je riadením konkrétneho technologického procesu. Tu je hlavný dôraz kladený na technologický proces, matematika ustupuje do úzadia.

Programovateľné logické radiče (PLC)

Pred príchodom polovodičovej logiky bol vývoj logických riadiacich systémov založený na elektromechanických relé. Relé dodnes nie sú svojim určením zastarané, no napriek tomu ich v niektorých doterajších funkciách nahradil ovládač.

V modernom priemysle existuje veľké množstvo rôznych systémov a procesov, ktoré vyžadujú automatizáciu, ale takéto systémy sú v súčasnosti zriedkavo navrhnuté s relé. Moderné výrobné procesy vyžadujú zariadenie, ktoré je naprogramované na vykonávanie rôznych logických funkcií. Koncom 60. rokov vyvinula americká spoločnosť Bedford Associates počítačové zariadenie s názvom MODICON (Modular Digital Controller). Názov zariadenia sa neskôr stal názvom divízie spoločnosti, ktorá ho navrhla, vyrobila a predávala.

Iné spoločnosti vyvinuli svoje vlastné verzie tohto zariadenia a nakoniec sa stalo známym ako PLC alebo programovateľný logický ovládač. Cieľom programovateľného regulátora schopného simulovať činnosť veľkého počtu relé bolo nahradiť elektromechanické relé .

PLC má sadu vstupných svoriek, ktoré možno použiť na monitorovanie stavu snímačov a spínačov. Existujú aj výstupné svorky, ktoré poskytujú "vysoký" alebo "nízky" signál pre indikátory napájania, solenoidové ventily, stýkače, malé motory a iné samokontrolné zariadenia.

Programovanie PLC je jednoduché, pretože ich programovací jazyk pripomína logiku relé. Bežný priemyselný elektrikár alebo elektrotechnik, ktorý je zvyknutý čítať schémy reléovej logiky, sa teda bude cítiť pohodlne naprogramovať PLC na vykonávanie rovnakých funkcií.

Zapojenie signálu a štandardné programovanie sa medzi rôznymi modelmi PLC trochu líšia, ale sú dostatočne podobné, aby si tu zaručili „všeobecný“ úvod do programovania tohto zariadenia.

Nasledujúca ilustrácia ukazuje jednoduché PLC, respektíve ako by mohlo vyzerať spredu. Dve skrutkové svorky poskytujúce pripojenie pre interné obvody PLC do 120 VAC sú označené L1 a L2.

Šesť skrutkových svoriek umiestnených na ľavej strane poskytuje pripojenie pre vstupné zariadenia. Každá svorka predstavuje iný vstupný kanál (X). Skrutková svorka ("spoločné" pripojenie) umiestnená v ľavom dolnom rohu je zvyčajne pripojená k L2 (neutrál) napájacieho zdroja 120 VAC.

Vo vnútri krytu PLC, ktorý spája každú vstupnú svorku so spoločnou svorkou, je optický izolátor zariadenia (LED), ktorý poskytuje elektricky izolovaný „vysoký“ signál do počítačových obvodov (fototranzistor interpretuje svetlo LED), keď je striedavý prúd 120 V. aplikovaný medzi zodpovedajúcu vstupnú svorku a spoločnú svorku. LED na prednom paneli PLC umožňuje pochopiť, ktorý vstup je pod napätím:

Výstupné signály sú generované počítačovými obvodmi PLC aktiváciou spínacieho zariadenia (tranzistor, tyristor alebo dokonca elektromechanické relé) a prepojením svorky Source (pravý dolný roh) s akýmkoľvek výstupom označeným Y. Terminál Source je zvyčajne pripojený k L1. Rovnako ako každý vstup, aj každý napájaný výstup je označený LED:

PLC sa teda môže pripojiť k akýmkoľvek zariadeniam, ako sú spínače a elektromagnety.

Základy programovania PLC

Logika moderného riadiaceho systému je inštalovaná v PLC prostredníctvom počítačového programu. Tento program určuje, ktoré výstupy sú pod napätím a za akých vstupných podmienok. Hoci samotný program pripomína logickú schému relé, v PLC nefungujú žiadne spínacie kontakty ani cievky relé, ktoré by vytvárali spojenia medzi vstupom a výstupom. Tieto kontakty a cievky sú imaginárne. Program je napísaný a prezeraný pomocou osobného počítača pripojeného k programovaciemu portu PLC.

Zvážte nasledujúci obvod a program PLC:

Keď tlačidlový spínač nie je aktivovaný (nestlačený), signál sa neposiela na vstup X1. V súlade s programom, ktorý ukazuje „otvorený“ vstup X1, nebude signál posielaný na výstup Y1. Výstup Y1 teda zostane bez napätia a indikátor k nemu pripojený zhasne.

Ak sa stlačí tlačidlový spínač, signál sa odošle na vstup X1. Všetky kontakty X1 v programe prevezmú aktivovaný stav, ako keby to boli kontakty relé, aktivované privedením napätia na cievku relé s názvom X1. V tomto prípade bude otvorený kontakt X1 „zatvorený“ a odošle signál do cievky Y1. Keď je cievka Y1 pod napätím, výstup Y1 sa rozsvieti s pripojenou žiarovkou.

Malo by byť zrejmé, že kontakt X1 a cievka Y1 sú spojené pomocou vodičov a „signál“, ktorý sa objaví na monitore počítača, je virtuálny. Neexistujú ako skutočné elektrické komponenty. Sú prítomné iba v počítačovom programe - kuse softvéru - a iba pripomínajú to, čo sa deje v reléovom obvode.

Rovnako dôležité je pochopiť, že počítač použitý na písanie a úpravu programu nie je potrebný na ďalšie používanie PLC. Po načítaní programu do programovateľného kontroléra je možné počítač vypnúť a príkazy programu vykoná samotné PLC. Na ilustráciu uvádzame monitor osobného počítača, aby ste pochopili vzťah medzi skutočnými podmienkami (zopnutie spínača a stavy lampy) a stavmi programu (signály cez virtuálne kontakty a virtuálne cievky).

Skutočná sila a všestrannosť PLC vstupuje do hry, keď chceme zmeniť správanie riadiaceho systému. Keďže PLC je programovateľné zariadenie, môžeme meniť príkazy, ktoré sme zadali, bez toho, aby sme museli rekonfigurovať komponenty, ktoré sú k nemu pripojené. Predpokladajme, že sme sa rozhodli preprogramovať funkciu „vypínač – žiarovka“ opačne: stlačením tlačidla žiarovku vypnete a uvoľnením ju zapnete.

Riešením tohto problému v reálnych podmienkach je výmena spínača, ktorý je za normálnych podmienok „otvorený“, za „zatvorený“. Jeho softvérovým riešením je zmeniť program tak, aby bol kontakt X1 za normálnych podmienok „uzavretý“ a nie „otvorený“.

