Для чего нужно программируемое реле
Для чего нужно программируемое реле
Интеллектуальные реле
к.т.н., эксперт по автоматизации производства,
В этой статье мы изучаем, что такое интеллектуальные реле, чем они отличаются от ПЛК и как используются
Программируемое (интеллектуальное) реле — разновидность программируемых логических контроллеров (ПЛК). Особенностью таких устройств является их локальное применение для небольших систем: для автоматизации отдельных агрегатов, управления системами освещения, некоторыми устройствами в системе ЖКХ, локальными контурами различных систем автоматизации, бытовой техники.
Как правило, интеллектуальные реле имеют ограниченное число аналоговых и дискретных каналов ввода-вывода. Коммуникационные возможности зачастую ограничены каким-либо одним интерфейсом для загрузки программы или связи с АСУ верхнего уровня. Для некоторых моделей есть возможность наращивать коммуникационные возможности с помощью модулей расширения. Основные типы интерфейсов: RS-485 и Industrial Ethernet.
Программируемые реле отличаются от полноценных ПЛК малым числом каналов ввода-вывода, малым объемом памяти программ, невозможностью исполнения сложных математических операций, зачастую моноблочной конструкцией.
Различные исполнения программируемых реле отличаются:
Задание программы для интеллектуальных реле производится при помощи кнопок на лицевой панели и небольшого, как правило, в одну-две строки LCD-индикатора. Хотя существуют и более сложные конструкции, и в этих случаях программы приходится писать на персональном компьютере с использованием специализированных языков функциональных блоковых диаграмм (FBD) или на языке релейной логики (LD) и некоторых других.
Программное обеспечение таких реле имеет удобный и дружелюбный интерфейс и позволяет разработать программы в короткий срок, проверить синтаксис и верность созданной программы, а также имеет возможность провести отладку программы в реальном времени, которая ясно дает представление о том, как будет вести себя контроллер в той или иной ситуации.
Программируемое реле или логический контроллер?
Главная страница » Программируемое реле или логический контроллер?
Последние несколько лет развития промышленной электроники демонстрируют сокращение ценового разрыва между устройством — программируемое реле, и устройством — программируемый логический контроллер. Этот момент делает микро ПЛК более предпочтительным вариантом создания систем управления индустриальными машинами. Предлагаемые теперь микро ПЛК не дороже и не сложнее в обучении пользования традиционными программируемыми реле. Соответственно, вопрос для специалистов — что выбрать, видится окончательно разрешённым.
Технические возможности локального интерфейса оператора
Применение программируемых реле видится очевидным в ситуациях относительно простых, практически не требующих изменений или требующих ограниченного локального интерфейса оператора.
Здесь применение программируемого реле выглядит дешевле использования микро ПЛК с отдельным интерфейсом оператора. Несмотря на то, что функции контроля и управления программируемого реле ограничены, эти функции включают:
Программируемые реле используются для обеспечения значительного преимущества в приложениях с четырьмя-восемью входами и четырьмя-восемью выходами.
Однако теперь ситуация кардинально поменялась, учитывая изменения (снижения) цены на микроконтроллеры. При этом технические возможности с появлением микроконтроллеров явно увеличились. Если ранее многие пользователи рассматривали переход на микро ПЛК только в случае более сложной логики, сейчас очевиден выбор именно контроллеров.
Что такое микро ПЛК (микроконтроллер PLC)?
Разработки более новых технологий в области производства микроэлектроники явились результатом создания компактного недорогого прибора — микро ПЛК. Соотношение цена / качество для этого устройства превышает аналогичные показатели индустриальных программируемых реле.
Обладающий расширенным функционалом и улучшенным аппаратным интерфейсом, программируемый логический микроконтроллер всё чаще рассматривается в качестве замены традиционных программных релейных устройств
Ниже отмечены некоторые из преимуществ микро ПЛК перед программируемым реле:
Современные микро ПЛК поставляются различными по модельному исполнению, имеют встроенный ввод / вывод и съёмные клеммные колодки для удобного подключения. Дополнительными модулями обеспечивается расширение интерфейса ввода / вывода, если таковое необходимо.
