Программируемый контроллер 

Программируемый контроллер

1.3.6

В конце 1960-х гг. компания General Motors, производитель американских автомобилей, заинтересовалась применением компьютеров для замены релейной программы, используемой при управлении сборкой автомобилей на своих заводах. В 1969 г. она разработала требования к промышленному компьютеру, аналогичные тем, которые приведены в конце раздела Требования к компьютерам промышленного назначения.

Две компании, Bedford Associates (позже получившая название Modicon) и Allen Bradley, независимо друг от друга откликнулись на

Рис. 1.12. Составные части ПЛК: (а) один из ранних ПЛК; (б) типичная стойка с платами

требования GM. Каждая компания разработала компьютерную систему, подобную изображенной на рис. 1.12, которая имела некоторое сходство с сегодняшними промышленными мини-компьютерами.

Собственно компьютер, называемый центральным процессором, был спроектирован так, чтобы быть способным работать в промышленных условиях, и связывался с внешним миром с помощью стоек, в которых можно было вмонтировать входные или выходные платы. В этих первых машинах по сути было четыре различных типа плат:

  1. Плата дискретного входа постоянного тока (DC).
  2. Плата дискретного выхода постоянного тока (DC).
  3. Плата дискретного входа переменного тока (АС).
  4. Плата дискретного выхода переменного тока (АС).

Каждая плата должна была принимать 16 входных сигналов или образовывать 16 выходных сигналов. Таким образом, стойка с восемью платами могла быть связана со 128 устройствами. Существенно, что размещение плат определялось самим пользователем, что позволяло добиться большой гибкости. На рис. 1.12 (б) пользователь установил одну входную плату DC, одну выходную плату DC, три входные платы АС и две выходные платы АС, оставив одну резервную позицию для использования в будущем. В результате эта стойка может работать

  • с 16 входными сигналами постоянного тока;
  • с 16 выходными сигналами постоянного тока;
  • с 48 входными сигналами переменного тока;
  • с 16 выходными сигналами переменного тока.

Разумеется, не все эти сигналы должны были использоваться.

Однако главной идеей было использование языка программирования, основанного на релейной принципиальной схеме, где входные сигналы (от концевых выключателей, кнопок и т. д.) представлялись в виде контактов реле, а выходные (к соленоидам, пусковым устройствам двигателей, лампам и т. д.) — в виде обмоток реле (катушек). На рис. 1.13 изображен простой гидроцилиндр, перемещение которого вперед или назад можно задать пусковыми кнопками (Кн.). Направление движения определяется концевыми выключателями (KB), которые размыкаются в конечной точке перемещения, а соленоид работает только в том случае, если включен гидравлический насос. Управление гидроцилиндром можно было бы осуществить с помощью компьютерной программы, идентичной релейной схеме, изображенной на рис. 1.13 (б), используемой для той же цели. Подобные программы выглядят как ступеньки на лестнице, откуда и появилось название «многоступенчатая схема».

Рис. 1.13. Пример применения ПЛК. (а) Гидроцилиндр, управляемый ПЛК. (б) Программа в виде многозвенной схемы для управления гидроцилиндром. В схеме использованы принятые в США обозначения: -] [- обозначает, что сигнал присутствует, -]/[- обозначает, что сигнал отсутствует

Программа вводилась с помощью терминала для программирования, на клавишах которого были изображены символы релейных схем (нормально разомкнутые/нормально замкнутые контакты, обмотки, таймеры, счетчики, параллельные ветви и т. д.), с которыми должен быть знаком электрик, обслуживающий систему. На рис. 1.14 изображена клавиатура программиста, использовавшаяся в ранних ПЛК. Назначение большинства клавиш должно быть очевидным. Программа, появляющаяся на экране в виде схемы, подобной рис. 1.13 (б), должна выделять активизированные контакты и обмотки, позволяя использовать терминал для оперативного обнаружения неисправностей.

Рис. 1.14. Клавиатура терминала для программирования первого ПЛК Allen Bradley (с разрешения Allen Bradley)

Чтобы предотвратить разрушение памяти процессора или потерю программы в случае пропажи питания, были предусмотрены дублирующие батареи. Программы можно было хранить на кассетном магнитофоне, что позволяло использовать различные рабочие операции (а следовательно, и программы) для производства различной продукции.

Эти машины получили название «программируемые контроллеры», или ПК. Использовалось также название «программируемый логический контроллер» (ПЛК), но это, строго говоря, была зарегистрированная торговая марка компании Allen Bradley. К сожалению, позднее аббревиатуру ПК стали использовать для обозначения персонального компьютера, и это внесло путаницу в миры программируемых контроллеров и персональных компьютеров, тем более что теперь портативные и персональные компьютеры используются в качестве терминалов для программирования. Чтобы избежать путаницы, мы будем использовать аббревиатуру ПЛК для программируемого контроллера, а ПК — для персонального компьютера. Примеры программных средств для современных ПК приведены в разделе Средства программирования.