Программируемые реле – эффективное, надёжное и недорогое решение повседневных задач. Огромный перечень применений для этих устройств.
Автоматизация, каких бы то ни было процессов, как правило, направлена на то, чтобы научить систему различать события и принимать соответствующие решения. Эволюция систем автоматизации берет своё начало со времен появления простейших реле, на основе которых можно спроектировать такую «умную» систему. Не секрет, что с помощью реле, счетчиков, таймеров, можно решать многие задачи автоматизации при помощи релейно-контактных схем. Однако с появлением микроконтроллеров эти релейные схемы переместились в программируемые логические контроллеры (далее ПЛК) или программируемые реле.
ПЛК - это устройство на базе микроконтроллера, предназначенное для реализации алгоритмов логического управления. ПЛК были созданы для замены релейно-контактных схем, собранных на дискретных компонентах, тех самых реле, счетчиках и таймерах. Принципиальное отличие ПЛК от таких схем заключается в том, что все его функции реализованы программно. На одном контроллере можно реализовать схему, эквивалентную тысячам логических элементов. При этом надежность работы не зависит от ее сложности.
Особенности использования ПЛК
ПЛК имеет набор входных и выходных сигналов, при этом, когда изменяется состояние входных сигналов, то предварительно запрограммированный алгоритм производит управление выходными сигналами. К входам ПЛК, как правило, подключаются датчики, кнопочные переключатели и всё то, что может быть информацией о состоянии. К выходам ПЛК обычно подключаются управляющие реле, исполнительные и управляющие механизмы, и все то, что является объектом управления.
Программирование современных ПЛК реализуется с использованием стандарта IEC-1131-3, который предусматривает, пять различных языков, наиболее популярный из которых – язык функциональных блоков (Functional Block Diagramm) или сокращенно FBD. Это графический язык, в котором вместо реле используются функциональные блоки, по внешнему виду – логические элементы. Алгоритм работы некоторого устройства на этом языке выглядит как функциональна схема электронного устройства: элементы типа "логическое И", "логическое ИЛИ" и т.п., соединенные линиями. Корни языка выяснить непросто, однако большинство специалистов сходятся во мнении, что это не что иное, как перенос идей языка релейно-контактных схем на другую элементную базу.
Кроме прямых выгод от применения ПЛК, из-за низкой цены и высокой надёжности, есть и косвенные. Так, например, появляется возможность реализовать дополнительные функции, не усложняя и не увеличивая стоимость готовой продукции, которые помогут полнее реализовать возможности оборудования. Быстрое развитие микроэлектроники позволяет ожидать дальнейшего снижения цен и улучшения характеристик ПЛК, что является дополнительным стимулом к их применению.
Сегодня на рынке немало предложений от производителей и разработчиков этих устройств. Однако, как известно цели автоматизации всегда должны оправдывать средства, иначе деньги попросту потрачены неэффективно. ПЛК контроллер для простых задач не должен быть дорогим, но обязан быть надёжным. Одним из таких простых и эффективных решений являются ПЛК (или программируемые реле) от компании ARRAY Electronic Co. Это молодая тайванская компания, разрабатывает и производит целую линейку ПЛК для задач автоматизации.
Программируемые логические контроллеры серии FAB (программируемые реле)
FAB – это компактный программируемый модуль (программируемое реле), предназначенный для создания гибких и экономичных систем управления. FAB заменяет большое количество обычных коммутационных устройств по чрезвычайно низкой цене. Среди ближайших аналогов этих устройств можно привести контроллеры Logo от фирмы Siemens, или например Alpha от Mitsubishi Electric, а так же контроллеры Zelio от компании Schneider Electric. Однако все выше приведенные ПЛК ощутимо выше в цене, при условии сходной аппаратной начинки и функциональности этих устройств.
Устройство очень легкое и компактное, невзирая на свою функциональную мощность и возможность дистанционного программирования/мониторинга. Также в устройстве реализована возможность управления по телефону, подачи управляющих сигналов голосом (речевой модуль AF-MUL). В настоящий момент контроллеры FAB широко используются в различных отраслях промышленности, а также домашнем хозяйстве (умный дом) и могут применяться практически где угодно.
1. Подключение напряжения питания (24V DC; 110-240V AC);
2. Входные клеммы;
3. Разъем подключения кабеля программирования (или речевого модуля);
4. Кнопки управления;
5. Выходные клеммы (релейные или транзисторные выходы);
6.Съемный ЖК дисплей.
С контроллерами FAB бесплатно поставляется среда программирования (Quick II) с использованием функциональных блоков (FBD), и бесплатный OPC сервер. При помощи OPC сервера контроллеры могут быть легко интегрированы в любую современную SCADA систему, например Trace Mode, Master SCADA, Genesis-32, InTouch и т.п.
