- Czym są sterowniki PLC?
- Jak działają sterowniki PLC?
- Dlaczego PLC są tak ważne w świecie automatyzacji?
- Jaka jest przyszłość PLC?
Programowalne sterowniki logiczne (PLC) to komputery przemysłowe, wyposażone w różnego rodzaju wejścia i wyjścia (analogowe, cyfrowe, tranzystorowe, przekaźnikowe). Stosuje się je do sterowania i monitorowania pracy wielu różnych urządzeń w przemyśle i logistyce. PLC występują w różnych rozmiarach i formatach. Niektóre są na tyle małe, że mieszczą się na dłoni, podczas gdy inne są na tyle duże, że wymagają wytrzymałych uchwytów do zamontowania.
Najbardziej ogólnie sterowniki PLC można podzielić na PLC kompaktowe i modułowe. Czym się różnią?
- Kompaktowy PLC to sterownik, którego początkowa konfiguracja nie może zostać zmieniona, ponieważ wszystkie jego komponenty są zintegrowane w urządzeniu.
- Modułowy sterownik PLC to taki rodzaj sterownika, który pozwala na wielokrotną rozbudowę poprzez dodanie modułów, dzięki temu lepiej nadaje się do większych aplikacji.
Programowanie PLC
PLC są powszechnie stosowane w różnych branżach, ponieważ są szybkie, łatwe w obsłudze i proste w programowaniu. Istnieje pięć standardowych języków programowania PLC. Najczęściej używanym językiem jest język drabinkowy (Ladder Logic), ale można również używać diagramów blokowych, sekwencyjnych diagramów funkcji, tekstu strukturalnego lub list instrukcji, aby osiągnąć te same cele.
PLC i SCADA
Systemy SCADA/HMI służą do wizualizacji danych z linii produkcyjnej (i wielu innych procesów), zapewniając przy tym sterowanie nadzorcze. PLC jest niezbędnym komponentem w pracy tych systemów. Kontrolery pełnią rolę fizycznych interfejsów między urządzeniami na terenie zakładu, a systemem SCADA/HMI. PLC mogą komunikować się, monitorować i sterować złożonymi procesami automatyzacji, takimi jak praca przenośników i robotów przemysłowych, czy sterowanie temperaturą.
Jak działa PLC ?
Schemat działania PLC można podzielić na trzy etapy: wejście, wykonanie programu i wyjście. PLC zbiera dane z linii produkcyjnej, monitorując sygnały z podłączonych maszyn lub urządzeń. Sygnały te są następnie sprawdzane zgodnie z logiką programu. Możliwe jest podłączenie tej samej maszyny zarówno do wejść, jak i wyjść tego samego PLC. Przykładowo, czujnik położenia zaworu może być podłączony do wejścia, a kontrola położenia zaworu do wyjścia. Program może odczytać aktualne położenie zaworu, sprawdzić, czy musi się przesunąć, a następnie przemieścić położenie zaworu za pomocą wyjścia.
PLC może być wyposażany w wejścia cyfrowe i analogowe. Wejścia cyfrowe działają jak standardowy włącznik światła, gdzie stan może być albo włączony, albo wyłączony, bez stanów pośrednich. Wejścia analogowe działają jak regulowany przełącznik, gdzie stan może znajdować się w dowolnym miejscu między włączonym a wyłączonym.
Jeśli chodzi o źródła danych wejściowych w PLC, mogą to być zarówno dane urządzeń, generowane automatycznie przez maszynę lub czujnik, oraz dane wejściowe użytkownika, generowane przez operatora za pomocą interfejsu użytkownika HMI/SCADA.
Dane wejściowe urządzeń mogą obejmować:
- stany włączników i przycisków mechanicznych;
- odczyty analogowe, takie jak prędkość, ciśnienie i temperatura;
- stany otwarte/zamknięte, na przykład dla pomp i zaworów.
Dane wejściowe generowane przez człowieka mogą być związane np. z użyciem przycisków, przełączników, lub też być wprowadzane za sprawą klawiatury, ekranów dotykowych czy czujników kart magnetycznych.
Wyjścia PLC są bardzo podobne do wejść, ale mogą również obejmować ostrzeżenia dźwiękowe lub wskaźniki wizualne dla użytkownika, takie jak włączanie światła ostrzegawczego lub sygnalizatora alarmowego (Andon).
Programy PLC działają w cyklach. Najpierw PLC wykrywa stan wszystkich podłączonych do niego urządzeń wejściowych. Następnie wykonuje ustalony przez użytkownika program, monitorując przy tym dane wejściowe, aby określić do kiedy kontynuować pracę.
Po wykonaniu tych kroków, PLC przechodzi do trybu konserwacji, który obejmuje wewnętrzną diagnostykę w celu sprawdzenia czy wszystko działa poprawnie.
Współczesne systemy SCADA można połączyć z każdym, zarówno nowoczesnym, jak i nieco starszym sterownikiem PLC. Komunikacja sterowników PLC odbywa się według metody odpytywania (poll-response). Sprawia to, że generują one stały i intensywny przepływ danych. Aby zmniejszyć obciążenie sieci komputerowej, warto sięgnąć po lekkie przemysłowe protokoły komunikacyjne, takie jak np. MQTT.
Przyszłość PLC
Producenci automatyki przemysłowej regularnie wprowadzają na rynek nowe produkty, takie jak np. coraz popularniejsze programowalne kontrolery automatyzacji (PAC – Programmable Automation Controller). Kontrolery PAC możliwościami przypominają klasyczne komputery stacjonarne, są wielozadaniowe i można w nich stosować wiele różnych języków programowania. Pomimo tego sterowniki PLC nadal stanowią jeden z filarów automatyzacji ze względu na swoją prostotę, dostępność i przydatność.
