Главная страница
qrcode

ЛК_3. Лекция 3 2 Программируемые логические контроллеры. История создания


НазваниеЛекция 3 2 Программируемые логические контроллеры. История создания
Дата25.03.2019
Размер3.25 Mb.
Формат файлаpdf
Имя файлаЛК_3.pdf
оригинальный pdf просмотр
ТипЛекция
#60447
Каталог

Программируемые логические контроллеры.
Классификация
Лекция № 3

2
Программируемые логические контроллеры.
История создания
Программируемый логический контроллер (ПЛК, PLC) - это программно-управляемый дискретный автомат, имеющий некоторое множество входов, подключенных посредством датчиков к объекту управления, и множество выходов, подключенных к исполнительным устройствам.
ПЛК являются устройствами реального времени!
Функциональные возможности ПЛК
Изначально ПЛК предназначались для управления последовательными логическими процессами.
Современные ПЛК помимо логических операций способны выполнять цифровую обработку сигналов, управление приводами, регулирование, функции операторского управления.
Области применения ПЛК:
Сейчас ПЛК работают в энергетике, области связи, в химической промышленности, в сфере добычи, транспортировки нефти и газа, в системах обеспечения безопасности, в коммунальном хозяйстве, используются в автоматизации складов, производстве продуктов питания, на транспорте, в строительстве и т.д.
Релейные контроллеры:
• большие размеры,
• выполняют простые операции переключения,
• жесткая не изменяемая структура.
Программируемые логические
контроллеры (ПЛК):
• компактные размеры,
сложный алгоритм управления,
• свободно программируемые.
Первые логические контроллеры были применены в США для автоматизации конвейерного сборочного производства в автомобильной промышленности (фирма Модикон, 1968 г.)

3
Особенности ПЛК
ПЛК имеют ряд особенностей, отличающих их от прочих электронных приборов, применяемых в
промышленности:

в отличие от микроконтроллера областью применения ПЛК обычно являются автоматизированные процессы промышленного производства на предприятии;

в отличие от компьютеров, ориентированных на принятие решений и управление оператором, ПЛК ориентированы на работу с машинами через развитый ввод сигналов датчиков и вывод сигналов на исполнительные механизмы;

в отличие от встраиваемых систем ПЛК изготавливаются как самостоятельные изделия, отдельные от управляемого при его помощи оборудования.
Достоинства ПЛК:

Переносимость программ благодаря стандартизации языков программирования,

Широкие функциональные возможности,

Возможность быстрой (горячей) замены модулей,

Простота эксплуатации,

Простота программирования,

Работа в режиме реального времени,

Ремонтопригодность,

Надежность в условиях промышленной среды,

Возможность системной интеграции.

4
Особенности ПЛК
Зарубежные производители ПЛК:
1) Siemens,
2) Mitsubishi,
3) ABB,
4) Schneider Electric,
5) Honeywell,
6) Omron,
7) Yokogawa и др.
Тенденции в развитии ПЛК:

уменьшение габаритов;

расширение функциональных возможностей;

увеличение количества поддерживаемых интерфейсов и сетей;

использование идеологии "открытых систем";

использование языков программирования стандарта МЭК 61131-3;

снижение цены.
Основными отличительными признаками ПЛК от ПК остаются его назначение и наличие
технологического языка программирования.
Основные критерии выбора ПЛК:
1) соответствие функциональных характеристик контроллера решаемой задаче,
2) минимальная стоимость.
Отечественные производители ПЛК:
1) Овен,
2) Элемер,
3) Эмикон,
4) НИЛ АП,
5) Текон,
6) Фаствел,
7) ДЭП и др.

5
Выбор ПЛК с учетом области использования
Значение критерия
Характеристика задач
Разрядность МК /
Производительность МК
1. Мало данных – мало вычислений
Задачи логического управления несложными объектами и процессами
8 / Низкая
2. Мало данных – много вычислений
Локальные регуляторы, системы управления эл.двигателями, подвижными аппаратами, различными электрическими агрегатами, станками и т.д.
16 / Средняя
3. Много данных- мало вычислений
Многие сетевые задачи, системы управления потоками данных, коммутаторы, концентраторы, маршрутизаторы и т.д.
32 / Высокая
4. Много данных – много вычислений
Задачи управления реального времени, обработка сигналов с интенсивным обменом.
64 / Сверхвысокая
Таблица - Область использования МК

6
Принцип работы ПЛК

Чтение состояния входов

Выполнение программы пользователя

Установка состояний выходов

Вспомогательные операции (диагностика, визуализация и т.д)
M
t
Программная обработка
В
Х
О
Д
Ы
В
Ы
Х
О
Д
Ы

7
Входы/выходы ПЛК:
аналоговые
дискретные
специализированные
предназначены для работы с конкретными специфическими датчиками, требующими определенных уровней сигналов, питания и специальной обработки предназначены для ввода / вывода непрерывных сигналов:
уровней напряжения и тока, соответствующих некоторой физической величине
(температура, давление скорость и т.д.) в каждый момент времени предназначены для ввода / вывода информации от различных дискретных датчиков и устройств в виде параллельного кода
Входы - выходы

Напряжение питания
ПЛК 12 В, 24 В и 48 В.

Источник электрической энергии - промышленная сеть
220 В, 50 Гц.

