Классификация ПЛК. Моноблочные контроллеры. Модульные контроллеры. PC-base контроллеры.

Программируемые логические контроллеры компании Schneider Electric. По своим функциональным возможностям программируемые логические контроллеры (ПЛК) Schneider Electric условно делятся на три класса и имеют различные области применения.

К старшему классу можно отнести различные виды ПЛК Modicon TSX Quantum. Они предназначены для сложных и высокоскоростных задач автоматизации: в энергетике, нефтяной и газовой промышленности, в космических и авиационных технологиях, в управлении сложными системами, а также для применений, требующих повышенной надежности на основе резервирования. В промышленности такие ПЛК поддерживают централизованную архитектуру управления. Благодаря расширяемой модульной архитектуре они могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы удовлетворять самым высоким требованиям к производительности больших и средних систем управления. Они имеют в своем составе широкую номенклатуру дискретных, аналоговых, специализированных и коммуникационных модулей. Важнейшими их характеристиками являются: высокое быстродействие; мультипроцессорный режим работы; функции диагностирования; встроенные функции для отображения/управления; высокая плотность монтажа в шкафу; возможность работы без принудительной вентиляции; высокая устойчивость к вибрации; замена модулей под напряжением.

К среднему классу можно отнести различные виды ПЛК Modicon TSX Premium, ПЛК Modicon TSX Micro и ПЛК Modicon TSX Momentum.

Моноблочные контроллеры выполнены на одной печатной плате, на которой размещены: источник питания типа DC-DC, 16-разрядный однокристальный, Си-ориентированный микроконтроллер RISC-архитектуры MSP430F149 фирмы Texas Instruments и до 48 двунаправленных входов-выходов полностью или частично используемых для связи с внешним миром и средства сопряжения сигналов. Память программ (типа FLASH) однокристального микроконтроллера составляет 60 кБ, ОЗУ - 2 кБ, FLASH для энергонезависимого хранения данных - 256 байт.

Все входы-выходы могут использоваться для ввода и вывода дискретных сигналов. Часть входов-выходов может быть использована для реализации 2 каналов последовательного интерфейса UART/SPI, 8 каналов ввода аналоговых сигналов (разрядность преобразования - 12 бит, время преобразования - не более 10 мксек), 7 каналов вывода сигналов ШИМ-управления, 2 канала счетчиков.

Моноблочные микроконтроллеры могут быть установлены в любой тип корпуса в соответствии с требованиями заказчика, или использоваться без корпуса.

Количество и тип используемых входов и выходов, типы соединителей для подключения кабелей связи с объектом управления, габаритные размеры и форма печатной платы определяются в соответствии с требованиями заказчика.

Для использования в распределенных системах управления движением и в системах контроля энергоснабжения, разработаны и производятся четыре типа моноблочных микроконтроллеров:

- МТС-16, обеспечивает ввод 16 дискретных сигналов от датчиков типа «сухой контакт», обработку принятых сигналов и связь с верхним уровнем системы управления по 2 каналам интерфейса RS-485;

- МТУ-4, обеспечивает связь с верхним уровнем системы управления по 2 каналам интерфейса RS-485 и выдачу управляющих воздействий по четырем каналам двухконтурного управления с контролем первого контура;

- МТУ-8, обеспечивает связь с верхним уровнем системы управления по 2 каналам интерфейса RS-485 и выдачу управляющих воздействий по 8-ми каналам с контролем состояния нагрузки (обрыв, короткое замыкание на землю или «минус» источника, короткое замыкание на «плюс» источника) с возможностью аварийного отключения;

- МТИ-8, обеспечивает связь с верхним уровнем системы управления по 2 каналам интерфейса RS-485, ввод 8 аналоговых сигналов и выдачу управляющих воздействий аналогового и ШИМ типов по 4-м каналам.

Моноблочные микроконтроллеры этих типов выполнены в корпусах, обе спечивающих их непосредственную установку на стативах в релейных помещениях станций метрополитена.Моноблочные контроллеры используют общий для всех промышленных контроллеров и управляющих вычислительных комплексов протокол связи по интерфейсу RS-485. Это позволяет комплексировать их совместно с другими техническими средствами семейства СМ1820М (промышленными контроллерами и управляющими

вычислительными комплексами) в автоматизированных системах управления технологическими процессами в различных отраслях промышленно сти: энергетике, химической и нефтегазовой промышленности, машиностроении, на транспорте и др.

Моноблочные контроллеры в бескорпусном исполнении могут быть интегрированы в состав мини-контроллеров с целью увеличения количества каналов в мини-контроллере и снижении стоимости канала. При этом в корпусе мини-контроллера образуется локальная сеть из нескольких моноблочных контроллеров. Моноблочные контроллеры, в зависимости от конфигурации входов и выходов, обеспечивают непрерывный сбор информации (цифровой и аналоговой) и выполняют команды ввода-вывода, поступающие с верхнего уровня АСУ.

