Что такое программируемый логический контроллер и принцип его работы

Задачей такого логического контроллера является сбор данных, их обработка и преобразование, сохранение в памяти необходимой информации, создание команд управления, которые поступают посредством входов и передаются посредством выходов. Входы и выходы подключаются к датчикам и ключам, к механизмам устройства управления.

Логические контроллеры осуществляют свою работу практически без участия оператора, что позволяет работать в режиме реального времени в жестких условиях эксплуатации, даже при наличии неблагоприятных условий окружающей среды.

На заре развития промышленной автоматики логические контроллеры были созданы по типу релейных схем с фиксированной логикой работы. При нарушении алгоритма приходилось основательно изменять действующую схему.

С внедрением и быстрым распространением микропроцессоров автоматика производственного процесса стала строиться на основе микропроцессоров. Однако роль логических контроллеров не перестала оставаться актуальной, они просто заняли свою отдельную нишу применения.

Сегодня релейные схемы оснащаются программным обеспечением, что превращает программируемые логические контроллеры в микропроцессорное устройство, обеспечивающее сбор информации, ее переработку, сохранение и передачу команд к узлам выполняющего устройства.

При этом ЛПК контроллер по принципу своей работы существенно отличается от микропроцессорных устройств, поскольку программное обеспечение ЛПК контроллера имеет две части, первой из которых является системное программное обеспечение. Оно функционирует по аналогии с компьютерной операционной системой и обеспечивает:

• управление внутренними узлами контроллера;
• взаимодействие составляющих компонентов;
• осуществление внутренней диагностики.

Системное обеспечение заключено в постоянную память процессора и вступает в работу через несколько миллисекунд после подключения ПЛК к сети.

ПЛК контроллер работает циклично, при этом каждый цикл сопровождается чтением данных и имеет 4 фазы:

• первая представляет собой опрос входов;
• на второй фазе осуществляется выполнение действий, установленных пользовательской программой;
• третья фаза устанавливает значения входов;
• на четвертой фазе производятся дополнительные операции, например, производится диагностика, подготавливаются данные для отладчика, визуализация.

Системное ПО осуществляет работу первой фазы. После опроса входов управление передается программе, находящейся в памяти. Это программа, созданная пользователем для решения определенных задач, содержит те действия, которые должны совершаться, после их выполнения управление передается на системный уровень. Простота схемы действий освобождает создателя программы от необходимости изучения системы аппаратного управления. Для создания программы инженеру достаточно владеть информацией о том, с какого входа поступает сигнал и как он должен откликаться на выход.

Время отклика на сигнал зависит от длительности одного цикла действующей программы.

Отличием ПЛК контроллеров от комбинационных аппаратов заключается в том, что они обладают памятью, что позволяет им реагировать на текущие события. Память также позволяет перепрограммировать, осуществлять управление во времени, производить цифровую обработку сигналов, что поднимает ЛПК контроллер на более совершенный уровень.

Входы и выходы

Программируемый логический контроллер может иметь входы трех типов. Это:

• аналоговый;
• дискретный;
• специальный.

Один дискретный вход принимает один бинарный электронный сигнал. При этом практически все стандартные входы принимают электрический сигнал мощностью 24 Вт, при типовом значении тока 10 мА.

Аналоговый вход обеспечивает прием аналогового сигнала, отражающего уровень напряжения или тока. При этом в каждый временной момент напряжение и ток соответствуют определенной физической величине: температуре, весу, давлению, положению, скорости, частоте и т.д.

Поскольку программируемые логические контроллеры представляют собой цифровую вычислительную технику, то аналоговые сигналы подвергаются преобразованию. Для осуществления преобразования аналогового сигнала в цифровой в программируемых логических контроллерах применяются 10-12-ти разрядные преобразователи. В условиях современного автоматизированного производства этого показателя достаточно для обеспечения точности управления техническим процессом. Применение преобразователей этого класса на производстве оправдано и тем, что преобразователи более высокой разрядности реагируют на индустриальные помехи, которые неизбежны в условиях, где работает контроллер.

Поскольку все аналоговые входы многоканальные, то приходится использовать коммутатор, посредством которого осуществляется подключение входа АЦП к требуемому модулю.

Таким образом, все аналоговые и дискретные входы обеспечивают потребности промышленной автоматики, поэтому необходимость в использовании специальных входов возникает крайне редко, и требуется при необходимости обработки отдельных сигналов с большими временными затратами, что обусловлено программным затруднением.

В основном, ПЛК со специализированными входами применяются там, где необходим подсчет импульсов, измерение длительности и фиксация фронтов.

Такой вход может быть использован там, где необходимо измерить скорость и положение вращения вала, поскольку такое устройство оснащено поворотными шифраторами, формирующими определенное количество импульсов, рассчитанных на каждый оборот вала. При этом частота импульсов очень высокая и равна нескольким мегагерцам. Даже если ПЛК оснащен быстродействующим процессором, подсчет импульсов будет занимать большое количество времени. В этом случае, использование специального входа будет оправдано, поскольку обеспечит обработку входных импульсов и формирование сигналов необходимой величины для реализации программы.

