2.1.2 Моноблочные плк

Контроллеры данного класса являются наиболее распространенными. По конструкции они относятся к моноблочным контроллерам. ПЛК данного класса имеют одинаковую черту – базовые блоки имеет только дискретные входы/выходы.

Важное замечание: производители выпускают несколько серий контроллеров данного класса. Условно их можно разбить на 3 группы:

• ПЛК моноблочные без возможности подключения модулей расширения;

• ПЛК моноблочные с модулями расширения;

• ПЛК моноблочные компактные.

Первая группа представляют дешевые варианты контроллеров. Вторая группа – самые распространенные. Третья группа предназначена для применений в местах где мало места.

1 – Allen-Bradley Micrologix 1200; 2 – SIEMENS SIMATIC S7-200;

3 – OMRON CPM2A; 4 – SCHNEIDER TWIDO; 5 – MITSUBISHI MELSEC FX1N

Рисунок 2.9 – Моноблочные ПЛК с возможностью подключения модулей расширения

1 – SCHNEIDER TWIDO; 2 – OMRON CPM2C; 3 – MITSUBISHI MELSEC FX2NC

Рисунок 2.10 – Компактные моноблочные ПЛК

Список наиболее распространенных в России ПЛК приведен в таблице 2.4

Таблица 2.4

Производитель	Моноблочные без модулей рас.	Моноблочные с модулей рас.	Моноблочные компактные
MITSUBISHI	MELSEC FX1S	MELSEC FX1N MELSEC FX2N MELSEC FX3U	MELSEC FX2NC
SIEMENS		SIMATIC S7-200
OMRON	CPM1A	CPM2A	CPM2C
SCHNEIDER	TWIDO	TWIDO	TWIDO
Allen-Bradley	MicroLogix 1000	MicroLogix 1200 MicroLogix 1500

Мы будем рассматривать 2 группу. Так как они являются базовой группой, на основе которых делают другие группы. Сравнительная характеристика упомянутых выше ПЛК приведена в таблице 2.5.

Таблица 2.5

	SIMATIC S7-200	MELSEC FX1N	SCHNEIDER Twido	OMRON CPM2A	Allen-Bradley MicroLogix1200
Каналов ввода/вывода (базовый блок)	10…40	14-60	10-40	20-60	10-32
Количество высокоскоростных счетчиков* / максимальная частота	4-6 /30кГц	7/50кГц	3/16кГц или 120кГц	1/20кГц	4/20кГц
Количество импульсных выходов / максимальная частота	2/20кГц	2/100кГц	2/7кГц	2/10кГц	1/20кГц
Память программы	2048-8192	8000	700-3000	4000	-
Память данных	1024-5120	-	-	2000	-
Количество аналоговых потенциометров	1-2	-	-	-	-
Время выполнения лог. операции	-	0,55мкс	-	0,64мкс	-

* Понимаются однофазные счетчики

Контроллеры Alley-BradleyMicroLogix1000 с количеством каналов 25 содержат еще дополнительно 4 аналоговых входа и один аналоговый выход. КонтроллерыSIEMENSSIMATICS7-224XPсодержат 2 аналоговых входа и 2 аналоговых выхода.

На рисунке 2.11 приведена гистограмма числа каналов ввода/вывода на базовом блоке. Как видно из рисунка число каналов примерно одинаково и лежит в одном диапазоне. Это свидетельствует о том, что рассматриваемые ПЛК ориентированы на одинаковые объекты.

Рисунок 2.11

1 – Отверстие для крепления на стену; 2 – Клеммы входных сигналов; 3 – Клеммы выходных сигналов; 4 – отсек с управляющими органами и разъемом для связи; 5 – Светодиоды входных каналов; 6 – Светодиоды индикации состояния; 7 – Светодиоды выходных каналов; 8 – Отсек с разъемом для модуля расширения.

Рисунок 2.12

На рисунке 2.12 приведен внешний вид ПЛК MITSUBISHIMELSECFX1N. Клеммники закрыты крышкой. Это связано с тем, чтобы исключить возможность касания рукой клемм под напряжением. Справа находится отсек с разъемом для модулей расширения. Снизу над клеммами находится отсек с переключателем режима и портом для связи с программатором. Справа также располагаются светодиоды состояния каналов ввода/вывода.

Клеммы контроллера показаны на рисунке 2.13. Клеммы X1-X6 – дискретные входы. КлеммыY0-Y5 – выхода.

