Každý, kdo se zabývá průmyslovými zařízeními, se dříve nebo později setká s typem zařízení, kterému se říká programovatelné logické automaty (PLC). Regulátor řídí různé technologické procesy a pracuje na základě příkazů operátora, vestavěných programů a dat přijímaných z periferních zařízení.

Obsah

  1. Základní prvky PLC
  2. Pomocí HMI
  3. Bezpečnostní řadiče
  4. Hlavní výrobci logických automatů
  5. Výběr ovladače pro průmyslovou linku
  6. Typy PLC
  7. PLC rozhraní
  8. Komunikace
  9. Programovací jazyky PLC
  10. Speciální použití
  11. Užitečné odkazy

Základní prvky PLC

Navzdory skutečnosti, že PLC vyrábí různí výrobci, mají všechny podobnou strukturu a principy návrhu. Průmyslový logický kontrolér se skládá ze dvou hlavních částí – softwaru a hardwaru.

Softwarová část – toto je algoritmus, podle kterého regulátor pracuje. Řídicí program je napsán pomocí speciálního programovacího prostředí pro konkrétní model regulátoru a konkrétní úlohu.

Hardware – Jedná se především o centrální procesorovou jednotku (CPU), která spouští program v ní vložený. K procesoru jsou připojeny vstupní a výstupní periferní moduly (diskrétní a analogové rozšiřující moduly). Vstupní moduly přijímají signály z různých zařízení – tlačítek, analogových nebo diskrétních senzorů, jiných ovladačů atd. Tyto signály jsou převáděny a přenášeny po společné digitální sběrnici do centrálního procesoru ke zpracování. CPU pak adresuje signály do výstupních modulů, ke kterým lze připojit akční členy – relé, kontrolky, vstupy frekvenčního měniče atd.

Pomocí HMI

K logickému ovladači je zpravidla připojeno i rozhraní člověk-stroj (HMI – Human Machine Interface), což je dotyková LCD obrazovka. Na obrazovce lze zobrazit menu nastavení a zobrazovat textová a grafická hlášení o průběhu technologického procesu.

Nejjednodušší ovladače neumožňují změnu algoritmu programu. Hlavní výhodou takového zařízení je minimalizace pravděpodobnosti lidské chyby. U složitých výrobních linek, které obsahují několik pohonů a zařízení pro příjem informací, se však nelze obejít bez zásahu obsluhy v průběhu programu.

Moderní systémy již dlouho používají omezený počet hardwarových ovládacích prvků a displejů. V zásadě se zapínání/vypínání různých režimů a nastavení zařízení provádí prostřednictvím HMI. Některé důležité funkce – spouštění systému, zastavování pohonů (normálních i nouzových), zvyšování/snižování rychlosti – jsou však hardwarově implementovány. Existují pro to tři hlavní důvody:

  1. Všechny důležité ovládací prvky musí být snadno dostupné, aby bylo zajištěno rychlé ovládání v případě nouze.
  2. Tlačítka a ovládací prvky, které se při provozu neustále používají, jsou vyrobeny hardwarově, aby nebylo nutné znovu používat HMI (životnost dotykové obrazovky při intenzivním používání je 3-5 let).
  3. Ovladač, stejně jako jakékoli elektronické zařízení, může z jednoho nebo druhého důvodu zamrznout (rušení, selhání softwaru, problém s napájením, chyba operátora). Proto jsou obvykle důležité ovládací prvky duplikovány v hardwaru. Především se to týká nouzového zastavení systému (Emergency Stop).
ČTĚTE VÍCE
Je možné znovu nalepit tapety se zavěšenými stropy?

Důležitou výhodou řídicích systémů na bázi programovatelných automatů je možnost implementace rozšířeného systému provozních hlášení a diagnostiky, který umožňuje sledovat různé provozní režimy, hlásit chyby a havárie.

Bezpečnostní řadiče

Samostatným typem ovladačů jsou bezpečnostní ovladače, neboli bezpečnostní relé, které se v posledních letech stávají povinným prvkem výrobních linek.

