Plc

Я предпочитаю нормальные устройства с понятным человеческим интерфейсом. Нет необходимости дежурить возле оборудования, чтобы поменять уставку в шаге.

Есть ещё приборы компании Замер - ИТР-02П. Заказчика и нас этот прибор тоже не устроил, потому что не понятно, как его настраивать. Та же ситуация, как и с МПР51.

Способ реализации на ПЛК

Для Codesys 2.3 есть специальная библиотека PSI_MOIST. Находится она в категории PID_regulators, Это штатная - заводская библиотека. Опробована на реальном объекте. На печи для варки и сушки колбасы.

Работает в достаточно большом диапазоне от 0 до 100 Градусов по сухому датчику температуры. Ну хочу сразу сказать этот метод измерения сам по себе не точный. Но для варки колбасы для циклической подачи пара хватило.

Входы функционального блока:

T_Dry:REAL; (Температура сухого)
T_Moist:REAL; (Температура влажного)
A_Koeff:REAL; (Психрометрический коэффициент от 0.064 до 0.014)
Pressure:REAL; (Датчик атмосферного давления - приведенного к гектопаскалям - если не присваивать используется значение по умолчанию 1013.25 ГтПа)

И вот, как выглядит сама печь и шкаф автоматики:

Интерфейс на панели оператора для реализации алгоритмов.

Интерфейс панели печи для варки и сушки колбасы

На этом я заканчиваю, если будут вопросы, пишите комментарии.

С уважением, Гридин Семен.

Под прошивкой ПЛК подразумевается низкоуровневое (с точки зрения пользователя) ПО, непосредственно управляющее аппаратной частью контроллера. В состав прошивки обычно входит начальный загрузчик, операционная система, драйвера для периферии, дополнительные службы и сервисы, не связанные с основными задачами ПЛК (например, web-конфигуратор, NTP клиент, FTPсервер и т.д.).

Как и любое другое ПО, прошивка может содержать баги различной степени критичности, которые могут иметь совершенно разные проявления – например, сброс значений энергонезависимых переменных в начальные значения после перезагрузки устройства, неработоспособность конкретного функционала (например, того же NTP-клиента), «зависание» ПЛК на этапе загрузки и т.д.

Обычно производители с некоторой периодичностью выпускают новые версии прошивок для своих ПЛК, в которых исправляют существующие ошибки (и, к сожалению, иногда добавляют новые). Если техподдержка производителя ПЛК точно знает или подозревает, что наблюдаемая клиентом проблема связана с конкретной версией прошивки – то она даст рекомендации по ее обновлению до актуальной версии. Часто совет по обновлению прошивки до актуальной является универсальным (примерно как совет «попробуйте выключить и включить» в техподдержке интернет-провайдера) и используется техподдержкой вообще в любой ситуации.

Это можно понять – обычно инженер техподдержки предпочитает быть в равных условиях с клиентом, а сама техподдержка обычно использует только самые свежие версии прошивок своих приборов.

Способ определения ошибок в прошивке: если проблема не проявляется на этом же приборе, прошитом другой версией прошивки (причем в различных случаях может помочь как обновление прошивки до свежей версии, так и откат до более старой), тем же пользовательским проектом и находящимся в тех же условиях эксплуатации – то, вероятно, причиной наблюдаемой ошибки является ошибка прошивки. В этом случае следует связаться с производителем ПЛК для получения рекомендаций по решению проблемы.

В значительном количестве случаев ПЛК программируются в специализированных средах разработки (IDE) на языках стандарта МЭК 61131-3. Некоторые производители сами разрабатывают IDE для своих ПЛК (например, TIA Portal от Siemens, RSLogix 5000 от Rockwell Automation, КОНГРАФ от МЗТА и т.д.), другие же лицензируют «вендоро-независимые» IDE (CODESYS, ISaGRAF, MasterSCADA 4D).

Созданный в IDE проект загружается в контроллер, где его выполнение обеспечивает система исполнения (runtime). Рантайм обычно также включает в себя библиотеки, конфигурационные файлы, сервисы для отладки и другие элементы инфраструктуры, которые упрощают разработку и отладку ПО.

Ошибки в среде исполнения

И среда программирования, и система исполнения могут содержать ошибки. Ошибки IDE обычно отловить довольно просто – они проявляются в виде сообщений об ошибках, неактивности
отдельных кнопок и т.д.

Ошибки рантайма отловить гораздо сложнее и проявляться они могут совсем по-разному – например, такой ошибкой может быть отсутствие возможности подключения к контроллеру, сброс значений энергонезависимых переменных в начальные значения после перезагрузки устройства (да, мы уже использовали этот пример в пункте про ошибки прошивки – но причиной подобной ошибки могут быть и проблемы рантайма), неработоспособность конкретного функционала (например, определенных коммуникационных драйверов) и т.д.

