8.1.5. Промышленные плк для распределительных систем серии контраст

Эти комплексы (контроллеров для распределенных систем ав­томатизации технологических процессов) разработаны и произво­дятся чебоксарским ЗАО «ЗЭИМ-инжиниринг» как основной элемент поставляемых ПТК для АСУТП различных отраслей промышленности. Контроллеры ориентированы на работу в со­ставе сложных СА различной архитектуры в качестве устройств нижнего уровня, но могут успешно использоваться и в автоном­ном режиме благодаря наличию встроенных пультов для интер­фейса оператора с ТП или оборудования, а также интерфейсов для подключения терминалов (алфавитно-цифрового дисплея, принтера и т. п.).

Краткий обзор контроллеров серии КОНТРАСТ

В состав контроллеров серии КОНТРАСТ входят контроллеры трех типов: РК-131/300, КР-300, КР-310. Все они построены по единой идеологии и различаются лишь значениями некоторых характеристик (числом входов/выходов, производительностью, объемом памяти и т. п.).

Модель РК-131/300 относится к классу мини-контроллеров и предназначена для автоматизации сравнительно несложных объ­ектов, отличается широкими функциональными возможностями, высокой производительностью контроллерной сети и обработки данных. В модели используются конструктивы и модули УСО контроллера РК-130.

321

Модель КР-300 имеет большее число входов/выходов и в зави­симости от состава может быть использована и как мини-кон-

21 - 4869

троллер, и как УСО контроллера РК-130. Она содержит встроен­ный пульт оператора с более развитыми возможностями для управления как функционально ориентированными подсистема­ми (регулирование, логическое управление и т. п.), так и объект­но ориентированными на управление конкретным технологиче­ским агрегатом.

Модель КР-310 по классу аналогична предыдущей модели, но обладает более эффективной внутренней архитектурой, ориенти­рованной на построение высоконадежных структур для выполне­ния особо ответственных функций, в том числе защиты. В состав модели входят более производительный процессор с развитыми коммуникационными возможностями: использованы комплект модулей УСО с большим числом каналов, выполненный на со­временной элементной базе, интеллектуальные модули контрол­лерных и полевых сетей различного назначения.

Конструктивной основой модулей контроллеров РК-131/310 и КР-310 является двусторонняя печатная плата размером 235 х 140 мм с защитной маской и двумя разъемами типа СНП58-64/94 х х9В-23-1. Один разъем служит для установки модуля в корпус блока КР-310 или БУСО-ЗЮ и подключения к системной шине контроллера, второй — для подключения всех входов/выходов мо­дуля посредством клеммно-модульного соединителя.- Все кон­троллеры серии КОНТРАСТ построены по единой технологии, соответствующей концепции «минимального риска пользователя». Основные технические решения ориентированы на достижение высокого качества.

Эти модели контроллеров характеризуют:

Высокая надежность управления, включающая надежность ап­паратуры и хранения программ и данных; малое время рестарта контроллера, в течение которого отсутствует управление при сбо­ях в работе по разным причинам; надежность обработки и пере­дачи данных за фиксированное время; работа в «жестком РВ»; исключение воздействий на объект.

Контроллеры этой серии обладают широкими функциональ­ными возможностями, обеспечивают интегрирование всех функ­ций автоматизации (регулирования, логического управления, за­щиты и блокировки, пуска и останова оборудования, учета материальных и энергетических потоков, оптимизация процессов, произвольных вычислительных задач).

Отмечается высокая производительность контроллеров и сис­тем автоматизации на их базе.

Привлекает низкая стоимость как приобретения контролле­ров, так и проектирования систем и их сопровождения.

Контроллеры этой серии построены на базе следующих техни­ческих решений:

1. Использована фирменная ОС РВ, оптимизированная по составу функций для управления вычислительными процессами контроллера. Система работает по принципу отложенных преры­ваний с фиксированными приоритетами, время обработки пре­рываний 10 мкс, цикл обработки отложенных прерываний 1 мс.

