Interfejs użytkownika

Sterowniki programowane logicznie są przeznaczone do współpracy i komunikowania się z ludźmi w celu konfiguracji lub prostych zadań takich jak raportowanie alarmów. Human-Machine Interface lub prościej, Graficzny interfejs użytkownika został stworzony do tego właśnie celu. Prosty graficzny interfejs użytkownika, który jest bardziej przyjazny dla użytkownika  wykorzystuje proste przyciski i lampki.

Ewolucja w programowaniu

Początkowo programy PLC zostały przedstawione elektrykom i przez nich przyswojone. Takie programy zostały napisane w języku drabinkowym. Programy te przedstawiają schematycznie funkcje logiki przekaźnikowej. Z upływem czasu, programy te powoli wprowadzone zostały do niektórych języków programowania. Niektóre z nowoczesnych sterowników PLC używają językow"BASIC" i "C".
Ostatnio różni producenci tworzą pewne metody programowania na własną rękę, co ma swoje określone reperkusje. Choć główne koncepcje są takie same, we wszystkich metodach programowania mogą istnieć niewielkie różnice w adresowaniu alokacji pamięci, obsłudze i odzyskiwaniu danych itd. Prowadzi to do sytuacji, w której programy nie mogą być wymieniane pomiędzy różnymi producentami.

Co to jest programowanie PLC?

Programowanie sterowników PLC jest metodą tworzenia instrukcji, sekwencji i obliczeń stosowanych przez PLC w celu zautomatyzowania maszyny lub procesu. PLC to sprzęt, a program to w tym przypadku inteligencja. W pewnym sensie, programowane PLC daje maszynie 'mózg'. PLC jest skrótem od programowalnego sterownika logicznego.

PLC jest urządzeniem, które ma swoje początki w 1960 roku, a dokładniej w firmie o nazwie Modicon. Jego pierwsze użycie miało miejsce w zakładach produkcyjnych z branży motoryzacyjnej, aby zastąpić stare przekaźniki umieszczone w celu tworzenia logiki zasadzie przekaźnika. Był to prosty system, który w tamtym czasie znalazł ogromne zastosowanie. Ale jak to zwykle bywa, kolejne dekady  przyniosły kolejne udoskonalenia tego systemu.

Krótko mówiąc, przekaźnik jest mechanicznym przełącznikiem sterowanym przez źródło energii, które je włącza lub wyłącza.

W mechanice, tworzenie odpowiedniej logiki przekaźnikowej wymaga wielu przekaźników i wiele więcej przewodów, aby je połączyć. Jeśli logika jest błędna lub musi zostać zaktualizowana wtedy okablowanie okazuje się konieczne. Sterownik PLC eliminuje wszystkie te fizyczne przekaźniki do tworzenia układów logicznych i przenosi je praktycznie do programu.

Elementy systemu SCADA

Monitory, urządzenia sterujące i alarmy, instalacje eletryczne i/lub zaplecze systemu operacyjnego o lokalizacji centralnej. System SCADA obejmuje przekazywanie informacji pomiędzy centralnym komputerem SCADA, a jednostkami rozproszonymi i / lub sterownikami programowalnymi. Na przykład, w instalacji do filtracji wody, jednostka zdalnego pomiaru mierzy ciśnienie w rurociągach i zgłasza wskazania do centralnego komputera znajdującego się gdzieś w wieży kontrolnej. W przypadku jakichkolwiek nieprawidłowości, system SCADA ostrzeże stację główną o problemie, oddzielając tę wiadomość od innych informacji takich jak nasilenie wartości anomalii i wartości pomiarowych. Systemy mogą być różne, od prostych - takich jak raportowanie temperatury w budynku, do kompleksowych jak monitorowania ruchu na wielu sygnalizacjach świetlnych. System ten składa się z następujących elementów:

1. SCADA Master Station Computer Systems: To repozytorium w czasie rzeczywistym lub bliski rzeczywistego czasu zgłasza dane zebrane ze zdalnych terminali podłączonych do niego. Jest to na ogół standardowe wyposażenie sprzętu komputerowego i bardzo niewielu dostawców systemów SCADA zdecydowało się na samodzielne wyposażenie komputera.

2. Interfejsu człowiek-maszyna: To miła dla oka część na stacji hosta. Wartości, które zostały zapisane w komputerach gospodarza są prezentowane operatorowi (człowiekowi) w sposób zrozumiały i w zrozumiałej formie za pomocą HMI. Mogą one dostarczyć: informacji diagnostyczne, trendów lub szczegółowych schematów i animacji przedstawiających aktualne stany maszyn pod jego kontrolą. Obrazowe przedstawienie, bardziej zrozumiałe dla ludzi, jest preferowaną formą w SCADA HMI.

Sterownik PLC i jego Programowanie

Sterownik PLC różni się od komputera osobistego przede wszystkim brakiem pamięci dyskowej oraz typowego interfejsu użyt kownika w postaci np. klawiatury i monitora ekranowego. Dlatego też w celu programowania lub testowania sterownika jest on wyposażony w odpowiednie łącze, do którego można podłączyć programator. Może to być specjalizowany programator klawiaturowy, ale zwykle jest to komputer typu PC z zainstalowa nym oprogramowaniem umożliwiającym komunikację między użytkownikiem a sterownikiem PLC. Łącze takie zwykle jest wykonane w standardzie RS 232C lub RS 485. Obecnie coraz częściej jednostka centralna jest wyposażona w większą liczbę łączy w określonym standardzie (mogą to być łącza szeregowe lub Ethernet), umożliwiających łączenie sterowników w sieć lub połączenie z urządzeniami interfejsu MMI, np. wyświetlaczami ciekłokrystalicznymi lub panelami opera torskimi, a także komunikację z komputerami nadrzędnymi, stanowiącymi wę zły SCADA.Warto także zwrócić uwagę na występującą w układach wejść i wyjść izo lację galwaniczną między obwodami wewnętrznymi sterownika (logie side) a ob wodami zewnętrznymi (field side).

