29. Программируемые контроллеры плк и промышленные компьютеры. Обобщенная структура программируемого контроллера.

Программируемый контроллер представляет собой микропроцессорное управляющее устройство, входы которого связаны с датчиками, а выходы – с исполнительными устройствами объекта управления. Контроллер изготавливают универсальным и приспосабливают к управле­нию конкретным объектом управления путем записи и хранения алгоритма управления в запоминающем устройстве. Сначала программи­руемые контроллеры создавали для замены громоздких и ненадежных релейно-контактных систем управления. Первый программируемый контроллер установили в 1969 г. на автоматизированном конвейере ав­тозавода в США. Его назвали «Модикон» (Modular Digital Controller –модульный цифровой контроллер). Необходимо было быстро перестраивать линию на выпуск разных моделей автомобилей и часто совершенствовать технологический процесс. Перестройка имеющейся релейно-контактной аппаратуры была долгой и дорогой. Требования устойчивости к промышленной среде, доступности обслуживания промышленным персоналом и низкой стоимости, множество разнообразных входов и выходов не позволяли применять для управления сущест­вовавшие ЭВМ. Как и персональный компьютер, программируемый контроллер содержит микропроцессор, оперативное и постоянное запоминающие устройства, предназначенные для обработки информации по заданной программе. Отличия от персонального компьютера обусловлены тем, что программируемый контроллер предназначен для управления промышленным объектом в реаль­ном времени. Поэтому он должен иметь развитые устройства преобра­зования входных и выходных сигналов, доступное технологу программирование, удобство диагностики и контроля, повышенную надеж­ность. Программируемый контроллер может быть трех типов:

- логический контроллер для замены релейно-контактной логики при управлении дискретными процессами;

- регулирующий контроллер для управления непрерывными процессами;

- универсальный контроллер, выполняющий функции управляющего устройства как для дискретных, так и непрерывных процессов.

Первые два типа со временем объединились в третий, имеющий как логические, так и аналоговые входы и выходы для управления дискретными и непрерывными процессами. В общем случае современный программируемый (промышленный) контроллер (рис. 5.1) содержит модули ввода МВ и вывода МВыв сигналов, центральный процессор ЦП, оперативное ОЗУ и постоянное ПЗУ запоминающие устройства, а так же интерфейсные модули ИМ, позволяющие использовать контроллер для работы в сетевых управляющих структурах.

Обобщенная структура программируемого контроллера

Работа внутренних устройств синхронизируется тактовым генератором. Программу управления записывают в ПЗУ с помощью программатора, в качестве которого можно применять либо персональный компьютер со специальным программным обеспечением, либо специализированное устройство с дисплеем. Программа сообщает процессору, какие операции, когда и с какими сигналами он должен выполнять. Команда управления процессором содержит код операции и адрес операнда. Код операции указывает, что надо делать. Адрес опе­ранда показывает, с чем надо выполнить операцию. Команды программируемого контроллера

Адрес	Команда		Комментарий
	код операции	адрес операнда
0	Загрузить	U2	Переслать содержимое ячейки памяти с адресом U2 в аккумулятор А
1	И	U3	Выполнить операцию И с содержимым ячейки U3 и аккумулятора А; резуль­тат поместить в А
2	ИЛИ	U1	Выполнить операцию ИЛИ с содержимым ячейки U1 и А; результат поместить в А
3	Поместить	У	Переслать содержимое А в ячейку с адресом У, где в итоге должно быть У

В отличие от аппаратных устройств с параллельной обра­боткой входной информации контроллер опрашивает входы последова­тельно, а затем формирует на выходе команды управления объектом. Однако цикл последовательного опроса осуществляется во много раз быстрее изменений в объекте управления. Около половины стоимости контроллера приходится на устройства ввода и вывода. Один и тот же контроллер может применяться для тысяч разновидностей датчиков и исполнительных устройств. Для их подключения к контроллеру присоединяют разнообразные модули преобразования разных сигналов во внутренние сигналы контроллера. В большинстве приложений число сигналов о состоянии объекта намного превышает число физических входов контроллера. Поэтому прибегают к поочередному подключению сигналов к одному входу контроллера с помощью мультиплексора. Для увеличения числа команд на исполнительные устройства при ограниченном числе физических выходов контроллера прибегают к де­мультиплексированию – подключению разных исполнительных устройств к одному выходу контроллера.

По мере развития контроллеров их связывают высокоскоростными информационными линиями и объединяют в распределённую по объек­ту сеть управления. Особенностью такой сети является открытость – возможность подключения персональных компьютеров ПК, устройств распределенного ввода-вывода УВВ и программируемых контроллеров ПЛК в любом месте сети