2. Обеспечено хранение всех системных и пользовательских программ, конфигурации, настроек, коэффициентов и другой по­стоянной и условно постоянной информации только во флэш-ПЗУ процессора, а оперативных данных — в ОЗУ с пита­нием от батареек, что обуславливает высокую помехозащищен­ность данных.

3. Все программы исполнены из флэш-ПЗУ, при этом упро­щается ОС, исключаются процедуры загрузки и сокращается вре­мя рестарта контроллера, в течение которого теряется управление объектом.

4. В состав модели КР-310 введены полевые сети для дистан­ционного сбора данных и управления. Управление сетью осуще­ствляется по методу «ведущий-ведомый», где функции ведущего выполняет контроллер, ведомого — устройство полевой сети. В качестве последней используются изделия комплекса КОНТРАСТ (контроллеры, интеллектуальные модули УСО, ИМ и другие устройства, специализированные под технологический тип оборудования), а также изделия других фирм (серии ADAM-4000, АДАМ-5000 и т. п.).

5. Осуществлено резервирование контроллеров (для КР-310 — резервирование и мажорирование контроллеров и от­дельных модулей, в том числе при передаче управления от одно­го контроллера к другому) при непрерывной жесткой синхрони­зации (в пределах одного цикла работы) БД основного и резерв­ного устройств. Кроме того, выполняется непрерывный контроль и сравнение значений входных сигналов обоих контроллеров и срабатывает сигнализация в случае их расхождения с допустимы­ми значениями.

6. Использованы технологические языки двух классов в соот­ветствии с рекомендациями МЭК 1131.1: языка функциональных блок-схем ФАБЛ (регулирование, логическое управление, шаго­вые программы) и языка «структурированный текст» ПРОТЕКСТ (задачи пусков и останов, произвольные вычислительные задачи).

7. 21*

   323

   Высокая производительность контроллеров обеспечивается с помощью 32-разрядного МП, сопроцессора (КР-310), оптимальной организации вычислительного процесса, реактивности обработки прерываний. Большая производительность систем на базе кон­

9. троллеров серии КОНТРАСТ определяется повышенной скоростью контроллерной сети и шлюзовых каналов, возможностью парал­лельного шлюзования ЭВМ верхнего уровня к сети и одновремен­ного обмена данными через любое число контроллеров.

8. Фирменное ПО, реализующее все функции контроллера в РВ, является резидентным и поставляется вместе с контроллером.

Контроллеры РК-131/300, КР-300 прошли промышленные ис­пытания и находятся в эксплуатации.

Промышленный контроллер повышенной надежности КР-ЗООИ серии КОНТРАСТ

Этот контроллер разработан как очередная модель серии КОНТРАСТ на основе опыта промышленной эксплуатации кон­троллеров КР-300. В контроллере КР-300И реализован комплекс программно-аппаратных решений, обеспечивающих его эффек­тивное применение в системах измерения, регистрации, управле­ния и защиты с повышенными требованиями к надежности.

Программирование контроллеров осуществляется при помощи двух технологических языков — графического языка функцио­нальных алгоритмических блоков ФАБЛ и текстового процедур­ного языка высокого уровня ПРОТЕКСТ, что не требует привле­чения профессиональных программистов.

Контроллер КР-300И построен на штатной аппаратуре кон­троллера КР-300 и трех дополнительных интеллектуальных моду­лей с встроенными микропроцессорами:

• ввода/вывода аналоговых сигналов МСА 2 (8 каналов ввода и 2 канала вывода унифицированных сигналов 0 + 5, 4 + 20 мА с полной гальванической развязкой между каналами и системой);

• ввода аналоговых и вывода дискретных сигналов МДА 2 (8 каналов ввода унифицированных аналоговых сигналов 0 + 5, 0 + 20, 4 + 20 мА и 4/2 канала вывода дискретных/ импульсных сигналов с полной гальванической развязкой между каналами и системой);

• интерфейсных каналов, содержащих 4 последовательных асинхронных канала, каждый из которых обслуживается отдель­ным микропроцессором.

