HISTORIE PLC

Charakteristika

Konkrétní zařízení pro zpracování a řešení automatizačních úloh.

Programovatelný logický automat

PLC - Programmable Logic Controller

Číslicový počítač, jako univerzální programovatelné zařízení, byl záhy po svém vzniku nasazen k řízení technologických procesů. Programovatelné logické automaty, které byly schopny reálně zpracovávat odchylky mezi žádanou a skutečnou hodnotou se začaly objevovat kolem roku 1930. Skutečné automatizace dosáhla chemička Texaco v Port Arthuru s počítačovým řízením až v roce 1959. Širšímu rozšíření automatizace doposud bránila vysoká cena a relativně velké nároky na instalační prostor. K průlomu došlo až kolem roku 1970 s poklesem ceny a miniaturizací. Cena a miniaturizace je vždy relativní; porovnávané k danému období.

První PLC pro svůj stabilní provozní stav vyžadovaly prostředí podobné sálovým počítačům, tedy klimatizaci, čisté prostředí, stabilitu dodávky energie a odrušení od vnějších vlivů. K programování bylo nutno mít školené specialisty, kteří velmi dobře znali jádro PLC. Pro praktické využití PLC však bylo nutno dosáhnout podmínek téměř opačných.

PLC musí být odolné proti vlivům prostředí, jeho nasazení by mělo být možné všude tam, kde je potřeba. U PLC je vyžadováno, aby jej bylo možno snadno modifikovat podle požadovaného počtu vstupů a výstupů, základním požadavkem je zpracování binárních signálů. Užívání PLC nesmí vyžadovat několikaletou praxi operátora. Reakční doba na změnu stavu procesu musí být dostatečně rychlá tak, aby řízení, řízený proces byl udržen v požadovaném stavu a to podle povahy procesu.

Konkrétně o PLC (co to je, jak pracuje, ...) v dalších kapitolách.

První PLC

Po roce 1960 se americký výrobce automobilů General Motors začal zabývat myšlenkou náhrady reléových řídících systémů s pevnou logikou počítačovými systémy schopnými pružněji reagovat na potřebné změny výroby, tedy pružný automatizační systém. V roce 1968 vyhlásila společnost General Motors soutěž na dodávku počítačového řízení pro své výrobní závody. Soutěž byla vyhlášena na základě referátu, který přednesl Bill Stone na konferenci General Motors Corporation ve Westinghouse, kde se řešily výrobní záležitosti a vznikl návrh na vytvoření standardu řízení strojů. Do soutěže se přihlásily čtyři společnosti: Information Instruments, Inc (po roce přejmenována na Allen-Bradley, nyní Rockwell Automation), Digital Equipment Corp. (DEC), Century Detroit a Bedford Associates (později Modicon). Společnosti navrhly (pravděpodobně podobné) řídící systémy částečně podobné minipočítačům té doby. Vítězem soutěže se stala společnost Bedford Associates a v roce 1969 byl vyroben první PLC.

Schématický nákres konfigurace PLC s rozšiřujícími rámy.

Jádrem systému byl mikroprocesor (CPU) přizpůsobený pro provoz v průmyslovém prostředí a s okolním prostředím byl propojen přes rámy (rack) do kterých se instalovaly vstupně / výstupní moduly, každý až o 16 binárních signálech. Celková konfigurace umožňovala k CPU připojit až 8 rámů, každý s 8 pozicemi pro moduly vstupů / výstupů po 16 signálech, tedy 8 x 8 x 16 = 1024 signálů. Důležitým rysem bylo to, že modul vstupů nebo výstupů bylo možno osadit do libovolné pozice libovolného rámu podle požadavků uživatele. První PLC neslo označení 084 jako 84 projekt společnosti Bedford Associates, která se následně začala zabývat vývojem, výrobou a servisem pro tento produkt, který byl uveden na trh pod názvem MODICON (zkratka ze slov MO-dular DI-gital CON-troller) jako modulární systém pro řízení procesů. Číslice 84 na konci označení se dále používaly jako synonimum pro PLC MODICON až do označení 984. Jeden z prvních PLC 084, který byl v provozu 20 let, je vystaven v sídle Modiconu, North Andover, Massachusetts. Jedním z vývojářů PLC byl Richard E. Morley a  Dick Morley, který je považován za "otce" PLC.

