В проекте асу тп коммуникационная шина плк обеспечивает

Автоматизация технологических процессов осуществляется с помощью промышленных контролеров – устройств, которые встраиваются в производственную структуру предприятия. Они становятся ее неотъемлемой частью и образуют независимую систему управления технологическим процессом. В настоящее время программируемые логические контроллеры ПЛК считаются нормой в системах автоматизации производства.

Главный смысл автоматизации на производстве, это наблюдение, за изменением состояния объекта и способность контролировать этот процесс. Снижение процессов изменений приводит к увеличению производительности и эффективности. Машинное зрение и управление движением помогают уменьшить изменения и добавить гибкости в современные системы автоматизации.

Видео:Лекция 1. СКАДА. Введение в АСУТПСкачать

Собственно, что такое программируемые логические контроллеры ?

Контроллер в переводе с английского – управление. Контроллером в автоматизированных системах называют техническое средство, выполняющее функции управления физическими процессами в соответствии с заложенным алгоритмом, с использованием информации, получаемой от датчиков и выводимой на окончательные устройства. Любое устройство, способное работать автоматически, имеет в своем составе управляющий контроллер — модуль, определяющий логику работы устройства.

Программируемые логические контроллеры (ПЛК) — это специальные микрокомпьютеры, предназначенные для выполнения операций переключения в промышленных условиях. ПЛК является важным элементом системы автоматизации предприятия. Они важны для автоматического управления объектом в условиях реального времени. К ПЛК подключают внешние модули, позволяющие собирать и анализировать данные, держать под контролем работу объекта. Особенностью данных устройств являются их возможности такие как:

• устойчивость к неблагоприятному воздействию внешней среды;
• возможность долговременной автономной работы;
• простота обслуживания.

Программируемые логические контроллеры представляют собой устройство, предназначением которого, является, сбор и преобразование информации, а далее обработка, хранение и выработка команд управления. В отличие от микроконтроллеров (отдельных микросхем), управляющих определенными установками, приборами или т.д., ПЛК действуют в контексте всей инфраструктуры производства. Программируемые логические контроллеры автоматически, в режиме реального времени собирают данные от датчиков и из других источников и передают обработанную информацию на подконтрольные машины и оборудования.

Подведя итог, можно сказать, что в качестве основного режима работы ПЛК выступает его длительное автономное использование, зачастую в не очень благоприятных (климатических) условиях среды и при этом практически без вмешательства человека.

Процесс управления ПЛК.

Самая простая форма процесса управления на автоматизации производства базируется на трех компонентах – датчика, контролера и исполнительного механизма. Датчик производит сбор и передачу информации об объекте контроллеру. Контроллер перерабатывает всю полученную информацию, основываясь на программы и алгоритмы, которые задает ему разработчик. В случае если значение не укладывается в установленные границы, то контроллер вышлет сигнал для устранения ошибки на исполнительный механизм. Сигнал будет поступать до тех пор, пока ошибка не войдет в допустимые границы. Исполнительный механизм, будет оказывать физическое воздействие на контролируемую систему. Исполнительными механизмами для системы автоматического регулирования, служат различные электроприводы, гидроприводы, контакторы и другие механизмы. Если контроллер считается «мозгом», то исполнительный механизм это «мышцы» в системе автоматического регулирования.

К сожалению, не всегда удается создать полностью автоматическую систему управления. В большинстве случаев создается автоматизированная система, при которой очень часто необходимо обязательное присутствие оператора. Функции, которого будут сводиться, во первых, к принятию некоторых важных решений, во вторых, он будет наблюдать за процессом выполнения цикла.

Если оборудование расположено без постоянного обслуживающего персонала или оно находится в удаленном месте, возникает необходимость удаленного контроля и управления с центрального диспетчерского пункта. Системы управления, позволяющие реализовать удаленный контроль и управление, называют системами диспетчеризации.

SCADA система.

