МІСТ
Лекція 1. Архітектура автоматизованИХ систем 6
1.1. Різновиди архітектури. 6
1.2. Вимоги до архітектури. 7
1.3. Розподілені системи автоматизації. 11
1.4. Багаторівнева архітектура 14
Лекція 2. Застосування Інтернет-технологій 18
2.1. Проблеми і їх рішення 19
2.2. Основні поняття технології Інтернету 19
2.3. Принципи управління через Інтернет 21
Лекція 3. Відкриті системи 24
3.1. Поняття відкритої системи 24
3.2. Властивості відкритих систем 25
3.3. Засоби досягнення відкритості 28
3.4. Переваги і недоліки 29
Лекція 4. Промислові мережі і інтерфейси 32
4.1. Відмінність промислових мереж від офісних. 32
4.2. Основні поняття промислових мереж. 32
4.3. Модель OSI 36
Лекція 5. Інтерфейси RS-485, RS-422 і RS-232 40
5.1. Принципи побудови 40
5.2. Узгодження лінії з передавачем і приймачем 43
5.3. Топологія мережі на основі інтерфейсу RS-485 46
5.4. Усунення стану невизначеності лінії 47
5.5. Крізні струми. 48
5.6. Інтерфейси RS-232 і RS-422 49
Лекція 6. Комплекс стандартів CAN 51
6.1. Основні властивості CAN. 52
6.2. Фізичний рівень Саn. 52
6.3. Типова структура трансівера Саn. 54
6.4. Канальний рівень Саn. 57
7.1. Загальні відомості про Profibus. 59
7.2. Фізичний рівень 60
7.3. Канальний рівень Profibus DP 61
7.4. Резервування 65
7.5. Опис пристроїв 66
ЛЕКЦІЯ 8. Промислова мережа Modbus. 68
8.1. Загальні відомості про протокол Modbus. 68
8.2. Фізичний рівень 69
8.3. Канальний рівень 70
8.4. Прикладний рівень. 72
ЛЕКЦІЯ 9. Промисловий Ethernet. 74
9.1. Особливості Ethernet.. 74
9.2. Фізичний рівень 76
9.3. Канальний рівень 82
Лекція 10. БЕЗПРОВІДНІ ЛОКАЛЬНІ МЕРЕЖІ|сіті| 85
10.1. Проблеми безпровідних мереж|сітей| 86
10.2 Залежність щільності потужності від відстані. 87
10.3 Вплив інтерференції хвиль. 87
10.4 Джерела перешкод. 88
10.5 Деякі особливості безпровідних каналів. 89
ЛЕКЦІЯ 11| МЕТОДИ УСУНЕННЯ| ПЕРЕШКОД| ТА ПІДВИЩЕННЯ| НАДІЙНОСТІ| ЗВ’ЯЗКУ| 91
11.1 Широкосмугова передача. 91
11.2 Методи розширення спектру і модуляції несучої. 93
11.3 Методи зменшення кількості помилок в каналі. 95
11.4 Передача повідомлень|сполучень| без підтвердження про отримання|здобуття|. 96
ЛЕКЦІЯ 12. СТАНДАРТИ БЕЗПРОВІДНИХ| МЕРЕЖ 98
12.1. Стандарт Bluetooth| 98
12.2. Стандарт ZigBee| 99
12.3. Модель передачі даних. 103
ЛЕКЦІЯ 13. МЕРЕЖА WI-FI| І IEEE| 802.11 107
13.1. Фізичний і канальний рівні. 107
13.2. Архітектура мережі|сіті| Wi-Fi|. 109
13.3. Порівняння безпровідних мереж|сітей| 110
ЛЕКЦІЯ 14. МЕРЕЖЕВЕ|мережне| УСТАТКУВАННЯ|обладнання| 112
14.1. Повторювачі інтерфейсу 112
14.2. Перетворювачі інтерфейсу 114
14.3. Адресовані перетворювачі інтерфейсу, 116
14.4. Інше мережеве|мережне| устаткування|обладнання| 117
14.5. Кабелі для промислових мереж|сітей| 119