Na nasledujúcom obrázku uvidíte už upravený program s neaktivovaným prepínačom:

A tu je spínač aktivovaný:

Jednou z výhod implementácie logického riadenia v softvéri, na rozdiel od riadenia v hardvéri, je to, že vstupné signály možno použiť toľkokrát, koľkokrát je potrebné. Zvážte napríklad obvod a program určený na zapnutie žiarovky, ak sú súčasne aktivované aspoň dva z troch spínačov:

Na zostavenie podobného obvodu pomocou relé by ste potrebovali tri relé s dvomi otvorenými kontaktmi za normálnych podmienok, z ktorých každý musí byť použitý. Pomocou PLC však môžeme bez pridania ďalšieho hardvéru naprogramovať toľko kontaktov pre každý vstup „X“, koľko by sme chceli (každý vstup a výstup by nemal zaberať viac ako 1 bit v digitálnej pamäti PLC) a volať ich toľkokrát, koľkokrát je to potrebné.

Navyše, keďže každý výstup PLC nezaberá vo svojej pamäti viac ako jeden bit, môžeme v programe nadviazať kontakty, čo spôsobí, že výstup Y bude v neaktivovanom stave. Zoberme si napríklad schému motora s riadiacim systémom na spustenie a zastavenie:

Spínač pripojený na vstup X1 slúži ako tlačidlo „Štart“, zatiaľ čo spínač pripojený na vstup X2 slúži ako tlačidlo „Stop“. Ďalší kontakt, nazývaný Y1, podobný tesneniu v kontakte, umožňuje, aby stýkač motora zostal pod napätím, aj keď je tlačidlo Štart uvoľnené. V tomto prípade môžete vidieť, ako sa kontakt X2, ktorý je za normálnych podmienok „uzavretý“, objaví vo farebnom bloku, čo znamená, že je v „uzavretom“ („vodivom“) stave.

Ak stlačíte tlačidlo "Štart", prúd pretečie cez "zatvorený" kontakt X1 a pošle 120 VAC do stýkača motora. Paralelný kontakt Y1 sa tiež „uzatvorí“, čím sa obvod dokončí:

Ak teraz stlačíme tlačidlo "Štart", kontakt X1 prejde do stavu "otvorený", ale motor bude pokračovať v chode, pretože uzavretý kontakt Y1 bude stále udržiavať cievku pod napätím:

Ak chcete zastaviť motor, musíte rýchlo stlačiť tlačidlo „Stop“, ktoré komunikuje napätie na vstup X1 a kontakt „otvorený“, ktorý zastaví napájanie cievky Y1:

Keď ste stlačili tlačidlo "Stop", vstup X1 zostal bez napätia, čím sa kontakt X1 vrátil do normálneho "zatvoreného" stavu. Motor sa za žiadnych okolností znova nespustí, kým znova nestlačíte tlačidlo Štart, pretože sa stratilo tesnenie na kolíku Y1:

Model riadiacich zariadení PLC odolný voči poruchám je veľmi dôležitý, rovnako ako v prípade elektromechanických reléových riadiacich zariadení. Vždy musíte brať do úvahy vplyv chybne „otvoreného“ kontaktu na prevádzku systému. Takže napríklad v našom prípade, ak je kontakt X2 omylom „otvorený“, nebude možné zastaviť motor!

Riešením tohto problému je preprogramovať kolík X2 vo vnútri PLC a skutočne stlačiť tlačidlo Stop:

Keď nie je stlačené tlačidlo Stop, vstup PLC X2 je pod napätím, t.j. kontakt X2 je „uzavretý“. To umožňuje, aby sa motor rozbehol po privedení prúdu na kolík X1 a pokračoval v chode po uvoľnení tlačidla Štart. Keď stlačíte tlačidlo "Stop", kontakt X2 prejde do stavu "otvorený" a motor prestane pracovať. Môžete teda vidieť, že medzi týmto a predchádzajúcim modelom nie je žiadny funkčný rozdiel.

Ak však bol vstupný kontakt X2 omylom „otvorený“, vstup X2 je možné zastaviť stlačením tlačidla „Stop“. V dôsledku toho sa motor okamžite vypne. Tento model je bezpečnejší ako predchádzajúci, kde stlačenie tlačidla Stop znemožní zastavenie motora.

Okrem vstupov (X) a výstupov (Y) má PLC možnosť využívať „interné kontakty a cievky. Používajú sa rovnakým spôsobom ako medziľahlé relé používané v štandardných reléových obvodoch.

Aby ste pochopili princíp fungovania „interných“ obvodov a kontaktov, zvážte nasledujúci obvod a program, vyvinutý podľa princípu troch vstupov logickej funkcie AND:

V tejto schéme svieti lampa, kým sa nestlačí niektoré z tlačidiel. Ak chcete lampu vypnúť, stlačte všetky tri tlačidlá:

Tento článok o programovateľných logických automatoch ilustruje len malú ukážku ich schopností. Ako počítač môže PLC vykonávať ďalšie pokročilé funkcie s oveľa väčšou presnosťou a spoľahlivosťou ako používanie elektromechanických logických zariadení. Väčšina PLC má viac ako šesť vstupov a výstupov. Nasledujúci obrázok zobrazuje jedno z PLC Allen-Bradley:

S modulmi, z ktorých každý má 16 vstupov a výstupov, má toto PLC schopnosť ovládať desiatky zariadení. PLC umiestnené v riadiacej skrini zaberá málo miesta (elektromechanické relé vykonávajúce rovnaké funkcie by vyžadovali oveľa viac voľného miesta).

Jednou z výhod PLC, ktoré jednoducho nemožno duplikovať elektromechanickým relé, je vzdialené monitorovanie a ovládanie prostredníctvom počítačových digitálnych sietí. Pretože PLC nie je nič iné ako špecializovaný digitálny počítač, môže sa ľahko „rozprávať“ s inými počítačmi. Nasledujúca fotografia je grafickým znázornením procesu plnenia kvapaliny (čerpacia stanica na čistenie komunálnych odpadových vôd) riadeného PLC. Samotná stanica sa navyše nachádza niekoľko kilometrov od monitora počítača.

Preklad z angličtiny - Julia Surta.

Pre programovanie PLC vyvinula International Electrical Commission (IEC) normu IEC 6-1131/3, ktorá definuje 6 programovacích jazykov:

· CFC (Continuous Function Chart);

· SF C(Sekvenčná funkčná schéma);

· FBD(Schéma funkčného bloku);

· LD(Rebríkový diagram);

· ST(štruktúrovaný text);

· IL(Zoznam pokynov).

Najprv štyria Jazyky CFC, SFC, LD a FBD používajú grafický zápis - vykonávané príkazy, operácie a funkcie sú znázornené graficky, ako diagramy.

Posledné dve Jazyk(ST, IL) sú textové. Posilňujú programátorov.

