Контролери - це пристрої, що дозволяють обробляти цифрові сигнали. Буквально кілька десятиліть тому всі логічні системи будувалися на основі електромеханічних реле. Вони досі застосовуються, але в більшості сфер були витіснені мікроконтролерами. Найбільше поширення контролери отримали в промисловості, саме в системах управління та автоматизації. Вперше на ринку електроніки з 'явився пристрій MODICON виробництва Bedford Associates в 1960-х роках.
Аналогічні пристрої, розроблені іншими компаніями, стали відомі як ПЛК. А якщо точніше, то це програмовані логічні контролери. Їхня робота залежить від програми, яку записують за допомогою персонального комп 'ютера через спеціальний інтерфейс. Саме завдяки використанню пристроїв на контролерах вийшло замінити велику кількість електромеханічних реле логічними елементами.
Особливості ПЛК
Щоб зрозуміти, що таке контролер, необхідно розібратися з його пристроєм і призначенням. У програмованого елемента кілька входів - з їх допомогою відбувається контролювання стану вимикачів і датчиків. І є вихідні клеми, які подають сигнали різного рівня на електроклапани, контактори, електроприводи, реле та інші виконавчі пристрої.
Програмування ПЛК дуже просте, тому що мова, якою це робиться, дуже схожа з логікою роботи електромагнітних реле. Якщо інженер-електрик або звичайний монтер вміє читати схеми релейних систем, то він без особливих труднощів зможе виконати програмування контролерів. Це займе трохи часу, все залежить від кількості логічних елементів і функцій.
Потрібно зазначити, що, залежно від моделі ПЛК, підключення до них джерел сигналів і особливості програмування будуть незначно відрізнятися. Але суть процедури налаштування залишається незмінною.
Підключення елементів до ПЛК
У всіх моделях контролерів є клеми для підключення харчування - деякі потребують змінної напруги аж до 120 В, а інші - в постійному до 24 В. Напруга живлення залежить від моделі пристрою. Вхідні клеми позначаються буквою Х - на кожну подається окремий сигнал. Загальний провід зазвичай з 'єднується з нейтралью джерела змінного струму або з мінусом постійного.
У корпусі контролера є оптичний ізолятор - простий світлодіод. З його допомогою відбувається зв 'язок вхідної клеми і загального. При подачі напруги на ПЛК загоряється світлодіод - саме по ньому можна судити про те, що пристрій працює. На виході відбувається генерація сигналу за допомогою комп 'ютерної схемотехніки - активується пристрій перемикання. У якості перемикаючого пристрою можуть використовуватися електромагнітні реле, транзистори, силові ключі, тиристори. Виходи позначаються буквою Y. На кожному виході встановлюється світлодіод, що сигналізує про те, що пристрій працює.
Як відбувається програмування
Контролери - це пристрої, що дозволяють обробляти електричний сигнал і перетворювати його. На сьогоднішній день в ПЛК ставиться логіка за допомогою комп 'ютерної програми. Саме вона визначає, на яких вихідних клеммах буде присутня напруга за певних умов на вхідних клемах. Частково ця логіка схожа з тією, яка застосовується в релейній схемотехніці. Але в ній немає ніяких реле, перемикачів, контактів. Написання і перегляд програми відбувається за допомогою комп 'ютера, який з' єднується з портом програмування.
Логіка простої програми
Припустимо, у нас є контролер, лампа і вимикач. Контролер підключається до джерела живлення, зі входом з 'єднується вимикач, а на виході ставиться лампа. При натисканні кнопки повинна загорятися лампа. Варіант найпростішої програми для ПЛК:
- При розімкнутому вимикачі на вхід не подається напруга, тому на виході лампа не буде загорятися.
- При натисканні на кнопку подається сигнал на вхід. У програмі контакти, відповідні порту, будуть активуватися. Всі уявні реле почнуть працювати всередині контролера. Це образне позначення, насправді ніяких електромагнітних реле в ньому немає. В результаті з 'являється напруга на виході контролера і лампа загоряється.
Всі дії, які проводяться з контролерами, найзручніше розглядати на прикладі електромагнітних реле. Так наочніше видно роботу пристрою.
Навіщо потрібен комп 'ютер
За допомогою комп 'ютера відбувається створення логічного зв' язку між вхідними і вихідними клеммами. Програмне забезпечення, за допомогою якого здійснюється складання логіки, дозволяє направити в контролер віртуальний сигнал і простежити, як він буде діяти за певних умов. Після того як буде закладена логіка всередину ПЛК, комп 'ютер відключається і контролер працює самостійно. Всі команди, які йому були задані на етапі програмування, він зможе виконувати без сторонньої допомоги.
Універсальність ПЛК
Щоб зрозуміти всю силу і універсальність компонентів, необхідно розглянути кілька типів програм. Контролер - це програмований елемент, тому без вторинного налаштування підключених до нього елементів можна змінити всі вказані команди. Припустимо, вам потрібно змінити програму, розглянуту вище - при замиканні кнопки повинна тухнути лампа, а при розмиканні загорятися.
Для виконання такої команди потрібно просто поміняти місцями типи команд, які були раніше. При натисканні на кнопку має подаватися напруга на вхід ПЛК, а уявне реле, яке знаходиться в ньому, має нормально-замкнуті контакти. Тому при подачі напруги контакти розмикаються і лампа тухне. Але коли в схемі контролера пропадає сигнал, уявне реле замикає контакти і лампа загоряється.
Переваги контролерів
Одна з переваг контролерів - це можливість реалізації в програмному забезпеченні логічного контролю. Причому, на відміну від релейного обладнання, вихідний сигнал може використовуватися стільки разів, скільки потрібно для автоматизації. За допомогою контролера для систем автоматизації можна спроектувати систему запуску і зупинення електродвигуна. Щоб побудувати аналогічну систему на електромеханічних елементах, потрібно використовувати три релі.
Під час використання контролера на дві вхідні клеми підключаються кнопки. На виході встановлюється електричний двигун. Логіка виглядає таким чином:
- Після натискання кнопки, з "єднаної з виводом Х1, буде запущено мотор. При цьому контакти уявного реле запускаються і на виході з 'являється напруга харчування.
- При натисканні кнопки, з 'єднаної з Х2, мотор зупиняється. При цьому відбувається ігнорування того факту, що раніше була натиснута перша кнопка.
Причому всі процеси, які відбуваються в контролерній системі, можуть дублюватися для віддаленого моніторингу. Саме за допомогою такої властивості реалізується віддалене управління системами. Тепер ви знаєте, що таке контролери і які їх ключові особливості. Програмування пристроїв може подужати будь-яка людина, яка розбирається в комп 'ютерній і релейній техніці.