[ «ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И КОНТРОЛЛЕРЫ Допущено Учебно-методическим объединением вузов по образованию в области автоматизированного машиностроения (УМО АМ) в качестве учебного ...»
МОДУЛИ SMART
SM-DIN1 8 дискретных входов, = 24 В, оптоизоляция SM- 8 дискретных выходов, = 24 В, 500 мА, опDOUT1 тоизоляция 2500 В НаименоОписание модуля вание SM-ACI1 8 дискретных входов, ~ 80 – 264 В, оптоизоляция 2500 В SM-ACO1 6 дискретных выходов, ~ 80 – 264 В; 0,3 А SM-REL1 6 релейных выходов, до 250 В, до 2 А, нагрузка до 60 Вт/125 ВА, время переключения 4 мс, SM-SSI Модуль управления серво-приводом – 1 SSI 2 дискретных входа = 24 В, 1 дискретный выход = 24 В/500 мА, аналоговый выход SM-DAD1 4 аналоговых входа +/– 10 В, АЦП – 12 бит;SM-ADC1 6 аналоговых входов +/– 10 В (0... 20 мА), АЦП – 12 бит, оптоизоляция 1000 В SM-DAC1 6 аналоговых выходов +/– 10 В (0 … 20 мА), ЦАП 12 бит, оптоизоляция 1000 В SM- 4 входа для термопар, погрешность преобTHERM разования 0,2 С, оптоизоляция 1000 В SM-PT100 4 входа для термометров сопротивления Pt100, погрешность преобразования 0,2 С, SM-RS232 Дополнительный последовательный порт RS232 (без модемных сигналов, один на SM- Счетчик 24 бит, 3 дифференциальных входа, частота до 300 кГц; 2 выхода, максимальная COUNT SM- 2 счетчика 16 бит, 2 дифференциальных входа, частота до 300 кГц; 2 выхода, максиCOUNT
МОДУЛИ СЕТЕВЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ ДЛЯ SMART
SM2-CAN Контроллер сети CAN, скорость обмена SM2-DP Контроллер сети Profibus-DP, 12 Mbоd, SM2-ETH Контроллер Ethernet На рис. 3.9 представлены некоторые модули контроллера SMART2.Программирование контроллеров SMART. Традиционно программируемые логические контроллеры ПЛК (PLC) программируются на технологических языках программирования с использованием библиотеки алгоритмов контроллеров. Контроллеры SMART одни из первых контроллеров, которые сочетают в себе лучшие черты промышленного компьютера и традиционного PLC.
Рис. 3.10. Использование контроллеров SMART2 в сети Profibus Контроллеры SMART имеют многозадачную, многопользовательскую операционную систему реального времени OS-9, при этом программирование может вестись обычными средствами программирования (для OS-9 – ассемблер 68К, компилятор «Ultra-C» (стандарт ANSI-C, С++), интегрированная среда FasTrak для Windows).
Несколько контроллеров SMART могут быть связаны между собой и с другими контроллерами промышленной сетью Profibus или CAN (Controller Area Network) (рис. 3.10).
Программирование контроллеров SMART может осуществляться также с использованием технологических языков программирования, соответствующих международному стандарту IEC61131-3, например, с помощью пакета ISaGRAF фирмы CJ International. При использовании в сочетании с OS-9 ядро ISaGRAF выполняется точно так же, как и любая пользовательская задача, и принимает управление загруженным в PLC приложением. Платформой разработки для ISaGRAF служит персональный компьютер с операционной системой Windows.
СРЕДНЕ- И МНОГОКАНАЛЬНЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ
ОАО «Завод Электроники и Механики» поставляет многофункциональные высокопроизводительные контроллеры нового поколения серии КОНТРАСТ, ориентированные на работу в составе сложных систем автоматизации различной архитектуры в качестве устройств нижнего уровня или в качестве автономных устройств [28].Широкое применение современных электронных компонентов ведущих зарубежных производителей позволило обеспечить высокие, на уровне современных зарубежных аналогов, технические характеристики контроллера, а конструктивная унификация с отечественными приборами Р-130 – сравнительно низкую стоимость контроллеров.
В настоящее время в состав серии КОНТРАСТ входят контроллеры двух типов – РК-131/300 и КРЭти контроллеры предназначены для построения современных автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) и позволяют выполнять оперативное управление с использованием персональных ЭВМ, автоматическое регулирование, автоматическое логикопрограммное управление, автоматическое управление с переменной структурой, защиту и блокировку, сигнализацию, регистрацию событий.
Контроллеры имеют проектную компоновку, которая позволяет пользователю выбрать нужный набор модулей и блоков согласно числу и виду входных-выходных сигналов.
В контроллеры встроены развитые средства самодиагностики, сигнализации и идентификации неисправностей, в том числе при отказе комплектующих изделий, выходе сигналов за допустимые границы, сбоев в ОЗУ и т.п. Для дистанционной сигнализации об отказе предусмотрены специальные дискретные выходы.
Контроллеры РК-131 и КР-300 применяются для управления сложными технологическими процессами со средним и большим числом контролируемых параметров и управляющих сигналов в различных отраслях промышленности, агропромышленном комплексе, коммунальном хозяйстве.
Состав контроллеров серии КОНТРАСТ. Контроллеры являются проектно-компонуемыми изделиями, содержащими базовый комплект аппаратуры и проектно-компонуемый комплект, состав которого зависит от номенклатуры и числа каналов ввода-вывода информации. Модификация центрального блока и состав дополнительных блоков определяются картой заказа.
В состав контроллеров входят (табл. 4.1) [29]:
Центральный блок – блок контроллера БК.
Блоки устройств связи с объектом БУСО.
Наименова- ОбознаСостав Контроллер РКблок БУСО Блок БК- Шасси, процессорный модуль, контроллера 131/ Процессор- ПРЦ- Микропроцессор 80С386ЕХ, ный модуль 131/ Лицевая ПЛ-1 12 клавиш, 9 (5) цифровых, Контроллер КР- Блок БК-300 Шасси, процессор, ПК, контроллера 3 модуля УСО Процессор- ПРЦ-300 Микропроцессор 80С386ЕХ, ный модуль кб, флэш-диск 1 Мб, таймеркалендарь, сторожевой таймер, 1 МКА, 1 ШК, РПО Встроенный ПК-300 12 клавиш, 12 цифровых, или пере- светодиодных и шкальный пульт кон- 4 режима оперативного управтроллера ления, 2 инженерных режима Модуль ана- МАС 8 АI, (8*1); 2 АО, (2*1) логовых сигналов Модуль ана- МДА 8 АI, (8*1); 4 DО, (4*1), ТК, дискретных сигналов Модуль МСД 0/16 16 DО, (16*1), ТК, 24V DC дискретных МСД 4/12 4 DI (4*1), 24V DC; 12 DО, Наименова- ОбознаСостав Модуль вы- МАВ-8 8 АО, (4*2) вода унифи- (КР-300) цирован-ных аналоговых сигналов усилителей сигналов ТП Блок усили- БУС-10 2 ТС телей сигналов ТС Блок усили- БУМ-10М 4DI, (2*2), 24V DC; 4 DO, ности вводавывода ния Конвертер ПИ1 1 RS-232C/RS- RS-232C/RSКонвертер ПИ2 1 RS-232C/ИРПС RSC/ИРПС Блок расши- БУСО- до 4-х модулей УСО рения УСО питания БУСО Комплект МБ межблочных КБС и клеммномодульных соединителей Условные обозначения:
МКА – асинхронный канал сети МАГИСТР-А;
ШК – шлюзовой канал;
РПО – резидентное программное обеспечение (исполнительная система); АI/АО (DI/DО) – входные/выходные аналоговые (дискретные) сигналы;
АС (DС) – дискретные сигналы переменного (постоянного) тока;
ТП (ТС) – сигналы термопар (термосопротивлений);
(N*M) – организация гальванической развязки (N групп по M каналов в группе).
Блоки питания БП-Ш, БП-4М (БП-1).
Комплект блоков усилителей и переключателей сигналов.
Блок расширения и блоки преобразователя интерфейсов.
Межблочные и клеммно-блочные соединители.
Связь блоков контроллера КР-300 представлен на рис. 4.1.
Блок контроллера БК ведет обработку информации в цифровой форме по запрограммированным пользователем алгоритмам управления, производит обслуживание лицевой панели ПЛ. В состав блока контроллера входит модуль процессора ПРЦ-301 и до трех модулей ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов. На лицевой панели блока размещены органы оперативного контроля и управления.
На задней панели расположены гнезда пяти разъемов: трех – для подключения датчиков и исполнительных механизмов (цепи УСО), одного – для подключения шины параллельного интерфейса (БУСО), одного – для подключения приборных цепей (БП): питания, аварийных цепей и сетевого интерфейса.
БЛОК КОНТРОЛЛЕРА БК
Переменное исполнение Основная частьМАС МАС
МДА МДА
МСД МСД
МАВ МАВ
КБС-1, КБС-2, КБС-3, КБС-22, КБС-32, КБС-33 БП- БУТ-10, БУС-10, БУМ-10, БПР- Входные и выходные сигналы Рис. 4.1. Связь блоков контроллера КР- Блоки БУСО предназначены для увеличения числа входов-выходов контроллера. Каждый блок БУСО содержит до 4 модулей ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов. На задней панели блока расположены гнезда шести разъемов: одного – для подключения к блоку контроллера, одного – для подключения питания, четырех – для подключения датчиков и исполнительных механизмов.Блок расширения БР предназначен для согласования параллельного интерфейса при подключении к блоку контроллера двух, трех или четырех блоков БУСО.
Блоки преобразователя интерфейса ПИ-1 и ПИ-2 используются для преобразования последовательных интерфейсов, соответственно RS-232C/RS-485 и RS-232C/ИРПС.
Блок питания БП-Ш предназначен для питания блока контроллера БК, а также для подключения к контроллеру внешних интерфейсов. Блок питания БП-Ш вырабатывает три нестабилизированных напряжения 24 В постоянного тока, которые используются для питания:
блока контроллера БК;
цепей дискретного ввода-вывода БК;
цепей аналогового вывода БК;
интерфейсных цепей БК;
цепей аварийного выхода БК;
усилителей БУТ-10, БУС-10.
БУСО, а также для питания цепей дискретного ввода-вывода и аналогового вывода контроллера.
Некоторые технические характеристики контроллеров КОНТРАСТ Аналоговые сигналы Унифицированные сигналы Дискретные сигналы 0 – 30 В (0,3 А), 0 – 220 В Число модулей УСО:
Максимальное число аналоговых/дискретных входоввыходов:
Число анал./дискр. входов- до 1860 / до 5890 / Объем одного сообщения до 60 / 960 числ./дискр.
Топология и интерфейс се- Моноканал, RS-485, до 1, Связь с верхним уровнем Количество числ./дискр. макс. 2000 / значений, собираемых контроллером в буфере шлюза за один цикл работы сети
МАГИСТР
кбод Интерфейс шлюзового пор- RS-485/RS-232C/ИРПС, Динамические характеристики контроллеров Время рестарта контролле- 0, ра, с входов, с Реальная (с учетом времени 25,6 кбайт/с (12 000 / обработки сообщений) ско- 2000 аналогорость сети МАГИСТР вых/дискретных сигналов Цикл сети, с (N контролле- 0,005*N, (макс. 0,15 с, при N Скорость передач по шлю- 5000/80 000 аналоговых / зовому порту дискрет-ных сигналов в секунду Интерфейс с персоналом с технологом-оператором верхнего уровня с SCADAсистемами (открытые протоколы шлюзового порта) Интерфейс с инженером Пульт контроллера, ПЭВМ Программирование Классы технологических 1. Язык класса «последоваязыков тельные функциональные 2. Язык класса «структурированный текст» ПРОТЕКСТ (до 64 000 переменных вещественного, целого, Система программирования Программный пакет ИСТОК для компьютера класса IBM PC (текстовый, табличный и графический редакторы, компиляторы, Программирование контроллеров. Программирование контроллера КР-300 осуществляется с использованием двух технологических языков [30]:• языка Функциональных Алгоритмических БЛоков – ФАБЛ;
• языка высокого уровня Процедурный Текст – Протекст.