Pomocou jazykov IEC 61131-3 sa programujú nielen automatizačné úlohy, ale aj algoritmy rozhrania človek-stroj (HMI).

Jazyky IEC 6-1131/3 kombinujú funkčnosť a jednoduchosť. Tiež chránia používateľa pred väčšinou chýb, ktoré sa často vyskytujú pri používaní konvenčných programovacích jazykov. Implementácia IEC 6-1131/3 v integrovanom HMI systéme nie je len spĺňa požiadavky normy, ale poskytuje užívateľovi aj doplnkovú službu v podobe rozšírenej sady knižníc funkčných blokov, ktoré implementujú štandardné riadiace algoritmy.

Pre všetkých šesť jazykov existuje jediný mechanizmusspojenie s databázou v reálnom čase. Podľa tohto mechanizmu musí mať každý program sadu argumentov. Vstupné údaje sa odovzdajú programu prostredníctvom vstupných argumentov a výsledky výpočtov sa vrátia vo výstupných argumentoch. Argumenty sú spojené s atribútmi kanálov, to znamená so skutočnými vstupmi a výstupmi regulátorov, so zariadeniami rozhrania, bunkami podnikových databáz, ako aj s internými premennými. Vďaka tejto konštrukcii je možné ten istý program volať niekoľkokrát za cyklus na spracovanie rôznych dátových tokov.

Programovanie a ladenie programov v jazykoch IEC 6-1131/3 sa vykonáva v Integrované vývojové prostredie , ktorá zahŕňa niekoľko rôznych editorov. Programy v jazykoch FBD, LD, CFC a SFC sa vytvárajú a ladia špeciálne vizuálnych editorov a ST a IL – v textovom editore .

Napriek rozdielom môžu programy v rôznych jazykoch IEC 6-1131/3 interagovať medzi sebou. Napríklad program FBD môže volať funkčný blok napísaný v jazyku ST a vo vnútri tohto bloku možno volať podprogram v LD atď. Takéto flexibilita pri výbere prostriedkov na popis algoritmov umožňuje programátorovi, technológovi, nastavovaciemu inžinierovi a obchodnému konzultantovi efektívne pracovať na jednej úlohe, keď každý z nich vykonáva svoju časť práce spôsobom, ktorý mu vyhovuje.

jazyk SFC. V rodine jazykov IEC, SFC diagramy (Sekvenčná funkčná tabuľka) sú grafika na vysokej úrovni nástroj, ktorý využíva myšlienky Petriho sietí. Vďaka SFC sa grafické znázornenie modelu systému zmení na kompletný program.

Praktická implementácia jazyka SFC pre PLC začala vo francúzskych spoločnostiach. Spoločná práca výrobcov a používateľov PLC viedla k vytvoreniu národného štandardu "Grafset" a potom medzinárodnej normy IEC 848 (1988). Najnovšia norma IEC 61131-3 si požičiava Grafset s určitými úpravami.

SFC je to výkonný prostriedok na štruktúrovanie zložitých algoritmov. V skutočnosti SFC nie je nezávislý jazyk. V preklade z angličtiny možno skratku SFC preložiť ako „funkčný sekvenčný diagram“. Vonkajšie je program SFC podobný bloková schéma algoritmu (obr. 2.1), ktorý zobrazuje jednotlivé programové bloky (kroky), prechody medzi nimi a podmienky, za ktorých sa tieto prechody vykonávajú.

Obrázok 2.1 – Príklad reprezentácie programu v jazyku SFC

Prechody v SFC majú výrazný smer zhora nadol a sú vyjadrené rovnými čiarami. Pozície v SFC sú tzv kroky alebo v etapách. V diagrame sú zobrazené ako obdĺžniky. Vďaka tejto reprezentácii je možné implementovať diagramy do pseudografických symbolov. V SFC nie je možné špecifikovať niekoľko počiatočných krokov, iba jeden krok diagramu je počiatočným krokom. Každý programový blok, rovnako ako každá prechodová podmienka, je podprogramom v ktoromkoľvek z jazykov normy IEC 6-1131/3. Diagram SFC umožňuje rýchle zostavenie prototypu systému bez programovania, pretože na reprezentáciu systému na najvyššej úrovni nie je potrebný podrobný popis akcií a prepojenie s konkrétnym hardvérom.

Tento jazyk je veľmi vhodný na programovanie dávkových procesov, dávkovacích systémov a podnikové aplikácie. SFC môžu používať inžinieri aj obchodných analytikov.

Jazyk FBD . Jazyk FBD určený pre procesných inžinierov, ktorí riešia problémy riadenia procesov. Poskytuje vizuálny nástroj na programovanie riadiacich a regulačných slučiek. Program FBD je obvod pozostávajúci zo sady funkčných blokov prepojených cez vstupy a výstupy (obr. 2.2).

Obrázok 2.2 – Príklad programu v jazyku FBD

Softvérové ​​balíky obsahujú viac ako 150 štandardných funkčných blokov, ktoré implementujú široké spektrum funkcií – od najjednoduchších logických operácií až po hotový adaptívny ovládač. Štandardné bloky FBD implementujú funkcie filtrovania, PID regulácie, modálnej, fuzzy a polohovej regulácie, PWM konverzie, ako aj regulačné bloky pre ventily, posúvače, motory atď.

Ladder Diagram LanguageLD(Rebríkový diagram) príp reléové schémy(RKS) je grafický jazyk, ktorý implementuje štruktúry elektrických obvodov.

RKS je americký vynález určený na nahradenie reléovej automatizácie montážnych liniek programovateľnými ovládačmi. Jazyk RKS umožnil vyriešiť problémy transparentného prenosu reléových obvodov do PLC. Rôzne verzie softvérovej implementácie reléových obvodov vytvorili takmer všetci poprední výrobcovia PLC. Vďaka jednoduchosti prezentácie si jazyk RKS získal obľubu, čo bolo hlavným dôvodom jeho zaradenia do normy IEC.

Slová „rebríková logika“ dnes znejú dosť archaicky, ale reléová technológia je stále široko používaná.

Graficky je LD diagram prezentovaný vo forme dvoch vertikálnych napájacích zberníc. Medzi nimi sú obvody tvorené spojovacími kontaktmi (obr. 2.3). Záťaž pre každý okruh je relé. Každé relé má kontakty, ktoré možno použiť v iných obvodoch.

Obrázok 2.3 – Znázornenie reléového diagramu v jazyku LD

Logicky sekvenčné (AND), paralelné (OR) spojenie kontaktov a inverzia (NOT) tvoria booleovský základ. Preto je jazyk LD ideálny nielen na konštrukciu reléových strojov, ale aj na softvérovú implementáciu kombinačných logických obvodov. Vďaka možnosti zahrnúť funkcie a funkčné bloky napísané v iných jazykoch do programu v jazyku LD je rozsah použitia jazyka LD prakticky neobmedzený.

