Co je to programovatelný logický automat

Ovladač (z angl. Control) — ovládání. Regulátor v automatizovaných systémech je technický nástroj, který plní funkce řízení fyzických procesů v souladu s definovaným algoritmem s využitím informací přijatých ze senzorů a zobrazených na koncových zařízeních. Každé zařízení, které může pracovat automaticky, obsahuje řídicí kontrolér — modul, který definuje logiku činnosti zařízení.

Programovatelné logické automaty (PLC) — technické prostředky používané k automatizaci technologických procesů. Jedná se o elektronické specializované zařízení pracující v reálném čase.

PLC lze digitálně naprogramovat a tak velmi snadno přizpůsobit požadavkům konkrétního procesu. S rostoucími nároky na moderní stroje a výrobní procesy se řešení automatizace PLC stala nedílnou součástí každodenní průmyslové výroby.

Hlavním režimem provozu PLC je jeho dlouhodobé autonomní používání, často za nepříznivých podmínek prostředí, bez větší údržby a bez zásahu člověka.PLC se obvykle používají k řízení sekvenčních procesů pomocí vstupů a výstupů k určování stavu objektu a vydávání řídicích akcí.

Programovatelné logické automaty jsou ideální pro individuální řízení různých aplikací, strojů, systémů a procesů nebo digitální řízení spotřeby.

Programovatelný logický kontrolér je mikroprocesorové zařízení určené ke shromažďování, převodu, zpracování, ukládání informací a generování řídicích příkazů, které má konečný počet vstupů a výstupů, senzorů, spínačů, aktuátorů připojených k řídicímu objektu a je navrženo pro provoz v režimy v reálném čase.

Typické PLC se skládá z následujících částí:

• Přes vstupy se k řídicí jednotce připojují například tlačítka, světelné závory nebo teplotní čidla. Díky těmto komponentům může PLC systém sledovat aktuální stav stroje.
• Výstupy jsou připojeny k zařízení, jako jsou elektromotory, hydraulické ventily, které PLC používá k ovládání konkrétního stroje.
• Uživatelský program — software PLC, zajišťuje přepínání výstupů v závislosti na aktivaci vstupů.
• Komunikační rozhraní slouží k připojení PLC k dalším systémům.
• PLC také obsahuje vlastní napájecí zdroj, CPU a interní sběrnici.

V současnosti používané reléově-kontaktní řídicí systémy se vyznačují nízkou spolehlivostí, přítomností otevřených kontaktů atd. Nejúčinnější je použití programovatelných logických automatů (PLC) pro automatizaci lokálních řídicích systémů.

V průběhu času se PLC neustále vyvíjejí a přizpůsobují se specifickým potřebám v průmyslovém prostředí.Funkce PLC mají řadu výhod: díky své flexibilitě je lze použít v celé řadě průmyslových odvětví. Nastavení lze kdykoli změnit, aniž by to narušilo provoz samotného zařízení.

Pouze individuálně programovatelná zařízení pro řízení, sledování a regulaci výkonu výrobních strojů mohou uspokojit vysoké požadavky moderního průmyslu.

PLC lze obvykle nainstalovat přímo na výrobní stroj. Tím se ušetří potřebný prostor. Kromě možnosti dálkového ovládání PLC je jednou z jeho největších výhod jeho komunikační schopnost.

PLC jsou naprogramovány v souladu s normou IEC-61131-3. PLC se programují pomocí specializovaných komplexů, jedním z nejoblíbenějších je CoDeSys. Zahrnuje následující jazyky: grafický (sloupcový diagram, funkční blokový diagram, sekvenční funkční diagram, spojitý funkční diagram), textový (seznam instrukcí, strukturovaný text).

První programovatelný logický automat na světě se objevil v polovině 20. století. Modicon 084 byla skříň se sadou propojených relé a kontaktů, její paměť byla pouhé 4 kilobajty. Termín PLC zavedl Allen-Bradley v roce 1971. Spolu s Richardem Morleym je «otcem PLC».

První z těchto systémů je připisován dvěma technikům, Richardu E. Morleymu a Odo J. Strugger. Zatímco Morley představil svůj systém Modicon 084 jako „polovodičový polovodičový počítač“ v roce 1969, Odo J. Struger pomohl vyvinout PLC pro Allen-Bradley se sídlem ve Wisconsinu. Oba inženýři jsou považováni za tvůrce prvního programovatelného logického automatu (PLC).Postupem času rostly požadavky na výrobní prostředí po celém světě. PLC se tak vyvinulo a bylo uvedeno do provozu v mnoha verzích.

— Elektrotechnik Yakov Kuzněcov

Struktura programovatelného logického automatu:

Algoritmus práce PLC:

Hlavním režimem provozu PLC je jeho dlouhodobé autonomní používání, často za nepříznivých podmínek prostředí, bez větší údržby a prakticky bez zásahu člověka.

PLC mají řadu vlastností, které je odlišují od jiných elektronických zařízení používaných ve strojírenství:

• Na rozdíl od mikrokontroléru (jednočipového počítače) – mikroobvodu určeného k ovládání elektronických zařízení – se PLC obvykle používají v automatizovaných průmyslových výrobních procesech v kontextu výrobního závodu;

• na rozdíl od počítačů jsou PLC zaměřeny na práci se strojními jednotkami prostřednictvím sofistikovaného vstupu senzorických signálů a výstupu signálů do akčních členů, zaměřených na rozhodování a řízení operátora;

• Na rozdíl od vestavěných systémů jsou PLC vyráběny jako nezávislé produkty, oddělené od zařízení, které řídí.