Язык ФАБЛ наиболее удобен для программирования задач регулирования, язык Протекст – для программирования задач логико-программного управления, пусков, остановов, математической обработки информации, хотя каждый из них является функционально-полным для программирования любых задач.
Программирование контроллеров и отладка программ пользователя ведется при помощи персонального компьютера и пакета ИСТОК (Интегрированная Среда Технического Обслуживания Контроллеров).
Грамматической основой языка ФАБЛ является структура (структурная схема), состоящая из элементов, называемых алгоблоками, и связей между ними. Каждый алгоблок является формальным структурным элементом, которому при программировании присваивается функция путем размещения в алгоблоке определенного алгоритма из библиотеки алгоритмов языка. После этого алгоблок приобретает соответствующие входы и выходы, через которые алгоритм получает входные данные и выдает выходные. Программирование задач на языке функциональных блоков заключается в выполнении следующей последовательности процедур:
• размещение в алгоблоках необходимых алгоритмов;
• конфигурация алгоблоков путем установки связей между входами и выходами алгоблоков, а следовательно, и алгоритмов.
Выполнение программы осуществляется путем последовательного выполнения алгоритмов, размещенных в алгоблоках, по порядку увеличения номера алгоблоков, с первого до последнего. На этом заканчивается один цикл выполнения программы и начинается следующий и т.д.
При обработке каждого алгоблока выполняются следующие действия:
• загрузка входных значений алгоритма;
• вычисление и запоминание выходных и внутренних значений.
Грамматика языка функциональных блоков обеспечивает следующие количественные характеристики:
• максимально возможное число алгоритмов – 255;
• максимально возможное число функций одного алгоритма – 255;
• максимально возможное число входов алгоритма – 127;
• максимально возможное число выходов алгоритма – 127;
• максимально возможное число алгоблоков – 999.
Полный перечень сигналов, обрабатываемых алгоблоками, включает следующие типы:
• аналоговый;
• временной;
• числовой;
• дискретный;
• масштабный коэффициент;
• коэффициент пропорциональности;
• скорость изменения;
• длительность импульса;
• технические единицы.
В контроллере КР-300 благодаря 32-разрядной внутренней архитектуре его процессора все описанное выше многообразие сигналов и параметров настройки без потери скорости выполнения алгоритмов обеспечивается следующим набором типов данных (табл. 4.2).
Соответствие типов данных языка и типов сигналов и параметров алгоритмов приведено в табл. 4.3.
Сигналы и параметры настройки ал- Типы данных Коэффициент пропорциональности Вещественный Размерность аналоговых сигналов и параметров контроллера, а также скорости их изменения определяются в процессе калибровки контроллера и может быть задана в процентах или в технических единицах.
Размерность временных параметров задается диапазоном времени контроллера (старший, младший) и масштабом времени конкретного алгоблока (часы-минуты или минуты-секунды соответственно).
В состав библиотеки языка функциональных блоков входят алгоритмы следующих функциональных групп:
1. Алгоритмы обслуживания лицевой панели контроллера.
2. Алгоритмы обмена по сети МАГИСТР.
3. Алгоримы ввода-вывода информации с УСО.
4. Алгоритмы системного контроля.
5. Алгоритмы регулирования.
6. Динамические преобразования.
7. Статические преобразования.
8. Аналого-дискретные преобразования.
9. Логические операции.
10. Алгоритмы дискретного управления.
11. Алгоритмы группового контроля и управления.
12. Алгоритмы преобразования типов данных.
13. Алгоритмы архивации данных.
14. Алгоритмы повышения достоверности сигналов.
15. Алгоритмы учета.
16. Тестовые генераторы сигналов.
17. Дополнительные алгоритмы.
Алгоритмический язык Протекст является технологическим языком высокого уровня класса «Структурированный текст» и ориентирован на решение логических задач и задач обработки данных по алгоритмам пользователя.
ЯЗЫК ПРОТЕКСТ ЯВЛЯЕТСЯ ТЕКСТОВЫМ ЯЗЫКОМ, ГРАММАТИКА КОТОРОГО
ВКЛЮЧАЕТ В СЕБЯ:
• переменные языка;• операции над переменными;
• выражения;
• операторы;
• встроенные функции.
Технологическая программа пользователя состоит из двух частей: заголовка и программы управления. В заголовке технологической программы содержится информация о конфигурации системы, заказанных переменных, таймерах, а также определяемые пользователем макрорасширения. Структурно (0 – 255), каждый из которых состоит из секций (0 – 255) с операторами языка. Разбиение программы на блоки и секции, а также возможность управления их работой позволяет создавать гибкие программы, структуры которых будут соответствовать структурам управления технологическим процессом.
В языке определены следующие типы переменных:
• числовые;
• временные (таймеры);
• дискретные.
Числовые переменные делятся на целые (ЦК, ЦС, ЦД) и вещественные (ВЩ). Целые переменные (1 байт), стандартный – ЦС (2 байта), длинный – ЦД (4 байта).
Временные переменные (таймеры) – ТМ имеют два формата: секундный (ТМС) и десятимиллисекундный (ТММ).
В программах переменные можно указывать либо в виде типа переменной и ее номера (например, ЦК1, ВЩ5), либо в виде технологического идентификатора (ТЕМПЕРАТУРА 1, ДАВЛЕНИЕ 7 и т.п.), который при трансляции будет заменен препроцессором языка конкретным типом и номером. Это свойство позволяет значительно улучшить читаемость технологических программ при минимальном объеме комментариев.
К дискретным переменным относятся:
• дискретные переменные ДП, соответствующие дискретным входам и выходам контроллера, а также хранящие промежуточные результаты;
• ключи таймеров – КТС, КТМ;
• ключи блоков КБ;
• ключи секций КС.
Ключ таймера служит для отключения или включения соответствующего таймера.
Ключи блоков и секций применяются для блокировки блоков и секций.
Выражения, операторы и встроенные функции языка Протекст. Выражения вычисляются слева направо в порядке увеличения приоритета операций. Количество операндов в выражении не ограничено, но они должны быть либо одинакового, либо совместимых типов. При наличии в выражении переменных различных типов при выполнении арифметических операций происходит соответствующее преобразование типов. Например, если в некоторой арифметической операции в качестве операндов используются данные целого и вещественного типов, то результат будет иметь вещественный тип. Если же при выполнении операции преобразование типов невозможно, происходит генерация ошибки о недопустимых типах операндов.
Операторы бывают следующих типов:
• пустой оператор;
• оператор присваивания;
• оператор управления дискретными переменными;
• условный оператор;
• операторы цикла;
• оператор вызова встроенных функций;
• оператор вызова секции как подпрограммы;
• оператор возврата из подпрограммы;
• оператор чтения выхода алгоблока;
• операторы обмена данными по сети;
• оператор ввода данных с пульта;
• оператор сигнализации данных на пульте;
• оператор индикации данных на пульте.
В качестве встроенных функций могут быть использованы все алгоритмы языка функциональных блоков, кроме алгоритмов обслуживания лицевой панели и алгоритмов, инициирующих обратный счет.
При вызове в операторе вызова встроенной функции необходимо указать библиотечный номер алгоритма, его реквизиты и перечень переменных, соответствующих входам и выходам алгоритма.
4.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ МОНОБЛОЧНЫЙ КОНТРОЛЛЕР TKM
АО «ТЕКОН», г. Москва, предназначен для сбора, обработки информации, реализации функций контроля, программно-логического управления, регулирования, противоаварийных защит и блокировок систем учета тепла и энергоресурсов в составе распределенных иерархических или локальных автономных АСУ ТП на основе сети Ethernet или RS-485 (Modbus).Контроллер может использоваться [31]:
• как автономное устройство управления небольшими объектами;
• как удаленный терминал связи с объектом в составе распределенных систем управления;
• одновременно как локальное устройство и как удаленный терминал связи с объектом в составе сложных распределенных систем управления.
Контроллер в дублированном режиме рассчитан на применение в высоконадежных системах управления.
Информационная мощность кон-троллера:
• дискретные входы – 192;
• дискретные выходы – до 160;
• аналоговые входы – до 64;
• аналоговые выходы – до 32.
В контроллере, в зависимости от вариантов исполнения, может устанавливаться одна из операционных систем: DOS или системное программное обеспечение (СПО) на базе OS Linux. В первом случае программирование можно осуществлять посредством универсальных средств программирования или с При использовании СПО, которое содержит многозадачную операционную систему Linux, сервер ввода-вывода и пользовательские библиотеки, программирование осуществляется с помощью системы программирования TeconCX на персональном компьютере. Загрузка подготовленных прикладных программ в память контроллера осуществляется либо по последовательному каналу, либо по сети Ethernet, используя протокол TCP/IP. Для программирования контроллера с установленным СПО может также Состав и характеристики контроллера. Контроллер ТКМ52 является проектно-компонуемым изделием, состав которого определяется при заказе. Контроллер состоит из базовой части, блока клавиатуры-индикации и модулей ввода-вывода (от 1 до 4-х модулей). Базовая часть контроллера состоит из корпуса, блока питания, процессорного модуля PCM4832L с модулем TCbus52 и блоком клавиатуры и Корпус контроллера металлический, состоящий из секций. В задней секции размещаются блок питания и процессорный модуль. В передней секции размещается блок клавиатуры и индикации V03. В остальных секциях размещаются модули ввода-вывода. В зависимости от количества секций для модулей ввода-вывода различаются следующие исполнения базовой части контроллера:
• ТКМ52.2 – на 2 модуля ввода-вывода (3 секции);
• ТКМ52.3 – на 3 модуля ввода-вывода (4 секции);
• ТКМ52.4 – на 4 модуля ввода-вывода (5 секций);
Обозначение модуля TCM52.D48/ Дискретный ввод, постоянный ток 24 В, В), групповая гальваническая развязка ( TCM52.F24 Модуль дискретного, числоимпульсного и частотного ввода, индивидуальная гальваническая развязка, однополярные сигналы TCM52.D40 Дискретный вывод, герконовые реле, Обозначение модуля TCM52.D40S Дискретный вывод, полупроводниковые 40 каналов, максимальная коммутируемая мощность 10 Вт, неограниченное TCM52.P40 Дискретный вывод, транзисторные ключи, 40 каналов, групповая гальваническая TCM52.D32/2 Дискретный ввод-вывод, транзисторные 16 DI + 16 DO каналов, групповая гальваническая развязка (4 группы по 8 каналов) TCM52.D32.8/ Исполнение модуля D32 на 16 DI + 8 DO TCM52.A16/2/0 Аналоговый ввод-вывод, 16 AI + 2 AO индивидуальная гальваническая развязка TCM52.A16/0/ Аналоговый ввод, 16 каналов TCM52.A16.8/0 Аналоговый ввод, 8 каналов TCM52.A08 Аналоговый вывод, 8 каналов, 0 – 20 мА TCM52.A08.4 Исполнение модуля А08 на 4 канала TCM52.L16 Аналоговый ввод, т ермопары и термосопротивления, дифференциальные сигналы напряжений, унифицированные токовые 0 – 20 мА и 4 – 20 мА, 16 каналов, групповая гальваническая развязка (2 группы TCM52.T12 Модуль ввода сигналов тензодатчиков, Внешний вид контроллера (на 3 модуля ввода-вывода) с указанием габаритно-присоединительных Рис. 4.3. Габаритно-установочные размеры контроллера ТКМ-52:
процессор – АMD DX5-133 МГц (5 86-133);
системное ОЗУ – 8 Мб (по заказу может быть расширено до 32 Мб);
флэш-память системных и прикладных программ – 8 Мб (может быть расширена до 144 Мб);
последовательные порты: COM1 RS232, COM2 RS232/RS485;
параллельный порт LPT1;
Ethernet интерфейс: контроллер Realtek RTL8019AS, программно совместим с NE2000;
астрономический таймер-календарь;
таймер аппаратного сброса Watch Dog.
