«Sarcazm ON» Россия тихо и незаметно ворвалась на рынок промышленных контроллеров! «Sarcazm OFF»
Большую часть жизни я работаю в области промышленной автоматизации, и хорошо знаю всех основных производителей в этой области. Кроме того, я специализируюсь на оборудовании Siemens, что тоже важно. Вчера я увидел на ютубе интересный ролик, который я сначала принял за откровенный фейк.Но поскольку ролик сделан очень качественно, то я решил разобраться – что же там на самом деле. Компания заверяет что она создала и запустила в производство две линейки промышленных контроллеров, не уступающих аналогам от ведущих производителей. И это произошло тихо и незаметно, что странно в свете с текущим курсом правительства на импортозамещение.
Так же прошу обратить внимание на две фразы в презентации:
1.23 (Ильяс Галламов — руководитель департамента маркетинга и развития АО СибКом)
для построения данных систем используетсяоборудование нашего производства — ПЛК серии СК-4000, СК-1000
2.02 (Марат Газизов — Заместитель генерального директора АО СибКом)
Многолетний труд нашей компании в области разработки и внедрения программно-технических комплексов в области автоматизации технологических процессов позволил нашей компании произвести разработку собственной линейки контроллерного оборудования и программной части. На данный момент мы вышли на рынок с программно — техническим комплексом «Каскад»
Вот же молодцы какие! Но давайте по порядку.
Немного о компании (цитаты с официального сайта):
Компания «СибКом» создана в 2003 году. Компания специализируется на комплексных решениях в области автоматизации, телемеханизации, пожарной и охранной сигнализаций, сетей связи и информационной безопасности технологических объектов.
Сегодня в составе АО «СибКом» несколько проектных бюро, департаменты управления проектами, АСУ ТП, капитального строительства, проектно-изыскательных работ, маркетинга и развития, производственный департамент, завод по производству автоматизированных систем, управления монтажа и пусконаладки, филиалы в городах Тюмень, Саранск и Нефтеюганск.
Среди разработок компании – локальные системы автоматизации на базе программируемых логических контроллеров (ПЛК), многоуровневые территориально-распределенные системы управления, системы диспетчерского управления и сбора данных. Для реализации проектов в рамках программы импортозамещения используется оборудование и программные комплексы нашего производства: ПТК «КАСКАД», ПЛК СК-4000, ПЛК СК-1000, блоки питания, реле, искробезопасные барьеры, шкафы. Для заказчиков очевидные плюсы: идет уменьшение затрат на оборудование, сокращаются сроки его изготовления и поставки.
Пока всё красиво и гордо! Организация участвует в выставках:У компании прекрасное портфолио!
ПРИ УЧАСТИИ АО «СИБКОМ» CПРОЕКТИРОВАНЫ, УКОМПЛЕКТОВАНЫ ОБОРУДОВАНИЕМ И ВВЕДЕНЫ В ЭКСПЛУАТАЦИЮ ОБЪЕКТЫ ТАКИХ НЕФТЯНЫХ КОМПАНИЙ КАК: • ЗАО НК «Нобель Ойл»;
• ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз»;
• ОАО «НК «Роснефть»;
• ООО «РН — Уватнефтегаз»;
• ООО «Славнефть-Нижневартовск»;
• ООО «Газпромнефть-Восток»;
• ООО «ЛУКОЙЛ-Коми»;
• ООО «РН-Няганьнефтегаз»;
• ООО «Башнефть-Полюс»;
• ООО «Газпромнефть Новый порт»;
• ТПП «Лукойл-Усинскнефтегаз»;
• ООО «СН-Газдобыча» НК «Альянс»;
• ООО «Газпромнефть-Развитие» Филиал «Мессояха».ГЕОГРАФИЯ РАБОТ АО «СИБКОМ» ВКЛЮЧАЕТ:
• Тюменская область;
• Ханты-Мансийский и Ямало-Ненецкий автономные округа;
• Томская область;
• Республика Коми;
• Ненецкий автономный округ;
• Урал и Предуралье;
• Республика Башкортостан;
• Центральная Россия.ПРОЕКТЫ АО «СИБКОМ» РЕАЛИЗОВАНЫ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ:
• имени Р. Требса и А. Титова;
• Новопортовском;
• Вынгапуровском;
• Верхне-Пурпейском;
• Восточно-Мессояхском, Западно-Мессояхском;
• Приразломном;
• Приобском;
• Самотлорском.