8
Первичные измерительные преобразователи
Температуры
Давления
Расхода
Уровня
Рис. - Структурная схема измерительного и управляющего каналов
ПИП – первичный измерительный преобразователь (термопара, ТПС, манометр и т.д.)
НИП – нормирующий измерительный преобразователь (физическая величина – аналоговый сигнал),
АЦП – аналого-цифровой преобразователь (аналоговый сигнал – цифровой),
ЦПА – цифро-аналоговый преобразователь (цифровой сигнал в аналоговый),
ИМ – исполнительный механизм.
Унифицированные сигналы тока и напряжения:
I0 = 0-5 мА, 0-20 мА, 4-20 мА,
U0= 0-1 В, 0-10 В.

I
0
, мА,
U
0
, мВ.
ПИП
НИП
ПЛК
……
R, Ом,
U, мВ, ...
I
0
, мА,
U
0
, мВ.
мультиплексор
АЦП
демультиплексор
ЦАП
……
ИМ
ИМ
Об ъек т управ ления
ПИП
НИП
R, Ом,
U, мВ, ...
I
0
, мА,
U
0
, мВ.
I
0
, мА,
U
0
, мВ.
1010
1010
I
0
, мА,
U
0
, мВ.
I
0
, мА,
U
0
, мВ.
Входы/выходы ПЛК

9
Время реакции ПЛК
Время реакции ПЛК – это время, затраченное на чтение входных сигналов + время выполнения программы управления + время установки управляющего воздействия на выходах.
Время реакции системы - это время с момента изменения состояния системы до момента выработки соответствующей реакции (решения).
Цикл сканирования
Чтение входов
Код управления программой
Установка выходов
Прочие фазы
Время реакции ПЛК
Время реакции системы
Время
реакции
системы
=
Время
реакции
ПЛК
+
Время реакции
датчиков и
механизмов
Время
реакции
ПЛК
=
Время
чтения
входов
+
Время
выполнения
программы
(кода)
+
Время
установки
выходов

10
Структура ПЛК
3. – Адресная шина (однонаправленная) - плата с разъемами,
4. – Шина данных (двунаправленная) - плата, в которой подключены модули ввода/вывода.
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) хранит системные программы, необходимые для управления процессом обработки.
В оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) хранятся прикладные программы, данные и результаты вычислений.
Достоинством такой архитектуры (магистрально-модульный принцип) является возможность
практически неограниченно развивать системы управления, подключая новые модули к
соответствующим проводникам системных шин.

11
Способы организации передачи информации
- передача инициируется самим процессором.
программно-управляемая передача
• При программно-управляемой передаче данных МП на все время передачи отвлекается от выполнения основной программы, что ведет к снижению производительности МП-системы. Кроме того, скорость передачи данных через МП может оказаться недостаточной для работы с высокоскоростными внешними устройствами.
- передача инициируется запросом прерывания от периферийного устройства
(ПУ).
программно- управляющая передача
• позволяет организовать более гибкое взаимодействие между процессором и периферийным устройством.
- способ обмена данными, обеспечивающий автономно от МП установление связи и передачу данных между ОЗУ и внешним устройством.
прямой доступ к памяти
(ПДП)
• Прямой доступ к памяти, повышая предельную скорость ввода-вывода информации и общую производительность МП- системы, делает ее более приспособленной для работы в системах реального времени. Прямым доступом к памяти управляет контролер ПДП.
Функции контроллера ПДП:

управление инициируемой процессором или ПУ передачей данных между ОЗУ и ПУ;

задание размера блока данных, который подлежит передаче, и области памяти, используемой при передаче;

формирование адресов ячеек ОЗУ, участвующих в передаче;

подсчет числа байт, передаваемых через интерфейс, и определение момента завершения заданной операции ввода-вывода.

12
Классификация ПЛК
1. По количеству каналов ввода-вывода ПЛК делятся на :

нано-ПЛК (< 16 каналов);

микро-ПЛК (16…100 каналов);

средние (100… 500 каналов);

большие (> 500 каналов).
2. По расположению модулей ввода-вывода ПЛК бывают:

моноблочными - в которых устройство ввода-вывода не может быть удалено из контроллера или заменено на другое.

модульные - состоящие из общей корзины (шасси), в которой располагаются модуль центрального процессора и сменные модули ввода-вывода.

распределенные (с удаленными модулями ввода-вывода) - в которых модули ввода-вывода выполнены в отдельных корпусах, соединяются с модулем контроллера по сети (обычно на основе интерфейса RS-485) и могут быть расположены на расстоянии до 1,2 км от процессорного модуля.
3. По конструктивному исполнению и способу крепления контроллеры делятся на:

панельные (для монтажа на панель или дверцу шкафа);

для монтажа на DIN-рейку внутри шкафа;

для крепления на стене;

стоечные - для монтажа в стойке;

бескорпусные (обычно одноплатные) для применения в специализированных конструктивах производителей оборудования (OEM - "Original Equipment Manufact user").

13
Классификация ПЛК
4. По области применения контроллеры делятся на следующие типы:

универсальные общепромышленные;

для управления роботами;

для управления позиционированием и перемещением;

коммуникационные;

ПИД-контроллеры;

специализированные.
5. По способу программирования контроллеры бывают:

программируемые с лицевой панели контроллера;

программируемые переносным программатором;

программируемые с помощью дисплея, мыши и клавиатуры;

программируемые с помощью персонального компьютера.
6. Контроллеры могут программироваться на следующих языках::

на классических алгоритмических языках (С++, Visual Basic);

на языках МЭК 61131-3.

перейти в каталог файлов


связь с админом