Производственная и пожарная автоматика / Shishov - Tekhnologii promishlennoy avtomatizatsii 2007

Развитием серии ADAM-4000 стала серия ADAM-6000, представляемая как интеллектуальная система ввода/вывода с интерфейсом Ethernet (таблица 2.16). По своей номенклатуре она фактически повторяет номенклатуру модулей серии ADAM-4000, дополняя ее модулями присущими для построения сети Ethernet, а конструктивно размещаются в таком же корпусе.

Т а б л и ц а 2.16

Интеллектуальная система ввода/вывода ADAM-6000

ADAM-6510 4-портовый промышленный концентратор Ethernet 10 Mбит

ADAM-6520 5-портовый промышленный коммутатор Ethernet 10/100 Мбит

ADAM-6521 5-портовый промышленный коммутатор Ethernet 10/100 Мбит с оптическим портом

ADAM-6017 8- каналый модуль аналогового ввода

ADAM-6050 18-канальиый модуль дискретного ввода/вывода

ADAM-6051 16-канальный модуль дискретного ввода/вывода

ADAM-6060 6-канальный модуль релейной коммутации и дискретного ввода

Рассмотрим еще одну серию подобных устройств – модули удаленного ввода/вывода серии I-7000 компании ICP DAS. Их внешний вид приведен на рис. 2.38.

Р и с. 2.38. Внешний вид модулей удаленного ввода/вывода серии I-7000 компании ICP DAS

Серия включает процессорные модули (контроллеры серии I-7188), коммуникационные модули, модули аналогового ввода и вывода, модули дискретного ввода/вывода, таймеры/счетчики.

Каждый модуль – это функционально законченное устройство, размещенное в пластиковом корпусе из негорючей пластмассы. На корпусе расположены необходимые разъемы и клеммные соединители для винтовой фиксации

84

внешних входных и выходных цепей. Установка модулей может осуществляться как на стандартную несущую 35-миллиметровую DIN-рейку, так и на любую плоскую панель или стену.

Линейка модулей удаленного ввода/вывода сигналов серии I-7000 состоит из устройств, предназначенных для ввода или вывода аналоговых и дискретных сигналов в компьютер или контроллер, имеющий последовательный интерфейс.

Модули объединяются в асинхронную полудуплексную двухпроводную сеть по стандарту RS-485, причем максимальная длина сегмента сети без репитера (усилителя-повторителя) может составлять до 1200 метров, а скорость пе-

редачи данных – 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/с. Ис-

пользуется протокол передачи данных ASCII с форматом данных 10 бит и возможностью контроля четности при передаче данных. Модули, подключенные к одному сегменту сети, могут быть настроены на различные скорости и форматы передачи данных, что позволяет иметь до 2048 модулей в системе.

Устройства серии I-7000 имеют встроенный фильтр помех и изолированные входные и выходные цепи, причем максимальное напряжение изоляции составляет не менее 3000 В. Разброс напряжений питания от +10В до +30В и защита по цепям питания от переполюсовки полярности подключения питания значительно повышает живучесть модулей.

Настройка и калибровка модулей осуществляется программным способом. Параметры конфигурации, такие как адрес, скорость обмена по последовательному каналу связи, наличие проверки контрольной суммы команды, диапазон изменения входных и выходных сигналов и их размерность, вид представления измеренных значений и некоторые другие параметры сохраняются во встроенном электрически

По своим техническим характеристикам и системе команд контроллеры и модули серии I-7000 аналогичны изделиям других производителей, представленным на рынке России в настоящее время и совместимы с ними.

Отметим особенности, выделяющие модули серии I-7000 среди аналогичных изделий других производителей:

•широкий диапазон скоростей передачи данных - от 1200 до 115200 бод;

•особенность самонастройки конверторов I-7520 на скорость передачи данных, благодаря чему в системе может быть до 2048 модулей, работающих на 8 различных скоростях;

•объединение до 256 модулей в один сегмент без репитера;

•программная настройка всех основных параметров (адрес, скорость обмена, тип входа/выхода);

•высокое напряжение изоляции входных и выходных цепей;

•прямая замена модулей других серий.