В числе крупных проектов – участие предприятия в запуске проекта Арктического терминала ООО «Газпром нефть Новый порт», призванного обеспечить круглогодичную отгрузку нефти с Новопортовского месторождения. Еще одним ярким примером профессиональной работы коллектива АО «СибКом» могут служить проекты, реализованные с 2012 года на Западно-Мессояхском и Восточно-Мессояхском месторождениях в интересах АО «МЕССОЯХАНЕФТЕГАЗ» (ПАО «Газпром нефть»). В 2016 году Мессояха вошла в число объектов, где действует «фирменное» решение АО «СибКом» – АСУ ТП на базе программируемых логических контроллеров серии СК-1000.
Маленькое уточнение – я работаю на приобском месторождении специалистом АСУ, так я даже не знал, что у нас используются их контроллеры. Странно — правда. Ну, наверное, я не соответствую занимаемой должности, раз не знаю своих поставщиков.
Ну ладно, о компании пока хватит, посмотрим, что они там разработали и производят.
СК-1000 — ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР — СБПУ.424457.001ОПИСАНИЕ:
Мощный высокопроизводительный центральный процессор СК-1000 выполнен в компактном корпусе, функционал которого позволяет реализовать ряд технологических функций.
Характеристики
Рабочая память 75 Кбайт Напряжение питания 24 В Коммуникационная скорость 10/100 Мбит/с Слот под SD Card до 32 Гб Дискретные входы 14 Дискретные выходы 10 (релейные) Аналоговые входы 2 Габаритные размеры (ШхВхГ) 110х100х75
Что-то мне это напоминает:
6ES7214-1HG40-0XB0 Программируемый контроллер (Siemens)
SIMATIC S7-1200, CPU 1214C, COMPACT CPU, DC/DC/RELAY, ONBOARD I/O: 14 DI 24V DC; 10 DO RELAY 2A; 2 AI 0 — 10V DC, POWER SUPPLY: DC 20.4 — 28.8 V DC, PROGRAM/DATA MEMORY: 100 KB
Характеристики
| Оперативное запоминающее устройство | 100 kbyte |
|---|---|
| Напряжение питания. Номинальное значение (пост. ток) | 24 В пост. тока |
| Контроллер PROFINET IO Макс. скорости передачи данных | 100 Mbit/s |
| Число входов | 14; встроенный |
| Вид выходов | 10; Реле |
| Число аналоговых входов | 2 |
| Ширина | 110 mm |
| Высота | 100 mm |
| Глубина | 75 mm |
Ну первых два отличия я скажу – цвет и наклейки, ну а остальные сами поищите. Я не нашёл.
Несколько скриншотов из документации.
Siemens – добрые дяди и реализовали поддержку контроллеров CK-1000 в пакете S7. Спасибо им!
Стоп, а где обещанный и разработанный компанией “Каскад”?
Ещё скриншот из документации на СК-1000:
А теперь из документации на S7 — 1200:
Фотоаппарата что бы переснять фотки не нашлось? Или просто лень.
Ну ладно, это младшая линейка. Идём дальше.
СК-4000 — ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР — СБПУ.421417.401ОПИСАНИЕ:
Процессор используется для решения задач автоматизации средней степени сложности и обладает мощным технологическим функционалом.
Характеристики
Основные характеристики Артикул СБПУ.421417.401 Программирование STEP 7 (LAD, FBD, STL) Питание По общей шине — 5В Потребляемый ток, максимальный 1.3 А MPI/PROFIBUS DP Физический уровень RS 485 PROFINET Физический уровень Ethernet, 2x RJ45
Опять знакомые все лица! Кстати никаким каскадом опять не пахнет – тот же Step-7.