При разработке проекта для ПЛК пользователь может допустить ошибки. Проявления этих ошибок могут быть самыми разнообразными – спорадическая перезагрузка контроллера, некорректное выполнение алгоритма, срабатывание сторожевого таймера из-за исключений и т.д.

Способ определения ошибок в проекте: если проблема не проявляется на этом же приборе c той же версией прошивки, находящимся в тех же условиях эксплуатации, но с другой версией пользовательского проекта (например, более ранней версией или «пустым» тестовым проектом) то, вероятно, причиной наблюдаемой ошибки являются ошибки в проекте. В этом случае пользователю следует приступить к отладке.

Грамотный подход к разработке проекта

Также упростить отладку может грамотный подход к разработке проекта:

• наличие детализированного ТЗ;

• следование корпоративным или иным стандартам разработки ПО;

• регулярное и тщательное тестирование по ходу разработки (когда проект сначала несколько недель пишется «в стол» и только потом запускается на реальном оборудовании – отладка может стать довольно мучительным занятием). Оптимальным, на наш взгляд, вариантом является совмещение модульного тестирования (для отдельных функциональных блоков и других законченных фрагментов приложения) и интеграционного (тестирование всего проекта в рамках системы – с подключением периферии, имитаций условий эксплуатации с помощью генерации помех и т.д.).

Пример ошибки в проекте CODESYS V3.5

Очень часто условия эксплуатации оборудования на промышленных объектах сильно отличаются от офисных. Эти условия можно разделить на две основные группы:

• условия окружающей среды (температура, влажность, вибрация, механическое
  воздействие);

• помехи (кондуктивные, импульсные, радиопомехи и т.д.).

Способ определения ошибок, связанных с условиями эксплуатации и человеческим
фактором: если проблема не проявляется на этом же приборе c той же версией прошивки и тем же проектом, но находящемся в других условиях эксплуатации (например, офисных условиях вместо промышленных) – то, вероятно, причиной наблюдаемой ошибки являются особенности внешней среды объекта или человеческий фактор.

Последний из известных нам типов ошибок – это ошибки, которые, как ни странно, не являются ошибками. В некоторых случаях пользователь может принять за ошибку предсказанное поведение ПО. Особенно это характерно для проектов, для которых отсутствует ТЗ – пользователь может считать, что опрос «слишком медленный», но в реальности такой период опроса может просто являться данностью для конкретных slave-устройств или коммуникационных драйверов.

Еще один пример – ошибки в логе контроллера в CODESYS V3.5, приведенные на этом скриншоте:

Пример «ошибок» в логе CODESYS V3.5, связанных с отсутствием сертификатов HTTPS

Источник с сайта ОВЕН

С уважением, Гридин Семен

• Требования к входам/выходам. Определите количество и тип точек ввода-вывода (аналоговые и/или цифровые), необходимых для вашего приложения. Учитывайте потребности в напряжении и токе, а также параметры датчиков, исполнительных механизмов и других устройств, которые необходимо подключить к ПЛК.

• Скорость и память. Учитывайте сложность вашего приложения, а также объем вычислительной мощности и памяти, которые необходимы для запуска программного обеспечения. Для более крупных программ или приложений с большим количеством вычислений или сложных алгоритмов может потребоваться более мощный процессор и дополнительная память.

• Коммуникации. Определите требования по связи вашего приложения, например, необходимость взаимодействия с другими системами управления, с человеко-машинными интерфейсами (HMI) или удаленными устройствами. Составьте список протоколов связи, включая Ethernet, Modbus, Profibus и др. и интерфейсов, которые должны поддерживать ПЛК со SCADA системами.

• Условия эксплуатации. Учитывайте температуру, влажность, уровень вибрации и пыли в месте установки ПЛК. Выберите ПЛК, который соответствует необходимым стандартам и сможет стабильно работать в прогнозируемых условиях.

• Техподдержка и поставки товара. Выберите ПЛК из надежного производителя и поставщика, который предлагает техническую помощь и обучение. Учитывайте репутацию контрагента в плане качества и обслуживания клиентов, а также наличия запасных частей.

• Программное обеспечение. Учитывайте простоту программирования и доступность средств программирования и отладки контроллеров. Выберите ПЛК, который поддерживает знакомый вам язык программирования или имеет простую в использовании среду программирования.

