Интеллектуальный шлюз Интеллектуальный шлюз

Рис. 8.5. Схема сети предприятия с использованием интеллектуального шлюза

Modbus. Для хост-систем использование одного- стандартного протокола обеспечивает бесперебойную совместимость и просто­ту в использовании.

Программы, исполняющиеся на хост-системах, поддерживают функции считывания и записи данных в контроллеры, дистанци­онное программирование, а также загрузку, запись и верифика­цию программ. Может использоваться любая допустимая тополо­гия Ethernet TCP/IP, что обеспечивает гибкость и возможность объединения оборудования в масштабе предприятия. При необ­ходимости стыковки со стандартными SCADA-системами допол­нительно приобретается ОРС сервер по числу диспетчерских мест, оснащенных этими SCADA-пакетами.

Усилиями учебно-научного центра «Интеллектуальные сис­темы» драйвер к Р-130 в инструментальной графической сис­теме Trace Mode (фирма AdAstra) является встроенным, по­этому пользователи, имеющие Trace Моде, легко встраивают в свои проекты Ремиконт Р-130. Пользователи, располагающие SCADA-системой FIX компании Intellution (США), имеют возможность работать с Р-130, приобретя драйвер в фирме InduSoft (г. Москва).

При использовании интеллектуального шлюза появилась возможность использовать и другие SCADA-системы (напри­мер, In Touch, Citect и др.) в системах автоматизации на базе Р-130.

Применение сети Ethernet ограничено тем, что в АСУТП час­то требуется принятие решений в РВ. Это связано с недетерми­нированной природой протокола Ethernet, т. е. при большой за­грузке сети существует небольшая, но отличная от нуля вероят­ность, что сообщение, посланное одним из узлов, не достигнет адресата.

Для связи ПК с промышленными контроллерами принято ис­пользовать последовательные полевые шины (Fiedbus). К этой группе относятся несколько европейских: Profibus, FIP, Bitbus, CAN, Interbus-s и американских — Foundation Fiedbus-сетей, кон­курирующих со стандартами HART, рис. 8.6.

Windows 95/98/NT SCADA-система (Trace Mode FIX, InTouch, Cifect)

Коммуникационный сервер

DDE Server, OPC Server (RS-232/Ethernet)

Profibus

Интеллектуальный шлюз

Рис. 8.6. Структура современных средств автоматизации сети предприятия

Наибольший интерес представляет сеть Profibus, которая яв­ляется обязательным элементом всех современных средств авто­матизации нижнего уровня. Это открытый стандарт, определяю­щий обмен информацией с компонентами автоматизации любых разновидностей — ПК, ПЛК, панелями оператора, датчиками и силовыми приводами. Существуют три основных варианта Profibus: FMS, DP, ISP.

Profibus-FMS представляет собой решение задач взаимодейст­вия на цеховом и полевом (field) уровне иерархии промышлен­ных связей. С его помощью организуется обмен данными между интеллектуальными field-устройствами и контроллерами, а также между контроллерами. При этом время реакции здесь не очень существенно, гораздо важнее функциональные возможности.

Profibus-DP — это оптимизированная по производительности версия, предназначенная для осуществления взаимодействия, включая внутреннюю защиту.

Сеть Profibus имеет следующие основные характеристики:

• физический интерфейс EIA RS-485;

• средства передачи — экранированная витая пара;

• длина линий до 1200 м без повторителей;

• скорость передачи до 500 Кбит/с;

• максимальная длина линии до 4800 м с тремя повторите­лями;

• метод доступа смешанный;

• IEEE 802.4 («передача маркера») — между активными узлами;

• Master/Slave (ведущий/ведомый) — между активными и пассивными узлами.

Использование интеллектуального шлюза — существенный прогресс на пути освоения открытых систем и современных средств автоматизации промышленного производства.

Контроллер «Омь» предназначен для сбора информации о состоянии оборудования, текущих значениях технологических параметров (температуры, давления, расхода, силы тока, на­пряжения и т. п.). Контроллер передает собранную информа­цию в диспетчерский центр и отрабатывает команды по управ­лению коммутационной аппаратурой, полученные из центра. Конфигурация контроллера определяется требованиями объек­та к числу и виду собираемых сигналов и выполняемых функ­ций и легко изменяется (расширяется) благодаря его блоч- но-модульной конструкции. Информация о состоянии комму­тационной аппаратуры, величинах измеряемых параметров и расходов, полученных от датчиков и счетчиков, передается на второй уровень — в диспетчерский центр по каналу связи (ра­диоканал или телефонным линиям). К второму уровню отно­сится диспетчерский компьютер с ПО центра, управляющий системой в целом, и аппаратура канала связи (модем или ра­диостанция).