6ES7412-3HJ14-0AB0 (Siemens)
SIMATIC S7-400H, CPU 412-3H CENTRAL UNIT FOR S7-400H AND S7- 400F/FH, 3 INTERFACES: 1 MPI/DP AND 2 FOR SYNC MODULES 768 KB MEMORY (256 KB DATA/512 KB CODE)
Характеристики даже приводить не буду – один в одни. Ну и с документацией так же картина что и с предыдущим контроллером.
Судя по этому:
Многолетний труд компании в области разработки и внедрения собственной линейки контроллерного оборудования
Заключался в подборе краски для перекрашивания корпусов. Да и то с моей точки зрения не очень получилось. Ну а производство:
Я не нашёл на сайте компании НИ ОДНОГО устройства не являющимся оборудованием других крупных производителей. Везде одна картина – перекрашенный корпус и переклеенные бирки.
Насчет ПО «Каскад» ничего конкретного сказать не могу, никаких скриншотов, или хотя бы картинок на экране монитора я не нашёл. Всё хорошо спрятано. Но кое-где проскакивают изображения готовых проектов. И судя ним, по спецификации и разбивке на пакеты – это WinCC от Siemens. Ну как говорится “EKB Install никто не отменял”. Асушники поймут.
С одной стороны, в деятельности данной компании ничего страшного нет (кроме проблем с законностью – но судя по всему они их отлично решают). Ну зарабатывают ребята как могут.
С другой стороны, эта деятельность вызывает ряд проблем
1. Они автоматически выигрывают все тендеры, в которых участвуют. Это, наверное, и было основной целью создания этой компании. Ведь по текущему законодательству, если в тендере участвуют отечественные производители чьё оборудование соответствует или превосходит иностранные предложения (а оно соответствует – вед это, тот же самый Siemens и есть, только перекрашенный), то заказчик просто обязан принять это предложение.
2. Поскольку тендеры выигрывает данная компания, то честные отечественные разработчики остаются без заказов (естественно догнать Siemens им пока не реально, а весь бонус от импортозамещения забирает «СибКом»). Соответственно собственные разработки не развиваются.
3. Поскольку заказы забирает данная компания, то и обслуживать их будут они. Как Вы думаете, кто лучше будет обслуживать оборудование – реальные представители Сименса, имеющие контакты с производителем и его поддержку, или представители компании, умеющие работать только с баллончиком краски?
4. Ну и последнее – это проблема самих заказчиков. Контроллеры S7-400 (СК-4000) морально и физически устарели и уже пару лет как сняты с производства. Сейчас распродаются склады. И скоро запас этих контроллеров и блоков расширения закончится. Siemens потихоньку переводит своих заказчиков на новую серию S7-1500. Причём это непростая операция. Интересно – а компания “СибКом” будет переводить своих клиентов на какой ни будь СК-15000 когда у них закончатся запасы СК-4000. Не уверен. И ЗИПа то же взять будет негде.
Меня интересует так же ещё один вопрос – а куда смотрит Сименс? Ведь судя по бурной активности данной компании, они наверняка сталкивались с ней. Хотя… может они и не против, ведь старые контроллеры 400-й серии куда-то сплавлять надо.
habr.com
Выбор контроллера автоматизации – Control Engineering Russia
Контроллер автоматизации — нечто значительно большее, чем замена реле, поскольку он изначально создавался как программируемый логический контроллер (Programmable Logic Controller, PLC). Сейчас такой контроллер способен не только интегрировать в себе ту или иную логику, но и использоваться в системах управления движением, робототехнике, а также для обеспечения связи между машинами, оборудованием и системами управления. Производительность контроллеров может варьироваться от возможностей простых устройств до уровня вычислений многоядерных процессоров.
