Что представляет собой программируемый логический контроллер?

ПЛК контроллер представляет собой устройство для решения задач разного уровня сложности в области систем автоматизации. На простом языке можно сказать, что эта техника является полноценным микрокомпьютером и предназначена для управления широким спектром технологических процессов в автоматизированном производстве. В данном материала подробно опишем эту тему.

Краткая история появления ПЛК

На сегодняшний день история программируемого логического контроллера насчитывает уже более 50-ти лет. Представить большинство настроенных и отлаженных процессов на предприятиях малого, среднего и крупного масштаба сегодня невозможно. Ведь приборы существенно упрощают создавать и эксплуатировать не только отдельные автоматизированные системы, но и отдельные устройства разного назначения. В конечном итоге ПЛК сокращает этапы разработки, помогает сократить монтажные и наладочные работы для отдельных программных компонентов, а в дополнение увеличивает степень надежности при эксплуатации. Первый прообраз PLC контроллера появился в конце 60-х годов. Первоначальная концепция принадлежала разработчикам компании General Motors, которая нашла свою формулировку в 1968-ом году. На тот момент целью стала необходимость замены сложной системы управления реле. И на основании этого к техсредству предъявлялся определенный набор обязательных требований:

• создание программного обеспечения должно стать простым и удобным;
• внесение изменений в управляющую программу происходит без затрагивания самой системы;
• недорогостоящее обслуживание без сложностей;
• повышенный уровень надежности в сравнении с обычными релейными решениями.

Сам термин ПЛК был определен в стандартах EN 61131. И по итогу программируемые логические контроллеры представляют собой унифицированные цифровые управляющие электронные системы, которые разработаны для применения в условиях какого-либо производства. Устройство отвечает за контроль состояния устройств ввода, а также принятие решений на основании данных программы с целью управления уже выходными приборами.

Принцип работы ПЛК контроллера

Для понимания принципа работы ПЛК контроллера проще всего разобрать основные составные части устройства, которые включают 3 базовых секции:

• входная;
• выходная;
• центральная.

В конструкции также присутствует источник питания, а сам прибор может подключаться к программируемому контроллеру внешних устройств (например, персональному компьютеру) для перепрограммирования и отлаживания. Внутри центральной секции находятся центральный процессор, система коммуникаций и память. Коммуникация организована для обработки входящих данных и помогает передать эти результаты на выход. В ряде случаев для решения сложноорганизованных процессов управления используется не один PLC контроллер, а сразу комплект нескольких таких приборов, взаимодействующих в тесной связке между собой. Входная часть отвечает за ввод состояния датчиков, переключателей и смарт-приборов. Выходная секция при помощи центральной секции занимается управлением внешними техсредствами.

Типы контроллеров ПЛК

Первые упрощенные реализации промышленных контроллеров сильно отличаются от современных ПЛК, которые используют инновационные технологии. Несмотря на это в основе любого решения лежат универсальные стандартизированные принципы. Конструктивное исполнение PLC контроллера встречается двух видов: моноблочные и модульные. Рассмотрим отличия:

• моноблочный вариант внутри корпуса помимо центрального процессора (ЦП), памяти и блока питания содержит входы и выходы;
• у модульных применяются отдельно установленные модули вводов и выводов.

Количество входов и выходов меняется в зависимости от поставленных задач, которые могут совершенствоваться с течением времени. Последний вариант ПЛК контроллера способен работать в качестве ведущего устройства и одновременно с этим дополняться другими сторонними ведомыми ПЛК посредством интерфейса Ethernet. Моноблочные приборы являются в функциональном плане завершенными. Чаще всего содержат дисплеи и набор кнопок управления. Экран визуализирует рабочие параметры, которые вводятся при помощи простых клавиатур. Сложные контроллеры включают отдельные функциональные модули, которые крепятся на монтажных рейках. Количество модулей для ввода и вывода варьируется. В большинстве случаев источник питания выполнен как отдельный блок, который крепится рядом с техникой на рейке. Но встречаются и встроенные решения.

Функциональные возможности

Обзор всех ПЛК контроллеров следует продолжить с описания их потенциального назначения, то есть для чего нужен такой прибор, и что он может, например, делать. Перечислим:

• решение задач переключения различных электрических цепей;
• вычисление и сравнение значений какого-либо процесса;
• изменение логических аспектов управления в короткие сроки;
• моментальное реагирование при изменении параметров (за доли секунд);
• увеличение надежности систем автоматизации;
• простота управления систем разного уровня сложности;
• легкость управления при помощи компьютеров с человеко-машинным интерфейсом.

Поэтому функции программируются на основании разных принципов разными производителями программируемых контроллеров. Отсюда вытекает набор преимуществ и недостатков, которые стоит рассматривать у линеек моделей разработчиков по отдельности. И на основании этого формируется рейтинг и ТОП лучших мировых решений.

Сравнение контроллеров разных производителей

Для лучшего понимания, какими бывают программируемые логические контроллеры PLC проще всего обратиться к сравнению устройств от разных производителей. Сегодня баланс между отечественными и зарубежными разработчиками стал часто смещаться в сторону первых, но также наблюдается резкий спрос на китайские приборы по причине их простоты и низкой себестоимости. Очевидно, что ПЛК советского производства сильно отличаются от современных решений, которые разрабатываются сейчас в России. В последнее время региональные разработчики стали все чаще выводить на общий рынок варианты, удовлетворяющие большинство потребителей. При этом цены на такую технику очень приемлемы:

• немецкий производитель Siemens занимает сегодня 30-40% всего рынка программируемых логических контроллеров и продает в ежегодно в несколько раз больше продукции в сравнении с любой другой компанией мира. На сегодняшний день наибольшее внимание заслуживает линейка Simatic;
• второе место занимает бренд Rockwell, который был основан в далеком 1903-ем году. Американский производитель представляет широкий спектр контроллеров разного масштаба: от крупных систем до небольших решений в форме наноустройств;
• Mitsubishi Electric встает по продаваемости на уверенное третье место. Сегодня многие прогнозируют увеличение спроса на эти PLC controller в ближайшие несколько лет;
• производители Schneider Electric, ABB и Honeywell Process уверенно стоят на четвертом, пятом и шестом местах;
• японская компания Omron представляет широкий набор микро- и модульных версий ПЛК контроллеров и выпускает сотни продуктов в короткие сроки. Помимо этого Омрон специализируется на создании робототехники и датчиков;
• Hitachi, IDEC, Koyo Electronics Industries занимают восьмое, девятое и десятое места;
• тайваньские PLC контроллеры Delta отвечают высоким требованиям и лишены ряда проблем, присутствующих у других видов идентичной техники. Дельта способны в течение длительного времени работать бесперебойно и решать сложные интеллектуальные задачи.

Перечислим и контроллеры с программируемой логикой, чьи технические характеристики тоже соответствуют высоким показателям, и тоже входят в рейтинг лучших современных ПЛК:

• Tik;
• Segnetics;
• Pixel;
• Regul;
• Oni;
• Beckhoff;
• Меркурий;
• др.

На основании анализа возможностей ПЛК контроллеров разных производителей проще всего разобраться, как выбрать наиболее подходящий вариант для каждого конкретного случая. Дополнительно стоит обратить внимание на такие особенности современных приборов как наличие тачскрина, сенсорного экрана и другие инновации последнего времени.