Программируемые логические контроллеры в автоматизированных системах управления.

Автоматизация производства в современном мире – это естественный и необходимый процесс, как, например благоустройство мегаполиса. Свое развитие автоматизация получила благодаря промышленно-техническому прогрессу. Сама по себе, автоматизация позволяет освободить человека (частично или же полностью) от исполнения повторяющихся процессов, тяжелой и однотонной работы с помощью математических или же технических средств. Автоматизация важна при четких расчетах. Как следствие автоматизация увеличивает производительность труда, улучшает качество результата, процесс оптимизируется, а нужные ресурсы используются рационально.
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.
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.
Собственно, что такое ПЛК?
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.
Автоматизация производства с помощью процесса 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.
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.
Контактная коммутация, требует соответствующего обслуживания и ограничивает срок службы релейно-контакторной системы управления. Контакты и подвижные части довольно быстро изнашиваются, что 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, что уменьшает габариты, по сравнению с релейными схемами, превосходящие в несколько раз. При этом надежность работы схемы не зависит от ее сложности.
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, которые позволяют подключать нетрадиционные устройства автоматики непосредственно к контроллеру или же 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, а 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, 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» предложат программное обеспечение, в котором не будет ничего лишнего, затрудняющего процесс оптимизации системы АСУ , лишь 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 и будет полностью соответствовать особенностям вашего производственного и технического процесса.