мини|ПЛЦ Програмабилни логички контролер или ПЛЦ () је дигитални електронски уређај који поседује програмабилну меморију за смештање инструкција којима се реализују специфичне функције (логичке и аритметичке операције, редоследно извршавање различитих акција, одмеравање временских интервала, пребројавање догађаја...) у циљу управљања различитим машинама и процесима путем дигиталних и/или аналогних улазно/излазних јединица.
ПЛЦ сe највише користи као централни део управљачких аутоматских система у индустрији, његов програм се може брзо и једноставно мењати те је погодан за брза решења и апликације. Део је многих машина и процеса у индустрији.
ПЛЦ је дигитални рачунар чији се програм извршава циклично и састоји се од четири фазе:
читање улазних променљивих; извршавање програмског кода: исписивање резултата логичких операција на излазе; комуникација са другим уређајима.
Програм се памти у интерној меморији и када уређај остане без напајања.
Пројектован је за тешке услове рада, отпоран на вибрације, температурне промене, електричне сметње.
Историја Крајем шездесетих и почетком седамдесетих година, напретком индустријске производње, јавила се потреба за унапређењем самих индустријских погона и процеса који се у њима одвијају. Главни циљ унапређења био је побољшање услова и квалитета рада, повећање продуктивности и флексибилности. У то доба, управљање индустријским погоном се заснивало на коришћењу релејних кругова. То је био огроман систем који се састојао из мноштва електромеханичких релеја, понекад и преко стотину, физички повезаних жицама. Инжењер би пројектовао читаву логику система управљања, а електричар би све те релеје повезао према схематском плану логике.
Највећа мана оваквог система су били сами релеји. Релеји су механички уређаји, а механички уређаји садрже покретне делове који су подложни трошењу и кварењу. Ако би се само један релеј покварио, било је потребно испитати цео систем не би ли се нашао покварени релеј те се заменио новим. Систем би током тог периода био ван функционалности, као и сама производња.
Уколико би се и најмање променили параметри производње, требале су се направити и измене управљачких склопова. То је захтевало пројектовање новог система и самим тим повезивање мноштва релеја. Резултат тога био је празан ход у производњи који је за последицу имао губитак производног времена и огромне губитке за компанију. Потенцијални проблеми би настали уколико би инжењер криво испројектовао или електричар криво повезао систем или би се пак у систем уградио механички неисправан релеј. Једини начин да се провери исправност система је да се систем пусти у погон.
Најмање неисправности система доносиле би огромне губитке. Самим тим, ови системи су били веома "скупи" и нефлексибилни. Требало је пронаћи боље решење за аутоматизацију производних погона.
Велика конкуренција у аутомобилској индустрији натерала је инжењере на размишљање и креативност. Први искорак направила је америчка компанија "General Motors". Настаје идеја о имплементирању електронско – компјутерског управљачког система који би заменио постојећи неефикасни систем. Такав систем би се могао репрограмирати једноставном изменом производног програма, без дуготрајних застоја и без заморних повезивања релеја. 1968. године "General Motors Hydromatic Divison", део компаније "General Motors", издаје смернице за дизајнирање првог логичког контролера.
Захтеви су били да: микрорачунар буде отпоран на индустријске услове (повишена температура, ниска температура, прашина, вибрације, влага, електромагнетски утицаји...), да се једноставно програмира те да има могућности да се репрограмира и поновно користи за неке друге задатке. Након издатих смерница, "General Motors" је тражио потенцијалне компаније које би развиле производ. Компанија "Gould Modicon" је прва израдила уређај који је одговарао траженим спецификацијама.
Нови уређај је пружао функционалност коју су до тада обављали релејни кругови, замењујући њихову ожичену логику. Исто тако, нови уређаји су били модуларни и прошириви према потреби. Уређаје је било једноставно имплементирати у захтевно индустријско окружење и били су једноставни за коришћење. Највећа предност новог уређаја била је та што се за његово коришћење није морао учити нови програмски језик. Програмирао се језиком који су инжењери и електричари већ знали – лествичастим дијаграмом (ladder diagram). Уређај је прво назван ПЦ контролер (Programmable Controllers).
Појавом персоналних рачунара (Personal Computers), програмибилни контролери добијају назив програмибилни логички контролери (Programmable Logic Controllers) како би се избегла забуна код крајњих корисника. У веома кратком времену, ПЛЦ уређаји постају широко прихваћени те се почињу користити за вођење процеса производње и у другим индустријама. Од тог времена, па до данас, ПЛЦ уређаји се непрестано усавршавају, како у погледу перформанси (моћи обраде), софтверске подршке, могућности спрезања са најразличитијим уређајима, тако у погледу начина и процедура програмирања, као и језика који се користе за њихово програмирање. На тај начин, ПЛЦ уређаји су постали "разумљивији" широј популацији индустријских инжењера.
Осамдесетих година долази до експоненцијалног раста тржишта ПЛЦ уређаја, а њихова примена се шири ван индустријских погона, и то на системе као што су електро-енергетска постројења, системи аутоматизације стамбених/пословних објеката, системи обезбеђења и надзора,... Данас, ПЛЦ уређаји се све више примењују и у областима као што је медицинска опрема и уређаји, кућни апарати и сл.
Први ПЛЦ контролери су били једноставни уређаји за оn/оff управљање и користили су се за замену застареле релејне технике. Међутим, такви ПЛЦ контролери нису могли да обезбеде сложеније управљање, као што је управљање температуром, притиском, позицијом. У међувремену, произвођачи ПЛЦ контролера развили су и уградили у ПЛЦ контролере бројна побољшања и функционална унапређења. Савремени ПЛЦ контролери имају могућност обављања изузетно сложених задатака као што је управљање прецизним позиционирањем и управљање сложеним технолошким процесима. Такође, брзина рада ПЛЦ контролера је значајно повећана, као и лакоћа програмирања. Развијени су бројни модули специјалне намене за примене као што је радио комуникација, компјутерски вид или чак препознавање говорних команди.
