Перспективы использования ПЛК для автоматизации с/х производства Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ НАУЧНОЙ РАБОТЫ

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЛК ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ С/Х ПРОИЗВОДСТВА

Мухамбетов Дамир Андреевич, Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова, г. Саратов

E-mail: [email protected]

Аннотация. В данной статье рассмотрена классификация программируемых логических контроллеров, а также их эффективное использование в с/х производстве. В качестве примера для автоматизации с/х производства взят логический контроллер - ОВЕН ПЛК100.

Ключевые слова: программируемый логический контроллер, технологические операция, автоматизация.

С быстрым ростом промышленности, предъявляется высокие требования к эффективности производственных мощностей. Большие размеры и ограниченный срок службы реле требует сложные системы контроля, а выяснение причины поломки среди 1000 реле требует содержание большого рабочего персонала.

С созданием логических программируемых контролеров выше перечисленные проблемы устраняются, так как промышленные контролеры объединяют в себе десятки - сотни реле, счетчиков и других автоматизированных устройств в единый компактный модуль.

Программируемый логический контроллер, ПЛК - микропроцессорное устройство, предназначенное для управления технологическими процессами в промышленности и другими сложными технологическими объектами. Принцип работы ПЛК заключается в сборе сигналов от датчиков и их обработке по прикладной программе пользователя с выдачей управляющих сигналов на исполнительные устройства [2].

ПЛК возможно перепрограммировать, что способствует предприятиям быстро менять производство с требованием рынка.

Рис. 1 Классификация ПЛК

По признаку количество каналов ввода-вывода:

- нано-ПЛК. Содержит менее 16 входных и выходных каналов;

- микро-ПЛК. Более 16, до 100 входных и выходных каналов;

- средние. Более 100, до 500 входных и выходных каналов;

- большие. Более 500 входных и выходных каналов.

Каждый модуль промышленного контроллера имеет фиксированный набор каналов или подмодулей. Каждый канал имеет определенный тип и адрес. Для каждого канала выделяется определенное пространство памяти. Каждый канал имеет уникальный в пределах данной конфигурации контроллера идентификатор.

По расположению модулей ввода-вывода ПЛК бывают:

- Моноблочные. Устройство ввода-вывода не удаляется и не заменяется на другое. Данный вид контролера представляет единое устройство с вводом

154

ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА

вывода (например, одноплатные контролеры).

- Модульные. Производятся на общей шасси. На ней расположены модуль главного процессора и сменные модули ввода-вывода. Количество модулей выбирается в зависимости от сложности решения задач;

- Распределенные. Модули ввода вывода контролера расположены в отдельных корпусах на удаленном расстояние, соединяющие с модулем контролера по сети. Расстояние расположения модуля ввода-вывода достигает 1,3 км от процессорного модуля.

Выше сказанный тип контроллеров комбинируется.

По конструктивному исполнению и способу крепления контроллеры делятся на:

- панельные. Монтаж осуществляется на дверце шкафа или на панели;

- для монтажа на DIN-рейку внутри шкафа. Применяются там, где отсутствует необходимость визуального наблюдения за технологическими операциями. Это локальный подчиненный контроллер для управления агрегатами. Например, для управления компрессором холодильной камеры.

- для крепления на стене. Если корпус контроллера достаточно прочен и • условия эксплуатации позволяют, то может применяться настенный монтаж.

- стоечные. Более сложные и большие конструкции помещаются в стойку;

- бескорпусные. Бескорпусный монтаж осуществляется производителями оборудования, в этом случае контроллер является частью более сложного устройства.

По области применения контроллеры делятся на следующие типы:

- универсальные общепромышленные. Контроллер, реализующий любые вычислительные и логические функции. Не имеют ограничений по области применения. Центральный процессор контроллера имеет достаточную мощность, разрядность, память, чтобы выполнять как логические, так и математические функции;

- для управления позиционированием и перемещением;

- коммуникационные;

- ПИД-контроллеры. Предназначен для измерения и автоматического пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) регулирования температуры;

- специализированные. Контроллер со встроенными функциями. Контроллер имеет малую мощность, программа действия которого заранее прошита в его памяти, а изменению при эксплуатации подлежат только параметры программы.

