Критерии, используемые при классификации программируемых контроллеров, включают функциональность, количество входов и выходов, стоимость и физический размер. Из них количество операций ввода-вывода является наиболее важным фактором. В целом, форм-фактор «nano» — это самый маленький размер с менее чем 15 точками ввода-вывода. Далее следуют микро-тип (от 15 до 128 точек ввода-вывода), средний размер (от 128 до 512 точек ввода-вывода) и большие представители (более 512 точек ввода-вывода).
Соответствие ПЛК приложению является ключевым фактором в процессе выбора. Как правило, не рекомендуется покупать контроллер с избыточными функциями под систему, масштабирования которой не планируются. Однако следует предусмотреть будущие условия расширения функционала, чтобы гарантировать, что система имеет надлежащий размер для удовлетворения текущих и, возможно, будущих требований приложения.
Существует три основных типа применения программируемых логических контроллеров: одноканальные, многозадачные и управляющие. Одноступенчатое или автономное приложение, как правило, включает в себя один ПЛК, управляющий одним процессом. Это будет считаться как автономное устройство и не будет использоваться для связи с другими компьютерами или контроллерами. Размер и сложность контролируемого процесса являются очевидными факторами при определении того, какой составной компонент выбрать. Приложения могут требовать использования большого процессора, но обычно для этой категории требуется небольшой ПЛК.
Многозадачное приложение требует уже такой тип контроллера, который в состоянии управлять несколькими процессами. Достаточная пропускная способность ввода-вывода является важным фактором при выборе такого типа девайса. Кроме того, если ПЛК будет подсистемой более крупного процесса и должен будет взаимодействовать с центральным ПЛК или компьютером, также требуются интерфейс для подключения сети приёма/передачи данных.
Приложение для управления имеет в своей схеме один или несколько контроллеров, каждый из которых управляет несколькими другими. Для такого рода приложений требуется большой тип контроллера с мощным процессором, предназначенный для взаимодействия с другими элементами и, возможно, с компьютером. Управляющие системы контролируют несколько юнитов, загружая программы, которые сообщают другим элементам, какая операция должна быть произведена. Он должен быть способен подключаться ко всем ПЛК, чтобы при правильной адресации он мог взаимодействовать с любым, с каким потребуется. Такие сложные системы применяются в системах промышленной автоматизации и при внедрении промышленных роботизированных комплексов (как правило, на автоматизированных линиях и конвейерах).
Память — это часть устройства, которая хранит данные, инструкции и управляющую программу. Объем оперативной памяти обычно выражается в килобайтах, мегабайтах и гигабайтах. Единица измерения, обозначающая приставкой «кило», приблизительно соотносится с 1000 единицами чего-либо, «мега» с миллионом, а «гига» — это тысяча миллионов = миллиард. Однако при работе с компьютерной памятью аббревиатура «кило» означает 1024 байт, поскольку это измерение основано на двоичной системе счисления, а в Гигабайте 1 048 576 Килобайт.
Хотя раньше обычно измеряли объем памяти ПЛК в словах, но для этого нужно было знать количество битов в каждом слове, прежде чем можно будет точно сравнить размер памяти. Современные компьютеры обычно имеют размер слова 16, 32 или 64 бита. Например, контроллер имеющий размер оперативки всего 6 килобайт, использующий 8-разрядные системы формирования слова, имеет 49 152 бита памяти с приблизительной ёмкостью 6 тысяч слов, в то время как устройство, оперирующее 32-разрядной системой, имеет 196 608 бит памяти и может уже хранить чуть менее 24 тысяч. Для современных девайсов, имеющих постоянную память измеряемую уже в мегабайтах, а в качестве оперативной использующие сменные модули флеш-памяти, способны хранить и обрабатывать уже гораздо более значительные объёмы информационных потоков.
Тем не менее, всё равно объём требуемой памяти зависит от приложения. Факторы, влияющие на критерии конфигурации, необходимые для установки конкретного контроллера, включают:
• Количество используемых точек ввода-вывода;
• Размер управляющей программы;
• Требования к сбору/обработке данных (при мониторинге);
• Быстродействие (скорость отклика);
• Необходимые контролирующие функции;
• Будущее расширение функционала (масштабирование всей системы).
