Зачем нужны логические модули и где они используются
До конца 70-х годов прошлого века при обслуживании технологических агрегатов активно использовали сложные электромеханические релейно-контактные схемы. Для такой системы автоматики требовались огромные шкафы и помещения внушительных размеров.
В 1968 году проблема экономии места в производственных цехах сподвигла инженеров на разработку компактного «контроллера». Новый прибор привлек универсальностью. Оказалось, что его легко перенастроить для работы с различными технологическими линиями. Ведь к нему можно подключать сигнальные провода, электромеханические устройства в различных комбинациях, в зависимости от задачи. Логику, алгоритм коммутации при желании всегда можно перепрограммировать и загрузить в память устройства.
С момента изобретения логические модули уменьшались в габаритах, росло количество поддерживаемых интерфейсов, упрощалось программирование. Но смысл применения не меняется:
- повысить надежность в сложных алгоритмах управления автоматикой;
- сэкономить место, заменив одним небольшим устройством «россыпи» реле, таймеров, счетчиков;
- увеличить скорость ввода в эксплуатацию и обслуживания системы автоматизации, возможность быстро корректировать алгоритмы управления в цеховых условиях.
Основные сферы применения
В первое время логические модули применялись в основном в автомобилестроении. Сейчас их главные сферы использования:
- промышленное производство – управление станками и производственными линиями, сборка, упаковка, автоматизация аварийной защиты;
- сельское хозяйство – автополив, управление теплицами;
- управление помещениями, задачи охраны и жизнеобеспечения – «умный дом»; автоматизация доступа к зданиям и парковкам; контроль освещения, кондиционирования, температуры, вентиляции; управление насосным оборудованием, водоснабжением, фонтанами.
Цена логического модуля выше, чем традиционных реле, однако оказывается выгоднее в перспективе, поскольку позволяет сократить количество приборов управляющей автоматики, снижает затраты на обслуживание и электроэнергию.
Устройство модуля
В большинстве логических контроллеров помимо блока питания можно выделить несколько функциональных элементов.
Процессорный модуль
«Мозг» контроллера — микропроцессор и память. От их характеристик зависят скорость управления, количество устройств, которые потенциально могут быть подключены ко входам и выходам, разнообразие схем подключения.
Таймеры, счетчики, часы
С модулем процессора связано функционирование часов, сторожевого таймера. Контроллер должен быть способен точно отсчитывать время, подсчитывать нажатия на кнопку и т.п. Часы есть не во всех моделях, но удобны, если исполнительные механизмы необходимо запускать в четко заданное время, подобно школьным звонкам.
Интерфейсы, аналоговые и цифровые/дискретные входы и выходы
Служат для связи с внешними устройствами.Через них к прибору подключены кнопки, датчики, а также механизмы, которыми он управляет: лампы, насосы, обогреватели, шлагбаумы и т.д.
Входы бывают низковольтные (они хороши для приема слабых сигналов) и высоковольтные. На вторые можно подавать сигналы с тем же напряжением, что и обычное питающее. На выходах чаще используются мелкие реле, а на низковольтных приборах ставят транзисторы, переключающие выходы с большей скоростью.
Количество входов/выходов — от нескольких до нескольких десятков — может быть расширено дополнительными модулями. Такое расширение не бесконечно: оно ограничено памятью и скоростью обмена данными. У коммуникационных контроллеров модуль входа-выхода может вовсе отсутствовать из-за специфики задач. Для подключения внешнего оборудования, загрузки программ используются интерфейсы RS-485, Ethernet, USB.
Принцип работы
Задать алгоритмы работы можно кнопками на лицевой панели. Но удобнее программировать на компьютере, если производитель дает такую возможность. Специальное программное обеспечение помогает разработать схему и алгоритм подключения в визуально-графическом или текстовом виде. После проверки в режиме симуляции программу загружают в память процессорного модуля.
Во время работы контроллер считывает информацию, поступающую на входы, например, аналоговые или цифровые сигналы от датчиков. Затем на основе этих данных и заданного в программе алгоритма включает или выключает выходы, запускает или сбрасывает таймеры. Эти действия выполняются циклически. Продолжительность рабочего цикла — от нескольких миллисекунд (для станков с ЧПУ) до несколько суток (например, при удаленном контроле температуры на элеваторе).
Виды логических модулей
Основная характеристика, которая первой заботит покупателей – количество входов и выходов. От него зависит, сколько датчиков и управляемых механизмов можно будет подключить. Это один из главных параметров для выделения двух типов приборов:
- логических реле с ограниченными возможностями,
- программируемых логических контроллеров для больших систем управления.
По особенностям модуля ввода-вывода контроллеры делятся на 3 типа:
- Моноблочные, в которых процессор и модули ввода-вывода выполнены как единое целое.
- Модульные, со съемными элементами ввода-вывода.
- Удаленные, распределенные (модуль ввода-вывода может быть удален от процессора на значительное расстояние, соединяясь с ним по сети). Такой вариант снижает помехи и актуален, например, для полевых условий нефтегазовой отрасли, где датчики приходится располагать за сотни метров от центрального пульта.
Нелишним будет поинтересоваться габаритами (поместится ли прибор в стандартный щиток), а также способом крепления. Это может быть монтаж на DIN-рейку, на стойке, на стене.
Особенности программирования
Стандарт МЭК 61131-3 рекомендует использовать 5 простых технологических языков программирования. Выбор языка часто диктуется личными предпочтениями программиста. Но при покупке стоит выяснить, каким образом создают программы конкретно для этого вида устройства.
Некоторые производители предлагают на выбор несколько вариантов языков. Так, в логических реле европейского бреда Relpol возможно программирование на языках LAD и STL. Графический язык LAD основан на наглядном представлении коммутационных схем. STL —язык текстовых «инструкций».
К счастью, авторитетные компании предлагают бесплатное программное обеспечение для своих логических модулей. Например, контроллеры ONI сопровождает интуитивно понятный софт, с которым за 15 минут разбираются даже школьники.
Пожалуй, наиболее известные и популярные линейки логических модулей — SIEMENS LOGO! Алгоритм их функционирования создают с помощью программного обеспечения с набором встроенных функций.
Подобрать подходящий логический модуль вам помогут специалисты компании «Автоматика» в Барнауле. Готовы ответить на ваши вопросы по электронной почте info@ampermetr.com и телефону 8 (800) 201-67-45.