• Цена. И наконец, оцените стоимость ПЛК, которая включает в себя аппаратное обеспечение, программное обеспечение, монтаж и пуско-наладку. Затем выберите ПЛК, который предлагает необходимые функции и возможности, оставаясь в рамках вашего бюджета.

Типы ПЛК: какой лучше всего подходит для вашего проекта?

Производители выпускают различные разновидности ПЛК, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы в зависимости от потребностей заказчиков. Вот несколько примеров распространенных типов и приложений ПЛК:

• Компактные ПЛК. Компактные ПЛК подходят для объектов с ограниченным пространством или задач с небольшим количеством точек ввода-вывода. Они обычно используются в миниатюрных механизмах, конвейерах и автоматизации зданий.

• Модульные ПЛК. Модульные ПЛК предназначены для изменения и расширения путем добавления модулей для дополнительных точек ввода-вывода, интерфейсов связи и других функций. Они подходят для приложений, которые имеют меняющиеся потребности или требуют высокой степени гибкости.

• Стоечные ПЛК. Эти ПЛК предназначены для установки в обычную 19-дюймовую стойку для соединения с другими устройствами (стекирование). Чаще всего их можно увидеть на крупных промышленных объектах, таких как электростанции и химические перерабатывающие заводы.

• ПЛК безопасности. Эти ПЛК разработаны в соответствии со стандартами и правилами безопасности и используются в приложениях, где безопасность имеет решающее значение, например, на производственных линиях или в тяжелом машиностроении. Дополнительные функции безопасности включают резервные процессоры, механизмы самодиагностики и встроенные протоколы безопасности.

• Распределенные ПЛК. Такие ПЛК предназначены для использования соответственно в распределенных системах управления, например, на крупных промышленных предприятиях. Они могут работать в тандеме с другими ПЛК или системами для управления различными техпроцессами.

• Высокоскоростные ПЛК. Эти ПЛК предназначены для АСУТП, требующих быстрого реагирования, таких как упаковочные линии или робототехника. Они часто включают в себя высокопроизводительный процессор и специальные модули ввода-вывода для обработки скоростных сигналов.

Рекомендации по программированию

При выборе ПЛК для конкретного применения соображения программирования имеют решающее значение, поэтому учитывайте следующие соображения:

ПО программирования. Ищите ПЛК с удобным программным обеспечением, простым в освоении и использовании. ПО, безусловно, должно быть совместимо с языками программирования и протоколами связи, которые требуются вашему приложению.

Интеграция с существующими системами. Если у вас уже есть система управления, выберите ПЛК, который легко с ней интегрируется. Отказ от внесения крупных изменений в систему управления сэкономит время и деньги.

Простота и ясность программирования. Найдите ПЛК с простым и понятным интерфейсом программирования. Язык программирования также должен быть простым и легким для понимания, иметь соответствующую документацию и помощь.

Совместимость с HMI. Ищите ПЛК, совместимый HMI, который вы уже используете или планируете использовать. Это гарантирует легкость включения ПЛК в систему управления и простоту интерфейса оператора.

Удаленный доступ и устранение неполадок. Рассмотрите ПЛК, который включает функции удаленного доступа и устранения неполадок, что позволит вашим специалистам, диагностировать проблемы и модифицировать систему управления без физического присутствия.

Совместимость с будущими обновлениями. Выберите ПЛК, совместимый с будущими обновлениями систем управления, такими как новые протоколы связи или обновления ПО автоматизации. Это гарантирует, что в будущем ПЛК можно будет просто модернизировать без значительных изменений в системе управления.

Дополнительные особенности ПЛК, на которые также следует обратить внимание

Возможности диагностики и устранения неполадок. Убедитесь, что ПЛК оснащен средствами диагностики и устранения неполадок для быстрого выявления дефектов и проблем. Это может помочь сократить время простоя и повысить эффективность системы управления.

Масштабируемость и расширяемость. Выберите ПЛК, который можно легко расширять и масштабировать в соответствии с меняющимися потребностями приложений. Это позволяет расширять ПЛК вместе с приложением, уменьшая необходимость замены контроллера в будущем.

Функции резервирования и безопасности. Ищите ПЛК с функциями резервирования и безопасности, такими как резервные процессоры, механизмы самодиагностики и встроенные протоколы безопасности, если приложение требует высокого уровня безопасности или надежности.

Стоимость проекта: баланс бюджета и производительности

При выборе ПЛК безусловно ключевым вопросом, который следует учитывать, является стоимость. Однако важно сбалансировать бюджет с требуемой производительностью и функциональностью, чтобы обеспечить эффективную и надежную работу системы управления. Некоторые соображения по поводу стоимости, которые следует учитывать:

Первоначальная стоимость. Учитывайте первоначальную стоимость ПЛК, которая включает стоимость оборудования, программного обеспечения и монтажа. Однако не делайте ошибку, выбирая ПЛК, основываясь главным образом на его первоначальной стоимости, поскольку это может привести к увеличению долгосрочных затрат из-за снижения надежности и эффективности.