Дополнительные возможности при тестировании и отладке ПО:
• возможность подключения дисковода (FDD) и жестких дисков (HDD);
• разъем PS/2 для подключения клавиатуры и мыши;
• возможность подключения монитора VGA, жидкокристаллической или электролюминесцентной панели;
• интерфейс для подключения дополнительных модулей формата PC/104.
Блок клавиатуры и индикации V03 имеет однострочный жидкокристаллический дисплей и пленочную клавиатуру.
• Дисплей: 16 знакомест, подсветка (черные символы на желтом фоне), регулируемая контрастность, символ – 5 7 точек.
• Пленочная клавиатура: количество клавиш – 36 (поле 9 4), количество префиксных клавиш – 2, тактильное ощущение нажатия.
• пленочная клавиатура – 29 функциональных клавиш;
• графический жидкокристаллический дисплей – графическое разрешение 128 64 точки, в текстовом режиме 4 строки по 16 символов + строка пиктограмм или 7 строк по 21 символу + строка пиктограмм, подсветка.
Для ввода и вывода сигналов в контроллер и из него используются различные клеммные соединители и другое вспомогательное оборудование, номенклатура которого представлена ниже.
модуля TCB08M Умощнитель дискретного вывода, полупроводниковые реле 8 кан. 2,5 А 220 В, питание TCC485G Преобразователь интерфейсов RS-232/RS- TCC9G Клеммный модуль на DIN-рейку для питания TCC9D Клеммный модуль на DIN-рейку для модулей TCC25 Клеммный модуль на DIN-рейку для модулей TCC9PD Клеммный модуль на DIN-рейку для модуля TCC9-220 Клеммный модуль-преобразователь 220 В на TCC9L Клеммный модуль на DIN-рейку для модуля TCC9M Клеммный модуль на DIN-рейку для модуля D48 с индикацией и защитой от помех, входной ток 10 мА TCC-L16- Клеммный модуль на DIN-рейку для модуля хх L16, 8 каналов для ввода низкоуровневых сигналов (мВ), сигналов термопар и термосохх = 00 … PC-совместимый программируемый контроллер МФК (рис. 4.4) предназначен для реализации функций контроля, программно-логичес-кого управления, многоконтурного регулирования, выполнения сложных алгоритмов управления, требующих большой вычислительной и информационной мощности. Контроллер интегрируется в промышленные локальные сети уровней LAN и Fieldbus [32].
КОНСТРУКЦИЯ КОНТРОЛЛЕРА НА БАЗЕ КОНСТРУКТИВА «ЕВРОМЕХАНИКА-19»
(МЭК-297) ПОЗВОЛЯЕТ ВСТРАИВАТЬ ЕГО В СТАНДАРТНЫЕ МОНТАЖНЫЕ ШКАФЫ ИЛИ
ДРУГОЕ МОНТАЖНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, КОТОРОЕ ЗАЩИЩАЕТ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЙ
ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ, ОБЕСПЕЧИВАЕТ ПОДВОД СИГНАЛЬНЫХ ПРОВОДОВ И ОГРАНИЧИВАЕТ ДОСТУП К КОНТРОЛЛЕРУ.
Информационная мощность контроллера:• дискретные входы – до 768;
• дискретные выходы – до 640;
• аналоговые входы – до 256;
• аналоговые выходы – до 128.
Состав и характеристики контроллера. Контроллер МФК является проектно-компонуемым изделием, состав которого определяется при заказе. Контроллер состоит из базовой части, одного процессорного и коммуникационных модулей, модулей ввода-вывода, блока клавиатуры и индикации.
БАЗОВАЯ ЧАСТЬ СОСТОИТ ИЗ КОРПУСА, БЛОКА ПИТАНИЯ И ОБЪЕДИНИТЕЛЬНОЙ
ПЛАТЫ. ВНУТРЬ КОРПУСА УСТАНАВЛИВАЕТСЯ ПРОЦЕССОРНЫЙ МОДУЛЬ И ДО
МОДУЛЕЙ ВВОДА-ВЫВОДА. ДОПОЛНИТЕЛЬНО В КОНТРОЛЛЕР МОЖНО УСТАНОВИТЬ
ДО ДВУХ МОДУЛЕЙ ФОРМАТА MICROPC И PC/104.
НА РИС. 4.5 ПРЕДСТАВЛЕН ВНЕШНИЙ ВИД И ГАБАРИТНО-ПРИСОЕДИНИ-ТЕЛЬНЫЕ
РАЗМЕРЫ КОНТРОЛЛЕРА, ПОСТРОЕННОГО НА БАЗЕ ПРОЦЕССОРНОГО МОДУЛЯ MICROPC 5066.
КОНТРОЛЛЕР ИМЕЕТ МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНУЮ АРХИТЕКТУРУ. ПРИ ЭТОМ В
КОНТРОЛЛЕРЕ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ДВЕ АППАРАТНО СОЕДИНЕННЫЕ ВНУТРЕННИЕ ШИНЫ: 8-РАЗРЯДНАЯ ШИНА ISA И ШИНА ВВОДА-ВЫВОДА. ОБЕ ШИНЫ И СХЕМА ИХ СОПРЯЖЕНИЯ РЕАЛИЗОВАНЫ НА ОБЪЕДИНИТЕЛЬНОЙ ПЛАТЕ КОНТРОЛЛЕРА.
ТИПЫ ПРОЦЕССОРНЫХ МОДУЛЕЙ:
• МОДУЛЬ MICROPC 5066A;• МОДУЛЬ БЦП МФК С МОДУЛЕМ PCM-4823L;
• МОДУЛЬ БЦП2 МФК С МОДУЛЕМ PCM-5823.
ПРИ ЛЮБОМ ТИПЕ ПРОЦЕССОРНОГО МОДУЛЯ КОНТРОЛЛЕР ИМЕЕТ СЛЕДУЮЩИЕ ИНТЕРФЕЙСЫ:
• RS-232 (COM1);
• ИНТЕРФЕЙС ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ БЛОКА КЛАВИАТУРЫ И ИНДИКАЦИИ V03 ИЛИ
ПАНЕЛИ ОПЕРАТОРА V04;
• ИНТЕРФЕЙС РЕЗЕРВИРОВАНИЯ.
ТИПЫ ДОПОЛНИТЕЛЬНО УСТАНАВЛИВАЕМЫХ МОДУЛЕЙ:
• ФОРМАТА MICROPC:O МОДУЛЬ 5500 (ETHERNET 10BASE-T, ВИТАЯ ПАРА);
• ФОРМАТА PC/104:
O МОДУЛЬ PCM-3660/PCM-3664 (ВТОРОЙ АДАПТЕР ETHERNET 10BASE-T, ВИТАЯ ПАРА);
O МОДУЛЬ AR-B1047 (СТАТИЧЕСКОЕ ОЗУ 128 ИЛИ 512 КБАЙТ);
O МОДУЛЬ PCM-3512 (VGA).
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССОРНЫХ МОДУЛЕЙ
МО- – ПРОЦЕССОР AMD DX5-133 МгЦ (586ДУЛЬ 133) 5066 – ДИНИМИЧЕСКОЕ ОЗУ: 1 ИЛИ(РАСШИРЯЕТСЯ
– СИСТЕМНОЕ ПЗУ – 2 ЭЛЕКТРОННЫХ
– ПОРТЫ: COM1 (RS232), COM (RS232/RS485), LPT– ВСТРОЕННЫЕ ЧАСЫ РЕАЛЬНОГО
ВРЕМЕНИ С КАЛЕНДАРЕМ
– СТОРОЖЕВОЙ ТАЙМЕР АППАРАТНОГО СБРОСА WATCHDOG
БПЦ – ПРОЦЕССОР AMD DX5-133 МгЦ (586МФК С 133) МОДУ- – СИСТЕМНОЕ ОЗУ – 8, 16, 32 МБАЙТ ЛЕМ – СИСТЕМНОЕ ПЗУ – FLASH-ДИСК PCM- М (РАСШИРЯЕТСЯ 4823L ДО 144) – ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМОЕ СТАТИЧЕСКОЕ ОЗУ – 128, 256, 512 КБАЙТ (ПРИ УСТАНОВЛЕННОМ МОДУЛЕ AR-B1047) – ИНТЕРФЕЙС ETHERNET IEEE 802. – ПОРТЫ: COM1 (RS232), COM (RS232/RS485), LPT– ВСТРОЕННЫЕ ЧАСЫ РЕАЛЬНОГО
ВРЕМЕНИ С КАЛЕНДАРЕМ
– СТОРОЖЕВОЙ ТАЙМЕР АППАРАТНОГО СБРОСА WATCHDOG
– РАЗЪЕМ ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ 2 МОДУЛЕЙ PC/ БПЦ2 – ПРОЦЕССОР NS GX1-233, 300 ИЛИ NS МФК С GX1LV1- МОДУ- – СИСТЕМНОЕ ОЗУ – ОТ 16 ДОЛЕМ МБАЙТ
PCM- – СИСТЕМНОЕ ПЗУ – FLASH-ДИСК – 5823 ОТ 8 МБАЙТ– 2 ИНТЕРФЕЙСА ETHERNET
– ПОРТЫ: COM1 (RS232), COM (RS232/RS485), LPT– КОНТРОЛЛЕР VGA
– РАЗЪЕМ ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ PC/AT
КЛАВИАТУРЫ
– ВСТРОЕННЫЕ ЧАСЫ РЕАЛЬНОГО
ВРЕМЕНИ С КАЛЕНДАРЕМ
– СТОРОЖЕВОЙ ТАЙМЕР АППАРАТНОГО СБРОСА WATCHDOG
– РАЗЪЕМ ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ 2 МОДУЛЕЙ PC/ – ДВА ИНТЕРФЕЙСА USB1.– КОНТРОЛЛЕР ПЛОСКИХ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПАНЕЛЕЙ
КОНТРОЛЛЕР ИМЕЕТ 16 ПОСАДОЧНЫХ МЕСТ ДЛЯ УСТАНОВКИ МОДУЛЕЙ ВВОДАВЫВОДА, ВЫХОДЯЩИХ НА ШИНУ ВВОДА-ВЫВОДА КОНТРОЛЛЕРА.