Различия между традиционным PLC, программируемым контроллером автоматизации (Programmable Automation Controller, PAC) и индустриальным персональным компьютером (Industrial Personal Computer, IPC) по большому счету неактуальны — до тех пор, пока вычислительная мощность обработки данных является достаточной для решения тех или иных задач управления. Программное обеспечение (ПО) для управления контроллерами приобрело определенную степень стандартизации в связи с принятием документа IEC 61131-3 Международной электротехнической комиссией (International Electrotechnical Commission, IEC) — раздела международного стандарта IEC 61131, описывающего языки программирования для программируемых логических контроллеров. При этом надежные операционные системы (ОС) реального времени, работающие в фоновом режиме, устраняют необходимость в использовании ОС Microsoft Windows, поэтому, если требуется применить мощные главные процессоры, параметр «управление на основе индустриального ПК» нужно уточнять: выполнен ли он «на базе процессора Intel» или «на основе процессора AMD» и к какому типу относится.
Поскольку современные контроллеры автоматизации, как уже было сказано, решают более сложные задачи, чем простая управляющая логика, то и сам термин «PLC», вероятно, уже устарел. Кроме того, все контроллеры автоматизации программируются, поэтому «P» в названии «PAC» тоже кажется лишним. Современные контроллеры, по сути, являются компьютерами, причем на одном и том же процессоре они могут запускать несколько разных ОС (реального времени, Microsoft Windows и Linux). Что касается индустриальных ПК, то они вполне могут использоваться и для управления и сбора данных, а также для новых задач, таких как периферийные (граничные) вычисления.
Функции контроллера
Сейчас стало популярным координирование всех функциональных возможностей машины в одной программной среде и через одну программу, которые работают на одном процессоре (рис.). Это позволяет синхронизировать функции машины, а модульная структура кода обеспечивает организованный, целостный подход к управлению. Тем не менее имеет место и менее интегрированное управление — простые приложения, которые не предназначены для будущего масштабирования и поэтому не нуждаются в универсальности и гибкости.
Рисунок. Контроллер, порты ввода/вывода (I/O) и коммуникация в одном решении: система X20 от компании B&R Industrial Automation
Требования к техническим характеристикам контроллера определяются сложностью и особенностями решаемой задачи. Рассмотрим критерии для платформ, которые нужно учитывать в некоторых областях применения.
Логика управления
Потребность в логическом управлении является фундаментальной, поэтому мы продолжаем называть контроллеры автоматизации PLC. Организация PLCopen поддерживает и расширяет сферу применения стандарта программирования IEC 61131-3 и управляет большой информационной базой в этой области, обучением и программными библиотеками. Деятельность группы выходит далеко за рамки простой логики и включает управление движением, безопасность, унифицированную архитектуру OPC (UA), спецификацию (определяющую передачу данных и взаимодействие устройств в промышленных сетях), расширяемый язык разметки XML и многое другое.
Управление движением
В зависимости от необходимых сложности и синхронизации движений, контроллеры автоматизации могут обеспечивать управление десятками или даже сотнями осей движения. Благодаря закону Мура и отраслевым стандартам отдельный контроллер движения или робота с выделенной сетью управления движением больше не требуется.
Безопасность сети управления
С точки зрения защиты от проникновения в сеть предпочтение зачастую отдается сетевым решениям, выполненным на основе кабельных подключений с аппаратным обеспечением безопасности — в отличие от программных типа SSL, AES, WEP, WPA и т. д. (например, в Северной Америке). Сама же по себе сетевая безопасность, в рамках одной сети с управляющей машиной, стала проверенной и полезной функцией современных систем управления. Безопасность сети в общем понимании может быть реализована на основе избыточности ядра процессора управления, отдельного контроллера безопасности, а уже затем — для безопасного ввода/вывода (I/O) в небольших системах. Она также распространяется на управление движением и робототехнику, что позволяет машинам работать в безопасном режиме. Особенно это важно для коллаборативных роботов, которые выполняют свои функции в общей среде с персоналом, обеспечивая тем самым высокую эффективность работы.
Степень защиты контроллера зависит от того, где он установлен:
- В шкафу: степень защиты оболочкой IP. Это традиционный форм-фактор PLC, который имеет отдельный человеко-машинный интерфейс (Human-Machine Interface, HMI) и обычно использует встроенные, установленные удаленно или на объединительных платах/рейках модули ввода/вывода.