Другой тип специализированных входов — входы прерывания, они обеспечивают быстрый запуск пользовательских задач, которые необходимо выполнять при прерывании работы основной программы. Этот тип специализированных входов широко используется и является достаточно востребованным.

Классификация ПЛК по типу конструкции

По своей конструкции ПЛК могут быть:

• модульными, оснащающимися различным набором модулей входов и выходов, предусмотренных реализации конкретной задачи;
• моноблочными, оснащенными определенным количеством входов и выходов;
• распределительными, оснащенными модулями, отдельными входами и выходами, установка которых возможна на существенном расстоянии.

Языки программирования

Технологический язык дает возможность всем участникам процесса — инженерам, технологам и программистам, понимать суть задачи и находить ее решение. Так, если технолог дает установку на необходимые процессы, он не использует формализованный алгоритм процесса, вследствии чего программист, при создании программы, вынужден вникать в суть технологического процесса. В то же время, создавая программу, программист остается единственным участником процесса, понимающим язык программ.

В связи с этим, возникают сложности, для преодоления которых и был придуман технологический язык, одинаково понятный всем участникам процесса. Именно технологический язык позволил упростить процесс программирования.

Сегодня разработаны технологические языки, а также установлен стандарт МЭК-61131-3, который был разработан Международной Электротехнической Комиссией.

Все производители должны придерживаться установленного стандарта и предлагать устройства, оснащенные одинаковыми по интерфейсу и принципу действия командами.

Этот стандарт включает в себя 5 языков:

• языком функциональных релейных блоков является Sequential Function Chart;
• для функциональных блоковых диаграмм, предусмотрен язык Function Block Diagram;
• для релейных диаграмм, принят язык Ladder Diagrams;
• язык структурированного текста Statement List напоминает Паскаль;
• языком инструкций является Instruction List , он представляет собой ассемблер, оснащенный аккумулятором и переходом по метке.

LAD — это простой язык, напоминающий логическую схему реле, что позволяет любому инженеру составить программу. FBM похож на схему логических элементов, что также упрощает создание программ для инженеров.

Выбор языка, в основном, базируется на личном опыте программирующего инженера. При этом некоторые действия легко откликаются на один язык, создавая определенные трудности в другой области. Для решения таких задач создана возможность переконвертирования готовой программы с одного языка на другой.

Самыми распространенными сегодня языками программирования являются LAD, STL, FBD, которые наиболее часто предусмотрены производителями ЛПК самых известных компаний.

Программируемые логические контроллеры

Автоматические системы управления невозможно представить без различных технических устройств. Среди них, ведущее место занимают программируемые логические контроллеры, представляющие собой комплекс микропроцессоров. С их помощью осуществляется сбор, преобразование, обработка и хранение информации.

На основании полученных данных вырабатываются команды управления. Контроллеры оборудованы большим количеством входов и выходов, куда подключаются всевозможные ключи, датчики и прочие исполнительные механизмы. В целом, все эти элементы соединяются с объектом управления и производят работу в реальном времени.

Принцип работы контроллеров

Работа контроллера, в целом, очень похожа на действие обыкновенных микропроцессоров. Для каждого универсального логического контроллера предусмотрено две части программного обеспечения. Одна из них является системной частью и, фактически, представляет собой операционную систему. Она позволяет осуществлять управление всеми узлами контроллера, выполнять внутреннюю диагностику и обеспечивать взаимосвязь всех составных частей. Операционная система располагается в собственной памяти, находящейся в центральном процессоре, и находится в постоянной готовности к работе.

Вторая часть включает в себя прикладную программу, которая занимается непосредственным управлением. Она может быть настроена на любые необходимые действия, после завершения которых управление вновь переходит на системный уровень.

Общая схема контроллера

Основными элементами схемы контроллера являются входы и выходы. Дискретный вход устройства обеспечивает прием одного бинарного электрического сигнала во включенном или выключенном состоянии. Как правило, это стандартные сигналы с постоянным током в 24 вольта.

Аналоговые электрические сигналы отражают физический уровень тока или напряжения в данный промежуток времени. Они связаны с такими показателями, как скорость, температура, давление, масса и прочие.

Программируемые логические контроллеры позволяют осуществлять аналого-цифровое преобразование входных сигналов. Это приводит к образованию дискретной переменной, имеющей определенную разрядность. В большинстве случаев применяются преобразователи от 8 до 12 разрядов, обеспечивающих необходимую точность управления всеми процессами.

Все модули с аналоговыми вводами имеют многоканальную конструкцию. Вход аналого-цифрового преобразователя подключается к необходимому модулю с помощью входного коммутатора. Таким образом, становится возможным выполнить все требования и запросы систем, связанных с промышленной автоматикой.