Jazyk výučby IL. Jazyk IL (Instruction list, doslova „zoznam inštrukcií“) je typický assembler s akumulátorom a skokmi po návestiach (obr. 2.4). Sada pokynov je štandardizovaná a nezávisí od konkrétnej cieľovej platformy.

Pred prijatím normy IEC existovalo množstvo odrôd tohto jazyka, vrátane tých s ruskými skratkami.

Najväčší vplyv na vznik moderného IL mal programovací jazyk STEP regulátorov Siemens.

Jazyk IL vám umožňuje pracovať s akýmikoľvek dátovými typmi, volacími funkciami a funkčnými blokmi implementovanými v akomkoľvek jazyku. V IL teda možno implementovať algoritmus akejkoľvek zložitosti, hoci text bude dosť ťažkopádny.

Obrázok 2.4 – Pohľad na program IL v okne editora CoDeSys

Ako súčasť jazykov IEC sa IL používa na vytváranie kompaktných komponentov, ktoré si vyžadujú starostlivý vývoj, ktorý si vyžaduje veľa času. Pri práci s IL si viete predstaviť, ako bude preložený kód vyzerať oveľa prehľadnejšie ako pri iných jazykoch. Vďaka tomu IL vyhráva tam, kde je potrebné dosiahnuť najvyššiu efektivitu.

Jazyk štruktúrovaného textu ST. Jazyk ST (Structured Text) je jazyk na vysokej úrovni. Syntakticky je ST mierne prispôsobený jazyk Pascal. Namiesto procedúr Pascal ST používa programové komponenty IEC.

Pre špecialistov oboznámených s jazykom C ovládanie ST tiež nespôsobí žiadne ťažkosti. Pre ilustráciu porovnajme ekvivalentné programy v jazykoch ST a C:

WHILE CounteroO DO while (Counter – ! = 0)

Pocitadlo:= Pocitadlo-1; (

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

IF Varl > 100 THEN if (Varl > 100)

Var2:= Var2 + 1; Varl = 1;

Väčšina programovacích balíkov PLC ponúka štandardne jazyk ST na popis akcií a podmienok prechodov SFC.

2.4 Dizajnové balíky, ktoré podporujú štandard
IEC 61131-3

Na rozdiel od jednoduchých ovládačov, ktorých programovanie zvyčajne spočíva v zadaní súboru konštánt a vykonáva sa zo vstavaného alebo vzdialeného ovládacieho panela, špecializované sa používajú na programovanie univerzálnych logických ovládačov. softvérové ​​systémy.

Vďaka otvorenosti štandardu IEC vzniklo množstvo špecializovaných firiem, ktoré sa zaoberajú výhradne programovacími nástrojmi PLC. Programovacie systémy týchto spoločností majú určité odlišnosti, ktoré sa sústreďujú len v implementácii rozhrania – v štýle grafiky, v súbore obslužných funkcií, v obsahu doplnkových knižníc a v implementácii exekučného systému, že je v tom, čo sa netýka aplikácie normy.

Nasledujúce komplexy sú najznámejšie na svete.

Simatic Krok 7(výrobca – nemecká spoločnosť Siemens http://www.siemens.de/).

Softvér STEP 7 obsahuje centrálny nástroj Simatic Manager, pomocou ktorého je možné implementovať široké spektrum funkcií Hardvérové ​​programovanie Siemens .

Všetky hardvérové ​​a softvérové ​​požiadavky automatizačného procesu v SIMATIC S7 sú splnené v rámci jedného projektu.

Tento projekt obsahuje potrebný hardvér (+ konfigurácia), vytvorenie siete (+ konfigurácia), všetky programy a údaje na vyriešenie problému automatizácie.

CoDeSys(výrobca – nemecká spoločnosť Softvérové ​​riešenia 3S Smarthttp://www.3s-software.com).

CoDeSys je jedným z najrozvinutejších funkčne kompletný programovacie nástroje v norme IEC 61131-3.

REŽIM SLEDOVANIA(výrobca: AdAstra Research Group, Ltd, Rusko).

TRACE MODE je integrovaný informačný systém pre riadenie priemyselnej výroby. Program obsahuje nástroje pre vývoj operátorského rozhrania (SCADA/HMI), programovanie kontrolérov (Softlogic), správu fixných aktív (EAM), personálny manažment (HRM) a výrobné procesy (MES).

Hlavnou úlohou programovacích komplexných nástrojov PLC je automatizovať prácu vývojára aplikačného systému. Mal by byť oslobodený od rutinnej práce a neustáleho „obnovovania kolesa“.

Integrované programovacie systémy PLC vyvinuli určitý súbor schopností, ktoré im umožňujú klasifikovať ich ako nástroje rýchleho vývoja. Integrované prostredie predpokladá prítomnosť vstavaných editorov pre textové a grafické informácie.

Integrácia textového editora do jednotného programovacieho prostredia zahŕňa:

· schopnosť rýchlo zadávať štandardné textové prvky, okamžite vkladať operátory, funkcie a funkčné bloky do textu;

· schopnosť rýchlo automaticky dokončiť zadávanie. Napríklad riadok: „INP1 I 3;Vstup 1“ na konci vstupu (CoDeSys) sa prevedie v súlade s požiadavkami IEC na riadok:

INP1: INT:= 3; (* Vstup 1 *);

· automatická deklarácia premenných;

· prezentácia časti deklarácií premenných ako text alebo kartotéka tabuliek, členená a zoradená podľa funkčného významu (vstupné premenné, lokálne a pod.);

· kontrola syntaxe a automatické formátovanie vstupu;

· automatické číslovanie riadkov, ktoré zjednodušuje popis a údržbu programu.

Tieto funkcie výrazne pomáhajú urýchliť proces prípravy programov a znížiť počet chýb v programoch.

Integrácia grafického editora poskytuje nasledujúce funkcie, keď dizajn:

· automatické sledovanie spojov komponentov (programátor nemusí spoje kresliť vôbec - systém automaticky vykresľuje grafické spojovacie čiary);

· automatické umiestňovanie komponentov (túto vlastnosť majú grafické editory CoDeSys a OpenPCS);

· automatické číslovanie okruhov;

· kopírovanie a presúvanie vybranej grafickej skupiny komponentov s prihliadnutím na ich individuálne špecifiká;

· ľubovoľné škálovanie obrazu za účelom čo najlepšej prezentácie pre analýzu veľkých rozvetvených grafických diagramov.

V režime exekúcie vstavané editory zobrazujú „živé“ texty a grafické diagramy. Pre grafické diagramy sa jasne odráža postupnosť vykonávania.

