Оценка и выбор программируемого контроллера

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оценка и выбор программируемого контроллера. Технико-экономические аспекты выбора. Критерии выбора

Программируемый логический контроллер (ПЛК) - микропроцессорное устройство, предназначенное для сбора, преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления, имеющий конечное количество входов и выходов, подключенных к ним датчиков, ключей, исполнительных механизмов к объекту управления, и предназначенный для работы в режимах реального времени.

Программируемые логические контроллеры используются главным образом при:

· автоматизации промышленных и производственных процессов;

· также применяются для организации автоматизированного управления системами вентиляции и кондиционирования

· для поддержания заданного температурного режима в помещении и т.д.

Применение логических контроллеров позволяет создать практически полностью автономную систему управления, осуществляющую свою деятельность с учетом свойств, характеристик и состояния контролируемого объекта. Участие оператора сводится к общему наблюдению за процессом управления и, при необходимости - изменению заданной программы работы.

Контроллеры ПЛК относятся к категории устройств реального времени и обладают целым рядом существенных отличий от оборудования со сходными назначением и архитектурой. В частности, главным отличием программируемых логических контроллеров от обычных компьютеров является развитая система обработки входящих и исходящих сигналов исполнительных механизмов и различных датчиков; главным отличием от встраиваемых систем управления - схема монтажа, отдельного от объекта управления.

ПЛК программируются в соответствии со стандартом МЭК-61131-3. Программируются ПЛК с помощью специализированных комплексов, один из наиболее популярных является CoDeSys. Он включает в себя следующие языки: графические и текстовые.

Структура работы программируемого логического контроллера:

Алгоритм работы ПЛК

В качестве основного режима работы ПЛК выступает его длительное автономное использование, зачастую в неблагоприятных условиях окружающей среды, без серьезного обслуживания и практически без вмешательства человека.

Существуют ПЛК разного уровня сложности в зависимости от сложности решаемых задач автоматизации.

контроллер программируемый логический

Основные операции ПЛК соответствуют комбинационному управлению логическими схемами специфических агрегатов - механических, электрических, гидравлических, пневматических и электронных.

В процессе управления контроллеры генерируют выходные сигналы (включить - выключить) для управления исполнительными механизмами (электродвигателями, клапанами, электромагнитами и вентилями) на основании результатов обработки сигналов, полученных от датчиков, либо устройств верхнего уровня.

Современные программируемые контроллеры выполняют также и другие операции, например, совмещают функции счетчика и интервального таймера, обрабатывают задержку сигналов.

Основное преимущество ПЛК является в том, что один маленький механизм может заменить огромное количество электромеханических реле, а также быстрое время сканирования, компактные системы ввода/вывода, стандартизированные средства программирования и специальные интерфейсы, позволяющие подключать нетрадиционные устройства автоматики непосредственно к контроллеру или объединять разное оборудование в единую систему управления.

Выбор программируемого логического контроллера.

Выбор программируемого контроллера является важной и сложной задачей при создании систем автоматического управления технологическими параметрами на любом промышленном предприятии. При его выборе необходимо учесть и оценить большое количество факторов.

Выбираемый микроконтроллер должен отвечать следующим требованиям:

1) поддержка требуемого количества входных и выходных сигналов;

2) применение, как для непрерывных производств, так и для периодических;

3) высокий уровень надежности, помехозащищенности (отказ микроконтроллера может к большим экономическим потерям);

4) высокая производительность, необходимая для контроля большого количества технологических параметров;

5) использование стандартных протоколов и коммуникационных интерфейсов для работы с верхним уровнем;

6) широкий диапазон модулей расширения для поддержки всевозможных датчиков;

7) развитая программная поддержка;

8) широкий диапазон рабочих условий;

9) оптимальная цена.

Объединив технологические требования к конкретному объекту автоматического управления со сравнительным анализом современных программируемых логических контроллеров, можно принять правильное решение.