Выбор контроллера автоматизации — Control Engineering Russia

Контроллер автоматизации — нечто значительно большее, чем замена реле, поскольку он изначально создавался как программируемый логический контроллер (Programmable Logic Controller, PLC). Сейчас такой контроллер способен не только интегрировать в себе ту или иную логику, но и использоваться в системах управления движением, робототехнике, а также для обеспечения связи между машинами, оборудованием и системами управления. Производительность контроллеров может варьироваться от возможностей простых устройств до уровня вычислений многоядерных процессоров.

Различия между традиционным PLC, программируемым контроллером автоматизации (Programmable Automation Controller, PAC) и индустриальным персональным компьютером (Industrial Personal Computer, IPC) по большому счету неактуальны — до тех пор, пока вычислительная мощность обработки данных является достаточной для решения тех или иных задач управления. Программное обеспечение (ПО) для управления контроллерами приобрело определенную степень стандартизации в связи с принятием документа IEC 61131-3 Международной электротехнической комиссией (International Electrotechnical Commission, IEC) — раздела международного стандарта IEC 61131, описывающего языки программирования для программируемых логических контроллеров. При этом надежные операционные системы (ОС) реального времени, работающие в фоновом режиме, устраняют необходимость в использовании ОС Microsoft Windows, поэтому, если требуется применить мощные главные процессоры, параметр «управление на основе индустриального ПК» нужно уточнять: выполнен ли он «на базе процессора Intel» или «на основе процессора AMD» и к какому типу относится.

Поскольку современные контроллеры автоматизации, как уже было сказано, решают более сложные задачи, чем простая управляющая логика, то и сам термин «PLC», вероятно, уже устарел. Кроме того, все контроллеры автоматизации программируются, поэтому «P» в названии «PAC» тоже кажется лишним. Современные контроллеры, по сути, являются компьютерами, причем на одном и том же процессоре они могут запускать несколько разных ОС (реального времени, Microsoft Windows и Linux). Что касается индустриальных ПК, то они вполне могут использоваться и для управления и сбора данных, а также для новых задач, таких как периферийные (граничные) вычисления.

 

Функции контроллера

Сейчас стало популярным координирование всех функциональных возможностей машины в одной программной среде и через одну программу, которые работают на одном процессоре (рис.). Это позволяет синхронизировать функции машины, а модульная структура кода обеспечивает организованный, целостный подход к управлению. Тем не менее имеет место и менее интегрированное управление — простые приложения, которые не предназначены для будущего масштабирования и поэтому не нуждаются в универсальности и гибкости.

Рисунок. Контроллер, порты ввода/вывода (I/O) и коммуникация в одном решении: система X20 от компании B&R Industrial Automation

Требования к техническим характеристикам контроллера определяются сложностью и особенностями решаемой задачи. Рассмотрим критерии для платформ, которые нужно учитывать в некоторых областях применения.

 

Логика управления

Потребность в логическом управлении является фундаментальной, поэтому мы продолжаем называть контроллеры автоматизации PLC. Организация PLCopen поддерживает и расширяет сферу применения стандарта программирования IEC 61131-3 и управляет большой информационной базой в этой области, обучением и программными библиотеками. Деятельность группы выходит далеко за рамки простой логики и включает управление движением, безопасность, унифицированную архитектуру OPC (UA), спецификацию (определяющую передачу данных и взаимодействие устройств в промышленных сетях), расширяемый язык разметки XML и многое другое.

 

Управление движением

В зависимости от необходимых сложности и синхронизации движений, контроллеры автоматизации могут обеспечивать управление десятками или даже сотнями осей движения. Благодаря закону Мура и отраслевым стандартам отдельный контроллер движения или робота с выделенной сетью управления движением больше не требуется.

 

Безопасность сети управления

С точки зрения защиты от проникновения в сеть предпочтение зачастую отдается сетевым решениям, выполненным на основе кабельных подключений с аппаратным обеспечением безопасности — в отличие от программных типа SSL, AES, WEP, WPA и т. д. (например, в Северной Америке). Сама же по себе сетевая безопасность, в рамках одной сети с управляющей машиной, стала проверенной и полезной функцией современных систем управления. Безопасность сети в общем понимании может быть реализована на основе избыточности ядра процессора управления, отдельного контроллера безопасности, а уже затем — для безопасного ввода/вывода (I/O) в небольших системах. Она также распространяется на управление движением и робототехнику, что позволяет машинам работать в безопасном режиме. Особенно это важно для коллаборативных роботов, которые выполняют свои функции в общей среде с персоналом, обеспечивая тем самым высокую эффективность работы.

Степень защиты контроллера зависит от того, где он установлен:

• В шкафу: степень защиты оболочкой IP. Это традиционный форм-фактор PLC, который имеет отдельный человеко-машинный интерфейс (Human-Machine Interface, HMI) и обычно использует встроенные, установленные удаленно или на объединительных платах/рейках модули ввода/вывода.
• На специальном основании или на передней панели с каким-либо уровнем защиты от влаги: степень защиты оболочкой IP65/67/69K. Этот формат объединяет HMI и контроллер и пользуется все большей популярностью благодаря тому, что допускает установку на механическом манипуляторе со всеми вытекающими эргономическими преимуществами. При этом такой тип расположения контроллера также может включать функции ПК для запуска различных приложений Microsoft Windows, таких как HMI, хотя в последнее время наблюдается все большая тенденция к созданию веб-интерфейса.