В полноценную систему диспетчеризации, как правило, включается сервер диспетчеризации – специально выделенный компьютер, на который устанавливается SCADA система. SCADA это процесс сбора информации реального времени с удаленных точек, выполняющий следующие функции:

• сбор данных о параметрах процесса, поступающих от контроллеров щитов локальной автоматики, например, значение температуры, давления и иных характеристик.
• Обработка и архивирование полученной информации о функционировании оборудования за весь срок его работы. Обработка информации в предоставленном случае, это выполнение функций фильтрации, нормализации, масштабирования т.е приведение данных к подходящему формату;
• формирование сводок, журналов и других отчетных документов о ходе технологического процесса на основе информации, собранной в архивах;
• графическое представление информации о ходе автоматизированного технологического процесса в символьной или же в цифровой форме. Например, значения переменных предоставляются в виде графиков, функции времени, гистограмм;
• уведомление обслуживающего персонала о требующих внимания событиях. Тем более в предаварийных и аварийных ситуациях в виде системы ALARM-ов (ALARM — состояние тревоги, в данном случае это некоторое сообщение, предупреждающее оператора о возникновении конкретной ситуации). При этом осуществляется регистрация действий обслуживающего персонала в аварийных ситуациях;
• доступ к контролю и управлению оборудованием по локальной сети объекта, через Интернет и т.д.
• формирование команд оператора по изменению параметров настройки и режима работы контроллеров, исполнительных устройств (пуск и остановок, открытие-закрытие);

Следовательно, SCADA-системы — это мощный инструмент для разработки ПО верхнего уровня АСУ ТП. При этом от программиста не требуется больших знаний в области программирования на языках высокого уровня.

Программируемые логические контроллеры или
релейная схема управления.

По техническим возможностям, которые определяют степень решаемых задач ПЛК разделяются на классы: нано-, микро-, малые, средние и большие. Их первоначальное предназначение это замена релейно-контактных схем, собранных на дискретных компонентах – реле, счетчиках, таймерах, элементах жесткой логики. Хотя релейно-контакторные системы управления, имеют широкое распространение, тем не менее, они обладают существенными недостатками. Их основной недостаток обусловлен тем, что аппараты управления имеют движущиеся части и подвижные замыкающие и размыкающие контакты.

Читайте также: Шина 15 дюймов для бензопилы хускварна

Контактная коммутация, требует соответствующего обслуживания и ограничивает срок службы релейно-контакторной системы управления. Контакты и подвижные части довольно быстро изнашиваются. В результате это приводит к нарушению соединения между контактами и выходу из строя некоторых аппаратов и всей схемы управления.

Таким образом, используемые в настоящее время релейно-контактные системы управления характеризуются невысокой надёжностью и наличием открытых контактов.

Релейные схемы до недавнего времени были единственным серьезным конкурентом ПЛК. Основное отличие программируемых логических контроллеров от релейных схем заключается в том, что все его функции реализованы программно. На одном контроллере можно реализовать схему, эквивалентную тысячам элементов жесткой логики. Как результат, это уменьшает габариты, по сравнению с релейными схемами, превосходящие в несколько раз. При этом надежность работы схемы не зависит от ее сложности.

Программируемые логические контроллеры, их преимущества

Программируемые логические контроллеры обычно являются первым шагом при построении систем АСУ. Это объясняется тем, что необходимость автоматизации отдельного механизма или установки всегда наиболее очевидна. Она дает быстрый экономический эффект, улучшает качество производства, позволяет избежать физически тяжелой и рутинной работы. Следовательно, программируемые логические контроллеры по определению созданы именно для такой работы.

Основное преимущество ПЛК является в том, что один маленький механизм может заменить огромное количество электромеханических реле. Кроме того быстрое время сканирования, компактные системы ввода/вывода, а так же стандартизированные средства программирования и специальные интерфейсы. Благодаря, которым можно подключать нетрадиционные устройства автоматики непосредственно к контроллеру. А также объединять разное оборудование в единую систему управления.

На сегодняшний день при решении задач по автоматизации производства ПЛК прочно занимает лидирующие позиции. Их использование значительно повышает гибкость системы, а также снижает стоимость ее создания и дальнейшей эксплуатации.

К примеру, изменение алгоритма работы релейной схемы зачастую требует ее физической переделки. Когда, для изменения алгоритма работы схемы на ПЛК достаточно откорректировать программу. Тем более, проверить алгоритмы работы ПЛК-систем, в отличие от релейной схемы, можно с помощью программы – симулятора, без создания физической модели.