По способу программирования контроллеры бывают:

- программируемые с лицевой панели контроллера; Контроллер

155

«

ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА

программируются с помощью имеющегося дисплея и кнопок;

- программируемые переносным программатором;

- программируемые с помощью персонального компьютера. Порядок программирования контроллера: 1. На ПК устанавливается среда программирования; 2. Инсталлируется target-файл в среду программирования; 3. Создается программа пользователя; Настраивается связь с ПЛК; 4. Программа пользователя записывается в контроллер и сохраняется в энергонезависимой памяти ПЛК [1].

Контроллеры могут программироваться на следующих языках:

- на классических алгоритмических языках. Например Visual Basic-интегрированная среда разработки программного обеспечения, разрабатываемое корпорацией Microsoft;

- на языках МЭК 61131-3. Международной Электротехнической Комиссией разработан стандарт МЭК-61131-3. Этот стандарт требует от различных изготовителей ПЛК предлагать команды, являющиеся одинаковыми и по внешнему виду, и по действию [3]. Стандарт специфицирует 5 языков программирования: •

а) Sequential Function Chart (SFC) - язык последовательных функциональных блоков;

б) Function Block Diagram (FBD) - язык функциональных блоковых диаграмм;

в) Ladder Diagrams (LAD) - язык релейных диаграмм;

г) Statement List (STL) - язык структурированного текста, язык высокого уровня.

д) Instruction List (IL) - язык инструкций. Это типичный ассемблер с аккумулятором и переходам по метке.

Открытость архитектуры

1. При закрытой производственной структуре. Достаточно ограничены и заранее оговорены производителем.

2. При открытой магистрально-модульной структуре. Открытость и большая доступность стандарта на шину, соединяющую модули разного назначения; возможна различная модификация и перегруппировка средств путем замены в них отдельных модулей; сборка контроллеров из готовых модулей позволяет более точно учитывать конкретные технические требования; широкое объединение разных фирм, поддерживающих данный стандарт на шину и работающих в этом стандарте, позволяет пользователям модулей не быть привязанными к одному поставщику и иметь широкий выбор нужной ему продукции.

156

ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА

Наиболее подходящем примером Промышленного контролера по данной классификации для сельскохозяйственных объектах является ОВЕН ПЛК100.

ОВЕН ПЛК100 - это моноблочный контроллер с дискретными входами-выходами, для организации автоматизации малых систем [2].

Прибор предназначен для управления средними и малыми объектами, и для построения систем диспетчеризации. Устройство имеет компактный корпус для крепления на DIN-рейку, дискретные входы/выходы с удобными креплениями, а также последовательные порты (RS-232, RS-485) и Ethernet.

Любой из встроенных интерфейсов позволяет расширить количества точек ввода/вывода посредством подключения внешних модулей.

Имеет USB Device для программирования через персональный компьютер. С помощью профессиональной системы программирования CODESYS v.2 проводится программирование ЛПК. Для программирования доступны все пять определяемых стандартом IEC 61131-3 (МЭК 61131-3) языков: ассемблер-подобный язык; Pascal-подобный язык; Язык релейных схем; Язык функциональных блоков; Язык диаграмм состояний;

Диапазон рабочей температуры - от -20 до +70. •

Так же ОВЕН ПЛК100 работает с нестандартными протоколами, поэтому можно подключить любые счетчики: газовые, электросчетчики, или водосчетчики.

Заключение

Из-за огромного спроса автоматизации производства, сегодня существует большой выбор различных по модификациям логических программируемых контроллеров, которые существенно отличаются по стоимости. Необходимо знать соответствующие функциональные характеристики ЛПК для конкретных технологических операций.

Литература:

1. Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. — М: Горячая Линия-Телеком, 2009. — 608 с.

2. Минаев И.Г. Программируемые логические контроллеры. Практическое руководство для начинающего инженера / И.Г. Минаев, В.В. Самойленко — Ставрополь: АГРУС, 2009. — 100 с.

3. Петров И.В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного проектирования / Под ред. проф. В. П. Дьяконова. — М.: СОЛОН-Пресс, 2004. — 256 с.

157