Каждый из модулей серии I-7000 имеет двойной сторожевой таймер (WatchDog). Первый сторожевой таймер представляет собой аппаратно реализованное устройство, которое перезапускает модуль в случае его зависания, не позволяя тем самым прерваться управляемому технологическому процессу или

85

потерять контроль за считываемыми данными. Второй сторожевой таймер является программным. Он постоянно отслеживает наличие передачи данных в сети (интерфейс RS-485). Если по истечении заданного интервала времени никаких посылок не было, то делается вывод об отказе центрального управляющего компьютера (контроллера) или обрыве коммуникационных линий. В такой ситуации все выходы модуля переводятся в заранее предустановленные для подобного случая состояния. В результате при возникновении нештатной ситуации имеется возможность удерживать параметры технологического процесса в пределах нормы до устранения неисправности.

Очень важная особенность – возможность "горячей" замены любого модуля в любой точке сети без выключения питания. Данное свойство существенно увеличивает ремонтопригодность всей системы без остановки технологического процесса и предоставляет возможность дальнейшей ее модернизации и расширения.

Модули аналогового ввода преобразуют аналоговый входной сигнал в инженерные единицы измерения и передают данные по интерфейсу RS-485 в формате ASCII. При помощи них можно измерять напряжение, силу тока, температуру, давление и другие типы входных аналоговых сигналов. Имеются встроенные функции линеаризации, программной калибровки, преобразования шкалы входного сигнала. В модулях нет переключателей, нуждающихся в предварительной установке. Все модули имеют встроенный микропроцессор для управления 16 разрядным аналого-цифровым преобразователем. Большинство модулей имеют семисегментные цифровые индикаторы, на которых непосредственно отображается значение измеряемого параметра.

Модули аналогового вывода обеспечивают стандартные выходные сигналы в виде различных значений напряжения и силы тока. Данные модули содержит микропроцессор, управляющий выходным цифро-аналоговым преобразователем. Модули могут запоминать стартовые значения, которые будут присутствовать на выходе после включения питания. Кроме того, предусмотрена возможность ограничения скорости нарастания выходного сигнала. При этом модули содержат встроенный входной АЦП, позволяющий контролировать значения выходного параметра (наличие обратной связи).

Модули дискретного ввода/вывода содержат разное количество входных и выходных каналов, причем как с общим проводом, так и изолированных, как совместимых по уровню с ТТЛ, так и релейных типа "сухой контакт". Все входные модули имеют возможность блокировки отдельных каналов в процессе работы. Кроме того, они имеют встроенные счетчики событий, которые можно программно подключать к дискретным входам.

Всостав серии входят модули таймеров/счетчиков. Например, модуль I-7080 оборудован двумя 32-битными счетчиками и программируемым таймером для измерения частоты. Имеется входной программируемый цифровой фильтр для фильтрации помех входных сигналов. Модуль I-7080D может отображать показания на пятиразрядном светодиодном индикаторе.

Всостав серии входят коммуникационные модули. Например, модули типа I-7520 необходимы для преобразования сигналов стандарта RS-232 в

86

RS 485, а также гальванической развязки контроллеров от сети на основе интерфейса RS-485. Модули I-7510 являются повторителями (репитерами) и служат для гальванической развязки и усиления сигналов в отдельных сегментах системы управления. При помощи одного такого повторителя можно удлинять (наращивать) сегменты сети на основе RS-485 на 1200 метров.

Для обмена информацией между удаленными устройствами в качестве физической среды обмена информацией можно использовать радиоканал, применяя для этих целей модули радиомодемов, входящих в серию I-7000. В настоящее время производятся радиомодемы на частотные диапазоны 900 МГц и 2400 МГц. Модули радиомодемов позволяют устанавливать связь типа "точка - точка" и "точка - мультиточка" на расстояние до 5 км.