Программное обеспечение автоматизации производства.

Если, вы планируете автоматизацию производства, или улучшить автоматизированный производственный процесс. Вы хотите, чтобы качество продукции было идеальным, то компания «АртПроект» поможет Вам.

Наши сотрудники, грамотно разработают программное обеспечение АСУ ТП, помогут внедрить на ваше производство систему SCADA. Благодаря этому вы сможете мониторить и контролировать все процессы производства, происходящие на предприятии.

Правильный расчет стоимости услуг, поможет вам оптимизировать затраты на покупку, настройку и монтаж оборудования.

Специалисты компании «АртПроект» сделают вам программное обеспечение, в котором не будет ничего лишнего, затрудняющего процесс оптимизации системы АСУ. Только необходимый функционал.

Таким образом, при помощи грамотной разработки программного обеспечения АСУ ТП вы, сможете управлять технологическими процессами, обрабатывать, хранить и анализировать данные, полученные с датчиков, устройств, осуществлять мониторинг, контроль и аудит.

Прежде всего, правильно построенный алгоритм действий позволит вам получать своевременно данные о рабочих процессах. Как результат полученные вами данные, можно использовать для контроля и улучшения качества. Снизиться, возможно, и полностью исключится человеческий фактор, количество брака значительно сократится.

Компания «АртПроект» — ваш путь в автоматизацию. Наше программное обеспечение АСУ ТП создается с максимальной точностью. В первую очередь, оно будет полностью соответствовать особенностям вашего производственного и технического процесса.

Видео:AS-Interface Полевая коммуникационная шина 20180918 100843Скачать

Введение в ПЛК: что такое программируемый логический контроллер

Программируемым логическим контроллерам уже 50 лет, но без них и сейчас невозможно представить автоматизированное производство. Начинаем публиковать цикл статей о ПЛК и об электронных компонентах, производимых компанией Texas Instruments для создания современных ПЛК.

Программируемые логические контроллеры (ПЛК) широко применяются в сфере промышленной автоматизации разнообразных технологических процессов на больших и малых предприятиях. Популярность контроллеров легко объяснима. Их применение значительно упрощает создание и эксплуатацию как сложных автоматизированных систем, так и отдельных устройств, в том числе — бытового назначения. ПЛК позволяет сократить этап разработки, упрощает процесс монтажа и отладки за счет стандартизации отдельных аппаратных и программных компонентов, а также обеспечивает повышенную надежность в процессе эксплуатации, удобный ремонт и модернизацию при необходимости.

Принято считать, что задача создания прообраза современного ПЛК возникла в конце 60-х годов прошлого столетия. В частности, в 1968 году она была сформулирована руководящими специалистами General Motors. Тогда эта компания пыталась найти замену для сложной релейной системы управления. Согласно полученному заданию на проектирование, новая система управления должна была отвечать таким критериям как:

• простое и удобное создание технологических программ;
• возможность изменения рабочей управляющей программы без вмешательства в саму систему;
• простое и недорогое обслуживание;
• повышенная надежность при сниженной стоимости, в сравнении с подобными релейными системами.

Последующие разработки в General Motors, Allen-Bradley и других компаниях привели к созданию системы управления на базе микроконтроллеров, которая анализировала входные сигналы от технологических датчиков и управляла электроприводами исполнительных устройств.

Термин ПЛК (Programmable Logic Controller, PLC) впоследствии был определен в стандартах EN 61131 (МЭК 61131). ПЛК – это унифицированная цифровая управляющая электронная система, специально разработанная для использования в производственных условиях. ПЛК постоянно контролирует состояние устройств ввода и принимает решения на основе пользовательской программы для управления состоянием выходных устройств.

Читайте также: Прайс шины для ценников размер

Упрощенное представление состава и принципа действия ПЛК хорошо демонстрирует рисунок 1. Из него видно, что ПЛК имеет три основные секции:

Рис. 1. Состав и принцип действия ПЛК

Имеется еще источник питания. Возможно подключение к ПЛК внешнего ПК для программирования и отладки.