В наборе команд для конкретного ПЛК перечислены различные типы поддерживаемых команд. Как правило, они составляют от 15 инструкций для небольших устройств до тысяч записей мануала для более крупных и мощных устройств.
Архитектура программируемых контроллеров в основном такая же, как и у персонального компьютера. ПК, при желании, тоже можно заставить работать как программируемый логический контроллер, если предоставить компьютеру какой-либо способ получения информации от таких устройств, как кнопки, концевики, датчики или переключатели. Вам также потребуется программа для обработки входных данных и определения способов выключения и включения устройств загрузки.
Однако некоторые важные характеристики отличают ПЛК от персональных компьютеров. Во-первых, в отличие от компьютера, контроллеры предназначены для работы в промышленных условиях с широким диапазоном температуры и влажности окружающей среды. Хорошо спроектированная промышленная установка, обычно правильно защищена и не подвергается воздействию электрических помех (электромагнитных импульсов, перегрузке сети, скачков напряжения), всегда возникающих на большинстве промышленных объектов.
В отличие от персонального компьютера, программируемые контроллеры обычно программируются, основываясь на релейной лестничной логике или других легко изучаемых языках. ПЛК поставляются со встроенным в память языком программирования и не имеет постоянно подключённой клавиатуры, привода компакт-дисков или монитора (хотя сейчас уже выпускаются экземпляры с дисплеями небольшого разрешения, как правило монохромными). Вместо этого, большинство контроллеров оснащены интерфейсами ввода и вывода для внешних полевых устройств, а также коммуникационными портами для подключения компьютеров или программаторов.
Компьютеры — это сложные вычислительные машины, способные выполнять несколько программ или задач одновременно и в любом порядке. А вот большинство программируемых контроллеров выполняют одну программу упорядоченным и последовательным образом от первой до последней инструкции.
Системы управления для этих устройств были разработаны таким образом, чтобы их можно было легко устанавливать и обслуживать. Устранение неполадок упрощается за счёт использования индикаторов неисправностей и сообщений, отображаемых на экране программатора (либо самого контроллера, если он имеет свой экран). Модули ввода/вывода позволяют легко подключать исполняющие устройства, а также легко их заменять.
Программное обеспечение, используемое для связи ПЛК с компьютером, но написанное и запущенное на ПК, подразделяется на следующие две широкие категории:
• Программное обеспечение, позволяющее пользователю программировать и документировать, предоставляет инструменты для написания программы с использованием лестничной логики или другого языка программирования — и документирования или объяснения программы настолько подробно, насколько это необходимо.
• ПО которое позволяет пользователю контролировать и управлять процессом, также называется человеко-машинным интерфейсом (HMI — human machine interface). Это позволяет пользователю просматривать стадии исполнения в табличном виде или в графическом представлении на мониторе компьютера. Программа так же определяет, как работает система, значения тенденций и получает записи об аварийных сбоях или возникновении предаварийного состояния. Многие интерфейсы оператора не задействуют программное обеспечение самого контроллера и не перегружают его память. ПЛК могут быть интегрированы с HMI, но одно и то же программное обеспечение, при этом, не программирует оба устройства.
Совсем недавно производители средств автоматизации отреагировали на возросшие требования промышленных систем управления, объединив преимущества управления в стиле программируемых контроллеров с преимуществами систем на базе ПК. Такое устройство было названо программируемым контроллером автоматизации, или PAC. Такие девайсы сочетают в себе надёжность контроллера и функциональность компьютеров. Используя усовершенствованные компоненты управления, можно создавать передовые автоматизированные системы, включающие такие программные возможности, как расширенное управление, дуплексную связь, регистрация данных, мониторинг состояния и обработка сигналов, с использованием надёжного аппаратного обеспечения для формирования логики, движения, управления технологическими процессами и видения исполнения всех технологических процессов на многих участках.