Програмовані логічні контролери (ПЛК системи) – АГАВА
Загальні відомості про функції ПЛК
В даний час широкого поширення набули програмовані логічні контролери (ПЛК), які як контролери польового рівня є основним ядром автоматизованих систем управління технологічних процесів і виробництв.
Типовий ПЛК складається з: процесорного модуля, модулів дискретних та аналогових входів/виходів, ПІД-регуляторів, терморегуляторів, позиціонування, контролю руху та ін.
Серед виробників та споживачів виробилася наступна класифікація ПЛК за кількістю входів та виходів: наноконтролери – до 15-20 входів/виходів, малі контролери – до 100 входів/виходів, середні – 100-300, великі – 300-2000, с /виходів. Крім цього основного параметра, що характеризує «потужність» ПЛК, при розробці систем управління та виборі ПЛК враховують також його швидкодію, обсяг різних видів пам'яті та кількість мережевих інтерфейсів.
Найбільш популярними інструментами розробки програмного забезпечення для ПЛК нині є мовні середовища ISaGRAF та CoDeSys.
ISaGRAF — інструмент розробки прикладних програм для програмованих логічних контролерів мовами стандарту IEC 61131-3 та IEC 61499, що дозволяє створювати локальні чи розподілені системи управління. Основа технології - середовище розробки додатків (ISaGRAF Workbench) і виконавча система (ISaGRAF Runtime), що адаптується під різні апаратно-програмні платформи. В даний час ISaGRAF виробляється та поширюється компанією ICS Triplex ISaGRAF. У ISaGRAF підтримуються усі п'ять мов програмування стандарту IEC61131-3 (International Electrotechnical Commission, МЕК):
CoDeSys — універсальний інструмент розробки прикладних програм для програмованих логічних контролерів мовами стандарту IEC 61131-3. Цей інструмент виробляється і розповсюджується заснованою в 1994 році фірмою 3S-Smart Software Solutions (Кемптен, Німеччина). Назва CoDeSys є акронімом від Controller Development System. Версія 1.0 була випущена 1994 року. Середовище програмування CoDeSys розповсюджується без ліцензії та може бути без обмежень встановлене на кількох робочих місцях. Однак для встановлення цільової програми, розробленої за допомогою CoDeSys, потрібно придбати ліцензійну марку, вартість якої залежить від кількості марок у замовленні.
Програми мовами IL і LD складаються з набору функціональних блоків, відповідних котушкам і контактам реле, зручні реалізації логічних систем управління. Програми графічними мовами FBD і CFC містять логічні елементи І, АБО, НЕ і зручні для фахівців, знайомих з алгеброю логіки. Мова ST призначена для програмування складних алгоритмів та логіко-математичних перетворень, обробки аналогових сигналів.
Мови релейних схем (LD) та функціональних блоків (FBD) найбільш поширені у практиці програмування ПЛК.
Переваги ПЛК
Перша і головна перевага ПЛК, що зумовила їх широке поширення, полягає в тому, що один компактний електронний пристрій може замінити десятки та сотні електромеханічних реле. Друга перевага в тому, що функції логічних контролерів реалізуються не апаратно, а програмно, що дозволяє постійно адаптувати їх до роботи в нових умовах з мінімальними зусиллями та витратами.
ПЛК відрізняються від традиційнихнеперепрограмованих пристроїв управління наступними перевагами: вони більш гнучкі, надійніше, мають менші габарити, можуть бути об'єднані в мережі з іншими пристроями та переналаштовуватися по Інтернету, швидше виявляють помилки, витрачають менше електроенергії, вимагають менше витрат на зміну своїх функцій та структури і взагалі менш затратні на високих відрізках часу.
Застосування ПЛК забезпечує високу надійність, просте тиражування та обслуговування систем керування, прискорює монтаж та налагодження обладнання, забезпечує можливість швидкого оновлення алгоритмів керування (у тому числі і на обладнанні, що працює).
Конструкторське бюро «АГАВА», м. Єкатеринбург, виробляє власний ПЛК під торговою маркою АГАВА 6432.20, який позиціонується на ринку промислової автоматизації як контролер преміум класу з широкими комунікаційними можливостями, призначений для побудови розподілених та локальних систем різної складності.
Відповідно до обраної маркетингової політики АГАВА 6432.20 розташовується в ціновій нішідо 10 тис. рублів, що відповідає вартості наноконтролерів та програмованих реле.
