Программируемые реле: что это такое, как работают и где применяются

Давайте сразу разберемся, что такое автоматизация технологических процессов и что мы вообще подразумеваем под этим словом?

Когда речь заходит об автоматизации, скорее всего, сразу представляют себе промышленное предприятие, сложные механизмы, шкафы управления, большое количество датчиков, контроллеров и систему, которая самостоятельно управляет сложными технологическими процессами.

В каком-то смысле это действительно так. Но автоматизация далеко не всегда означает сложную и дорогостоящую систему управления.

Во многих случаях задача автоматизации заключается в том, чтобы насос включался при определенном уровне воды или давлении в трубопроводе, вентилятор — при достижении заданной температуры, освещение выключалось или включалось по заданному алгоритму, а несколько двигателей работали поочередно.

На первый взгляд такие задачи кажутся простыми, но когда к подобной системе добавляются дополнительные требования или оборудование: блокировки, сигналы аварийных состояний, автоматический или ручной способы управления, задержки или возникает необходимость корректировки алгоритма работы, обычной схемы на реле, контакторах, таймерах становится недостаточно. И здесь возникает вопрос: нужно ли в таких случаях устанавливать полноценный промышленный контроллер? Возможно ли решить такую задачу проще? Сразу скажем, что да, есть решение, не требующее использования такого сложного оборудования, как контроллер.

Во многих случаях для небольших задач автоматизации существует промежуточное решение — программируемое логическое реле. Благодаря своему набору функций, операционным возможностям, наборам входов и выходов оно позволяет реализовать достаточно сложный алгоритм управления на программном уровне, но при этом остается компактным, относительно простым в настройке (пользователю не нужно знать какие-то особые языки программирования) и достаточно хорошо подходит для автоматизации оборудования, где промышленный контроллер будет излишним.

Именно о программируемых реле и пойдет речь в этой статье.

Программируемое логическое реле — это микропроцессорное устройство управления, способное принимать и обрабатывать информацию, поступающую с различных датчиков и органов управления. Обработка информации происходит в соответствии с заданными алгоритмами, и формируются команды и сигналы для исполнительных механизмов. Проще говоря, программируемое логическое реле позволяет заменить традиционную релейную схему программной логикой.

В обычной схеме управления любое условие приходится реализовывать с помощью реле, таймеров, промежуточных реле, контакторов и других компонентов. Чем сложнее алгоритм, тем больше элементов появляется в шкафу и тем сложнее становится сама схема. Программируемые логические реле работают несколько иначе. Все входные данные поступают в микропроцессорный модуль, а решение о том, что необходимо сделать, принимает программа в соответствии с технологическим процессом.

Например, насос должен включаться при понижении уровня воды в резервуаре, но только при наличии разрешающего сигнала на работу и отсутствии аварийного состояния. Если основной насос уже работал некоторое время, система может переключить работу на дублер (резервный насос). В случае аварии система должна остановить работу насосов и подать аварийный сигнал. Все эти условия можно описать программно, а не собирать схему из большого количества реле. В этом и заключается преимущество использования программируемого логического реле: логика управления переносится из электрических соединений в программу.

Как работает программируемое логическое реле.

Принцип работы программируемого реле достаточно прост.  Логическое реле получает информацию от внешних устройств: кнопок «старт» и «стоп», датчиков температуры, давления, датчиков уровня или других датчиков, концевых выключателей, датчиков схода ленты конвейера, а также других элементов системы автоматики. Далее программируемое реле анализирует состояние и сигналы на входах в соответствии с заложенным алгоритмом и уставками. В зависимости от результатов сравнения программируемое реле изменяет команды, подаваемые на выходы реле. К выходам программируемого логического реле могут подключаться: контакторы (сигнал включения подается на катушку контактора, а сигнал выключения, наоборот, снимает напряжение с катушки контактора), промежуточные реле, сигнальные лампы, клапаны, частотные преобразователи (управляющий сигнал) и другие исполнительные механизмы.

Например, в шкафу управления насосным агрегатом программируемое реле (ПР) получает сигнал с датчика уровня и одновременно контролирует состояние электродвигателя на наличие аварийных ситуаций (например, с помощью датчиков температуры в обмотках двигателя контролирует температуру обмоток); если аварийного сигнала нет, реле подает команду на включение насоса, а при достижении верхнего уровня, сигнализируемого датчиком уровня, реле формирует сигнал на отключение насоса. При этом реле не коммутирует сам насосный агрегат, поскольку оно не рассчитано на работу с нагрузками, а подает сигнал на катушку контактора или, например, на частотный преобразователь.

Учитывая, что в программируемом реле можно задать логические условия, алгоритмы, таймеры, счетчики, задержки включения или выключения и другие операции, на подобных реле можно реализовать практически любую схему автоматизации несложных технологических процессов.