Процессоры микро ПЛК обеспечивают различные комбинации дискретных и аналоговых входов, дискретных и аналоговых выходов. Допустимо расширение до 142 дискретных входов / выходов или 54 аналоговых каналов.
Техническая конфигурация современного микроконтроллера ПЛК
Модели микро ПЛК, оснащённые часами реального времени, предлагают различные варианты связи. Встроенная связь может включать многоцелевой порт Ethernet 10/100 Мбит/с для:
Другие опции связи в микро ПЛК включают порты связи RS-232 для программирования / настройки протоколов MODBUS RTU (ASCII). Связь RS-485 также доступна для конструкций подобного рода. Эти параметры связи позволяют легко подключаться к широкому спектру терминалов интерфейса оператора.
Вид электронной платы одной из моделей микроконтроллера, которая наглядно демонстрирует преимущества устройства по габаритным размерам с учётом более выраженных функциональных возможностей
Независимо, используется ли последовательный порт или Ethernet, простое подключение обеспечивает расширенные возможности текстового и графического отображения на сенсорном экране. По размерам экран ПЛК больше, чем у программируемых реле.
Микро ПЛК содержит не более двух десятков инструкций, подходящих для большинства малых и средних приложений, что облегчает программирование.
Ограниченный набор команд сокращает время обучения, среда программирования на ПК предоставляется бесплатно. Микро ПЛК обеспечивает более масштабируемое решение, нежели программируемое реле, обеспечивая пространство для дальнейшего расширения.
По мере того, как индустриальная машина обновляется (совершенствуется), в состав микро ПЛК допускается внедрять более сложное программирование и дополнительные операции ввода-вывода. Однако для программируемых реле существуют ограничения наращивания ресурса.
Что такое программируемое реле?
Небольшое по размерам коммутируемое устройство, которое включает в состав конструкции несколько входов и выходов, обеспечивающих:
получило название – программируемое реле. Большая часть такого рода приборов содержат относительно небольшое количество входов / выходов. Тем не менее, разработаны также конструкции с поддержкой более двух десятков дискретных входов и выходов, поддерживающие до восьми аналоговых входов и восьми аналоговых выходов.
Одна из конструкций релейного устройства, которую можно рассматривать в качестве распространённого (классического) варианта исполнения. При достаточно солидных габаритах, функционал прибора явно ограничен
Программируемые реле часто включают в состав конструкции встроенный ЖК-дисплей (6-ти строчный, 20 символьный) для отображения функций программы, переменных и конфигурации. Также устройство наделяется клавишами и кнопками управления на передней панели:
Между тем встроенные дисплеи приборов имеют определённые ограничения. Поэтому знания работы приложения и переменных, использование рабочей инструкции, всё это зачастую требуется оператору, учитывая недостаток вывода информации на дисплее.
Даже при условии обеспечения программируемым реле простой установки, минимальной проводки и удобства программирования — микро ПЛК рассматриваются серьёзными конкурентами таких приборов.
Программируемое реле и ПЛК: требования к обучению работе
Распространённое заблуждение в отношении программируемых реле заключается в том, что, по мнению пользователей, на такие приборы не требуется никакого обучения для освоения программной среды. Но практика показывает — если есть необходимость организации нескольких точек ввода / вывода, сложность разработки кода для программируемого реле сопоставима с разработкой кода под микро ПЛК. Как правило, требуется использование программного обеспечения на базе ПК.
Так, обзор трёх из наиболее популярных программируемых реле высокого класса показал — объём на техническое руководство достигает 200 — 550 страниц. Кроме того, каждое устройство сопровождает почти 200 страниц руководства пользователя. Каждое из трёх рассмотренных приборов, при этом, оценивается на рынке дороже, чем микро ПЛК, демонстрируя отсутствие многих функций и возможностей логического контроллера.
Как программируемые логические контроллеры, так и программируемое реле зачастую используют программное обеспечение для создания аппаратной конфигурации в соответствии с требованиями индустриального приложения. Программное обеспечение, как правило, доступно загрузить бесплатно с ресурса онлайн или с носителя, прилагаемого в комплекте производителем.