Стоимость жизненного цикла. Посмотрите на стоимость жизненного цикла, которая помимо закупки контроллера включает в себя стоимость обслуживания, модернизации и замены в течение предполагаемого срока службы. Выбор высококачественного ПЛК с меньшими требованиями к техническому обслуживанию и более длительным сроком службы в конечном счете поможет снизить затраты на владение в течение его жизненного цикла.

Масштабируемость. Лучшим выбором будет ПЛК, функционал которого можно легко увеличить или уменьшить в зависимости от требований приложения. Это сэкономит деньги и устранит необходимость в полной замене системы управления в случае изменения требований.

Энергоэффективность. Учитывайте энергоэффективность ПЛК, поскольку это может повлиять на эксплуатационные расходы. Выбор энергоэффективного ПЛК может привести к снижению счетов за электроэнергию и снижению воздействия системы управления на окружающую среду.

Совместимость с существующими системами. Выберите ПЛК, совместимый с существующими системами, чтобы избежать замены всей системы управления. Однако это должно быть сбалансировано с необходимостью наличия высококачественного ПЛК, соответствующего требованиям приложения.

Гарантия. Ищите ПЛК, на который распространяется гарантия производителя или поставщика. Это может помочь снизить затраты на ремонт и быть залогом надежной работы системы управления на протяжении всего ее жизненного цикла.

Техобслуживание и поддержка

При выборе ПЛК критически важными моментами являются обслуживание, своевременная помощь поддержка, которые в конечном счете влияют на надежность и эффективность вашей системы управления. Вот некоторые вещи, о которых следует подумать при выборе ПЛК с точки зрения обслуживания и поддержки:

Требования к техническому обслуживанию. Учитывайте требования к техобслуживанию ПЛК, включая частоту работ по техническому обслуживанию и опыт, необходимый для их выполнения. Выбирайте ПЛК с низкими требованиями к обслуживанию и простым в обслуживании.

Обучение и документация. Для правильной эксплуатации и обслуживания вам потребуется ПЛК, сопровождаемый обучением и предоставлением пакета документации. Документация должна быть подробной и простой для понимания, с регулярными обновлениями для поддержания ее в актуальном состоянии.

Инструменты диагностики. Обратите внимание на ПЛК со встроенными диагностическими возможностями, позволяющими быстро выявлять дефекты и трудности. Это может помочь сократить время простоя и повысить эффективность системы управления.

Возможность обновления. Выберите ПЛК, который можно легко обновить до новейших технологий, таких как новые протоколы связи или обновления ПО. В результате ПЛК можно быстро модернизировать, не требуя серьезных изменений в системе управления.

Выбор поставщика

Надежный поставщик может предложить техническую экспертизу, высококачественную продукцию и быстрое обслуживание клиентов. Поэтому при оценке поставщиков для принятия обоснованных решений учитывайте следующие соображения:

• Репутация. Ищите поставщика с высокой репутацией в отрасли. Проверьте отзывы других клиентов, чтобы убедиться, что поставщик имеет опыт предложения высококачественных товаров и услуг.

• Техническая экспертиза. Выберите поставщика, который специализируется на ПЛК и системах управления. Поставщик должен быть в состоянии посоветовать лучший ПЛК для данного приложения, а также обеспечить техническую поддержку на всех этапах инсталляции и обслуживания.

• Ассортимент. Выбирайте поставщика, который предлагает разнообразный выбор продукции. Это может помочь убедиться в наличии у поставщика ПЛК, подходящего для данного приложения, а также других сопутствующих товаров, таких как датчики, программное обеспечение и коммуникационное оборудование.

Наличие запасных частей. Ищите системы, для которых легко доступен ЗИП на случай отказа элементов оборудования. Это может свести к минимуму время простоя и обеспечить быстрое восстановление работоспособности системы.

• Кастомизация и настройка. Обратите внимание на поставщика, который сможет адаптировать ПЛК к конкретным потребностям. Это позволит обеспечить эффективную и надежную работу системы управления в целом.

• Цена и доставка. Учитывайте стоимость ПЛК и доставки, а также сроки доставки. Соответственно выбирайте поставщика, который обеспечивает разумные цены и своевременную доставку.

