Контролери — це пристрої управління в електроніці та обчислювальній техніці. Контролер: визначення, схема, пристрій і види

443 0 Новини високих технологій

Контролери – це пристрої, що дозволяють проводити обробку цифрових сигналів. Буквально кілька десятиліть тому всі логічні системи будувалися на основі електромеханічних реле. Вони до цих застосовуються, але в більшості сфер були витіснені мікроконтролерами. Найбільше поширення контролери отримали в промисловості, саме в системах управління і автоматизації. Вперше на ринку електроніки з'явилося пристрій MODICON виробництва Bedford Associates в 1960-х роках. Аналогічні пристрої, розроблені іншими компаніями, стали відомі як ПЛК. А якщо точніше, то це програмовані логічні контролери. Їх робота залежить від програми, яку записують за допомогою персонального комп'ютера через спеціальний інтерфейс. Саме завдяки використання пристроїв на контролерах вийшло замінити велику кількість електромеханічних реле логічними елементами.


Особливості ПЛК

Для того щоб зрозуміти, що таке контролер, необхідно розібратися з його пристроєм і призначенням. У програмованого елемента кілька входів – з їх допомогою відбувається контролювання стану вимикачів і датчиків. І є вихідні клеми, які подають сигнали різного рівня на електроклапани, контактори, електроприводи, реле та інші виконавчі пристрої.
Контролери — це пристрої управління в електроніці та обчислювальній техніці. Контролер: визначення, схема, пристрій і види
Програмування ПЛК дуже просте, тому що мова, якою це робиться, дуже схожий з логікою роботи електромагнітних реле. Якщо інженер-електрик або звичайний монтер вміє читати схеми релейних систем, то він без особливих труднощів зможе виконати програмування контролерів. Це займе трохи часу, все залежить від кількості логічних елементів і функцій. Потрібно зазначити, що, залежно від моделі ПЛК, підключення до них джерел сигналів і особливості програмування будуть дещо відрізнятися. Але суть процедури налаштування залишається незмінною.

Підключення елементів до ПЛК

У всіх моделях контролерів є клеми для підключення живлення – деякі потребують змінній напрузі аж до 120 а інші - в постійному до 24 Ст. Напруга живлення залежить від моделі пристрою. Вхідні клеми позначаються літерою Х – на кожну подається окремий сигнал. Загальний провід звичайно з'єднується з нейтраллю джерела змінного струму або з мінусом постійного.

Контролери — це пристрої управління в електроніці та обчислювальній техніці. Контролер: визначення, схема, пристрій і види
У корпусі контролера є оптичний ізолятор – простий світлодіод. З його допомогою відбувається зв'язок вхідний клеми і загальної. При подачі напруги на ПЛК загоряється світлодіод – саме по ньому можна судити про те, що пристрій працює. На виході відбувається генерація сигналу при допомогою комп'ютерної схемотехніки – активується пристрій перемикання. Як перемикаючого пристрою можуть використовуватися електромагнітні реле, транзистори, силові ключі, тиристори. Виходи позначаються буквою Y. На кожному виході встановлюється світлодіод, що сигналізує про те, що пристрій працює.

Як відбувається програмування

Контролери – це пристрої, що дозволяють обробляти електричний сигнал і перетворювати його. На сьогоднішній день в ПЛК ставиться логіка за допомогою комп'ютерної програми. Саме вона визначає, на яких вихідних клемах буде присутня напруга при певних умовах на вхідних клемах. Почасти ця логіка схожа з тією, яка застосовується у релейного схемотехніці. Але в ній немає ніяких реле, перемикачів, контактів. Написання і перегляд програми відбувається за допомогою комп'ютера, який з'єднується з портом програмування.

Логіка проста програми

Контролери — це пристрої управління в електроніці та обчислювальній техніці. Контролер: визначення, схема, пристрій і види
Припустимо, у нас є контролер, лампа і вимикач. Контролер підключається до джерела живлення, з'єднується з входом вимикач, а на виході ставиться лампа. При натисканні кнопки повинна загорятися лампа. Варіант найпростішої програми для ПЛК:
  • При розімкнутому вимикачі на вхід подається напруга, тому на виході лампа не буде загорятися.
  • При натисканні на кнопку подається сигнал на вхід. У програмі контакти, відповідні порту, будуть активуватися. Всі уявні реле почнуть працювати всередині контролера. Це образне позначення, на ділі ніяких електромагнітних реле в ньому немає. В результаті з'являється напруга на виході контролера і лампа загоряється.
  • Всі дії, які провадяться з контролерами, найзручніше розглядати на прикладі електромагнітних реле. Так наочніше видна робота пристрою.

    Навіщо потрібен комп'ютер

    За допомогою комп'ютера відбувається створення логічного зв'язку між вхідними і вихідними клемами. Програмне забезпечення, за допомогою якого здійснюється складання логіки, дозволяє направити в контролер віртуальний сигнал і простежити, як він буде діяти при певних умовах. Після того як буде закладена логіка всередину ПЛК, комп'ютер вимикається і контролер працює самостійно. Всі команди, які йому були задані на етапі програмування, він зможе виконувати без сторонньої допомоги.

    Універсальність ПЛК

    Щоб зрозуміти всю силу і універсальність програмованих компонентів, необхідно розглянути кілька типів програм. Контролер – це програмований елемент, тому без вторинної налаштування підключених до нього елементів можна змінити всі задані команди. Припустимо, вам потрібно змінити програму, розглянуту вище – при замиканні кнопки повинна гаснути лампа, а при розмиканні загорятися.
    Контролери — це пристрої управління в електроніці та обчислювальній техніці. Контролер: визначення, схема, пристрій і види
    Для виконання такої команди треба просто поміняти місцями типи команд, які були раніше. При натисканні на кнопку повинно подаватися напруга на вхід ПЛК, а уявне реле, яке перебуває в ньому, має нормально-замкнуті контакти. Тому при подачі напруги контакти розмикаються і лампа гасне. Але коли в схемі контролера пропадає сигнал, уявне реле замикає контакти і лампа загоряється.

    Переваги контролерів

    Одна з переваг контролерів – це можливість реалізації в програмному забезпеченні логічного контролю. Причому, на відміну від релейного обладнання, вихідний сигнал може використовуватися стільки разів, скільки потрібно для автоматизації. За допомогою контролера для систем автоматизації можна спроектувати систему запуску і зупинки електродвигуна. Щоб побудувати аналогічну систему на електромеханічних елементах, потрібно використовувати три реле.
    Контролери — це пристрої управління в електроніці та обчислювальній техніці. Контролер: визначення, схема, пристрій і види
    При використанні контролера на дві вхідні клеми підключаються кнопки. На виході встановлюється електричний двигун. Логіка виглядає таким чином:
  • При натисканні кнопки, з'єднаною з виводом Х1 відбувається запуск мотора. При цьому контакти уявного реле запускаються і на виході з'являється напруга живлення.
  • При натисканні кнопки, з'єднаної з Х2 мотор зупиняється. При цьому відбувається ігнорування того факту, що раніше була перша кнопка натиснута.
  • Контролери — це пристрої управління в електроніці та обчислювальній техніці. Контролер: визначення, схема, пристрій і види
    Причому всі процеси, які відбуваються в контроллерною системі, можуть дублюватися для віддаленого моніторингу. Саме з допомогою такого властивості реалізується віддалене управління системами. Тепер ви знаєте, що таке контролери і які їхні ключові особливості. Програмування пристроїв може впоратися будь-яка людина, яка розбирається в комп'ютерній і релейній техніці.