Программируемые логические контроллеры для домашней автоматизации
Программируемые логические контроллеры (ПЛК) – магическое сочетание терминов для непосвященных и обыденная реальность для профессионалов. Этот материал для тех, кто просто интересуется возможностью применения их для домашней автоматизации.
Начнем сначала, или от «печки». В не столь далекие времена инженеры-электрики проектировали свое оборудование, опираясь на имеющиеся дискретные устройства, выпускаемые промышленностью. Это реле, таймеры, кнопки управления двигателями и еще небольшой перечень устройств, которые были доступны в державе, канувшей в прошлое.
Прошло несколько десятилетий, и практика работы с отдельными электротехническими компонентами практически прекратилась – рынок заполнили универсальные устройства, которые могут выполнить любые функции управления и контроля – ПЛК.
Для того чтоб разобраться в особенностях и возможностях программируемых контроллеров, рассмотрим их классификацию.
Классификация
Программируемые контроллеры бывают универсальные и специализированные. К специализированным контроллерам можно отнести изделия, ориентированные, например, на компенсацию перетоков реактивной электрической энергии.
Количество входных сигналов и их назначение определены «прошивкой» памяти контроллера и его схемой. Реакция определена логикой управления и количеством выходных исполнительных сигналов. Примерами подобных изделий могут служить контроллеры DCRK итальянской фирмы Lovato Electric или регуляторы реактивной мощности серии NOVAR чешской фирмы ZEZ Silko.
Еще большая специализация микропроцессорных контроллеров наблюдается в «интеллектуальных» контроллерах для управления асинхронными двигателями: там все функции контроля, управления, реакции на аварийные ситуации сосредоточены в простейшем чипе, который выдает исполнительные сигналы на силовые элементы схемы.
В противоположность специализированным программируемым контроллерам, универсальные ПЛК можно применить для решения разнообразного круга задач управления и контроля. Обычно, описывая контроллеры, обращают внимание на программируемость, возможности замены любого из дискретных устройств. Все это справедливо. Но главным достоинством ПЛК является возможность выполнения логических операций, связанных с условными переходами в алгоритме управления внешними устройствами.
Назначение
В свое время для этих целей промышленность Советского Союза выпускала серии модулей «Логика-Т» и «Логика-И». Те, кто был связан с проектированием или эксплуатацией оборудования, в котором они применялись, помнят шкафы, плотно набитые модулями и жгуты связывающих их проводов.
В современных ПЛК все это реализовано в одном корпусе в виде программных логических блоков, количество которых может достигать несколько сотен. Поэтому ПЛК в первую очередь заменяет всю серию старых модулей, выполняя при этом многие функции исполнительных внешних устройств.
Даже с помощью простых и дешевых компактных ПЛК часто можно реализовать относительно сложные и требовательные методы управления, регулирования и технической диагностики, которые заслуживают звания «умных» или «интеллектуальных».
Характерной особенностью современных ПЛК являются их коммуникационные возможности. Благодаря им ПЛК можно подключать к сетям и использовать для создания распределенных систем с различными топологиями и способами связи.
ПЛК, обменивающиеся данными через мощный компьютерный интерфейс Ethernet и через Интернет, становятся стандартом. Это позволяет интегрировать автоматизированную операцию или здание в глобальную систему управления и мониторинга. Таким образом, можно, например, контролировать, отслеживать и оптимизировать работу крупных производственных предприятий, систем резервуаров для воды, очистных сооружений, распределительных сетей (например, для тепла, воды, газа, электричества и других продуктов) и транспорта.
Применение программируемых логических контроллеров (ПЛК) в системах домашней автоматизации
Но в технике за все необходимо платить. Универсальность контроллеров требует избыточности возможностей, заложенных в них, т.к. заранее невозможно предугадать, какие из функций потребуются потребителю. Попытки использовать возможности отдельного контроллера «по максимуму» приводит к необходимости приобретения модулей расширения, дополнительных блоков питания, коммуникационных модулей и т.д. Подобные системы получаются громоздкими и дорогими.
Использование ПЛК в простейших схемах управления неоправданно в силу их высокой стоимости. Какой смысл использовать ПЛК в качестве обычного промежуточного реле или реле времени? Хотя некоторые специалисты утверждают, что при числе коммутирующих устройств больше двух уже целесообразно применять контроллер. Но и здесь необходимо разбираться: если необходимости логической обработки сигналов нет, то нет смысла «стрелять из пушки по воробьям».
Нужно учитывать, что даже самые простые и популярные ПЛК, такие как серия LOGO фирмы Siemens, Zelio Logic фирмы Schneider Electric или семейство Pico фирмы Rockwell разрабатывались и выпускаются для промышленного применения. Обладая очень высокой надежностью, они ориентированы на решение самых простых задач автоматизации, в идеале на управление отдельными электроустановками. При этом требуются определенные знания, как в программировании, так и инсталляции.
ПЛК Zelio Logic Schneider Electric
ПЛК LOGO Siemens
ПЛК ОВЕН
Программирование ПЛК
Для программирования ПЛК используются стандартизированные языки МЭК (IEC) стандарта IEC61131-3: LD (Ladder Diagram) — Язык релейных схем, FBD (Function Block Diagram) — Язык функциональных блоков, SFC (Sequential Function Chart) — Язык диаграмм состояний, IL (Instruction List) — Ассемблеро-подобный язык, ST (Structured Text) — Паскале-подобный язык.
ПЛК для домашней автоматизации
В последнее время появились наборы интеллектуальных устройств, предназначенных исключительно для домашней автоматизации. Обладая, возможно, меньшей по сравнению с ПЛК надежностью, они больше ориентированы на решение задач управления домашними электроприборами и просты в монтаже.
Поэтому, решив заняться автоматизацией домашних устройств на основе одной из серий ПЛК, нужно быть готовым к решению задачи прокладки линий связи в домашних условиях. Потребуется приобретение датчиков со стандартными выходными сигналами, совместимыми с контроллерами и освоение одного из языков программирования, на котором вы сможете «объяснить» универсальному контроллеру, что вы от него хотите. Если эти задачи не пугают, то успешного вам творчества!
Карьера в автоматизации: перспективы и возможности для успешной профессиональной деятельности
Андрей Повный
