Budowa sterownika PLC

Sterowniki programowalne budowane są w wielu wersjach różniących się w zależności od przewidywanego zastosowania. Niezależnie od tych różnic w każdym sterowniku PLC można wyodrębnić następujące elementy składowe, zapewniające poprawne i funkcjonalne działanie jednostki. Są nimi:

– Procesor ( CPU=ang. Central Processing Unit), jednostka przetwarzająca, podejmująca decyzję na podstawie programu i obsługująca urządzenia wejścia/wyjścia,

– Zasilacz, układ zasilający jednostkę centralną CPU i wszystkie przyłączone moduły rozszerzające,

– Wejścia/Wyjścia (ang. Input/Output) punkty połączenia PLC z obiektami zewnętrznymi,

– Interfejs komunikacyjny, układ z portem umożliwiający połączenie PLC z jednostką programującą (komputerem PC, programatorem),

– Wskaźniki stanu, układy diodowe informujące o trybie pracy CPU i stanie wejść i wyjść.

Wymienione układy stanowią podstawową strukturę sterownika. Ogólna struktura sterownika przedstawiona jest na rys. 4.2.1, zaś rys. 4.2.2 przedstawia płytę czołową sterownika.

Rys. 4.2.1. Struktura sterownika programowalnego PLC

Rys. 4.2.2. Elementy składowe sterownika PLC

Wyróżniamy dwa zasadnicze rozwiązania konstrukcji sterowników (rys. 4.2.3.):
- sterowniki o budowie kompaktowej,
- sterowniki o budowie modułowej.

Rys. 4.2.3. Sterowniki o budowie modułowej i kompaktowej

W sterownikach kompaktowych (rys. 4.2.4.) konfiguracja podstawowa wymienionych wyżej części składowych (zasilacz, procesor CPU oraz moduły wejść/wyjść) znajdują się w jednej obudowie, na jednym elemencie nośnym. W celu zwiększenia liczby wejść/wyjść stosuje się moduły rozszerzające (rys. 4.2.5.). Powstaje w ten sposób sterownik kompaktowo––modułowy. Sterowniki kompaktowe i kompaktowo-modułowe to sterowniki o małych rozmiarach z możliwością obsługi niewielkiej ilości sygnałów sterujących, regulacji ciągłej PID i arytmetyką zmiennoprzecinkową. Są one stosowane do automatyzacji maszyn i urządzeń oraz przeznaczone do tworzenia zdecentralizowanych struktur sterowania dla małych obiektów typu przepompownie, oczyszczalnie ścieków. Sterownik ma budowę modułową dzięki czemu może być łatwo dopasowany do wymagań użytkownika.

Maksymalna liczba we/wy cyfrowych (DI/DO): 248
Maksymalna liczba we/wy analogowych (AI/AO): 28

Rys. 4.2.4. Sterownik o budowie kompaktowej

Konstrukcja mechaniczna sterownika PLC

Sterownik w zależności od jednostki centralnej posiada różną ilość zintegrowanych wejść/wyjść binarnych. Jednostki centralne zasilane napięciem 230V AC posiadają zintegrowany zasilacz. Każda jednostka centralna wyposażona jest w zasilacz 24V DC, który może być zastosowany do zasilania modułów rozszerzeń. Poszczególne elementy sterownika montowane są na pasywnej szynie montażowej DIN 35mm.

Rys. 4.2.5. Jednostka centralna z modułem rozszerzającym

Sterowniki PLC o budowie modułowej:

a) do średnich aplikacji (automatyzacja maszyn, linii produkcyjnych i obiektów technologicznych), rys. 4.2.6.

Rys. 4.2.6. Sterownik o budowie modułowej do średnich aplikacji

Maksymalna liczba we/wy cyfr.: 65536
Maksymalna liczba we/wy analog.: 4096
Duży wybór modułów wejścia/wyjścia
Możliwość budowy zdecentralizowanych struktur sterowania
Duża moc obliczeniowa CPU
Możliwość łatwej rozbudowy
Kompletny sterownik składa się z modułu zasilacza, procesora CPU oraz modułów wejść/wyjść i/lub modułów komunikacyjnych i funkcyjnych. Poszczególne elementy sterownika montowane są na szynie DIN.

b) do średnich i dużych aplikacji (chemia, petrochemia, energetyka, transport, przetwórstwo surowców, ochrona środowiska, linie montażowe), rys. 4.2.7,
maks. liczba I/O cyfrowych: 131056/131056
maks. liczba I/O analogowych: 8192/8192
maks. pamięć programu: 4 MB,
komunikacja: MPI, PROFIBUS, Ethernet
bardzo krótki czas wykonania instrukcji, duży wybór procesorów, modułów I/O, opcji komunikacyjnych, modułów funkcyjnych, możliwość pracy wieloprocesorowej, interfejsy do systemów IT i sieci WWW.

Rys. 4.2.7. Sterownik o budowie modułowej do średnich i dużych aplikacji

Niezależnie od typu konstrukcji sterownika wszystkie elementy składowe połączone są magistralami:
– magistralą danych,
– magistralą sterującą,
– magistralą adresową.

Magistrale to szyny zbiorcze do przekazywania danych i rozkazów między elementami struktury sterownika. Przekazywanie danych i działanie magistral sterowane jest przez opisany poniżej układ sterowania.
 

Opracowano na podstawie materiałów KOWEZiU.