Особливістю архітектури ПЛК АГАВА 6432.20 є те, що процесорний модуль оснащений лише послідовними інтерфейсами та не має на борту підсистем входів/виходів. Така побудова була продиктована бажанням створити максимально завадячий пристрій і мінімізувати всі провідні зв'язки із зовнішнім середовищем.
Для сполучення з об'єктом служать модулі введення/виведення АГАВА 6432.20МВВ, які обмінюються даними з головним модулем за допомогою інтерфейсу RS-485. У той же час як модулі вводу/виводу можуть використовуватися пристрої будь-яких виробників, що підтримують протокол MODBUS RTU.
ПЛК АГАВА 6432.20 призначений:
• для створення систем управління в енергетиці, на транспорті, у різних галузях промисловості, ЖКГ та сільського господарства; • для організації взаємодії між обладнанням, що має різні інтерфейси та протоколи зв'язку; • об'єднання кількох пристроїв у єдину мережу; • надання віддаленого консольного доступу до віддаленого обладнання; • створення систем моніторингу та диспетчеризації технологічних процесів, інженерних систем, будівель багато чого іншого.
Програмований логічний контролер АГАВА 6432.20 ПЛК1 оснащений рідкокристалічним графічним індикатором, клавіатурою, портом Ethernet, трьома RS-485 портами, повним RS-232 портом, CAN-портом, USB-host і device портами , датчиком наявності мережі живлення. Індикатор дозволяє розробнику проекту виводити на нього різну інформацію про стан об'єкта, приладу тощо. Крім того, можна програмно керувати кольорами підсвічування індикатора.
За допомогою клавіатури можна вводити у пам'ять контролера різні дані та керувати об'єктом за місцем. Вбудований п'єзоелектричний зумер може бути використаний як звукова сигналізація.
На лицьовій панелі приладу є три світлодіоди «Робота», «Аварія» та «Програма», управління якими доступне з програми проекту.
Існує виконання головного модуля контролера без графічного індикатора та клавіатури.
Для забезпечення візуалізації режимів роботи технологічного обладнання до ПЛК за допомогою інтерфейсу RS-485 можна підключитистандартну панель оператора. Крім того, є можливість використання Web-візуалізації, що дозволяє отримувати параметри об'єкта безпосередньо з контролера через локальну мережу або Інтернет без використання спеціального програмного та апаратного забезпечення.
Три гальванічно ізольовані порти RS-485 дозволяють здійснювати високошвидкісний обмін із зовнішніми пристроями вводу-виводу за стандартним протоколом MODBUS-RTU.
Порт RS-232 забезпечує повноцінний зв'язок із модемом та іншими пристроями. Також є гальванічно ізольований порт стандартної промислової мережі CAN.
У ПЛК встановлена SD-карта об'ємом до 2Гб, яка використовується приладом як жорсткий диск, що дозволяє зберігати великий обсяг інформації.
Наявність порту USB-host дозволяє підключати до пристрою USB флеш-накопичувачі та інші пристрої. За допомогою порту USB-device можна підключити ПЛК до комп'ютера для знімання інформації з внутрішньої картки SD без її вилучення.
ПЛК АГАВА 6432.20 працює під керуванням операційної системи Linux. Застосування Linux дає можливість використовувати в проектах такі ресурси операційної системи, як зберігання та накопичення даних у файлах, їх перенесення на зовнішній USB-диск, що знімається, або по мережі Ethernet за допомогою сервісів ftp, e-mail і telnet.
Наявність у ПЛК АГАВА 6432.20 розвинених мережевих ресурсів дозволяє здійснювати обмін інформацією через локальну мережу або через Інтернет.
Код проекту та енергонезалежні змінні (тип retain) зберігаються на SD-карті, це дозволяє створювати великі проекти та користуватися значною кількістю змінних retain.
Наявність драйверів дозволяє підключати до ПЛК модеми, Wi-Fi мережеві адаптери та ін.
Програмований логічний контролер живиться відмережі змінного струму за допомогою вбудованого імпульсного джерела живлення, що працює в широкому діапазоні напруги живлення. Це дозволяє використовувати недорогі блоки безперебійного живлення задля забезпечення безаварійного управління об'єктом. Вбудований гальванічно розв'язаний датчик мережі живлення дозволяє приладу визначати відсутність мережі, вжити відповідних дій, або коректно завершити роботу.
Проф. В. Лукас, науковий консультант ТОВ КБ «Агава» Prof. W. Lukas