Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Программируемые логические контроллеры. Учебное пособие
.pdf
FLASH..…………………….............................512
Таймер реального времени..............................RTS
Последовательные интерфейсы......................RS-232, -485
По заявке заказчика ОАО "Электромеханика" готово
доукомплектовать контроллер процессорными модулями,
имеющими следующую техническую характеристику:
Тактовая частота, МГц....................................25/40
Память:
SRAM , Кбайт/Мбайт ….................................256
DRAM, Мбайт……….…….............................512
Таймер реального времени..............................RTS
Последовательные интерфейсы......................RS-232 (два канала)
Программы пользователя загружаются в энергонезависимое
ОЗУ. Для контроля работы процессорного модуля предусмотрен
энергонезависимый таймер реального - времени RTC, микросхема
Watchdog, одноуровневый арбитр шины VME, семиуровневый
арбитр прерываний. Информационная связь с внешним миром
осуществляется через радиальный интерфейс RS-232 и
магистральный последовательный интерфейс RS-485. Оба
интерфейса выведены на переднюю панель модуля.
В состав ПКЭМ-3 входят модули устройств связи с объектом
собственного производства, выполненные на основе современной,
высококачественной элементной базы ведущих зарубежных
изготовителей. Все модули ввода-вывода дискретных сигналов
имеют гальваническую развязку внешних сигналов и шины
контроллера, индивидуальную индикацию состояния канала вводавывода и съемные соединители фирмы WAGO (Германия) для
подключения сигналов объекта управления к контроллеру.
К классу модулей ввода-вывода дискретных сигналов
относятся:
• Ввод 24 - модуль ввода дискретных сигналов напряжением 24
В постоянного тока;
• Ввод 110 - модуль ввода дискретных сигналов напряжением
110 В переменного тока;
-51-
• Ввод 220 - модуль ввода дискретных сигналов напряжением
220 В переменного тока;
• Вывод 24/2 - модуль вывода дискретных сигналов
напряжением 24 В постоянного тока;
• Вывод 220/2 - модуль вывода дискретных сигналов
напряжением 60...250 В переменного тока;
• Вывод-реле - модуль вывода дискретных сигналов (типа
«сухой контакт»).
Технические характеристики данных модулей приводятся в
табл. 2 и 3.
Таблица 2
Время
Наименование
модуля
Число
каналов
Номинальное
напряжение
U
, В
вх.
Номинальный
ток, I
вх.
, мА
задержки
входного
Ввод, 24 16 24 1…5
Ввод, 110 110
15
8
Ввод, 220
220
Наименование
Число
напряжение
Номинальное
модуля
каналов
U
вх.
, В
Вывод, 24/1 8 2
Ток
задержки
нагрузки,
входного
A
сигнала, мс
Короткое
24
Вывод, 24/2 16
Вывод, 220/2 80…250
8
Вывод-реле
48…220
1
2
замыкание,
перегрузка
Перегрузка
сигнала,
мс
15
Таблица 3
Время
К классу модулей ввода-вывода аналоговых сигналов
относятся (табл. 4):
Ввод АЦ (аналого-цифровой) и Вывод ЦА (цифроаналоговый).
Кроме того, ОАО "Электромеханика" может
доукомплектовывать контроллер модулями УСО других фирм:
• быстродействующими счетчиками;
-52-
• модулями управления шаговыми двигателями;
• многоканальным последовательным вводом/выводом;
• памятью;
• графическими контроллерами;
• накопителями HDD и FDD u многими другими модулями.