Конечно, имеются и другие требования к защите оболочкой и герметизации, которые соответствуют условиям окружающей среды и способам очистки.

Установка на специализированное основание чаще всего является более дорогим решением, чем панельный монтаж (на панелях из нержавеющей стали) подобных контроллеров и варианты исполнения, которые имеют более высокий уровень защиты оболочки. Чтобы избежать необходимости замены обоих компонентов, если один из них поврежден, некоторые пользователи предпочитают отдельную установку: PLC на панели и выделенный HMI. Однако сейчас это не такая большая проблема, поскольку разработчикам систем управления уже доступны интегрированные блоки, в которых контроллер монтируется отдельно и не только физически, но и пространственно отделен от HMI. Такое решение значительно упрощает переход на большие широкоформатные экраны, а также замену на более мощные аппаратные средства управления без переустановки непосредственно экрана вывода информации.

Смонтированный в шкафу индустриальный ПК с отдельным HMI: степень защиты оболочкой IP20. Эта форма с операционными системами, работающими в режиме реального времени, различными компьютерными ОС и веб-сервисами может служить контроллером автоматизации. Функции контроллера могут быть разделены или выделены, а сам промышленный компьютер предназначен для самостоятельно выполняемых задач, таких как краевые, туманные или облачные вычисления. Создание архива, сериализация (присвоение серийных номеров) и проверка продукции с использованием систем машинного зрения также являются достаточно распространенными областями применения таких контроллеров.

 

Масштабируемость и универсальность

Хотя среды разработки ПО часто привязаны к аппаратным средствам (нано, микро, средним и большим PLC), также доступны и среды разработки, которые не зависят непосредственно от того или иного оборудования. Для этого проект должен быть закодирован: тогда аппаратное обеспечение управления можно легко выбрать или изменить без серьезного вмешательства в программирование. Такая гибкость распространяется на системы управления двигателями (моторами) и их приводы. Для шагового или частотно-регулируемого электропривода (Variable Frequency Drive, VFD) низкого уровня, не требующего большой точности, можно использовать только одну программу, аналогичную той, например, которая была разработана и применяется для серводвигателя с высоким уровнем точности управления. Как масштабируемость, так и универсальность будут особенно ценными в том случае, когда разрабатывается большое семейство похожего оборудования или исполнительных механизмов. Это связано с тем, что такой подход позволяет повторно использовать многие ключевые программные элементы.

 

Процессоры

Сегодня разработчику систем управления доступно множество вариантов выбора процессоров — от маломощных (с точки зрения вычислительных способностей) и до многоядерных, причем зачастую с перекрывающимися характеристиками в части производительности. Поэтому в таком вопросе рекомендуется сотрудничать со службой технической поддержки и инженерами по продажам. Благодаря их знаниям о продуктах можно выбрать подходящий процессор для конкретного приложения с оптимальным соотношением цена/производительность.

В идеале при выборе процессора необходимо учитывать масштабируемость, поэтому ПО управления по всей линейке продуктов контроллера должно быть совместимым. Поставщики различных технологий автоматизации инвестируют значительные средства в создание складских запасов важнейших компонентов с целью гарантировать доступность продукта в течение достаточно длительного времени, а также в модернизацию — для замены устройств, в том числе процессоров, снимаемых с производства.

Кроме того, имеется еще один немаловажный момент. Нужно определить заранее, потребуется ли вам принудительная вентиляция или благодаря ожидаемой температуре окружающей среды, в которой будет установлен контроллер, можно будет использовать более экономичные и удобные безвентиляторные системы. Возможные варианты отвода генерируемого контроллерами тепла включают вентиляторы, кондиционеры, радиаторы и водяное охлаждение.

 

Память

Очень популярной среди контроллеров автоматизации стала твердотельная память: не только в виде твердотельных накопителей (Solid-State Drive, SSD), но и съемных носителей, таких как карты CFast, а также инсталлированных на аппаратурном уровне устройств памяти с небольшой емкостью в более экономичных приложениях. Преимущества съемной памяти заключаются в том, что ее можно быстро заменить, на ней нетрудно создавать и хранить резервные копии файлов, а объем доступной памяти можно легко расширить.

Однако с использованием индустриальных карт памяти необходимо соблюдать предельную осторожность. Нужно обязательно убедиться в том, что спецификация на носитель соответствует требуемым техническим характеристикам для конкретного приложения. Различные типы памяти имеют разные сроки службы, которые зависят от условий и рабочей температуры среды, а также числа циклов чтения/записи. Это является важной темой для обсуждения с поставщиком средств автоматизации.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Программируемый логический контроллер — это… Что такое Программируемый логический контроллер?