Базовое программное обеспечение моноблочного контроллера обеспечивает ведение часов реального времени и связь с верхним уровнем по 2-м последовательным каналам RS-485 одновременно.

Драйверы ввода-вывода данных, уникальные для каждой модификации контроллера, обеспечивают обмен данными с технологическим процессом. Возможна разработка специального программного обеспечения, реализующего требуемые алгоритмы обработки данных.

Для моноблочных контроллеров имеются системы разработки, включающие ассемблер, компилятор «Си» и симуляторы, поэтому при необходимости пользователь может разработать программное обеспечение самостоятельно.

Модульная концепция

Базируясь на своей предшественнице - серии AnSH, концепция управления MELSEC System Q позволяет выбрать наилучшее сочетание из модулей центральных процессоров, модулей коммуникации, специальных модулей, модулей ввода/вывода и объединить их на едином базовом шасси. Это позволяет быстро сконфигурировать для прикладной задачи индивидуальную систему.

Разносторонние возможности

Имеется возможность составить уникальную систему System Q, содержащую до 4 различных процессорных модулей. Это могут быть базовые и высокомощные модули контроллерных процессоров, специальный контроллер для управления движением, процессоры для аналогового регулирования и даже компьютерные процессоры (промышленный персональный компьютер). Таким образом, пользователь располагает выбором из большого числа концепций управления и программирования, а также языков программирования – и все это на единой платформе.

Контроллеры на базе РС- 1S (PC-based).

ПЛК предназначенное для сбора, преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления. Они реализованы на базе микропроцессорной техники и работают в локальных и распределенных системах управления в РВ в соответствии с заданной программой. По техническим возможностям, которые определяют уровень решаемых задач, ПЛК делятся на классы: нано-, микро-, малые, средние и большие. Первоначально они предназначались для замены релейно-контактных схем, собранных на дискретных компонентах - реле, счетчиках, таймерах, элементах жесткой логики.

Программировать ПЛК, как правило, можно на пяти языках стандарта IEC-61131.3. Для тех, кто привык к релейно-контактным схемам, будет удобно работать с языком, созданном на их основе (Ladder Diagram), тем, кому понятней электронные схемы, могут воспользоваться языком функциональных блоковых диаграмм (Functional Block Diagram). Опытные программисты могут использовать возможности всех языков. Современный ПЛК может обрабатывать дискретные и аналоговые сигналы, управлять клапанами, шаговыми двигателями, сервоприводами, преобразователями частоты, осуществлять регулирование. Высокие эксплуатационные характеристики делают целесообразным применение ПЛК везде, где требуется логическая обработка сигналов от датчиков. Применение ПЛК обеспечивает высокую надежность, простое тиражирование и обслуживание устройств управления, ускоряет монтаж и наладку оборудования, обеспечивает быстрое обновление алгоритмов управления (в том числе и на работающем оборудовании).

Кроме прямых выгод от применения ПЛК, обусловленных низкой ценой и высокой надежностью, есть и косвенные. Появляется возможность реализовать дополнительные функции, не усложняя и не увеличивая стоимость готовой продукции, которые помогут полнее реализовать возможности оборудования. Быстрое развитие микроэлектроники позволяет ожидать дальнейшего снижения цен и улучшения характеристик ПЛК, что является дополнительным стимулом к их применению.

Другой подход основан на использовании промышленных контроллеров, представляющих собой специализированные вычислительные устройства, так называемые DCS системы. Промышленные контроллеры имеют вычислительное ядро и модули ввода/вывода, воспринимающие информацию (сигналы) с датчиков, переключателей, преобразователей, а также от других контроллеров, осуществляющие управление процессом или объектом путем выдачи управляющих сигналов на приводы, клапаны, переключатели и другие ИУ. Современные контроллеры часто объединяются в сеть, а программные средства, разрабатываемые для них, позволяют в удобной для оператора форме программировать и управлять ими через компьютер.

При всем многообразии выбора технических средств в настоящее время сформировались два основных класса промышленных контроллеров в соответствии с выбором программно-аппаратной платформы низового уровня автоматизации:

· пользователи, считающие, что задачи промышленных контроллеров должны базироваться на классических системах РВ, основой которых служат такие как OS-9, VxWorks, LynxOS (UNIX РВ), QNX и др., и микроконтроллерах/микропроцессорах таких производителей как Motorola (семейство МС 68***, PowerPC), Siemens и др;

· пользователи, ориентированные на технологии PC/AT (PC-based), отдающие при решении любых задач, в том числе выборе контроллеров, предпочтение связке Intel - Microsoft.

Оба подхода имеют право на существование, тем более, что в ряде случаев выбор регламентируется корпоративной политикой предприятий в области автоматизации. Предлагаемые рынком аппаратно-программные средства автоматизации сегодня позволяют удовлетворить самого серьезного 1$, отдавая право выбора заказчику или разработчику.