Центральная секция содержит центральный процессор (ЦП), память и систему коммуникаций. Она выполняет обработку данных, принимаемых от входной секции данных, и передает результаты обработки в выходную секцию. Следует сразу отметить, что в больших ПЛК, кроме ЦП, действующего в режиме «ведущий», могут быть дополнительные «ведомые» ПЛК со своими ЦП. В качестве ЦП небольшого ПЛК используются стандартные микропроцессоры (МП). Обычно 8- и 16-разрядные МП вполне справляются со всеми стандартными задачами. Но, как отмечено в МЭК 61131, выбор конкретного МП все же зависит от задач, возлагаемых на данный тип ПЛК.

Для передачи данных другому ПЛК или для подключения к сетям передачи данных PROFIBUS, Industrial Ethernet, AS-Interface в распределенных системах управления сегодня используются коммуникационные процессоры, такие как DP83867IR производства Texas Instruments (TI).

Входная секция ПЛК обеспечивает ввод в центральную секцию состояния переключателей, датчиков и смарт-устройств. Через выходную секцию ЦП управляет внешними исполнительными устройствами, среди которых могут быть электромагнитные пускатели моторов, источники света, клапаны и смарт-устройства.

Видео:Сборка АСУ ТП #shortsСкачать

Типы ПЛК

Современные ПЛК, использующие инновационные технологии, далеко ушли от первых упрощенных реализаций промышленного контроллера, но заложенные в систему управления универсальные принципы были стандартизированы и успешно развиваются уже на базе новейших технологий.

Крупнейшими мировыми производителями ПЛК сегодня являются компании Siemens AG, Allen-Bradley, Rockwell Automation, Schneider Electric, Omron. Кроме них ПЛК выпускают и многие другие производители, включая российские компании ООО КОНТАР, Овен, Сегнетикс, Fastwel Групп, группа компаний Текон и другие.

Рис. 2. Моноблочные программируемые логические контроллеры

По конструктивному исполнению ПЛК делят на моноблочные (рисунок 2) и модульные. В корпусе моноблочного ПЛК наряду с ЦП, памятью и блоком питания размещается фиксированный набор входов/выходов. В модульных ПЛК используют отдельно устанавливаемые модули входов/выходов. Согласно требованиям МЭК 61131, их тип и количество могут меняться в зависимости от поставленной задачи и обновляться с течением времени. ПЛК подобной концепции представлены на рисунке 3. Подобные ПЛК могут действовать в режиме «ведущего» и расширяться «ведомыми» ПЛК через интерфейс Ethernet.

Рис. 3. Программируемые логические контроллеры с расширенными возможностями

Моноблочные функционально завершенные ПЛК могут включать в себя небольшой дисплей и кнопки управления. Дисплей предназначен для отображения текущих рабочих параметров и вводимых с помощью кнопок команд рабочих программ и технологических установок. Более сложные ПЛК комбинируются из отдельных функциональных модулей, совместно закрепляемых на стандартной монтажной рейке. В зависимости от количества обслуживаемых входов и выходов, устанавливается необходимое количество модулей ввода и вывода.

Источник питания может быть встроенным в основной блок ПЛК, но чаще выполнен в виде отдельного блока питания (БП), закрепляемого рядом на стандартной рейке. Блок питания небольшой мощности представлен на рисунке 4.

Рис. 4. Блок питания для ПЛК

Первичным источником для БП чаще всего служит промышленная сеть 24/48/110/220/400 В, 50 Гц. Другие модели БП могут использовать в качестве первичного источник постоянного напряжения на 24/48/125 В. Стандартными для промышленного оборудования и ПЛК являются выходные напряжения БП: 12, 24 и 48 В. В системах повышенной надежности возможна установка двух специальных резервированных БП для дублирования электропитания.

Для сохранения информации при аварийных отключениях сети электропитания в ПЛК используют дополнительную батарею.

Как известно, первоначальная концепция программируемого логического контроллера сформировалась во времена перехода с релейно-транзисторных систем управления промышленным оборудованием на появившиеся тогда микроконтроллеры. Подобные ПЛК с 8- и 16-разрядными МП ограниченной производительности до сих пор успешно эксплуатируются и находят новые сферы применения.