Vo všeobecnosti softvérový balík musí poskytovať :

· Jednotný spojovací mechanizmus s PLC. Činnosť ladiacich nástrojov by nemala závisieť od toho, ako je ovládač pripojený k debuggeru. Nezáleží na tom, či je ovládač emulovaný na tom istom počítači, či je ovládač pripojený cez sériový port počítača alebo či je pripojený cez internet.

· Načítanie kódu riadiaceho programu do pamäte ovládača.

· Automatická kontrola verzie kódu (kontrola súladu kódu obsiahnutého v pamäti PLC a kódu získaného po aktuálnej kompilácii.

· Vykonávanie riadiaceho programu v reálnom čase.

· Režim zastavenia. Zastavenie znamená zastavenie vykonávania iba kódu riadiaceho programu. Súčasne sa vykonajú všetky ostatné fázy prevádzkového cyklu a zachová sa schopnosť sledovať hodnoty vstupov. V tomto režime môžete testovať a konfigurovať senzory a mechanizmy ovládaného objektu;

· Resetovanie PLC. Môže existovať niekoľko typov resetovania. Norma IEC poskytuje dva typy resetovania: „horúce“ a „studené“. Prvá zahŕňa resetovanie riadiaceho programu do počiatočného stavu a vykonanie počiatočnej inicializácie premenných. Druhý typ resetovania pridáva počiatočnú inicializáciu premenných umiestnených v oblasti energeticky nezávislej pamäte. Okrem toho môže PLC prejsť hardvérovým resetom vypnutím napájania alebo reštartovaním mikroprocesora. Programovací systém musí adekvátne reagovať v prípade hardvérového resetu. Podrobná odpoveď na príkazy reset je určená systémom vykonávania. Preto môžu existovať určité rozdiely medzi rôznymi PLC, dokonca aj v rovnakom programovacom prostredí.

· Monitorovanie a zmena okamžitých hodnôt všetkých premenných projektu, vrátane vstupov a výstupov PLC. Pre uľahčenie používania sú hodnoty prezentované v užívateľskom číselnom systéme.

· Fixácia premenných vrátane vstupov a výstupov. Pevné premenné budú dostávať špecifikované hodnoty v každom prevádzkovom cykle, bez ohľadu na skutočný stav PLC a činnosti riadiaceho programu. Táto funkcia umožňuje simulovať elementárne externé udalosti v laboratórnych podmienkach a vyhnúť sa nechcenej činnosti akčných členov pri ladení na „živom“ riadiacom objekte. Nekontrolovaná prevádzka mechanizmov môže viesť k poruchám a predstavovať nebezpečenstvo pre ľudí v okolí.

· Vykonávanie riadiaceho programu v krokoch jedného pracovného cyklu. Používa sa pri kontrole logickej správnosti algoritmu.

· Postupné vykonávanie príkazov programu a nastavenie bodov prerušenia.

· Zobrazenie postupnosti volaní komponentov v bode prerušenia.

· Grafické sledovanie premenných. Hodnoty požadovaných premenných sú uložené v cyklickej vyrovnávacej pamäti a prezentované na obrazovke PC vo forme grafov. Hodnoty možno zaznamenať na konci každého pracovného cyklu alebo po určených časových úsekoch. Sledovanie sa spúšťa manuálne alebo synchronizuje so špecifikovanou zmenou hodnoty špecifickej (spúšťacej) premennej.

· Vizualizácia – animované obrázky zložené z grafických primitív spojených s premennými programu. Hodnota premennej môže určiť súradnice, veľkosť alebo farbu grafického objektu. Medzi grafické objekty patria vektorové geometrické tvary alebo voľné rastrové obrázky. Vizualizácia môže obsahovať prvky spätnej väzby, ako sú tlačidlá, posuvníky atď. Pomocou vizualizácie sa vytvorí obraz, ktorý modeluje objekt riadenia alebo riadiaci systém operátora.

PLC majú niekoľko základných programovacích jazykov. Po prvé, je to niečo podobné ako programovacie jazyky na vysokej úrovni. Nazýva sa to štruktúrovaný textový jazyk (v buržoáznom ST). Mimoriadne pohodlná vec, ak máte znalosti programovania. V skutočnosti to bolo vynájdené pre programátorov. Pri vývoji a implementácii PLC však bola profesia programátora (v zmysle inteligentného programátora s dobrým technickým vzdelaním) ešte vzácnejšia ako v našich drsných časoch. Preto praktickí Yankees a celý svet následne vyvinuli niekoľko typov grafických jazykov. Pre elektrikárov bol vytvorený jazyk reléových diagramov (LD v buržoáznom jazyku). Vo všeobecnosti nie je nič zložité - vstupná zbernica, výstupná zbernica, medzi nimi - okruh relé, normálne zatvorené alebo otvorené, a časovače, samozrejme, všetky druhy spúšťačov. Výhodou je jednoduchosť – ak by tam bol iba diagram, program by sa napísal. Nevýhodou je náročnosť práce s analógovými signálmi.

Ďalším typom grafického jazyka je jazyk funkčných blokov (v buržoáznom FBD). Veľmi mi to pripomína prácu napríklad s balíkom Simulink zo softvérového balíka Matlab, pre kamaráta z opačnej strany mi to pripomína Vissim. Áno, vo všeobecnosti je ťažké získať technické vzdelanie bez toho, aby ste sa stretli s týmto druhom softvéru. Základom všetkého sú bloky spojené v požadovanom poradí komunikačnými linkami. Ak ste techie, možno najjednoduchšie sa naučiť a aktívne používať. Plus – prehľadnosť, intuitívna prehľadnosť implementovaných algoritmov. Nevýhody: práca s cyklami. Je to samozrejme možné, ale na ST sa tento druh programu píše jednoduchšie a kratšie.
Najnovšia verzia grafického jazyka je algoritmická (SFC). Toto je grafický jazyk najvyššej úrovne. Každý krok je malý (alebo veľký) program. Veľmi krásny jazyk, právom zbožňovaný technológmi všetkých vrstiev. Umožňuje vytvárať úzko štruktúrované projekty, ktoré sa dajú ľahko ladiť. Je tu len jedno mínus - do štúdia by ste sa mali pustiť až po dostatočnom zvládnutí jazyka ST, LD alebo FBD. Na nich je ešte potrebné napísať programy pre samostatný krok.

Ó áno. Takmer som zabudol. Existuje aj niečo podobné ako assembler. Hovorí sa tomu zoznam inštrukcií (v buržoáznom IL). Ak ste fanúšikom nekonečnej výdrže batérie, toto je pre vás. Nevýhody: dlhý programový kód, ktorý vyzerá dobre len v prílohách dizertačnej práce, problémy s ladením. Skrátka, v mojom ponímaní je to piate koleso v programovacom vozíku PLC. Možno sa mýlim.

Program alebo projekt?