НОМЕНКЛАТУРА МОДУЛЕЙ ВВОДА-ВЫВОДА
Обозначение модуля MFC.D48/24 Дискретный ввод, постоянный ток 24 В, В), групповая гальваническая развязка ( MFC.F24 Модуль дискретного, числоимпульсного и частотного ввода, индивидуальная гальваническая развязка, однополярные сигналы исполнения только для контроллеров МФК MFC.D40R Дискретный вывод, герконовые реле, каналов, максимальная коммутируемая 100 млн. срабатываний, индивидуальная MFC.D40S Дискретный вывод, полупроводниковые реле, 40 ка-налов, максимальная коммутируемая мощность 10 Вт, неограниченное число срабатываний, индивидуальная гальваническая развязка MFC.P40 Дискретный вывод, транзисторные ключи, 40 каналов, групповая гальваническая развязка (5 групп по 8 каналов) Обозначение модуля MFC.D32/24 Дискретный ввод-вывод, транзисторные 16 DI + 16 DO каналов, групповая гальваническая развязка (4 группы по 8 каналов) MFC.D32.8/ Исполнение модуля D32 на 16 DI + 8 DO MFC.A16/2/ Аналоговый ввод-вывод, 16 AI + 2 AO каналов, входы 0 – 5 мА (также на 0 – 20 мА, 0-5mA MFC.A16/0/ Аналоговый ввод, 16 каналов MFC.A16.8/0/ Аналоговый ввод, 8 каналов MFC.A08 Аналоговый вывод, 8 каналов, 0 – 20 мА и – 20 мА, индивидуальная гальваническая MFC.A08.4 Исполнение модуля А08 на 4 канала MFC.L16 Аналоговый ввод, термопары и термосопротивления, дифференциальные сигналы напряжений, унифицированные токовые 0 – 20 мА и 4 – 20 мА, 16 каналов, групповая гальваническая развязка (2 группы по MFC.T12 Модуль ввода сигналов тензодатчиков, каналов, групповая гальваническая развязка (3 группы по 4 канала) Блок клавиатуры и индикации V03. Блок V03 имеет однострочный жидкокристаллический дисплей • Дисплей: 16 знакомест, подсветка (черные символы на желтом фоне), регулируемая контрастность, символ – 5 7 точек.• Пленочная клавиатура: количество клавиш – 36 (поле 9 4), количество префиксных клавиш – 2, тактильное ощущение нажатия.
• пленочная клавиатура – 29 функциональных клавиш;
• графический жидкокристаллический дисплей – графическое разрешение 128 64 точки, в текстовом режиме 4 строки по 16 симво-лов + строка пиктограмм или 7 строк по 21 символу + строка пиктограмм, подсветка.
Контроллер МФК может использоваться:
• как автономное устройство управления средними объектами;
• как удаленный терминал связи с объектом в составе распределенных систем управления;
• одновременно как локальное устройство и как удаленный терминал связи с объектом в составе сложных распределенных систем управления.
В контроллере, в зависимости от вариантов исполнения, может устанавливаться одно из системных При установке DOS программирование можно осуществлять посредством универсальных средств При использовании СПО Tenix, которое содержит многозадачную операционную систему Linux, сервер ввода-вывода и пользовательские библиотеки, программирование осуществляется с помощью системы программирования TeconCX и ISaGRAF. Загрузка подготовленных прикладных программ в память контроллера производится либо через COM1, либо по сети Ethernet, используя протокол TCP/IP.
Краткие сведения о системном и дополнительном программном TeconCX – система подготовки технологических программ пользователя для контроллера МФК на языке Си. Она имеет экранный интерфейс, аналогичный оболочке Borland, поддерживает написание и удаленную отладку (по Ethernet, Arcnet, RS232) многозадачных проектов на реальном контроллере.
Библиотеки TeconCX предоставляют удобный интерфейс к модулям ввода-вывода и сетевым ресурсам на уровне чтения и записи переменных, а также средства для организации обмена данными между задачами как в одном контроллере, так и между контроллерами в системе. TeconCX рассчитан, в первую ISaGRAF – известная система программирования компании AlterSys Inc., предназначенная для создания и отладки программ микроконтроллеров. В ISaGRAF реализована поддержка всех технологических языков стандарта IEC 61131-3: языка последовательных функциональных схем (SFC), релейных диаграмм (LD), функциональных блочных диаграмм (FBD), структурированного текста (ST) и языка инструкций (IL). Система ISaGRAF не требует профессиональных знаний по программированию.
TIL Std – встроенная в ядро целевой задачи ISaGRAF библиотека алгоритмов. Библиотека содержит аналоговый и импульсный ПИД-регуляторы, алгоритмы ШИМ и интегрально-дифференциального преобразования, алгоритмы балансировки, фильтрации, сглаживания, функции статических и динамических преобразований, индивидуального и группового управления исполнительными механизмами, алгоритмы работы с блоками V03 и V04, сторожевым таймером WatchDog. Библиотека содержит более TeconOPC – универсальное средство доступа к данным в контроллере со стороны SCADA-системы.
TeconOPC работает с современными SCADA-системами, которые поддерживают технологию OPC. Он позволяет связать систему верхнего уровня с контроллерами МФК или ТКМ52, работающих под управлением СПО Tenix в сети Ethernet по протоколу TCP/IP.
TECON TRACE MODE – СИСТЕМА ПРОГРАММИРОВАНИЯ КОМПАНИИ АДАСТРА.
РЕАЛИЗОВАНЫ СТАНДАРТНЫЕ ФУНКЦИИ УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ (В ТОМ
ЧИСЛЕ И АДАПТИВНОГО) И НЕКОТОРЫЕ СПЕЦИАЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ.
MICPLUS – ПАКЕТ ДЛЯ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ЗАДАЧ ПРОМЫШЛЕННОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ ДЛЯ КОНТРОЛЛЕРОВ ТКМ52 И МФК НА РУССКОЯЗЫЧНОМ ЯЗЫКЕ ПРОГРАММИРОВАНИЯ МИКРОЛ+, ПОДОБНОМ ЯЗЫКУ ST МЕЖДУНАРОДНОГО СТАНДАРТА
IEC61131-3.4.4. Семейство промышленных контроллеров Микроконт Р Программируемые контроллеры семейства МИКРОКОНТ-Р2 производства НПО «Системотехника», г. Иваново предназначены для построения информационных и управляющих систем любой сложности от локального контура регулирования до АСУ ТП предприятия, благодаря высокой вычислительной мощности процессора и развитым сетевым средствам. Контроллеры имеют модульную конструкцию, которая позволяет произвольно наращивать число входов-выходов в каждой точке управления и сбора информации. Все модули контроллера выполнены в закрытых корпусах единого исполнения (рис.
4.6) и ориентированы на установку в шкафах.
Рис. 4.6. Габаритные и присоединительные размеры модулей
ПРИСОЕДИНЕНИЕ МОДУЛЕЙ ВВОДА-ВЫВОДА К ПРОЦЕССОРНОМУ МОДУЛЮ (СРU)
ВЫПОЛНЯЕТСЯ С ПОМОЩЬЮ ГИБКОЙ ШИНЫ РАСШИРЕНИЯ (ПЛОСКИЙ КАБЕЛЬ) БЕЗ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ШАССИ (РИС. 4.7), ОГРАНИЧИВАЮЩЕГО ВОЗМОЖНОСТИ РАСШИРЕНИЯ И СНИЖАЮЩЕГО ГИБКОСТЬ ПРИ КОМПОНОВКЕ.
Контроллер включает в себя процессорный модуль, модули ввода-вывода, блоки питания, средства отображения и ввода данных и средства организации локальных сетей.Процессорные модули В контроллере Микроконт Р2 могут быть использованы процессорные модули двух типов: CPUDS и CPU104 [33, 34]. Основные технические характеристики процессорных модулей представлены в таблице.
Модуль процессора CPU-320DS предназначен для организации интеллектуальных систем управления и функционирует как автономно, так и в составе локальной информационной сети.
Модуль CPU-320DS может быть подключен к двум локальным сетям BITNET (ведомый-ведущий;
моноканал; витая пара; RS485; 255 абонентов) и выполнять функции как ведущего, так и ведомого в обеих сетях.
Модуль CPU-320DS может выполнять функции активного ретранслятора между двумя сегментами локальной сети (до 32-х абонентов в каждом сегменте).
Модуль CPU-320DS включает в себя источник питания, использующийся как для питания внутренних элементов, так и для питания модулей ввода/вывода (до 10-и модулей ввода/вывода).
Модуль процессора CPU104 предназначен для использования в качестве центрального процессора программируемого контроллера Микроконт Р2 при организации вычислительных и управляющих систем с повышенными требованиями к вычислительной мощности, человеко-машинному интерфейсу и Связь с верхним уровнем может осуществляться через последовательные интерфейсы RS485 или RS232 и/или Ethernet 10BASЕ-T (витая пара).
Энергонезависимое ОЗУ 16 кбайт ППЗУ пользователя (с электриче- 32 кбайт ской перезаписью) Время сохранения данных энер- 3 года гонезависимого ОЗУ и работы часов при отключенном питании Последовательные интерфейсы:
Скорость обмена данными в ин- 1,2 – 115 кбод формационной сети Длина кабеля связи, соответст- 24 – 0,75 км венно Кабель информационной сети экранированная витая Температура окружающей среды:
Последовательные порты:
СОМ3, СОМ Скорость обмена по СОМ1 – от 1,2 до 115,2 кбод СОМ Рабочий диапазон температур:
В состав модуля CPU104 входят (рис. 4.8):
• несущая плата;
• плата процессора в формате РС/104;
• платы преобразователей интерфейсов для СОМ3, СОМ4.
На несущую плату устанавливаются платы преобразователей интерфейсов и плата процессора. Интерфейсные разъемы платы процессора соединяются с несущей платой гибкими шлейфами.
Лицевая
RST LPT
СлужебДискретные Рис. 4.8. Структурная схема модуля CPU На лицевую панель выведены светодиодные индикаторы и размещены разъемы интерфейсов.На несущей плате размещен преобразователь шины РС/104 в шину расширения МК-Р2 и контроллер последовательных интерфейсов СОМ3 и СОМ4. Платы преобразователей интерфейсов СОМ3, СОМ4 обеспечивают согласование уровней контроллера интерфейсов с внешним интерфейсом связи.
На несущей плате размещены также служебные входы-выходы и устройства индикации.
Вычислительным ядром модуля CPU104 является плата процессора, которая представляет собой высокоинтегрированный одноплатный РС-совместимый компьютер, выполненный в стандарте РС/104.
Плата процессора осуществляет связь с внешними устройствами непосредственно через разъемы Модули ввода-вывода Номенклатура модулей ввода-вывода включает модули дискретного ввода, дискретного вывода, дискретного ввода-вывода, аналогового ввода, аналогового вывода и дискретного/счетного ввода [35].
Модуль Bo32DC24 – модуль 32-канального дискретного вывода (24 В; 0,2 А). Модуль предназначен для преобразования цифровых данных, поступающих от процессорного модуля (CPU), в бинарные (дискретные) сигналы, их усиления и вывод для управления подключаемым к ним устройствам. Все выходы гальванически развязаны.
(24 В; 10 мА). Модуль предназначен для преобразования дискретных входных сигналов постоянного тока в цифровую форму и передачу их в процессорный модуль. Все входы гальванически развязаны.
Модуль Bi31TTL – модуль 31-канального дискретного ввода с уровнем TTL. Все входы гальванически развязаны.
Модуль Bi/o16DC24 – модуль 16-канального дискретного ввода и 16-канального дискретного вывода с уровнями сигналов 24 В постоянного тока. Все входы и выходы гальванически развязаны.