Данас постоји велики број различитих типова ПЛЦ контролера који се разликују по величини, изгледу и моћи обраде, почев од малих јединица са малим и ограниченим бројем улаза и излаза до великих, модуларних система који се могу конфигурисати за рад са више стотина или чак хиљада улаза/излаза.
Предности Иако су електромеханички релеји поуздана кола, комбиновање више стотина релеја у сложену електричну мрежу доводи до следећих проблема:
Физичке димензије кабинета за смештање релејне логике Укупна цена ( релеји, жице и конектори, као и цена њихове уградње и повезивања) Поузданост целокупног система Отежано проналажење и отклањање кварова и грешака
Свака промена у логици управљања постројењем захтева нови физички распоред и ново повезивање релеја, а за све то време постројење мора бити заустављено. Такође, релеји су механичке компоненте које су, с обзиром да имају покретне делове, склоне хабању и временом спонтано отказују. Дијагностиковање отказа и отклањање кварова је нарочито тешко у системима са великим бројем релеја, веза и конектора, какви су типични управљачки системи. За време док траје отклањање квара или замена похабаних релеја, производни процес мора бити прекинут.
ПЛЦ контролери су развијени са циљем да се превазиђу многи проблеми који су карактеристични за управљачке системе засноване на електромеханичким релејима. Са падом цене ПЛЦ контролера, уз истовремено повећање њихове функционалности и поузданости, ПЛЦ контролери су данас у широкој примени. У односу на релејну технику, ПЛЦ контролери су:
Компактнији (ожичење се смањује ~80%) Јефтинији, за највећи број примена Поузданији Лакше проналажење кварова и одржавање система Једноставна промена логике управљања Могућност пробног рада (рад ПЛЦ контролера се може испитати у лабораторији, пре уградње у производни погон) Могућност визуелног праћења рада
Међутим, и поред свих наведених предности, кључ успеха ПЛЦ контролера ипак лежи у начину њиховог програмирања. За програмирање ПЛЦ контролера користи се језик лествичастих логичких дијаграма, који је већ дуги низ година у употреби у индустрији при пројектовању логичких и секвенцијалних релејних уређаја. Овај језик користи графичку нотацију која је по визуелном изгледу и логици рада слична дијаграмима електричних шема и због тога је лако разумљив индустријским инжењерима. Другим речима, индустријски инжењери не морају бити експерти за програмирање да би у својим системима користили ПЛЦ контролере. Програм лествичастих дијаграма се типично развија на персоналном рачунару уз помоћ специјализованих софтвера са интуитивним графичким интерфејсом који, додатно, омогућавају проверу и тестирање лествичастог програма. Лествичасти дијаграм се уписује у ПЛЦ контролер уз помоћ програматора, а сам процес уписа не траје дуже од неколико минута. Могућност брзог репрограмирања је битна јер производни процес, уз минимални застој, може бити лако прилагођен новим захтевима.
Недостаци Иако су ПЛЦ контролери знатно бољи од својих претходника - релејних кола, и они имају недостатке.
Нова технологија - показало се да је тешко променити начин размишљања индустријских инжењера са релејне логике на ПЛЦ концепт. Међутим, захваљујући све широј примени, не само у домовима и канцеларијама већ све више и у фабричким халама, рачунари постају и средство за постизање веће продуктивности производње. Апликације са фиксним програмом - у случајевима где су апликације засноване на само једној функцији која се веома ретко или никада не мења, замена постојеће опреме ПЛЦ контролером не доноси велики добитак, јер се њихова главна особеност – могућност репрограмирања – практично не користи. ПЛЦ је најбоље решење када су неопходне периодичне промене у начину рада. Безбедност у раду - код релејних система увек постоји тзв. СТОП прекидач, којим се у било ком моменту може тренутно прекинути рад система искључењем напајања. При томе, релејни систем се аутоматски не ресетује када се напајање укључи, већ задржава стање у коме је било када је напајање искључено. Овакво понашање се свакако може програмски остварити и код ПЛЦ контролера, тако што ће се СТОП прекидач повезати на један од улаза ПЛЦ контролера. Међутим, овакво решење није безбедно (ако ПЛЦ откаже, прекидач СТОП губи функцију!) Овај недостатак се може превазићи уградњом безбедоносних релеја на излазима ПЛЦ контролера.
Структура Сви ПЛЦ контролери без обзира на величину имају исту хардверску структуру, сличну другим рачунарским системима, адаптирану индустријском окружењу, која има исте основне целине:
ЦПУ (енг. CPU - централна процесорска јединица) Меморија за програм и податке Комуникациони део Мрежни део за напајање Улазни део (дигитални, аналогни) Излазни део (дигитални, аналогни) Део за проширење
Централна процесорска јединица Централна процесорска јединица је мозак ПЛЦ контролера који одлучује шта да се ради. ЦПУ брине о:
комуникацији међусобној повезаности осталих делова овог контролера извршавању програма управљању меморијом надгледањем улаза постављањем излаза модули за проширење
Централна процесорска јединица изводи се са микропроцесором или микроконтролером код уређаја са мањим и средњим бројем улаза и излаза или као мултипроцесорска код уређаја са већим бројем улаза и излаза. ПЛЦ контролер комуницира са управљачким процесом преко аналогних, дигиталних и бројачких улаза и излаза. Информације о стању улаза примарно се обрађују и смештају у меморију стања улаза и излаза.
Меморија Може поделити на системску и корисничку.
Системска меморија