Приветствую Вас Гость | RSS

Программы Автоматчика и Метролога

Четверг, 24.08.2017, 03:03
Главная » Статьи » Автоматика

Контроллеры (ПЛК)
Контроллер (с англ. controller — регулятор, управляющее устройство) — устройство управления в электронике и вычислительной технике.

Программируемый логический контроллер (ПЛК, PLC – programmable logic controller) — устройство управления для промышленности, энергетики, ЖКХ, транспорта и других технологических систем.

Программируемый логический контроллер (ПЛК) или программируемый контроллер — специализированный цифровой компьютер, используемый для автоматизации технологических процессов. В отличие от компьютеров общего назначения, ПЛК имеют развитые устройства ввода-вывода сигналов датчиков и исполнительных механизмов, приспособлены для длительной работы без обслуживания, а также для работы в неблагоприятных условиях окружающей среды. ПЛК являются устройствами реального времени.

Программируемый контроллер – это цифровая электронная система, предназначенная для применения в промышленных условиях. ПК использует программируемое запоминающее устройство для внутреннего хранения ориентированных на пользователя инструкций, для выполнения специальных функций, таких как логические, упорядочения, отсчета времени, математические действия, управление через цифровые или аналоговые входы и выходы различными типами механизмов или процессов. ПК и связанные с ним периферийные устройства разрабатывают так, чтобы они могли быть легко интегрированы в промышленную систему управления. [Из ГОСТ Р 51840-2001 (МЭК 61131-1-92) "Программируемые контролеры. Общие положения и функциональные характеристики" - прим. автора]

Первые логические контроллеры появились в виде шкафов с набором соединённых между собой реле и контактов. Эта схема задавалась жёстко на этапе проектирования и не могла быть изменена далее. В первых ПЛК, пришедших на замену обычным ЛК, логика соединений программировалась схемой соединений LD (Ladder logic Diagram). Устройство имело тот же принцип работы, но реле и контакты (кроме входных и выходных) были виртуальными, то есть существовали в виде программы микроконтроллера.

Комментарий автора (из истории ПЛК): первый ПЛК в мире был создан в 1968 году фирмой Modicon (c 1997 года торговая марка Modicon принадлежит международному холдингу «Schneider Electric»). Первый ПЛК на основе микропроцессора был создан в США в 1977 г. компанией Allan Bradley Corporation. Он содержал микропроцессор Intel 8080 и дополнительные схемы, позволяющие с высокой скоростью производить логические битовые операции. Это обусловлено стремлением оптимизировать архитектуру под решение задач именно логического управления. А уже в 1978 году были разработаны первые контроллеры в СССР! «Считается, что история отечественного контроллеростроения началась в г. Чебоксары. Разработка первого отечественного контроллера была проведена во Всесоюзном научно-исследовательском институте релестроения (ВНИИР, г. Чебоксары) по инициативе директора института, д-ра техн. наук Анатолия Дмитриевича Поздеева. Знаменательно, что это институт, который занимался релестроением, а не вычислительной техникой. Перед институтом была поставлена задача замены реле, и было создано специальное устройство, по программированию логики. По завершении работ 30 мая 1978 г. был подписан акт сдачи ОКР, а 27 октября 1978 г. в журнале "Электротехника” появилась статья "Универсальные устройства с программируемой логикой”. Были утверждены технические условия на устройство. Отечественный контроллер родился!» (цитата из статьи А.А. Егорова «Промышленные контроллеры: прошлое, настоящее и будущее« в журнале «Промышленные АСУ и контроллеры», 2006 г., специальный выпуск №1). И всё-таки первым отечественным микропроцессорным контроллером считается «Ремиконт Р-100«, который тоже разрабатывался и производился в Чебоксарах (столице Чувашии). Его разработка началась в 1972 году в «НИИТеплоприбор«, г. Москва (руководитель темы по Ремиконту Р-100 – к.т.н. Певзнер) и в «СКБ СПА» (СКБ систем промышленной автоматики), г. Чебоксары (совместная разработка). В марте 1976 года в Чебоксарах на базе ЗЭИМ и СКБ СПА было создано ПО «Промприбор». В 1982 году была разработана аппаратура базовой модели регулирующего микропроцессорного контроллера РЕМИКОНТ для распределённых систем управления (совместно с НИИТеплоприбором) и было начато серийное производство регулирующих микропроцессорных контроллеров «Ремиконт Р-100«. Главным отличием контроллера от зарубежных ПЛК (и, видимо, от разработки ВНИИР 1978 года) стало то, что это был именно регулирующий контроллер, а не просто замена реле. Это был совершенно иной подход к построению ПЛК. Контроллер в то время был революционным и любимым наладчиками, несмотря на его недостатки (низкая надёжность советской элементной базы, «дубовый» терминал и внушительные размеры). Вскоре было начато производство небольших по размерам контроллеров «Ремиконт Р-130″ – самых популярных отечественных контроллеров в своё время. Первые отечественные микропроцессорные контроллеры «Ремиконт» и «Ломиконт» выпускались в корпусе №1 ЗЭИМ (ПО «Промприбор»). В сентябре 1985 года на основе ПО "Промприбор” было создано ПО "Электроприбор”, в котором продолжилось производство промышленных микропроцессорных контроллеров «Ремиконт«, «Ломиконт» и «Димиконт«. В настоящее время «Ремиконт Р-130″ производится в компании «АБС ЗЭиМ Автоматизация» (бывший ЗЭИМ) и на других предприятиях России (в ЗЭИМ выпущено более 20 000 Ремиконтов Р-130, что составляет около 60% российского рынка Р-130), а контроллеры «Ремиконт Р-110, Р-112, Р-120, Р-122″ («Ремиконт Р-100″ снят с производства), «Ломиконт Л-110, Л-112, Л-120, Л-122″, а также «Ломиконт-ТМ» (модернизированный «Ломиконт» с Micro Trace Mode 5, разработанный в 2002 году) и Д-120М (ПТК, заменивший снятые с производства дисплейные микропроцессорные контроллеры «Димиконт Д-110, Д-120″) – в ОАО «Электроприбор» (бывший ЧЗЭИП).