Массово применяемый программируемый логический контроллер семейства SIMATIC S7-300

Программи́руемый логи́ческий контро́ллер (ПЛК) (англ. Programmable Logic Controller, PLC) или программируемый контроллер — электронная составляющая промышленного контроллера, специализированного (компьютеризированного) устройства, используемого для автоматизации технологических процессов. В качестве основного режима длительной работы ПЛК, зачастую в неблагоприятных условиях окружающей среды, выступает его автономное использование, без серьёзного обслуживания и практически без вмешательства человека.

Иногда на ПЛК строятся системы числового программного управления станком (ЧПУ, англ. Computer numerical control, CNC).

ПЛК являются устройствами реального времени.

В отличие от:

Первые логические контроллеры появились в виде шкафов с набором соединённых между собой реле и контактов. Эта схема задавалась жёстко на этапе проектирования и не могла быть изменена далее.

Первый в мире ПЛК — MOdular DIgital CONtroller (Modicon) 084, имеющий память 4 кБ, произведен в 1968 году.

В первых ПЛК, пришедших на замену обычным логическим контроллерам, логика соединений программировалась схемой соединений LD (Ladder logic Diagram). Устройство имело тот же принцип работы, но реле и контакты (кроме входных и выходных) были виртуальными, то есть существовали в виде программы, выполняемой микроконтроллером ПЛК. Современные ПЛК являются «свободно программируемыми».

В системах управления технологическими объектами логические команды преобладают над числовыми операциями, что позволяет при сравнительной простоте микроконтроллера (шины шириной 8 или 16 бит), получить мощные системы действующие в режиме реального времени. В современных ПЛК числовые операции реализуются наравне с логическими. В то же время, в отличие от большинства процессоров компьютеров, в ПЛК обеспечивается доступ к отдельным битам памяти.

Виды ПЛК

Основные ПЛК

Программируемое (интеллектуальные) реле

• Siemens LOGO!,
• Mitsubishi — серия Alpha XL,
• Schneider Electric — Zelio Logic,
• Omron — ZEN,
• Moeller — EASY, MFD-Titan, 
• Comat BoxX.
• ОВЕН ПР110

Программные ПЛК на базе IBM PC-совместимых компьютеров (англ. SoftPLC)

ПЛК на базе простейших микропроцессоров (i8088/8086/80186 и т. п.)

Интерфейсы ПЛК

ПЛК в своём составе не имеют интерфейса для человека, типа клавиатуры и дисплея. Их программирование, диагностика и обслуживание производится подключаемыми для этой цели программаторами — специальным устройством или устройствами на базе более современных технологий — персонального компьютера или ноутбука, со специальными интерфейсами и со специальным программным обеспечением (например, SIMATIC STEP 7 в случае ПЛК SIMATIC S7-300 или SIMATIC S7-400). В системах управления технологическими процессами ПЛК взаимодействуют с различными компонентами систем человеко-машинного интерфейса (например операторскими панелями) или рабочими местами операторов на базе ПК, часто промышленных, обычно через промышленную сеть.

Датчики и исполнительные устройства подключаются к ПЛК:

• централизованно: в корзину ПЛК устанавливаются модули ввода-вывода. Датчики и исполнительные устройства подключаются отдельными проводами непосредственно, либо при помощи согласовательных модулей, к входам/выходам сигнальных модулей;
• или по методу распределённой периферии, когда удалённые от ПЛК датчики и исполнительные устройства связаны с ПЛК посредством каналов связи и, возможно, корзин-расширителей с использованием связей типа «ведущий-ведомый» (англ. Master-Slave).

Коммуникации

Языки программирования ПЛК

Для программирования ПЛК используются стандартизированные языки МЭК (IEC) стандарта IEC61131-3

• Языки программирования (графические)
  • LD — Язык релейных схем — самый распространённый язык для PLC
  • FBD — Язык функциональных блоков — 2-й по распространённости язык для PLC
  • SFC — Язык диаграмм состояний — используется для программирования автоматов
  • CFC — Не сертифицирован IEC61131-3, дальнейшее развитие FBD

• Языки программирования (текстовые)
  • IL — Ассемблер
  • ST — Паскале-подобный язык

Структурно в IEC61131-3 среда исполнения представляет собой набор ресурсов (в большинстве случаев это и есть ПЛК, хотя некоторые мощные компьютеры под управлением многозадачных ОС представляют возможность запустить несколько программ типа softPLC и имитировать на одном ЦП несколько ресурсов). Ресурс предоставляет возможность исполнять задачи. Задачи представляют собой набор программ. Задачи могут вызываться циклически, по событию, с максимальной частотой.

Программа — это один из типов программных модулей POU. Модули (Pou) могут быть типа программа, функциональный блок и функция.

• В некоторых случаях для программирования ПЛК используются нестандартные языки, например:
  • Блок-схемы алгоритмов
  • Си-ориентированная среда разработки программ для ПЛК.
  • HiGraph 7 — язык управления на основе графа состояний системы.