Для начала нужно:

1. определиться с выбором производителя;

2. желательно изучить его линейку ПЛК, посмотреть на сколько она широкая, можно ли решать задачи разного уровня сложности.

Условно по своим возможностям ПЛК можно разделить на 3 группы: малые, средние и большие. Малые ПЛК предназначены для простых задач. Количество подключаемых устройств ограничено числом около 100. Самая широкая группа ПЛК - средняя. ПЛК этой группы делаются модульными, чтобы можно было гибко подобрать конфигурацию для решения задачи. С помощью таких контроллеров можно построить систему автоматизации целой линии или цеха. Очень немногие производители производят Большие ПЛК. Они позволяют реализовать автоматизацию всем заводом, при этом без сетевых технологий здесь уже невозможно.

Решение задачи

Самая важная характеристика ПЛК при его выборе - количество точек ввода/вывода.

При выборе ПЛК нужно руководствоваться не только аппаратными возможностями, но и функциональными возможностями среды разработки программ. ПО должно существенно облегчить жизнь программиста и защитить его от ошибок. Исходя из вышесказанного, можно определить общую последовательность при выборе ПЛК:

· Узнать какие контроллеры уже используются на объекте;

· Определиться с производителем ПЛК;

· Посчитать количество точек ввода/вывода;

· Посчитать количество аналоговых сигналов;

· Определиться с сетями для подключения датчиков и исполнительных механизмов;

· Определиться с сетями для связи контроллеров и верхнего уровня;

· Исходя из п.3-6 выбрать конкретную модель ПЛК и необходимые модули. Если количество точек приближается к максимуму для данной линейки, лучше выбрать более дорогую серию. Если нет опыта автоматизации данных объектов использовать наиболее мощный контроллер из данной линейки.

Критерии выбора

Учитывая специфику устройств, критерии оценки можно разделить на три группы, изображенные на дереве характеристик ПЛК.

При этом критериями выбора считаются потребительские свойства, т.е. соотношение показателей затраты/производительность/надежность, а технические и эксплуатационные характеристики ограничениями для процедуры выбора.

Кроме того, необходимо разделить характеристики на прямые (для которых положительным результатом является её увеличение) и обратные (для которых положительным результатом является её уменьшение).

Выбор аппаратуры производится в четыре этапа (рис.3):

1. определение соответствия технических характеристик предъявленным требованиям;

2. определение соответствия эксплуатационных характеристик предъявленным требованиям;

3. оценка потребительских свойств выбираемой аппаратуры;

4. ранжирование изделий (расположение их в порядке возрастания (или убывания) соотношения показателей затраты/производительность/надежность: Р = П+Н+З).

На первом этапе каждая техническая характеристика анализируемого изделия сравнивается с предъявленными к проектируемой системе требованиями, и если данная характеристика не удовлетворяет этим требованиям, изделие снимается с рассмотрения.

Такой же анализ проводится на втором этапе с эксплуатационными характеристиками, и только если технические и эксплуатационные характеристики соответствуют поставленной задаче и предъявленным требованиям, проводится оценка потребительских свойств ПЛК.

Для этого используется аддитивный метод оценки, когда суммарная оценка каждого свойства вычисляется по следующей формуле:

где: Ki, Kj, прямая и обратная характеристики выбираемого изделия;

Ki^, Kj^ соответствующие характеристики аналога;

ai , aj весовые коэффициенты характеристик;

n, m количество прямых и обратных характеристик.

Алгоритм выбора ПЛК

Заключение

Необходимо отметить, что применение данной методики допускает варьирование характеристик в зависимости от конкретной ситуации. Это может быть обусловлено как объективными, так и субъективными причинами.

Проведенный анализ не претендует на полноту охвата всех показателей в основном по субъективного причинам. Однако даже в таком виде можно сделать вывод о том, что данная методика позволяет провести оценку и принять решение о выборе ПЛК с достаточно высокой степенью достоверности.

Размещено на Allbest.ru