Programabilni logički kontroleri

    Programabilni logički kontroler (PLC) je računar industrijskog kvaliteta koji se može programirati za obavljanje kontrolnih funkcija. Programabilni kontroler je eliminisao veliki deo ožičenja povezanog sa konvencionalnim relejnim upravljačkim kolima. Ostale prednosti uključuju brz odziv, lako programiranje i instalaciju, veliku brzinu upravljanja, kompatibilnost sa mrežom, praktičnost rešavanja problema i testiranja, kao i visoku pouzdanost.

    PLC je dizajniran za višestruke ulazne i izlazne rasporede, proširene temperaturne opsege, imunitet na električnu buku i otpornost na vibracije i udare. Programi za kontrolu i rad opreme i mašina za proizvodni proces se obično čuvaju u memoriji sa baterijskim napajanjem ili u nepromenljivoj memoriji. PLC je primer sistema u realnom vremenu, jer izlaz sistema kojim upravlja PLC zavisi od ulaznih uslova.

    U početku je PLC korišćen da zameni relejnu logiku, ali njegov sve veći raspon funkcija znači da se nalazi u mnogim i složenijim aplikacijama.

    Programabilni kontroleri nude nekoliko prednosti u odnosu na konvencionalni tip relejnog upravljanja. Releji moraju biti ožičeni da bi obavljali određenu funkciju. Kada se sistemski zahtevi promene, ožičenje releja mora se promeniti ili modifikovati.

    Programabilni kontroler je eliminisao veliki deo ožičenja povezanog sa konvencionalnim kolima za upravljanje relejima (slika).

    Mali je i jeftin u poređenju sa ekvivalentnim sistemima upravljanja procesima zasnovanim na relejima. Moderni sistemi upravljanja i dalje uključuju releje, ali se oni retko koriste za logiku.

    PLC-ovi pružaju mnoge druge prednosti, uključujući:

• Povećana pouzdanost. Kada je program napisan i testiran, može se lako preuzeti na druge PLC-ove. Program zamenjuje veliki deo spoljašnjeg ožičenja koje bi obično bilo potrebno za kontrolu procesa. Hardversko ožičenje, iako je i dalje potrebno za povezivanje terenskih uređaja, je manje zahtevno.
• Veća fleksibilnost. Lakše je kreirati i menjati program u PLC-u nego povezivati i prepovezivati kolo. Kod PLC-a, odnosi između ulaza i izlaza su određeni korisničkim programom, a ne načinom na koji su međusobno povezani. Proizvođači originalne opreme mogu da obezbede ažuriranja sistema jednostavnim slanjem novog programa. Krajnji korisnici mogu da modifikuju program na terenu ili, ako je potrebno, bezbednost može biti obezbeđena hardverskim funkcijama kao što su brave i softverske lozinke.
• Niži troškovi. PLC-ovi su prvobitno dizajnirani da zamene logiku relejne kontrole, a uštede troškova su bile toliko značajne da relejna kontrola postaje zastarela, osim za energetske primene.
• Komunikacijske mogućnosti. PLC može da komunicira sa drugim kontrolerima ili računarskom opremom kako bi obavljao funkcije kao što su nadzorna kontrola, prikupljanje podataka, praćenje uređaja i parametara procesa, kao i preuzimanje i otpremanje programa.
• Brže vreme odziva. PLC-ovi su dizajnirani za velike brzine i aplikacije u realnom vremenu. Programabilni kontroler radi u realnom vremenu, što znači da će događaj koji se odvija na terenu rezultirati izvršavanjem operacije ili izlaza. Mašine koje obrađuju hiljade predmeta u sekundi i objekti koji provode samo delić sekunde ispred senzora zahtevaju mogućnost brzog odziva PLC-a.
• • Lakše rešavanje problema. PLC-ovi imaju stalnu dijagnostiku i funkcije zaobilaženja koje korisnicima omogućavaju lako praćenje i ispravljanje softverskih i hardverskih problema.
• Lakše testiranje terenskih uređaja. PLC kontrolna tabla ima mogućnost provere terenskih uređaja na zajedničkoj tački.

Delovi PLC-a

    Tipičan PLC se može podeliti na delove, kao što je ilustrovano na slici. To su centralna procesorska jedinica (CPU), ulazno/izlazni (I/O) moduli, napajanje i uređaj za programiranje.

    Većina PLC sistema je u stvari vezana za proizvođača opreme, tako da morate biti sigurni da je bilo koji generički hardver ili softver koji možete da koristite kompatibilan sa vašim PLC-om. Takođe, iako su glavni koncepti isti u svim metodama programiranja, postoje razlike u adresiranju, dodeli memorije, preuzimanju i rukovanju podacima za različite modele.

    Postoje dva načina na koje su I/O (ulazi/izlazi) ugrađeni u PLC: fiksni i modularni. Prednosti i mane oba načina su konstruktivne a ne funkcionalne prirode i neću pisati o njima.

    Napajanje obezbeđuje potrebnu jednosmernu struju do procesora i ostalih modula koji se priključuju na opremu.Za velike PLC sisteme, ovo napajanje obično ne snabdeva strujom uređaje na terenu.

    Procesor (CPU) je „mozak“ PLC-a. Tipičan procesor se obično sastoji od mikroprocesora za implementaciju logike i kontrolu komunikacija između modula. Procesoru je potrebna memorija za čuvanje korisničkih programskih instrukcija, numeričkih vrednosti i statusa I/O uređaja. PLC program se izvršava kao deo ponavljajućeg procesa koji se naziva skeniranje.Tipično PLC skeniranje počinje tako što CPU čita status ulaza. Zatim se izvršava logika programa. Kada je izvršenje programa završeno, status svih izlaza se ažurira. Zatim, CPU obavlja interne dijagnostičke i komunikacione zadatke. Ovaj proces se neprekidno ponavlja sve dok je PLC u režimu rada.

