Приводы с регулируемой скоростью вращения внедрили точное и интеллектуальное управление движением в широкий спектр промышленных применений. То производственный сектор само по себе зависит от машин, которые вращают и транспортируют материалы, перекачивают жидкости, охлаждают или нагревают воздух с помощью вентиляторов, упаковывают и укладывают готовые изделия – и делают это как часть множества взаимосвязанных операций, которые выполняются по большей части автоматически.

Чтобы функционировать должным образом в этой среде, приводы полностью зависят от управляющего, координирующая сила ПЛК (программируемый логический контроллер). Однако, учитывая, что это ни в коем случае не новая технология – первые модели были изготовлены почти ровно пятьдесят лет назад, – неизбежно возникает вопрос: что такого в ПЛК, что делает его настолько подходящим для этой работы?

ПЛК были разработаны, чтобы заменить питание компьютера проводными блоками силовых реле, ранее использовавшихся для управления заводским оборудованием. Трудностей с обслуживанием и устранением неисправностей в этих старых электромеханических нервных центрах было множество: гигантские корпуса представляли перед техником стены из реле, таймеров, счетчиков, предохранителей и клемм среди полос перекрещивающейся проводки «точка-точка». Замена вышедшей из строя катушки или изношенного контакта была достаточно сложной задачей; изменение назначения самой системы могло повлечь за собой полную перестройку.

Было неизбежно, что появление микрочипа внесет эти любопытные кабинеты в анналы инженерной истории. И Одо Стругер (1931-1998), инженер-исследователь в Allen-Bradley в 1960-х годах, и Дик Морли (1932-2017), который откликнулся на призыв General Motors к идеям в 1968 году, были названы отцами PLC. Они оба увидели, что последовательность событий, выполняемых релейными системами для управления механизмами, может быть переведена – и миниатюризирована – в форму компьютерная программа.

Значит, это компьютер. Но ПЛК — это очень специфический тип компьютера; он был задуман как таковой и по сей день остается таковым. Но каким образом?

Возможно, самый очевидный ответ – на первый взгляд – заключается в том, что ПЛК физически прочен; эта штука усилена. Это означает, что все аспекты его конструкции (от выбора материалов компонентов до таких функций, как контроль температуры и стиль корпуса) предназначены для защиты устройства от сложных уровней пыли, влажности, вибрации, температуры и так далее.

ПЛК — это отличительный дизайн также должны быть предусмотрены значительные устройства ввода/вывода – гораздо больше, чем обычная карта памяти или принтер. Список сигналов, поступающих в ПЛК (от переключателей, датчиков, автоматических выключателей и т.д.) в сочетании с исходящими командами (к двигателям, лампам, клапанам и т.п.), настолько велик, насколько сложными являются операции, которыми он управляет.

Но самое фундаментальное различие между ПЛК и персональными компьютерами заключается в их языке программирования. Лестничная логика (или лестничная диаграмма) кодирует инструкции по эксплуатации последовательно, способом, который непосредственно моделируется на основе потока работ через схему электрических реле. Это делает его чрезвычайно дружественный к инженерам. И наряду с небольшим количеством других простых языков, в частности функциональной блок-схемы, он остается стандартным методом программирования.

ПЛК взаимодействуют с приводами с переменной скоростью либо через прямые управляющие сигналы или через протокол цифровой связи (Modbus уже давно является самым популярным) или через оба в комбинации. Таким образом, может быть выполнен полный спектр команд устройства: от указания приводу просто запустить двигатель и в каком направлении вращаться, до важнейшей настройки параметров ускорения и замедления в режиме реального времени.

Потенциал приводов для управления двигателями с оптимальной скоростью может быть полностью реализован только тогда, когда они поддерживают двустороннюю связь с ПЛК в режиме реального времени. Именно ПЛК контролирует производительность привода, непрерывно проверяя состояние и коды неисправностей, полученные, например, в результате сравнения целевого значения с реальным выходным током. То, как этот мониторинг выходных данных влияет на характер команд привода, имеет решающее значение для интеллектуальности системы.

ПЛК оказали революционное влияние на индустрию автоматизации, позволив проникать в суть сложных механических систем и управлять ими. Это далеко от тех дней, когда одна неопознанная «неисправность» могла привести к остановке большей части производственного предприятия. И их устойчивый успех на протяжении многих лет был во многом обусловлен их существенной простотой – при всей их вычислительной мощности.

Однако ни одна технология не остается незатронутой прогрессом бесконечно. И ПЛК, в конечном счете, так же, как и все остальное, обязаны отражать ключевые изменения в способе построения машин и устройств.

Миниатюризация в частности, та самая сила, которая перенесла раннюю электронную активность с релейной панели на печатную плату, продолжает создавать процессоры, составные части и сами печатные платы все больше и больше компактный. ПЛК, как следствие, становятся все более мощный (быстрее и с значительно увеличенным объемом памяти), даже если они уменьшаются в размере. Один ПЛК теперь может легко выполнять работу нескольких своих предшественников. Такой прогресс может проявляться в их способности поддерживать несколько протоколов связи одновременно или в том факте, что разработчики их программного обеспечения могут смешивать и сопоставлять разные языки программирования.

Ирония здесь, конечно, заключается в том, что такой порядок возможностей на самом деле не является необходимым для управления многими устройствами, включая приводы. Там, где приоритетом является простая эффективность, сложные возможности могут быть в лучшем случае неуместными, а в худшем — помехой (например, с точки зрения кибербезопасности). По этой причине, а новое поколение серия контроллеров машин – компактных устройств, похожих на ПЛК, — эволюционировала, чтобы взять на себя часть работы, которую переросли высокопроизводительные ПЛК.

Более ограниченный, чем ПЛК, с точки зрения объема памяти и ввода / вывода, контроллер такого типа для привода с регулируемой скоростью, поставляемый на борту, программируемый на заказ и с интуитивно понятным графическим интерфейсом, относительно недорог, экономит время и прост в использовании (а также в интеграции с более крупной сетью или система).

Таким образом, традиционные отношения между приводами и ПЛК переживают период изменений. Это переворот, который, возможно, не пережила бы только системная архитектура старого образца. Основополагающий принцип – из приводы, сделанные умными благодаря программированию питания – заряжен так же полностью, как и всегда.