- На специальном основании или на передней панели с каким-либо уровнем защиты от влаги: степень защиты оболочкой IP65/67/69K. Этот формат объединяет HMI и контроллер и пользуется все большей популярностью благодаря тому, что допускает установку на механическом манипуляторе со всеми вытекающими эргономическими преимуществами. При этом такой тип расположения контроллера также может включать функции ПК для запуска различных приложений Microsoft Windows, таких как HMI, хотя в последнее время наблюдается все большая тенденция к созданию веб-интерфейса.
Конечно, имеются и другие требования к защите оболочкой и герметизации, которые соответствуют условиям окружающей среды и способам очистки.
Установка на специализированное основание чаще всего является более дорогим решением, чем панельный монтаж (на панелях из нержавеющей стали) подобных контроллеров и варианты исполнения, которые имеют более высокий уровень защиты оболочки. Чтобы избежать необходимости замены обоих компонентов, если один из них поврежден, некоторые пользователи предпочитают отдельную установку: PLC на панели и выделенный HMI. Однако сейчас это не такая большая проблема, поскольку разработчикам систем управления уже доступны интегрированные блоки, в которых контроллер монтируется отдельно и не только физически, но и пространственно отделен от HMI. Такое решение значительно упрощает переход на большие широкоформатные экраны, а также замену на более мощные аппаратные средства управления без переустановки непосредственно экрана вывода информации.
Смонтированный в шкафу индустриальный ПК с отдельным HMI: степень защиты оболочкой IP20. Эта форма с операционными системами, работающими в режиме реального времени, различными компьютерными ОС и веб-сервисами может служить контроллером автоматизации. Функции контроллера могут быть разделены или выделены, а сам промышленный компьютер предназначен для самостоятельно выполняемых задач, таких как краевые, туманные или облачные вычисления. Создание архива, сериализация (присвоение серийных номеров) и проверка продукции с использованием систем машинного зрения также являются достаточно распространенными областями применения таких контроллеров.
Масштабируемость и универсальность
Хотя среды разработки ПО часто привязаны к аппаратным средствам (нано, микро, средним и большим PLC), также доступны и среды разработки, которые не зависят непосредственно от того или иного оборудования. Для этого проект должен быть закодирован: тогда аппаратное обеспечение управления можно легко выбрать или изменить без серьезного вмешательства в программирование. Такая гибкость распространяется на системы управления двигателями (моторами) и их приводы. Для шагового или частотно-регулируемого электропривода (Variable Frequency Drive, VFD) низкого уровня, не требующего большой точности, можно использовать только одну программу, аналогичную той, например, которая была разработана и применяется для серводвигателя с высоким уровнем точности управления. Как масштабируемость, так и универсальность будут особенно ценными в том случае, когда разрабатывается большое семейство похожего оборудования или исполнительных механизмов. Это связано с тем, что такой подход позволяет повторно использовать многие ключевые программные элементы.
Процессоры
Сегодня разработчику систем управления доступно множество вариантов выбора процессоров — от маломощных (с точки зрения вычислительных способностей) и до многоядерных, причем зачастую с перекрывающимися характеристиками в части производительности. Поэтому в таком вопросе рекомендуется сотрудничать со службой технической поддержки и инженерами по продажам. Благодаря их знаниям о продуктах можно выбрать подходящий процессор для конкретного приложения с оптимальным соотношением цена/производительность.
В идеале при выборе процессора необходимо учитывать масштабируемость, поэтому ПО управления по всей линейке продуктов контроллера должно быть совместимым. Поставщики различных технологий автоматизации инвестируют значительные средства в создание складских запасов важнейших компонентов с целью гарантировать доступность продукта в течение достаточно длительного времени, а также в модернизацию — для замены устройств, в том числе процессоров, снимаемых с производства.