Видео по теме: работа с меню системы контроллера Siemens
Представленным ниже видео-роликом демонстрируется практическая эксплуатация контроллера Siemens RLU 236. В частности, рассматривается работа с важным разделом системного меню этого устройства:
КРАТКИЙ БРИФИНГ
Программируемые интеллектуальные реле
Программируемые интеллектуальные реле являются одной из разновидностей ПЛК (программируемые логические контроллеры). Применение интеллектуальных реле позволяет значительно упростить схемы управления электрооборудованием, повысить их надежность.
Задание программы для интеллектуальных реле производится при помощи кнопок на лицевой панели и небольшого, как правило, в одну – две строки LCD индикатора. Хотя существуют и более сложные конструкции, и в этих случаях программы приходится писать на персональном компьютере, с использованием специализированных языков программирования релейной логики LD, FBD и некоторых других.
Для загрузки (прошивки) готовых программ в память микроконтроллера используются интерфейсы типа RS-232, RS-485 или Industrial Ethernet, позволяющие также осуществлять связь с АСУ верхнего уровня. Некоторые модели программируемых интеллектуальных реле позволяют наращивать возможности коммуникации при помощи специальных модулей расширения.
Принцип работы ПЛК
Особенностью таких устройств является их локальное применение для небольших систем, а так же программа для них в основном создается на языке функциональных блоковых диаграмм (FBD) или на языке релейной логики (LD). Эти языки соответствуют международному стандарту МЭК 61131-3. Программное обеспечение таких реле имеет удобный и дружелюбный интерфейс и позволяет разработать программы в короткий срок, проверить синтаксис и верность созданной программы, а так же имеет возможность провести отладку программы в реальном времени, которая ясно дает представление о том, как будет вести себя контроллер в той или иной ситуации. 
Программируемые интеллектуальные реле зарубежного производства
Программируемые реле Zelio Logic фирмы Schneider Electric позволяют реализовать небольшие системы управления, количество вводов/выводов которых находится в пределах 10…40 каналов. В корпусе размерами 124,6*90*59 мм удается разместить до 26 каналов ввода/вывода. При этом напряжение питания устройства находится в очень широких пределах: 24VAC, 100. 240VAC, 12VDC, 24VDC, что позволяет легко встраивать реле в любые конструктивы.
Например, реле серии SR2B201FU имеет 12 дискретных входов и 8 релейных выходов, рассчитан на напряжение питания переменного тока 100 – 240В и имеет в своём составе часы, дисплей и набор кнопок. Внешний вид интеллектуального реле в моноблочном исполнении показан на рисунке.
Для программирования реле Zelio Logic возможно применение двух специализированных языков FBD или LADDER. Устройство выпускается как в моноблочном исполнении, так и в модульном. Последний вариант позволяет объединение модулей для расширения системы в целом.
Область применения реле Zelio Logic достаточно широка и предусматривает управление компрессорами или насосами, подсчет готовых изделий или комплектующих на автоматических линиях, управление эскалаторами, освещением и электронными табло. Возможно применение в системах охраны в качестве устройств контроля доступа.
Кроме упомянутой Schneider Electric производством программируемых реле занимается еще целый ряд зарубежных фирм: OMRON, Control Techniques, SIEMENS, Mitsubishi Electric, Danfoss, ABB, Moeller, Braun, Allen Bradley, Autonics, Array Electronic, Eaton.
Самые популярные программируемые интеллектуальные реле: Siemens LOGO!, Omron ZEN, Schneider Electric Zelo Logic, Easy Moeller, Mitsubishi Alpha XL, Delta Electronics DVP-PM, Eaton e asy500, e asy 8 00, xLogic ELC, Owen Logo, Oni Logo, PRO-Relay, ОВЕН ПР110, ОВЕН ПР200.
Программируемые логические контроллеры тайваньской компании Array Electronic серии FAB
Для промышленного и бытового применения компанией выпускаются интеллектуальные реле второго поколения серии FAB. Эти устройства достаточно просты в эксплуатации и легко поддаются изучению и программированию. Для программирования реле FAB используется язык программирования FDB, предназначенный, в основном, для инженеров, занимающихся автоматизацией. С его помощью можно создать достаточно сложную систему, при этом эффективную и экономичную.