Модули MAC 2 и МДА 2 благодаря встроенному микропро­цессору обеспечивают:

• автономное, без участия центрального процессора, управ­ление процессами ввода/ вывода, аналого-цифрового и циф­ро-аналогового преобразования, а также автоматическую калиб­ровку и настройку на тип сигнала аналоговых каналов в цикли­ческом режиме;

• возможность выбора одного из четырех интервалов интег­рирования в АЦП в целях повышения точности входных анало­говых каналов — 20, 40, 80, 160 мс (12, 13, 14, 15 разрядов соот­ветственно);

— автономное широтно-импульсное модулирование импульс­ных выходных сигналов; встроенные средства диагностики и ус­тановки выходов в заданное состояние в аварийных ситуациях.

Концепция построения контроллера КР-300И реализует принцип нечувствительности технологических программ к осо­бенностям построения и работы аппаратуры ввода/вывода анало­говых сигналов и датчиков этих сигналов. Технологическая про­грамма строится в терминологии номеров входных и выходных аналоговых и дискретных каналов и функций обработки инфор­мации.

В контроллере КР-300 при рестарте нет необходимости за­грузки системных и прикладных программ, так как они записаны во флэш-памяти, находящейся в адресном пространстве процес­сора. БД контроллера сохраняется в статической памяти благода­ря встроенной резервной батарее, поэтому для рестарта необхо­димо только инициализировать процессор и установить выходы контроллера (сбросить при холодном пуске или подтвердить пре­дыдущие значения из БД технологической программы при про­сечках питания, на это затрачивается примерно 500 мкс. После операций рестарта начинает выполняться технологическая про­грамма.

8.1.6. РС-СОВМЕСТИМЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ КОМПАНИИ «ТЕКОН»

Сфера деятельности российской компании «ТЕКОН» — разра­ботка и производство средств автоматизации, в основном элек­тро- и теплоэнергетики. В ассортимент продукции входят ПЛК МФК, ТКМ-21, ТКМ-51, ТКМ-52 различной мощности и ком­плектные шкафы автоматики на их основе, ЛВС для СА, а также встроенная программная поддержка и инструментальные про­граммные средства.

Значительное внимание уделяется обеспечению стыковки программных средств контроллеров компании с современными SCADA-системами. Наличие стандартных интерфейсов и разра­ботка собственного ОРС-сервера позволяют системным интегра­торам практически без ограничений применять контроллеры компании «ТЕКОН» в различных АСУТП.

ПК-совместимые многофункциональные контроллеры (МФК) предназначены для реализации функций контроля, программного регулирования, логического управления, многоконтурного регули­рования, выполнения сложных алгоритмов управления, требую­щих большой вычислительной и информационной мощности.

Контроллеры интегрируются в промышленные ЛВС уровней LAN и fieldbus (Bitbus, CAN, Ethernet, Astranet).

Информационная мощность: процессор 586 — 133 МГц, дис­кретные входы — 768, выходы — 640, аналоговые входы — 256, выходы — 128. Рабочий диапазон температур 5 + 50°С. Система не требует принудительного охлаждения. Возможность резервиро­вания (дублирования). Системное ПО (СПО) контроллера МФК состоит из ОС Linux, сервера ввода/вывода, сервера глобальных переменных, целевой задачи ISaGRAF.

Основные характеристики СПО

• многозадачность: число задач, одновременно решаемых в системе, ограни­чивается лишь объемом ОЗУ;

• мягкое РВ с временем реакции 10 мс;

• защищенность от программных сбоев: ОС и каждой задаче выделяется виртуальное адресное пространство, защищенное от «проникновения» других за­дач;

• поддержка всех аппаратных ресурсов контроллера (Flash-диски, RTC, Watch Dog, Ethernet, последовательный и параллельный порты и др.).

Сетевые средства, входящие в состав СПО (сервис TCP/IP), обеспечивают:

• удаленную отладку пользовательских программ;

• конфигурирование системы в целом (включая ввод/вывод);

• копирование файлов;

• доступ к глобальным переменным контроллера.