Модуль Bo16ADC220 – модуль 16-канального дискретного вывода сигналов высокого уровня ( В; 2,5 А). Модуль предназначен для преобразования цифровых данных, поступающих от процессорного модуля (CPU), в бинарные (дискретные) сигналы и их вывод через внутренние реле для управления внешними устройствами, работающими на переменном или постоянном токе. Все выходы гальванически развязаны.
Модуль Ai-NOR – 16-канальный модуль быстрого аналогового ввода с индивидуальной гальванической изоляцией предназначен для ввода и преобразования в цифровую форму сигналов от датчиков с унифицированным выходным сигналом (по току или напряжению). Период опроса датчиков программируется в диапазон от 2 до 255 мс. Дополнительно модуль осуществляет автоматический опрос входных каналов, цифровую фильтрацию, самодиагностику, автоматическую калибровку, запись результатов измерений в двухпортовую память, доступную от шины расширения.
Модуль Ai-NOR/RTD – модуль ввода нормированных аналоговых сигналов и сигналов от термосопротивления предназначен для ввода и преобразования в цифровую форму сигналов от датчиков с унифицированным выходным сигналом (по току или напряжению) и от термопреобразователей сопротивления. Имеется шесть модификаций, отличающихся количеством унифицированных входов и входов для термосопротивлений. Дополнительно модуль осуществляет те же функции, что и модуль Ai-NOR.
Модуль Fi/Ai-RTD – модуль ввода 4 частотных сигналов и 4 сигналов от термосопротивлений предназначен для преобразования входной частоты (счетных импульсов), а также аналоговых сигналов от термосопротивлений в цифровую форму.
Модуль Ai-TC – модуль ввода аналоговых сигналов от термопар предназначен для преобразования сигналов от 16 термопар в цифровую форму. Дополнительно модуль осуществляет автоматический опрос входных каналов, цифровую фильтрацию, линеаризацию, самодиагностику, автоматическую калибровку, компенсацию термо-ЭДС холодных концов путем измерения температуры выносными термодатчиками в местах подключения холодных концов термопар, запись результатов измерений в двухпортовую память, доступную от шины расширения.
Модуль Ao2/Bi16 – модуль двухканального аналогового вывода и 16-канального дискретного/счетного ввода предназначен для преобразования цифровых данных, поступающих от процессорного модуля (CPU), в аналоговые нормированные сигналы, а также для преобразования дискретных входных сигналов в цифровую форму. Дискретные входы могут использоваться для подсчета импульсов.
Средства отображения и ввода данных Модуль управления информационным табло CI-192 предназначен для управления информационным табло, выполненным на базе светодиодных точечных индикаторов (одно, двух или трехцветных) и модулей цифровой индикации МИ-01 с последовательным каналом ввода данных. Модуль CI-192 является ведомым абонентом локальной сети BITNET (интерфейс RS485) и осуществляет:
• прием во внутренний буфер данных для вывода на информационное табло;
• отображение состояния элементов информационного табло из внутреннего буфера на мнемосхему;
• передачу сообщений о состоянии элементов информационного табло ведущему абоненту по его запросу;
прием данных для цифрового отображения, масштабирование и передачу по второй локальной сети на модули цифровой индикации МИ-01.
Пульт оператора ОР-04 предназначен для реализации человекомашинного интерфейса в системах контроля и управления, выполненных на базе контроллеров Микроконт-Р2 или иных, имеющих свободно программируемый интерфейс RS232 или RS485. Пульт оператора выполняет обмен данными с промышленным программируемым контроллером в формате ASCII, осуществляет отображение текстовых и цифровых сообщений, полученных от контроллера, а также прием данных и команд со встроенной и внешней клавиатуры (до 6 внешних клавиш) и передачу кодов клавиш в контроллер.
Модуль индикации МИ-01 предназначен для индикации до пяти параметров. Вызов параметра на индикацию осуществляется нажатием функциональной клавиши. Модуль индикации подключается к информационной сети по интерфейсу RS485/RS232 и является ведомым абонентом сети.
Блоки питания Блоки питания разработаны для совместной работы с модулями семейства Микроконт-Р2, но могут использоваться и поставляться как самостоятельные изделия.
Блок питания PW36-0,05SP предназначен для питания стабилизированным напряжением постоянного тока 36 В измерительных преобразователей или датчиков с унифицированным выходным сигналом постоянного тока (0 – 5 мА, 4 – 20 мА или 0 – 20 мА) во взрывобезопасных производствах.
Блок питания PW-36 выполнен в конструктиве модулей «Микроконт-Р2» и предназначен для питания стабилизированным напряжением постоянного тока 36 В измерительных преобразователей или датчиков с унифицированным выходным сигналом постоянного тока во взрывобезопасных производствах и имеет гальванически развязанные каналы. К блоку могут подключаться 16 датчиков или преобразователей с выходным сигналом 0 – 5 мА или 8 датчиков с выходным сигналом 0(4) – 20 мА.
Блок питания PW220/5V,±15V также выполнен в конструктиве модулей «Микроконт-Р2» и предназначен для питания стабилизированным напряжением постоянного тока + 5 В и ± 15 В модулей семейства «Микроконт-Р2» во взрывобезопасных производствах.
Блок питания PW-220/24-2 предназначен для питания напряжением постоянного тока 24 В конечных выключателей, контактов исполнительных устройств и обмоток промежуточных реле, подключаемых к модулям дискретного ввода-вывода.
Средства подготовки прикладных программ Все средства подготовки и отладки прикладных программ функционируют в единой инструментальной среде ТУРБО-РКС, объединяющей редактор, транслятор, отладчик и ряд сервисных программ.
Подготовка и отладка прикладных программ производится на персональном компьютере (типа IBM PC) с использованием одного из следующих языков:
• РКС (язык технологического программирования, оперирующий типовыми элементами релейноконтактной логики и автоматического управления; имеет эффективные средства для программирования математических зависимостей).
• ФБД (язык функционально-блоковых диаграмм). Он обеспечивает создание исходного текста при помощи графического редактора с использованием графических образцов функциональных блоков.
Установка взаимосвязей между блоками осуществляется простым соединением их входов-выходов.
• АССЕМБЛЕР.
Допускается компоновка программы из модулей, написанных на любом из указанных языков.
При отладке прикладных программ модуля сохраняется штатный режим работы прикладных программ остальных модулей и обмена по каналу локальной сети.
УПРАВЛЕНИЯ
В последнее время в области автоматизации технологических процессов наметился переход от централизованных систем (рис. 5.1), в которых один мощный процессорный модуль управляет большим количеством пассивных периферийных устройств, к распределенным (рис. 5.2), где каждый элемент системы является активным устройством сбора данных и управления.Централизованная АСУ ТП имеет ряд недостатков:
• Hеобходимость применения в управляющих контролерах мощных высокопроизводительных процессоров. Поскольку все задачи решаются только одним процессором, то при большом количестве периферийных устройств и модулей ввода-вывода он должен иметь достаточно большую производительность.
• Большие трудности, связанные с расширением системы. При расширении или модернизации требуется замена конструктива контроллера и модификация или полная замена программного обеспечения.
• Невысокая надежность системы и повышенная подверженность действию помех. Поскольку электронные блоки системы при таком подходе сосредоточены в одном месте, то к ним приходится прокладывать большое количество силовых и сигнальных цепей (от датчиков и исполнительных устройств), что при больших габаритах системы снижает надежность и увеличивает стоимость (большой расход дорогостоящей кабельной продукции) системы.
В связи с резким удешевлением микропроцессорной техники с одновременным повышением их надежностных характеристик, уменьшением их размеров и увеличением их функциональных возможностей появилось большое количество малогабаритных контроллеров и компьютеров, обладающих невысокой стоимостью. Наличие развитых сетевых средств позволяет связывать эти контроллеры в единую сеть, причем различные узлы (контроллеры, интеллектуальные модули ввода-вывода, компьютеры) этой сети могут быть разнесены друг от друга на достаточно большие расстояния.
Такая распределенная архитектура системы управления обладает следующими достоинствами:
• Высокая надежность работы системы. Четкое распределение обязанностей в распределенной системе делает ее работоспособной даже при выходе из строя или зависания любого узла. При этом работоспособные узлы продолжают осуществлять сбор данных и управление процессом или осуществляют последовательный останов технологического оборудования.
• Малое количество проводных соединений. Контроллеры имеют возможность работать в тяжелых промышленных условиях, поэтому они, как правило, устанавливаются в непосредственной близости от объекта управления. В связи с этим существенно снижается расход кабельной продукции, а для организации сети, как правило, достаточно всего двух или четырех проводов.
• Легкая расширяемость системы. При появлении дополнительных точек контроля и управления достаточно добавить в системы новый узел (контроллер, интеллектуальный модуль ввода-вывода).
• Малые сроки проведения модернизации. Наибольший выигрыш достигается при модернизации крупных систем, поскольку большая часть аппаратных средств и программного обеспечения не требует модификации.
• Использование компьютеров и контроллеров меньшей мощности.
• Легкость тестирования и отладки. Поскольку все элементы системы активны, легко обеспечить самодиагностику и поиск неисправности.
В настоящее время на Российских предприятиях функционирует большое количество контроллеров как импортных, так и отечественного производства, позволяющих строить распределенные АСУ ТП.
Среди них контроллеры КРОСС и комплекс полевых приборов ТРАССА (ОАО «ЗЭиМ», г. Чебоксары), комплекс Деконт (фирма «ДЭП», г. Москва), Теконик (АО «Текон», г. Москва), DCS-2000 (ЗАО «Эмикон», г Москва), СИКОН (фирма «КОК», г. Москва), ЭЛСИ-2000 (фирма «ЭлеСи», г. Томск), ADAM-4000, 5000, 6000 (Advantech), I-7000, 8000 (ICP DAS), сетевые контроллеры фирм Siemens, Analog Device и др.
5.1. Контроллер для распределенных открытых систем КРОСС В развитие контроллеров серии Р-130 и КОНТРАСТ (РК-131/300, КР-300) на ОАО «Завод Электроники и Механики», г. Чебоксары, разработан контроллер нового поколения КРОСС в соответствии с международными стандартами и технологиями открытых систем [36, 37].
Стандарты распространяются на следующие средства контроллера:
• процессор контроллера (базовый микропроцессор MOTOROLA MC68302/MOTOROLA МС68360, являющийся стандартом для промышленных средств автоматизации);
• внутриприборная последовательная шина SPI для подключения модулей УСО;
• интеллектуальные модули ввода-вывода;
• промышленные и офисные сети (ModBus, Ethernet, Profibus DP/PA, CAN);
• технологические и процедурные языки программирования (система ISaGRAF, стандарт IEC 61131-3, UltraC/C+ +);
• операционные системы реального времени (ОС 9);
• механизмы обмена со SCADA-системами (DDE, OPC);
• SCADA-системы (InTouch, Citect, Trace Mode и др.).
Контроллер предназначен для общепромышленного применения в составе АСУ ТП в различных отраслях промышленности – энергетической, металлургической, пищевой, стекольной, цементной и т.д.
Контроллер может использоваться в качестве автономного средства для управления объектами малой средней сложности.
В составе АСУ ТП контроллер может использоваться для обслуживания взрывопожароопасных объектов, в том числе химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. При этом контроллер устанавливается во взрывобезопасном помещении.