• Обслуживание. Остановитесь в итоге на поставщике, который предоставляет комплексное сопровождение проекта и сопутствующие услуги: техподдержку, обучение, техобслуживание и ремонт. Поставщик должен оперативно реагировать на запросы и оказывать своевременную помощь с тем, чтобы гарантировать вам надежную работу всей системы.

Резюме

Инженеры и технические специалисты должны учитывать различные критерии при выборе подходящего ПЛК для конкретного приложения, включая требования самого приложения, тип ПЛК, особенности программирования, условия технического обслуживания и поддержки, соображения стоимости на основе чего следует сделать выбор подходящего поставщика. Важно сбалансировать бюджет с требуемой производительностью и функциональностью, чтобы обеспечить эффективную и надежную работу системы управления в течение всего срока ее службы.

Комментарий МЗТА

В условиях, когда с рынка уходят иностранные бренды, при выборе или замене ПЛК на аналоги важно обратить внимание на несколько ключевых моментов. Во-первых, большим преимуществом будет наличие технической поддержки и документации на русском языке. Быстрая поставка оборудования и запасных частей также является важным критерием. Во-вторых, желательно, чтобы программное обеспечение, на котором строится управление ПЛК, было совместимо с российскими операционными системами и антивирусными программами. Кроме того, ПО должно основываться или на открытом исходном коде, или написано собственными силами, что обеспечит возможность его модификации и адаптации под конкретные потребности и независимость от иностранных правообладателей. И наконец, производитель должен быть готов оказать поддержку заказчику в процессе миграции оборудования и ПО на новую систему.

Датчики и сенсорные сети со встроенными логическими функциями могут снизить затраты и ускорить выполнение алгоритмов автоматизации. Ответ на вопрос, что это функции и когда они могут быть предпочтительнее обычной релейной логики ПЛК дает Остин Фатрелл (Austin Futrell) – инженер в области промышленной автоматизации в интернет-издании «Control Automation».

Логические функции, существующие в некоторых датчиках, представляют собой фундаментальные операции, которые обрабатывают входные сигналы для определения выходного сигнала. Эти функции помогают датчику принимать решения, применяя такие правила, как «И», «ИЛИ», «исключающее ИЛИ» или вентильные переключатели/триггеры.

Это позволяет датчикам реагировать или инициировать действия в зависимости от конкретных условий, не требуя от центрального процессора интерпретации данных. Логические функции позволяют датчикам комбинировать, изменять и анализировать входящие данные для получения полезных результатов на основе заранее определенных критериев.

Большинство датчиков не имеют встроенных логических функций. Эти логические функции чаще всего встречаются в датчиках с настраиваемыми протоколами, одним из типичных примеров является IO-Link. Конфигурация программного обеспечения IO-Link позволяет одновременно сравнивать несколько диапазонов сигналов, а конечный выходной сигнал, отправляемый на контроллер, соответствует условию сравнения, обеспечивая функции окна или переключения.

Датчики логических функций в сравнении с ПЛК

Хотя программируемые логические контроллеры невероятно универсальны и широко используются в промышленной автоматизации, существуют сценарии, когда ПЛК может быть не лучшим выбором для непосредственного выполнения логических функций.

Простые приложения автоматизации. Если ваши потребности в автоматизации относительно просты использование специальных датчиков со встроенными логическими функциями может быть более эффективным, чем развертывание более крупных систем ПЛК. Например, если вам нужно контролировать только несколько входов и активировать основные выходы на основе заранее определенных условий, использование датчиков со встроенной логикой может значительно упростить программирование.

Стоимость. ПЛК могут потребовать значительных вложений в закупку оборудования, программного обеспечения и обслуживания. Использование датчиков со встроенными логическими функциями может предложить более экономичное решение без ущерба производительности для проектов с ограниченным бюджетом.

Скорость выполнения программы. Каждый шаг в программе ПЛК увеличивает общее время цикла. Поэтому для простых логических сравнений количество строк кода можно сократить, выполняя логические вычисления непосредственно на датчике.

Общие логические функции

И (AND)

Эта функция использует логический элемент И в цифровых схемах. Элемент И – это фундаментальный цифровой логический элемент, который генерирует истинный выходной сигнал (1) только тогда, когда все его входы истинны. Эта функция важна для промышленных систем управления, где функционирование оборудования может зависеть от одновременного выполнения нескольких условий безопасности. Использование логических элементов И гарантирует, что все указанные условия будут выполнены до получения входного сигнала.

