3. Микроконтроллеры и принципы их объединения в распределенные сети управления объектами.

Микропроцессоры являются не только основой персональных ЭВМ, но и на их основе стали развиваться специальные управляющие устройства, которые получили название контроллеров.

Первоначально контроллеры пришли на замену релейных систем автоматики и телемеханики. Эти устройства назывались программируемыми логическими контроллерами (ПЛК). Эти контроллеры обладали достаточно высоким быстродействием, но небольшим объемом оперативной памяти и слаборазвитым программным обеспечением. Поэтому первоначально эти контроллеры использовались как цифровые системы телемеханики.

Одновременно на основе микропроцессорных систем были созданы контроллеры, которые заменили аналоговые регуляторы. Эти контроллеры получили название распределенных систем управления (РСУ). В состав этих систем входил набор технических средств, позволяющих автоматизировать управление целыми технологическими процессами. В состав таких контроллеров входили устройства связи с объектами (УСО).

Микропроцессоры являются не только основой персональных ЭВМ, но и на их основе стали развиваться специальные управляющие устройства, которые получили название контроллеров.

Информационный обмен в промышленных сетях строится по одному из трех принципов.

Первый принцип «ведущий–ведомый», в котором ведущее устройство последовательно опрашивает ведомые, а они в свою очередь выполняют переданные им команды.

Второй принцип «клиент–сервер» заключается в том, что узел клиент запрашивает данные, а узел сервер их пересылает.

Третий принцип «поиска» заключается в том, что некоторый узел должен постоянно получать информацию от другого узла без дополнительного запроса.

При этом в первом варианте данные посылаются циклически с определенным интервалом времени, а во втором случае они пересылаются только при их изменении.

Современные открытые, распределенные системы управления строятся через промышленные сети по уровневому типу. В этой сети выделяются следующие уровни:

- управления производством;

- управления технологическим процессом;

- автоматизации технологических машин и устройств;

- опроса датчиков и управления исполнительными устройствами.

На уровне управления производством с помощью системы Internet развернута глобальная информационная сеть, через которую администрация предприятия получает и передает информацию отраслевого типа, кроме того, она получает и обрабатывает международные финансово–экономические и конъюнктурные данные.

На уровне управления технологическим процессом в системе управления развернута информационная сеть, с помощью которой объединяются локальные серверы и рабочие станции для обмена информации по принципу клиент–сервер. Задача этой части сети состоит в обеспечении визуализации основных параметров производства, построения отчетов и архивации данных. На этом же уровне производится обмен информации между компьютерами, концентраторами и серверами. Обычно на этом уровне обмен информации происходит повысоко скоростному протоколу Ethernet. На этом же уровне могут быть установлены автоматизированные рабочие места АРМы для специалистов.

Связь этого уровня с нижестоящими уровнями часто производится через концентраторы.

Концентратором считается контроллер типа РСУ с высокой вычислительной мощностью, способный обрабатывать десятки тысяч переменных. В SCADA–системах концентраторы применяются для организации обмена данными между контроллерами промышленной сети. Сети, обеспечивающие обмен информации между контроллерами, датчиками и исполнительными устройствами, называются промышленными сетями. Они работают по принципу ведущий–ведомый и составляют уровень управления технологическим процессом. В состав промышленных сетей могут входить контроллеры с локальным и распределенным вводом/выводом.

На самом нижнем уровне микропроцессорной системы управления к модулям нижнего уровня подключаются датчики и исполнительные устройства (внешние устройства). Такое подключение может осуществляться двояко: через параллельные или последовательные порты этих модулей.

Параллельные порты модулей нижнего уровня обеспечивают непосредственное подключение аналоговых или дискретных внешних устройств. При этом каждый из таких устройств требует, как минимум, пары проводов для подключения. При большом количестве внешних устройств увеличивается не только расход монтажного провода, но и возрастает сложность компоновки и монтажа этих устройств.

Устранение этого недостатка стало возможным при использовании в структуре промышленной сети полевых шин. Полевая шина – это разновидность промышленной сети нижнего уровня, которая позволяет использовать дву- жильный монтажный кабель специального профиля для подключения через последовательный порт принимающего модуля до 62 внешних устройств.