Система программирования контроллера

Tecon СХ (Текон Си Икс) — система подготовки технологиче­ских программ пользователя для контроллера МФК на языке Си, имеет экранный интерфейс, аналогичный оболочкам Borland и Текон С+, поддерживает написание и удаленную отладку много­задачных проектов (Ethernet, Arcnet, RS-232) на реальном кон­троллере. Библиотеки Текон СХ предоставляют пользователю удобный интерфейс к модулям ввода/вывода и сетевым ресурсам для организации обмена данными между задачами как в одном контроллере, так и между контроллерами в системе. Среда разра­ботки не имеет ограничений на число проектов и рассчитана на пол ьзовател ей- програм м истов.

Известная система программирования контроллеров IsaGRAF разработки фирмы CJ International (более 100000 лицензий по всему миру) сегодня может быть использована при подготовке программ для контроллеров МФК. IsaGRAF — это полная под­держка всех языков стандарта IEC 1131-3 (Международный стан­дарт «Программируемые контроллеры. Языки программирова­ния»: язык последовательных функциональных схем (SFC); язык релейных диаграмм (LD); язык функциональных блоковых диа­грамм (FBD); структурный текст (ST); язык инструкций (IL). Версия IsaGRAF v.3.32 полностью русифицирована.

Технологический контроллер моноблочный ТКМ-51 предназна­чен для реализации функций контроля, программно-логического управления, регулирования, противоаварийных защит и блокиро­вок, систем учета теплоты и энергоресурсов.

Информационная мощность: дискретные входы — 192, выхо­ды — 160; аналоговые входы — 64, выходы — 32. Рабочий диапа­зон температур 5 + 50°С. Система не требует принудительного ох­лаждения. Имеется возможность резервирования (дублирования). Исполнение — настенный моноблок.

ТКМ-51 — настенный защищенный конструктив (один модуль вычислительный, до четырех модулей ввода/вывода). В ТКМ-52 используется ПК-совместимый процессорный модуль.

Встроенное СПО контроллера включает:

• многозадачную ОС РВ OS 51 (до трех пользовательских за­дач с временем переключения задач до 1 мс;

• диалоговую программу конфигурирования контроллера SETUP;

• программу DEBUG, обеспечивающую доступ к вводу/выво­ду и памяти контроллера со встроенной консолью;

• самодиагностику процессора и модулей ввода/вывода;

• систему ввода/вывода;

• поддержку ЛВС Bitbus, интерфейсов RS-232,-485, парал­лельного интерфейса.

СПО обеспечивает:

• сетевой обмен в режиме РВ;

• удаленную загрузку, отладку и запуск прикладных программ;

• удаленный доступ к ресурсам памяти прикладной програм­мы и области памяти данных в режиме on-line;

• встроенные консоли в режиме on-line для отображения па­раметров и ввода информации оператором АСУТП.

Система программирования контроллера Tecon С+ — система подготовки технологических программ пользователя для контрол­лера ТКМ-51 на языке Си, имеет экранный интерфейс, анало­гичный оболочкам Borland и Tecon СХ, поддерживает написание и удаленную отладку пользовательских программ (Bitbus, RS-232) на реальном контроллере, учитывает особенности организации системного ПО контроллеров — библиотечные функции «проши­ты» в системной памяти контроллера. Библиотека Tecon С+ пре­доставляет пользователю удобный интерфейс к модулям вво­да/вывода, часам РВ и другим аппаратным ресурсам. Поддержи­вается одновременная работа до 16 таймеров, 16 счетчиков, 32 детекторов и 32 триггеров. Среда разработки не имеет ограниче­ний на число проектов и рассчитана на пользователей-програм­мистов.

Технологический контроллер моноблочный ТКМ-52 предназна­чен для сбора, обработки информации, реализации функций контроля, программно-логического управления, регулирования, противоаварийных защит и блокировок, систем учета теплоты и энергоресурсов в составе распределенных иерархических или ло­кальных автономных АСУТП.

Информационная мощность: процессор 586 — 133 МГц; дис­кретные входы — 192, выходы — 160, аналоговые входы — 64, вы­ходы — 32. Рабочий диапазон температуры 5 + 50°С. Система не требует принудительного охлаждения. Возможность резервирова­ния (дублирования). Исполнение — настольный моноблок.