В системах управления технологическими объектами логические команды преобладают над числовыми операциями, поэтому за этими процессорами остаётся название ПЛК. В современных ПЛК числовые операции реализуются наравне с логическими, но в большинстве приложений по-прежнему преобладают логические команды. В программируемых логических контроллерах обеспечивается доступ к отдельным битам памяти, в то время как большинство процессоров и компьютеров обеспечивают только одно-, 2- или 4-байтовую адресацию.

ПЛК, как правило, не имеют развитых средств интерфейса, типа клавиатуры и дисплея [хотя в последнее время на современных ПЛК появляются разъёмы для их подключения - прим. автора], устанавливаются в шкафах, их программирование, диагностика и обслуживание производится подключаемыми для этой цели программаторами — специальными устройствами (устаревшая технология) или устройствами на базе PC или ноутбука, со специальным программным обеспечением, а возможно и со специальными интерфейсными платами. В системах управления технологическими процессами ПЛК взаимодействуют с системами человеко-машинного интерфейса: операторскими панелями или автоматизированными рабочими местами (АРМ) операторов на базе PC. Датчики и исполнительные устройства подключаются к ПЛК или централизованно: в стойку ПЛК устанавливаются модули ввода-вывода, подключенные к датчикам и исполнительным устройствам отдельными проводами, или по методу распределённой периферии, когда удалённые от ПЛК датчики и исполнительные устройства связаны с ПЛК общей сетью, например, сетью Profibus с протоколом DP.

Виды ПЛК:
интеллектуальные реле (Siemens LOGO!, Mitsubishi Alpha , Zelio Logic, Omron ZEN, Moeller EASY, Comat BoxX) – самые простые ПЛК;
ПЛК на базе процессора i8088/8086/80186/ (ICP DAS, Advantech) – самые дешёвые SoftPLC;
программные ПЛК на базе PC-совместимых компьютеров, т.н. SoftPLC – «альтернатива» настоящим PLC: MicroPC, WinCon;
«настоящие» PLC: OMRON, Siemens SIMATIC S7, ОВЕН ПЛК, Segnetics, DirectLogic, Mitsubishi FX, Modicon TSX Quantum, Beckhoff, B&R, Saia-Burgess;
распределённые системы управления DCS [это другой класс устройств, т.к. DCS включают в себя и программное обеспечение верхнего уровня, поэтому будем их рассматривать вместе с ПТК - прим. автора].

Языки программирования ПЛК

Для программирования ПЛК используются стандартизированные языки МЭК (IEC) стандартом IEC61131-3:
языки программирования для инженеров по автоматизации (графические):
LD – язык релейных схем – самый распространённый язык для PLC;
FBD – язык функциональных блоков – 2-й по распространённости язык для PLC [думаю, с этим можно поспорить - прим. автора];
SFC – язык диаграмм состояний – используется для программирования автоматов;
CFC – не сертифицирован IEC61131-3, дальнейшее развитие FBD;
языки для программистов ПЛК (текстовые):
IL – список инструкций (напоминает ассемблер);
ST – структурированный текст (Паскале-подобный язык).

