PLC должен быть предназначен
1. для работы в условиях промышленной среды
2. в режиме реального времени
3. должен быть доступен для программирования неспециалистом в области информатики.
К негативным факторам, определяющим промышленную среду, относятся: температура и влажность, удары и вибрация, коррозионно-активная газовая среда, минеральная и металлическая пыль, электромагнитные помехи.
Эти факторы обусловливают жесткие требования, определяющие схемотехнические решения, элементную и конструктивную базу PLC. Физическое исполнение контроллера определяется требуемой степенью защиты, начиная от контроллеров в легких пластиковых корпусах, предназначенных для монтажа в шкафу (степень защиты IР20), и до герметичных устройств в литых металлических корпусах, предназначенных для работы в особо жестких условиях. Правильно подобранный по условиям эксплуатации контроллер нельзя повредить извне без применения экстремальных методов.
Физически типичный PLC представляет собой блок, имеющий определенный набор выходов и входов, для подключения датчиков и исполнительных механизмов.
PLC система состоит из 5 основных компонентов:
- Источник энергии
- Программатор (РС)
- Процессор CPU
- Входной модуль
- Выходной модуль
Источник энергии
Должен предусматривать преобразование энергии переменного сигнала в стандартные напряжения 5В, необходимое для работы процессора и 24 В, необходимое для блоков входа/входа.
Пример
Блок питания LOGO!Power
Рис. 1 Блок питания LOGO!Power
LOGO!Power – импульсный источник питания (рис 1), диапазон входного напряжения AC 85V до 264V, помехозащита класса B. Импульсный источник питания обеспечивает лучшую защиту подключенных нагрузок
Программатор (РG) – персональный компьютер или промышленный программатор, с которого программа с помощью стандартного кабеля вводится в память контроллера.
Рис.2 Simatic Field РG
Процессор (CPU). Аппаратно PLC является вычислительной машиной. Поэтому архитектура его
процессорного ядра практически не отличается от архитектуры компьютера. Современный
микроконтроллер — это однокристальная микросхема, в состав которой входит: — 8-, 16- или 32-разрядный процессор, имеющий внутреннюю постоянную и оперативную память (десятки килобайт), таймеры, счётчики, аналого-цифровые преобразователи, широтно-импульсные модуляторы, модули обработки сигналов в реальном времени.
Отличия в периферии: отсутствуют видеоплата, средства ручного ввода и дисковая подсистема. Вместо них PLC имеет блоки входов и выходов.
Центральные процессоры S7-200
S7-200 используется 5 моделей центральных процессоров, отличающихся объемами встроенной памяти, количеством и видом встроенных входов и выходов, количеством встроенных интерфейсов RS 485, количеством потенциометров аналогового задания цифровых величин и другими показателями. Каждая модель имеет две модификации:
А) С напряжением питания 24В DC и дискретными выходами 24В/0.75А DC на основе транзисторных ключей.
В) С напряжением питания 115/230В AC и дискретными выходами в виде замыкающих контактов реле с нагрузочной способностью до 2А на контакт.
Все центральные процессоры оснащены блоками питания =24В для питания датчиков или другой нагрузки.
Дискретные входы всех центральных процессоров рассчитаны на входное напряжение =24В.
Встроенный интерфейс RS 485
Встроенный интерфейс RS 485 (один или два) используется:
без дополнительного программного обеспечения:
- для программирования контроллера;
- для включения контроллера в сети РРI или МРI со скоростью передачи данных до 187.5 Кбит/с;
- в качестве свободно программируемого порта с поддержкой ASCII протокола и скоростью до 38.4 Кбит/с;
с дополнительным программным обеспечением Instruction Library:
- для поддержки протокола MOTBUS RTU и работы в режиме ведомого и ведущего сетевого устройства;
- для поддержки протокола USS со скоростью передачи данных до 19.2 Кбит с и возможностью подключения до 30 преобразователей частоты (например, преобразователей серий МIСROМАSТЕR или SINAMICS).
Коммуникационные модули
- СР 243-1: для подключения к сети Industrial Ethernet, 10/100 Мбит/с, ТСР/IР.
- СР 243-1 IТ: для подключения к сети Ethernet, 10/100 Мбит/с, ТСР/1Р. Поддержка функций НТТР/FТР-сервера, FТР-клиента. Flash память объемом 8 Мбайт для хранения файловой системы.
- СР 243-2: коммуникационный процессор ведущего устройства АS-Interfacе, способный обслуживать до 62 ведомых устройств.
- ЕМ 277: для подключения к сети PROFIBUS-DP и выполнения функций ведомого устройства, до 12 Мбит/с.
- ЕМ 241: модем для непосредственного соединения двух S7-200 через телефонную сеть, передачи SМS-сообщений, поддержки функций ведущего /ведомого устройства MODBUS.
Входные и выходные модули PLC – это соединения микропроцессора с реальным миром. Они могут классифицироваться по виду сигналов:
- дискретные
- аналоговые.
Бинарные входы и выходы называют обычно дискретными. Они обрабатывают сигналы с кнопок, выключателей, датчиков положения (типа on-off).
Аналоговый или непрерывный сигнал — это уровень напряжения или тока, соответствующий некоторой технологической величине в каждый момент времени: температуре, давлению, расходу, положению, скорости, частоте. Аналоговые входы контроллеров имеют различные параметры и возможности:
- разрядность АЦП,
- диапазон входного сигнала,
- уровень шума и нелинейность,
- возможность автоматической калибровки,
- регулирование коэффициента усиления,
- фильтрация.
Существуют аналоговые входы, предназначенные для подключения термометров сопротивления и термопар, для которых требуется специальная аппаратная поддержка (трехточечное включение, источники образцового тока, схемы компенсации холодного спая, схемы линеаризации и т. д.). Аналоговые сигналы в PLC обязательно преобразуются в цифровую, т. е. заведомо дискретную форму представления.
В системах PLC предусмотрены гальваническая развязка входов-выходов, защита по току и напряжению, зеркальные выходные каналы, сторожевой таймер задач и микропроцессорного ядра.
Гальваническая развязка входов-выходов PLC осуществляется с помощью оптоэлектронных пар или оптронов. Вход и выход процессора имеет напряжение 5 В. Они состоят из светодиода и фототранзистора, объединённых в едином блоке. Ток, текущий на вход светодиода, вызывает свечение светодиода в видимой или ИК части спектра. Этот свет, попадая на фототранзистор, образует ток в выходной цепи (рис.3, 4).
Рис.3 Гальваническая развязка входов PLC
Выходные модули.
Транзисторные выходы
Рис. 4. Гальваническая развязка выходов PLC
Источник: http://plc24.ru/sostavnye-chasti-plc/