Кроме того, имеется еще один немаловажный момент. Нужно определить заранее, потребуется ли вам принудительная вентиляция или благодаря ожидаемой температуре окружающей среды, в которой будет установлен контроллер, можно будет использовать более экономичные и удобные безвентиляторные системы. Возможные варианты отвода генерируемого контроллерами тепла включают вентиляторы, кондиционеры, радиаторы и водяное охлаждение.
Память
Очень популярной среди контроллеров автоматизации стала твердотельная память: не только в виде твердотельных накопителей (Solid-State Drive, SSD), но и съемных носителей, таких как карты CFast, а также инсталлированных на аппаратурном уровне устройств памяти с небольшой емкостью в более экономичных приложениях. Преимущества съемной памяти заключаются в том, что ее можно быстро заменить, на ней нетрудно создавать и хранить резервные копии файлов, а объем доступной памяти можно легко расширить.
Однако с использованием индустриальных карт памяти необходимо соблюдать предельную осторожность. Нужно обязательно убедиться в том, что спецификация на носитель соответствует требуемым техническим характеристикам для конкретного приложения. Различные типы памяти имеют разные сроки службы, которые зависят от условий и рабочей температуры среды, а также числа циклов чтения/записи. Это является важной темой для обсуждения с поставщиком средств автоматизации.
Вконтакте
Google+
controlengrussia.com
Ошибка #404, Файл не найден
Компания Delta Electronics, Inc. основана в 1971 году в Тайване. Декларируемая миссия компании – обеспечение потребителей передовым энергосберегающим оборудованием для улучшения качества жизни. Сегодня DELTA – это корпорация с годовым оборотом более 4 млрд. USD, имеющая на начало 2007 года: 31 завод, 33 научно-исследовательских и инженерных центра, 76 офисов продаж, расположенных в Тайване, Китае, Европе, Северной и Южной Америке, Корее, Индии, Таиланде и Японии.
Одно из направлений деятельности Delta – приборы и средства промышленной автоматизации (IABU), объединяемые по принципу “Drives – Motion – Control“.
Drive – Преобразователи частоты
Motion – Сервоприводы и оптические энкодеры
Control – Панели оператора, контроллеры, таймеры, счетчики и коммуникационные модули
Сделать заказ и получить полную информацию по продукции Delta Electronics, Inc., вы можете на сайте Дельта Электроникс -www.Delta-Electronics.info
Автоматизированный блочный (модульный) тепловой пункт или индивидуальный тепловой пункт (ИТП)
Ошибка #404, Файл не найден
Вернуться назадТелефон : +7 (495) 984-51-05 (Москва), +7 (812) 640-46-90 (Санкт-Петербург), E-mail: [email protected], Время работы: с 9.00 до 18.00 (без обеда).
www.delta-rus.com
Контроллеры для автоматизации производства: классификация и архитектура
В процессе проектирования систем, обеспечивающих производственные задачи, учитывается множество эксплуатационных нюансов. Каждый комплекс индивидуален, но принципы его реализации опираются на базовый набор требований. Система должна быть эффективной, надежной, функциональной и в то же время эргономичной. Связку между непосредственно технической частью производственного обеспечения и задачами управления реализуют контроллеры для автоматизации процессов. В них концентрируется информация, поступающая от разных технологических участков, которая и выступает основой для принятия тех или иных решений.
Классификация контроллеров по сфере применения
Практически каждое современное предприятие в определенной степени использует системы, позволяющие автоматизировать рабочие процессы. Причем характер обслуживаемых функций может быть совершенно разным. Так, в сфере химической промышленности программируемая аппаратура через контроллеры управляет дозированием, объемами подачи сыпучих и жидкостных материалов, отслеживает свойства разных веществ с помощью датчиков и т.д. В сфере обслуживания транспортных организаций упор делается на управлении силовой техникой, как правило, погрузочно-разгрузочной. Широко распространены и универсальные контроллеры для автоматизации систем вентиляции, отопления и водоснабжения. Это группа систем, управляющих инженерно-коммунальным обеспечением на предприятиях в разных сферах. И напротив, существуют узкоспециализированные области, в которых необходима именно индивидуальная разработка систем под конкретные нужды. К таким направлениям можно отнести нефтедобывающую промышленность и металлургические комбинаты.