• přítomnost rozšířeného počtu logických operací a možnost nastavit časovače a čítače.

• Všechny programovací jazyky PLC mají snadný přístup k bitové manipulaci ve strojových slovech, na rozdíl od většiny programovacích jazyků na vysoké úrovni na moderních počítačích.

Existují PLC s různou úrovní složitosti v závislosti na složitosti automatizačních úloh, které mají být řešeny.

Základní operace PLC odpovídají kombinovanému řízení logických obvodů konkrétních celků — mechanických, elektrických, hydraulických, pneumatických a elektronických.

V řídicím procesu regulátory generují výstupní signály (zapnuto – vypnuto) pro ovládání akčních členů (elektromotorů, ventilů, elektromagnetů a ventilů) na základě výsledků zpracování signálů přijatých ze snímačů nebo zařízení vyšší úrovně.

Moderní programovatelné automaty provádějí i další operace, jako je kombinace funkcí čítače a intervalového časovače a zpracování zpoždění signálu.

Programovatelné logické automaty střední a vyšší úrovně mají obvykle vestavěný hardware a software pro řízení pohybu, zejména moduly vysokorychlostních čítačů, polohovací moduly atd., které umožňují relativně snadnou implementaci funkcí řízení pohybu a poskytují vysoce přesné polohování.

Konstrukčně jsou PLC uzpůsobeny pro provoz v typických průmyslových podmínkách s přihlédnutím ke znečištěné atmosféře, úrovním signálu, teplotní odolnosti a odolnosti proti vlhkosti, nespolehlivosti napájecích zdrojů a také mechanickým otřesům a vibracím. K tomuto účelu je hardwarová část uzavřena v robustním pouzdře, které minimalizuje negativní dopad řady výrobních faktorů.

Hlavním rozdílem mezi PLC a reléovými řídicími obvody jsou algoritmy, které jsou implementovány pomocí programů. Jediný řadič může implementovat obvod ekvivalentní tisícům pevných logických prvků. Spolehlivost obvodu navíc nezávisí na jeho složitosti.

Programovatelné logické automaty tradičně fungují na spodní části automatizovaných systémů řízení závodu (ACS) – systémů přímo souvisejících s výrobními technologiemi.

PLC jsou obvykle prvním krokem v systémech řízení budov. Je to proto, že potřeba automatizovat stroj nebo zařízení je vždy nejzřetelnější. Poskytuje rychlý ekonomický efekt, zlepšuje kvalitu výroby, vyhýbá se fyzicky náročné a rutinní práci. PLC jsou podle definice stavěny pro tuto úlohu.

Hlavní výhodou PLC je, že malý mechanismus může nahradit velké množství elektromechanických relé, stejně jako rychlý čas skenování, kompaktní I/O systémy, standardizované programovací nástroje a speciální rozhraní, která umožňují připojení nestandardních automatizačních zařízení přímo k ovladač nebo kombinování různých zařízení do jediného řídicího systému.

Jak vybrat správné PLC

Výběr programovatelného automatu je důležitým a obtížným úkolem při vytváření systémů pro automatické řízení technologických parametrů v jakémkoli průmyslovém podniku.

Při jeho výběru je potřeba zohlednit a zhodnotit velké množství faktorů. Spojením technologických požadavků na konkrétní objekt pro automatické řízení se srovnávací analýzou moderních programovatelných automatů můžete učinit správné rozhodnutí.

Klasifikace PLC:

Při nákupu PLC je prvním krokem pečlivě zvážit, který typ je pro daný účel vhodný.

Klasická PLC jsou moduly, které lze obvykle programovat pomocí počítače. Poté již není počítač potřeba k provozu samotného PLC.V zásadě je třeba rozlišovat mezi modulárními, kompaktními a slotovými PLC.

Kompaktní PLC jsou obecně levnější a zabírají méně místa. Poté se používá hlavně pro malé automatizační procesy.

Kromě aplikací založených na platformě PC existují také kompaktní PLC, která lze programovat z ústředny bez PC.

Modulární PLC nabízejí možnost flexibilně sestavit řídicí jednotku z jednotlivých modulů tak, aby bylo možné programovat složitější automatizované úlohy.

Existují moduly, které lze do systému implementovat jako zásuvné karty do volného slotu na základní desce.

Je také nutné rozlišovat mezi PLC ve způsobu jejich práce. Kromě modelů, které řídí vstupy v předem stanoveném cyklu, a PLC, které zpracovávají výstupy v různých fázích, jsou k dispozici také modely PLC řízené událostmi.

Před koupí PLC byste měli věnovat zvláštní pozornost počtu vstupů a výstupů, navíc je nutné zvážit další parametry, se kterými se při prvotním plánování nepočítalo. Zvažte také, zda potřebujete PLC s integrovaným displejem a dotykovým panelem. V některých případech může stačit čtení hodnot a správa systému prostřednictvím stávající IT infrastruktury.

Co je HMI

HMI (Human Machine Interface) — komunikační rozhraní člověk-stroj. Tato intuitivní a uživatelsky přívětivá rozhraní se používají k tomu, aby uživatelé mohli obsluhovat a obsluhovat stroje bez hlubokých znalostí programování PLC. Jedním typem HMI zařízení jsou SCADA systémy: Systémy sběru dat a řízení provozu (SCADA systémy)