Язык программирования FDB представляет язык блоков, которые в процессе ввода программы показываются на дисплее. Функциональные блоки просто выстраиваются и объединяются в определенной последовательности, как последовательно, так и параллельно, что позволяет наглядно создавать достаточно сложные алгоритмы. При этом не требуется знания каких-либо языков программирования. Для того, кто когда-то занимался обслуживанием цифровой техники, например, станков с ЧПУ, этот язык не вызовет затруднений.
Всего в языке имеется 20 блоков, выполняющих различные функции. Прежде всего, это логические операции, внешне напоминающие картинки из справочника по цифровым микросхемам. На рисунке показан фрагмент из двух блоков.
Кроме логических операций в наборе блоков имеются также счетчики, таймеры, задержки времени, метки времени включения и выключения, и другие.
Среда программирования поставляется совместно с устройствами, а также доступна для скачивания с сайта производителя. Интеллектуальные реле серии FAB заменяют собой большое количество коммутационных устройств: реле, тахометры, счетчики, таймеры и т.п. при этом по достаточно низкой цене. Одно программируемое интеллектуальное реле позволяет заменить целый шкаф, собранный на обычных электромеханических реле. При этом надежность схемы в целом возрастает, количество дискретных элементов уменьшается, снижаются габариты, уменьшается энергопотребление.
Области применения интеллектуальных реле FAB достаточно широки. Это системы умного дома; автоматическое открывание дверей, шлагбаумов и ворот; управление освещением как внутренним, так и наружным; управление вентиляцией и регулирование температуры на предприятиях и в жилых помещениях, в оранжереях и теплицах. А также управление системами водоснабжения, управление производственными линиями и отдельными станками, применение в системах охранной сигнализации, в аварийных системах оповещения и многое другое.
Краткие технические характеристики интеллектуальных реле FAB
Реле оснащено LCD дисплеем имеющем 4 строки по 10 символов, имеется встроенный календарь и часы реального времени. Возможно дистанционное управление по телефонным линиям, и возможность передачи голосовых сообщений. В комплекте поставки идет бесплатная простая программа SCADA позволяющая осуществлять связь с ПК на достаточно большое расстояние, что дает возможность дистанционного мониторинга и настройки. В случае использования интерфейса RS – 485 к одному ПК могут быть подключены 255 реле FAB. Такое подключение позволяет создавать более функциональные системы, чем при использовании одиночных FAB реле.
Выходы устройства имеют высокую нагрузочную способность: релейные – 10А, транзисторные выходы – 2А.
Хотя память программы невелика – всего 64К, программа может содержать 127 функциональных блоков, 127 счетчиков, 127 интервалов RTC (реального времени), 127 таймеров, что позволяет создавать достаточно сложные функциональные программы. Ввод программы осуществляется либо с помощью кнопок и LCD–дисплея, либо с использованием ПК. Для защиты программы от несанкционированного доступа возможна защита паролем.
Отечественные программируемые реле
В России выпуском программируемых реле занимаются воронежская фирма «Овен» и нижегородская «КонтрАвт». Фирма «Овен» выпускает свои реле под названием Овен ПЛК ***.
Воронежским ЗАО «Экоресурс» выпускается серия контроллеров «Базис», включающая в себя несколько модификаций прибора. В журналах «Автоматизация в промышленности», «Приборостроение и средства автоматизации» и «Промышленные АСУ и контроллеры» содержится целый цикл статей по применению контроллеров серии «Базис».
Некоторые фирмы занимаются распространением и продажей в России импортных брендов. Например, фирма Интехникс, торговый партнер английской компании Invertek Drives, занимающейся производством столь популярных в последнее время частотно-регулируемых приводов, поставляет в Россию и программируемые интеллектуальные реле, столь необходимые для создания систем автоматизации.
Примеры применения реле
Управление эскалатором. Обеспечение непрерывной работы только в будние дни с 8:00 до 18:00. · С 18:00 до 20:00 включение эскалатора только при появлении человека.
Управление вентиляцией. Включение вентиляции каждые 30 минут на 10 минут. Включение вентиляции на 10 минут при превышении заданного уровня СО2.
Управление автоматическим вводом резерва. Автоматический ввод резерва при 2-х и более вводах. Секционирование. Включение/отключение потребителей. Включение/отключение ДГУ и других источников.
Пример разработки программы для реле
Пусть необходимо разработать программу управления смесителя для программируемого интеллектуального реле ZelioLogic на языке FBD, задача звучит следующим образом.