ИЛИ (OR)

Логическая функция «ИЛИ» является фундаментальной операцией в цифровой логике. Его вывод истинен, если хотя бы один из входных данных истинен. Вы можете представить это как шлюз или ворота принятия решения, которые открываются, если какой-либо из указанных входных сигналов указывает на истинное состояние. Например, в простом сценарии с двумя входами, A и B, выход логического элемента ИЛИ будет истинным, если либо A, либо B (или оба) истинны. Эта функция обычно используется в схемах для моделирования сценариев, в которых несколько условий могут привести к одному результату, обеспечивая надежность систем, реагирующих на различные входные комбинации.

Исключающее ИЛИ (XOR)

Логическая функция «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» является фундаментальной операцией в цифровой логике. Выходной сигнал истинен, если только один из входных данных истинен. Другими словами, вывод истинен, если входные данные различны; если оба одинаковы, результат будет ложным. Думайте об этом как о воротах, через которые можно пройти только в том случае, если один из входных данных верен, но не оба. Например, если входной сигнал A истинен, а входной B – ложный, или если входной сигнал A – ложный, а входной B – истинный, выходной сигнал исключающего ИЛИ будет истинным. Однако, если оба входных значения одинаковы (оба истинны или оба ложны), результат будет ложным. Элементы XOR обычно используются в различных приложениях, включая обнаружение ошибок и обработку сигналов, где необходимо различать входные состояния.

Закрытый SR-FF (Gated SR-FF)

Закрытый триггер установки-сброса можно сравнить с комнатой с двумя кнопками на стене: одна для включения света (кнопка установки) и другая для его выключения (кнопка сброса). Однако в этой комнате у двери также есть уникальный переключатель (переключатель ворот). Когда переключатель ворот включен, нажатие кнопки установки или сброса немедленно влияет на освещение. Но если переключатель ворот выключен, кнопки установки и сброса не будут влиять на освещение, пока переключатель ворот не будет включен снова.

Такое расположение позволяет точно контролировать, когда вступают в силу действия по установке и сбросу, добавляя гибкость в управление состоянием освещения. В цифровых схемах эта концепция используется для контроля выполнения определенных операций, обеспечивая точное время и координацию действий.

Примеры применения датчиков логических функций

Мониторинг окружающей среды в чистых помещениях. Поддержание оптимального качества продукции и предотвращение загрязнения имеют решающее значение в условиях чистых помещений. Датчики, оснащенные функциями обнаружения температуры и пыли, можно использовать с функцией ИЛИ для подачи сигнала тревоги, если температура превышает заданный порог или уровень пыли превышает определенный предел. Такой подход обеспечивает быстрое уведомление о потенциальных опасностях для окружающей среды, позволяя своевременно принимать меры для поддержания целостности контролируемой среды и соблюдения стандартов качества.

Автоматизированная проверка. Поддержание качества деталей важно в автоматизированном производстве, чтобы соответствовать отраслевым стандартам. Датчики с возможностью обнаружения температуры и визуального контроля могут иметь жизненно важное значение для обнаружения дефектов. Используя функцию ИЛИ, эти датчики могут инициировать оповещения, если температура детали превышает заранее заданный порог, вызывая деформации, или если во время проверки обнаруживаются визуальные аномалии.

Совместное использование ПЛК и датчиков логических функций

Сочетание ПЛК и датчиков со встроенными логическими функциями может быть вполне эффективным. Эти датчики помогают уменьшить сложность проводки ПЛК, упрощая настройку и сводя к минимуму потенциальные точки отказа. Кроме того, поскольку базовую обработку входных данных выполняют датчики, рабочая нагрузка на ПЛК снижается, что позволяет программистам сосредоточиться на более сложных задачах. Кроме того, в условиях ограниченного пространства компактный размер этих встроенных датчиков может оказаться полезным, если у вас нет места для двух датчиков.

Автоматизация управления заключается в использовании сильных сторон каждого компонента для создания надежной системы автоматизации, отвечающей конкретным требованиям проекта.

Комментарий МЗТА

В настоящее время датчики со встроенными логическими функциями на промышленных объектах используются не так часто. Обычно их применяют совместно с программируемыми логическими контроллерами, либо в системах обеспечения безопасности, либо в задачах, требующих высокой скорости обработки данных, где задержка на передачу данных в ПЛК может быть критической.

Чаще всего такие датчики используются на небольших локальных объектах или в бытовых условиях, где применение промышленных ПЛК экономически нецелесообразно и достаточно простых функций программируемого реле. Также эти датчики можно использовать автономно для расширения функционала установки, когда нет возможности изменить существующую программу ПЛК.

Разберем термины PLC (ПЛК), PAC (ПАК), RTU, DCS (РСУ) и SCADA, объяснения которых приводятся в материале специализированного портала Control Automation, объединяющего опыт инженеров в области АСУТП.

