Классификация ПЛК, как основных компонентов ПТК

Все универсальные микропроцессорные ПЛК, составляющие основу программно-технических комплексов (ПТК), подразделяются на классы, каждый из которых рассчитан на определенный набор выполняемых функций и соответствующий объем получаемой и обра­батываемой информации об объекте управления. [11]

1. Контроллеры на базе персональных компьютеров (ПК)

Это направление существенно развилось в последнее время, что объясняется, в первую очередь, следующими причинами:

– повышением надежности ПК, особенно в промышленном исполнении;

– использовании открытой архитектуры (например, IBM-совместимых ПК);

– легкости подключения любых блоков ввода/вывода (модулей УСО);

– возможностью использования широкой номенклатуры нарабо­танного программного обеспечения (операционных систем реального времени, баз данных, пакетов прикладных программ контроля и управ­ления).

Контроллеры на базе ПК, как правило, используют для управления небольшими замкнутыми объектами в промышленности, в специализи­рованных системах автоматизации в медицине, научных лабораториях, средствах коммуникации. Общее число входов/выходов такого кон­троллера обычно не превосходит нескольких десятков, а набор функ­ций предусматривает сложную обработку информации. Рациональную об­ласть применения контроллеров на базе ПК можно очертить следую­щими условиями:

– выполняется большой объем вычислений за достаточно малый интервал времени при небольшом количестве входов и выходов объек­та управления;

– средства автоматизации работают в окружающей среде, не слишком отличающейся от условий работы офисных персональных компьютеров;

– реализуемые контроллером функции целесообразно (в силу их нестандартности) программировать на обычных языках высокого уровня, типа C++, Pascal и др.;

– практически не требуется мощная аппаратная поддержка рабо­ты в критических условиях, которая обеспечивается обычными контроллерами (диагно­стика работы, резер­вирование, устранение неисправностей без остановки рабо­ты ПЛК).

На рынке контроллеров на базе ПК в России успешно работают кампании: Octagon, Advantech, Analog Devices и др.

2. Локальные программируемые контроллеры.

В настоящее время в промышленности используется два типа локальных контроллеров:

  Встраиваемый в оборудование и являющийся его неотъемлемой частью. Такой контроллер может управлять станком с ЧПУ, современ­ным интеллектуальным аналитическим прибором, автомашинистом и другим оборудованием. Выпускается на раме (плате) без специального кожуха, поскольку монтируется в общий корпус оборудования.

  Автономный, реализующий функции контроля и управления небольшим достаточно изолированным технологическим объектом, как, например, районные котельные, электрические подстанции. Авто­номные контроллеры помещаются в защитные корпуса, рассчитанные на разные условия окружающей среды. Почти всегда эти контроллеры имеют порты для соединения в режиме «точка-точка» с другой аппара­турой и интерфейсы, которые могут через сеть связывать их с другими средствами автоматизации. В такой контроллер часто встраивается или подключа­ется к нему специальная панель оператора, состоящая из алфавитно-цифрового дисплея и набора функциональных клавиш.

Локальные контроллеры, как правило, имеют небольшую или среднюю вычислительную мощность, а количество их вхо­дов/выходов, колеблется от нескольких десятков до нескольких сотен. Контроллеры реализуют простейшие типовые функции обработки измерительной информации, блокировок, регулирования и программ­но-логического управления. Многие из них имеют один или несколько физических портов для передачи информации на другие системы авто­матизации. В этом классе следует выделить специальный тип локальных кон­троллеров, предназначенных для систем противоаварийной защиты. Они отличаются особенно высокой надежностью, живучестью и быст­родействием. В них предусматриваются различные варианты полной текущей диагностики неисправностей с локализацией их до отдельной платы, резервирование, как отдельных компонентов, так и всего устрой­ства в целом.

3. Сетевые комплексы контроллеров.

Сетевые ПТК наиболее широко применяются для управления производственными процессами во всех отраслях промышленности. Ми­нимальный состав данного класса ПТК подразумевает наличие сле­дующих компонентов:

• набор контроллеров;

• несколько дисплейных рабочих станций операторов;

• системную (промышленную) сеть, соединяющую контроллеры
между собою и контроллеры с рабочими станциями.

Контроллеры каждого сетевого комплекса, как правило, имеют ряд модификаций, отличающихся друг от друга быстродействием, объ­емом памяти, возможностями по резервированию, способностью рабо­тать в разных условиях окружающей среды, числом каналов вво­да/вывода (от нескольких сотен до тысячи), наличием различных УСО. Это облегчает использование сетевого комплекса для разно­образных технологических объектов, поскольку позволяет наиболее точно подобрать контроллеры под отдельные элементы автоматизи­руемого объекта и разные функции контроля и управления.

В качестве дисплейных рабочих станций (пультов оператора) поч­ти всегда используются персональные компьютеры в обычном или промышленном исполнении, большей частью с двумя типами клавиа­тур (традиционной алфавитно-цифровой и специальной функциональ­ной), и оснащенные одним или несколькими мониторами, имеющими большой экран.

Промышленная сеть может иметь различную структуру: шину, кольцо, звезду; она часто подразделяется на сегменты, связанные меж­ду собой повторителями и маршрутизаторами. К передаче сообщений предъявляются жесткие требования: они гарантированно должны дос­тавляться адресату, а для сообщений высшего приоритета, например, предупреждающих об авариях, также следует обеспечить указанный срок передачи сообщений. В этом классе ПТК выделяют телемеханический тип сетевого комплекса контроллеров, предназначенный для автоматизации объек­тов, распределенных на большой области пространства. Промышленная сеть с характерной структурой и особые физиче­ские каналы связи (радиоканалы, выделенные телефонные линии, оп­товолоконные кабели) позволяют интегрировать узлы объекта, отстоя­щие друг от друга на многие десятки километров, в единую систему автоматизации. Рассматриваемый класс сетевых комплексов контроллеров имеет верхние ограничения как по сложности выполняемых функций (изме­рения, контроля, учета, регулирования и блокировки), так и по объему автоматизируемого объекта (в пределах тысяч входов/выходов). Чаще всего сетевые комплексы применяются на уровне цехов ма­шиностроительных заводов, агрегатов нефтеперерабатывающих, неф­техимических и химических производств, а также цехов предприятий пищевой промышленности. Телемеханические сетевые комплексы используются для управления газо- и нефтепроводами, элек­трическими сетями, транспортными системами.