Рисунок 2.13

К контроллерам данного класса можно подключать модули расширения. Этот факт сбивает с толку, так как можно принять контроллер за модульный. На рисунке 2.14 показан контроллер MELSECFX1Nс модулями расширения: модулем интерфейсаRS-232 (FX0N-232ADP), модулями дискретного ввода/вывода (FX0N-xxER-ES/UL) и модулем вывода дискретных сигналов (FX0N-EYR-ES/UL). Базовым блоком являетсяFX1N-60MR-ES/UL, остальные блоки являются блоками расширения. Подключать блоки можно либо соединением разъемами, либо с помощью специального кабеля.

Рисунок 2.14

Типовой канал дискретного ввода на 24В постоянного тока показан на рисунке 2.15. Резисторы R1,R2 предназначены для задания рабочего тока диодаVD1 и оптопарыVD2. СветодиодVD1 предназначен для индикации состояния канала. Сигнал от датчика гальванически развязан с цепями внутренней логики. Выходным элементом у датчика может выступать не только ключ, но и элемент с изменяемым сопротивлением, главное условие – соблюдение уровней сигналов логической 1 и 0.

Рисунок 2.15 - Входной дискретный канал

Канал дискретного вывода (рисунок 2.16) может быть выполнен на основе биполярного транзистора или реле. Преимуществом реле над транзистором является возможность коммутации больших токов, однако недостатком является короткий срок службы и внесение временной задержки при переключении.

Рисунок 2.16

Типовой аналоговый канал ввода показан на рисунке 2.17 . Канал может измерять как напряжение, так и ток. В зависимости от вида сигнала цепи подключаются к различным клеммам. Датчик с токовым выходом подключается к клеммам I+ иVI-. При таком подключении на операционный усилитель поступает разность потенциалов, образуемая на резистореR1. Датчик с выходным сигналом напряжения подключается к клеммамV+ иVI-.

Рисунок 2.17

Почти все контроллеры данного класса имеют высокочастотные входы. Эти входы предназначены для обработки датчиков с частотным сигналом. Частота сигнала должна быть меньше частоты цикла сканирования контроллера. Областью применения данных входов являются:

• вычисление скорости/угла поворота от инкрементального фотоимпульсного датчика угловых перемещений (энкодера);

• вычисление перемещения от инкрементального фотоимпульсного датчика линейных перемещений;

• подсчет количества событий от фотоимпульсного датчика (например, число изделий прошедших по конвейеру).

Контроллеры данного класса также имеют импульсные выходы. Они предназначены для создания частотного сигнала. По сравнению с аналоговым сигналом они имеют преимущество – помехозащищенность.

Типичным применением высокоскоростных счетчиков и импульсных выходов являются системы где необходимо позиционирование. Все контроллеры с данным типом входом имеют встроенные функции для позиционирования. Как правило, максимальное количество одновременно обрабатываемых осей составляет 2.

На рисунке 2.18 показан контроллер MITSUBISHIMELSECFX-1N, управляющий шаговым двигателем через усилитель. Каждый импульс, поступивший на вход усилителя поворачивает вал двигателя на определенный угол. На валу двигателя установлен инкрементальный фотоимпульсный датчик. Сигнал с этого датчика поступает на высокоскоростной вход контроллера (X0-X7). Импульсный выход контроллера (Y0) подключен к усилителю для шагового двигателя, который управляет шаговым двигателем. Поступившие импульсы свидетельствуют о реальном перемещении исполнительного механизма.

Рисунок 2.18

Типичными областями применения данного класса контроллеров являются:

• деревообработка;

• упаковочные машины;

• нестандартное оборудование;

• позиционные машины.

Программирование контроллеров осуществляется с персонального компьютера или с ручного программатора. В настоящее время доля ручных программаторов существенно падает их вытесняют ноутбуки с установленным ПО для программирования. Программирование осуществляется на языках стандарта МЭК-61131.

Как правило, для программирования компактных контроллеров используется то же самое программное обеспечение, что и для программирования модульных контроллеров (кроме SIEMENS).

Программировать контроллер MITSUBISHI можно с помощью двух программ: GX IEC Developer и GX Developer. Отличие этих программ заключается в том, что первая использует языки и адресацию в стандарте IEC 61131. Также существуют укороченные версии данных пакетов, способных запрограммировать только модельный ряд FX.

Таким образом, ПЛК данного класса отлично подходят для объектов с небольшим числом аналоговых сигналов и числом дискретных каналов около 30. Как правило, такими объектами выступают специализированные машины, в которых над одним объектом производятся действия.