Структура и принцип действия ПЛК

Структура ПЛК показана на рисунке 13.

Рисунок 13 – Структура ПЛК

 

Центральным узлом ПЛК, осуществляющим всю обработку информации и управление технологическим процессом является вычислитель. Основными исполнительными элементами вычислителя служат:

· ЦП – центральный процессор;

· ОЗУ – оперативное запоминающее устройство;

· ПЗУ – постоянное ЗУ, здесь хранится все программное обеспечение контроллера;

· ППЗУ – перепрограммируемое ПЗУ. Сюда заносится программа работы контроллера по управлению технологическим процессом. Она составляется и заносится в контроллер на конкретном предприятии.

По сравнению с ОЗУ компьютера ОЗУ контроллера имеет очень маленький объем – десятки килобайт. Оно используется лишь для временного хранения значений с датчиков и промежуточных результатов вычислений.

Связь контроллера с технологическим объектом управления выполняет целая группа устройств, которые обобщенно называют устройством сопряжения с объектом.

· АЦП – аналого-цифровой преобразователь. Выполняет преобразование сигналов с датчиков аналогового (непрерывного) типа в цифровой код (термопары, терморезисторы, тензодатчики, датчики усилия, перемещения и т.д.)

· ДЦП – дискретно-цифровой преобразователь. Преобразует в цифровой код сигналы с датчиков дискретного типа (концевые выключатели, реле температуры, реле давления).

АЦП и ДЦП – одноканальные, поскольку подключение сигналов датчиков к ним осуществляется последовательно во времени с помощью коммутаторов.

· Коммутаторы – обеспечивают обегающий опрос датчиков объекта.

· ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь. Формирует напряжения, пропорциональные вычисленным значениям режимов работы исполнительных устройств аналогового типа (напряжение, пропорциональное частоте вращения двигателя). ЦАП – многоканальный, поскольку нельзя даже на короткое время снимать управляющий сигнал с исполнительного устройства. Значит, сигнал на него нужно подавать непрерывно.

· ЦДП – цифро-дискретный преобразователь. Он также многоканальный. Формирует сигналы включения (отключения) исполнительных устройств дискретного типа.

Как ввод сигналов с датчиков, так и вывод управляющих напряжений осуществляется через гальваническую развязку.

· Гальваническая развязка бывает трех типов: релейная, оптическая, трансформаторная. Больше в контроллерах используют первые два типа развязки.

 

Релейная развязка (рис.14)

Рисунок 14 – Гальваническая развязка на основе реле

 

Одно реле может коммутировать сразу несколько групп контактов, как замыкающих, так и размыкающих.

 

Оптическая развязка (оптронная) (рис.15)

Фотоприемники: фотодиоды, фототранзисторы

Рисунок 15 – Гальваническая развязка на основе оптронов

 

Сигнал передается через оптическое излучение и реализуется с помощью пары светодиод – фотоприемник, в качестве которых могут использоваться фотодиоды или фототранзисторы. С помощью оптронной развязки удается развязывать входные и выходные цепи, разность потенциалов между которыми достигает 500В. Пусть, например, потенциал ПЛК близок к потенциалу корпуса земли, а исполнительное устройство находится под напряжением 380В (трехфазное напряжение питания двигателя). При прямом (без развязки) управлении таким устройством ПЛК просто сгорит.

 

Трансформаторная развязка

Этот вид развязки основан на передачи импульсного напряжения через трансформатор. Для этого во входной цепи сигнала устанавливают модулятор, преобразующий медленно изменяющийся сигнал в импульсный.

Импульсный сигнал поступает на трансформатор, вторичная обмотка которого оказывается гальванически отвязана от первичной. Во вторичной обмотке образуется пропорциональное входному сигналу импульсное напряжение, которое с помощью демодулятора преобразуется в исходный входной сигнал. Отсюда название модем (мо дулятор – дем одулятор).

 

 

Модуль связи

Модуль связи – устройство, обеспечивающее подключение контроллера к локальной вычислительной сети АСУ ТП.

Внутри контроллера информация передается в многоразрядном коде по системной шине (в соответствии с разрядностью процессора – 16 или 32 бита).

В ЛВС данные передаются в последовательном коде. Преобразование данных из параллельного кода и наоборот выполняет модуль связи. Он также распознает информацию, адресованную данному контроллеру по его системному адресу.

 

Панель оператора

В зависимости от назначения контроллера он может иметь или нет специальное устройство - панель оператора.

Через это устройство оператор АСУ может наблюдать за ходом тех. процесса, вмешиваться в него, программировать контроллер.

Рисунок 16 – Контроллер LOGO фирмы Siemens

Простейшие контроллеры (рис.16), которые могут работать автономно, т.е. вне ЛВС, должны иметь экран, кнопку вкл./откл. и 6 кнопок управления. Здесь отсутствуют алфавитные и цифровые клавиши.

С помощью клавиш «вправо» «влево» осуществляется переключение режимов работы и программирования.

С помощью клавиш «вверх», «вниз» осуществляется ввод численных значений.