Контроллеры — это устройства управления в электронике и вычислительной технике. Контроллер: определение, схема, устройство и виды

Программируемый логический контроллер (ПЛК). Типы и особенности

Программируемый логический контроллер — это особая разновидность вычислительной машины. По сути, прибор представляет собой микрокомпьютер с упрощенным алгоритмом, который выполняет операции переключения в промышленных системах управления. Подобное устройство используется также в бытовых приборах, а не только в сложных роботизированных механизмах. ПЛК появился более 50 лет назад, но без него до сих пор невозможно представить ни одно автоматизированное производство.

Входные цепи состоят из датчиков (аналоговых или цифровых) и смарт-систем. В центральном блоке размещен процессор, который проводит обработку поступающих сигналов, модуль памяти и средства сообщения. Выходные цепи передают команды на моторы привода, вентиляционную систему и другим внешним исполнительным приборам. Также предусмотрено подключение к внешнему компьютеру для программирования и отладки работы девайса. Естественно, ему необходим источник энергии, иначе приспособление не сможет работать.

Особенностью ПЛК являются их расширенные возможности по сравнению с другими приспособлениями подобного назначения:

• Устойчивость к неблагоприятным воздействиям окружающей среды, в том числе — к климатическим условиям.
• Возможность долговременной работы без участия оператора.
• Увеличенная надежность.
• Недорогое и простое обслуживание.

В отличие от микроконтроллера, который используется для контроля за отдельными приборами, этот девайс задействует всю инфраструктуру производство и может отправлять команды на любое оборудование, подключенное к ней.

Типы ПЛК по расположению модулей входа-выхода

Все приспособления, выпускаемые отечественными и заграничными производителями, разделяются на три типа в зависимости от конструкции:

1. Моноблочные — предусматривает наличие всех конструктивных элементов, включая источник питания.
2. Модульные — составляются из отдельных модулей. Их количество и состав может меняться в зависимости от технических характеристик конкретного приспособления.
3. Распределенные — модули выполнены в отдельных корпусах и могут быть расположены на расстоянии друг от друга (до 1,2 км).

Основное преимущество первого варианта — компактность. По сути, это завершенная конструкция со всеми необходимыми комплектующими, готовая к использованию. Отличный пример — моноблок для стабилизации напряжения в электросети.

Что касается модульного типа, то такие девайсы в случае необходимости могут управлять моноблочными моделями при помощи Ethernet-соединения. Их функциональные возможности значительно шире, однако модульные модели требуют большего пространства и эксплуатируются в основном в сложных системах для выполнения конкретной задачи.

Локальные контроллеры и ПЛК на основе компьютера

Локальное устройство (ЛПК) встраивается в оборудование и является его неотъемлемой составляющей. Оно обладает средней мощностью, которая определяется частотой микрокомпьютера и объемом встроенной памяти. Подобные приборы широко используются для блокировки и программно-логического управления.

Для противоаварийной защиты также применяется отдельный вид ЛПК с повышенной надежностью и быстродействием. Он позволяет вовремя определить неисправность и локализовать ее, одновременно проводя резервирование устройства и его компонентов.

Программируемый логический контроллер на базе персонального компьютера сегодня активно развивается, поскольку предусматривают использование открытой инфраструктуры и наработанного ПО. Такие аппараты используются преимущественно в небольших системах (количество входов/выходов не превышает нескольких десятков), например, для автоматизации в медицине. Главное преимущество — высокая скорость обработки информации. За короткое время девайс способен провести большой объем вычислений.

Какими характеристиками обладает программируемый логический контроллер

Производительность девайса можно определить, исходя из таких параметров:

• Продолжительность цикла (период, который необходим для получения сведений на входе, их обработки и выведения сигнала на выходе).
• Время исполнения команд.
• Пропускная способность шины, расположенной между входными и выходными механизмами, и самой производственной сети.
• Время реакции.

Надежность аппарата определяется наработкой на отказ, которая является отношением суммарного времени работоспособного состояния к ожидаемому числу отказов контроллера за это время.

Помехоустойчивость прибора определяется его соответствием ряду стандартов по электромагнитной совместимости. Для защиты оборудования от высокого напряжения в промышленных моделях обычно применяется гальваническая изоляция.