Инструменты программирования ПЛК на языках МЭК 61131-3 могут быть специализированными для отдельного семейства ПЛК (например, STEP 7 для контроллеров SIMATIC S7-300/400) или универсальными, работающими с несколькими (но далеко не всеми) типами контроллеров:

Структуры систем управления

• Централизованные, (малые системы)
• Распределенные, DCS (большие системы)

Удаленное управление и мониторинг

Специальное использование

Для увеличения надёжности системы управления, построенной на ПЛК, применяется резервирование разных компонентов: шасси, источников питания, самих контроллеров.

Также, выпускаются специальные линейки продуктов: например Siemens^[1][2], или Allen-Bradley^[3] выпускает всю линейку (ввод-вывод, интерфейсные модули и т.д. дополнительно к самим CPU).

См. также

Литература

• Мишель Ж. Программируемые контроллеры: архитектура и применение. — М.: Машиностроение, 1986
• Э. Парр. Программируемые контроллеры: руководство для инженера. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. — 516 с. ISBN 978-5-94774-340-1
• Петров И. В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного проектирования / Под ред. проф. В. П. Дьяконова. — М.: СОЛОН-Пресс, 2004. — 256 c. ISBN 5-98003-079-4
• Денисенко В. В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. — М: Горячая Линия-Телеком, 2009. — 608 с. ISBN 978-5-9912-0060-8
• Минаев И.Г. Программируемые логические контроллеры. Практическое руководство для начинающего инженера. /И.Г. Минаев, В.В. Самойленко — Ставрополь: АГРУС, 2009. — 100 с. ISBN 978-5-9596-0609-1
• Минаев И.Г. Программируемые логические контроллеры в автоматизированных системах управления / И.Г. Минаев, В.М. Шарапов, В.В. Самойленко, Д.Г. Ушкур. 2-е изд., перераб. и доп. — Ставрополь: АГРУС, 2010. — 128 с. ISBN 978-5-9596-0670-1

• О. А. Андрюшенко, В. А. Водичев. Электронные программируемые реле серий EASY и MFD-Titan. — 2-е изд., испр. — Одесса: Одесский национальный политехнический университет, 2006. — С. 223.

Примечания

Контроллер водителя — Википедия

Контро́ллер водителя, контроллер машиниста — многопозиционный коммутационный аппарат, с помощью которого человек, управляющий транспортным средством, управляет режимом работы тяговых электродвигателей или дизеля. В электротехнике словом «контроллер» обозначается групповой силовой аппарат, включенный в цепи большого тока, и контроллеры водителя первых трамваев действительно были включены прямо в силовую цепь. В дальнейшем управление было сделано косвенным (контроллер управляет силовыми аппаратами, стоящими вне кабины), но традиционное название сохранилось.

Непосредственная система управления[править | править код]

Контроллер снегоочистителя ГС-4

При непосредственной системе управления контроллер водителя коммутирует ток непосредственно через тяговые двигатели. Такие контроллеры имеют большое количество позиций (до 30) и контактов, причем контакты оборудуются дугогасительными устройствами. Контроллеры водителя при непосредственной системе управления имеют большую массу (например контроллер МТ-22 имеет массу 170 кг), повышенную электрическую и пожарную опасность. Вращение ручки таких контроллеров сопряжено с большими усилиями (водители звали контроллер «кофемолкой» за схожесть формы ручки). На троллейбусах контроллеры непосредственной системы управления вышли из употребления в 40-х годах, а на трамваях — в 50-х — 60-х. Также такие контроллеры используются на козловых и мостовых кранах.

Реостатно-контакторная система управления[править | править код]

Контроллер трамвая УКВЗ 71-608М

При использовании РКСУ используется контроллер с низковольтными контактами, включенными только в цепи управления. С помощью контроллера водитель задает программу работы релейного автомата реостатно-контакторной системы управления (трамвай, троллейбус, большинство электровозов) либо непосредственно задаёт состояние силовой цепи (ВЛ10, ВЛ11, ВЛ15, ВЛ82М). Перемещение ручки не требует больших усилий. На трамвайных вагонах производства СССР применялся контроллер КВ-42, имеющий 4 ходовых позиции, 5 тормозных и нулевую, на электровозе ВЛ11М главная рукоятка контроллера имеет 48 позиций, не считая нулевой, тормозная — 4 позиции ослабления поля, нулевую и 25 тормозных. Чем на большей позиции находится контроллер — тем с большим током двигателей, то есть усилием, идёт разгон или торможение.

Контроллер КВ-40, установленный на вагонах метрополитена типа Е всех модификаций, по конструкции и внешнему виду аналогичен КВ-42, но имеет три положения на ход и три на тормоз. В положениях «Ход 1» и «Тормоз 1» происходит только сбор схемы первой позиции тяги или торможения, работа идёт с минимальным током. В положении «Ход 2» под контролем реле ускорения-торможения (РУТ), поддерживающего оптимальный ток, идёт постепенный вывод пуско-тормозного реостата и затем включение шунтов ослабления возбуждения ТЭД, в положении «Ход 3» переключение тяговых двигателей с последовательного соединения на параллельное и снова вывод реостата с включением шунтов. В положении «Тормоз 1А» (второе тормозное) выводится одна ступень реостата, для вывода ещё одной нужно вернуть контроллер в «Тормоз 1» и снова установить в «Тормоз 1А». В положении «Тормоз 2» идёт автоматический вывод реостата под контролем РУТ.

