Jaké jsou vlastnosti PLC?

Programovatelný logický kontrolér neboli PLC je relativně malý průmyslový počítač používaný k automatizaci procesů v reálném čase.

PLC se od běžných počítačů liší nejen cyklickým charakterem zpracování programu, ale také tím, že jejich periferie je přímo uzpůsobena pro řízení technologických procesů.

Většina periferních zařízení je v tomto případě připojena k digitálním vstupům (DI) a digitálním výstupům (DO) PLC. Analogové vstupy (AI) a analogové výstupy (AO) jsou určeny pro připojení analogových (kontinuálních) signálů.

PLC ve své primitivní podobě přijímaly především logické vstupy z různých spínačů, jako jsou hladinové spínače, tlakové spínače, teplotní spínače, tlačítka, senzory přiblížení atd. Podobně sloužily jako logické výstupy pro relé, solenoidové ventily, elektromotory, signální svítilny atd.

V dnešní době však PLC mohou přijímat vstupní data ve formě bitového vzoru, sledu pulsů nebo dokonce analogového signálu a mohou poskytovat podobnou formu výstupních dat.

S rozvojem automatizace v průmyslu se používají další periferní moduly připojené k PLC, tzv. funkční moduly, například pro polohování, komunikační procesory pro sběr a přenos dat a další specifické moduly od výrobce konkrétního systému.

První použité PLC nebyly obecně schopny zpracovat binární řídicí logiku, jejich hlavním účelem bylo nahradit reléové stroje.

Postupně s rozvojem základny polovodičových prvků se rozsah použitelnosti těchto systémů pro zpracování analogových signálů, matematických funkcí (nejprve v pevné řadové čárce, postupně v plovoucí řadové čárce) rozšiřoval na možnost realizace komplexních řídicích systémů obsahujících zpracování binárních signálů, analogových hodnot, komunikace s jinými systémy, přenos dat, archivace naměřených hodnot, autodiagnostika atd.

PLC má řadu funkcí, které splňují různé požadavky na automatizaci procesů:

• Flexibilita: Pokud dojde k jakýmkoli změnám v procesních operacích nebo ke změnám zařízení v závodě, požadované změny v programování PLC lze provést velmi snadno bez jakéhokoli zpoždění v provozu závodu.
• Snadné řešení problémů: Program PLC lze snadno testovat a vyhodnocovat offline, takže jakákoliv oprava nebo změna může být snadno provedena ve velmi krátkém čase.
• Nízké náklady: Pokročilá technologie poskytuje PLC více funkcí (časovače, čítače atd.) za nižší cenu než jiná dostupná řídicí zařízení.
• Jednoduché programování: Žebříková logika je velmi jednoduchý a efektivní způsob programování PLC. Bez znalosti počítačového programování mohou technici snadno kreslit žebříkovou logiku a v případě potřeby provádět jakékoli změny ve stávajících programech.
• Vizuální rozhraní: Moderní PLC mají obvykle uživatelské rozhraní na bázi PC, kde může operátor pohodlněji provádět programování a odstraňování problémů díky vizuální reprezentaci.
• Vysoká spolehlivost: Ve srovnání s elektromechanickými reléovými jednotkami jsou PLC vyrobeny z polovodičových součástek, a proto jsou spolehlivější. V důsledku toho jsou náklady na údržbu relativně nízké a prostoje minimální.
• Velký počet vstupů a výstupů: PLC jsou vybaveny velkým počtem vstupních a výstupních pinů, takže další vstupy a výstupy lze snadno umístit s malou změnou programování. Výrobci doporučují, aby každý PLC systém byl dimenzován na 20% budoucí rozšíření.
• Vyšší provozní rychlost: Provozní rychlost PLC je velmi vysoká, běžně označovaná jako „doba skenování“, která se pohybuje v řádu milisekund.
• Rychlá instalace a uvedení do provozu: PLC jsou dodávány kompletní s veškerým příslušenstvím – hardwarovými a softwarovými komponenty. Proto jsou jejich doby instalace a uvedení do provozu relativně krátké ve srovnání s jinými řídicími zařízeními.
• Dobrá dokumentace a silné zabezpečení: Všechny potřebné dokumenty (tištěné i elektronické) jsou dodávány s PLC, takže k nim mají technici snadný přístup.
• Bezpečnostní funkce PLC jsou poměrně robustní s hardwarovým a softwarovým blokováním, takže lze snadno zabránit jakémukoli neoprávněnému přístupu. Provoz odolný vůči chybám: V případě modulárních PLC lze duplikovat kritické moduly, jako je napájecí zdroj, CPU a I/O, aby se předešlo jakémukoli typu selhání souvisejícího s hardwarovými moduly a zvýšila se redundance systému.
• Síťová zařízení: Jak se řídicí systémy stávají stále složitějšími, musí PLC vzájemně komunikovat, aby je mohly efektivně řídit. Moderní PLC lze umístit do datové sítě a efektivněji provádět řídicí úlohy.
• Připojení periferních zařízení: K PLC lze připojit periferní zařízení, jako jsou tiskárny a úložná zařízení, jako jsou zařízení třetích stran.
• Odolná konstrukce: PLC jsou obecně dostatečně robustní, aby vydržely drsné provozní podmínky, tj. vlhkost, prach, vibrace, teplotu atd. Jsou vysoce odolné vůči elektrickému šumu. Výrobci uvádějí, že střední doba mezi poruchami typického průmyslového PLC je mezi 20000 50000 a XNUMX XNUMX hodinami, což je poměrně vysoká hodnota.