Устойчивость к воздействиям внешней среды обеспечивается корпусом, в который встроен аппарат. Этот показатель классифицируется по ГОСТу. В сопутствующей документации он обозначается буквами «IP» и двумя цифрами: первая — уровень защиты от попадания внутрь корпуса твердых тел, вторая — степень защиты от влаги.

Как происходит управление

Безусловно, чуть ли не основным достоинством системы на программируемых контроллерах является возможность их программирования. То есть разработчик или оператор может задавать аппарату параметры, необходимые для корректного функционирования всего оборудования.

Простейшая схема управления состоит из трех компонентов: датчика, ПЛК и механизма, исполняющего команды. Датчик собирает и передает информацию устройству, которое обрабатывает ее с учетом заданных программ и алгоритмов.

Если значение измерительных данных не укладывается в допустимые границы, девайс передаст сигнал об ошибке исполнительному механизму, которые будет оказывать физическое воздействие на управляемую систему. Причем так будет происходить до тех пор, пока ошибка не сменится приемлемым значением. После этого работа оборудования возобновится.

Где применяется ПЛК

Современные компактные и надежные устройства нашли свое применение для домашней автоматизации. Они могут встраиваться в бытовую технику или монтироваться в щитках и шкафах с другим электрооборудованием. Они также встраиваются в ПИД-регуляторах и определенных видах счетчиков, например, «Меркурий».

В промышленности применяются более мощные модели. Так, контроллеры используются в машиностроении, например, для реагирования на изменения поворота руля в автомобиле. Подобные аппараты являются частью комплексов с ЧПУ, а также автоматизированных аварийных систем.

Цепочка контроллеров может без труда справиться с контролем за целым цехом металлообработки или мастерской по пошиву одежды. Дома ПЛК без участия человека в нужное время включит свет или наполнит бак водой до нужного уровня. Такое устройство обязательно встретиться в управлении «умного» дома, где регулируется все, вплоть до качества воздуха.

Особенности ПЛК

Для того чтобы понять, что такое контроллер, необходимо разобраться с его устройством и назначением. У программируемого элемента несколько входов – с их помощью происходит контролирование состояния выключателей и датчиков. И есть выходные клеммы, которые подают сигналы различного уровня на электроклапаны, контакторы, электроприводы, реле и другие исполнительные устройства.

Программирование ПЛК очень простое, потому что язык, на котором это делается, очень схож с логикой работы электромагнитных реле. Если инженер-электрик или обычный монтер умеет читать схемы релейных систем, то он без особых трудностей сможет выполнить программирование контроллеров. Это займет немного времени, все зависит от количества логических элементов и функций.

Нужно отметить, что, в зависимости от модели ПЛК, подключение к ним источников сигналов и особенности программирования будут незначительно отличаться. Но суть процедуры настройки остается неизменной.

Требования, ограничения и проблемы при проектировании и производстве ПЛК

Таким образом, становится понятно, что ПЛК — это просто особым образом спроектированная цифровая система управления на основе процессоров разной мощности и с различной функциональной оснащенностью, в зависимости от предназначения. Такую систему можно также считать специализированным мини-компьютером. Причем она изначально ориентирована на эксплуатацию в цехах промышленных предприятий, где имеется множество источников электромагнитных помех, а температура может быть как положительной, так и отрицательной. Дополнительно к минимизации воздействия вышеуказанных факторов необходимо предусмотреть и защиту от агрессивной внешней среды, включающей пыль, брызги технологических жидкостей и паровоздушные взвеси. В таких случаях предусмотрена установка ПЛК в защитные шкафы или в удаленных помещениях. Отдельные модули могут размещаться на удалении до сотен метров от основного комплекта ПЛК и эксплуатироваться при экстремальных внешних температурах. Согласно МЭК 61131, для ПЛК с наружной установкой допустима температура 5…55°C. Для устанавливаемого в закрытых шкафах ПЛК необходимо обеспечить рабочий диапазон 5…40°C при относительной влажности 10…95% (без образования конденсата).

Тип ПЛК выбирается при проектировании системы управления и зависит от поставленных задач и условий производства. В отдельных случаях это может быть моноблочный ПЛК с ограниченными функциями, имеющий достаточное количество входов и выходов. В других условиях потребуются ПЛК с расширенными возможностями, позволяющими использовать распределенную конфигурацию с удаленными модулями входа/выхода и с удаленными пультами управления технологическим процессом.