Из положения «Тормоз 1» в нулевое КВ-42 можно вывести только при удержании кнопки-фиксатора на торце рукоятки, что предохраняет от случайного разбора тормозной схемы в ответственный момент. Почти аналогично работает, но имеет иной внешний вид и конструкцию, контроллер вагонов 81-717. Различие в том, что переход на параллельное соединение происходит уже в положении «Ход 2», а в положении «Ход 3» включаются шунты ОВ. Таким образом, разогнать вагон Е или 81-717 можно простой установкой контроллера в положение «Ход 3» с места, остановить установкой в «Тормоз 2». Реле ускорения-торможения обеспечит нормальные усилия тяги и торможения.

Достаточно необычный контроллер машиниста применен на электровозах ЧС200 и ЧС6. На этих машинах управление кнопочное. Машинист переключает позиции промежуточного контроллера нажимая кнопки «+1» и «-1» на пульте управления, а для управления ослабление возбуждения двигателей нажимает кнопку «ШП» («шунтирование поля» — некорректный перевод, в русскоязычной терминологии должно быть «ослабление поля»).

При электронной системе управления (ЭСУ) контроллером также задаётся режим работы силовой цепи, но сигналы обрабатываются не непосредственно аппаратами, а аналоговой или микропроцессорной системой управления. На городском электротранспорте, как правило, при электронной СУ силовая цепь также электронная — тиристорно-импульсная (чешский трамвай Tatra T6B5, сочленённый троллейбус ЗиУ-683), транзисторно-импульсная или частотно-регулируемая с асинхронными двигателями (троллейбус АКСМ-321, трамвай 71-623), на электровозах встречается как электронная СУ реостатно-контактной силовой цепью (электровозы ВЛ10К, ЧС2К, 2ЭС4К, 2ЭС6), так и полностью электронный привод — на электровозах переменного тока с коллекторными двигателями ВЛ80Р, ЭП1, 2ЭС5К, Škoda 70E (серия 263) и других, электровозах постоянного тока Škoda 71E и 69E (серии 163 и 363), всех электровозах с асинхронными двигателями.

В электронных системах управления могут применяться как кулачковые контроллеры дискретного типа, аналогичные старым аппаратам РКСУ, так и энкодеры, отслеживающие положение ручки. Встречаются и более экзотические конструктивные решения контроллеров: педальные с магниторезистивными датчиками, аналогичными датчикам электронной педали акселератора автомобилей (на троллейбусах), тензометрические, реагирующие не на перемещение ручки, а на силу, приложенную к ней (трамваи Bombardier), дискретные, имеющие положения «добавить тягу», «нейтральное», «убавить тягу» (электровозы 2ЭС6 и 2ЭС10), ручки со сложной схемой перемещения, позволяющей выбирать с ее помощью различные режимы движения (электровоз ЭП20, высокоскоростные электропоезда).

На тепловозах контроллером задаются обороты дизеля, от которых напрямую зависит мощность. На маневровых тепловозах (ТЭМ2, ТЭМ7, ЧМЭ3, ТГМ4 и др.) для увеличения маневренности контроллер имеет 8 позиций, на магистральных (2ТЭ116, ТЭП70…) — 15 позиций (15 частот вращения дизеля). Через контроллер в различных комбинациях включаются электромагниты, изменяющие затяжку пружины регулятора дизеля. На тепловозе ТЭ3 контроллер имеет 16 позиций — дизель имеет 8 частот вращения, но на нечётных позициях контроллера мощность тепловоза занижается электропередачей.

На легких тепловозах с гидропередачей, в том числе узкоколейных, как такового контроллера нет. Рукоятка управления соединена непосредственно с регулятором ТНВД дизельного двигателя (как педаль акселератора в автомобилях или ручка подачи топлива в тракторах). Режим работы гидропередачи переключается отдельными органами управления.

В эпоху паровозов термин «контроллер» еще не применялся. Управление паровозом машинист осуществляет с помощью двух органов:

• клапан регулятора, дозирующий подачу пара из котла в цилиндры паровой машины — задающий мощность паровоза;
• механизм отсечки и реверса, изменяющий фазы подачи пара в цилиндр — задающий полноту использования энергии расширения пара и направление движения паровоза.

Клапан регулятора обычно управлялся рычагом, положение которого фиксировалось храповиком на зубчатом сектора, а механизм отсечки и реверса управлялся на легких паровозах также рычагом с фиксацией зубчатым сектором, а на тяжелых — винтовым механизмом, приводимым в движение штурвалом.

Конструктивные реализации контроллеров[править | править код]

В зависимости от типа машины контроллеры водителя могут иметь различную конструктивную реализацию.