Bezpečnostní řídicí jednotka řídí napájení pohonů i hlavní řídicí jednotku. Nejprve se zkontroluje stav všech ochranných zařízení – tlačítek nouzového zastavení, různých zábran, plotů a krytů. Pokud je vše v pořádku, musí obsluha stisknout tlačítko „Reset“ a teprve poté může linka fungovat. Jakmile dojde k události, která ohrožuje personál nebo zařízení, řídicí jednotka zablokuje pohony. Jakmile je problém vyřešen, operátor stiskne „Reset“ a linka je opět připravena k provozu.

Hlavní výrobci logických automatů

U průmyslových zařízení hraje důležitou roli spolehlivost a stabilita. Na trhu je několik výrobců, kteří si právem vysloužili pověst těch nejlepších. Mezi takové výrobce patří:

  • Siemens (Německo)
  • Mitsubishi (Japonsko)
  • Omron (Japonsko)
  • Allen Bradley (USA)

Kromě těchto gigantů se rychle rozvíjejí čínské značky, mezi nimiž jsou nejznámější Delta a Fotek. Mezi ruskými výrobci lze zaznamenat Berana. Ve vážných systémech se však produkty této společnosti používají zřídka kvůli relativně nízké spolehlivosti a omezené funkčnosti.

Výběr ovladače pro průmyslovou linku

Při výběru konfigurace regulátoru musíte nejprve jasně pochopit podstatu technologického procesu. Na základě výsledků analýzy je sestaven pracovní algoritmus, který je nutný k provedení všech potřebných operací. Dále se vygeneruje seznam diskrétních senzorů a ovládacích prvků (tlačítek, spínačů), které budou potřeba k tomu, aby kontrolér mohl přijímat informace. Na základě toho se určí počet diskrétních vstupů PLC. V případě potřeby lze dokoupit další rozšiřující moduly.

Dále je třeba určit počet výstupů regulátoru. Výstupy řídí napájení různých pohonů (cívky startéru a relé), pneumatické a hydraulické ventily a spouštění frekvenčních měničů.

Důležitou součástí regulátoru jsou analogové moduly potřebné pro zpracování signálů z analogových snímačů a potenciometrů. Analogové výstupní signály lze také použít k řízení otáček motorů (přes frekvenční měniče) a různých pohonů, jako jsou elektropneumatické měniče.

Pamatujte, že je důležité mít přístup k řídicímu programu PLC pro diagnostiku a změnu provozního algoritmu. Většina výrobců však tomuto přístupu brání pomocí hesel a dalších bezpečnostních metod. To je třeba vzít v úvahu při nákupu zařízení a projednat to s výrobcem. Alternativně při použití modulu pro přístup k internetu je možné se připojit k ovladači a opravit program odkudkoli na světě.

ČTĚTE VÍCE
Jakou firmu si mám vybrat elektrokotel?

Programovatelný logický ovladač (PLC, Programovatelný logický regulátor, PLC) Nebo programovatelný ovladač — elektronická součást průmyslového regulátoru, specializovaného (počítačového) zařízení používaného k automatizaci technologických procesů. Hlavním režimem dlouhodobého provozu PLC, často v nepříznivých podmínkách prostředí, je jeho autonomní použití, bez vážné údržby a prakticky bez zásahu člověka.

Někdy systémy číslicového řízení strojů (CNC, Počítačové numerické řízení, CNC).

PLC jsou zařízení pracující v reálném čase.

  • mikrokontrolér (jednočipový počítač), mikroobvod určený k řízení elektronických zařízení, rozsahem použití PLC jsou obvykle automatizované průmyslové výrobní procesy v kontextu výrobního podniku;
  • počítače, PLC jsou zaměřeny na práci se stroji a mají rozvinutý ‚strojový‘ vstup-výstup signálů ze senzorů a akčních členů, na rozdíl od schopností počítače orientovaného na člověka (klávesnice, myš, monitor atd.);
  • vestavěné systémy – PLC je vyráběno jako samostatný produkt, oddělený od jím řízeného zařízení.

První logické automaty se objevily ve formě skříní se sadou propojených relé a kontaktů. Toto schéma bylo pevně nastaveno ve fázi návrhu a nebylo možné jej dále měnit.

První PLC na světě – MOdular DIgital CONtroller (Modicon) 084, s pamětí 4 kB, byl vyroben v roce 1968.

U prvních PLC, které nahradily konvenční logické automaty, byla logika připojení naprogramována pomocí schématu zapojení LD (Ladder logic Diagram). Zařízení mělo stejný princip činnosti, ale relé a kontakty (kromě vstupu a výstupu) byly virtuální, to znamená, že existovaly ve formě programu prováděného mikrokontrolérem PLC. Moderní PLC jsou „volně programovatelné“.