8.1.2. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЛЕР «САТЕЛЛИТ»

Этот контроллер используется в качестве базового промыш­ленного контроллера, который пришел на смену контроллерам серии «Миконт-Х». Контроллер состоит из корпуса с блоками питания, центрального процессора' устройств связи и субблоками ввода/вывода данных. Каждые контроллер и субблок проходят специальный контроль на надежность и качество. Программа контроля устройства включает в себя: программно-аппаратное тестирование; проверку на испытательном и вибростенде; про­верку в термокамере. Контроллер предназначен для работы в сложных климатических условиях (—40...+70°С при относитель­ной влажности до 95%). Питание: основное — от сети перемен­ного тока напряжением 220 В или от сети постоянного тока на­пряжением 220В и резервное — от сетей постоянного тока напря­жением 220В или 24В. Переход на резервное питание — автоматический.

Центральный процессор: тип TN80C188EB20, тактовая частота 40 МГц; память (ПЗУ, ОЗУ, ФЛЭШ) по 256 Кбайт.

Интерфейсы связи. Связь комплекса ПТК с внешними устрой­ствами осуществляется через блоки связи контроллера, которые поддерживают протоколы: RS-232, RS-485; токовую петлю 20 мА; С1-ТЧ (модем с частотной модуляцией для физической линии, телефонных и радиоканалов).

Контроллер «Сателлит» имеет встроенные логические прото­колы Modbus, Modbus Plus, HDLC, Сириус и др.

Функциональные возможности контроллера: авторская диаг­ностика и тестирование аппаратных средств и каналов связи, обеспечение работы до 32000 контроллеров в одной сети, органи­зация доступа к любому контроллеру из всех точек системы, уда­ленное от объекта программирование БД и алгоритмов работы контроллеров, конвертирование протоколов, ретрансляция, эста­фетная передача информации по каналу связи, наличие вынос­ного диагностического блока, резервирование каналов связи.

8.1.3. ПРОМЫШЛЕННЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ СЕРИИ ЭК-2000

Эти контроллеры, выпускаемые предприятием «Эмикон», от­вечают требованиям ГОСТ 29125, ГОСТ Р МЭК 870 и МЭК 801-5. Они построены на современной элементной базе ведущих мировых фирм. Изготовление печатных плат модулей и монтаж электронных компонентов проводится фирмой TDE Маспо по конструкторской документации, разработанной ЗАО «Эмикон». Данная фирма осуществляет общую сборку и наладку модулей и контроллеров. При этом обеспечиваются высокие качество и на­дежность контроллеров, а их стоимость существенно ниже стои­мости аналогичных изделий иностранных фирм.

8.1.4. КОНТРОЛЛЕРЫ СЕМЕЙСТВА СИКОН (СЕТЕВОЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЛЕР)

Фирма «КОК» (г. Москва) разрабатывает, производит и по­ставляет промышленные контроллеры семейства СИКОН, модули УСО и программные средства. В качестве элементной базы при­меняются новейшие компоненты ведущих зарубежных фирм Siemens, Analog Device, Wago, Burr-Bourns, Bourns, Traco, Bopla и Scroff, что позволяет повысить надежность и качество разрабо­танных изделий.

Применение изделий фирмы «КОК» целесообразно при соз­дании или модернизации систем управления и сбора данных; они обладают высокой надежностью, приемлемой стоимостью, возможностью сотрудничества с разработчиками фирмы как при создании системы, так и при последующем ее внедрении; имеют документацию на русском языке.

В настоящее время наблюдается переход от централизованных систем управления к распределенным, когда каждый, элемент системы является активным узлом.

Семейство контроллеров «СИКОН» реализовано на основе микроконтроллеров SAB 80С 166, SAB — С 165, SAB — С 167, выпускаемых фирмой Siemens. Ядром микроконтроллеров являет­ся RISC-процессор с развитой системой команд и мощной пери­ферией, включающей АЦП, гибко конфигурируемые таймеры, блоки обработки импульсных сигналов, параллельные и последо­вательные порты.

Архитектурные и конструктивные решения контроллеров СИКОН позволяют применять их в качестве узлов РСУ.

В состав контроллеров входят:

• микроконтроллер семейства SAB;

• внешняя память, реализованная в виде статистического ОЗУ и FLASH-памяти, объем памяти зависит от типа контролле­ра и варьирует от 256 Кбайт до 16 Мбайт;

• часы реального времени;

• внешние интерфейсы: Profibus (Process Fieldbus), резервиро­ванные линией связи (два канала); последовательный — RS-232;

• дискретный ввод/вывод на 2048 точек через параллельный двунаправленный порт; частотный ввод/вывод по 16 или 28 ка­налам в зависимости от типа контроллера;

• система питания контроллеров: промышленная сеть (36±9) В или литиевая батарейка с ЭДС ЗВ.

Все контроллеры выпускаются в одноплатном исполнении. Основной типоразмер плат — Е2 (233,4 х 220 мм). Плата связи с Profibus, встраиваемая в PC, имеет размер 157 х 1000 мм. Диапа­зон рабочих температур 0 + +70°С или —40 + +85°С (по заказу).

