Электронные контроллеры.

Программируемый логический контроллер. Общие сведения.

Программируемый логический контроллер или программируемый контроллер — электронная составляющая промышленного контроллера, специализированного (компьютеризированного) устройства, используемого для автоматизации технологических процессов.
В качестве основного режима длительной работы контроллера, зачастую в неблагоприятных условиях окружающей среды, выступает его автономное использование, без серьёзного обслуживания и практически без вмешательства человека.
Иногда на программируемых контроллерах строятся системы числового программного управления станком (ЧПУ).
Программируемые контроллеры являются устройствами реального времени в отличие от микроконтроллера (однокристального компьютера), микросхемы предназначенной для управления электронными устройствами, областью применения программируемых логических контроллеров обычно являются автоматизированные процессы промышленного производства, в контексте производственного предприятия. Также в отличие от компьютеров, программируемые логические контроллеры ориентированы на работу с машинами и имеют развитый 'машинный' ввод-вывод сигналов датчиков и исполнительных механизмов в противовес возможностям компьютера, ориентированного на человека (клавиатура, мышь, монитор и т. п.).
В первых программируемых контроллерах, пришедших на замену обычным логическим контроллерам, логика соединений программировалась схемой соединений. Устройство имело тот же принцип работы, но реле и контакты (кроме входных и выходных) были виртуальными, то есть существовали в виде программы, выполняемой микроконтроллером программируемого контроллера. Современные логические контроллеры являются «свободно программируемыми».
В системах управления технологическими объектами логические команды преобладают над числовыми операциями, что позволяет при сравнительной простоте микроконтроллера (шины шириной 8 или 16 бит), получить мощные системы действующие в режиме реального времени. В современных программируемых контроллерах числовые операции реализуются наравне с логическими. В то же время, в отличие от большинства процессоров компьютеров, в логических контроллерах обеспечивается доступ к отдельным битам памяти.

Интерфейсы программируемых логических контроллерах.

Программируемые контроллеры в своём составе не имеют интерфейса для человека, типа клавиатуры и дисплея. Их программирование, диагностика и обслуживание производится подключаемыми для этой цели программаторами — специальными устройствами или устройствами на базе более современных технологий — персонального компьютера или ноутбука, со специальными интерфейсами и со специальным программным обеспечением. В системах управления технологическими процессами контроллеры взаимодействуют с различными компонентами систем человеко-машинного интерфейса (например, операторскими панелями) или рабочими местами операторов на базе ПК, часто промышленных, обычно через промышленную сеть. 

Датчики и исполнительные устройства подключаются к программируемым логическим контроллерам:

  • централизованно: в корзину контроллера устанавливаются модули ввода-вывода и датчики и исполнительные устройства подключаются отдельными проводами непосредственно, либо при помощи согласовательных модулей, к входам/выходам сигнальных модулей;
  • или по методу распределённой периферии, когда удалённые от программируемого контроллера датчики и исполнительные устройства связаны с контроллером посредством каналов связи и, возможно, корзин-расширителей с использованием связей типа «ведущий-ведомый».

 
Использование контроллеров.
 
Для увеличения надёжности системы управления, построенной на логических контроллерах, применяется резервирование разных компонентов: шасси, источников питания, самих контроллеров.
Первые логические контроллеры появились в виде шкафов с набором соединённых между собой реле и контактов. Эта схема задавалась жёстко на этапе проектирования и не могла быть изменена далее.
Первый в мире программируемый логический контроллер, имеющий память 4 кБ, произведен в 1968 году.

Основные особенности контроллера:

  • простота монтажа, программирования и обслуживания.
  • решение как простых, так и комплексных задач автоматизации.
  • возможность применения в виде автономных систем или в качестве интеллектуальных ведомых устройств систем распределенного ввода-вывода.
  • возможность использования в сферах, где применение контроллеров раньше считалось экономически нецелесообразным.
  • работа в реальном масштабе времени и мощные коммуникационные возможности
  • компактные размеры, возможность установки в ограниченных объемах.