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

Аргументами логічних функцій, реалізованих у ПЛК, є сигнали від органів керування, від давачів положення виконавчих механізмів, із систем керування суміжним технологічним або транспортним устаткуванням. Крім того, як аргументи логічних функцій використовуються сигнали з виходів таймерів, лічильників, стану внутрішніх операторів програми.

Однією з найважливіших особливостей функціонування ПЛК є те, що на відміну від усіх керуючих пристроїв попередніх поколінь, у ПЛК той самий аргумент (стан входу контролера) може бути використаний на різних етапах програми довільне число раз (що відповідає релейно-контактному апарату з нескінченним числом контактів).

Відзначена особливість відноситься і до вихідних функцій, де не потрібні традиційні блок-контакти пускачів або їх твердотільні аналоги. Подібним же чином при реалізації того або іншого алгоритму в ПЛК є можливість багаторазово використати в програмі таймер, лічильник, а також звернення до будь-яких проміжних значень таймерів і лічильників.

Практично у всіх ПЛК програмно можна задати включення його виходів, або внутрішніх операторів як з пам'яттю (фіксацією стану після зникнення умов включення), так і без неї.

При реалізації функцій включення - виключення механізмів програмним шляхом не має значення, яким сигналом здійснюється запуск механізму "1" або "0" у той час, як при реалізації такої операції за допомогою релейної апаратури необхідно щоразу вводити додаткове реле, що виконує функцію інвертора.

У ПЛК використовується як енергозалежна, так і енергонезалежна пам'ять. Для нормальної роботи ПЛК поточні стани виходів, таймерів, лічильників і внутрішніх операторів запам'ятовуються в оперативній пам'яті, що може бути як енергозалежною, так і енергонезалежною (з підживленням на акумуляторах). Використання енергонезалежної пам'яті має як недоліки, так і переваги. З одного боку, відключення електроживлення може привести до втрати значного об’єму інформації, а з іншого енергонезалежна пам'ять може виконувати роль "нульового" захисту, що запобігає прямому повторному включенню механізмів при поновленні подачі електроживлення.

Конструкція ПЛК

Більшість сучасних ПЛК, крім тих, які призначені для безпосереднього вбудовування в керований об'єкт (верстат, агрегат), побудовані за блочно-модульним принципом, що дозволяє одержувати необхідну для конкретної задачі керування конфігурацію контролера шляхом доукомплектування деякого базового комплекту, до складу якого входять: уніфікована касета (каркас); модуль процесора і джерело живлення; модулі вводу-виводу та інші спеціальні модулі. За допомогою спеціальних інтерфейсів можна нарощувати ПЛК.

Базовий комплект об’єднується з необхідним набором модулів вводу-виводу за допомогою об'єднавчої друкованої плати (крос-плати), яка встановлюється на задній стінці каркаса. На цій платі розміщуються шини живлення, системна магістраль і роз’єми, у які по направляючих каркасах вставляються модулі. На лицьових панелях модулів розміщуються світлодіоди, що забезпечують сигналізацію стану і діагностику, а також роз’єми та клеми для підключення зовнішніх ланцюгів, а на каркасі - роз’єми для підключення інших контролерів і пристроїв.

Як правило, виробники ПЛК пропонують замовникові різні варіанти каркасів для комплектації контролерів різної інформаційної потужності.

ПЛК блочно-модульної конструкції призначені для установки в різних шафах або на спеціальних направляючих.

Для вбудованих типів використовують іншу конструкцію ПЛК у виді функціонально закінчених блоків з обмеженим числом входів-виходів (до 128). Такі контролери можуть доукомплектовуватися розширювачами, що є тими ж модулями вводу-виводу, що й у касетних контролерах, але конструктивно виконані у вигляді таких же блоків, як і сам вбудований ПЛК. Вбудовані ПЛК пристосовані до більш жорстких умов експлуатації, ніж касетні.

 

Контролер Simatic S7-200. Програмовані логічні контролери S7-200 забезпечують вирішення нескладних задач автоматизації виробничих процесів [14]. Контролер є монолітним корпусом з роз’ємами для підключення зовнішніх ланцюгів (рис. 4.6.) і індикацією стану входів-виходів. Окремі конструкції можуть доповнюватися модулями розширення вводу-виводу, що підключаються до процесорного блоку через шинний модуль або спеціальні роз’єми. Застосування модулів розширення дозволяє нарощувати ємність системи керування. Випускається вісім типів блоків центральних процесорів. Для живлення вхідних і вихідних ланцюгів є вбудований блок живлення 24 В постійного струму. Усі центральні процесорні блоки, за винятком CPU 210 і CPU 221, дозволяють підключати модулі розширення вводу-виводу.

Контролер має швидкісні лічильники зовнішніх подій, швидкодіючі входи, шість зовнішніх переривань, виходи широтно-імпульсної модуляції, потенціометри аналогового завдання параметрів. Окремі моделі обладнуються годинником реального часу.

Вбудований інтерфейс PS 485 забезпечує роботу в двох режимах:

•скануючим PPI (точка до точки) перевіряється стан до 31 ПЛК по двохпровідній лінії зв'язку зі швидкістю до 19.2 Кбіт/с, а в моделі CPU 22X - 187.5 Кбіт/с (рис. 4.6);

 

Рис. 4.6. Конструкція контролера Simatic S7-200

 

•швидкісний вільно програмований інтерфейс забезпечує реалізацію протоколів зв'язку Modbus, ASCII й інших зі швидкістю до 38.4 Кбіт/с;

•скануючі з'єднання можуть бути встановлені з програматорами, ПЕОМ, тестовими дисплеями, панелями операторів і інших контролерів Simatic S7-200.

 

Рис. 4.7. Підключення S7-200 до PPI мережі

 

Окремі контролери (CPU 214,CPU 215,CPU 216) можуть забезпечувати обмін даними по MPI інтерфейсі зі швидкістю передачі інформації до 19.2 Кбіт/с, а модернізована версія CPU 22x до 185.5 Кбіт/с. У цій мережі контролер S7-200 може працювати тільки як ведучий (рис. 4.7).

Контролери 87-200 мають можливість працювати в мережі Profibus-DP зі швидкістю обміну даними до 12 Мбіт/с. Таку можливість має контролер CPU 215 з убудованим інтерфейсом Profibus-DP, інші типи підключаються до мережі за допомогою