Для установки контроллеров в промышленных условиях ис­пользуется специальный корпус, вмещающий до четырех кон­троллеров. На переднюю панель корпуса выведены информаци­онные светодиоды, сигнализирующие о ходе выполнения внут­ренних тестов контроллеров или о их штатной работе. Корпус с установленными в нем платами контроллеров представляет собой законченную конструктивную единицу, называемую моноблоком, «начинка» которого зависит от вида разрабатываемой системы.

РСУ и сбор данных на основе контроллеров семейства СИКОН обеспечивают:

• распределение элементов на объекте, удобство компоновки системы и значительное сокращение затрат на монтаж;

• малые сроки разработки, так как бблыпая часть аппарат­ных средств и ПО не требует модификации;

• простоту тестирования и отладки, поскольку на каждом элементе системы обеспечивается самодиагностика и поиск неис­правностей;

• высокую надежность.

В распределенных системах управления на основе контролле­ров СИКОН логически можно выделить две подсистемы: ввода и отображения и управления.

ПК, содержащие плату связи с Profibus, представляют собой подсистему отображения, которая позволяет оператору следить за ходом ТП по показаниям различных датчиков, отображаемым ка­ким-либо из дисплеев, и соответствующим образом корректиро­вать процесс.

Контроллеры типа «СИКОН» и УСО образуют подсистему управления, обеспечивающую сбор и обработку информации, по­ступающей от различных датчиков, и выдачу соответствующих управляющих воздействий на объект. Связь между отдельными узлами системы осуществляется по сети Profibus.

Основные параметры сети Profibus: интерфейс RS-485; режим передачи последовательный; максимальное расстояние между уз­лами — 1200 м; число узлов —до 127; скорость передачи —до 12 Мбод; резервирование линий связи — 2; протокол передачи DIN 19245, ч. 1 и 2.Устройство связи с объектом (УСО). Сопряжение датчиков и ИМ объекта с контроллерами семейства СИ КОН осуществляется с помощью кроссовых блоков (БКР).

Основные функции БКР:

• ввод в контроллер сигналов, характеризующих состояние объекта;

• вывод управляющих сигналов на исполнительные устрой­ства объекта;

• гальваническое разделение между внутренними цепями контроллера и цепями, связанными с объектом;

• фиксация жил кабелей, соединяющих контроллер с объектом.

Функции ввода/вывода и гальванического разделения реали­зуются с помощью одно-, двух- и четырехканальных модулей, что позволяет компоновать БКР без избыточности при любом числе датчиков и ИУ. В модулях используются изделия таких фирм, как Analog Device, Zurr-Brown, Bourns, Traco. Функция фиксации жил кабелей реализуется с помощью зажимов, имею­щих пружинные контакты производства фирмы WAGO, что обес­печивает максимально прочный электрический контакт.

Базовое ПО ориентировано на программную поддержку РСУ и сбор данных, построенных на основе контроллеров семейства СИКОН.

ПО подсистемы управления включает: ОС РВ 167; сетевую за­дачу; задачу ввода/вывода и управления.

ОСРВ 167 обеспечивает многозадачность, запуск и останов решения задач в соответствии с их приоритетом, синхронизацию задач между собой, их планирование, обслуживание прерываний, распределение оперативной памяти, службу времени, работу с ве­домостью событий.

Сетевая задача предназначена для связи между различными узлами. Алгоритм связи совместим с сетью Profibus и реализуется сетевой задачей. Последняя использует запросы ОС РВ 167, по­этому может применяться только совместно с ней, обеспечивая чтение данных и их запись в различные массивы памяти, переда­чу сообщений в задачи любых узлов сети, прием сообщений от задач любых узлов сети, запрос буфера динамической памяти, за­пуск и останов решения задач, общий сброс контроллера.

Задачи ввода/вывода формируются и поставляются в соответ­ствии с пожеланиями заказчика из предлагаемого перечня: ввод и фильтрация дискретных сигналов, ввод частотных сигналов, се­тевой ввод, ПИД-регулирование.

Задача управления уникальна для каждой конкретной системы и разрабатывается совместно с пользователем. Она анализирует

данные, полученные от задач ввода, и формирует соответствую­щие сигналы на объект.

ПО подсистемы отображения информации включает ОС РВ 167, сетевую задачу, задачи ожидания информации от PC и узлов Profibus.

Задачи платы связи генерируются разработчиком и поставля­ются заказчику в виде загрузочного модуля, загрузка и запуск осуществляются специальным загрузчиком. На основе контролле­ров СИКОН (например, СИКОН 166.30) реализована система сбора и обработки информации, поступающей от датчиков тем­пературы, давления и расхода контуров регулирования. Она при­меняется в машиностроении, пищевой промышленности, обычно используется полный комплект базового ПО.