Hneď oddelíme rezne od múch. Kód, ktorý hrdinsky píšeme, je samozrejme program. Alebo presnejšie povedané, program je kód, ktorý definuje pracovný cyklus PLC. Ovládač môže mať nie jeden, nie dva, ale veľa. Môžu sa meniť vplyvom času, externých alebo programových udalostí. To znamená, že program je skôr súkromná vec. Všetko, čo sa „naleje“ do ovládača, sa zvyčajne nazýva projekt. Projekt okrem sady programov obsahuje prepojené knižnice, dátové typy, vizualizácie, konfigurácie, nastavenia pre konkrétne PLC a mnohé ďalšie.

Jedným z kľúčových účelov automatizácie je sledovanie zmien v stave objektu a schopnosť riadiť tento proces. Obmedzenie procesov zmien vedie k zvýšeniu produktivity a efektívnosti. Strojové videnie a riadenie pohybu pomáhajú znižovať odchýlky a dodávajú moderným automatizačným systémom flexibilitu. Na druhej strane zvýšená flexibilita a funkčnosť riadiacich systémov môže zatlačiť niektoré staršie systémy na pokraj možností spracovania.

V súčasnosti sú programovateľné logické automaty PLC štandardom v automatizačných systémoch. Náklady na nové technológie sa často pridávajú k možnosti modernizácie zariadenia a/alebo dodatočným príležitostiam na implementáciu nových operačných systémov. Avšak pridanie zariadení na riadenie pohybu alebo vlastných vstupných modulov do programovateľného logického ovládača PLC môže mať tiež významný vplyv na cenu celého zariadenia.

Požiadavky na moderné priemyselné regulátory sú relatívne náklady, rozšíriteľnosť, funkčnosť, ako aj implementácia užívateľských možností. Keďže požiadavky na rýchlosť spracovania, pamäť a výkon sa v posledných rokoch výrazne zvýšili, môže PLC naďalej zostať hlavným nástrojom na automatizáciu výrobných systémov?

Proces riadenia

Vo svojej najjednoduchšej forme sa riadiaci proces skladá z troch hlavných komponentov – snímača, ovládača a akčného člena. Senzor zbiera informácie o ovládanom objekte a prenáša ich do riadiacej jednotky, ktorá spracuje prijaté dáta a vydá riadiaci signál aktoru. Tento dizajn sa nazýva systém s uzavretou slučkou alebo uzavretou slučkou.

Napríklad monitorovanie plynu a teploty v dusíkovej peci môže byť dôležité pre tepelné spracovanie, ale údaje o vlhkosti v miestnosti alebo o vibráciách nemusia mať žiadny vplyv na proces tepelného spracovania. Pridávanie najnovších údajov do automatického riadiaceho systému neprinesie absolútne žiadny úžitok, ale len to skomplikuje a zvýši náklady. Môžeme konštatovať, že zložitosť sa stáva kritickou, pretože znižuje náklady na dizajn, programovanie, riešenie problémov a vyhýba sa inštalácii komponentov, ktoré nemajú praktické využitie.

Po zozbieraní senzormi sa informácie dostanú do ovládača, ktorý hrá úlohu „mozgu“. Bude spracovávať prijaté informácie na základe algoritmov a programov, ktoré jej pridelil programátor. Ak hodnota neklesne do stanovených limitov, regulátor vyšle signál servopohonu na opravu chyby a to sa bude diať dovtedy, kým chyba neklesne do prijateľných limitov. Aktuátor je svalom automatického riadiaceho systému (ACS). Je to on, kto bude mať fyzický vplyv na riadený systém. Akčnými mechanizmami pre samohybné zbrane môžu byť rôzne elektrické pohony, hydraulické pohony, pneumatické pohony a iné mechanizmy.

„Kontrolór si je vedomý toho, čo sa deje, a môže robiť rozhodnutia. PLC je nesporným lídrom v priemyselnej automatizácii,“ hovorí Matteo Dariol, inžinier v Bosch Rexroth. „Skratka obsahuje „programovateľnú logiku“, pretože na začiatku elektronickej revolúcie v rokoch 1960-1970 sa riadiace zariadenia začali stavať pomocou diskrétnych elektronických komponentov. Predtým zmena špecifikácie dizajnu viedla k prepracovaniu a prerobeniu celej logiky ovládania spolu so zmenami fyzických prvkov ovládacích zariadení. S príchodom PLC programovateľného logického regulátora úsilie o zmenu riadiaceho algoritmu pozostáva takmer výlučne zo zmeny softvéru."

Moderné PLC sú pomerne spoľahlivé zariadenia a ich programovacie jazyky sú štandardizované. Prostredia na vývoj softvéru pre programovateľné logické automaty zatiaľ nemajú spoločné jednotné štandardy, pretože všetci hlavní hráči na trhu elektronických komponentov ponúkajú svoje vlastné jedinečné riešenia. Programovanie a riešenie problémov v PLC môže byť ešte jednoduchšie ako v osobnom počítači, PC, ktorý zrejme každý z nás veľmi dobre pozná. Programovateľný logický automat PLC má modulárnu štruktúru a schopnosť pripojiť rôzne moduly v závislosti od požiadaviek projektu: prídavné I/O porty, bezpečnostné moduly, ako aj špecifické komunikačné moduly, aby sme vymenovali len niekoľko príkladov.

Modulárny dizajn dáva programovateľným logickým automatom hlavnú výhodu škálovateľnosti. Existujú aj ďalšie výhody, ako sú náklady, jednoduchosť dizajnu a pevnosť konštrukcie. Prvky ACS ako relé je potrebné pravidelne kontrolovať a vymieňať a tu sa objavuje ďalšia výhoda PLC – minimum pohyblivých mechanických častí. Existujú možnosti integrácie so zložitejšími systémami, ako je napríklad PC ovládač.

Obmedzenia PLC

PLC má v porovnaní s osobným počítačom (PC) obmedzené možnosti pamäte, softvéru a periférnych zariadení. Riadenie pohybu (napríklad robotika alebo komplexný automatizovaný systém) vyžaduje obrovské množstvo vstupov/výstupov, čo si vyžaduje dodatočné riadiace moduly PLC alebo externú elektroniku. Je však potrebné poznamenať, že počítač je schopný spracovať oveľa viac informácií a rýchlejšie, čo môže výrazne znížiť fyzickú veľkosť a poskytnúť potrebný výpočtový výkon pre implementáciu systémov počítačového videnia, riadenia pohybu a umožňuje rýchle spracovanie veľkých dátových tokov. . Neustály rast spracovávaných informácií je spojený s postupným zavádzaním priemyselného internetu vecí IIoT niektorými spoločnosťami do výrobných liniek a priemyselných zariadení vyžadujúcich veľký výpočtový výkon.