Связь между удаленными блоками и основным ядром ПЛК осуществляется через помехозащищенные полевые шины по медным кабелям и оптическим линиям связи. В отдельных случаях, например, для связи с подвижными объектами, применяют беспроводные технологии, чаще всего это сети и каналы Wi-Fi. Для взаимодействия с другими ПЛК могут применяться как широко известные интерфейсы RS-232 и RS-485, так и более помехозащищенные промышленные варианты типа Profibus и CAN.

Классификация ПЛК по видам

Все программируемые логические контроллеры делятся на несколько видов:

• основного типа;
• программируемое реле (интеллектуальное);
• на базе IBM PC совместимых компьютеров (частая расшифровка — SoftPLC);
• на базе микропроцессоров простейшего типа;
• контроллеры электронной системы управления двигателем (ЭСУД).

PLC на базе персонального компьютера в последние годы получил широкое распространение и активно развивается. Такое положение дел вызвано следующими причинами:

• повышение степени надежности персональных компьютеров;
• появление новых модификаций для обычного и промышленного исполнения;
• наличие открытой архитектуры;
• подключение широкого перечня модулей УСО, выпускаемых сторонними производителями;
• обширная номенклатура с уже разработанным программным обеспечением.

Разобраться, в чем заключается назначение ПЛК данного вида, проще всего по назначению и областям применения. Устройства дают возможность управлять небольшими замкнутыми объектами, которые используются в промышленной сфере. Нередко их можно встретить в медицинских приборах в рамках специализированных систем автоматизации.

При этом несмотря на то, что такие российские ПЛК контроллеры, а также приборы от производителей других стран (например, бренд Siemens) включают не более нескольких десятков входов и выходов, предназначены для обработки информации с нацеленностью на несколько воздействий со стороны системы управления.

Именно эта особенность позволяет им обрабатывать большие объемы вычислений за небольшие временные промежутки. Такие аппараты в плане использования во многом схожи с обычными персональными офисными компьютерами. Программировать на средствах можно на высоком уровне.

Локальный программируемый контроллер

Одним из видов в классификации контроллеров PLC становятся ЛПК, который тоже делится на отдельные подвиды:

• встраиваемый в специальное оборудование (входит в состав чего-то и является неотделимым компонентом);
• автономный для реализации функций по управлению и контролю.

Эти программируемые логические контроллеры имеют средние мощностные показатели, то есть средние способности в плане количества вычислений. Эти параметры зависят от разрядности и частоты компьютера, объема оперативной памяти.

Чтобы связать ЛПК со сторонними системами автоматизации, они снабжаются в конструктивном плане физическими портами. Сами контроллеры предназначены для выполнения типовых функций по обработке измерительных данных, регулировки, блокировок и программно-логического контроля.

Дополнительно контроллеры включают в своей схеме системы противоаварийной защиты. Она состоит из специальных локальных контроллеров, отвечающих высокой надежности, долговечности и быстродействию. Эти же компоненты помогают организовать полный цикл диагностических работ по устранения неисправностей, реализуют локализацию и резервирование.

Назначение и область применения микроконтроллера

• автомобилестроение;
• робототехника;
• самолето- и судостроение;
• промышленное оборудование;
• электронные детские игрушки;
• компьютеры, телефоны;
• электронные музыкальные инструменты;
• бытовая техника;
• медоборудование;
• управление шлагбаумами и воротами;
• светофоры, семафоры;
• железнодорожный транспорт.

Это не полный перечень областей применения МК.

Основное назначение МК – контролировать все процессы, которые происходят на его платформе. От включения или выключения света по хлопку до поднятия штор при изменении освещенности на улице. По сути, МК осуществляет контроль за состоянием неких переменных и изменение системы в динамических условиях.

Проверка сетевой карты в диспетчере устройств

Заходим в диспетчер устройств, и смотрим что к чему. Если не знаете как зайти в диспетчер устройств, то нажмите сочетание клавиш Win + R, скопируйте в окно команду devmgmt.msc, и нажмите Ok. Или правой кнопкой мыши на «Мой компьютер» — «Свойства», и там «Диспетчер устройств».

Сразу открываем вкладку «Сетевые адаптеры». Если все хорошо с сетевой картой, то там должен быть адаптер в названии которого вы увидите слова «LAN», «Ethernet адаптер», «PCI…», «Family Controller», и т. д. У меня ноутбук ASUS, и адаптер «Realtek PCIe GBE Family Controller».