• На трамваях производства СССР использовались исключительно контроллеры с вертикальным расположением главного вала и ручным управлением.
• На трамваях, производимых в Европе с 50-х годов, получил распространение контроллер водителя с педальным управлением.
• На троллейбусах применяется контроллер с педальным управлением.

На локомотивах всегда используется контроллер с ручным управлением, при контактной системе управления — как правило, с вертикальным валом, при электронной — зачастую с небольшой рукояткой, имеющей горизонтальную ось. При небольшом числе фиксированных позиций контроллера ЭСУ положения, как правило, снимаются с помощью контактов (микропереключателей или герконов), при плавном регулировании — с помощью переменного резистора (контроллер КМ-36 электровозов ЭП1М, 2ЭС5К), сельсина (электровозы ВЛ80Р, ВЛ85, ЭП1) или иного датчика, а контакты используются только для контроля нулевого положения и включения режимов тяги или торможения — для надёжности включения и отключения режимов.

• Трамвайные вагоны РВЗ-6М2 и КТМ-5М3. Под общей редакцией А. А. Пономарёва, Москва, Транспорт, 1975
• Электропоезда метрополитена. Эльза Михайловна Добровольская, ИЦ «Академия», 2003, ISBN 5-7695-1089-7

404 Not Found

Средства и системы охранно-пожарной сигнализации

Средства и системы охранного телевидения

Средства и системы контроля и управления доступом

Домофоны и переговорные устройства

Средства и системы оповещения, музыкальной трансляции

Источники питания

Средства пожаротушения

Взрывозащищенное оборудование

Шкафы, щиты и боксы

Сетевое оборудование

Кабели и провода

Системы диспетчерской связи и вызова персонала

Электрооборудование

Умный дом

Оборудование СКС

Инструменты

Монтажные и расходные материалы

Типовые решения

Еще

Весь каталог

Контроллер управления люстрой — самопал.pro

Контроллер управления люстрой

26 Июн 2014 5 комментариев

Функции контроллера управления люстрой

1. управление несколькими секциями опри помощи беспроводных выключателей и пультов ДУ
2. Диммирование по нескольким каналам для каждой секции отдельно
3. Плавное включение/отключение
4. Контроль температуры радиаторов и снижение мощности при достижении заданной температуры (регулирование)

Технические особенности

Питание светодиодов

Драйвера светодиодов, поддерживающих диммирование у меня не было, зато был мощный блок питания на 12В 10А с подстройкой напряжения. 3-х ваттные светодиоды ы в количестве 40 шт решил соединять последовательно по 4 шт вместе с 5-ваттным резистором на 2 Ома. После этого подстроечником на блоке питания отрегулировал такое напряжение, что ток составил 550-600мА. Получилось порядка 14.5В.

Подбор компонентов

Все компоненты можно купить в интернете я покупал в интернете на разных сайтах.

Реализация контроллера

Принципиальная схема

Алгоритм работы

Приемник RF 315МГц висит на нулевом внешнем прерывании и получает команды от радиопульта. Для работы с радиомодулем используется библиотека RCSwitch Обрабатываются  короткое (одинарное) нажатие одной из клавиш пульта/выключателя, по которому включается/отключается секция люстры и длинное (свыше 2 сек) нажатие, которое включает/отключает все секции люстры целиком. Хотел на длинное нажатие посадить диммирование конкретной секции, но от данной функции решил отказаться за ненадобностью. Включается свет нарастанием мощности в течении 5 сек. Отключается так же. Мощность регулируется мощными MOSFET транзисторами при помощи аппаратного ШИМ микроконтроллера. При отключении всех каналов люстры снимается сетевое напряжение с мощного бока питания питания при помощи симистора для уменьшения энергопотребления в режиме ожидания. При достижении температуры на одном из радиаторов, измеренных при помощи сенсоров DS18B20 снижается на 50% мощность на соответственной секции светодиодов и загорается светодиод перегрева. Для работы с сенсорами используется библиотека OneWire

Полный скетч контроллера управления люстрой

 Проблемы

1. Приемник RF 315Мгц отказался стабильно работать при напряжении питания 3.3В. Пришлось заменить источник питания на 5В.
2. Транзисторы MOSFET IRF540 при подаче на затвор напряжения с дискретного выхода ардуино (~3В) не открывались полностью. Пришлось поставить дополнительный транзистор BC547, который подает на затвор полевика 14В, при этом сигнал ШИМ пришлось инвертировать (0 — это 255, 255 это 0)
3. Мощный 10А блок питания, при подачи на него сети симистором, включается с задержкой ~ 1-2 сек. Задержку в свете победить не удалось, разве что не выключать его совсем.
4. Полевики IRF540 и симистор BT139 имеют неизолированный корпус, поэтому их нельзя сажать на общий радиатор, а, для семистора пришлось еще придумывать изоляцию из картона, так как на корпусе там фаза

 

 

Вы можете оставить отзыв или трекбек со своего сайта.