ЛЕКЦІЯ 15 ЗАХИСТ ВІД ПЕРЕШКОД 122
15.1. Джерела перешкод 123
15.2. Характеристики перешкод 123
15.3. Перешкоди з|із| мережі|сіті| електропостачання 125
15.4. Електромагнітні перешкоди 128
ЛЕКЦІЯ 16. ЗАЗЕМЛЕННЯ 131
16.1. Визначення 131
16.2. Цілі заземлення 132
16.4. Види заземлень 136
ЛЕКЦІЯ 17. ВИМІРЮВАЛЬНІ КАНАЛИ. 138
17.1. Точність, що вирішує здатність і поріг чутливості 138
17.2. Похибка методу вимірювань. 140
17.3. Похибка програмного забезпечення 141
17.4. Достовірність вимірювань. 141
ЛЕКЦІЯ 18. ПЛК ДЛЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦІЇ. 144
18.1. Типи ПЛК. 144
18.2. Архітектура. 145
18.3. Характеристики ПЛК. 147
18.4. Пристрої збору даних. 150
ЛЕКЦІЯ 19. КОМП'ЮТЕР В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗАЦІЇ 153
| 19.1. Комп'ютер як контроллер 153
19.2. Комп'ютер для спілкування з|із| оператором 154
19.3. Промислові комп'ютери 155
ЛЕКЦІЯ 20. ПРИСТРОЇ ВВОДУ АНАЛОГОВИХ СИГНАЛІВ. 159
20.1. Введення аналогових сигналів 159
20.2. Структура модулів вводу. 159
20.3. Модулі вводу струму і напруги 162
ЛЕКЦІЯ 21. ПРИСТРОЇ вводу-ВИВОДУ. 164
21.1. Виведення аналогових сигналів. 164
21.2. Введення дискретних сигналів 167
21.3. Виведення дискретних сигналів 170
ЛЕКЦІЯ 22. МОДУЛІ ВВОДУ ІМПУЛЬСНИХ ПОСЛІДОВНОСТЕЙ І УПРАВЛІННЯ. 173
22.1. Типовий модуль вводу частотних сигналів. 173
22.2. Модулі управління рухом. 175
ЛЕКЦІЯ 23. ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ. 178
23.1. Розвиток програмних засобів автоматизації. 178
23.2. Графічне програмування 180
23.3. Графічний інтерфейс. 181
23.4. Відкритість програмного забезпечення. 181
23.5. Зв'язок з фізичними пристроями. 182
23.6. Бази даних. 182
23.7. Операційні системи реального часу. 183
ЛЕКЦІЯ 24. ОРС-СЕРВЕР. 186
24.1. Огляд стандарту ОРС. 186
24.2. ОРС DA-сервер 187
ЛЕКЦІЯ 25. МОДИФІКАЦІЇ ТА ЗАСТОСУВАННЯ ОРС UA –СЕРВЕРІВ 192
25.1. Специфікація OPC UA. 192
25.2. ОРС DA-сервер в середовищі MS Excel. 196
25.3 Застосування|вживання| ОРС-сервера| з|із| MATLAB| і Lab| VIEW 198
ЛЕКЦІЯ 26. Системи програмування на мовах МЕК 61131-3. 199
26.1. Мова релейноконтактних схем LD. 200
26.2. Список інструкцій IL. 201
26.3. Структурований текст ST. 202
26.4. Діаграми функціональних блоків FBD. 202
26.5. Функціональні блоки стандартів МЕК 61499 і МЕК 61804. 203
26.6. Послідовні функціональні схеми SFC. 205
26.7. Програмне забезпечення. 206
Лекція 27. Призначений для користувача інтерфейс, SCADA-пакетИ. 209
27.1. Функції SCADA. 209
27.2. Властивості SCADA. 212
27.3. Програмне забезпечення. 214
Лекція 1. Архітектура автоматизованИХ систем
Різновиди архітектури.
Вимоги до архітектури.
Розподілені системи автоматизації.
Багаторівнева архітектура.
1.1. Різновиди архітектури.