Программное обеспечение контроллера позволяет пользователю:
• выполнять широкий круг алгоритмических задач: вычисление алгебраических и тригонометрических функций, статических и динамических преобразований, регулирования, программнологического управления, защиты, учета, регистрации и архивации данных и т.п.;
• обеспечить возможность контроля, управления и тестирования каналов ввода-вывода в автономном режиме и с помощью компьютера, при этом обеспечивается возможность переноса, тиражирования программ;
• достичь снижения затрат на разработку и отладку программ пользователя за счет удобства и простоты программирования, их переноса и документирования, независимости от способов построения и работы устройств ввода-вывода.
Поддержка промышленных сетей и возможность обмена данными в реальном масштабе времени, использование технологических, процедурных языков программирования (системы ISaGRAF) и операционной системы реального времени OS-9 позволяют:
• интегрировать контроллер в единую систему АСУ ТП, содержащую контроллеры различных производителей, выполненные в стандарте открытых систем;
• масштабировать системы;
• сопрягать контроллер с различными SCADA-системами через стандартные средства межзадачного обмена;
• использовать единую технологию программирования контроллеров различных фирм и переносить технологические программы пользователя;
• подключать контроллер к глобальной информационной сети Internet благодаря наличию встроенного Web-сервера.
• высокая производительность обработки (32-разрядный центральный процессор, параллельные вычисления в интеллектуальных модулях ввода-вывода) и передачи (до 12 Мбод) данных;
• расширенная номенклатура сигналов ввода-вывода;
• расширенный круг решаемых задач;
(5 типов технологических языков).
В контроллере применена интеллектуальная подсистема ввода-вывода.
Все модули устройств связи с объектом (УСО) контроллера имеют встроенный бортовой микропроцессор, выполняющий независимо и асинхронно по отношению к центральному процессору различные функции по обработке сигналов и диагностике оборудования. Такой подход позволяет:
• повысить надежность контроллера за счет сокращения объема аппаратуры модулей и непрерывной самодиагностики;
• повысить живучесть контроллера за счет децентрализации и автономного выполнения различных функций;
• увеличить производительности и уменьшить время цикла контроллера за счет сокращения нагрузки на центральный процессор по объему вычислений и интенсивности обменов данными с модулями УСО;
• расширить номенклатуру модулей (модули ввода-вывода, модули контроля и управления исполнительными органами, модули микроконтроллера);
• обеспечить простоту и переносимость технологических программ, снижение затрат на их разработку и отладку за счет их независимости от способов построения и работы аппаратуры ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов, датчиков и исполнительных органов;
• предусмотреть возможность контроля, управления и тестирования модуля в автономном режиме с помощью переносного пульта настройки или компьютера через последовательный порт модуля с интерфейсом RS-232;
• обеспечить масштабируемость подсистемы ввода-вывода (до 31 модуля на четырех последовательных шинах SPI).
Модули ввода-вывода осуществляют автономное, без участия центрального процессора, управление в циклическом режиме процедурами ввода-вывода, аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования, а также предварительную обработку сигналов (фильтрация, линеаризация, заводская или автоматическая калибровка), широтно-импульсное модулирование импульсных выходных сигналов, непрерывную диагностику (короткое замыкание, обрыв) входных аналоговых каналов, установку выходов в заданное состояние в аварийных ситуациях. Коэффициенты калибровки аналоговых входов и линеаризации характеристик наиболее распространенных датчиков заносятся в память модуля в процессе его производства, чем обеспечивается взаимозаменяемость модулей во время их эксплуатации. Тип датчика, коэффициенты фильтрации, требуемые состояния выходов в аварийных ситуациях и т.п. заносятся в память модуля пользователем при настройке модуля на условия эксплуатации. В контроллере КРОСС имеется возможность подключения модулей ввода-вывода контроллера SMART2 компании PEP Modular Computers.
Модули контроля и управления исполнительными органами осуществляют автономное выполнение всех процедур контроля и управления арматурой по одной команде от центрального процессора «закрыть» или «открыть», в том числе широтно-импульсное модулирование сигналов для исполнительных механизмов постоянной скорости. Программы управления заносятся в модуль при его производстве, а различные коэффициенты (длительность импульса, время хода, нормальные состояния концевых выключателей, требуемое состояние органа в аварийных ситуациях и т.п.) заносятся в память модуля пользователем при настройке модуля на условия эксплуатации Модуль микроконтроллера осуществляет автономное выполнение функций в соответствии с занесенной в него технологической программой. Программа разрабатывается и заносится в память модуля с помощью инструментальной системы программирования для персонального компьютера. Библиотека алгоритмов языка содержит алгоритмы ввода-вывода сигналов, выполнения арифметических и логических операций, таймеры, счетчики, алгоритмы статических и динамических преобразований, импульсные и аналоговые ПИД-регуляторы и т.п.
Контроллер КРОСС обладает повышенной надежностью и развитыми возможностями по резервированию.
Высокая надежность контроллера обеспечивается следующими решениями:
• использование современной элементной базы ведущих зарубежных фирм;
• исполнение системных и технологических программ из флэш-ПЗУ;
• использование высоконадежного программного обеспечения (операционной системы ОС-9, исполнительной подсистемы ISaGRAF), имеющего сотни тысяч инсталляций;
(4 сигнальных провода на модуль);
• непрерывная внутримодульная диагностика, наличие сторожевых таймеров во всех модулях;
• защита выходов модулей УСО от короткого замыкания;
• возможность дублирования центрального процессора по необходимым функциям интеллектуальными модулями УСО;
• возможность резервирования входов и выходов модулей;
• возможность резервирования модулей УСО на одной шине SPI;
• возможность резервирования шин SPI вместе с подключенными к ним модулями УСО;
• возможность «горячей» замены модулей УСО;
Наработка на отказ составляет более 100 000 часов и может быть увеличена резервированием различных составных частей.
Контроллер имеет проектно-компонуемый состав и состоит из устройств, количество и типы которых определяются заказом потребителя.
Модули УСО группами до восьми штук соединены с центральным блоком ЦБ1 соединителем SPI Структурная схема контроллера приведена на рис. 5.3, где показаны модули и связи между ними.
Модуль процессора SM2-CPU-1,5 состоит из центрального процессора и сетевого контроллера. Модули УСО также содержат процессор. Обмен между процессорами выполняется по шинам SPI через модуль ИСК1.
К каждой шине SPI можно подсоединять до 8 модулей УСО. В зависимости от их количества модулей ИСК1 может быть от 1 до 2 шт. Внешние связи подключаются к модулям УСО или через терминальные блоки, которые содержат клеммные колодки, или через разъемы «INOUT».
Конструктивно контроллер в общем случае состоит из центрального блока ЦБ1, блока питания LOK 4601-2R/ P-ONE/ и модулей питания, модулей УСО, соединителей SPI, соединителей гибких и терминальных блоков (табл. 5.1).
Центральный блок ЦБ1 в составе:
Модуль процессора SM2- CPU 68LC302;
Блоки и модули питания (0 – 5 мА, 0(4) – 20 мА, 0 – 10 В) (0 – 5 мА, 0(4) – 20 мА, 0 – 10 В) (0 – 5 мА, 0(4) – 20 мА, 0 – 10 В) ТМК(Т), ТЖК(J), ТПП(R,S) ТСП50, ТСП Модуль ввода дискрет- DI1-16 16 DI, 24 V DC ных сигналов Модуль ввода-вывода DI01-8/8 8 DI, 24 V DC Модуль вывода дискрет- D01-16 16 D0, 24 V, ТК ных сигналов Условные обозначения:
АI/АО (DI/DО) – входные/выходные аналоговые (дискретные) сигналы;
DС – дискретные сигналы постоянного тока;
ТК – дискретный выход типа транзисторный ключ, коммутируемое постоянное напряжение до 40 В, ток 0,3 А, суммарный ток до 2 А:
ТП (ТС) – сигналы термопар (термосопротивлений).
Центральный блок ЦБ1 состоит из базового монтажного блока SMАRТ2-BASE и установленных на него модулей. Для установки модулей монтажный блок имеет три посадочных места – слоты «Slot А», «Slot B» и «Slot С», каждое из которых связано с блоками винтовых зажимов SM-SCR-2*7 по одной паре на место. Через блоки винтовых зажимов выполняются соединения модулей с внешними цепями.
В «Slot A» всегда устанавливается модуль процессора SM2-CPU-1.5 (центрального процессора), в «Slot С» – модуль ИСК1. В «Slot B» в зависимости от заказа может быть установлен или второй модуль ИСК1, или модуль питания КР-DС24V1, или панель-заглушка SM DUMMY-FP (при отсутствии модулей).
Модуль ИСК1 соединяет и согласовывает модули УСО с центральным процессором. Подключение модулей УСО к модулю ИСК1 выполняется через две шины SPI, которые подключаются к разъемам «SPI-1», «SPI-2» модуля ИСК1. На каждой шине может быть до восьми модулей УСО. Общее количество модулей УСО – до 31 по четырем шинам.
Для связи с внешними приборами по локальной сети Ethernet на модуль процессора может устанавливаться модуль-мезонин SM2-ETH. Подключение мезонина к плате центрального процессора осуществляется посредством двух разъемов.
Модуль процессора имеет два порта RS-232, один из которых выведен на его лицевую панель, второй – на винтовые зажимы SM-SCR-2*7, установленные на «Slot А» базового монтажного блока SMАRТ2-BASE.
Модуль центрального процессора является мастером шины SPI и предназначен для управления работой контроллера, организации обмена с внешними устройствами, а также взаимодействия пользователя с контроллером через компьютер и SCADA-систему.
Модуль питания КР-DС24V1 предназначен для питания ЦБ1 и модулей УСО при потребляемой мощности не более 10 В A. Он представляет собой преобразователь напряжения постоянного тока 24/ В с гальванической развязкой. Устанавливается в «Slot B» SMАRТ2-BASE и непосредственно (без перемычек) питает ЦБ1 напряжением 5 В.
Блок питания LOK 4601-2R/P-ONE предназначен для подключения к питающей сети 220 В и преобразования переменного напряжения в постоянное напряжение 24 В. Выходная мощность модуля 50 Вт.
Модуль питания DС-24/5 предназначен для питания модулей УСО на одной шине SPI. Выходная мощность модуля 10 Вт. Устанавливается на шине SPI. Модуль состоит из двух функциональных частей: преобразователя напряжения постоянного тока 24/5 В с гальванической развязкой и схемы защиты от выбросов напряжения на шине SPI.
Соединитель SPI представляет собой ленточный кабель с установленными самим потребителем на нем «на прокол» разъемами IDC-10. Соединитель может иметь от двух до десяти разъемов: первый подсоединяется к модулю ИСК1, последующие – к модулям УСО (до восьми модулей), последний – к модулю УСО или к модулю питания DС-24/5. Общая потребляемая мощность модулей УСО на одном соединителе должна быть не более 10 Вт.
Блоки терминальные Т1-AI, Т1-AIО, Т1-D, Т1-TC, Т1-TR позволяют подключать к контроллеру кабели различных сечений, приходящие от объекта управления – от датчиков и исполнительных органов.
Соединители гибкие С1-AI, С1-AIО, С1-D, С1-TC, С1-TR соединяют модули УСО и терминальные блоки.
Питание контроллера производится от сети переменного тока 220 В (в этом случае должен быть заказан блок питания LOK 4601-2R/P-ONE/) или от сети постоянного тока (24 ± 6) В. Контроллер в зависимости от потребляемой мощности имеет несколько вариантов организации электропитания.
При потребляемой мощности контроллера до 10 В А применяется схема питания в соответствии с рис. 5.4.