Výrobcovia originálnych zariadení (OEM) sú schopní zvýšiť produktivitu zariadení tým, že umožňujú strojom vykonávať viacero operácií súčasne. Maximálne intenzívne A/ALEBO výpočty kritických procesov prebiehajúcich súčasne môžu preťažiť programovateľný logický automat. Stroje môžu využívať viacero výpočtových platforiem na skrátenie času spracovania kritických procesov. Typicky zahŕňajú jeden alebo viac pohybových ovládačov a jeden alebo viac kontrolných procesorov, ktoré podporujú operátorské rozhranie pre programovanie, informácie o prevádzke stroja, získavanie údajov a funkcie technickej podpory. Použitie viacerých procesorov je však drahšie. Nový softvér zameraný na PC platformy môže pomôcť vyriešiť tento problém, hoci...

Počítač nie je taký spoľahlivý a ťažko prežije v priemyselných prostrediach, ako je prach a vlhkosť. Používanie počítača so zložitejším softvérom alebo veľkým počtom softvérových možností zaberie oveľa viac času na zaškolenie personálu údržby. Pokročilý softvér môže vyžadovať programátora na vykonávanie údržby, opráv a aktualizácií. Softvér PLC môže byť základný, ale má svoje vlastné časom overené štandardné jazyky, ktoré dokážu zabezpečiť dlhú životnosť zariadenia napriek jeho rýchlosti a lineárnej povahe.

PLC zvyčajne používajú štandardnú sadu programovacích jazykov (IEC 61131-3), vrátane diagramov LAD. Diagramy LAD sú konštruované analogicky s elektrickými obvodmi, čo značne zjednodušuje školenie personálu, údržbu a opravy. Vo väčšine prípadov je celkom možné urobiť bez programátora. Ďalším jazykom z normy IEC 61131-3 je štruktúrovaný text, ktorý je podobný jazyku „vysokej úrovne“. Používanie iných neštandardných jazykov na vysokej úrovni, ako je C++ alebo Visual Basic, však môže byť s PLC ťažké. Len nedávno nové softvérové ​​nástroje umožnili používateľom komunikovať s PLC, ako keby to bol bežný počítač.

Sekvenčný program PLC skenuje všetky inštrukcie v každom cykle. Cyklus skenovania trvá približne 10 ms alebo o niečo viac. Po dokončení všetkých pokynov program prejde na ďalšie skenovanie. Ak sa inštrukcia nevykoná v určenom čase, vygeneruje chybové hlásenie a vykonávanie programu sa ukončí. Tento hard-time softvér môže obmedziť trvanie programu a akékoľvek vstupné signály menšie ako 100 Hz.

Napríklad, ak je potrebné spracovať signál zo snímača otáčok s nominálnou rýchlosťou 1200 ot./min (frekvencia signálu 1200/60 = 200 Hz), mikrokontrolér na báze PLC nemôže správne merať rýchlosť pomocou takéhoto vstupu. Na integrované obvody je potrebné integrovať špeciálny modul s dekodérom alebo čítačom, ktorý premieňa signál zo snímača na bežne spracovávaný mikrokontrolérom. Takéto moduly prevodníkov sa často používajú v mnohých systémoch. Za zmienku stojí aj potreba výstupných modulov na príklade riadenia solenoidu s pracovnou frekvenciou PWM 10 kHz. Na ovládanie takéhoto zariadenia pomocou PLC je potrebný výstupný modul s generátorom PWM. Pridanie takýchto modulov zvyšuje náklady na systém 2-3 krát.

Ďalšia generácia PLC

Nový systém sa nazýva programovateľný automatizačný ovládač (PAC), ktorý dokáže vyriešiť niektoré problémy PLC. Niektorí odborníci tvrdia, že programovateľný automatizačný ovládač (PAC) je komerčnejší názov, ale nie je to úplne pravda. Žiaľ, medzi ich definíciami sú určité rozdiely a z technologického hľadiska sa medzi nimi zásadné rozdiely hľadajú dosť ťažko.

PCA zvyčajne obsahujú funkcie PLC. Obidve sú digitálne zariadenia, ale PDA poskytujú pokročilé možnosti programovania a často majú väčšiu funkčnosť, pamäť a periférne možnosti. PKA ponúka komplexnejšie architektonické systémy, keď sa vyžaduje väčšia I/O konektivita. Okrem toho má zvyčajne vstavané funkcie na prenos údajov z pamäte na jednotku USB a často má schopnosť priamo interagovať s databázami.

Dodatočné softvérové ​​funkcie určite znejú dobre, ale stojí za zmienku, že nie všetky PDA môžu podporovať štandardné jazyky IEC 61131-3, čo môže viesť k ďalším problémom s programovaním a údržbou.

Existujú rôzne modely týchto zariadení. PKA môže ponúkať modely zamerané na systémy strojového videnia alebo iné modely určené na súčasné monitorovanie niekoľkých procesov. Voľba modelu alebo technológie musí zohľadňovať tak požiadavky budúcnosti (modernizácia a rozšírenie výroby), ako aj normy (napríklad bezpečnosť). Plánovanie môže predĺžiť životnosť kontrolóra naplnením budúcich potrieb, ale aj položiť základy pre používanie IIoT a decentralizovaného riadenia.

PLC sú stále relevantné, avšak vývoj systémov strojového videnia, dynamických robotických procesov a riadenia pohybu a túžba po väčšej priemyselnej automatizácii pomocou IIoT vyžadujú, aby programovateľný logický radič mal výrazne vyšší výkon alebo pamäť, čo nie je schopný. poskytnúť. Decentralizovaná technológia môže pomôcť rozšíriť tento rad tým, že ponúkne produkty ako SoC a FPGA, ktoré spracovávajú informácie priamo na samotnom senzore. To znamená, že pridanie zložitého procesu do existujúcej linky si nemusí nevyhnutne vyžadovať inštaláciu drahého PCA, ale bude vyžadovať skupinu inteligentných senzorov, ktoré dokážu nezávisle ukladať a spracovávať svoje namerané dáta.

Je možné použiť obe možnosti?

Čo robí debatu o PLC vs. Sieť inteligentných senzorov a softvéru možno skombinovať, aby sa eliminovala alebo väčšia decentralizácia programovateľných ovládačov v rámci závodu. SoC sú jednou z technológií, ktoré dokážu decentralizovať proces. Majte však na pamäti, že príliš veľa protokolov na jednom SoC môže viesť k zvýšeniu počtu testovacích cyklov potrebných na testovanie procesu alebo časti procesu, čo spôsobí správanie podobné preťaženiu programovateľného logického radiča.

Okrem toho existuje množstvo technológií, ktoré umožňujú, aby programovateľné logické ovládače, decentralizačné technológie a programovateľné automatizačné ovládače spolupracovali na čo najefektívnejšiu prevádzku podniku. Na určenie toho, aké technológie môžu byť potrebné, je potrebné vykonať niekoľko základných krokov.