Огромный прогресс в развитии микроэлектроники затронул всю элементную базу ПЛК. У них значительно расширился диапазон функциональных возможностей. Несколько лет назад немыслимы были аналоговая обработка, визуализация технологических процессов или даже раздельное использование ресурсов ЦП в качестве непосредственного управляющего устройства. В настоящее время поддержка этих функций входит в базовую версию многих ПЛК.

Примером подобного подхода является отдельное направление в линейке продукции компании Texas Instruments. Как известно, TI не входит в число производителей ПЛК, но выпускает для них специализированные ЦП и сетевые процессоры, компоненты для создания периферийных цифровых и аналоговых модулей, контроллеры температуры, смешанные модули цифровых и аналоговых входов/выходов.

Блок схема процессора TI Sitara AM570x на рисунке 5 позволяет судить об огромной функциональной оснащенности этого ARM-процессора, работающего на частоте до 1 ГГц, поддерживающего интерфейсы CAN, I²C, McASP, McSPI, SPI, UART, USB и способного работать в диапазоне температур 0…90°С.

Рис. 5. Блок-схема процессора TI Sitara AM570x

Видео:АСУ ТП в облаке — быстрая разработка проектовСкачать

Требования, ограничения и проблемы при проектировании и производстве ПЛК

Таким образом, становится понятно, что ПЛК — это просто особым образом спроектированная цифровая система управления на основе процессоров разной мощности и с различной функциональной оснащенностью, в зависимости от предназначения. Такую систему можно также считать специализированным мини-компьютером. Причем она изначально ориентирована на эксплуатацию в цехах промышленных предприятий, где имеется множество источников электромагнитных помех, а температура может быть как положительной, так и отрицательной. Дополнительно к минимизации воздействия вышеуказанных факторов необходимо предусмотреть и защиту от агрессивной внешней среды, включающей пыль, брызги технологических жидкостей и паровоздушные взвеси. В таких случаях предусмотрена установка ПЛК в защитные шкафы или в удаленных помещениях. Отдельные модули могут размещаться на удалении до сотен метров от основного комплекта ПЛК и эксплуатироваться при экстремальных внешних температурах. Согласно МЭК 61131, для ПЛК с наружной установкой допустима температура 5…55°C. Для устанавливаемого в закрытых шкафах ПЛК необходимо обеспечить рабочий диапазон 5…40°C при относительной влажности 10…95% (без образования конденсата).

Читайте также: Если задние шины шире передних

Тип ПЛК выбирается при проектировании системы управления и зависит от поставленных задач и условий производства. В отдельных случаях это может быть моноблочный ПЛК с ограниченными функциями, имеющий достаточное количество входов и выходов. В других условиях потребуются ПЛК с расширенными возможностями, позволяющими использовать распределенную конфигурацию с удаленными модулями входа/выхода и с удаленными пультами управления технологическим процессом.

Связь между удаленными блоками и основным ядром ПЛК осуществляется через помехозащищенные полевые шины по медным кабелям и оптическим линиям связи. В отдельных случаях, например, для связи с подвижными объектами, применяют беспроводные технологии, чаще всего это сети и каналы Wi-Fi. Для взаимодействия с другими ПЛК могут применяться как широко известные интерфейсы RS-232 и RS-485, так и более помехозащищенные промышленные варианты типа Profibus и CAN.

Видео:АСУ ТП высокоточного дозирования: финал SCADA-чемпионата 2021Скачать

Особенности работы и программирования ПЛК

Теперь, когда стали более понятными основные возможности ПЛК, следует выяснить способы их применения.

Система программирования является одной из примечательных и полезных особенностей ПЛК, она обеспечивает упрощенный подход к разработке управляющих программ для специалистов различного профиля.

Именно в ПЛК впервые появилась удобная возможность программирования контроллеров путем составления на экране компьютера визуальных цепей из релейных контактов для описания операторов программы (рисунок 6). Таким образом, даже весьма далекие от программирования инженеры-технологи быстро осваивают новую для себя профессию. Подобное программирование называют языком релейной логики или Ladder Diagram (LD или LAD). Задачи, решаемые при этом ПЛК, значительно расширяются за счет применения в программе функций счетчиков, таймеров и других логических блоков.