.

Szybki rozwój Sterowników PLC firmy Siemens

We współczesnej automatyce, teoretycy jak i praktycy zawodu ogromną rolę przypisują sterownikom PLC. Obserwuje się zdumiewający postęp technologiczny samych sterowników, jak i odpowiedzialnych za ich kontrolę oprogramowań . PG z niemieckiego Programmier Gerät (po polsku Urządzenie Programujące) to rodzina urządzeń do programowania i konfigurowania sterowników SIMATIC. Programatory produkowane poprzez spółkę SIMATIC wyglądają jak przenośne komputery PC (tzw laptopy). Różnią się wyłącznie tym, że mają wzmocnioną obudowę, wszystkie niezbędne interfejsy do komunikacji ze sterownikiem , a ponadto odpowiednie oprogramowanie. Programator może być też wykonany jako komputer typu desktop. Programatory spółki SIEMENS posiadają preinstalowany system operacyjny Windows, dlatego można je obsługiwać jako normalne komputery PC. W większości wypadków jednakże funkcję programatora stanowią normalne komputery PC. Wytwórca przewidział kilka sposobności połączenia programatora ze sterownikiem. Interfejsy te to kolejno MPI, PROFIBUS DP , a ponadto Industrial Ethernet. Jak widać, sposobności tego sprzętu są bardzo duże i trzeba się spodziewać, że w niedalekiej przyszłości będą jeszcze większe.

Większa wartość sterowników PLC nad Mikrokomputerem sterującym

Każdy z nas zdaje sobie sprawę ,że obydwa te układy sterujące mają kilka istotnych podobieństw które bardzo zbliżają je do siebie jeśli chodzi o ich wykorzystanie. Można tu tylko wspomnieć o podobnej mocy obliczeniowej i uniwersalności jak także zdolności do komunikacji z operatorem systemu. W poniższej notce wykaże jednak ,że jest kilka cech które wysuwa nasz sterownik PLC na przodującą pozycję.

A więc jakie to cechy?

Przede wszystkim jest to prosty język opisu algorytmu sterowania jak także prostota programowania operacji logicznych programowanie jest wspomagane prze specjalny system w czasie rzeczywistym. Jest to bardzo ważna zaleta dla tych wszystkich którzy dopiero zaczynają przygodę z programowaniem PLC i męczy ich żmudne przechodzenie przez zawiłe meandry programowania logicznego.

Jedna z kolejnych cech o której należy tutaj wspomnieć jest łatwość uruchamiania algorytmu sterowania i także jego diagnostyka. Zwłaszcza dla początkujących operatorów są to cechy bardzo istotne

Na koniec warto jeszcze wspomnieć o niższych kosztach stosowania nawet jeśli weźmiemy pod uwagę tylko proste urządzenia. Zakończyć można cechą której nie sposób przeoczyć a jest nią przystosowanie sterownika do pracy w trudnych warunkach

Takie są więc zalety które przeważają i przekonują nas do wykorzystywani systemów sterowników PLC

Początki Sterowników PLC

Historia rozwoju sterowników PLC

Istota przyjętego rozwiązania:

• zastąpienie sztywnej sieci połączeń elementów stykowych (styczników,

przekaźników) przez program zawierający ciąg instrukcji logicznych

wpisanych do pamięci sterownika,

• cykliczne wykonywanie instrukcji programu przez specjalny procesor,

• rejestrowanie bieżącego stanu sterowanego procesu reprezentowanego

przez stan wejść sterownika,

• zapisanie stanu wejść do pamięci,

• tworzenie, podczas cyklu, w pamięci obrazu wyjść i dopiero na końcu

generowanie sygnałów wyjściowych sterownika,

• przełączanie za pomocą sygnałów wyjściowych sterownika stanów

elementów i układów wykonawczych procesu.

Zalety zaproponowanego sterownika:

• uniwersalność, przy niezmienionej strukturze zewnętrznej połączeń ,

• zmiana przebiegu sterowania wymaga jedynie zmiany programu

sterującego.

Tradycyjne układy sterowania logicznego:

• początkowo budowane w oparciu o podstawowe elementy dwustanowe

(przekaźniki, styczniki, kontaktrony, logiczne elementy elektroniczne),

• sygnały wejściowe do tych elementów wprowadzane były z przycisków

ręcznych i wyłączników krańcowych,

• sygnały wyjściowe sterowały stycznikami włączającymi.

Rok 1977 - firma Allan-Bradley zastosowała w programowalnych

sterownikach mikroprocesor.

* w tym okresie również pojawiają się na rynku mikrokomputery sterujące

(mikrokontrolery).

Różnice między sterownikami PLC a mikrokomputerem sterującym.

• nieistotne cechy: moc obliczeniowa, wielkość pamięci,

• istotne różnice: (sterownik PLC cechuje)

* specyficzna filozofia systemu operacyjnego i sposobu programowania,

* język programowania zorientowany na wykonywanie nie tylko operacji

słownych ale i bitowych,

* przechowywanie programów użytkowych w pamięci stałej EPROM i

bateryjne podtrzymywanie pamięci operacyjnej