Думаю, вы сразу поймете, есть ли там сетевая карта. Если она там есть (возле нее нет никаких значков), и интернет не работает, то возможно проблема не в ней. А в кабеле, например, или в роутере (если он есть). Можете посмотреть статью не работает интернет на компьютере по кабелю от Wi-Fi роутера.

Если сетевой карты вы там не увидите, то должно быть неизвестное устройство (с желтым восклицательным знаком). Скорее всего, у него будет название «Ethernet-контроллер». Это и есть наша сетевая карта, которая не работает из-за отсутствия драйвера. Windows без драйвера просто не знает что это за устройство, и как с ним «общаться».

Нам нужно просто установить драйвер на сетевую карту. Или переустановить его, если адаптер есть, но он работает с ошибками, или вообще не работает.

Мы выяснили, что нам нужно скачать и установить драйвер для Ethernet-контроллера. У вас наверное сразу возник вопрос, какой драйвер нужен, и где его можно скачать. Сейчас разберемся.

Самый правильный способ, это искать драйвер для модели вашего ноутбука, материнской платы, или самой сетевой карты.

Я понимаю, что интернет у вас скорее всего не работает. Если у вас с самим адаптером, ноутбуком, или материнской платой (если у вас ПК) был в комплекте диск с драйверами, то можно попробовать установить драйвер с диска.

Если диска нет, тот придется искать и скачивать драйвер с другого компьютера, или даже мобильного устройства. Затем переносить его на нужный компьютер и устанавливать.

Здесь все очень просто. Сначала нам нужно узнать модель ноутбука. Она точно указана на наклейке снизу ноутбука. Дальше, набираем модель ноутбука в Google, и переходим на официальный сайт. Или, заходим на официальный сайт производителя вашего ноутбука, и через поиск по сайту находим страничку модели своего ноутбука. Там уже ищем вкладку «Драйвера», «Поддержка» и т. д., и загружаем LAN Driver. Обязательно для установленной у вас Windows.

В зависимости от производителя вашего ноутбука, сам процесс будет отличатся. Поэтому, я не могу дать конкретную инструкцию. Но порядок действий будет таким же. Так как на сайте каждого производителя, есть страничка определенной модели ноутбука, где можно скачать все драйвера.

Более подробно этот процесс я описывал в статье как установить драйвера на Wi-Fi адаптер в Windows 7. В данном случае все точно так же, только в конечном итоге скачиваем драйвер не на Wi-Fi, а на сетевую карту. Хотя, драйвер для Wi-Fi адаптера вам скорее всего так же придется скачать и установить.

NACON REVOLUTION UNLIMITED

Подключение: проводное/беспроводное | Источник питания: Li-Polymer 1300mAh | Количество кнопок: 21 | Совместимость: Xbox

Многие компании пытались соответствовать качеству контроллера Xbox One Elite от Microsoft, но очень немногим удалось действительно достичь сочетания солидного качества сборки и ультра-настроек. Но геймпаду Nacon удается и то, и другое, поскольку устройство умело сочетает как отличные аналоговые стики для PlayStation, так и тачпад с асимметричной раскладкой Xbox.

Единственная проблема — это программное обеспечение. Однако контроллер обладает целым рядом параметров настройки.

Какой контроллер вентилятора купить?

Выбор лучшего контроллера вентилятора ПК стал намного проще (я надеюсь). Очевидный победитель в списке – могучий Corsair Commander Pro, и это определяется его функциональностью, а также отличным программным обеспечением. Хотя Commander Pro не оснащен сенсорным дисплеем, как у Thermaltake Commander, он, безусловно, хорошо справляется со своей задачей и имеет два отдельных канала для RGB-подсветки.

В качестве более бюджетного, простого контроллера вентиляторов мы выбрали DeepCool FH-10 – это то, что нужно, так как он доступен по непревзойденной стоимости. Для более низкопрофильной установки с меньшим количеством вентиляторов Noctua NA-FC1 является надежной опцией.

Конечно, то, что вы выбираете, полностью зависит от ваших предпочтений и сборки, но будьте уверены, что независимо от того, какой контроллер вентилятора вы выберете из этого списка, вы не будете разочарованы.