Принцип действия контроллеров
Промышленный контроллер представляет собой микропроцессор, в котором предусматривается аппаратная и программная часть. Первая часть, собственно, обслуживает физическую работу системы, основанной на вложенной программе выполнения задач. Важным аспектом любой конфигурации данного типа является регулирующая инфраструктура. То есть программная основа отвечает за принятие тех или иных решений, но в дальнейшем получаемые сигналы поступают на пункты команд, отдаваемых непосредственно рабочему оборудованию. Таким образом контроллеры для автоматизации управляют станками, конвейерными линиями, техническими силовыми средствами и т.д.
Другим не менее важным компонентом общей управляющей инфраструктуры являются датчики и индикаторы, на основе показателей которых контроллер вырабатывает решения или стратегические цепочки, определяющие режимы работы оборудования. Это могут быть датчики, оценивающие состояние аппаратов и агрегатов, обслуживаемых материалов, параметры микроклимата в производственном помещении и другие характеристики.
Архитектуры контроллеров автоматизации
Под архитектурой контроллера понимается совокупность компонентов, за счет которых реализуется функция управления автоматикой. Как правило, архитектурная конфигурация предполагает наличие в комплексе процессора, сетевых интерфейсов, запоминающего устройства и систем ввода-вывода. Это базовая комплектация, но в зависимости от нужд конкретного проекта состав и характеристики отдельных частей могут меняться. Сложные контроллеры для автоматизации называются модульными. Если традиционная простая архитектура представляет собой унифицированный блок с типовым составом функциональных элементов, которые недоступны для изменения оператором, то в сложных архитектурных моделях реализуется многокомпонентная модульная конфигурация. В ней допускается не просто обслуживание единого закрытого блока, но и каждого модуля по отдельности. Теперь стоит рассмотреть отдельные части архитектуры подробнее.
Разновидности модулей архитектуры
Базовое модульное устройство представлено микропроцессором. От его мощности зависит, насколько сложными могут быть задачи, решаемые конкретным контроллером. Также имеет значение и запоминающее устройство. Оно может быть интегрировано в систему без возможности дальнейшего изменения. Но чаще всего используются внешние флеш-модули памяти, которые вполне можно менять в зависимости от текущих задач. Ответственность за действия, которые принимают промышленные контроллеры автоматизации, во многом несут устройства ввода-вывода. По этим каналам процессор принимает информацию для обработки и в дальнейшем дает соответствующие команды. В современных комплексах все большую роль играют интерфейсные модули, от которых зависят коммуникационные возможности контроллера.
Основные характеристики процессорного модуля
При разработке управляющей системы особенно важно учитывать базовые характеристики и возможности микропроцессора. Что касается основных рабочих параметров данного модуля, то к ним относится тактовая частота, разрядность, периоды выполнения задач, память и др. Но даже эти характеристики не всегда становятся решающими, поскольку рабочих показателей современных даже бюджетных микропроцессоров хватает на обслуживание большей части производственных процессов. Гораздо важнее определиться с коммуникационными возможностями и функциями, которые выполняют контроллеры для автоматизации работы предприятия. В частности, на первое место по требованиям операторы ставят способность работы с широким спектром сетевых каналов, интерфейсов и языков программирования. Отдельно стоит отметить и возможность подключения устройств индикации, органов управления, современных дисплеев и других компонентов.
Операторская панель
Независимо от характеристик начинки контроллера для управления его функциями обязательно должен быть предусмотрен и операторский пункт с соответствующим реле. Внешне такие устройства напоминают небольшой компьютер, обеспеченный устройствами ввода и вывода, датчиками технологических процессов и дисплеем. Самые простые контроллеры для автоматизации производства предусматривают возможность программирования через данную панель. Причем под программированием могут подразумеваться элементарные установки команд начального уровня. Наиболее сложные операторские панели также выполняют самодиагностику и самокалибровку.
