28. Понятие программируемого логического контроллера. Основные типы плк.

Устройства, выполняющие управление физическими процессами по записанному в него алгоритму с использованием информации, получаемой от датчиков и выводимой на исполнительные устройства (англ. control - управление).

Область применения:

- автоматизация технологических процессов,

- системы противоаварийной защиты и сигнализации,

- станки с ЧПУ,

- управление перемещением,

- задачи диагностики и т.д.

Производители ПЛК: Siemens, Mitsubishi, Schneider Electric;

Российские фирмы: НИЛ АП, «Текон», «Фаствелл» и др.

Общие тенденции в развитии ПЛК:

- уменьшение габаритных размеров,

- расширение функциональных возможностей,

- увеличение числа поддерживаемых интерфейсов и сетей,

- использование идеологии «открытых систем»,

- использование языков программирования стандарта МЭК 61131-3,

- снижение цены.

Типы ПЛК:

По числу каналов ввода-вывода:

- нано-ПЛК (менее 16 каналов),

- микро-ПЛК (16…100 каналов),

- средние (100…500 каналов),

- большие (более 500 каналов).

По расположению модулей ввода-вывода:

- моноблочные ПЛК: контроллер – единое целое с устройствами ввода-вывода, которые не могут быть удалены или заменены на другие;

- модульные ПЛК: контроллер состоит из общей корзины (шасси), в которой располагаются модуль центрального процессора и сменные модули ввода-вывода. Состав модулей выбирается пользователем;

- распределенные ПЛК: с удаленными (до 1,2 км) модулями ввода-вывода, выполненными в отдельных корпусах и соединяющихся с модулем контроллера по сети (на основе интерфейса RS-485).

По конструктивному исполнению:

- панельные: монтаж на стенку (плоская конструкция)

- крепление на DIN-рейке

- стоечные: промышленный шкаф

- бескорпусные: печатная плата

По области применения:

- универсальные общепромышленные;

- для управления роботами;

- для управления позиционированием и перемещением;

- коммуникационные: в составе сетевого оборудования для обработки сигналов в сетях - работа с потоками информации, реализация сетевых протоколов;

- ПИД-контроллеры;

- специализированные.

По способу программирования (языки МЭК 61131-3, ЯВУ – С, С#, Visual Basic):

- программируемые с лицевой панели контроллера;

- программируемые переносным программатором;

- программируемые с помощью дисплея, мыши и клавиатуры;

- программируемые с помощью персонального компьютера.

29. Архитектура программируемого логического контроллера.

Набор его основных компонентов и связей между ними. Типовой состав ПЛК – центральный процессор, память, сетевые интерфейсы и устройства ввода-вывода. Иногда эта конфигурация дополняется устройством для программирования и пультом оператора, устройствами индикации, реже – принтером, клавиатурой, мышью и трекболом.

Центральное процессорное устройство – ЦПУ (или ЦМ – центральный микропроцессор) выполнен на СБИС (сверхбыстрые интегральные схемы). Характеристики – разрядность (8,16,32), тактовая частота, архитектура, наличие операций с плавающей точкой, типы поддерживаемых портов ввода-вывода, потребляемая мощность.

Типы памяти:

регистры – самые быстродействующие элементы памяти, используются арифметико-логическим устройством (АЛУ) для исполнения элементарных команд процессора.

ПЗУ (ROM – Read Only Memory) электрически стираемая перепрограммируемая память (EEPROM – Electrically Erasable Programmable ROM). Разновидность – флэш-память, принцип действия основан на хранении заряда в конденсаторе, образованном плавающим затвором и подложкой транзистора. Особенность – энергонезависимость, т.е. сохраняемость данных при выключенном питании.

Недостаток – низкое быстродействие. Количество циклов записи информации ограничено (несколько десятков тысяч).

ОЗУ

- статическая память SRAM – Static Random Access Memory – выполняется на триггерах, информация в которых сохраняется неограниченно долго при наличии питания. Недостаток: высокая стоимость т.к. низкая плотность компоновки триггеров на кристалле. Достоинство: высокое быстродействие, до ГГц;

- динамическая память DRAM – Dynamic Random Access Memory – информация хранится на конденсаторах, требует периодической регенерации (перезарядки конденсаторов). Недостаток: частоты не выше сотен Герц.

- SDRAM – Synchronous DRAM – динамические ОЗУ, которые синхронизированы с системной шиной.

Общие недостатки ОЗУ: невозможность сохранять информацию при отключении питания ПЛК. Выход: батарейное питание памяти.

Часы реального времени – счетчик, который вырабатывает тактовые сигналы. Питаются от отдельного автономного источника питания.

Сторожевой таймер – (Watchdog Timer - WDT) – счетчик, который считает импульсы тактового генератора и в нормальном режиме периодически сбрасывается (перезапускается) работающим процессором. Если процессор «зависает», то сигналы сброса не поступают в счетчик, он продолжает считать и при достижении некоторого порога вырабатывает сигнал «Сброс» для перезапуска «зависшего» процессора.

Процессорный модуль: (ОЗУ, ПЗУ, ЦПУ, часы РВ, WDT)

Функции процессорного модуля:

1.Сбор данных из модулей ввода в память, передача данных из памяти в модули вывода;

2.Обмен данными с устройствами для программирования контроллера;

3.Обмен данными с промышленной сетью;

4.Начальная загрузка исполнения ОС;

5.Выполнение пользовательской программы;

6.Управление обменом с памятью.

Источник питания

Стандартное напряжение – 12, 24, 48 В. Источник электрической энергии- промышленная сеть 220 В, 50 Гц.