Díky všem těmto důležitým vlastnostem jsou PLC i nadále vyhledávanými řídicími zařízeními v průmyslu.

Z hlediska návrhu PLC jsou rozděleny do skupin „kompaktních“ a „modulárních“ systémů.

• Kompaktní systém má pevnou konfiguraci vestavěných modulů s určitým počtem připojených signálů. K základnímu modulu může uživatel připojit pouze jeden nebo více přídavných modulů z velmi omezené sestavy s pevnou kombinací vstupů a výstupů, lze je použít pro ovládání menších systémů (klimatizace, stavební technika, mycí linky, závlahové systémy, atd.).
• Modulární systém poskytuje nesrovnatelně větší svobodu konfigurace. Skládá se z nosného rámu a zásuvných periferií, CPU desky, zdroje (napájecí a systémové sběrnice jsou v rámu odděleny). Jakékoli moduly (4, 6, 8 a 11 modulů) lze vložit do různých možností rámu. Rozšiřující moduly lze připojit i na vzdálenost stovek metrů.

Zpočátku malé počítače pro automatizaci již vyrostly ve výkonné řídicí systémy, kde jádro řídicího systému (procesorový modul) obsahuje také několik procesorů, z nichž každý má svou specifickou funkci. Malé a levné procesorové jednotky samozřejmě nemají všechny vymoženosti a vymoženosti špičkových procesorů.

U velkých CPU se používá architektura (více procesorů), která zajišťuje požadovanou odezvu a rychlost zpracování v reálném čase.

Každý CPU obsahuje jeden „master“ procesor, který zpracovává softwarový řídicí algoritmus (vytvořený programátorem jako uživatelská aplikace) a další procesory, které jsou mu slave.

Tyto slave procesory zajišťují interní sběrnicovou komunikaci s I/O jednotkami, komunikaci s dalšími procesory (například v síti), sběr dat z centrálních periferních zařízení a další funkce.

V současné době není výjimkou, když CPU obsahuje WWW server (HTML generátor), tzn. že tento procesor lze připojit k síti (obvykle ne veřejně přístupné) a sledovat a ovládat pomocí běžného webového prohlížeče.

Řídicí jednotky některých modulárních systémů jsou vlastně klony osobních počítačů ve verzi se zvýšenou odolností vůči vnějším vlivům a s upraveným standardním desktopovým operačním systémem.

Připojte se k našemu telegramovému kanálu „Automatizace a robotika“! Buďte první, kdo se dozví o vzrušujících novinkách a fascinujících faktech ze světa automatizace: Automatizace a robotika na Telegramu

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!

Nenechte si ujít aktualizace, přihlaste se k odběru našich sociálních sítí: