ПРОГРАМИРУЕМИ КОНТРОЛЕРИ
Какво е програмируем контролер (ПК)? По какво той си прилича и по какво се различава от останалите средства за автоматизация? Коя е причината във всяка съвременна машина има поне един програмируем контролер? Как да се ориентирам какъв контролер ми е нужен?
Целта на тази статия е да даде представа на непрофесионалистите за функцията и ролята на програмируемия контролер.
Програмируемият контролер (англ. термин е PLC – programmable logic controller ) представлява компютър, но направен да работи в промишлени условия. Програмируемият контролер най-общо казано е „мозъка” на всяка съвременна машина – той събира информация от датчици, бутони и сензори, извършва зададената обработка на тези входни сигнали, след което издава команди към изпълнителни механизми, релета, вентили, задвижки и т.н. Контролерът има за задача да осигури на оператора възможност за наблюдение и параметризиране на действията на машината – той предоставя данни, които човек може да наблюдава на така наречените операторски панели.
На блоковата схема е дадена структурата на машина с един ПК. Като входове на контролера се свързват бутони, сензори, различни типове датчици - за преместване, за температура, и др. Това са така наречените входни сигнали за контролера. Те биват два вида – цифрови и аналогови. Цифрови са сигналите, които имат две състояния: включено/изключено, отворено/затворено, натиснат/отпуснат. Такъв тип са например сигналите от:
- бутоните на таблото (един бутон е натиснат или отпуснат);
- „индуктивен” датчик (това е датчик, който реагира на близост на метал) – той е задействан или незадействан;
- контактен датчик (който е поставен на врата или на отварящ се панел на машината);
- оптичен датчик – сигнала от него е за присъствие или отсъствие на обект в близост до датчика и още много други.
Другият тип входни сигнали за контролера са така наречените „аналогови сигнали”. Типични примери за такъв тип сигнали са сигналите от:
- датчици за температура като термосъпротивление или термодвойка – сигналите, които изработват тези датчици, са пропорционални на измерваната от тях температура. Например, ако е използван датчик Pt100 и измерваната темература е 0 градуса, то контролерът измерва 100 ома.
- датчици за налягане;
- датчици за позиция.
На строго определено време (нарича се „време на сканиране”) контролерът „прочита” състоянието на входните сигнали. В зависимост от тяхното състояние и от състоянието, в което се намира в момента машината, контролерът изработва изходните сигнали – това са сигнали, с които се управляват изпълнителните механизми на машината – релета, вентили, задвижки, сигнални лампи и др. Изходните сигнали, също като входните, биват два вида – цифрови и аналогови.
Цифровите изходи имат две състояния – включен/изключен, светнал/изгаснал, задействан/незадействан и т.н. Типични примери за цифрови изходи са:
- вентили – независимо дали са пневматични или хидравлични, те могат да бъдат или включени (подадено е напрежение към бобината на вентила) или изключени.
- реле (контактор) – с помощта на тези средства за автоматизация се управляват нагреватели, дава се разрешение на работа на различни изходни механизми, включват се по-мощни релета (контактори) и т.н. Релето има две състояния – включено или изключено.
- сигнална лампа – служи за индициране на нормална или аварийна ситуация при работа на машината. Има също две състояния – светната или изгаснала.
Другият тип изходи са аналоговите изходи на контролера. При тях електрическият сигнал, който контролерът изработва, е с много възможни стойности – например, ако изходът е напреженов – излиза напрежение например от 0 до 10V. Типични устройства в машината, които се управляват с аналогови изходи са:
- т.нар. „честотни” или инвертори – това са средства за управление на асинхронни двигатели. Посредством тях, контролерът задава с каква скорост да се движи поточна лента или барабан и т.н.
- пропорционални вентили – с тях се управляват налягането и скоростите на шприц машини;
- самостоятелни възли за управление на налягане и температура.
Програмиране на Програмируеми Контролери.
Основната причина за огромното разпространение на ПК е тяхната гъвкавост. С един и същи контролер (например с контролера ПК3 на нашата фирма) могат да се управляват шприцове за пластмаса, линия за производство на хляб, заваръчен апарат и т.н. Това е възможно, благодарение на добре измисления начин на изработване на програмата на контролерите.
Всеки контролер има вградено програмно осигуряване, което е изработено от фирмата производител и се нарича базова програма – това е така да се каже „операционната система” на контролера. Предназначението на базовата програма е да облекчи потребителя в управлението на входовете и изходите на машината и да уеднакви начина на работа с различните контролери. Базовата програма освен това осигурява строго определно време, на което се извършва сканиране на входовете и изработване на изходните въздействия – т.е тя осигурява т.нар. „реално време” на работа. Това означава, че ако цикълът на сканиране на един контролер е 5 милисекунди, то той гарантира, че ще успее да обработи входните сигнали и да формира изходно въздействие в рамките на тези 5 милисекунди. Базовата програма освен това осигурява възможност на контролера да комуникира с други устройства (операторски панели или компютри). Задача на базовата програма е да извършва и диагностика на изправността на контролера и да сигнализира, ако има повреден модул.
Така че, като си купите нов контролер, то той е с заредена базова програма. Това е като да си вземеш нов компютър със заредена операционна система – всичко работи, но на практика никаква работа не ви върши още.
За да се приспособи контролерът към нуждите на конкретна машина или технологичен процес е необходимо да се напише т.нар. „потребителска програма”. Потребителската програма е тази, която вече превръща универсалния контролер в „мозъка” на конкретната машина. Чрез потребителската програма се описва кои са входовете и изходите, как се реагира при сработването на определен вход, програмират се времезакъснения и броячи на продукцията и т.н.
Потребителската програма може да бъде написана от потребителя – съществуват множество универсални езици за програмиране, специфицирани в стандарта IEC 61131-3. Написването на програма от потребителя обаче предполага в някаква степен владеене на програмиране от потребителя – борави се с понятия като „променливи”, „цикли за изпълнени”, „условни преходи” и т.н.
Контролерите на фирмата ни се програмират със създаден от нас език – IRING. Той позволява да се създават лесно потребителски програми, без човекът, който ги пише, да е програмист – достатъчно е да разбира как работи машината, която ПК ще управлява.
Другият вариант да бъде написана потребителската програма е тя да бъде изпълнена от външни програмисти. Нашият опит е показал , че това е доста удобен и ефективен начин, особено за малки фирми, които не поддържат на щат програмисти. Достатъчно е потребителят да знае какво трябва да прави конкретната машина и да може да опише действията на машината или процеса. Нашите специалисти ще му предложат подходящ контролер и ще извършат проектирането и написването на потребителската програма.
Операторски интерфeйс
Неотменна част от всяка машина е така нареченият операторски интерфейс – това е начина, по който човек наблюдава работата на контролера по управлението на машината или процеса. В зависимост от типа на машината се използват различни видове операторски панели:
- със светеща индикация (в повечето случаи това са 7 сегменти цифрови индикатори) – предимството им е, че могат да се наблюдават от голямо разстояние и са ясно видими дори и при пряка околна светлина;
- буквено- цифрови LCD панели – при тях информацията, която се извежда е многоредова, възможно е написването на съобщения на различен език и т.н.;
- графични LCD панели – при тях освен текстова и цифрова информация е възможно извеждането и на графики (например как се изменя температура от времето), схеми на машината (т.нар. мнемосхеми), чрез които много по-разбираемо се наблюдават работата на машината.
Съществуват контролери с вграден операторски интерфейс. На практика, всички контролери, производство на нашата фирма (без модулния ни контролер КОЛОС), са с вграден операторски интерфейс.
Избор на контролер за конкретна задача
За да се избере контролер за изпълнение на определена задача за автоматиция, е необходимо детайлно познаване на процеса, който трябва да се автоматизира. Потребителят не е необходимо да познава различните средства за автоматизация детайлно – за тези детайли може да се консултира със специалист от фирмата, от която е избрал да закупи контролера. Но потребителят трябва добре да знае процеса или машината, която иска да се автоматизира - какво прави във всеки момент на времето.
Най-общо казано, процесът на избор на контролер включва следните етапи:
- определене на алгоритъма на работа на машината;
- преброяване на броя на входовете и изходите. Тук е особено важно да се определи кои входове и изходи са цифрови и кои аналогови. Например, ако имате нужда от 3 бутона – това означава, че контролерът ще е необходимо да има 3 цифрови входа. Ако трябва да мерите температура, контролерът трябва да има един аналогов вход. Ако температурата трябва да се регулира – ще ви е необходим освен това един цифров изход за управление на нагревателя. Тази стъпка на броене на входовете и изходите е много важна – от нея зависи кой контролер може да ви свърши работа. Например, ако ви трябват 10 цифрови входа и 8 цифрови изхода, можете да се спрете на серията контролери МАК на нашата фирма (на цена около 200 лв), ако обаче броя входове и изходи стане 32 или 48, по-добре да минете на по-висок клас контролер – например ПК3;
- определяне на интерфейса с оператора – това също е много важен етап. Всяка готова машина има набор параметри, които са различни, в зависимост от това, какво произвеждате в момента на машината. Например, ако машината е за дозиране на ядки, операторът трябва да може да зададе в момента какви опаковки се произвеждат - от 50 грама или от 500 грама. Задаването на параметрите става чрез операторските панели. За параметрите може да се мисли като за фина донастройка на „потребителската програма”.
Всички изделия, които РИНГ Инженеринг предага на потребителите (без контролера КОЛОС), имат операторски интерфейс.
- определяне на необходимите отчети и индикация, която програмируемите контролери трябва да изготвят – това са например броячи на продукция, работни часове, аварийни съобщения и т.н. Тук се определя и дали има нужда контролерът да има връзка с компютър, чрез какъв протокол да става тази комуникация и т.н.
Определянето на необходимия контролер за конкретна машина или процес е трудна и комплексна задача. Съветваме ви, най-напред да се пробвате сами да отговорите на гореизброените точки, след което да се консултирате със специалисти от 2 или 3 фирми, които сте избрали за възможни доставчици на вашето оборудване. Опишете им подробно процеса (добре е това да го направите писменно), за да можете да получете възможно най–конкретен и точен съвет.
При избор на контролер не на последно място обръщайте внимание и на гаранцията на устройствата. ПК се влагат в машини, което предполага дълъг експлотационен период. Затова въпросите с гаранцията и сервиза са особено важни.
Осъзнавайки важността на този въпрос, ние предлагаме непрекъсната възможност за консултация и поддръжка на нашите клиенти на всеки етап на съвместната ни работа – от уточняване на заданието до след пусковата и извънгаранционната поддръжка. Продуктите на нашата фирма са с 2 години гаранция.