V řídicích systémech technologických objektů převažují logické příkazy nad numerickými operacemi, což umožňuje při srovnatelné jednoduchosti mikrokontroléru (sběrnice 8 nebo 16 bitů široké) získat výkonné systémy pracující v reálném čase. V moderních PLC jsou numerické operace implementovány na stejné úrovni jako logické operace. Na rozdíl od většiny počítačových procesorů zároveň PLC poskytují přístup k jednotlivým bitům paměti.

Typy PLC

Základní PLC

  • Siemens – SIMATIC S5 a S7;
  • VIPA 100V, 200V, 300S, 500S;
  • Schneider Electric – PLC Twido a více funkční řady Modicon: M340, M258, TSX Premium, TSX Quantum, TSX Atrium;
  • Beckhoff;
  • Rockwell Automation – ControlLogix L6x a L7x;
  • ABB – 800xA Průmyslové IT;
  • Omron CJ1, CJ2, CS1;
  • Mitsubishi – řada Melsec (FX, Q);
  • Aries PLC.
ČTĚTE VÍCE
Která společnost je lepší koupit bezdrátová sluchátka?

Programovatelné relé

  • Relpol NEED;
  • Lovato Kinco;
  • LOGO Siemens!;
  • Schneider Electric – Zelio Logic;
  • BERAN PR110;
  • Omron – ZEN;
  • Moeller – EASY, MFD-Titan.

Softwarové PLC založené na počítačích kompatibilních s IBM PC (eng. SoftPLC)

  • MicroPC;
  • WinCon;
  • WinAC;
  • CoDeSys SP/SP RTE;
  • Netbox S2.

PLC založené na jednoduchých mikroprocesorech (i8088/8086/80186 atd.)

PLC rozhraní

PLC nemají lidské rozhraní, jako je klávesnice nebo displej. Jejich programování, diagnostiku a údržbu provádějí k tomuto účelu připojení programátoři – speciální zařízení nebo zařízení založená na modernějších technologiích – osobní počítač nebo notebook, se speciálními rozhraními a speciálním softwarem. V systémech řízení procesů PLC interagují s různými součástmi systémů rozhraní člověk-stroj (například operátorské panely) nebo operátorskými pracovními stanicemi na bázi PC, často v průmyslových aplikacích, obvykle prostřednictvím průmyslové sítě.

K PLC lze připojit senzory a akční členy:

  • centrálně: I/O moduly jsou instalovány v kleci PLC. Senzory a akční členy jsou připojeny samostatnými vodiči přímo nebo pomocí odpovídajících modulů ke vstupům/výstupům signálových modulů;
  • nebo metodou distribuované periferie, kdy jsou senzory a akční členy vzdálené od PLC připojeny k PLC prostřednictvím komunikačních kanálů a případně expanzních košů pomocí spojení master-slave (Otrokář).

Komunikace

  • RS-232
  • RS-485
  • ProfiBus/MPI
  • PLECHOVKA
  • Modbus
  • AS-Interface
  • Průmyslový Ethernet

Programovací jazyky PLC

Programování PLC využívá standardizované jazyky IEC ​​(IEC61131-3)

  • Programovací jazyky (grafické)
    • LD – Ladder Diagram Language – nejrozšířenější jazyk pro PLC
    • FBD – Function Block Language – 2. nejběžnější jazyk pro PLC
    • SFC – State Diagram Language – používá se pro programování strojů
    • CFC – Není certifikováno podle IEC61131-3, další vývoj FBD
    • IL – Assembler
    • ST – jazyk podobný Pascalu

    Programovací nástroje PLC v jazycích IEC 61131-3 mohou být specializované pro konkrétní rodinu PLC (například STEP 7 pro SIMATIC S7-300/400, řídicí jednotky VIPA) nebo univerzální, pracující s několika (ale ne všemi) typy řídicích jednotek. (například CoDeSys)

    Speciální použití

    Ke zvýšení spolehlivosti řídicího systému postaveného na PLC se využívá redundance různých komponent: šasi, napájecí zdroje a samotné ovladače.

    Užitečné odkazy

    Programovatelné logické automaty VIPA