Старшие братья микроконтроллеров.
Российский термин «Микроконтроллер» вошел в обиход благодаря однозвучному англоязычному слову, обозначающему миниатюрную систему управления. При этом данный термин активно применяется к двум видам технических устройств, отличающихся по конструкции, но схожих по реализуемым функциям. Первый из них представляет собой микросхемы, на кристалле которых выполнена законченная микропроцессорная система. Для их описания более правильным должен быть устаревший термин однокристальная микроЭВМ. Этим элементам и посвящен данный сайт. Второй тип устройств несколько сложнее. Выглядит он как законченное оборудование промышленного назначения, предназначенное для построения систем управления различными станками, производственными линиями и другими подобными агрегатами. Более правильный термин, описывающий назначение – программируемые логические контроллеры (ПЛК или PLC).
 |
| Программируемое реле Logo! |
Технологический рост, продолжающийся последние годы, привел к замене ручного труда машинным. Человек просто не в состоянии отслеживать и управлять многими современными техническими устройствами. Для создания управляющих устройств понадобились новые классы оборудования. Одну из ниш заняли специализированные микросхемы – микроконтроллеры. Но их использование требует серьезной теоретической подготовки, длительного срока разработки и наличия специального оборудования. Микроконтроллеры оказались выгодными для применения в составе массового оборудования. Для единичных проектов стали использоваться ПЛК. Они уже менее требовательны к объему знаний разработчиков, позволяют быстро провести монтаж и внедрение, но соответственно обладают и более высокой стоимостью.
По своему внутреннему устройству, программируемые логические контроллеры это также законченные микропроцессорные системы, но более высокого уровня. В отличие от отдельных микросхем, оперирующих, как правило, с сигналами уровня TTL и ниже, ПЛК оснащены элементами ввода/вывода, работающими со стандартными промышленными сигналами. Все необходимые периферийные устройства, такие как часы реального времени, модули памяти и т.д. также уже смонтированы внутри корпуса контроллеров. Наружу выведены только клеммные терминалы для подключения соединений с электрической частью технологического процесса.
Освоение и внедрение ПЛК проще занимает много меньше времени, чем создание систем на микроконтроллерах. Достаточно просто выбрать оборудование исходя из типа и количества сигналов, и подключить необходимые провода. Далее требуется задать алгоритм работы, но и здесь используется множество подходов, призванных упростить данный процесс. Традиционные микроконтроллеры программируются, как правило, с помощью компьютерных языков: ассемблера или языков высокого уровня. Для ПЛК разработаны собственные решения, призванные облегчить создание программ для неспециалистов в области вычислительной техники. Наиболее популярными стали графические языки программирования типа LAD и FBD. Первый представляет собой аналог электрической принципиальной схемы для релейно-контактных устройств, второй – обычные логические блоки. Существуют и другие варианты, в том числе и полноценный паскале-подобный высокоуровневый язык, но их распространенность меньше.
В качестве примера можно рассмотреть простейший ПЛК под названием Siemens LOGO!. В большей части литературы он иногда именуется программируемым реле, так как имеет небольшое число входов и не реализует многие функции старших моделей. Но, тем не менее, это полноценное устройство управления, активно применяемое в различных отраслях.
 |
| Пример принципиальной схемы для Logo!
|
Основу системы LOGO! Составляет базовый процессорный блок, оснащенный 8 входными и 4 выходными группами терминалов. В зависимости от типа источника питания, они могут работать с сигналами уровня 24В постоянного тока, или 220В переменного. На лицевой панели LOGO! установлен небольшой жидкокристаллический дисплей и несколько кнопок, что является редкостью в больших ПЛК. Они конфигурируются и обслуживаются с помощью внешнего компьютера. С использованием кнопок и дисплея LOGO! можно полностью настроить реле и задать алгоритм его работы.
 |
| Программа для Logo! |
Сердцем LOGO! стал микроконтроллер модели V850. Фактически данное оборудование оказалось микроконтроллерной системой, содержащей необходимую обвязку и программное обеспечение. На последнем следует остановиться подробнее. Для программирования реле используется язык FBD, представляющий собой набор функциональных блоков. Построение программы больше напоминает создание электрической принципиальной схемы какого-либо простого логического устройства. Базовые логические элементы типа И, ИЛИ, НЕ и т.д., таймеры и некоторые другие блоки, просто располагаются на схеме, а между их входными и выходными контактами проводятся необходимые связи. Как было сказано выше, задать алгоритм можно непосредственно на самом процессорном блоке, но лучше это сделать на компьютере в программе LOGO! Soft Comfort. Данная программа содержит встроенный симулятор, позволяющий отследить и наладить работу контроллера без использования физического оборудования.
 |
| Logo! Soft Comfort |
Подобное же устройство и способ программирования имеют все остальные модели ПЛК. Они могут отличаться большим количеством линий ввода/вывода, наличием разнообразных дополнительных модулей, таких как АЦП, ЦАП, интерфейсы, но общие принципы остаются неизменными. На сегодняшний день ПЛК применяются в огромном количестве отраслей. Хотя основное их направление – промышленное оборудование, их можно встретить в автоматизации зданий, сельском хозяйстве, транспорте. Несмотря на схожее функциональное назначение микроконтроллеров и ПЛК они редко становятся конкурентами, так как представляют разные уровни технических систем и требуют абсолютно разного подхода к внедрению.