Класифікація ПЛК

Особливості ПЛК у порівнянні із традиційними ТЗА й ЕОМ

1. Циклічний характер роботи, визначає можливість ПЛК управляти виробничими процесами в реальному масштабі часу технологічного встаткування.

2. Проблемно орієнтоване програмно-математичне забезпечення, розраховане на конкретні типові завдання керування, регулювання й контролю ТП.

3. Легеня й вільна програмування й перепрограмування за допомогою спеціальних інженерних мов високого рівня стандарту IEC 6.1131-3.

4. Простота й доступність у процесі підключення, налагодження й експлуатації ПЛК, орієнтація на звичайний виробничий персонал (електриків, наладчиків).

5. Схожість фізичних структур і конструкцій ПЛК різного призначення й різних фірм виготовлювачів.

6. Модульна архітектура побудови, спрощує конфігурування при розробці й вільне нарощування або урізування при подальшій модернізації систем автоматизації.

7. Можливість експлуатації ПЛК у безпосередній близькості від технологічного встаткування (цех, поле, пожежонебезпечні умови), невибагливість, простота в обслуговуванні.

8. Широкі комунікаційні можливості ПЛК, що дозволяють створювати на їхній основі складні розподілені АСК ТП із застосуванням мережних технологій.

Усі універсальні мікропроцесорні ПЛК, що становлять основу програмно-технічних комплексів (ПТК), підрозділяються на класи, кожний з яких розрахований на певний набір виконуваних функцій і відповідний обсяг одержуваної й оброблюваної інформації про об'єкт керування.

1. Контролери на базі персональних комп'ютерів (ПК)

Цей напрямок істотний розвилося останнім часом через:

– підвищенням надійності ПК, особливо в промисловому виконанні;

– використанні відкритої архітектури (наприклад, Ibm-Сумісних ПК);

– легкості підключення будь-яких блоків уведення/виводу (модулів ПЗО);

– можливістю використання номенклатури програмного забезпечення (операційних систем реального часу, баз даних, прикладних програм контролю й керування).

Контролери на базі ПК, як правило, використовують для керування невеликими замкненими об'єктами в промисловості, у спеціалізованих системах автоматизації в медицині, наукових лабораторіях, засобах комунікації. Загальне число входів/виходів такого контролера звичайно не перевершує декількох десятків, а набір функцій передбачає складну обробку інформації. Область застосування контролерів на базі ПК:

– виконується великий обсяг обчислень за досить малий інтервал часу при невеликій кількості входів і виходів об'єкта керування;

– засобу автоматизації працюють у навколишньому середовищі роботи, що не занадто відрізняється від умов, офісних персональних комп'ютерів;

– реалізовані контролером функції доцільно (у силу їх нестандартності) програмувати на звичайних мовах високого рівня, типу C++, Pascal і ін.;

– практично не потрібно потужна апаратна підтримка роботи в критичних умовах, яка забезпечується звичайними контролерами (діагностика роботи, резервування, усунення несправностей без зупинки роботи ПЛК).

2. Локальні програмувальні контролери.

У цей час у промисловості використовується два типи локальних контролерів:

Що вбудовується в устаткування, що і є його невід'ємною частиною. Такий контролер може управляти верстатом зі ЧПУ, сучасним інтелектуальним аналітичним приладом, автомашиністом і іншим устаткуванням. Випускається на рамі (платі) без спеціального кожуха, оскільки монтується в загальний корпус устаткування.

Автономні, що реалізує функції контролю й керування невеликим досить ізольованим технологічним об'єктом, як, наприклад, районні котельні, електричні підстанції. Автономні контролери містяться в захисні корпуси, розраховані на різні умови навколишнього середовища. Майже завжди ці контролери мають порти для з'єднання в режимі «крапка-крапка» з іншою апаратурою й інтерфейси, які можуть через мережу зв'язувати їх з іншими засобами автоматизації. У такий контролер часто вбудовується або підключається до нього спеціальна панель оператора, що полягає з алфавітно-цифрового дисплея й набору функціональних клавіш.

Локальні контролери, як правило, мають невелику або середню обчислювальну потужність, а кількість їх входів/виходів, коливається від декількох десятків до декількох сотень. Контролери реалізують найпростіші типові функції обробки вимірювальної інформації, блокувань, регулювання й програмно-логічного керування. Багато хто з них мають один або кілька фізичних портів для передачі інформації на інші системи автоматизації. У цьому класі слід виділити спеціальний тип локальних контролерів, призначених для систем протиаварійного захисту. Вони відрізняються особливо високою надійністю, живучістю й швидкодією. У них передбачаються різні варіанти повної поточної діагностики несправностей з локалізацією їх до окремої плати, резервування, як окремих компонентів, так і всього пристрою в цілому.

3. Мережні комплекси контролерів.

Мережні ПЛК найбільше широко застосовуються для керування виробничими процесами у всіх галузях промисловості. Мінімальний состав даного класу ПЛК має на увазі наявність наступних компонентів:

• набір контролерів;

• кілька дисплейних робочих станцій операторів;

• системну (промислову) мережу, що з'єднує контролери між собою й контролери з робочими станціями.

Контролери кожного мережного комплексу, як правило, мають ряд модифікацій, що відрізняються друг від друга швидкодією, обсягом пам'яті, можливостями по резервуванню, здатністю працювати в різних умовах навколишнього середовища, числом каналів уведення/виводу (від декількох сотень до тисячі), наявністю різних ПЗО. Це полегшує використання мережного комплексу для різноманітних технологічних об'єктів, оскільки дозволяє найбільше точно підібрати контролери під окремі елементи об'єкту автоматизації й різні функції контролю й керування.

