Программируемый логический контроллер

Программиируемый логиический контроллер (ПЛК, Programmable Logic Controller, PLC) или программируемый контроллер — электронная составляющая промышленного контроллера, специализированного (компьютеризированного) устройства, используемого для автоматизации технологических процессов. В качестве основного режима длительной работы ПЛК, зачастую в неблагоприятных условиях окружающей среды, выступает его автономное использование, без серьёзного обслуживания и практически без вмешательства человека.

Иногда на ПЛК строятся системы числового программного управления станком (ЧПУ, Computer numerical control, CNC).

ПЛК являются устройствами реального времени.

В отличие от:

• микроконтроллера (однокристального компьютера), микросхемы предназначенной для управления электронными устройствами, областью применения ПЛК обычно являются автоматизированные процессы промышленного производства, в контексте производственного предприятия;
• компьютеров, ПЛК ориентированы на работу с машинами и имеют развитый 'машинный' ввод-вывод сигналов датчиков и исполнительных механизмов в противовес возможностям компьютера, ориентированного на человека (клавиатура, мышь, монитор и т. п.);
• встраиваемых систем — ПЛК изготавливается как самостоятельное изделие, отдельно от управляемого при его помощи оборудования.

Первые логические контроллеры появились в виде шкафов с набором соединённых между собой реле и контактов. Эта схема задавалась жёстко на этапе проектирования и не могла быть изменена далее.

Первый в мире ПЛК — MOdular DIgital CONtroller (Modicon) 084, имеющий память 4 кБ, произведен в 1968 году.

В первых ПЛК, пришедших на замену обычным логическим контроллерам, логика соединений программировалась схемой соединений LD (Ladder logic Diagram). Устройство имело тот же принцип работы, но реле и контакты (кроме входных и выходных) были виртуальными, то есть существовали в виде программы, выполняемой микроконтроллером ПЛК. Современные ПЛК являются «свободно программируемыми».

В системах управления технологическими объектами логические команды преобладают над числовыми операциями, что позволяет при сравнительной простоте микроконтроллера (шины шириной 8 или 16 бит), получить мощные системы действующие в режиме реального времени. В современных ПЛК числовые операции реализуются наравне с логическими. В то же время, в отличие от большинства процессоров компьютеров, в ПЛК обеспечивается доступ к отдельным битам памяти.

Виды ПЛК

Основные ПЛК

• Siemens - SIMATIC S5 и S7;
• VIPA 100V, 200V, 300S, 500S;
• Schneider Electric — PLC Twido и более функциональная серия Modicon: M340, M258, TSX Premium, TSX Quantum, TSX Atrium;
• Beckhoff;
• Rockwell Automation - ControlLogix L6x и L7x;
• ABB - 800xA Industrial IT;
• Omron CJ1, CJ2, CS1;
• Mitsubishi — серия Melsec (FX, Q);
• Овен ПЛК.

Программируемое реле

• Relpol NEED;
• Lovato Kinco;
• Siemens LOGO!;
• Schneider Electric — Zelio Logic;
• ОВЕН ПР110;
• Omron — ZEN;
• Moeller — EASY, MFD-Titan.

Программные ПЛК на базе IBM PC-совместимых компьютеров (англ. SoftPLC)

• MicroPC;
• WinCon;
• WinAC;
• CoDeSys SP/SP RTE;
• S2 Netbox.

ПЛК на базе простейших микропроцессоров (i8088/8086/80186 и т. п.)

• ICP DAS,
• Advantech.

Интерфейсы ПЛК

ПЛК в своём составе не имеют интерфейса для человека, типа клавиатуры и дисплея. Их программирование, диагностика и обслуживание производится подключаемыми для этой цели программаторами — специальным устройством или устройствами на базе более современных технологий — персонального компьютера или ноутбука, со специальными интерфейсами и со специальным программным обеспечением. В системах управления технологическими процессами ПЛК взаимодействуют с различными компонентами систем человеко-машинного интерфейса (например операторскими панелями) или рабочими местами операторов на базе ПК, часто в промышленном исполнении, обычно через промышленную сеть.

Датчики и исполнительные устройства могут подключаться к ПЛК:

• централизованно: в корзину ПЛК устанавливаются модули ввода-вывода. Датчики и исполнительные устройства подключаются отдельными проводами непосредственно, либо при помощи согласовательных модулей, к входам/выходам сигнальных модулей;
• или по методу распределённой периферии, когда удалённые от ПЛК датчики и исполнительные устройства связаны с ПЛК посредством каналов связи и, возможно, корзин-расширителей с использованием связей типа «ведущий-ведомый» (Master-Slave).

Коммуникации

• RS-232
• RS-485
• ProfiBus/MPI
• CAN
• Modbus
• AS-Interface
• Industrial Ethernet

Языки программирования ПЛК

Для программирования ПЛК используются стандартизированные языки МЭК (IEC) стандарта IEC61131-3

• Языки программирования (графические)
  • LD — Язык релейных схем — самый распространённый язык для PLC
  • FBD — Язык функциональных блоков — 2-й по распространённости язык для PLC
  • SFC — Язык диаграмм состояний — используется для программирования автоматов
  • CFC — Не сертифицирован IEC61131-3, дальнейшее развитие FBD
• Языки программирования (текстовые)
• IL — Ассемблер
• ST — Паскале-подобный язык

Инструменты программирования ПЛК на языках МЭК 61131-3 могут быть специализированными для отдельного семейства ПЛК (например, STEP 7 для контроллеров SIMATIC S7-300/400, VIPA) или универсальными, работающими с несколькими (но далеко не всеми) типами контроллеров (например CoDeSys)

Специальное использование

Для увеличения надёжности системы управления, построенной на ПЛК, применяется резервирование разных компонентов: шасси, источников питания, самих контроллеров.

Полезные ссылки

Программируемые логические контроллеры VIPA