Какие же задачи можно решить с помощью ПЛР?

Как мы уже упоминали выше, ПЛР (программируемое логическое реле) подходит для реализации несложных задач или технологических процессов.

Одной из наиболее распространенных сфер применения являются насосные установки. Здесь ПЛР могут управлять одним или несколькими насосными агрегатами, обеспечивая автономный и ручной режимы работы, контролировать уровень или давление, формировать блокировки, чередование насосов и генерировать аварийные сигналы. При этом чем сложнее логика управления насосами, тем более оправданным является применение программируемого реле по сравнению с традиционными схемами управления.

Другим примером может служить система АВР (автоматическое включение резерва), где программируемое реле выполняет роль главного управляющего элемента. ПЛР с помощью реле напряжения определяет, что пропал один из вводов в шкаф, формирует сигнал, выдерживает время задержки и подает сигнал на включение резервного входа и секционного выключателя. Также после появления главного питания шкафа ПР в соответствии с заданным алгоритмом осуществляет переключение автоматических выключателей или контакторов, в зависимости от схемы реализации.

Кроме того, программируемое реле может применяться для решения технологических задач на станках различного типа. У нас был опыт построения системы автоматизации для деревообрабатывающих станков. И даже при такой ответственности ПЛР демонстрировало свою высокую эффективность.

Если технологический процесс предполагает большое количество исполнительных элементов, большое количество входов или выходов, большое количество аналоговых сигналов, сложную технологическую логику, высокую скорость обработки информации, а также предполагается масштабируемость в будущем или интеграция в существующую систему управления, в этом случае возможностей программируемого реле может оказаться недостаточно, и тогда потребуется полноценный промышленный контроллер. Несмотря на то, что производители расширяют функциональные возможности ПЛР, добавляют сетевые интерфейсы, разнообразные модули расширения, модули дополнительных входов/выходов, протоколы связи, всё равно для многих технологических процессов лучше остановиться на ПЛК. Но нужно руководствоваться следующей логикой: использовать ПЛК там, где достаточно программируемого реле, — это излишние затраты финансовых ресурсов и сложность обслуживания в будущем, но и пытаться реализовать сложную логику на программируемом реле — тоже не лучшая идея.

А если необходимы аналоговые сигналы (входы/выходы)?

Если ваша система автоматизации выходит за рамки использования дискретных входов/выходов, например, вам необходимо работать с температурой, давлением, динамическим уровнем, расходом или другой физической величиной, в таких случаях к выбору программируемого реле и дополнительных модулей следует подходить более ответственно. Такие параметры могут передаваться в виде аналоговых сигналов 0–10 В или 4–20 мА. Современные программируемые реле могут работать с такими сигналами, но, как правило, требуют дополнительных модулей расширения.

Современные системы автоматизации, хотя и не сложны, но все же требуют не только управления оборудованием, но и передачи информации о состоянии оборудования дальше. Поэтому коммуникационные возможности программируемых реле являются важной характеристикой.

Современные устройства могут иметь Ethernet и поддерживать промышленные протоколы. Например, линейка программируемых реле Eaton Easy E4 поддерживает Ethernet и Modbus TCP. Это позволяет использовать их не только в качестве автономного устройства управления, но и как часть более крупной системы автоматизации.

Eaton Easy E4 как пример современного программируемого реле.

Одним из ярких представителей программируемых реле является серия Eaton Easy E4.

Эти устройства демонстрируют, насколько далеко продвинулись программируемые реле по сравнению с классическими устройствами релейной автоматики. В зависимости от конфигурации Easy E4 позволяют работать с дискретными и аналоговыми сигналами, использовать модули расширения и Ethernet. Данные программируемые реле могут масштабироваться с помощью дополнительных модулей входов/выходов, а программирование этих реле осуществляется с помощью среды программирования easySoft, не требующей специального образования.

При этом устройство сохраняет главное преимущество программируемого реле — возможность реализации достаточно сложного алгоритма управления технологическим процессом без использования полноценного ПЛК.

Именно поэтому такие приборы интересны для использования в шкафах управления насосными агрегатами, вентиляторами, небольшими производственными механизмами и инженерными системами.

Как правильно подобрать программируемое логическое реле

Выбор ПЛР нужно начинать не с каталога производителя: для начала необходимо понять алгоритм работы системы, определиться с количеством входов/выходов, наличием аналоговых сигналов и в целом понять, какие действия должна выполнять система и какие условия должны влиять на каждое из них.

И только после этого можно переходить к выбору конкретной модели программируемого реле.

В инженерных системах автоматизации, как правило, правильным решением является не самое мощное оборудование, а оборудование, возможности которого соответствуют поставленным требованиям.

