Программируемые логические контроллеры (ПЛК, PLC)

Программируемый логический контроллер (сокр. ПЛК; англ. programmable logic controller, сокр. PLC), программируемый контроллер — электронная составляющая промышленного контроллера, специализированного (компьютеризированного) устройства, используемого для автоматизации технологических процессов, энергетических и климатических систем. Очень часто качестве основного режима работы ПЛК выступает его длительное автономное использование, порой в неблагоприятных условиях окружающей среды, без серьёзного обслуживания и практически без вмешательства человека.

Иногда на ПЛК (PLC) строятся системы числового программного управления станков.

ПЛК — устройства, предназначенные для работы в системах реального времени.

ПЛК имеют ряд особенностей, отличающих их от прочих электронных приборов, применяемых в промышленности:

• в отличие от микроконтроллера (однокристального компьютера) — микросхемы, предназначенной для управления электронными устройствами — областью применения ПЛК обычно являются автоматизированные процессы промышленного производства в контексте производственного предприятия, комплексная автоматизация зданий и сооружений и.т.п;
• в отличие от компьютеров, ориентированных на принятие решений и управление оператором, ПЛК ориентированы на работу с машинами через развитый ввод сигналов датчиков и вывод сигналов на исполнительные механизмы;
• в отличие от встраиваемых систем ПЛК изготавливаются как самостоятельные изделия, отдельные от управляемого при его помощи оборудования.

В системах управления технологическими объектами логические команды, как правило, преобладают над арифметическими операциями над числами с плавающей точкой, что позволяет при сравнительной простоте микроконтроллера (шины шириной 8 или 16 разрядов), получить мощные системы, действующие в режиме реального времени. В современных ПЛК числовые операции в языках их программирования реализуются наравне с логическими. Все языки программирования ПЛК имеют лёгкий доступ к манипулированию битами в машинных словах, в отличие от большинства высокоуровневых языков программирования современных компьютеров.

Программирование ПЛК

Можно условно выделить 2 типа ПЛК по способу программирования.

Конфигурируемые: в ПЛК хранится несколько программ, а через клавиатуру ПЛК выбирается нужная версия программы;

Свободно программируемые: программа загружается в ПЛК через его специальный интерфейс с персонального компьютера используя специальное ПО производителя, иногда с помощью программатора.

При этом конечно надо понимать, что конфигурируемый контроллер изначально может быть свободно программируемым, в который для удобства или массового применения зашита одна или несколько типовых программ, которые конечный пользователь выбирает и/или настраивает по своему усмотрению. Для примера: в серии контроллеров Climatix от Сименс есть свободно программируемый ПЛК POL638.70/STD и наряду с ним присутствует конфигурируемый контроллер  POL638.70/DH1, в котором запрограммирован ряд приложений для управления тепловыми пунктами, которые пользователь может выбрать и настроить под свою установку.

Удаленное управление и мониторинг

Как правило ПЛК обладают разнообразными и гибкими коммуникационными возможностями, которые обеспечивают возможность удаленного доступа и управления системами, а таже интеграцию в различные системы автоматизированного управления и сбора данных (SCADA системы). Ниже рассмтрим некоторые из них.

Панели оператора или HMI (от англ. Human Machine Interface) - устройства визуализации встроенные в контроллер или подключемые к нему кабелем или по шине данных. Существует множество различных типов HMI от простых цифровых с конопочным интерфейсом до интеллектуальных сенсорных ЖК панелей с воможностью отображения мнемосхемы установки и оперативного мониторинга и корректировки параметров.

SCADA системы (аббр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition — диспетчерское управление и сбор данных) — программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. SCADA может являться частью АСУ ТП, АСКУЭ, системы экологического мониторинга, научного эксперимента, автоматизации здания и т. д. SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать операторский контроль за технологическими процессами в реальном времени.

Веб-интерфейс - доступ интерфейсу контроллера через локальную (Intranet) или глобальную сеть Internet. В зависимости от оснащения контроллера и системы в целом это может быть простое управление на манер панели оператора, как например в контроллере Siemens Climatix POL638.00/STD, у которого нет встроенной панели оператора (как у POL638.70/STD), но благодаря наличию в контроллере интерфейса Ethernet, его можно настроить через Web-HMI с ноутбука или удаленно. Более продвинутое применение веб-интерфейса - это использование Web-сервера, который может быть встроенным или подключаться к контроллеру как внешний модуль (например POL909 для контроллеров серии Climatix POL6xx). В этом случае могут быть реализованы возможности мониторинга и управления системой (системами), мнемосхемы установок, архивирование информации отображение и обработка аварийных сигналов и.т.п. в зависимости от возможностей конкретного контроллера и поставленной задачи.

Благодаря активному развитию сетевой инфраструктуры в настоящий момент авктивно внедряется такая разновидность веб-интерфейса как облачные системы (технологии), подразумевающие обеспечение повсеместного и удобного сетевого доступа по требованию к общему пулу  конфигурируемых вычислительных ресурсов, в нашем случае к серверам, устройствам обработки  и хранения данных, приложениям и сервисам, которые обеспечивают мониторинг и управление системами клиента в режиме реального времени.

В качестве примера можно привести систему веб-диспетчеризации на базе облачных технологий через сеть Интернет – Synco IC от компании Сименс, которая позволяет осуществлять удаленный контроль и управление системами вентиляции и отопления зданий на базе контроллеров серии Synco 700 и Sigmagyr, которые дооснащаются Web-серверами OZW772 и OZW672 соотвественно.

Система Synco IC разработана для выполнения следующих функций:

• наблюдение за состоянием объекта, контроль основных и вспомогательных технологических параметров;
• накопление и просмотр данных в архиве за заданный период в виде таблиц, сводок, графиков;
• экспорт архивных данных в файл MS Excel;
•  управление объектами;
• сигнализация о выходе параметров за допустимые границы.

В финале данного обзора приведем ряд моделей ПЛК производимых компанией Siemens:

1. Siemens LOGO! - логический контроллер концерна Siemens AG или программируемое реле

2. Simatic S7 - семейство устройств автоматизации включающее в себя универсальные модульные программируемые контроллеры для решения задач различной степени сложности:

   - S7-1200 - микро-ПЛК для решения простых задач промышленной автоматизации

   - S7-300 - для построения систем автоматизации  относительно низкой и средней степени сложности

   - S7-400 -  для построения систем автоматизации относительно средней и высокой степени сложности

3. Desigo - семейство контроллеров для комплексной автоматизации зданий

4. Climatix - линейка контроллеров для автомитизации систем отопления, вентиляции и кондиционирования.

(В обзоре частично использованы материалы из Википедии https://ru.wikipedia.org/)