9. ТИПОВЫЕ СРЕДСТВА ОРГАНИЗАЦИИ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО ИНТЕРФЕЙСА

Оператору для решения задач возрастающей сложности требуется все больше информации. При этом огромную роль начинают играть системы (устройства) организации человеко-машинного интерфейса (HMI). В первую очередь устройства HMI предназначены для взаимодействия с оператором, однако в настоящее время они все шире принимают на себя функции и устройств обработки информации с повышенными коммуникационными возможностями.

Главная особенность современных средств HMI является их интеллектуализация – они становятся равноправными элементами распределенных систем управления. В их состав включается процессор, который выполняет свою программу работы. Таким образом, устройство HMI превращается в специализированный контроллер, основной функцией которого является получение от человека и выдача человеку управляющей информации с помощью встроенных кнопок, индикаторов и т. п. Общение с другими элементами распределенной системы осуществляется современными устройствами HMI по цифровой сети. Широкий выпуск устройств HMI и их унификация обеспечивают минимальные сроки разработки систем управления, простоту их модернизации.

Вданном разделе будут продемонстрированы основные направления создания устройств HMI, их типы. Представленный материал ни коей мере не будет претендовать на полноту рассмотрения этой области, т.к. количество производителей таких устройств и следовательно их типо-номиналов очень велико.

Впростейшем случае, для того чтобы контроллер превратился в систему управления подвластную оператору, необходимы кнопки управления.

Для таких случаев фирма Siemens выпускает кнопочные панели трех типов: SIMATIC РР7, РР17-I, РР17-II. Общий вид панелей показан на рис. 2.39.

87

Р и с. 2.45. Система SIMATIC С7-634/Р

Система SIMATIC C7-626 используется для решения сложных задач автоматического управления, требующих использование графических возможностей человеко-машинного интерфейса (рис. 2.46). Система выпускается в следующих модификациях: С7-626, С7-626/Р, С7-626DP, C7-626/P DP.

Всостав SIMATIC С7-634/Р входит:

•центральный процессор с объемом памяти 96 Кбайт;

•панель оператора SIMATIC ОР25;

•встроенный интерфейс ведущего/ведомого устройства PROFIBUS-DP

•МРI интерфейс

•встроенный интерфейсный модуль IM 360 для расширения системы ввода/вывода модулями SIMATIC S7-300;

•интерфейс для подключения принтера;

•буферная батарея для сохранения данных;

•16 входов для ввода и 16 выходов для вывода дискретных сигналов напряжением 24В;

•4 входа для ввода и 4 выхода для вывода аналоговых сигналов;

•4 универсальных входа;

•возможность подключения одного модуля ввода/вывода С7;

•наличие встроенного интерфейса PROFIBUS-DP, позволяющего использовать в системе ввода/вывода широкий спектр компонентов распределенной периферии SIMATIC DP.

Р и с. 2.46. Система SIMATIC С7-626

Siemens выпускает различные графические панели оператора. Например панели оператора ОР27/ОР37 (рис. 2.47) позволяют создавать графические

92

изображения управляемых установок или станков и в режиме реального времени отображать протекающие в них процессы и управлять ими. Машинные данные могут представляться на этих устройствах визуализации и обслуживания в виде гистограмм и графических объектов, меняющих свой вид в зависимости от состояния переменных программы управления.

Они имеют следующие функции промышленного применения:

1.управление рецептурами;

2.отображение статуса управляемой установки;

3.резервное копирование и восстановление данных проекта/рецептур;

4.интегрированный порт подключения принтера;

5.функции программатора.

Р и с. 2.47. Панели оператора ОР27/ОР37 Siemens

Удобны в работе сенсорные панели Siemens ТР27/ТР37 (рис. 2.48). Они позволяют управлять процессами прямо с экрана. Простые, самопоясняющиеся графические кнопки упрощают управление и помогают избежать ошибок.

Основные свойства эти панелей:

1.быстродействующие графические способности;

2.высококонтрастный TFT и STN дисплей обеспечивающий прекрасную читаемость;

3.ССFL панель с подсветкой с временем жизни превышающим 25000 ча-

сов;

93