У якості дисплейних робочих станцій (пультів оператора) майже завжди використовуються персональні комп'ютери у звичайному або промисловому виконанні, здебільшого із двома типами клавіатур (традиційної алфавітно-цифровий і спеціальної функціональної), і оснащені одним або декількома моніторами, що мають великий екран.

Промислова мережа може мати різну структуру: шину, кільце, зірку; вона часто підрозділяється на сегменти, зв'язані між собою повторювачами й маршрутизаторами. До передачі повідомлень пред'являються тверді вимоги: вони гарантовано повинні доставлятися адресатові, а для повідомлень вищого пріоритету, наприклад, що попереджають про аварії, також слід забезпечити зазначений строк передачі повідомлень. Промислова мережа з характерною структурою й особливі фізичні канали зв'язки (радіоканали, виділені телефонні лінії, оптоволоконні кабелі) дозволяють інтегрувати вузли об'єкта, що відстоять друг від друга на багато десятків кілометрів, у єдину систему автоматизації. Розглянутий клас мережних комплексів контролерів має верхні обмеження як по складності виконуваних функцій (виміру, контролю, обліку, регулювання й блокування), так і за обсягом автоматизованого об'єкта (у межах тисяч входів/виходів). Найчастіше мережні комплекси застосовуються на рівні цехів машинобудівних заводів, агрегатів нафтопереробних, нафтохімічних і хімічних виробництв, а також цехів підприємств харчової промисловості.

4. ПЛК для малих розподілених систем керування.

Цей клас мікропроцесорних ПЛК перевершує більшість мережних комплексів контролерів по потужності й складності виконуваних функцій. У цілому, цей клас ще має ряд обмежень за обсягом виробництва (порядку десятка тисяч входів/виходів) і набору реалізованих функцій. Основні відмінності від попереднього класу полягають у трохи більшій різноманітності модифікацій контролерів, блоків уведення/виводу, більшої потужності центральних процесорів, більш розвиненої і гнучкої мережній структурі. Як правило, ПЛК цього класу має розвинену багаторівневу мережну структуру. Так нижній рівень може виконувати зв'язок контролерів і робочої станції компактно розташованого технологічного встаткування, а верхній рівень підтримувати взаємодія декількох вузлів один з одним і з робочою станцією диспетчера всієї ділянки автоматизованого виробництва. На верхньому рівні (рівні робочих станцій операторів) ці комплекси, по більшій частині, мають досить розвинену інформаційну мережу.

Рівні поєднують стандартними цифровими мережами окремі контролери, що з'єднують, з вилученими від них блоками введення/виводу й інтелектуальними приладами. Подібна проста й дешева мережа з'єднує по одній крученому парі проводів контролер з безліччю інтелектуальних польових приладів, що різко скорочує довжину кабельних мереж на підприємстві й зменшує вплив можливих перешкод, оскільки виключається передача низьковольтної аналогової інформації на значні відстані.

Потужність контролерів, застосовуваних у цьому класі засобів, дозволяє на додаток до типових функцій контролю й керування реалізовувати більш складні й об'ємні алгоритми керування (самонастроювання алгоритмів регулювання, адаптивне керування). Малі розподілені системи керування використовуються для автоматизації окремих середніх і великих технологічних об'єктів підприємств, а також цехів і ділянок дискретних виробництв і цехів заводів чорної й кольорової металургії.

5. ПЛК для повномасштабних розподілених АСК ТП.

Це найбільш потужний по можливостях і охвату виробництва клас контролерних засобів, що практично не має границь ні по виконуваних на виробництві функціях, ні за обсягом автоматизиованого виробничого об'єкта. Одна така система може використовуватися для автоматизації виробничої діяльності цілого великомасштабного підприємства.

Дана група ПЛК включає всі особливості перерахованих контролерних засобів і додатково має ряд властивостей, що впливають на можливості їх використання:

• наявність розвиненої багаторівневої мережної структури, що передбачає виділення трьох рівнів: інформаційного, системного й польового, причому для організації окремих рівнів можуть використовуватися різні варіанти побудови мереж;

• вихід на корпоративну мережу підприємства, систему керування бізнес-процесами, глобальну мережу Інтернет, а також на рівень інтелектуальних приладів;

• широкий модельний ряд застосовуваних контролерів, що різняться по числу входів/виходів, швидкодії, обсягу пам'яті різного типу, можливостям по резервуванню, наявності вбудованих і вилучених інтелектуальних блоків уведення/виводу на всі види аналогових і дискретних сигналів;

• широкий діапазон робочих станцій і панелей операторів;

• наявність потужного сучасного програмного забезпечення, до складу якого входять:

а) людино-машинні інтерфейси операторів із системою керування;

б) набір технологічних мов з об'ємними бібліотеками типових програмних модулів для розв'язку завдань керування й регулювання;

в) універсальні прикладні пакети програм, що реалізують типові функції керування окремими агрегатами, диспетчерське керування ділянками виробництва, технічний облік і планування виробництва в цілому;

г) системи автоматизованого проектування й конструкторського документообігу для розробки системи автоматизації.

8.1.4. Функціонально-конструктивна схема модульного ПЛК.

Дата добавления: 2014-01-07