Введение

Системы автоматического управления (САУ) современным оборудованием должны быть надежны, просты в эксплуатации и способны выполнять широкий спектр технологических задач. Сегодня релейные схемы автоматического управления уже не справляются с поставленными задачами из-за своей громоздкости, низкого быстродействия и частых отказов. Выход из строя оборудования систем управления ведет к вынужденным простоям, связанным с их ремонтом, что в свою очередь приводит к существенным экономическим затратам.

Существует альтернатива релейным схемам – логические электронные устройства на интегральных микросхемах, в которых частично устранены указанные недостатки. Однако развитие САУ на интегральных микросхемах практически достигло своего предела по нескольким причинам. Во-первых, такие системы достаточно «жесткие», т.е. невозможно (или очень сложно) изменить САУ при изменении технологического процесса, например, при замене оборудования на более совершенное, или при установке дополнительного оборудования. Проще разработать и изготовить новую электронную схему, чем модернизировать старую. Во-вторых, сложность, надежность и стоимость электронной схемы зависят от сложности управления технологическим процессом. Для разработчика существует соблазн упростить САУ, но при этом может пострадать качество управления. В-третьих, разработка САУ на интегральных микросхемах не является унифицированной, каждая отдельная САУ разрабатывается сама по себе. Две различные САУ, предназначенные для управления одинаковыми (или схожими) технологическими процессами, но созданные разными разработчиками, будут существенно отличаться друг от друга. Таким образом, анализ САУ с целью изучения ее работы (например, для ремонта или модернизации) будет являться весьма трудоемким, если он проводится не разработчиком. В-четвертых, разработка, создание и обслуживание САУ требует высокой квалификации. В-пятых, несмотря на то, что возможности современных логических электронных устройств высоки, они все-таки ограничены.

1. Программируемые логические контроллеры

1.1. Общие сведения

Программируемый логический контроллер (ПЛК) – это микропроцессорная система, предназначенная для реализации алгоритмов логического управления. Он предназначен для замены релейно-контактных схем, собранных на дискретных компонентах – реле, счетчиках, таймерах, элементах жесткой логики, а также схем на интегральных микросхемах. Основное (но не единственное) достоинство контроллеров заключается в том, что все его функции реализованы программно. На одном контроллере можно без труда реализовать схему, эквивалентную огромному числу элементов жесткой логики. При этом надежность схемы совершенно не зависит от ее сложности. Различные контроллеры могут программироваться по-разному:

• мнемоническими схемами (функциональными блоками); это наиболее простой способ программирования;

• специализированным языком высокого уровня;

• на языке ассемблера или машинным кодом (наиболее сложный способ).

Современные контроллеры могут обрабатывать дискретные и аналоговые сигналы, управлять клапанами, шаговыми двигателями, сервоприводами, преобразователями частоты, осуществлять регулирование (имеются встроенные регуляторы). Высокие эксплуатационные характеристики делают целесообразным применение контроллеров везде, где требуется логическая обработка сигналов от датчиков.

Применение контроллера обеспечивает:

• высокую надежность;

• простое тиражирование и обслуживание устройств управления;

• ускоряет монтаж и наладку оборудования;

• обеспечивает быстрое обновление алгоритмов управления (в том числе и на работающем оборудовании).

Кроме прямых выгод от применения контроллеров, обусловленных низкой ценой и высокой надежностью, есть и косвенные. Появляется возможность реализовать дополнительные функции, не усложняя и не увеличивая стоимость готовой продукции, которые помогут полнее реализовать возможности оборудования. Быстрое развитие микроэлектроники позволяет ожидать дальнейшего снижения цен и улучшения характеристик контроллеров, что является дополнительным стимулом к их применению. Большой ассортимент контроллеров позволяет найти оптимальное решение как для несложных задач, так и для комплексной автоматизации производства.