4.4. Вузли нижнього рівня

4.4.1. Апаратні засоби

Вузли нижнього рівня АСКТП найчастіше реалізуються з допомогою програмованих логічних контролерів (ПЛК), які за канальністю поділяють на мало- (приблизно 18-64 входів / виходів), середньо- (приблизно до 320 входів / виходів) та великоканальні (більш 320 входів / виходів). При цьому як додаткові технічні засоби цих вузлів застосовують регулювальні контролери (РК), які теж можуть бути мало-, середньо- та великокана-льні.

Внутрішня структура контролерів – магістральна, тобто до внутріш-ньосистемної шини підмикаються процесор; пристрої оперативної та пос-тійної пам’яті (ППП); зовнішні пристрої; засоби оперативного управління; пристрої цифрового зв’язку та пристрої зв’язку з об’єктом. До основних визначальних показників вузлів з МПК належать:

• характеристика програмного забезпечення;

• ємність оперативної пам’яті;

• алгоритмічна ємність контролера;

• інформаційна ємність контролера;

• точність реалізації функцій контролю та керування;

• тривалість циклу обробки інформації та наявність фонового режиму;

• характеристика інтерфейсів та протоколів підмикання контролера до засобів більш високого рівня керування;

• швидкість передачі інформації до засобів більш високого рівня керу-вання.

Можна виділити три основні напрями, за якими відбуваються зміни у технічному забезпеченні вузлів нижнього рівня АСКТП:

1) поява нових магістрально-модульних контролерів на основі шин-

ної архітектури комп’ютерних засобів, при якій контролери збирають із повністю готових плат. Номенклатура цих плат становить понад 3000 найменувань: процесори, мережеві контролери, блоки пам’яті, мезонинні мо-дулі вводу / виводу зі знімними каналами будь-якого типу (аналого-вого, дискретного, імпульсного) та ін. Плати та рознімання виконані у стандартних форматах Eurocard і вставляються у стандартні конструкти-ви різних типів: рами, стійки, шафи, які мають широкий діапазон викона-ння для різних умов довколишнього середовища: температуру, вологість, наявність пилу, вібрації, електромагнітних шкідливих сигналів;

2) заміна МПК на ІПК та зближення ПЛК з ІПК при використанні у подальшому архітектури клієнт/сервер. При цьому відбувається заміна автономних ПЛК з централізованим вводом/виводом інформації і нескла-дною графікою – відкритими мережами, що охоплюють такі виробничі шини, як Profibus, з використанням розподілених інтелектуальних сис-тем, тривимірної графіки, а також стандартного ПЗ, орієнтованого на ОСРЧ у зв’язку з тим, що контролери керують технологічними процеса-ми, включаючи і усунення аварійних ситуацій, в реальному часі, і тому практично завжди повинні мати ОС «жорсткого» РЧ;

3. збільшення питомої ваги вбудованих вузлів. Характерною рисою систем автоматизації нижнього рівня є те, що вони часто безпосередньо вбудовуються у промислове («бортове») обладнання. Ці системи розта-шовують на самому об’єкті, і часто вони повинні працювати поза примі-щеннями або в приміщеннях без опалення. У багатьох випадках комп’ю-тери або контролери цих систем є частиною агрегата або механізму, то-му їх називають вбудованими (Embedded) і висувають до таких засобів специфічні вимоги, що, насамперед, пов’язані з вібростійкістю, ударо-стійкістю, розширенням робочого діапазону температур, малими габа-ритними розмірами та невеликою споживаною потужністю. Можливі та-кож вимоги щодо вибухобезпечності, радіаційної стійкості, стійкості до хімічних агресивних середовищ та потужних електромагнітних полів. Фу-нкціональні особливості вбудованих засобів зводяться до такого:

• наявність сторожового таймера (Watchodog Timer), що автоматич-но перезапускає систему в разі зависання програми;

• зберігання параметрів Setup в енергонезалежній пам’яті без засто-сування спеціальних батарейок; програма Setup може бути запущена при завантаженні ПК і призначена для перегляду і модифікації незале-жної CMOS-пам’яті, яка зберігає інформацію про параметри конфігурації ПК (кількість і тип нагромаджувачів на магнітних дисках, тип відіоадап-тера, наявність співпроцесора тощо), має електронні часи. CMOS-па-м’ять – це мікросхема, яка розташована на системній платі і живиться від спеціальної батарейки чи акумулятора, що може розташовуватися усередині цієї мікросхеми;

• завантаження операційної системи із ППП;

• використання як нагромаджувачів електроних дисків на базі флеш-пам’яті.

Вбудовані ПК умовно можна поділити на дві групи. До першої на-лежать ПК, що мають кілька плат, об’єднаних системною шиною; до другої – одноплатні ПК. Використання стандартного підходу з системною шиною дозволяє створювати функціонально більш потужні системи ке-рування, гнучкі при переконфігуруванні та налагодженні на конкретний додаток. Одноплатні ПК, які не мають засобів підтримки системної шини, можуть виявитися дешевшими в тому разі, коли особлива гнучкість не-потрібна. Однак одноплатні ПК, як правило, мають шину розширення (Mezzanine Bus) для підмикання додаткових плат, які виконують специи-фічні функції.