Рис. 5.4. Питание контроллера от модуля КР-DC24V Модуль питания КР-DC24V1 устанавливается в «Slot B» центрального блока ЦБ1. Напряжение питания 5 В от модуля подается на ЦБ1, затем через внешние перемычки на винтовых зажимах на модуле ИСК1 подается на соединители SPI-1 и SPI-2. Перемычку S1 в ИСК1 в этом случае не устанавливать.
Напряжение 24 В на модуль питания DС-24/5 подается от блока питания LOK 4601-2R/ P-ONE/.
При потребляемой мощности контроллера до 10 ВА возможна организация питания в соответствии с рис. 5.5. Питание контроллера производится от модуля DC24/5, установленного на соединителях SPI.
Для питания ЦБ1 в модуле ИСК1 устанавливается перемычка S1, для питания соединителя SPI-2 устанавливается перемычка S2.
При потребляемой контроллером мощности более 10 ВА питание модулей УСО и ЦБ1 может быть рис. 5.6. Модули питания DC24/5 подключаются к модулям УСО через соединители SPI. ЦБ1 получает питание от соединителя SPI-1 через перемычку S1.
Рис. 5.6. Питание контроллера от двух модулей DС-24/ Рис. 5.7. Питание контроллера с двумя модулями ИСК В максимальном составе контроллера – при наличии двух модулей ИСК1 используется питание в соответствии с рис. 5.7. Для питания ЦБ1 перемычка S1 устанавливается в одном из модулей ИСК1 от наименее нагруженного модуля питания DС-24/5.
Все модули контроллера выполнены для монтажа на DIN-рейку, что исключает необходимость в специальных конструктивах.
5.2. Контроллеры и модули удаленного ввода-вывода серии I- Контроллеры серии I-7000 представляют собой PC-совместимые контроллеры фирмы ICP DAS (www.icpdas.com). Изделия этой серии являются аналогами популярных в России контроллеров и модулей связи с объектом ADAM-4000 (Advantech), NuDAM-6000 (ADLink). Контроллеры включены в Государственный реестр средств измерений и допущены к применению в Российской Федерации.
Серия I-7000 обеспечивает недорогое, гибкое и эффективное решение для самого широкого спектра индустриальных и лабораторных задач. Изделия этой серии предназначены для управления технологическим процессом, встраивания в технологическое оборудование, удаленного сбора и обработки информации, могут использоваться в качестве коммуникационных устройств и т.п. Линейка выпускаемых продуктов включает в себя коммуникационные модули, модули аналогового ввода и аналогового вывода, дискретного ввода/вывода, таймеры/счетчики, модули РС-совместимых контроллеров [38].
Каждый модуль представляет собой функционально-законченное устройство, заключенное в пластмассовый корпус и оснащенное клеммными соединителями с винтовой фиксацией для подключения входных и выходных цепей (рис. 5.8). Установка модулей не требует специальных объединительных плат и может осуществляться как на стандартный несущий DIN-рельс, так и на любую плоскую панель или стенку. Модули ввода-вывода могут находиться на значительном расстоянии от контроллера, подключаясь к нему по интерфейсу RS-485.
Общие технические характеристики модулей серии I- • Модули объединяются в асинхронную полудуплексную двухпроводную сеть по стандарту RSМаксимальная длина сегмента сети без повторителя – до 1200 м.
• Скорость передачи данных: 1200, 2400, 4800, 9600, 19 200, 38 400, 57600, 115 200 бод.
• Возможность объединения до 256 модулей в один сегмент сети без повторителя.
• Возможность использования в одном сегменте сети различных скоростей обмена и форматов данных, до 2048 = 256 8 модулей в системе с использованием повторителей.
• Формат данных серии I-7000 10 бит = 1 стартовый бит + 8 бит данных + 1стоповый бит.
• Возможность контроля четности при передаче данных.
• Протокол передачи данных: ASCII символы.
• Напряжение изоляции входных цепей 3000 В.
• Питание от источника нестабилизированного постоянного тока напряжением от +10 В до +30 В.
• Защита по цепям питания от перенапряжения, неправильной полярности подключения питания.
• Возможность «горячей» замены любого модуля.
• Работоспособность в широком диапазоне температур: от –10 °С до +70 °С.
Сеть RS-485 для модулей серии I-7000 является наиболее мощной и гибкой двухпроводной сетью RS-485. Эта сеть работает с различными скоростями обмена и различными форматами данных. Это обстоятельство позволяет объединить в одну сеть все модули УСО, контроллеры PLC и другое оборудование, которые настроены на различные скорости обмена или используют различные форматы данных.
В обычной сети RS-485 скорость обмена и формат данных должны иметь одинаковые значения у всех устройств, подключенных к сети. Преобразователь RS-232 в RS-485 (I-7520) оснащен встроенным «Self Tuner», что и позволяет ему обнаруживать скорость обмена и формат данных автоматически и напрямую управлять сетью RS-485.
На рис. 5.9 представлена распределенная система управления и сбора данных на основе модулей IРис. 5.9. Распределенная система управления и сбора данных на основе модулей I- Схема взаимодействия ведущего компьютера (HOST) с модулями, объединенными в одну сеть на основе RS-485, довольна проста. При этом порядок работы выглядит следующим образом:
1. Ведущий компьютер выдает команду в сеть через порт СОМ1.
2. Преобразователь I-7520 преобразует сигнал RS-232 в RS-485.
3. Все модули, подключенные к сети RS-485, получают эту команду и сравнивают поле адреса этой команды со своим собственным адресом.
4. Модуль, у которого эти адреса совпадут, выполнит эту команду, а остальные ее проигнорируют.
5. После выполнения команды модуль посылает ответ о результатах выполнения в сеть RS-485. Ведущий компьютер обрабатывает ответ и выдает следующую команду.
При построении сети на основе интерфейса RS-485 следует учитывать то обстоятельство, что лишь одно из устройств в ней может быть ведущим (Master), а остальные – ведомыми (Slave). При этом по ходу работы приоритеты работы разных устройств могут меняться.
Система, построенная на основе модулей серии I-7000, имеет ряд характерных особенностей:
• Простота построения системы под управлением HOST-компьютера. Модули объединяются в сеть любой сложной топологии на основе широко распространенного стандарта RS-485; все модули используют для коммуникации простой протокол «Запрос/Ответ», инициируемый HOST-компьютером.
• «Встроенный интеллект». Модули обеспечивают приведение сигнала к требуемому уровню, мониторинг системы, выдачу аварийных сигналов, сохранность важнейших параметров настроек.
• Гибкость настройки. Конфигурация и калибровка модулей осуществляется программно с HOSTкомпьютера. 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 перепрограммируемом ПЗУ.
• При наличии в сети модуля I-7188 система может работать без внешнего HOST-компьютера.
В модулях серии I-7000 реализован широкий диапазон скоростей передачи данных по сети RS-485 – от 1200 до 115 200 бод. При этом модули, подключенные к одному последовательному порту HOSTкомпьютера, необязательно должны работать на одной и той же скорости. Модули конверторов интерфейсов RS-232/RS-485, а также модули повторителей (I-7510) имеют функцию самонастройки. Суть ее заключается в том, что эти модули автоматически определяют направление передачи данных, скорость передачи и формат посылки. Другими словами, для информационных потоков модули конверторов и повторителей полностью прозрачны.
Каждый из модулей серии I-7000 имеет двойной сторожевой таймер (WatchDog). Это одна из важнейших особенностей данной серии, которая значительно увеличивает показатель надежности и работоспособности всей системы в целом. Первый сторожевой таймер представляет собой аппаратно реализованное устройство, которое перезапускает модуль в случае его зависания, не позволяя тем самым прерваться управляемому технологическому процессу или потерять контроль за считываемыми данными.
Второй сторожевой таймер является программным. Он постоянно отслеживает наличие передачи данных в сети RS-485. Если по истечении заданного интервала времени никаких посылок не было, то делается вывод об отказе HOST-компьютера 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.
Повышению живучести системы управления способствует также 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.
Контроллер I-7188. Модуль I-7188 представляет собой PC-сов-местимый микроконтроллер, который является, по существу, маленьким РС-совместимым компьютером. В нем есть процессор АМD 188 – 40 МГц, 128 – 512 кбайт SRAM памяти (ОЗУ), электронный Flash-диск (аналог жесткого диска) объемом 256 кбайт или 512 кбайт, часы реального времени, последовательные порты, порт Ethernet (в некоторых модификациях) – т.е. почти все необходимые атрибуты обычного компьютера. В контроллере имеется BIOS, особенностью которого является возможность работы без жесткого и флоппи-дисков, стандартной клавиатуры и монитора. Конструктивно модуль I-7188 выполнен аналогично другим модулям серии. Выпускается в двух вариантах: с 5-зна-ковым 7-сегментным индикатором или без него. Контроллер не требователен к питанию: достаточно подать нестабилизированное напряжение в диапазоне 10 – 30 В постоянного тока. При этом модуль потребляет не более 3 Вт.
В настоящее время модуль I-7188 – один из самых маленьких и недорогих РС-совместимых контроллеров. Области его применения могут быть самыми разнообразными. Прежде всего, это идеальный удаленный контроллер для управления группой модулей серии I-7000 или им подобных (например, ADAM-4000, NuDAM-6000). Вам необязательно подключать модули напрямую к управляющему промышленному компьютеру или дорогостоящему PLC. Контроллер I-7188 вполне справится с задачей сбора данных от модулей удаленного ввода-вывода и первичной обработкой информации. Кроме того, при помощи контроллера I-7188 и группы модулей можно реализовать очень недорогую автономную замкнутую систему автоматического управления. При этом на удаленной рабочей станции (АРМ) через последовательный интерфейс можно осуществлять контроль и оперативное управление подобной системой.
Контроллеры построены на базе процессора AMD80188, который работает под управлением операционной системы MSDOS или MiniOS7. MiniOS7 – это DOS-совместимая система, разработанная специально для контроллеров серии I-7000 и I-8000. В ней исключены некоторые неиспользуемые функции MSDOS и упрощена файловая система, но добавлена поддержка модулей ввода-вывода, устройств дополнительной памяти, есть функции самодиагностики, ускорена процедура загрузки. Процессорные модули имеют ограниченные возможности по расширению ресурсов. Модули с операционной системой DOS – не расширяемы, а в модули с MiniOS7 (I-7188X…) можно установить одну плату расширения.
Существуют платы расширения памяти, аналоговых и дискретных входов-выходов и дополнительных последовательных портов.
Разработка программ для контроллера осуществляется на обычном компьютере. Можно использовать обычные языки программирования, такие как С/C++, Pascal, Basic, Ассемблер (но вследствие того, что в контроллере используется процессор 80188, в программе нельзя использовать инструкции процессора 286). Затем скомпилированную программу следует записать на Flash-диск модуля I-7188. Это делается после подключения контроллера через СОМ4 к любому последовательному порту обычного компьютера при помощи специальной утилиты, поставляемой в комплекте с контроллером.
Совместно с контроллером бесплатно поставляются все необходимые утилиты, библиотеки и образцы исходных текстов на языке С.
Контроллер I-7188 имеет множество модификаций, отличающихся друг от друга объемом оперативной памяти и Flash-диска, наличием различных плат расширения дискретного ввода-вывода, наличием пятиразрядного 7-сегментного индикатора. Имеются модификации контроллеров с предустановленной средой исполнения ISaGRAF.