Рис. 6. Пример программной реализации электрической цепи

Задача программирования ПЛК еще более упрощается благодаря наличию пяти языков, стандартизованных для всех платформ ПЛК. Три графических и два текстовых языка программирования взаимно совместимы. При этом одна часть программы может создаваться на одном языке, а другая — на другом, более удобном для нее.

К графическим средствам программирования ПЛК относятся язык последовательных функциональных блоков (Sequential Function Chart, SFC) и язык функциональных блоковых диаграмм (Function Block Diagram, FBD), более понятные для технологов. Для программистов более привычными являются язык структурированного текста (Statement List, STL), напоминающий Паскаль, и язык инструкций (Instruction List, IL), похожий на типичный Ассемблер.

Конечно, простота программирования ПЛК является относительной. Если с программированием небольшого устройства может после обучения справиться практически любой инженер, знакомый с элементарной логикой, то создание сложных программ потребует знания основ профессии программиста и специальных познаний в программировании ПЛК.

Упростить создание программного обеспечения для современных ПЛК позволяют специальные комплексы, такие как

(рисунок 7), ISaGRAF, OpenPCS и другие инструменты, не привязанные к какой-либо аппаратной платформе ПЛК и содержащие все необходимое для автоматизации труда программиста. Для отладки сложных проектов на основе компонентов TI компания предлагает специальные отладочные комплекты и необходимое программное обеспечение.

Рис. 7. Рабочий экран программирования в среде CoDeSys

Перед началом работы ПЛК выполняет первичное тестирование оборудования и загрузку в ОЗУ и ПЗУ операционной системы и рабочей программы пользователя. Стандартный ПЛК кроме рабочего режима имеет режим отладки с пошаговым выполнением программы, с возможностью просмотра и редактирования значений переменных.

Рабочий режим ПЛК состоит из повторяющихся однотипных циклов, каждый из них включает три этапа:

• опрос всех датчиков с регистрацией их состояния в оперативной памяти;
• последовательный анализ рабочей программы с использованием данных о текущем состоянии датчиков и с формированием управляющих воздействий, которые записываются в буферные регистры;
• одновременное обновление контроллером состояния всех своих выходов и начало очередного этапа опроса датчиков.

Процесс исполнения программы ПЛК можно контролировать на экране подключенного компьютера с отображением состояния отдельных параметров. Например, процедуры включения и выключения насоса могут меняться в зависимости от требуемой задержки, значение которой задается специальной переменной.

При необходимости можно остановить выполнение программы и перевести ПЛК в режим программирования, затем на экране компьютера изменить ход выполнения программы или отдельные параметры и снова записать их в память ПЛК.

Видео:#SecuritySmallTalk об АСУ ТПСкачать

Заключение

Современный ПЛК стал чрезвычайно востребованным универсальным рабочим инструментом в системах автоматизации производственных процессов, а также для управления отдельными устройствами различного назначения. Это особый тип программируемых логических автоматов, отличающийся повышенной надежностью, легко встраиваемый и модернизируемый, способный длительное время работать практически без обслуживания.

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле

  
  

  источники:

  https://fasad-adelante.ru/v-proekte-asu-tp-kommunikatsionnaya-shina-plk-obespechivaet

  💡 Видео

  Программирование ПЛК (программируемых логических контроллеров). Введение.Скачать

  

  Шаговый двигатель 50 оборотов в секунду #industrialcontrol #асу #асутп #плкСкачать

  

  Пример качественного АСУ ТП маслозавода на ПЛК "ОВЕН".Скачать

  

  KIPlab в гостях у нашего инженера АСУ ТП-КИПиА Программируем и настраиваем.Скачать

  

  Цифровые интерфейсы и протоколыСкачать

  

  02 Инженер программист АСУ ТП v2Скачать

  

  ПР205. Характеристики прибора. Обзор программируемого реле с дисплеем. #автоматизация #плк #асутпСкачать

  

  Обновление для шины Ethernet от WAGO. 4-ое поколение ПЛК для Modbus TCP/UDP, 27.08.19Скачать

  

  ГОСТы 19 и 34, в чём различиеСкачать

  

  Возможности АСУ ТПСкачать