Co to jest sterownik PLC? Jak działa i jak go wybrać

Co to jest sterownik PLC?

PLC to skrót od Programmable Logic Controller, czyli programowalny sterownik logiczny. Pojawił się pod koniec lat 60. XX wieku, aby zastąpić duże szafy przekaźnikowe w przemyśle motoryzacyjnym. Zamiast przerabiać okablowanie przy każdej zmianie maszyny, inżynierowie mogli zmienić program.

PLC jest zbudowany z myślą o przemyśle: wytrzymuje drgania, zakłócenia elektryczne i wysoką temperaturę w szafie sterowniczej, a ten sam program wykonuje przez całą dobę, przez wiele lat. System PLC składa się z następujących elementów:

• CPU – procesor, który wykonuje program i zawiera pamięć.
• Wejścia – cyfrowe (24 V DC z przycisków i czujników) i analogowe (4–20 mA, 0–10 V, temperatura).
• Wyjścia – tranzystorowe lub przekaźnikowe do zaworów, styczników i lampek oraz analogowe do napędów i zaworów regulacyjnych.
• Komunikacja – magistrale polowe i przemysłowy Ethernet do paneli operatorskich, napędów i systemów nadrzędnych.
• Zasilacz – zwykle 24 V DC.

Gdzie stosuje się sterowniki PLC?

• Produkcja – maszyny pakujące, przenośniki, gniazda zrobotyzowane, prasy i stanowiska testowe.
• Żywność i procesy – dozowanie, procesy wsadowe i sekwencje mycia, często programowane w SFC.
• Woda i ścieki – przepompownie i oczyszczalnie ze zdalnym nadzorem przez SCADA.
• Energetyka – turbiny wiatrowe, farmy fotowoltaiczne, magazyny energii i podstacje.
• Kolej i infrastruktura – sterowanie w pociągach, przy torach i w tunelach.
• Budynki – wentylacja, ogrzewanie i oświetlenie w większych obiektach.

Jak działa sterownik PLC? Cykl skanowania

PLC pracuje w stałej pętli – w cyklu skanowania. Najpierw odczytuje wszystkie wejścia i zapisuje ich wartości. Następnie wykonuje program od początku do końca na zapisanych wartościach. Wyniki są zapisywane na wyjścia, a PLC obsługuje komunikację i diagnostykę. Potem wszystko zaczyna się od nowa.

Czas cyklu zależy od wielkości programu i szybkości procesora. Układ watchdog zatrzymuje PLC i ustawia wyjścia w stan bezpieczny, jeśli cykl trwa zbyt długo. Bardzo szybkie zdarzenia, np. impulsy z enkodera, są rejestrowane przez przerwania lub moduły szybkich liczników.

Do komunikacji sterowniki PLC wykorzystują magistrale polowe i przemysłowy Ethernet, takie jak PROFINET, EtherNet/IP, Modbus TCP, EtherCAT i PROFIBUS. W kierunku systemów IT i chmury coraz częściej stosuje się OPC UA i MQTT.

Języki programowania w IEC 61131-3

Norma IEC 61131-3 definiuje wspólne języki programowania sterowników PLC, dzięki czemu technik łatwiej odnajduje się w systemach różnych marek. W większości projektów łączy się kilka języków.

PLC kompaktowy, modułowy czy rozproszone I/O?

• PLC kompaktowy – CPU, wejścia i wyjścia w jednej obudowie, często z możliwością dołączenia kilku modułów rozszerzeń. Sprawdza się w mniejszych maszynach, przepompowniach i automatyce budynkowej.
• PLC modułowy – CPU, zasilacz i moduły I/O na szynie lub kasecie. Dobiera się dokładnie te moduły, które są potrzebne, i można je później rozbudować. Sprawdza się w większych maszynach i procesach.
• Rozproszone I/O – stacje I/O przy maszynie, połączone z CPU przez magistralę polową lub Ethernet. Pozwala zaoszczędzić dużo okablowania i ułatwia modułową budowę maszyn.

PLC, sterowanie oparte na PC czy mikrokontroler?

Sterownik bezpieczeństwa obsługuje wyłączniki awaryjne, drzwi osłon i kurtyny świetlne. Ma dwa kanały i autodiagnostykę oraz certyfikat np. SIL 3 według IEC 61508 lub PL e według EN ISO 13849-1. Sygnały bezpieczeństwa mogą współdzielić sieć z innymi danymi dzięki protokołom takim jak PROFIsafe i FSoE.

Jak wybrać sterownik PLC – pięć pułapek

1. Za mało I/O. Maszyny się rozrastają. Warto zaplanować 10–20 procent rezerwy i miejsce na kolejne moduły.
2. Pominięcie komunikacji. Przed wyborem CPU należy sprawdzić, jakich protokołów używają napędy, panele i inne maszyny.
3. Pominięcie oprogramowania. Licencje i szkolenia mogą kosztować więcej niż sprzęt. Warto sprawdzić, co jest w cenie i ile kosztują aktualizacje.
4. Ignorowanie wiedzy techników. Warto wybrać środowisko znane osobie, która szuka usterek o trzeciej w nocy. Może to oznaczać system programowany tymi samymi narzędziami co istniejące instalacje.
5. Niedocenianie warunków otoczenia. Standardowe sterowniki PLC mają często zakres pracy 0–60 °C. Pociągi, szafy zewnętrzne i aplikacje mobilne wymagają szerszego zakresu, a pociągi także zgodności z EN 50155.

Sterowniki PLC w ofercie SCN

Oferujemy sterowniki PLC firmy Yaskawa (dawniej VIPA) z rodzin Micro PLC, SLIO i 300S+. Można je programować w Siemens SIMATIC Manager (STEP 7) lub TIA Portal, a SLIO i Micro PLC także w Yaskawa Speed 7 Studio. Mamy też sterowniki CODESYS firmy Weintek oraz sterowniki programowalne i zdalne I/O firmy Moxa.

Przykłady z naszej oferty

Najczęściej zadawane pytania

Co oznacza skrót PLC?

Programmable Logic Controller, czyli programowalny sterownik logiczny do sterowania maszynami i procesami.

Który język programowania PLC jest najpopularniejszy?

Drabinka (LD) wciąż jest powszechna w logice, a tekst strukturalny (ST) coraz częściej stosuje się do obliczeń i większych programów. W większości projektów łączy się kilka języków.

Czym różni się PLC od DCS?

DCS (Distributed Control System) to rozproszony system sterowania dla dużych instalacji procesowych, w którym sterowanie, ekrany operatorskie i bazy danych są zintegrowane od początku. PLC jest bardziej samodzielny i najczęściej stosuje się go w maszynach i mniejszych instalacjach.

Czy w środowisku Siemens można użyć sterownika PLC innej marki?

Tak. Istnieją systemy PLC kompatybilne z S7, np. firmy Yaskawa, które programuje się w SIMATIC Manager lub TIA Portal. Warto sprawdzić, które funkcje i moduły są obsługiwane.

Co to jest soft PLC?

Sterownik PLC działający jako oprogramowanie na komputerze przemysłowym zamiast na dedykowanym sprzęcie PLC. Zapewnia większą moc obliczeniową, ale wymaga komputera przystosowanego do warunków przemysłowych.