Існує величезна різноманітність датчиків (температури, вологості, тиску, потоку, швидкості, прискорення, вібрації, ваги, натягнення, частоти, моменту, освітленості, шуму, об'єму, кількості теплоти, струму, рівня і ін.), які перетворюють фізичну величину в електричний сигнал. Якщо параметри сигналу не узгоджуються з параметрами входу аналого-цифрового перетворювача (АЦП) або не відповідають стандарту (наприклад, вхідною величиною АЦП є напруга в діапазоні 0...10 В, а датчик (термопара) має вихідну напругу в діапазоні від 0 до 100 мВ), то використовують вимірювальний перетворювач (рис. 1.1), який забезпечує нормалізацію сигналу датчика (приведення до стандартних діапазонів зміни, забезпечення лінійності, компенсацію погрішності, посилення і тому подібне). Вимірювальні перетворювачі зазвичай суміщають з модулями аналогового введення.
Рис. 1.1. Простий варіант автоматизованої системи з одним комп'ютером, одним пристроєм вводу і одним пристроєм виводу
Для введення в комп'ютер аналогових сигналів служать модулі аналогового вводу (рис. 1.1). Модулі вводу можуть бути загального застосування (універсальні) або спеціалізовані. Прикладом універсального модуля вводу є NL-8AI (www.RealLab.ru), який сприймає сигнали напруги в діапазонах ±150 мВ ±500 мВ ±1В ±5В ±10В і струму в діапазоні ±20 мА.
Окрім модулів аналогового вводу широко поширені модулі дискретного вводу, які не містять АЦП і дозволяють вводити сигнали, що мають два рівні (наприклад, сигнали від кінцевих вимикачів, датчиків відкриття дверей, пожежних датчиків, охоронних датчиків руху і т. п.). Рівні вхідних сигналів модулів дискретного вводу можуть змінюватися в діапазоні, як правило, 0...24 В або 0...220 В. Модулі з входом 220В використовуються, наприклад, для реєстрації наявності напруги на клемах електродвигуна або нагрівального приладу.
Окреме місце займають пристрої рахункового вводу, які мають дискретний вхід і дозволяють рахувати кількість або частоту проходження імпульсів. Їх використовують, наприклад, для вимірювання швидкості обертання валу електродвигуна або підрахунку продукції на конвеєрі.
Комунікації між комп'ютером і пристроями вводу-виводу виконуються через послідовні інтерфейси, наприклад, USB, CAN, RS-232, RS-485, RS-422, Ethernet або паралельний інтерфейс LPT. Іноді пристрої вводу-виводу виконують у вигляді плат, які вставляють безпосередньо в комп'ютер, в роз'єми шини PCI або ISA. Гідністю плат є можливість отримання високої пропускної спроможності каналів вводу-виводу (понад 10 Мбіт/с), що важко досягнути при використанні зовнішніх пристроїв з послідовним портом. Недоліком є вищий рівень електромагнітних наведень від комп'ютера і конструктивні обмеження на кількість каналів вводу-виводу.
У автоматизованих системах замість комп'ютера або одночасно з ним часто використовують програмований логічний контролер (ПЛК). Типовими відмінностями ПЛК від комп'ютера є спеціальне конструктивне виконання (для монтажу в стійку, панель, на стіну або в технологічне устаткування), відсутність механічного жорсткого диску, дисплею і клавіатури. Контролери також мають малі розміри, розширений температурний діапазон, підвищену стійкість до вібрації і електромагнітних випромінювань, низьке енергоспоживання, захищені від дій пилу і води, містять сторожовий таймер і плати аналогового і дискретного вводу-виводу, мають збільшену кількість комунікаційних портів. У контролерах, на відміну від комп'ютерів, як правило, використовується операційна система реального часу (наприклад, Windows CE, QNX).
Пристрої виводу (модулі виводу) дозволяють виводити дискретні, частотні або аналогові сигнали. Дискретні сигнали використовуються, наприклад, для включення електродвигунів, електричних нагрівачів, для управління клапанами, засувками, насосами і іншими виконавчими пристроями. Частотний сигнал використовується зазвичай для управління середньою потужністю пристроїв з великою інерційністю за допомогою широко-імпульсної модуляції.