Структурно в IEC61131-3 среда исполнения представляет собой набор ресурсов (в большинстве случаев это и есть ПЛК, хотя некоторые мощные компьютеры под управлением многозадачных ОС представляют возможность запустить несколько программ типа softPLC и имитировать на одном ЦП несколько ресурсов). Ресурс предоставляет возможность исполнять задачи. Задачи представляют собой набор программ. Задачи могут вызываться циклически, по событию, с максимальной частотой. Модули (POU) могут быть типа программа, функциональный блок и функция.

В некоторых случаях для программирования ПЛК используются нестандартные языки, например:
блок-схемы алгоритмов;
С-ориентированная среда разработки программ для ПЛК.

Инструменты программирования ПЛК на языках МЭК 61131-3 могут быть специализированными для отдельного семейства ПЛК (например, STEP 7 для контроллеров SIMATIC S7-300/400) или универсальными, работающими с несколькими (но далеко не всеми) типами контроллеров:
ISaGRAF (инструментальная среда – платная, поддерживаются все языки стандарта МЭК 61131-3);
CoDeSys (инструментальная среда – бесплатная, поддерживаются все языки стандарта МЭК 61131-3).

Коммуникации:
RS-485
ProfiBus
CAN
AS-Interface
Промышленный Ethernet

На первой в России научно-практической конференции по промышленным контроллерам «Промышленные контроллеры 2005: от А до Я» (1-2 ноября 2005 г., г. Москва) научный руководитель конференции, первый зам. главного редактора журнала, начальник УНЦ МАИ «Интеллектуальные системы измерения, контроля и управления в промышленности» А.А. Егоров сообщил, что опросы читателей на сайте журнала (www.asucontrol.ru) позволили получить следующую статистику: на отечественных предприятиях применяются контроллеры: отечественные – 7,4 %, зарубежные – 29,6 %, зарубежные и отечественные – 59,3 % и вообще не применяются – 3,7 %. Среди зарубежных контроллеров используются на отечественных предприятиях: Siemens – 22 %, Schneider Electric – 14 %, Omron – 9 %, TREI GmBH – 7 %, Advantech – 7 %, GeFanuc – 5 %, Kontron – 4 %, другие – 24 %. Среди отечественных контроллеров: Группа компаний ТЕКОН – 29 %, ЭМИКОН – 20 %, МСТ Торнадо (г. Новосибирск) – 15 %, ЗЭиМ (г. Чебоксары) – 9 %, Электроприбор (г. Чебоксары) – 7 %, ЭлеСи (г. Томск) – 7 %, Волмаг (г. Чебоксары) – 5 %, другие – 9 %. По каким критериям потребители выбирают производителей и поставщиков ПТК: надежность и качество оборудования (20 %), стоимость оборудования (18 %), наличие подробной технической документации (16 %), репутация производителей и поставщиков оборудования (13 %), соответствие стандартам (12 %), простота обслуживания и ремонта (11 %), осуществление работ "под ключ” (8 %) и производство аппаратно-программных средств ПТК в РФ (6 %).

Комментарий автора: в Чувашии есть контроллеры, которые программируются как с использованием специализированных языков (например, в «КОНТРАСТ» производства ЗАО «Волмаг» применяются «ФАБЛ» (FBD-подобный) и «Протекст» – ST-подобный), так и с использованием сред ISaGRAF (например, «КРОСС-500» производства ОАО «АБС Автоматизация») и CoDeSys (например, контроллеры с мезонинной архитектурой СР6000 производства ООО «СКБ ПСИС»). Как видно из приведённой выше статистики, в 2005 году Чувашские контроллеры занимали 21 % из применяемой отечественной контроллерной техники, но с тех пор в Чувашии появились и новые контроллеры.

В последнее время получили широкое распространение SoftLogic-системы – системы программирования контроллеров с открытой архитектурой, которые работают с несколькими типами контроллеров (могут использоваться как языки стандарта МЭК 61131-3, так и нестандартные). SoftLogic-системы обычно связаны с определённой SCADA-системой, но могут иметь и OPC-сервер для связи с любой SCADA-системой. В Чувашии разработана только одна SoftLogic-система – KLogic (разработчик – ООО «Каскад-АСУ»). Она программируется на языках FBD и SFC, имеет OPC-сервер.

 Сергей Тихонов 
(на базе статьи из Википедии и других источников)
 АСУ ТП в Чувашии и не только  

Категория: Автоматика | Добавил: uneft (03.05.2014)
Просмотров: 7732 | Теги: ПЛК, Программируемый логический контролл, programmable logic controller, PLC, контроллер