Более подробно информацию о возможностях, модификациях и особенностях выбора Easy E4 целесообразно рассмотреть в отдельной статье, поскольку здесь уже возникают практические вопросы: какое именно реле необходимо подобрать для конкретной задачи, какие модули расширения следует предусмотреть, сколько входов/выходов, нужны ли аналоговые сигналы, а также как реле взаимодействует с другим оборудованием.

Итак, подводя итог, программируемое логическое реле — это не просто замена обычного реле. Это отдельный класс устройств автоматизации, который позволяет перенести достаточно сложную логику управления из электрической схемы в программную.

Для простых задач может быть достаточно обычного реле, таймера или контакторов. Для сложной технологической системы понадобится промышленный ПЛК. Но между этими двумя вариантами находится большое количество задач: насосные установки, вентиляционные установки, небольшие станки и механизмы, конвейеры или другие инженерные системы. Именно для таких задач программируемое логическое реле оказывается наиболее рациональным решением.

Поэтому при выборе вопрос нужно ставить не так: «Что лучше — программируемое реле или промышленный контроллер», а правильнее спросить: «Какой уровень автоматизации и какие требования на самом деле нужны для этой системы или установки». Потому что для многих задач именно программируемые реле обеспечивают достаточный функционал, компактность и экономичность.

Если же вам понадобится помощь в подборе программируемого реле или консультация по дополнительному оборудованию, наши менеджеры и инженеры с удовольствием проконсультируют вас и помогут с выбором. Если же вы знаете, какой прибор Eaton Easy E4 вам нужен, вы можете приобрести его, оформив заказ через интернет-магазин или позвонив нашим сотрудникам.

Мы отправляем программируемые реле по всей территории Украины: Винница и Винницкая область, Днепр и Днепропетровская область, Житомир и Житомирская область, Запорожье и Запорожская область, Ивано-Франковск и Ивано-Франковская область, Киев и Киевская область, Кропивницкий и Кировоградская область, Луцк и Волынская область, Львов и Львовская область, Николаев и Николаевская область, Одесса и Одесская область, Полтава и Полтавская область, Ровно и Ровенская область, Сумы и Сумская область, Тернополь и Тернопольская область, Ужгород и Закарпатская область, Харьков и Харьковская область, Херсон и Херсонская область, Хмельницкий и Хмельницкая область, Черкассы и Черкасская область, Черновцы и Черновицкая область, Чернигов и Черниговская область.

FAQ – раздел:

1.    Что такое программируемое реле?

Программируемое логическое реле — это микропроцессорное устройство управления, способное принимать и обрабатывать информацию, поступающую от различных датчиков и органов управления. Обработка информации происходит в соответствии с заданными алгоритмами, в результате чего формируются команды и сигналы для исполнительных механизмов.

2.    Принцип работы программируемого логического реле

Логическое реле получает информацию от внешних устройств: кнопок «старт» и «стоп», датчиков температуры, давления, датчиков уровня или других датчиков, концевых выключателей, датчиков схода ленты конвейера, а также других элементов системы автоматики. Далее программируемое реле анализирует состояние и сигналы на входах в соответствии с заложенным алгоритмом и уставками. В зависимости от результатов сравнения программируемое реле изменяет команды, подаваемые на выходы реле.

3.     Можно ли подключить электродвигатель непосредственно к программируемому реле?

Нет. Программируемое реле не является силовым оборудованием, и его входы/выходы не рассчитаны на большие нагрузки.

4.    Какие процессы автоматизации можно реализовать на ПРЛ?

На программируемых реле можно реализовать большое количество задач. Особенностью является достаточное количество входов/выходов и программные возможности процессора для обработки информации. Распространенные примеры применения: АВР (система автоматического включения резерва), насосные установки, вентиляционные установки, несложные станки и механизмы.

5.    Какие компоненты входят в состав ПЛР?

Программируемое реле состоит из микропроцессорного базового устройства и дополнительных модулей входов/выходов. Кроме того, для некоторых моделей программируемых реле требуется блок питания (например, 24 В постоянного тока).

6.    Когда программируемого реле недостаточно для системы?

Если технологический процесс предполагает большое количество исполнительных элементов, предусмотрено большое количество входов или выходов, большое количество аналоговых сигналов, сложную технологическую логику, высокую скорость обработки информации, предполагается масштабируемость в будущем или интеграция в существующую систему управления, в этом случае возможностей программируемого реле может не хватить, и тогда потребуется полноценный промышленный контроллер.

7.    Где купить программируемое реле?

Если вам нужна помощь в подборе программируемого реле или консультация по дополнительному оборудованию, менеджеры и инженеры компании ЮНИСЕТ проконсультируют вас и помогут с выбором. Если же вы знаете, какое программируемое реле Eaton Easy E4 вам нужно, вы можете купить его, оформив покупку через интернет-магазин UNISET или позвонив нашим сотрудникам.