Лекція 4. Задаючі пристрої і елементи порівняння. Задаючі пристрої розімкнутих систем керування. Задаючі пристрої замкнутих систем керування. Мікропроцесори, контролери та логічні елементи.

•швидкодія ПЛК - характеризує тривалість циклу однократного обслуговування усіх входів-виходів;

•типи мов і технологія програмування - характеризують ступінь складності освоєння прикладного програмного забезпечення і зручність вводу і коректування записаних у пам'ять керуючих програм;

•оснащеність стандартними інтерфейсами - характеризує пристосованість ПЛК до використання його в системах керування з можливістю дистанційного вводу і коректування програм та даних.

Усі ПЛК залежно від принципу обслуговування входів-виходів поділяються на послідовні (тривалість однократного обслуговування усіх входів-виходів залежить від їхньої кількості) і паралельні (однократне обслуговування усіх входів-виходів не залежить від їхньої кількості і виконується за один такт).

Залежно від максимально можливої кількості входів-виходів ПЛК бувають:

•мікро - до 64;

•малі - до 128;

•середні - до 512;

•великі - до 1024;

•надвеликі - більше 1024.

За конструктивним виконанням ПЛК поділяють на дві групи: 

•ПЛК, що мають блочно-модульну конструкцію (касетні) і призначені, як правило, для установки в шафах; 

•ПЛК, виконані з об'ємних модулів і призначені для безпосереднього вбудовування в промислове устаткування.

 

В основу структурної організації ПЛК покладена типова структура мікропроцесорного пристрою, дооснащеного модулями зв'язку з керованим об'єктом, а також пультом (пристроєм) користувача, за допомогою якого реалізуються функції програмування, налагодження, діагностування керуючої програми і відображення станів керованого об'єкта.

Узагальнена структурна схема ПЛК приведена на рис. 4. ПЛК містить: керуючий автомат, пульт користувача і модулі зв'язку з керованим об'єктом [13]. Основним пристроєм ПЛК є керуючий автомат (КА), виконаний на базі мікропроцесора (МП), який здійснює програмне керування процесом запису, збереження і відпрацьовування керуючих програм (КП) у ПЛК.

Для збереження УП використовуються різні типи ПЗУ (RОМ, РRОМ, RЕРRОМ). У деяких моделях ПЛК замість ПЗУ використовуються ОЗУ з підживленням (на батареях або акумуляторах). За допомогою системної магістралі (на рис.4 вона показана умовно, - насправді системна магістраль (СМ) є системою з трьох шин: системної шини адреси (США), системної шини даних (СШД) і системної шини керування (СШК)) керуючий автомат зв'язаний з іншими пристроями МП - системи.

Пульт користувача складається з панелі (пульта, пристрою) програмування і налагодження та пристрою відображення інформації, на якому можуть відображатись стан керованого об'єкта, фрагменти керуючих програм й інша інформація.

 

Рис. 4.4. Узагальнена структура ПЛК

 

Модулі зв'язку з керованим об'єктом є наборами модулів вводу-виводу дискретних і аналогових сигналів. Для стикування з іншими мікропроцесорними системами ПЛК може оснащуватися стандартним послідовним інтерфейсом.

Основною особливістю функціонування ПЛК є те, що він працює циклічно. Кожен цикл складається з трьох основних етапів. На першому етапі здійснюється опитування станів входів і запам'ятовування цієї інформації. На другому етапі виконується аналіз отриманої інформації відповідно до збереженої в пам'яті ПЛК керуючої програми. На третьому етапі на основі результатів рішення логічних рівнянь формуються команди збудження виходів, запуску і скидання таймерів і лічильників, а також внутрішніх операторів програми.

Відпрацьовування частин (ділянок) керуючої програми (окремих логічних рівнянь) здійснюються одна за іншою в порядку їхнього розміщення в програмі з поверненням до початку керуючої програми після закінчення всього циклу. Умовно принцип дії ПЛК може бути проілюстрований схемою на рис. 4.5.

 

Рис. 4.5. Принцип дії ПЛК

 

Циклічне відпрацьовування (сканування) керуючої програми здійснюється за допомогою процесора. Однократне обслуговування відповідно до програми усіх входів-виходів ПЛК називається циклом сканування або робочим циклом, а час, затрачений на це, - тривалістю циклу сканування і позначається Тц, що характеризує швидкодію ПЛК.

Для нормального функціонування ПЛК повинна виконуватися умова

Тц < Тсп.вм,

де Тсп.вм - час спрацьовування виконавчих механізмів.

Необхідність виконання цієї умови викликана тим, що на входах ПЛК можлива поява перешкод, а, отже, і помилкових сигналів про спрацьовування того або іншого давача, що може привести до помилкового формування вихідних сигналів ПЛК і до аварії на керованому об'єкті. Якщо умова виконується, виконавчий механізм не встигає включитися за один робочий цикл ПЛК, а в наступному циклі, якщо перешкода носить випадковий характер, помилковий керуючий сигнал виданий не буде. 

 

Процес керування промисловим устаткуванням за допомогою ПЛК зводиться, в основному, до рішення логічних рівнянь. При цьому необхідно чітко представляти, які функції, реалізовані ПЛК, варто вважати вихідними і які стани керованого об'єкта можна розглядати як аргументи зазначених вище функцій.

До вихідних функцій, у першу чергу, належать функції включення - виключення (запуску - зупинки) виконавчих механізмів; функції запуску — скидання таймерів і лічильників, включення - виключення внутрішніх операторів, що використовуються як для запам'ятовування імпульсних вхідних сигналів, так і проміжних станів керуючої програми, а також проміжних результатів, отриманих при відпрацьовуванні ділянок програми; функції, зв'язані з організацією зон ігнорування ділянок програми, з організацією умовних і безумовних переходів у програмі з обнулінням і без обнуління, зазначених вище