Уважаемые коллеги, мы рады предложить вам, разрабатываемый нами учебный курс по программированию ПЛК фирмы Beckhoff с применением среды автоматизации TwinCAT. Курс предназначен исключительно для самостоятельного изучения в ознакомительных целях. Перед любым применением изложенного материала в коммерческих целях просим связаться с нами. Текст из предложенных вам статей скопированный и размещенный в других источниках, должен содержать ссылку на наш сайт heaviside.ru. Вы можете связаться с нами по любым вопросам, в том числе создания для вас систем мониторинга и АСУ ТП.


Введение

Данный курс содержит в себе материал об основах работы с программируемыми логическими контроллерами (ПЛК) фирмы Beckhoff. Несмотря на то что далее речь пойдет о конкретной марке контроллеров, стандартизация языков программирования и схожесть принципов построения ПЛК у разных производителей позволят в дальнейшем специалистам, изучивших данный курс, самостоятельно освоить логические контроллеры других марок.

Согласно определению, данному в стандарте ГОСТ Р МЭК 61131-1-2016 «КОНТРОЛЛЕРЫ ПРОГРАММИРУЕМЫЕ»:

3.5 программируемый (логический) контроллер; ПЛК (programmable (logic) controller; PLC): Цифровая электронная система, предназначенная для применения в производственной среде, которая использует программируемую память для внутреннего хранения ориентированных на потребителя инструкций по реализации таких специальных функций, как логика, установление последовательности, согласование по времени, счет и арифметические действия для контроля посредством цифрового или аналогового ввода/вывода данных различных видов машин или процессов. Как ПЛК, так и связанные с ними периферийные устройства разрабатываются таким образом, чтобы они могли легко интегрироваться в любую промышленную систему управления с применением всех встроенных в них функций.

Данное определение хоть и содержит в себе строгую формулировку, плохо объясняет, что такое ПЛК на самом деле. Если допустить некоторую вольность, можно сказать, что ПЛК представляет собой продолжение физически существующей электрической схемы управления, выполненной не с помощью проводов, реле и других устройств, а описанной с помощью программы. Другими словами ПЛК имитирует электромеханические реле.

Рисунок, объясняющий назначение ПЛК.

В чем же состоит практическая польза использования ПЛК, преимущества и возможности логических контроллеров? Стоит отметить несколько моментов:

1. Может возникнуть мнение, что ПЛК только усложняет систему. Действительно, в простых схемах, которые легко реализуются с помощью комбинации отдельных устройств, применение ПЛК, как правило, не оправданно. Заменить одно реле на ПЛК бессмысленно, сложно и дорого. Но если количество реле достигает сотни или тысячи? Тогда использование ПЛК не просто целесообразно, а необходимо. Так один большой шкаф с ПЛК может заменить собой целый машинный зал.

2. С помощью ПЛК можно работать с аналоговыми величинами, например с показаниями датчиков, сравнивать, проводить математические операции и тому подобное.

3. В программируемых контроллерах легко реализуются функции, связанные со временем, например, разнообразные задержки срабатывания, всевозможные повторяющиеся во времени действия, действия по расписанию. Примером таких действий может быть включение насоса на 1 час каждый день или включение насоса в третью среду каждого месяца.

4. ПЛК могут сохранять информацию в своей памяти, что позволяет, к примеру, вести журналы событий.

5. ПЛК легко дополняются панелями оператора, что позволяет визуализировать процесс и управлять им прямо на экране.

6. Как правило, ПЛК оснащены разнообразными цифровыми интерфейсами, такими как Ethernet, Profibus, RS-232, RS-485 и т.д., с помощью которых можно передавать данные о состоянии системы на значительные расстояния другим ПЛК, панелям, SCADA системам и прочим устройствам, поддерживающим соответствующий интерфейс.

7. Одним из главных преимуществ внедрения ПЛК является гибкость системы. При наличии квалифицированного специалиста всегда можно изменить или доработать систему, всего лишь изменив программный код. Такие системы, как правило, легко поддаются расширению.

В данный момент среди специалистов, создающих программное обеспечения для ПЛК можно выделить две основные группы:

    • Программистов, для которых создание программ является основной областью профессиональных знаний. Возможно, для таких специалистов данный курс будет полезен для освоения среды разработки контроллеров Beckhoff или как быстрый способ пересесть с «большого» программирования на ПЛК, но тем не менее, большинство материала данного курса скорее всего не вызовет у них интереса.
    • Представителей разнообразных электротехнических специальностей, таких как: инженеры электрики, специалисты по контрольно-измерительным приборам, специалисты по релейной защите и так далее, которые в силу специфики своей работы вынуждены осваивать программирование логических контроллеров.

Данный курс рассчитан именно для получения представителей электротехнических специальностей начальных знаний в программировании ПЛК. Для изучения курса будет достаточно уметь читать электрические схемы и иметь компьютер с доступом в интернет.

При изучении курса:

    1. будут описаны основы работы в среде автоматизации TwinCAT 3;
    2. изложены сведения о применении языков программирования ПЛК, описанных в стандарте ГОСТ Р МЭК 61131;
    3. в той или иной степени будут рассмотрены все перечисленные возможности ПЛК;
    4. будет кратко изучено устройство ПЛК и подробно устройство ПЛК производства Beckhoff;
    5. будут рассмотрены примеры практического применения контроллеров.

Так как курс нацелен на людей, делающих первые шаги в программировании, каждая статья будет содержать ограниченное количество теории и как правило практическую работу по пройденному материалу. По мнению автора курса такая форма подачи облегчит восприятие материала, но из-за этого текст будет содержать много отсылок к последующим статьям. Читателю стоит изучать курс последовательно. Информация в курсе излагается относительно небольшими, легко запоминаемыми частями, вся пропущенная в начале информация так или иначе будет описана в последующих статьях.