Промышленные контроллеры: прошлое, настоящее и будущее // Промышленные АСУ и контроллеры. – Специальный выпуск №1. – 2006.

Автор:А.А. Егоров

Промышленные контроллеры являются сердцем и “мозгами” всех автоматизированных систем. Что же такое - промышленный программируемый контроллер? Приведем определение его согласно ГОСТ.

Программируемый контроллер - это цифровая электронная система, предназначенная для применения в промышленных условиях. ПК использует программируемое запоминающее устройство для внутреннего хранения ориентированных на пользователя инструкций, для выполнения специальных функций, таких как логические, упорядочения, отсчета времени, математические действия, управление через цифровые или аналоговые входы и выходы различными типами механизмов или процессов. ПК и связанные с ним периферийные устройства разрабатывают так, чтобы они могли быть легко интегрированы в промышленную систему управления. (ГОСТ Р 51840-2001 (МЭК 61131-1-92) Программируемы контролеры. Общие положения и функциональные характеристики).

Промышленные программируемые контроллеры по определению являются надежными и практически “необслуживаемыми” устройствами и выполняют функции регулирования и управления различными объектами (технологическими процессами).

В современном понимании регулятор – это устройство, осуществляющее взаимосвязь между положением органа управления и текущим состоянием объекта управления. Первые “прототипы” промышленных контроллеров появились очень давно. Так, например, первый регулятор изобрел в египетской Александрии грек Хсибиос примерно в III веке до н.э. Это был поплавковый регулятор уровня для водяных часов. Водяные часы были известны еще вавилонянам в XIV веке до н.э. и представляли собой сосуд с мерными делениями, из которого вытекала или капала вода, но при этом скорость истечения жидкости изменялась по мере уменьшения столба воды в сосуде. Хсибиос предложил настолько удачную конструкцию для поддержания постоянства уровня воды, что его регулятор устанавливался на водяные часы почти 16 столетий. В 1781 г. шотландский инженер Дж.Уатт создал двигатель с вращающим моментом на валу, на котором впервые был применен регулятор частоты вращения. Регулирование частоты вращения осуществлялось двумя сбалансированными на одной оси грузами, вращающимися синхронно с валом машины и соединенными с дроссельной заслонкой, перекрывающей проходное сечение парового патрубка. При увеличении частоты вращения центробежные силы вращающихся шаров поднимали с помощью тяг муфту, соединенную с заслонкой, уменьшая проходное сечение паропровода и скорость вращения двигателя.

Центробежный регулятор был известен задолго до Уатта и широко применялся на ветряных мельницах для автоматической регулировки зазора между жерновами (момента сопротивления) в зависимости от ветрового напора, т.е. скорости вращения крыльев мельницы. В 1787 г. Уатт адаптировал существующий центробежный регулятор под паровую машину, создав более совершенную конструкцию, названную для отличия от прототипа регулятором Уатта. Особое место в истории техники регулятор Уатта занял благодаря тому, что именно его конструкция легла в основу теории и практики регуляторостроения, новой отрасли промышленности, повлекшей за собой формирование особой области знаний – теории автоматического управления и регулирования, составляющей основу современных технологий управления промышленными системами.