Aby nie cofać się do historii wynalezienia koła, proponuję przyjąć okres II-wojny światowej jako faktyczny początek rozwoju sterowania maszynami.
Powodem gwałtownego wzrostu zapotrzebowania na tego typu elementy był przemysł zbrojeniowy.
W sterowaniu powszechnie wykorzystywano przekaźniki i proste układy czasowe, a do synchronizacji elementów ruchomych programatorów krzywkowych ( coś w rodzaju programatora ze starej pralki).
Takie elementy wykorzystuje się do dziś, ale tylko tam gdzie ze względu małe skomplikowanie układu nie ma potrzeby stosowania zaawansowanych elementów. Taka technika nazywana jest potocznie automatyką klasyczną.
Lata 70-te to rozwój układów półprzewodnikowych, zapoczątkowały nową erę w dziedzinie sterowania przemysłowego.
Poprzednikami systemów sterowania programowego były z jednej strony sterowania programowe "połączeniowo", których sposób działania był określony przez odpowiednie połączenia modułów logicznych, a z drugiej strony maszyny cyfrowe, przy pomocy których realizowano sterowanie binarne z prostego poziomu obsługi.
Pod koniec lat 70-tych czołowe firmy w sektorze automatyki posiadały w swojej ofercie sterowniki programowalne oparte na mikroprocesorowym sterowaniu oraz odpowiednie narzędzia do ich zaprogramowania.
Początek lat 90-tych to wprowadzenia na rynek zupełnie nowych jakościowo rozwiązań i całkowicie nowego spojrzenia na problemy sterowania produkcją (II-ga generacji sterowników).
Producenci pracujący nad nowymi rozwiązaniami, mieli na uwadze dwa podstawowe cele: niezawodność oferowanych produktów oraz funkcje i możliwości wymagane przez użytkowników, spełniające wymagania nowoczesnego przemysłu.
Przez pojęcie "sterowanie programowalne" rozumiemy takie sterowanie elektroniczne, którego sposób działania w postaci programu jest pamiętany w sterowniku.
System w sterowniku ma te same zadania co system komputerowy, natomiast szczególną uwagę przy projektowaniu zwrócono na niezawodność działania oraz prace systemu w czasie rzeczywistym, gdzie jeden kompletny cykl programu wykonywany jest w czasie paru milisekund.
W czasie jednego skanu procesora wykonywane jest odczytanie wejść i przepisanie do pamięci, wykonanie programu użytkownika, odczyt z pamięci stanów i wystawienie na wyjścia.
W między czasie (jeżeli są zdefiniowane) wykonują się przerwania programowe. Tego co użytkownik(programista) nie widzi to obsługa systemu.
System rezerwuje sobie czas na komunikację z programatorem (PC-t), modułami inteligentnymi: kartą komunikacyjną, I/O analogowymi, modułami osiowymi itp.
Jest jeszcze Watch-dog, przeważnie sprzętowy który czuwa nad całością systemu aby ten nie poszedł w maliny.
Co to są wejścia i wyjścia , jakiego rodzaju występują i jakimi parametrami się charakteryzują ?
Wejścia i wyjścia odwzorowują sygnały elektryczne na informacje i odwrotnie.
Zadziałanie czujnika powoduje pojawienie się sygnału elektrycznego (np. 24V) który będąc podłączony do wejścia sterownika da informacje o zdarzeniu.
Taką informację można odczytać w programie sterownika, odpowiednio ją zinterpretować i zareagować np. wystawiając sygnał na odpowiednim wyjściu.
Wejścia dzielimy na dyskretne (0/1 przeważnie 24V), licznikowe (1-100kHz) oraz analogowe. Wejścia analogowe obsługują sygnały napięciowe (0-10V) lub prądowe (0-20mA) a spotkać można również odczyt bezpośrednio z czujników temperatur (Pt100, termopara).
Wyjścia analogicznie dzielimy na analogowe prądowe lub napięciowe, co do wyjść dyskretnych to należy brać pod uwagę obciążenia i napięcia pracy.
Najwolniejsze a zarazem najbardziej uniwersalne wyjścia przekaźnikowe, szybsze ale o mniejszych mocach wyjścia tranzystorowe są najbardziej popularne. Czasami można spotkać wyjścia tyrystorowe przystosowane do napięcia 220V AC.
Przy doborze wejść i wyjść należy pamiętać o napięciach pracy, obciążeniach wyjść, zabezpieczeniu przed zwarciami i przepięciami zwłaszcza dla bardzo wrażliwych I/O analogowych.
To nic innego jak wyświetlacz i klawiatura służące do komunikacji z człowiekiem.
Najprostsze urządzenia posiadają wyświetlacze tekstowe, natomiast bardziej zaawansowane i oczywiście droższe
posiadaja ekrany graficzne (VGA) z klawiaturą standartu PC lub aktywnym ekranem dotykowym.
Do komunikacji ze sterownikiem wykorzystuje się specjalizowane karty (starsze rozwiązania), porty transmisji szeregowej RS232 lub RS485.
Obecnie najbardziej popularnym rozwiązaniem jest używanie interfejsu ethernetowego.