„Najprv musíte pochopiť, aké faktory sú dôležité pre úspešnú prevádzku a úroveň zastarania, ktorú zariadenie alebo linka dokáže tolerovať,“ hovorí Julie Robinson, marketingová manažérka Rockwell Automation. „Po identifikácii rizík musia používatelia vyvinúť stratégiu na zmiernenie a v konečnom dôsledku odstránenie tohto rizika a naplánovať aktualizáciu prvej prevádzky bunky. Niektoré faktory ovplyvňujúce tieto zmeny zahŕňajú:

• Splnenie budúcich výrobných potrieb alebo zlepšenie súčasnej produktivity;
• Súlad s najnovšími bezpečnostnými požiadavkami a predpismi;
• Zvýšenie flexibility výrobných systémov na efektívne rozšírenie výroby alebo modernizáciu zariadení;
• Zvýšenie efektívnosti využívania majetku znížením prestojov;
• Zvýšenie výrobných bezpečnostných opatrení a bezpečnosti zariadení;

Používatelia musia tiež pochopiť, aké zmeny boli vykonané na zariadení počas niekoľkých rokov prevádzky závodu alebo továrne, čo by sa malo prejaviť v diagramoch a výkresoch.

Presná dokumentácia starého zariadenia výrazne pomôže pri integrácii nového zariadenia. A ak je decentralizovaná platforma už integrovaná, dokumentácia sa stáva ešte dôležitejšou. Decentralizované ovládače vykazovali menej času pri inštalácii nového zariadenia. V tradičnom centralizovanom systéme sa musia inžinieri alebo pracovníci údržby pripojiť k programovateľnému logickému ovládaču, aby zistili problémy a v prípade potreby stiahli riadiaci softvér. Dobre navrhnutý systém by mal byť ľahko ovládateľný, ľahko udržiavateľný a škálovateľný.

Na pripojenie k decentralizovanému systému nemusia špecialisti fyzicky obchádzať zariadenie. Na odstránenie tohto problému sa spoločnosti zaoberajúce sa servisom zariadení snažia prepojiť niekoľko systémov, ktoré sú technologicky kompatibilné. To často znamená integráciu starších systémov s novou technológiou a softvérom.

V súčasnosti chce veľmi malé percento investovať do modernizácie existujúcich zariadení, pokiaľ nie sú beznádejne zastarané. Rozhodnutia o modernizácii v budúcnosti sa navyše stanovujú pri navrhovaní zariadení a často sa na navrhovaní rôznych zariadení podieľa viac ako jedna spoločnosť a v budúcnosti môžu pri modernizácii vzniknúť konflikty.

Pred výberom najlepšej technológie pre vaše zariadenie je dôležité pochopiť, že technológia musí byť kompatibilná s vašimi cieľmi nielen teraz, ale aj v budúcnosti a ponúkať funkcie, ktoré potrebujete, bez zbytočnej zložitosti. Pre mnohé spoločnosti je ťažké a v niektorých prípadoch aj nezmyselné udržať si odborníkov v každej oblasti, a preto priemyselný internet vecí (IIoT) v poslednom čase začína naberať na obrátkach.

Pojmy a definície

Rozdiel medzi PLC a PCA môže preniknúť aj do iných technológií. Napríklad systémy na čipe (SoC), z angličtiny System-on-a-Chip (SoC), vstavané počítače (embedded PC) a polia programovateľné hradlové pole (FPGA) ponúkajú niektoré technológie, ktoré môžu nahradiť alebo rozšíriť možnosti programovateľných logické ovládače. Pre niektoré technológie však zatiaľ neexistujú zavedené definície a vedci diskutujú o ich presnejšom popise. Pokúsime sa však uviesť niekoľko základných definícií.

PLC s programovateľným logickým radičom

Ide o digitálny počítač určený na automatizáciu priemyselných systémov. Je špeciálne navrhnutý tak, aby odolal náročným prevádzkovým podmienkam, ako sú teplotné rozsahy, tlak, elektrický šum, vibrácie a iné drsné priemyselné prostredia. Má najdôležitejšiu vlastnosť, ktorá ho v skutočnosti priviedla k takej popularite - je to rigidný systém v reálnom čase.

Režim v reálnom čase

Mnoho ľudí chápe real-time ako dokončenie úlohy „čo najskôr“. Ale to nie je pravda. Systém v reálnom čase zaručuje, že všetky vstupy, výstupy a výpočtové procesy budú spracované v pevne stanovenom časovom období, ktoré sa v odbornej literatúre často označuje ako termín. V tvrdých systémoch v reálnom čase sa chýbajúce termíny rovná zlyhaniu systému. Mäkký systém v reálnom čase zase umožňuje mierne prekročenie termínov, ale len vtedy, keď to vedie k prijateľnému zníženiu kvality systému. Napríklad videokonferencia. Mierne oneskorenie zvuku alebo videa nepovedie ku katastrofálnym následkom.

Keď je program PLC zostavený, vypočíta, či sú k dispozícii potrebné zdroje na vykonanie pokynov používateľa, a potom pokračuje v dokončení priradenej úlohy v požadovanom časovom rámci.

Programovateľný automat PKA

Je to digitálny počítač, ktorý obsahuje funkcie PLC. Programovateľný automatizačný ovládač je relatívne nedávny koncept, ktorý sa objavil na začiatku 21. storočia. Vo väčšine prípadov je PCA vývojom programovateľného logického ovládača. PLC je mostom medzi elektrickou automatizáciou založenou na relé a elektromechanickou programovateľnou automatizáciou, kde sa dôraz kladie na operácie založené na softvéri (definícia uvedená pred 40 rokmi).

Mäkký systém v reálnom čase (softPLC)

Ako je uvedené vyššie, mäkký systém v reálnom čase nezaručuje, že úloha bude dokončená včas. Preto sa nepoužívajú pre systémy riadenia pohybu. Namiesto toho sú softPLC uprednostňované na prepojenie komunikácií medzi závodmi a dielňami, rozhrania človek-stroj a systémy kontroly a získavania údajov (SCADA). Je celkom možné, že niektoré PKA budú SoftPLC.

Vstavané počítače

Vstavaný priemyselný počítač nie je počítač na všeobecné použitie. Je navrhnutý a optimalizovaný pre aplikáciu jedného používateľa. Všetky jeho komponenty sú spravidla umiestnené na jednej doske, vrátane mikrokontrolérov alebo mikroprocesorov, vstupno/výstupných zberníc, pamäte a iných užívateľských čipov. Zariadenie dokonca obsahuje softvér alebo firmvér (firmvér sa zvyčajne nachádza v pamäti ROM alebo v pamäti iba na čítanie). Vstavané počítače sú skutočne priesečníkom medzi hardvérom a softvérom, pretože medzi týmito dvoma časťami existuje úzky vzťah – jedna nemôže fungovať bez druhej. Projekty vstavaných počítačov môžu reagovať na tvrdé alebo mäkké potreby v reálnom čase.