К гамме собственных модулей относятся универсальный
модуль-носитель мезонинных плат семейства MODPACK;
Наименова-
ние модуля
Ввод АЦ
Вывод ЦА
Сигна-
лы
0..5,
0..10,
±5, ±10
В; 0..20,
±20,
0..5, ±5
мА
50М,
50П,
100М,
100П,
ХА (К),
ХК(L),
ХК(Е),
ЖК(У)
0..5,
0..10,
±5, ±10
В
0..24,
0..20,
4..20 мА
Число каналов
16 нормализованных
сопротивлений
8 (термосопротивле-
ний, термопар)
4
Погрешность
преобразова-
ния, %
15
преобразова-
ния, мс
1 на канал
3 на 4 канала
Таблица 4
Время
ММП. Этот модуль позволяет разместить две мезонинные
платы и организовать комбинированный - модуль ввода-вывода
дискретных, аналоговых, частотных сигналов, различные интерфейсы последовательной передачи данных.
-53-
Каждая мезонинная плата устанавливается через разъемы DIN
на модуль-носитель, на передней панели которого предусмотрен 50контактный разъем.
Технология "модуль в модуле" обеспечивает функциональное
расширение по принципу "включи и работай", экономит время
разработки и снижает ее стоимость.
Номенклатура мезонинных плат настолько широка, что
способна удовлетворить спрос любого заказчика:
- все платы дискретных сигналов имеют гальваническую
изоляцию, различное число входов-выходов, напряжение сигналов
от 5...80 В; имеются платы только входа, только выхода, а также
входа-выхода, для плат выходов ток нагрузки 100 мА... 1 А;
- платы аналоговых сигналов различаются по виду сигналов:
потенциальные или токовые; количеству каналов; быстродействию;
наличию гальванической изоляции;
- платы таймеров/счетчиков классифицируются по числу
входов, разрешающей способности, частотным параметрам; все
платы имеют оптоизоляцию;
- платы последовательного ввода-вывода разнятся количеством
каналов, типом интерфейсов (RS-232, -422, -485; CL и т.д.),
наличием оптоизоляции, скоростью передачи данных;
- платы управления шаговыми двигателями.
Программирование контроллера осуществляется с помощью
инструментальной системы ISaGRAF, работающей в среде
операционной системы реального времени OS-9.
ISaGRAF — это интегрированная среда, поддерживающая
программирование контроллеров в стандарте IEC 1131-3.
Основное достоинство ISaGRAF — простой, понятный
технологу графический интерфейс: встроенные средства отладки,
моделирования, тестирования и документирования, поддержка
промышленных сетей Рго-fibus и Modbus.
Языки программирования ISaGRAF включают в себя:
- язык последовательных функциональных схем (Sequential
Function Charts; Grafcet), описывающий логику программы как
последовательность процедур - шагов (условных переходов);
-54-
- язык функциональных блоковых диаграмм (Function Block
Diagrams), на котором процедура строится из различных
функциональных блоков, имеющихся в библиотеке (арифметических
выражений, управления логикой, ПИД регуляторов, блоков
описания законов управления, мультиплексоров и т.д.);
- язык релейных диаграмм (Ladder Diagrams строящий
программу из логических переключателей;
- структурированный текст (Structured Text) являющийся
языком высокого уровня типа PASCAL; полезен при написании
процедур обработки данных;
- список инструкций (Instruction List);
- язык низкого уровня для создания оптимизированных
процедур;
- интерфейс с функциями на языке ANSIC (при наличии
компилятора).
ISaGRAF позволяет свободно вставлять блоки, написанные на
одном языке, в процедуры, выполненные на другом языке. Он может
поставляться заказчиком как отдельный программный продукт и в
составе компьютера типа Notebook. Такое устройство называется
ПС-3 - программатор системный.
Контроллер комплектуется хорошо известными на российском
рынке автоматизации SCADA-системами Trace Mode и InTouch.
В качестве средств визуализации систем управления на базе
ПКЭМ-3 поставляются панели оператора фирм Exor Elektronic R &
D (Италия) или Allen-Breadly [5].
8. ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
“ИНТЕГРАТОР”
Функции ПТК "Интегратор"
"Интегратор" - это отдельный узел АСУТП, связанный с
подсистемами и/или контроллерами и оснащенный необходимыми в
зависимости от выполняемых функций аппаратными и
программными средствами. Аппаратное и программное оснащение
"Интегратора» - может варьироваться в широком диапазоне - от
недорогого контроллера, выполняющего роль шлюза для нескольких
-55-
промышленных сетей, до крупного сервера с широким набором
функций, объединяющего большое число неоднородных подсистем.
