Sterowniki swobodnie programowalne PLC, to urządzenia bez których trudno dziś wyobrazić sobie jakikolwiek system automatyki, czy też telemetrii. To wyspecjalizowane mikrokomputery, które odbierają, przetwarzają i przesyłają dane pomiarowe dostarczane przez liczniki, czujniki, detektory i inne urządzenia zapewniające zdalny odczyt różnych wielkości fizycznych, a jednocześnie sterują przypisanymi do nich modułami i urządzeniami wykonawczymi oraz informują systemy nadrzędne o stanie obsługiwanych przez nie procesów i urządzeń. Nic dziwnego, że znalazły one szerokie zastosowanie także w inteligentnych systemach automatyki budynkowej.
Sterowniki swobodnie programowalne PLC (ang. Programmable Logic Controller) zwane też jednostkami centralnymi to, w zasadzie, mikrokomputery wyspecjalizowane do zastosowań w dziedzinie automatyki i telemetrii. Dzięki dużej liczbie wejść i wyjść umożliwiających przetwarzanie sygnałów cyfrowych i analogowych pochodzących z różnych urządzeń zapewniających zdalny odczyt danych oraz dzięki możliwości sterowania urządzeniami wykonawczymi sterowniki PLC mogą być wykorzystywane do nadzoru i sterowania dowolnych procesów. Od innych sterowników odróżnia je łatwość tworzenia i modyfikacji oprogramowania zapisanego w pamięci sterownika. W dodatku zmiany te mogą być wykonywane zdalnie.
Elastyczność i uniwersalność sterowników PLC sprawia, że systemy automatyki budynkowej tworzone z ich wykorzystaniem są bardziej wszechstronne, co wpływa na większą efektywność tych systemów. Z kolei ich zdolność gromadzenia i przechowywania danych wsparta przez oprogramowanie SCADA umożliwia tworzenie bardziej inteligentnych systemów monitorowania i sterowania procesami, które nie tylko reagują na zmiany parametrów, ale również potrafią analizować dane, tworzyć statystyki i prognozy związane z właściwą eksploatacją jak i wczesnym przewidywaniem awarii.
Sterowniki PLC w inteligentnych systemach automatyki budynkowej znajdują szerokie zastosowanie. Wynika ono zarówno z możliwości współpracy z większością urządzeń zapewniających zdalny odczyt danych pomiarowych, jak liczniki poboru energii, detektory ruchu, czujniki dymu i gazów, czujniki zmierzchowe i detektory ruchu, pomiary temperatury, ciśnienia, przepływu, rezystancji, impedancji falowej, itp. Duża liczba wejść i wyjść cyfrowych i analogowych umożliwia zarówno doprowadzenie wielu różnorodnych parametrów, jednoczesne ich przetwarzanie, gromadzenie i transmisję, a także a dzięki wyjściom sterującym stwarza możliwość autonomicznej obsługi zdarzeń na poziomie lokalnym. Sterownik PLC może pełnić funkcję centrali niewielkiego systemu automatyki, jak również stanowić element składowy stanowiący fragment większego systemu.
Sterowniki PLC znajdują zastosowanie przede wszystkim w systemach zarządzania różnego rodzaju energią. Od mniej złożonych systemów oświetlenia, w których oświetlenie zewnętrzne i wewnętrzne jest załączane i wyłączane według z góry określonego harmonogramu tygodniowego i dziennego, ale np. z uwzględnieniem warunków zewnętrznych (czujniki zmierzchowe), obecności osób (detektory ruchu), po najbardziej złożone systemy HVAC (ang. Heating, Ventilation, Air Conditioning) odpowiedzialne za ogrzewanie, wentylację i klimatyzację pomieszczeń. W systemach HVAC monitorowana może być indywidualnie ustalona temperatura i wilgotność powietrza w każdym pomieszczeniu w obiekcie, a za utrzymanie odpowiednich wartości odpowiadają sterowniki PLC uruchamiające automatycznie odpowiednie elektrozawory, pompy, silniki, wentylatory, itp., przy okazji eliminując ewentualne kolizje, takie jak jednoczesne ogrzewanie i chłodzenie pomieszczenia.
O wyborze sterownika PLC decyduje wiele czynników wynikających z wymagań systemowych, stopnia komplikacji zadań oraz kompatybilności z innymi urządzeniami. Jeśli w systemie przeważają sygnały analogowe należy wybrać sterownik posiadający wyłącznie wejścia analogowe lub z przewagą wejść analogowych. Podobnie w przypadku większości danych cyfrowych. Często system wykorzystuje zarówno sygnały cyfrowe i analogowe. Wtedy najlepszym wyborem jest sterownik posiadający oba rodzaje wejść lub sterownik umożliwiający konfigurację rodzaju wejścia. Jeśli sterownik ma sterować lokalnymi urządzeniami wykonawczymi powinien posiadać wyjścia sterujące.
Wiele urządzeń pomiarowych jest kompatybilnych ze sterownikami PLC, jednak w przypadku nietypowego standardu urządzeń pomiarowych najczęstszym rozwiązaniem jest zastosowanie konwerterów sygnału. Najistotniejszy problem stanowi transmisja danych, która na niewielkie odległości może być oparta na transmisji szeregowej RS232, RS485 i inne, a w komunikacji z komputerami Ethernet, Wi-Fi. W przypadku rozległych sieci najlepiej sprawdza się magistrala M-Bus i transmisja bezprzewodowa (zwłaszcza w sieciach rozproszonych i miejscach trudno dostępnych). Przy wyborze sterownika warto wybrać taki, który posiada interfejsy dla kilku rodzajów transmisji.
Sterowniki PLC są i będą niezbędne do budowy systemów automatyki budynkowej, jednak wymagania dotyczące ciągłego wzrostu możliwości tych systemów zwłaszcza w zakresie energooszczędności i kosztów eksploatacji sprawiają, że coraz częściej następuje integracja automatyki z technologiami IT i AI.
Zastosowanie specjalistycznego oprogramowania SCADA umożliwia nie tylko mapowanie i wizualizację monitorowanego procesu, ale pozwala przetwarzać i analizować dane wykorzystywane zarówno do obsługi klienta, jak również prognozowania zapotrzebowania na poszczególne media w określonych terminach, planowanie przeglądów i modernizacji, przewidywanie awarii, itp. Te wymagania sprawiają, że także sterowniki PLC powinny stawać się jeszcze bardziej uniwersalne, szybsze i umożliwiające przetwarzanie, gromadzenie i transmitowanie jeszcze większej liczby danych. Ich najważniejsza cecha, jaką jest możliwość swobodnego programowania powinna wiązać się z jeszcze większą łatwością programowania, wprowadzania i modyfikowania programu wykonawczego w pamięci sterownika. Dzięki temu możliwe będzie wykorzystanie sztucznej inteligencji m.in. do uczenia się systemów automatyki budynkowej i automatycznej modyfikacji oprogramowania sterowników.
© Control 2023. Wszelkie prawa zastrzeżone.
Projekt i realizacja: www.wertui.pl