Z hlediska využití součástkové základy, patří PLC chronologicky do období využití tranzistorů, integrovaných obvodů a mikroprocesorů, tedy počítačů na bázi integrovaných obvodů a mikroprocesorových počítačů.

Další PLC

Další PLC pocházela z produkce společnosti Allen Bradley PLC-5 (Rockwell) která určila směr vývoje a koncept byl tak zdařilý, že vyhovoval pro malé stroje i celé výrobní linky a principielně je kompatibilní od starších k novějším systémům. Na evropském trhu dosáhl Siemens se svou řadou Simatic S5 největšího rozšíření aplikací. Britský systém GEM-80 byl původně navržen u společnosti GEC, tato část GEC společnosti English Electric je nyní známa jako CEGELEC francouzské skupiny Alsthom. PLC od ASEA, nyní vyráběn u ABB vznikl sloučením společností A-SEA a B-rown B-overi.

Přehled vývoje PLC

Přehled zachycuje vývoj od roku 1968 do roku 2010, jsou uvedeny pouze dostupné a společnostmi uvedené milníky. Není zde uveden Honeywell, Mitsubishi a další ...

1968

• Richard E. Morley zakládá Bedford Associates, později Modicon, a vyvíjí první PLC.

1969

• Modicon představuje PLC "084" (Bedford Associates).
• Allen-Bradley kupuje Information Instruments.
• v USA zprovozněna síť ARPANET, pramáti všech sítí

1970

• Allen-Bradley představuje první programovatelné PLC PDQ II.

1971

• Allen-Bradley představuje první programovatelné PLC PMC.
• General Electric zavádí první PLC, PC-45.

1972

• Allen-Bradley představuje první interface pro PLC, zápis/čtení programu PLC, off-line režimy programování.

1973

• Modicon aktualizuje PLC "084" na PLC "184".
• General Electric zavádí první všeobecný standard PLC - Logitrol.
• Omron představuje první PLC SYSMAC-MIR.
• Siemens nasazuje PLC S3 s jednoduchou binární logikou.

1974

• Allen-Bradley realizuje první paralelní zpracování, vizualizace na CRT (televizní obrazovka), nechává si patentovat PLC.

1975

• Modicon představuje PLC "284" s mikroprocesorem a PLC "384" s digitalizovanými algoritmy pro spojité řízení.

1976

• Allen-Bradley zavádí vzdálené I/O.

1977

1978

• Allen-Bradley představuje rodinu "PLC-2" s Intel 8080.
• Omron  představuje SYSMAC PLC s mikropočítačem.

1979

• Modicon představuje MODBUS, první průmyslovou komunikační síť, vznik standardu.
• Siemens nahrazuje řadu SIMATIC S3 novou řadou PLC SIMATIC S5 řízenou mikroprocesory.

1980

• Siemens nasazuje PLC CPU řady "U" (S5-90U, S5-95U, S5-100U, S5-115U, S5-135U, S5-155U).

1981

• Allen-Bradley představuje "PLC-3" a mikroprocesorem AMD.
• General Electric představuje Series 6 PLC, první modulární PLC.

1982

1983

• General Electric představuje malé modulární PLC s analogovými I/O, matematickými funkcemi, Series 1 PLC

1984

1985

• Allen-Bradley představuje programovací terminál kompatibilní s IBM, společnost kupuje Rockwell International.
• General Electric  představuje Series 3 PLC, IC630CPU301 s integrovaným programátorem.

1986

• Modicon představuje PLC "984".
• Rockwell (Allen-Bradley) převádí programování PLC na PC, představuje "PLC-5" s mikroprocesorem Motorola 68000.
• General Electric a FANUC vytváří GE Fanuc Automation.

