8) Промышленные контроллеры. Функции в системах управления.

Промышленный контроллер — управляющее устройство, применяемое в промышленности и других отраслях по условию применения и задачам, близким к промышленным (например, в транспорте). Применяется для автоматизации технологических процессов, в быту — для управления климатом тп.

Рассмотрим ПК согласно зарубежной терминологии делящиеся на три категории: программируемые логические контроллеры (ПЛК), распределенные управляющие системы (distributed control systems DCS) и контроллеры на базе РС- (PC-based).

ПЛК представляют собой устройство, предназначенное для сбора, преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления. Они реализованы на базе микропроцессорной техники и работают в локальных и распределенных системах управления в РВ в соответствии с заданной программой. По техническим возможностям, которые определяют уровень решаемых задач, ПЛК делятся на классы: нано-, микро-, малые, средние и большие(промышленные). Первоначально они предназначались для замены релейно-контактных схем, собранных на дискретных компонентах - реле, счетчиках, таймерах, элементах жесткой логики.

Программировать ПЛК, как правило, можно на пяти языках стандарта IEC-61131.3. Для тех, кто привык к релейно-контактным схемам, будет удобно работать с языком, созданном на их основе (Ladder Diagram), тем, кому понятней электронные схемы, могут воспользоваться языком функциональных блоковых диаграмм (Functional Block Diagram). Опытные программисты могут использовать возможности всех языков. Современный                      ПЛК может обрабатывать дискретные и аналоговые сигналы, управлять клапанами, шаговыми двигателями, сервоприводами, преобразователями частоты, осуществлять регулирование. Высокие эксплуатационные характеристики делают целесообразным применение ПЛК везде, где требуется логическая обработка сигналов от датчиков. Применение ПЛК обеспечивает высокую надежность, простое тиражирование и обслуживание устройств управления, ускоряет монтаж и наладку оборудования, обеспечивает быстрое обновление алгоритмов управления (в том числе и на работающем оборудовании).

Кроме прямых выгод от применения ПЛК, обусловленных низкой ценой и высокой надежностью, есть и косвенные. Появляется возможность реализовать дополнительные функции, не усложняя и не увеличивая стоимость готовой продукции, которые помогут полнее реализовать возможности оборудования. Быстрое развитие микроэлектроники позволяет ожидать дальнейшего снижения цен и улучшения характеристик ПЛК, что является дополнительным стимулом к их применению.

Другой подход основан на использовании промышленных контроллеров, представляющих собой специализированные вычислительные устройства, так называемые DCS системы. Промышленные контроллеры имеют вычислительное ядро и модули ввода/вывода, воспринимающие информацию (сигналы) с датчиков, переключателей, преобразователей, а также от других контроллеров, осуществляющие управление процессом или объектом путем выдачи управляющих сигналов на приводы, клапаны, переключатели и другие ИУ. Современные контроллеры часто объединяются в сеть, а программные средства, разрабатываемые для них, позволяют в удобной для оператора форме программировать и управлять ими через компьютер.

При всем многообразии выбора технических средств в настоящее время сформировались два основных класса промышленных контроллеров в соответствии с выбором программно-аппаратной платформы низового уровня автоматизации:

пользователи, считающие, что задачи промышленных контроллеров должны базироваться на классических системах РВ, основой которых служат такие как OS-9, VxWorks, LynxOS (UNIX РВ), QNX и др., и микроконтроллерах/микропроцессорах таких производителей как Motorola (семейство МС 68***, PowerPC), Siemens и др;

пользователи, ориентированные на технологии PC/AT (PC-based), отдающие при решении любых задач, в том числе выборе контроллеров, предпочтение связке Intel - Microsoft.

Оба подхода имеют право на существование, тем более, что в ряде случаев выбор регламентируется корпоративной политикой предприятий в области автоматизации.

Функции:

Механизмы АТК оснащаются индивидуальными электроприводами с электродвигателями, управляемыми преобразователями, программируемыми микроконтроллерами приводов. Совместную работу приводов и механизмов, входящих в состав технологического агрегата, координирует технологический программируемый микроконтроллер. Координацию совместной работы агрегатов технологического комплекса выполняет один из микроконтроллеров или специализированный персональный компьютер, входящий в состав станции оператора. Через магистральный преобразователь осуществляется связь АТК с распределенной системой управления технологическим процессом. Микроконтроллеры взаимодействуют через коммуникационную связь, структура которой в соответствии с существующими стандартами по индустриальным сетям средств вычислительной техники может быть различной. Контроль агрегатов и управление ими могут осуществляться с периферийных постов операторов.

Технологическим контроллером решаются задачи: выработка заданий на контроллер привода в соответствии с координированной работой приводов агрегата; программно-логическое управление пуском, остановом и режимом рабочего функционирования агрегата; регулирование технологических переменных; контроль состояния и диагностика неисправностей в компонентах агрегата.

Компьютерные системы управления электроприводами, механизмами, технологическими агрегатами и комплексами выполняются по единой идеологии с гибким варьированием аппаратных и программных средств. В общем случае в состав систем входят: программируемые контроллеры, модули интеллектуальной периферии, системы визуализации и обслуживания, средства коммутаций, программаторы (ПГ), персональные компьютеры.