4. Plc класс систем управления

Основным компонентом системы является программируемый логический контроллер. Системы класса PLC чрезвычайно хороши для управления последовательностью технологических операций в процессе изготовления изделия (не продукта, а именно изделия – далее будет пояснена разница). Как правило, эти операции носят дискретный характер и требуют очень быстрой реакции со стороны автоматики. Типичным примером применения систем PLC является управление формовочной машиной для изготовления стеклотары или, например, управление аппаратом по наклейке алюминиевых крышек на пластиковые стаканчики с йогуртом. Типовые задачи систем PLC:

•Управление конвейерными производствами;

•Управление робототехникой;

•Высокоскоростное управление приводами,

•Управление позиционирующими устройствами;

•Сигнализация, оповещение;

•Управление комплектными технологическими машинами.

Для систем PLC характерно то, что они не требуют непрерывного контроля со стороны диспетчера (в отличие от SCADA и DCS), достаточно периодической проверки статуса. Уровень диспетчерского (операторского) управления развит слабо и сводится, как правило, к установке кнопочного пульта управления для запуска/останова того или иного технологического участка и отображения аварийных сигнализаций. Большую часть времени система PLC работает без надзора со стороны человека, т.е. в автоматическом (автономном) режиме. Здесь по сути PLC приближается к САУ.

Структура системы PLC довольно проста. Один или несколько программируемых логических контроллеров, объединенных в сеть с помощью цифровой шины. Обмениваясь по шине данными, контроллеры могут взаимодействовать друг с другом, что необходимо для их согласованной работы. Как уже было упомянуто, при необходимости к системе также можно подключить пульт локального управления (кнопочный или с ЖК-панелью).

На рисунке ниже изображена типовая структура системы PLC. Четыре программируемых логических контроллера объединены с единую сеть (в данном случае стандарта Industrial Ethernet). К сети также подключена ЖК-панель для простейшего локального управления и отображения аварийных сигнализаций.

Как видно из рисунка, система структурирована так, что каждая технологическая установка (машина, автомат) управляется своим контроллером. Такое технологическое разбиение характерно для данного класса систем.

Как правило, у контроллеров есть электрические входа/выхода для подключения к ним полевых датчиков, сенсоров, исполнительных механизмов (клапанов, позиционирующих устройств, различных приводов), устройств оповещения и сигнализации. Количество входов/выходов может быть как фиксировано, так и расширяемо с помощью дополнительно подключаемых модулей. Такие модули называются “модулями ввода/вывода” (IO modules). Контроллер непрерывно выполняет заложенную в него программу управления по следующему циклу: считывание сигналов с датчиков, математическая обработка данных в соответствие с определенным алгоритмом, формирование управляющего воздействия и его передача на исполнительные механизмы. При этом требуется высокое быстродействие – время выполнения всего цикла составляет не более 10-20 мс.

Следующие аспекты характерны для систем класса PLC:

•Высокоскоростное управление дискретными операциями;

•Отказоустойчивость системы управления не критична: в случае останова технологический процесс возобновляется в короткие сроки и с минимальными потерями;

•Практическое отсутствие операторского уровня – высокая степень автономности;

•Быстрая реакция на дискретные события;

•Жесткая временная синхронизация работы нескольких узлов.