Серия FAB оснащена съемной ЖК панелью, которая отображает текущее состояние входов/выходов, и может использоваться для редактирования программы при помощи кнопок, расположенных на ЖК панели. Панель можно приобрести отдельно от контроллера, или она может быть снята в целях безопасности и заменена защитной крышкой (CAP). Размеры контролеров этой серии всего лишь 90x71x58 мм для модулей AF-10, и 90x126x58 мм для модулей AF-20.
Программирование FAB проводится с использованием функциональных блоков (логические, временные, аналоговые и пр. всего около 20 функций). Объединение простых функций позволяет создавать довольно сложные управляющие программы. FAB позволяет запоминать до 127 функциональных блоков. Загруженная в энергонезависимую память программа сохраняется там после отключения питания модуля и не требует резервного питания.
QuickII - это программное обеспечение (ПО), с помощью которого программа может редактироваться и отлаживаться непосредственно на компьютере, с последующей загрузкой в контроллер через СОМ порт (RS-232 интерфейс). QuickII имеет простой интуитивно понятный интерфейс и позволяет не только создавать, редактировать и загружать на FAB программы, но и отображать текущее состояние входов и выходов контроллера.
FAB является интеллектуальным устройством, оснащенным часами и может выполнять различные временные функции. Например, можно устанавливать до 127 различных временных интервалов, которые могут быть применены в задачах с реальным временем. В добавление к дискретным (двухуровневым) входам, FAB позволяет обрабатывать аналоговые (многоуровневые) сигналы. Это позволяет наблюдать и контролировать температуру, влажность, давление, уровень, скорость потока и т.п. Полученные данные могут передаваться на удаленный компьютер для дополнительного мониторинга.
Для удаленного программирования, а также записи и изменения программ удалённо, достаточно подключить FAB через МОДЕМ к телефонной линии. Кроме того, это позволит выполнять считывание данных и управление в реальном времени. Контроллер имеет встроенную функцию задания пароля. Например, перед началом написания программы Вы можете установить собственный пароль. После установления пароля изменение программы будет возможно только после введения правильного пароля.
FAB позволяет вводить в программы функции, требующие телефонного набора и голосового управления. Например, можно устанавливать соединение с FAB непосредственно по обычной телефонной линии. FAB может автоматически набирать линию для посылки уведомления или сигнала тревоги. Более того, FAB может принимать сигналы управления из удаленных источников по телефонной линии или мобильного телефона.
Дополнительные возможности предоставляет речевой модуль AF-MUL. Если речевой модуль включен, то FAB может транслировать сигналы тревоги или уведомления, как через дополнительные динамики, так и через телефонную сеть. Эта уникальная особенность предоставляет множество дополнительных функций для управления процессами.
Если возникает необходимость в построении распределенной сети FAB устройств на шине RS-485, то эти контроллеры могут быть легко объединены в одну общую сеть. При этом на одну шину можно подключить до 255 устройств, которое могут работать совместно для решения различных задач и управляться при этом с одного компьютера.
Применение этих простых устройств достаточно разнообразно. Удобство и наглядность программирования позволяют использовать серию FAB для очень многих задач:
• Построение систем интеллектуального дома.
• Управление автоматическим открыванием дверей, ворот и шлагбаумов.
• Управление жалюзи и навесами.
• Управление наружным и внутренним освещением в соответствии с различными заданными алгоритмами (по движению, по времени и т.п.).
• Регулирование температуры и вентиляции в жилых помещениях и на предприятиях, в теплицах и оранжереях.
• Управление внешним и внутренним водоснабжением дома, фонтанами, аквариумами, насосными станциями.
• Управление компрессорами и холодильными установками.
• Управление транспортерами и смесителями.
• Управление аппаратурой на подвижной технике, на кранах, погрузчиках, и т.п.
• Обеспечение сигнализации и оповещения по различным событиям.
• Охранные и аварийные системы.
• Системы управления движением (для транспорта).
• Наблюдение за багажом.
• Управление станками, и производственными линиями.