Модули аналогового ввода. Эти модули преобразуют аналоговый входной сигнал в цифровую форму и передают данные по интерфейсу RS-485 в формате ASCII. Измеренный сигнал может представляться в инженерных единицах измерения (мВ, В, мА), в процентах от диапазона измерения или в шестнадцатеричном коде. Все модули имеют встроенный микропроцессор для управления аналогоцифровым преобразователем с 16-битным разрешением. При помощи модулей аналогового ввода можно измерять напряжение, силу тока, температуру, давление и другие типы входных аналоговых сигналов. В модулях нет переключателей, нуждающихся в предварительной установке. Все параметры модулей конфигурируются программно с помощью обычного персонального компьютера. Для модуля необходимо установить сетевой адрес, скорость передачи данных, диапазон изменения входного сигнала, формат представления измеренной информации (инженерные единицы, процент от диапазона или шестнадцатеричный код), разрешить или запретить проверку контрольной суммы.
В табл. 5.2 представлена номенклатура модулей аналогового ввода. Модули I-70ххD – содержат цифровой индикатор; модули, содержащие «Р» имеют расширенный диапазон измерения, а букву «F» – повышенную частоту замеров.
Модули аналогового вывода. Модули обеспечивают выходные сигналы в виде различных значений напряжения и силы тока (0 – 10 В, ±5 В, ±10 В, 0 – 20 мА, 4 – 20 мА). 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 Наименование Краткая характеристика I-7011, I- 1-канальный модуль ввода сигнала с 7011D, термопары. Дополнительно 1 DI, 2 DO I-7011Р, IPD I-7012, I- 1-канальный модуль аналогового ввода.
7012D, Дополнительно 1 DI, 2 DO I-7012F, IFD I-7013, I- 1-канальный модуль ввода сигнала с 7013D термометра сопротивления I-7014D 1-канальный модуль аналогового ввода.
I-7016, I- 2-канальный модуль ввода сигнала с 7016D тензодатчика. Дополнительно 1 AO, I-7016P, I- 1-канальный модуль ввода сигнала с 7016PD тензодатчика. Дополнительно 1 AO, I-7017, I-7017F 8-канальный модуль аналогового ввода.
I-7018, I- 8-канальный модуль ввода сигнала с I-7033, I- -7033 3-канальный модуль аналогового 7033D ввода сигнала с термосопротивления.
Условные обозначения:
DI – дискретный ввод;
DO – дискретный вывод;
АО – аналоговый выход.
НаименоКраткая характеристика вание I-7021 1-канальный модуль аналогового вывода I-7021Р 1-канальный модуль аналогового вывода повышенной точности (разрешение 16 бит) I-7022 2-канальный модуль аналогового вывода (каналы изолированы, разрешение 12 бит) I-4024 4-канальный модуль аналогового вывода (каналы не изолированы, разрешение сигнала. При этом модули содержат встроенный входной АЦП, позволяющий контролировать значения выходного параметра (наличие обратной связи).
В табл. 5.3 представлена номенклатура модулей аналогового вывода.
Модули цифрового ввода-вывода. Номенклатура модулей цифрового ввода-вывода достаточно широка. Данные модули 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.
В табл. 5.4 представлена номенклатура модулей аналогового ввода. Модули I-70ххD содержат цифровой индикатор.
НаименоваКраткая характеристика I-7041, I- 14-канальный модуль дискретного ввода с I-7042, I- 13-канальный модуль дискретного вывода 7042D с открытым коллектором I-7043, I- 16-канальный модуль дискретного вывода I-7044, I- Модуль дискретного ввода-вывода с изоD ляцией I-7050, I- Модуль дискретного ввода-вывода без I-7052, I- Модуль дискретного ввода-вывода с изоD ляцией НаименоваКраткая характеристика I-7053, I- Модуль дискретного ввода-вывода без I-7060, I- Модуль дискретного ввода-вывода с изоляцией 7060D I-7063, I- Модуль дискретного ввода-вывода с изоляцией 7063D I-7063А, Модуль дискретного ввода-вывода с твердотельными реле для переменного тока ( I-7063АD I-7063В, Модуль дискретного ввода-вывода с твердотельными реле для постоянного тока ( I-7063ВD I-7065, I- Модуль дискретного ввода-вывода с изоляцией 7065D I-7065А, Модуль дискретного ввода-вывода с твердотельными реле для переменного тока ( I-7065АD I-7065В, Модуль дискретного ввода-вывода с твердотельными реле для постоянного тока ( I-7065ВD I-7066, I- 7-канальный модуль изолированного дисD кретного вывода с фотоМОП реле I-7067, I- 7-канальный модуль изолированного дисD кретного релейного вывода Условные обозначения:
DI – дискретный ввод;
DO – дискретный вывод.
Модули таймеров/счетчиков. Модуль I-7080 оборудован двумя 32-битными счетчиками и программируемым таймером для измерения частоты (до 100 кГц). В дополнение к этому имеется входной программируемый цифровой фильтр для фильтрации помех входных сигналов. Ко всему прочему, модуль I-7080D может отображать показания на пятиразрядном светодиодном индикаторе.
Коммуникационные модули. Модули типа I-7520/I-7520R необходимы для преобразования сигналов стандарта RS-232 в RS-485, а также гальванической развязки HOST-компьютера и контроллеров от сети на основе интерфейса RS-485. Модули I-7510 являются повторителями 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. Их применение необходимо, если протяженность сети более 1200 м или в сети на основе RS-485 более 255 устройств.
При построении территориально-распределенной системы автоматического управления и сбора данных для обмена информацией между удаленными устройствами иногда требуется в качестве физической среды обмена информацией использовать радиоканал. Для этих целей можно использовать 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 на расстояние до 5 км.
Дальнейшим развитием серии I-7000 являются контроллеры серии I-8000. Существует множество задач, когда применять серию I-7000 не совсем целесообразно. Например, в следующих случаях:
• в одном месте сконцентрировано значительное количество каналов ввода/вывода;
• необходимо обеспечить высокую скорость опроса датчиков;
• необходимо обеспечить высокую скорость передачи данных;
• вычислительные процессы предполагают наличие расширенного объема памяти.
В этих случаях с успехом могут быть применены контроллеры и модули ввода/вывода серии I-8000.
Серия I-8000 – это компактные РС-совместимые контроллеры модульного типа с диапазоном рабочих температур –25 °С... +75 °С, позволяющие реализовывать различные типы систем сбора и обработки данных: удаленных, распределенных, автономных и т.п.
Состав серии:
• блоки контроллеров с 4 или 8 слотами расширения;
• интерфейсные модули расширения;
• блоки расширения на 4, 5, 8 или 9 слотов;
• модули УСО с параллельным интерфейсом;
• модули УСО с последовательным интерфейсом.
Контроллеры серии I-8000 имеют трехуровневую систему гальванической развязки 3000 В, что позволяет снизить влияние электромагнитных помех, устранить гальваническую связь с оборудованием контролируемых объектов, а также предотвратить неисправности, которые могут быть вызваны случайными выбросами напряжения питания и переходными процессами при коммутации силового оборудования. Питание блоков контроллеров и блоков расширения осуществляется постоянным нестабилизированным напряжением 10 – 30 В.
Рис. 5.10. Контроллер серии I-8000 с 4-мя слотами расширения Конструктивно контроллер серии I-8000 (рис. 5.10) выполнен в виде отдельного блока из негорючего пластика. Блок содержит центральный процессор, источник питания, панель управления, коммуникационные порты и объединительную плату для установки модулей ввода-вывода на 4 или 8 модулей.
Контроллер может быть установлен на DIN-рейку или на панель. Причем для монтажа не требуется никаких дополнительных конструктивных элементов. При этом обеспечивается открытый и удобный доступ к панели управления, к слотам для установки или замены модулей ввода-вывода и коммуникационным разъемам.
Для удобства оперативного контроля за работой I-8000 имеется встроенная панель управления. На ней расположены 5-знаковый 7-сегментный индикатор, 3 светодиода и кнопки управления. На индикатор может выводиться информация о статусе работы I-8000 и состоянии аналоговых входов-выходов (информация о состоянии дискретных входов-выходов выводится на светодиоды, расположенные на модулях расширения). Четыре кнопки оперативного управления «Up», «Down», «Mode», «Set» позволяют пользователю оперативно просматривать необходимые данные на дисплее и управлять статусом работы контроллера. Дополнительно на панели расположен индикатор питания.
Каждый из контроллеров серии I-8000 имеет до пяти коммуникационных портов:
• СОМ0: внутренний порт контроллера для обеспечения связи с модулями ввода-вывода, установленными в слот; недоступен для непосредственного доступа;
• СОМ1: RS232 служит для загрузки программ с компьютера во Flash-память контроллера;
• COM2: один из трех вариантов RS485, CAN или Ethernet для организации сети или передачи данных на верхний уровень;
• СОМ3: RS232/RS485 для подключения внешних устройств с последовательным интерфейсом;
• СОМ4: RS232 для подключения внешних устройств с последовательным интерфейсом.
I-8000.
Все контроллеры серии I-8000 имеет процессор AMD-80188 40 МГц, оперативную память с возможностью питания от отдельной батареи, Flash-память, встроенные часы реального времени и сторожевой таймер. Объем Flash-памяти можно наращивать до 32 Мб.
Встроенный сторожевой таймер представляет собой аппаратно реализованную схему сброса, контролирующую рабочее состояние контроллера. В случае непредвиденного «зависания» контроллера сторожевой таймер автоматически перезапустит его. Контроллеры имеют также встроенные аппаратные и программные средства самодиагностики.
К контроллерам серии I-8000 через один из коммуникационных портов могут подсоединяться дополнительные модули ввода/вывода последовательного типа, установленные в специальные блоки расширения серий 87k4/5/8/9 (рис. 5.12). Они имеют встроенный источник питания и, соответственно, 4, 5, 8 или 9 слотов для дополнительных модулей. Всего к одному контроллеру может быть присоединено до 255 модулей расширения, установленных в соответствующее число блоков расширения.
По интерфейсу RS 485 к контроллерам можно также подсоединять и любые модули серии I-7000.
Модули серии I-8000 поддерживают систему команд, совместимую с системой команд для модулей серии I-7000, поэтому смешанные системы на основе двух этих серий создавать очень быстро, легко и удобно.
Модули серии I-8000, установленные в блоки расширения, можно подсоединять непосредственно к последовательному порту компьютера или контроллера. Таким образом, можно организовать недорогую систему сбора данных и управления для задач, не требовательных к быстродействию (рис. 5.13).
Рис. 5.13. Система сбора данных и управления на базе блоков Модули ввода/вывода серии I-8000 делятся на два типа: параллельные и последовательные. Модули параллельного типа – высокоскоростные интеллектуальные устройства, которые могут быть установлены только в контроллеры. Они обмениваются данными с контроллером непосредственно через шину процессора, тем самым, обеспечивая высокое быстродействие функций ввода-вывода. Модули последовательного типа работают через интерфейс RS-485 и обладают более низкой скоростью обмена. Они могут устанавливаться как в слоты расширения контроллеров, так и в слоты блоков расширения.
Номенклатура модулей серии I-8000 с параллельной шиной включает в себя модули аналогового ввода и аналогового вывода, модули дискретного ввода-вывода, таймеры/счетчики, модули контроля и управления перемещением, коммуникационные модули и модули для наращивания объема оперативной и Flash-памяти. В табл. 5.5 представлен перечень модулей ввода-вывода серии I-8000. Все модули имеют светодиодные индикаторы, которые отображают:
• для модулей дискретного ввода-вывода – состояние входа или выхода;
• для модулей аналогового ввода-вывода – выход аналоговой величины за заранее установленные границы диапазона.
Модули обладают съемными клеммными соединителями с винтовой фиксацией внешних проводов.
«