ПЛК / PLC

ПЛК – аббревиатура программируемого логического контроллера (Programmable Logic Controller – PLC). Это «мозги» множества различных промышленных процессов и, по сути, компьютеры промышленного назначения, используемые для управления на уровне оборудования.

Первоначально ПЛК был изобретен для замены блоков релейной автоматики в качестве систем управления промышленной автоматизацией, что позволило снизить затраты на управление этими реле за счет уменьшения количества оборудования и устранения потребности в физической перекоммутации реле всякий раз, когда требовалось внести изменения в систему управления. Это стало возможным, поскольку ПЛК можно просто перепрограммировать, как и любой современный компьютер.

Большинство ПЛК используют для программирования некоторую форму релейной логики, которая имитирует логику физической релейной системы управления. Программа на языке лестничной логикой выглядит как лестница из реле и других электрических компонентов со «ступенями», расположенными между источниками питания, изображенными по бокам. Все это можно отобразить в цифровом виде и перепрограммировать на компьютере или иногда (особенно в старых системах) через специальный интерфейс.

ПЛК находят применение во многих различных процессах автоматизации, управляя от систем освещения до различных видов приводов. Но ПЛК, согласно формальному определению, выполняет только логические манипуляции с битами, он изначально не обеспечивал расширенную связь и обмен данными с сетями более высокого и низкого уровня. Когда эти функции начали появляться, стало формироваться новое название для этих устройств.

ПАК / PAC

ПАК означает программируемый контроллер автоматизации (Programmable Automation Controller – PAC) и его можно рассматривать как «продвинутый» ПЛК с большей функциональностью и более высоким уровнем вычислительной мощности. ПЛК довольно просты по своим возможностям, в то время как PAC обычно имеют доступ к гораздо большему объему памяти и значительно более высокой вычислительной мощности, чем стандартный простой ПЛК.

Они часто используются для выполнения задач, связанных с ПИД-регулированием (пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор – Proportional-Integral-Derivative - PID), а также, со связью, SCADA, регистрацией данных и другими задачами, которые традиционно выходили за рамки базовых ПЛК.

ПЛК обычно недостаточно мощны для использования в приложениях управления движением, поэтому ПАК становится идеальным устройством управления для этого типа автоматизации. У ПАК есть преимущество, поскольку они построены на базе более чем одного процессорного чипа и могут выполнять более одной операции одновременно. Кроме того, они как правило содержат объединительную плату с высокой пропускной способностью, обеспечивающую быстрый сбор данных для скоростного управления и их эффективной обработки.

Хотя в наши дни большинство компаний фактически производят ПАК, мы почти всегда по-прежнему называем их ПЛК, поскольку они выполняют задачи логического управления.

Кроме того, концепция IPC (промышленного ПК – Industrial PC) достаточно успешна и потенциально может стать следующим этапом процессора управления.

Удаленный терминальный блок / RTU

Удаленный терминальный блок (Remote Terminal Unit – RTU) представляет собой устройство управления, расположенное отдельно от более крупного блока, обычно как часть гораздо более крупной системы. Во многих случаях они являются частью системы DCS или SCADA и включают в себя отдельные компоненты, для мониторинга которых применяется SCADA. RTU часто используются для контроля отдельных групп оборудования, таких как датчики, клапаны, вентиляторы и приводы.

Удаленные терминальные блоки со временем совершенствовались и стали способны выполнять программируемую логику, аналогичную логике современного ПЛК. Существуют разные методы передачи информации в основную систему управления, но большинство современных RTU используют Ethernet или подобную форму связи. Фактически, один из самых популярных сетевых протоколов всех времен, Modbus RTU, был разработан просто для взаимодействия с этими устройствами.

Данные устройства обычно состоят из нескольких общих компонентов, которые вместе образуют независимый блок управления. Обычно они содержат своего рода базовый процессор для анализа входных данных и последующего принятия решений для системы или передачи информации в качестве выходных данных. Они также содержат некоторую форму локального или удаленного интерфейса ввода-вывода для получения информации об их работе и лучшего понимания состояния устройства, которое они контролируют.

Подводя итог, RTU подобен очень простому ПЛК, используемому для управления некоторым внешним изолированным устройством ввода-вывода или сетью, являющийся частью системы управления более высокого уровня.

РСУ / DCS

Распределенная система управления (Distributed Control System – DCS) – это ступень к системе более высокого уровня, используемая для управления и мониторинга нескольких системам одновременно. Они во многих случаях имеют встроенный уровень резервирования, помогающий снизить риск простоя в случае сбоя РСУ. Распределенные системы управления используются для мониторинга ряда систем в масштабах предприятия и управления выходными данными.