Спецификация моделей серии FAB.
| Модель | Напряжение питания | Входы | Выходы |
|---|---|---|---|
| AF-10MR-A | AC: 100…240B | 6 дискретных входов AC | 4 выхода (реле) |
| AF-10M R-E | AC: 14…20B DC: 12…24B | 6 дискретных входов AC/DC | 4 выхода (реле) |
| AF-10M R-D | DC: 12…24B | 6 дискр. (аналоговых) входов DC | 4 выхода (реле) |
| AF-10M T-D | DC: 12…24B | 6 дискр. (аналоговых) входов DC | 4 выхода (транзисторы NPN) |
| AF-10M T-E | DC: 12…24B | 6 дискретных входов DC | 4 выхода (транзисторы NPN) |
| AF-10M T-GD | DC: 12…24B | 6 дискр. (аналоговых) входов DC | 4 выхода (транзисторы PNP) |
| AF-20MR-A | AC: 100…240B | 12 дискретных входов AC | 8 выхода (реле) |
| AF-20M R-E | AC: 14…20B DC: 12…24B | 12 дискретных входов AC/DC | 8 выхода (реле) |
| AF-20M R-D | DC: 12…24B | 12 дискр.(аналоговых) входов DC | 8 выхода (реле) |
| AF-20M T-D | DC: 12…24B | 12 дискр.(аналоговых) входов DC | 8 выхода (транзистор NPN) |
| AF-20M T-E | DC: 12…24B | 12 дискретных входов DC | 8 выхода (транзистор NPN) |
| AF-20M T-GD | DC: 12…24B | 12 дискр.(аналоговых) входов DC | 8 выхода (транзисторы PNP) |
| AF-MUL | Речевой модуль для записи и воспроизведения голосовых команд, а также для соединения с телефонной линией с целью удаленного управления и мониторинга от ПК или передачи тревожного вызова на телефон. Питание: AC: 100…240B | ||
| AF-MUL-D | Речевой модуль. Питание: DC: 12…24B | ||
| AF-LCD | Съемный ЖК-пульт для программирования и индикации состояния входов/выходов | ||
| AF-CAP | Крышка, устанавливаемая на место ЖК-пульта | ||
| AF-C232 | Кабель для соединения FAB с ПК (RS-232), профильное исполнение | ||
| AF-D232 | Кабель для соединения FAB с ПК (RS-232), фронтальное исполнение | ||
| AF-C485 | Кабель соединения FAB с устройствами по RS-485 (профильное исполнение) | ||
| AF-D485 | Кабель соединения FAB с устройствами по RS-485 (фронтальное исполнение) | ||
| AF-P485 | Конвертер интерфейса RS-232/RS-485 | ||
| AF-M232 | Переходник между AF-C232/AF-D232 и модемом | ||
| AF-COPY | Модуль копирования программы с одного FAB на другие | ||
| AF-CMP | Кабель для подключения AF-MUL к ПК | ||
| AF(SR)-USB | Конвертер USB/RS-232 (крепление на DIN-рейку) | ||
Пример использования
В качестве примера приведём типовую задачу дозирования и перемешивания двух компонентов в смесителе. В качестве исходных данных имеем бункер, в котором установлено 3 дискретных датчика уровня (In2, In3, In4), клапаны подачи компонентов №1 и №2, клапан выпуска (слива) готовой смеси и электродвигатель с лопастями для перемешивания компонентов в бункере. Этот бункер можно рассматривать как объект автоматизации, при этом контролер будет управлять процессом относительно своих входных (информационных) и выходных (управляющих) сигналов.
Входные сигналы (от датчиков и органов ручного управления):
- Кнопка запуска установки (In 1).
- Датчик уровня полного заполнения бака или компонентом №2 (In 2);
- Датчик уровня заполнения бака компонентом №1 (In 3);
- Датчик уровня опорожнения бака (In 4);
Выходные сигналы (к исполнительным устройствам):
- Вентиль подачи компонента №1 (Out 1);
- Вентиль подачи компонента №2 (Out 2);
- Вентиль выпуска готовой смеси (Out 3).
- Электродвигатель смесителя (Out 4);
Порядок работы смесителя (бака) должен выполняться в такой последовательности. По команде запуска от кнопки «In1» открыть вентиль «Out1» и заполнить бак до отметки «In3». Закрыть вентиль «Out1», открыть вентиль «Out2» и заполнить бак до отметки «In2». Закрыть вентиль «Out2» и на 5 минут включить смеситель. Открыть вентиль «Out3» и слить полученную смесь. По сигналу датчика «In4» закрыть вентиль «Out3» и привести схему в исходное состояние.
Для решения этой задачи воспользуемся средой программирования для QuickII, которая бесплатно поставляется в комплекте с контроллером, и составим программу, показанную на рисунке. Программу можно предварительно протестировать и отладить без необходимости подключения к контроллеру.
Решение аналогичной задачи с использованием обычных реле, таймеров, триггеров и т.п. потребовало бы заметно больше времени при разработке и монтаже. При этом не следует забывать, что любое добавление логических элементов для программируемого реле (ПЛК) выполняется совершенно бесплатно с использованием встроенных программных функций.
Серия контроллеров FAB - это превосходный выбор для управления Вашими системами. Его гибкие возможности, малые размеры и простота программирования дают большие возможности для создания недорогих и надежных систем управления.