В вертикальную емкость высотой 7м подается жидкость №1 до достижения уровня в 2,8м. После чего подача первой жидкости прекращается и подается жидкость №2 до достижения общего уровня в 4,2м. После чего подача второй жидкости прекращается и включается двигатель перемешивающего устройства, который работает в течение 30 минут. По истечению времени двигатель отключается и открывается кран слива суспензии.
Для решения задачи необходимо в первую очередь преобразовать значения уровня в данные понятные для контроллера, т.е. значению уровня в 2,8 м, исходя из разрядности встроенного АЦП, будет соответствовать значение на входе контроллера равное 102, а уровню в 4,2 м значение 153.
Так же, исходя из условий задачи, выходы контроллера должны взаимодействовать с тремя запорными клапанами – подача жидкости №1, подача жидкости №2, слив суспензии и с одним двигателем для мешалки. В решении данной задачи целесообразно на вход контроллера подключить кнопку, которая обеспечит запуск всей системы.
Разработка программы производится с применением компьютера, на котором установлено программное обеспечение ZelioSoft 2.
Графический язык программирования контроллеров FBD использует различные функциональные блоки. Каждый блок представляет собой часть законченной программы, обеспечивающая конкретную функциональную связь между входными и выходными переменными.
Соединение блоков приводит к объединению отдельных модулей в единую управляющую программу, которая в соответствии со значениями входных переменных датчиков, подключенных к входам программируемого реле, формирует управляющие сигналы для исполнительных механизмов, подключенных к выходам.
Таким образом, процесс программирования сводится к выбору различных функциональных блоков, размещению их в окне редактирования и соединению в определенной последовательности, обеспечивающей решение конкретной задачи автоматизированного управления процессом или объектом.
Для решения поставленной задачи выбраны и соединены необходимые блоки и установлены их параметры, обеспечивающие заданную логику работы.
Графическое представление программы в среде ZelioSoft2 с помощью FBD, выполняющей решение данной задачи приведено на рисунке. 
Решенная задача на языке FBD
Проверка правильности настройки отдельных блоков и их соединений производится в режиме симуляции. Убедившись в правильности работы программы, её переносят с инструментального компьютера в память программируемого реле.
Интеллектуальны программируемые реле, несмотря на свои недостатки, могут выполнять ряд задач в производственных и непроизводственных сферах, в которых нет необходимости использовать программируемые логические контроллеры (ПЛК).
Также они значительно дешевле ПЛК, что позволяет сэкономить в процессе модернизации, либо автоматизации ручного или автоматического процесса. Для того чтобы запрограммировать интеллектуальное программируемое реле, пользователю не обязательно обладать навыками программирования, можно использовать набор типовым программ. Интеллектуальные реле просты в программировании.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Программируемые реле. Обзор
Представленные в этом разделе приборы позволяют автоматизировать технологические процессы на основе релейной логики. ОВЕН ПР – это свободно программируемое устройство. Алгоритм работы программируемого реле формируется непосредственно пользователем, что делает прибор универсальным и дает возможность широко использовать его в различных областях промышленности, сельском хозяйстве, ЖКХ и на транспорте. Специалисты ОВЕН рекомендуют использовать приборы данной линейки при замене устаревших релейных систем защиты и контроля.
Общая информация
Программируемые реле ОВЕН – это линейка свободно программируемых устройств, предназначенных для решения локальных и малых задач автоматизации до 150 точек ввода/вывода.
Алгоритм работы программируемого реле формируется непосредственно пользователем, что делает прибор универсальным и дает возможность широко использовать его в различных областях промышленности, ЖКХ, сельском хозяйстве, автоматизации транспортной инфраструктуры и т.д.
Широкий модельный ряд и многообразие конфигураций позволяет пользователю выбрать наиболее подходящее для его задачи устройство.
Основные особенности (в зависимости от модификации)
Конструктивные особенности
Коммуникационные возможности
Программирование
Программирование ПР не требует специальных навыков, поскольку осуществляется с помощью простой русскоязычной среды программирования собственной разработки Owen Logic.
В качестве языка программирования среда использует язык функциональных блоков FBD, который соответствует стандарту МЭК 61131-3.