Конструкция модульных ПЛК
Среди множества уникальных особенностей ПЛК, можно выделить схожесть основных принципов построения, вне зависимости от производителя. Конечно, конкретные технические особенности реализации в каждом случае свои, но общие подходы практически одинаковы.
Практически любой современный ПЛК представляет собой набор модулей, каким-либо образом связанных между собой. Конкретный состав набора обычно выбирается под решаемую задачу. Важнейшее место в составе контроллера занимает процессорный модуль. К нему присоединяются модули расширения, источники питания, линии связи с дополнительным оборудованием. Характеристики процессорного модуля определяют возможности всей системы. Некоторые производители, особенно в младших моделях, оснащают процессорные блоки устройствами ввода/вывода. Это позволяет уменьшить требуемое количество модулей расширения. Также такой процессорный модуль можно использовать самостоятельно в небольших проектах.
Конструкция модульного ПЛК обеспечивает соединение разных модулей между собой по одному из трех вариантов. Первый, классический, подразумевает использование стандартной объединительной платы (каркаса или корзины). На ней обычно расположен ряд разъемов, в которые вставляются модули, необходимые элементы крепления и электрические цепи. Использование объединительной платы придает жесткость всей конструкции, а также позволяет легко заменять отдельные модули, часто даже без отключения системы. Но при этом данная плата является дополнительным элементом, отрицательно влияющим на стоимость ПЛК и определяющим габариты его конструкции и количество используемых модулей. В современных моделях подобное решение встречается все реже. Гораздо чаще используется вариант с общей шиной. При его использовании на каждом модуле выполняются специальные разъемы и элементы крепления. Для сборки ПЛК, оказывается достаточно соединить отдельные модули между собой в необходимой последовательности. Никаких дополнительных элементов обычно не требуется. Некоторые ПЛК допускают и третий вариант, в котором отдельные модули соединяются с помощью кабелей. В этом случае, разные блоки могут быть установлены в разным местах, на некотором удалении друг от друга.
Модули расширения
Модули расширения позволяют адаптировать систему управления под конкретный технологический процесс. Как правило, такие модули имеют специализированное назначение и предназначены для выполнения одной из следующих функций:
- ввод дискретных сигналов
- вывод дискретных сигналов
- ввод аналоговых сигналов
- ввод сигналов с температурных датчиков
- формирование аналоговых сигналов
- стандартные интерфейсы связи
- реализация контуров замкнутого управления
- управление электроприводом
Общее количество поддерживаемых модулей определяется характеристиками процессорного блока. При этом также необходимо учитывать возможности источника питания и максимальное количество модулей на одной шине. Например, процессор может поддерживать до 20 модулей расширения, а на одной шине их допустимо устанавливать всего 10. В этом случае оставшиеся модули собираются в отдельный конструктив, который связывается с процессорным блоком по кабелю. Соответственно потребуется и еще один источник питания.
В отдельных моделях ПЛК, выходной терминал общей шины на последнем модуле требует специальной заглушки, называемой терминатором. Ее применение обусловлено согласованием электрических параметров отдельных проводников и необходимостью защиты от попадания пыли и грязи на электрические контакты.
Важное значение в конструкции ПЛК играет метод присоединения входных и выходных цепей. Традиционно, проводники присоединяются к терминалам, расположенным непосредственно на передней панели модуля. Но в связи с миниатюризацией электронных схем и увеличением числа точек ввода/вывода на один модуль, получает распространение другое решение. Оно заключается в использовании специальных терминальных блоков, к которым выполняется подключение кабелей и проводов от оборудования. Терминальный блок и модуль расширения коммутируются с помощью специального кабеля. Подобное решение, хотя и несколько удорожает систему, зато позволяет уменьшить объем монтажа и повыстиь его качество.
Еще одним обязательным элементом системы становится источник питания. Большинство ПЛК работают от напряжения 24, 12 или 5 вольт постоянного тока. Для преобразования сетевого напряжения в необходимые значения, многие производители ПЛК предлагают специализированные источники, различной мощности. В случае отсутствия таковых могут использоваться произвольные промышленные модели. Кроме непосредственно ПЛК, блоки питания необходимы для работы внешних цепей. Выходные модули обычно выполняют пассивные коммутационные функции и соответственно требуют использования отдельных источников для подключения внешних исполнительных устройств.