РСУ – это не отдельный блок, который вы можете приобрести, как ПЛК или удаленный терминал, а скорее целый набор продуктов уровня предприятия, от локальных устройств ввода-вывода до контроллеров и программного обеспечения мониторинга и планирования производства.

Как правило, большинство РСУ состоят из компонентов управления одного производителя, поэтому все компоненты могут легко взаимодействовать друг с другом. Например, в новой системе имеет смысл использовать ПЛК, устройства ввода-вывода и программное обеспечение одного производителя, чтобы гарантировать совместимость всего оборудования и иметь возможность взаимодействия как РСУ. Устаревшее оборудование можно адаптировать для работы в РСУ, но обычно это более сложная и дорогостоящая задача, чем проектирование с нуля.

SCADA

Диспетчерский контроль и сбор данных – SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) – это термин, используемый для описания типа системы мониторинга и управления оборудованием, применяемой в различных производственных процессах. Эти системы используются для управления аппаратным и программным обеспечением многих систем, позволяя повысить эффективность производственных процессов всего предприятия.

Системы SCADA содержат HMI (Human Machine Interface – человеко-машинный интерфейс) как часть своей инфраструктуры, которая помогает оператору в диспетчерской принимать решения о состоянии системы и при необходимости вносить изменения по мере обновления информации о состоянии оборудования.

SCADA позволяет контролировать множество различных систем на предприятии, передавая данные на центральный пункт управления. Эти данные либо автоматически отслеживаются и обрабатываются заложенным алгоритмом автоматизации, либо отображаются на мониторе, где оператор может самостоятельно принимать решения и вносить изменения через HMI. Этот тип системы управления полезен в тех случаях, когда требуется обеспечить согласованную работа многих различных процессов.

Хорошим примером использования SCADA может послужить крупный технологический завод, где продукт перемещается с места на место с обработкой по пути. Например, на заводе по производству цемента оператор должен контролировать температуру и химический состав продукта по мере его перемещения по производственной линии. Если в какой-то момент продукт не соответствует техническим характеристикам, оператор может внести изменения с техпроцесс, чтобы привести его в соответствие со спецификациями.

Профессиональный сленг

По мере развития технологий границы между различными компонентами стираются. Некоторые устройства устаревают, в то время как другие развиваются и объединяются со смежными устройствами для создания единого, более эффективного решения. Поэтому не столь важно тратить время на запоминание формальных определений, так как они обязательно изменятся, сколько стоит разбираться в оборудовании и ПО, на котором работает предприятие.

Материал подготовлен Московским заводом тепловой автоматики (МЗТА)

Предлагаем два видео с описанием применения программируемых логических контроллеров (ПЛК) и программного обеспечения SCADA в проектах автоматизации инженерных систем и производственных процессов.

Автоматизация инженерных систем

Первое видео посвящено цифровому решению «Автоматизация инженерных систем зданий с использованием свободно программируемых контроллеров (ПЛК) и программного обеспечения SCADA».

В ролике рассматриваются варианты построения АСУ ТП на примере автоматизации вентиляционной установки, системы отопления и технологической линии пищевого производства с применением ПЛК, модулей расширения, панели HMI (человеко-машинного интерфейса) и ПО автоматизации и диспетчеризации.

На демонстрационном стенде показывается топология сетей, используемое оборудование, разбираются режимы работы систем, имитируются возможные отказы и реагирование на них со стороны диспетчера автоматизированной системы управления.

В качестве продуктов автоматизации выбрано оборудование и программное обеспечение разработанное Московского завода тепловой автоматики (МЗТА), в честности ПЛК серии КОМЕГА Basic и КОНТАР, а также ПО диспетчеризации SuperSCADA

Реализация проектов АСУ ТП

Второй ролик касается методики реализации проектов автоматизации инженерных систем с использованием программируемых логических контроллеров (ПЛК) и ПО SCADA.

В видео рассматриваются подходы, применяемые разработчиками проектов автоматизации инженерных систем и техпроцессов:

• Сферы применения автоматизированных систем: тепло- и водоснабжение, вентиляция, кондиционирование, электроснабжение, производственные техпроцессы и иные сферы АСУ ТП.

• Экономическая эффективность отечественных систем автоматизации на базе программируемых логических контроллеров (ПЛК) и ПО SCADA.

• Стоимость решения и время окупаемости проектов на базе российских разработок, в частности Московского завода тепловой автоматики (МЗТА).

• Этапы реализации проекта: выявление потребности заказчика, пред-проектное обследование, согласование и разработка технического задания, предоставление ТЭО и коммерческого предложения.

• Примеры реализации проектов в рамках импортозамещения.