Базовые возможности "Интегратора":
• сбор данных от различных подсистем АСУТП и/или
контроллеров, их обработка, преобразование в единый формат и
передача на верхний уровень для визуализации и архивирования;
• взаимодействие между различными подсистемами АСУТП
и/или контроллерами.
Для реализации этих возможностей в общем случае
"Интегратор" должен обеспечить выполнение перечисленных далее
функций.
1. Одно из базовых требований к "Интегратору" - возможность
функционирования в промышленных условиях эксплуатации
(имеются в виду температура, влажность, вибрация и т.д.). Это
типовое требование к аппаратным компонентам АСУТП, и,
естественно, "Интегратор" также должен ему соответствовать. Более
того, если учесть, что "Интегратор" является, как правило, ядром
системы и его надежность определяет надежность системы в целом,
должна быть предусмотрена в том числе и возможность построения
«Интегратора» из аппаратных компонентов повышенной
надежности.
2. Другая важная группа функций относится
коммуникационным возможностям "Интегратора". Taк как
последний предназначен для того, чтобы объединять самые разные,
в том числе и нестандартные подсистемы, он должен обеспечивать
функции шлюза при передаче данных между подсистемами и между
уровнями АСУТП. Естественно, при выборе аппарате программных
платформ, на базе которых строится "Интегратор" надо
предусмотреть возможность широкого выбора аппаратных и
программных компонентов поддерживающих коммуникации- Эти
компоненты должны поддерживать интерфейсы и протоколы
промышленных сетей, такие как Profibus, Canbus, Modbus, Lonwork и
др., а также локальные сети и их базовые протоколы (TCP/IP,
IPX/SPX, Netbios и т.д.). Кроме того, необходимо предусмотреть
работу с удаленными контроллерами или подсистемами и
-56-
соответственно поддержку работы модемов и радиомодемов, а также
поддержку телекоммуникационных каналов и протоколов. Что
касается телекоммуникаций, то существует много ведомственных
нормативов на каналы передачи данных и протоколы и невозможно
создать набор библиотек на все случаи жизни, однако понятно, что
среди аппаратных компонентов "Интегратора" должны быть
устройства сопряжения и интерфейсы, обеспечивающие
возможность работы с синхронными и асинхронными каналами
передачи данных на низких скоростях (до 50 бод).
3. Обеспечение взаимодействия со SCADA-системами,
СУБД и человеко-машинными интерфейсами (man-machine interface)
- интерфейсами верхнего уровня.
4. Группа специальных функций по интеграции систем и
контроллеров. Набор функций этой группы может быть очень широк
и зависит от применения. Часто требуются следующие функции:
• обработки данных, такие как достоверизация и
масштабирование;
• реализующие комплексные (например, общецеховые)
алгоритмы управления;
• тестирования и диагностики аппаратно-программных
средств;
• поддержки единого времени в системе и привязки его к
астрономическому;
• синхронизации работы подсистем;
• поддержание единой адресации параметров системы:
• организации архивов по выбранным параметрам;
• буферирования информации, резервирования каналов
передачи данных.
Естественно, что конкретная конфигурация, конкретный
вариант "Интегратора" должен обеспечивать выполнение
определенного набора функций, не быть избыточным, а иметь
оптимальные цены и выполняемые функции. Следовательно, одно
из базовых требований к "Интегратору" - его масштабируемость. Это
требование - может быть удовлетворено, если использовать при
-57-
построении "Интегратора" принципы, описанные в следующем
разделе.
Принципы построения ПТК «Интегратор»
Базовые и программные средства «Интегратора»
Основной принцип, используемый при построении
масштабируемых систем, - модульность программного и
аппаратного обеспечения.