    I/O sistem formira interfejs pomoću kojeg su spoljni uređaji povezani na kontroler. Ulazni uređaji kao što su tasteri, krajnji prekidači i senzori su čvrsto povezani na ulazne terminale. Izlazni uređaji kao što su mali motori, starteri motora, elektromagnetni ventili i indikatorska svetla su čvrsto povezani na izlazne terminale. Da bi električno izolovali unutrašnje komponente od ulaznih i izlaznih terminala, PLC-ovi obično koriste optički izolator, koji koristi svetlost za spajanje kola.

    Uređaj za programiranje se koristi za povezivanje sa PLC-om u cilju razvoja i prenosa logičkih programa, preuzimanja ili učitavanja podataka, ili snabdevanja dijagnostičkim funkcijama za rešavanje problema sa PLC sistemima. Uklanjanje uređaja za programiranje neće uticati na rad programa. Uređaj za programiranje komunicira sa PLC procesorom preko serijske ili paralelne veze za komunikaciju ili Etherneta...

    Logički program je korisnički razvijena serija instrukcija koja usmerava PLC da izvrši radnje. Programski jezik obezbeđuje pravila za kombinovanje instrukcija tako da proizvedu željene akcije. Relejna lestvičasta logika (RLL) je standardni programski jezik koji se koristi sa PLC-ovima. Njegovo poreklo je zasnovano na elektromehaničkom upravljanju relejem.

PLC-ovi naspram računara

    Arhitektura PLC-a je u osnovi ista kao i kod personalnog računara (PC). Karakteristike koje razlikuju PLC-ove od PC-a uključuju:

• Hardver. Za razliku od PC-a, PLC nema stalno priključenu tastaturu, CD uređaj ili monitor.

• Operativno okruženje. PLC-ovi su dizajnirani za rad u industrijskom okruženju sa širokim opsegom temperature okoline, vlažnosti i faktora električne smetnje.

• Programiranje. PLC je programiran u relejnoj lestvičastoj logici ili četiri druga tipa programskih jezika i dolazi sa programskim jezikom ugrađenim u memoriju.

• Izvršavanje programa. PLC-ovi izvršavaju jedan program u sekvencijalnom redosledu, dok računari izvršavaju nekoliko programa ili zadataka istovremeno u bilo kom redosledu.

    Softver povezan sa PLC-om, ali napisan i pokrenut na personalnom računaru, spada u sledeće dve široke kategorije:

• PLC softver koji omogućava korisniku da programira i dokumentuje, daje korisniku alate za pisanje PLC programa — koristeći lestvičastu logiku ili drugi programski jezik — i dokumentuje ili objašnjava program onoliko detalja koliko je potrebno.

• PLC softver koji omogućava korisniku da prati i kontroliše proces naziva se interfejs čovek-mašina (HMI). Omogućava korisniku da vidi proces — ili grafički prikaz procesa — na monitoru, upravlja mašinom, prati vrednosti i prima alarmne uslove (slika).

Human machine interface HMI

    U skorije vreme, proizvođači automatizacije su odgovorili na povećane zahteve industrijskih sistema upravljanja kombinovanjem prednosti upravljanja u PLC stilu sa prednostima sistema zasnovanih na računaru. Takav uređaj je nazvan programabilni kontroler automatizacije, ili PAC. Jedna od glavnih razlika između programa zasnovanih na PLC-u i PAC-u je način na koji se program izvršava. PLC kombinuje izvršavanje programa zasnovano na skeniranju i izvršavanje programa vođeno događajima, dok je PAC softver obično vođen događajima.

Veličina i primena PLC-a

    Kriterijumi koji se koriste u kategorizaciji PLC-ova uključuju funkcionalnost, broj ulaza i izlaza, cenu i fizičku veličinu. Od njih, broj U/I je najvažniji faktor.

    Postoje tri glavne vrste PLC aplikacija: sa jednim zadatkom, višezadaćne (multitasking) i upravljačke. Jednostrane ili samostalne PLC aplikacije podrazumevaju da jedan PLC kontroliše jedan proces. Ovo bi bila samostalna jedinica i ne bi se koristila za komunikaciju sa drugim računarima ili PLC-ovima.

    Višezadaćna (multitasking) PLC aplikacija podrazumeva da jedan PLC kontroliše nekoliko procesa. Adekvatan I/O kapacitet je značajan faktor u ovoj vrsti instalacije. Pored toga, ako bi PLC bio podsistem većeg procesa i morao bi da komunicira sa centralnim PLC-om ili računarom, potrebna su i pravila za mrežnu komunikaciju podataka.

    Aplikacija PLC-a za upravljanje podrazumeva da jedan PLC kontroliše nekoliko drugih. ​​Ova vrsta aplikacije zahteva veliki PLC uređaj dizajniran za komunikaciju sa drugim PLC-ima i eventualno sa računarom. Mora biti sposoban za povezivanje sa svim PLC-ovima tako da pravilnim adresiranjem može da komunicira sa bilo kojim sa kojim želi.

    Memorija je deo PLC-a koji čuva podatke, instrukcije i kontrolni program. Iako je uobičajeno da merimo kapacitet memorije PLC-ova u rečima, potrebno je da znamo broj bitova u svakoj reči pre nego što se veličina memorije može precizno uporediti. Moderni računari obično imaju veličinu reči od 16, 32 ili 64 bita.

    Skup instrukcija za određeni PLC navodi različite tipove podržanih instrukcija. Tipično, ovo se kreće od 15 instrukcija na manjim jedinicama do 100 instrukcija na većim, moćnijim jedinicama.