ПЛК для приводов в промышленности

Преобразователи частоты привнесли точное и интеллектуальное управление движением в ряд промышленных приложений. Производственный сектор в одиночку зависит от машин, которые вращают и транспортируют материалы, перекачивают жидкости, охлаждают или нагревают воздух с помощью вентиляторов, упаковывают и укладывают готовую продукцию — и делают это как часть множества взаимосвязанных операций, которые выполняются по большей части автоматически.

Чтобы функционировать так, как они работают в этой среде, приводы полностью зависят от контролирующей, координирующей силы ПЛК (программируемый логический контроллер) . Учитывая, однако, что это ни в коем случае не новая технология — первые модели были изготовлены почти ровно пятьдесят лет назад — неизбежно возникает вопрос:что такого особенного в ПЛК, что делает его таким подходящим для работы?

ПЛК были разработаны, чтобы заменить мощность компьютера проводными блоками силовых реле, которые ранее использовались для управления фабричным оборудованием. Сложностей с обслуживанием и поиском неисправностей в этих старых электромеханических нервных центрах было множество:гигантские корпуса представляли собой стены из реле, таймеров, счетчиков, предохранителей и клемм среди перекрещивающихся проводов «точка-точка». Замена вышедшей из строя катушки или изношенного контакта была достаточно сложной задачей; изменение цели самой системы может повлечь за собой полную перестройку.

Было неизбежно, что появление микрочипа заметет эти шкафы диковин в анналы инженерной истории. Оба Одо Стругер (1931–1998) , инженер-исследователь компании Allen-Bradley в 1960-х годах, и Дик Морли (1932–2017) , которые ответили на призыв к идеям, выпущенный General Motors в 1968 году, были названы отцами PLC. Они оба увидели, что последовательность событий, выполняемых релейными системами для управления механизмами, может быть переведена — и уменьшена — в форму компьютерной программы. .

Значит, это компьютер. Но ПЛК — это очень специфический тип компьютера; так было задумано и остается таковым по сей день. Но каким образом?

Почему ПЛК, а не, скажем, ПК?

Возможно, самый очевидный ответ — если посмотреть на него — заключается в том, что ПЛК физически вынослив; вещь прочная. Это означает, что все аспекты его конструкции (от выбора материалов компонентов до таких функций, как контроль температуры и стиль корпуса ) предназначены для защиты устройства от высоких уровней пыли, влажности, вибрации, температуры и т. д.

Уникальный дизайн ПЛК должны также обеспечивать значительные устройства ввода/вывода – гораздо больше, чем странная карта памяти или принтер. Список входящих сигналов ПЛК (от переключателей, датчиков, автоматических выключателей и т. д.) в сочетании с исходящими командами (двигателям, светильникам, клапанам и т. п.) настолько велик, насколько сложны операции, которыми он управляет.

Но самое фундаментальное различие между ПЛК и персональными компьютерами заключается в их языке программирования.Лестничная логика (или лестничная диаграмма) последовательно кодирует операционные инструкции таким образом, который напрямую моделирует поток работы через схему электрических реле. Это делает его чрезвычайно удобным для инженеров. . И наряду с небольшим количеством других простых языков, в частности схем функциональных блоков, он остается стандартным методом программирования.

ПЛК взаимодействуют с приводами с регулируемой скоростью через прямые управляющие сигналы. или через протокол цифровой связи (Modbus долгое время был самым популярным) или через оба вместе. Таким образом, может выполняться весь спектр команд устройства:от указания приводу просто запустить двигатель и указать направление вращения до очень важной настройки параметров ускорения и замедления в реальном времени.

Потенциал приводов для управления двигателями на оптимальной скорости может быть полностью реализован только тогда, когда они находятся в режиме двусторонней связи с ПЛК. Именно ПЛК отслеживает производительность привода, постоянно проверяя состояние и коды неисправностей, полученные, например, в результате сравнения целевого значения с реальным выходным током. То, как этот мониторинг вывода влияет на характер команд привода, имеет решающее значение для интеллекта системы.

Влияние ПЛК на отрасль автоматизации

ПЛК совершили революцию влияние на индустрию автоматизации, позволяя проникать в сложные механические системы и контролировать их, что далеко от тех дней, когда одна неустановленная «неисправность» могла привести к остановке лучшей части производственного предприятия. И их устойчивый успех на протяжении многих лет был в значительной степени обусловлен их существенной простотой — при всей их вычислительной мощности.

Однако ни одна технология не остается незатронутой прогрессом на неопределенный срок. В конце концов, ПЛК так же, как и все остальное, обязаны отражать ключевые изменения в способах создания машин и устройств.

Непрерывное развитие

Миниатюризация в частности — та самая сила, которая привела к тому, что ранняя электронная деятельность была перенесена с релейной стенки на печатную плату, — продолжает делать процессоры, компоненты и сами печатные платы еще более компактными. . В результате ПЛК становятся все болеемощными. (быстрее и со значительно увеличенным объемом памяти) даже когда они уменьшаются в размерах. Один ПЛК теперь может легко выполнять работу нескольких своих предшественников. Такой прогресс можно увидеть в их способности одновременно поддерживать несколько протоколов связи или в том факте, что их разработчики программного обеспечения могут смешивать и сочетать разные языки программирования.

Ирония здесь, конечно, в том, что этот порядок возможностей на самом деле не нужен для управления многими устройствами, включая приводы. Там, где приоритетом является простая эффективность, сложные возможности могут быть в лучшем случае неуместными, а в худшем — обременительным (например, с точки зрения кибербезопасности ). По этой причине новое поколение машинных контроллеров — компактных устройств, похожих на ПЛК, — эволюционировали, чтобы взять на себя часть работы, которую ПЛК высокого класса переросли.

Более ограниченный, чем ПЛК, с точки зрения памяти и пропускной способности ввода/вывода, контроллер этого типа для привода с регулируемой скоростью, поставляемый на борту, запрограммированный на заказ и с интуитивно понятным графическим интерфейсом, является относительно недорогим, экономит время и прост в использовании. (а также для интеграции с более крупной сетью или системой).

ПЛК и приводы — идеальное сочетание?

Таким образом, традиционные отношения между приводами и ПЛК претерпевают изменения. Это потрясение, которое может не пережить только системная архитектура старого образца. Основополагающий принцип:умные диски благодаря мощности программирования — как никогда полностью заряжен.