Следовательно, в качестве аппаратной платформы
«Интегратора» должна быть выбрана архитектура, представляющая:
• широкий набор процессорных плат различной
производительности;
• большое число модулей ввода-вывода;
• объемный набор коммуникационных
контроллеров и интерфейсов.
Кроме того, аппаратные компоненты «Интегратора» должны
базироваться на популярной и перспективной современной
технологии, поддержанной многими производителями
(отечественными и зарубежными). Это необходимо, так как при
создании любой АСУТП должна быть уверенность в том, что
систему можно будет модифицировать и развивать, что в любое
время можно будет приобрести компоненты, совместимые с
используемыми в системе. Именно по этой причине здесь не
рассматриваются частнофирменные (даже удачные на сегодня)
решения.
Другой принцип - открытость программных и aаппаратных
спецификаций, что нужно для доработки или изменения
компонентов "Интегратора", особенно при его сопряжении с
нестандартными контроллерами и подсистемами.
И, наконец, компоненты "Интегратора" должны удовлетворять
современным международным стандартам. Это касается базового
программного обеспечения, аппаратных и программных
коммуникационных протоколов, магистральных шин,
конструктивов. Данное условие обеспечивает как большой выбор
аппаратных и программных средств в качестве компонентов
"Интегратора", так и возможность использования "Интегратора" в
-58-
роли связующего звена различных подсистем.
Проанализировав современные аппаратные и программные
платформы и стандарты, рассмотрим аппаратные платформы VME и
CompactPCI в качестве базовых.
Аппаратура в стандарте VME
Архитектура VME - самая популярная современна»
магистрально-модульная архитектура. Ее поддерживает более 300
производителей. Эта архитектура идеально подходит для построения
аппаратно-программных комплексов реального времени и
используется для построения мощных "Интеграторов", работающих
по многим направлениям с различными протоколами и подсистемами. Она имеет наиболее широкий спектр модулей ввода/вывода.
Возможны многопроцессорные конфигурации серверов,
построенных на базе архитектуры VME, что позволяет легко
наращивать вычислительные мощности и создавать резервируемые
серверы. При необходимости такие серверы можно оснастить
большими объемами внешней памяти на жестких и энергонезависимых дисках, что часто используется для резервного хранения
трендов и архивов. Для построения интеграционных серверов в
стандарте VME обычно применяются двухпроцессорные
контроллеры, содержащие коммуникационный сопроцессор в
дополнение к основному. Коммуникационные возможности
серверов, построенных на базе архитектуры VMЕ, практически безграничны, так как могут быть расширены стандартными модулями
VME и мезонинными модулями: IP (Industry Pack), ModPack, CXM, реализующими огромный набор аппаратных интерфейсов, таких как
RS-232. -422. -485. Profibus, Ethernet CAN, LON, MIL 1553 и многих
других.
Как правило, на базе платформы VME строятся "Интеграторы"
типа интеграционный сервер или концентратор, что будет
рассмотрено далее.
-59-
Интеллектуальные контроллеры типа IUC
Эта более дешевая и менее мощная архитектура представляет
собой упрощенный вариант архитектуры VME и не предполагает
многопроцессорности. Используется для построения прежде всего
коммуникационных серверов. Контроллеры IUC могут оснащаться
контроллерами сетей CAN, LON. Profibus, Ethernet,
многоканальными последовательными интерфейсами RS-232. -422 и
–485.
Ethernet
Modbus
Коммуникационный
сервер
Модем
Profibus 1
CAN
LON
Profibus N
Рис. 8. Коммуникационный сервер
Аппаратура в стандарте CompactPCI
CompactPCI - новая перспективная магистрально-модульная
технология, активно завоевывающая рынок. Она поддержана
международным стандартом и удовлетворяет всем требованиям к
"Интегратору". Использование этой аппаратной архитектуры для
создания "Интеграторов" обусловлено ее модульностью, большой
номенклатурой плат ввода/вывода в стандарте CompactPCI,
поддержкой стандартных РМС-мезонинов.
Процессорный модуль "Интегратора" можно выбирать из
-60-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]