Лекція 2.1 Вибір ПЛК

3. Інтерфейсний зв'язок між контролером і підсистемою введення виведення.

Такий зв'язок можлива завдяки модулю інтерфейсу, що підтримує один з прийнятих комунікаційних протоколів: Profibus DP, Modbus RTU, Modbus +, CAN, DeviceNet, ControNet тощо. Взагалі, налічується більше 50 стандартів промислових шин. На малюнку 2 показана цифрова шина, яка об'єднує один контролер (у вигляді телевізора) і чотири вузли вводу / виводу.

Шина введення / виведення

Програмувати ПЛК, як правило, рекомендується на мовах стандарту IEC-61131.3. Для тих, хто звик до релейно-контактним схемам, рекомендується працювати з мовою, створеним на їх основі (Ladder Diagram), а тим, кому зрозуміліше електронні схеми, можуть скористатися мовою функціональних блокових діаграм (Functional Block Diagram). Досвідчені програмісти можуть використовувати можливості всіх мов.

Сучасний ринок контролерів і програмно-технічних комплексів дуже різноманітний. Вибір найбільш прийнятного варіанту являє собою задачу з багатьма критеріями, рішенням якої є компроміс між вартістю, технічним рівнем, надійністю, комфортністю, витратами на сервісне обслуговування, повнотою програмного забезпечення і багатьом іншим. Тому важливо виділити їх основні характеристики і властивості, на підставі яких можна зробити вибір при побудові систем управління. В якості таких характеристик при виконанні проекту АС пропонується сім узагальнених показників:

• характеристики процесора;
• характеристики периферійної частини ПЛК;
• характеристики каналів введення / виводу, підтримуваних контролерами
• комунікаційні можливості;
• умови експлуатації;
• технічна підтримка;
• програмне забезпечення.

Характеристики процесору - це тип, розрядність основний процесорної плати та робоча частота; підтримка математики з плаваючою комою, що дозволяє виконувати ефективну обробку даних; наявність бітових операцій, число маніпуляцій для обробки даних, можливості системи переривань. Чим менше маніпуляцій для обробки даних, які заподіяні системою переривань, тим більш кращий такий процесор в АСУ ТП.

Характеристики периферійної частини ПЛК - це наявність і обсяг різних видів пам'яті: ОЗП (RAM), ПЗП (ROM), СППЗУ (EPROM), ЕСППЗУ (EEPROM), флеш (Flash), кількість і різноманітність каналів вводу-виводу. Головною відмінною особливістю E (E) PROM (в тому числі і Flash) від ПЗП - незалежної пам'яті є можливість перепрограмування при підключенні до стандартної системної шини мікропроцесорного пристрою. У EEPROM реалізується можливість виробляти стирання окремої комірки за допомогою електричного струму. У флеш-пам'яті використовується дещо відмінний від EEPROM тип комірки-транзистора. Технологічно флеш-пам'ять споріднена як EPROM, так і EEPROM. Основна відмінність флеш-пам'яті від EEPROM полягає в тому, що стирання вмісту осередків виконується або для всієї мікросхеми, або для певного блоку (кластера, кадру або сторінки). Звичайний розмір такого блоку складає 256 або 512 байт, проте в деяких видах флеш-пам'яті обсяг блоку може досягати гігабайтів. Стирати можна як блок, так і вміст всієї мікросхеми відразу. Таким чином, у загальному випадку, для того, щоб змінити один байт, спочатку в буфер зчитується весь блок, де міститься байт, який підлягає зміни, стирається вміст блоку, змінюється значення байта в буфері, після чого проводиться запис зміненого в буфері блоку. Така схема істотно знижує швидкість запису невеликих обсягів даних в довільні області пам'яті, однак, значно збільшує швидкодію при послідовної запису даних великими порціями.

Переваги флеш-пам'яті в порівнянні з EEPROM:

• більш висока швидкість запису при послідовному доступі за рахунок того, що стирання інформації у флеш проводиться блоками;
• собівартість виробництва флеш-пам'яті нижче за рахунок більш простий організації.

Недолік - повільна запис в довільні ділянки пам'яті.

Більшість фірм-виробників поставляють на ринок систем і засобів автоматизації сімейства контролерів, кожне з яких розраховане на певний набір виконуваних функцій і обсяг оброблюваної інформації.

Серед них є сімейства найменших (мікро) контролерів невеликий обчислювальної потужності, здатних підтримувати максимум кілька десятків вводів / виводів, в основному, дискретних. Галузь застосування таких контролерів - збір даних та системи протиаварійного захисту. В якості прикладів таких контролерів можна привести контролери сімейства MicroLogix (Allen-Bradley), Direct Logic DL05 (Koyo), Nano (Schneider Electric).

Сімейства малих контролерів здатні підтримувати сотні вводів / виводів, виконувати більш складні функції. Ці контролери мають достатньо розвинений блок аналогового введення /виводу, виконують операції з плаваючою точкою і функції ПІД-регулювання. До цієї групи контролерів можна віднести SLC 500 (Allen-Bradley), TeleSAFE Micro16 (Control Microsystems), Simatic S7-200, 300 (Siemens).

Контролери середньої потужності, володіючи достатньою пам'яттю і швидкодією, можуть обробляти вже тисячі змінних дискретного, аналогового і швидкісного типу. Застосовуються для автоматизації невеликих об'єктів процесів складів та котелень тощо. Це контролери PLC-5 (Allen-Bradley), Premium (Schneider Electric), Direct Logic DL405 (Koyo) та інші.

Нарешті, деякі великі фірми виробляють клас контролерів дуже високої обчислювальної потужності, що мають пам'ять, вимірювану мегабайтами і гігабайтами. Їх здатність обробляти десятки тисяч змінних і визначила одну з областей застосування - як концентраторів інформації, одержуваної від локальних контролерів. Обчислювальні можливості цього класу контролерів дозволяють реалізовувати складні алгоритми (адаптивне, оптимальне управління), що застосовуються при автоматизації безперервних технологічних процесів. Найбільш яскравими представниками цієї групи контролерів є ControlLogix (Allen-Bradley), Simatic S7-400 (Siemens), Fanuc 90-70 (GE Fanuc), VME (PEP Modular Computers).