ТКМ-52 — это модульный защищенный конструктив (модуль центрального процессора, до четырех модулей ввода/вывода). В ТКМ 52 используется ПК-совместимый процессорный модуль.

Системное ПО контроллера ТКМ 52 состоит из ОС системы (Linux), серверов ввода/вывода и глобальных переменных, целе­вой задачи IsaGraf и программы DEBUG.

Основные характеристики СПО такие же, как для ТКМ 51.

8.1.7. ПТК УНИКОНТ

Этот ПТК создан (НПО «Квантор») для обеспечения систем промышленной автоматики:

Комплекс включает:

• ПЛК, в том числе всепогодные необслуживаемые;

• УСО, в том числе выносные многоканальные измеритель­ные преобразователи, ИУ бесконтактные и релейные, пускатели бесконтактные 220/380В от 5 до 25 А;

• рабочие станции;

• оборудование для АРМ оператора-технолога, в том числе пульты, информационное табло, клавиатуры функциональные;

• сетевые средства, в том числе мультиплексоры RS-232, ИРПС, сетевые адаптеры и ретрансляторы Arcnet;

• пакеты прикладных программ.

Контроллеры изготавливаются на базе микропроцессоров Intell 80С186, 80386, 80486, рабочие станции — на базе микропро­цессоров Pentium 11.

ПТК Униконт позволяют компоновать СА требуемых конфи­гураций, в том числе территориально рассредоточенные. Устрой­

ства связи с объектом обеспечивают ввод/вывод любых сигналов ГСП. Возможна также метрологическая аттестация измеритель­ных каналов. Преобразователи сигналов термопар и термосопро­тивлений имеют пожаробезопасное исполнение. Технические ха­рактеристики контроллеров представлены в табл. 8.2:

Таблица 8.2 Наименование параметров			УК 743.1		УК 743.4			УК 743.2		УК 743.3
1. Тип микропроцессоров			80С186ЕС		Ме1386ЕХ			803868Х		80486ВХ2
2. Объем ОЗУ Объем ПЗУ	Стат. ОЗУ, Кб	128 - 256		1024			—		—
	Динам. ОЗУ, Мб	—		—			2-16		4-32
Объем ПЗУ	Программируемое ПЗУ, Кб	512		128			64		64
3. (FLASH) Электрический диск, Мбайт					1
4. Доп. блок расш. памяти	ПЗУ (FLASH), диск, Мбайт	1...8
	ОЗУ диск, Мбайт	0,128...1,0
5. Производительность; млн опер/с			2 7			9			50
6. Наличие энергонезависимости часов РВ			да
7. Интерфейс связи			Ethernet, Arcnet, RS-232, RS-485, ИРПС
8. Панель оператора			по заказу
9. Конструктивное исполнение: конструктив и габар. размеры, мм			шкаф напольный (1600x800x450), шкафы навес­ные (500x600x450), (420x500x300)
10. Степень защиты от пыли и брызг			IP 20, IP 54
11. Количество компоновочных мест			7 + 40
12. Рабочий диапазон температур			от 30 до50°С			от 5 до 40° С

Конструктивные контроллеры и комплексы компонуются в навесных и напольных шкафах, которые обеспечивают защиту от пыли и брызг (степень защиты 1Р20ДР54). Рабочий диапазон температур от -30 до +50° С.

Аппаратные средства УНИКОНТ поддержаны ППП, работаю­щими в среде ОС QNX или Windows NT 95/98 и Windows NT.

Применение ПТК УНИКОНТ:

Технические характеристики контроллеров

• создание систем промышленной автоматики, АСУТП, элек­тронных щитов КИПиА;

• создание систем учета и управления ресурсами (газ, жид­кость, тепло-, электроэнергия), а также управление агрегатами, установками, тренажерами;

• испытание моторов, двигателей и т. п.

ПТК УНИКОНТ успешно работают на объектах химической, * газовой, машиностроительной, пищевой промышленности, в энергетике, на транспорте России, Украины и других.