1987

• GE Fanuc Automation představuje Series 5 PLC pro střední aplikace.
• Omron uvádí PLC C200H.

1988

1989

1990

• Modicon zavádí průmyslové pracovní (operátorské) stanice na různých úrovních s grafickým prostředím, alarmy, trendy, ukládání dat.
• GE Fanuc Automation zavádí GE Series 90-30 jako univerzální průmyslový PLC.

1991

• Rockwell (Allen-Bradley) představuje malý procesor SLC500.
• GE Fanuc Automation zavádí GE Series 90-70 pro náročné aplikace.
• Siemens kupuje divizi automatizace od Texas Instruments, zavádí označení SIEMENS 505 pro TI

1992

• Modicon napojuje své systémy na Profibus a Ethernet.

1993

• Rockwell (Allen-Bradley) napojuje systémy na Ethernet, TCP/IP.
• Omron uvádí CQM1.

1994

• AEG Schneider Electric (Modicon) uvádí na trh řadu Quantum, kupuje Modicon a Telemechanique.
• Rockwell (Allen-Bradley) spouští DeviceNet, MicroLogix 1000, Flex I/O.
• Siemens uvádí na trh řadu SIMATIC S7 (S7-200, S7-300, S7-400).

1995

1996

• Siemens uvádí PCS7 (Process Control System 7)

1997

• AEG Schneider Electric (Modicon) Modicon se stal čtvrtou značkou PLC u AEG. Square D a Telemechanique jsou strategickými výrobky AEG. AEG obsazuje třetí místo na světových trzích, druhé místo v Evropě a Severní americe.

1998

• AEG Schneider Electric (Modicon) rozšiřuje sestavy o Micro a Premium PLC.
• GE Fanuc Automation zavádí VersaMax, kombinace I/O a PLC (jakýsi inteligentní slave).

1999

2000

• AEG Schneider Electric (Modicon) vyvíjí webovskou automatizaci pro dálkovou správu automatizačních procesů přes otevřenou Ethernetovou architekturu a internetové protokoly.
• Omron představuje PLC CS1.
• Siemens inovuje řadu S7-200 z S7-21x na S7-22x.

2001

2002

• General Electric představuje systém GE RX7i PAC pro střední až špičkové aplikace.

2003

• GE Fanuc Automation představuje systém GE RX3i PAC.

2009

• GE Fanuc Automation se dělá na na General Electric (PLC) a Fanuc Ltd (CNC).
• Siemens představuje novou řadu S7-1200 jako nástupce S7-200 (22x).
• Siemens vytváří koncept TIA (Totally Integrated Automation).

2012

• Siemens představuje PLC S7-1500.

Programovací přístroj

Programovací přístroj byl vyvíjen pro programování konkrétního PLC (výrobce) a nebylo možno jej použít ani k jinému účelu. Vývoj programovacích přístrojů sledoval linii dostupnosti elektronických součástek. První přístroje byly veskrze jednoúčelové, dokonce k jednomu nebo pouze několika typů PLC. S expanzí, nástupem mikroprocesorů bylo již nutno uvažovat o univerzálnějším řešení jako je počítač u kterého by se změnou SW bylo možno programovat různé PLC. Zde programovací přístroje prošly érou OS CPM, DOS, různých Windows (a jejich průběžné obměně k velké radosti uživatelů PC a PLC napojené na výrobní technologie). Unifikace osobních PC přinesla alespoň tu výhodu, že v jednom PC může být SW pro různé PLC.

Pro ilustraci uvádíme pohled na klávesnici programovacího terminálu určeného k programování prvních PLC-5 Allen Bradley. Klávesnice obsahovala toliko tlačítka přímo definující požadované funkce v programu. Oproti dnešnímu programování PLC byla instrukční sada poměrně strohá, ale porovnáním instrukcí s dnešními možnostmi je patrné, že již tehdy byly velmi dobře zvoleny základní instrukce. Za pozornost stojí i tlačítka FORCE ON a FORCE OFF.

Klávesnice programovacího terminálu určeného k programování PLC-5 Allen Bradley.