Источники питания системы автоматизации
Средний диапазон напряжений, питающих промышленные контроллеры, находится в диапазоне 12-48 В. Источником обычно выступает местная сеть на 220В. При этом далеко не всегда блок питания находится в близости по отношению к обслуживаемой аппаратуре. Например, если используются контроллеры для автоматизации котельной на металлургическом многоступенчатом производстве, то распределенная сеть питания может быть равноудалена от нескольких потребителей энергии. То есть один контур будет обслуживать котел для мягких металлов, а другой – для твердых. При этом в линиях может меняться и напряжение.
Заключение
Системы автоматизации рабочих процессов все плотнее входят в инфраструктуру современных предприятий. Соответственно, получают широкое распространение и контроллеры для систем автоматизации в разных модификациях. Само по себе содержание такого устройства не требует особых затрат. Основные сложности в работе с данной аппаратурой касаются качества программирования и оптимизации конфигурационной компоновки. Но вместе с этим для упрощения операторских функций становятся все популярнее и модули, предполагающие самостоятельную настройку по основным данным, введенным пользователем.
fb.ru
Критерии выбора ПЛК для промышленной автоматизации
Большинство промышленных контроллеров, таких как программируемые логические контроллеры (ПЛК) и программируемые контроллеры автоматизации (ПКА), могут выполнять все основные функции, в том числе управление в реальном времени дискретными и аналоговыми соединениями ввода/вывода (I/O). Фактически данный тип функциональности присущ большинству контроллеров, при этом основной проблемой является их способность обрабатывать необходимое количество точек ввода/вывода, что, как правило, несложно установить.
Однако при определении достаточности тех или иных промышленных контроллеров к применению для решения определенного круга задач в конкретных приложениях проблемы часто возникают при определении других их возможностей, таких как обработка данных, связь и высокоскоростное управление. Помочь в определении функций контроллеров, необходимых для выбора под конкретную задачу, поможет знание того, как эти функции улучшают конечное решение системы автоматизации.
Обработка данных
Современные контроллеры с расширенным программированием на основе имен тегов (признаков) имеют различные возможности в части обработки данных, включая встроенную регистрацию. Некоторые усовершенствованные контроллеры также могут взаимодействовать со стандартными базами данных в системах уровня предприятия, например в системе планирования ресурсов предприятия (enterprise resource planning, ERP). Запись данных непосредственно в запоминающее устройство в виде USB флэш-накопителя, подключенного к контроллеру, тоже важная функция, часто необходимая для целого ряда приложений. Контроллеры с функциями регистрации данных часто поддерживают отформатированный USB-накопитель или карту MicroSD, которые имеют до 32 Гбайт дискового пространства.
Регистрация данных обычно основана на откликах на те или иные события или может быть запланирована. Отклик на события инициируется изменениями состояния, такими как переход границы булевого тега. В отличие от этого подхода запланированная регистрация данных настроена так, чтобы осуществлять действия, например регистрацию состояния или считывание счетчика, через заданные регулярные интервалы — каждую минуту, час, день или месяц.
Хотя количество тегов, которые могут быть зарегистрированы, часто ограниченно, но для каждого запланированного или инициированного события должно быть сохранено не менее 50 значений тегов. Системные ошибки также должны храниться с указанием времени и даты возникновения такой ошибки или события. Имя файла журнала должно быть настраиваемым или автоматически генерироваться в зависимости от предпочтений пользователя.
Помимо локальной регистрации данных, некоторые контроллеры могут взаимодействовать с корпоративными системами информационных технологий — ИT-системами. Одним из примеров является OPC-сервер (Open Platform Communications, ранее OLE for Process Control — семейство программных технологий, предоставляющих единый интерфейс для управления объектами автоматизации и технологическими процессами), подключенный к контроллеру. Это позволяет серверу собирать данные в режиме реального времени от контроллеров на производственной площадке или на уровне цеха и извлекать, добавлять, удалять и обновлять записи данных в стандартной базе. Это достигается поддержкой подключений к базе данных, совместимой с Microsoft Access, сервером на языке структурированных запросов (structured query language, SQL — декларативный язык программирования, применяемый для создания, модификации и управления данными в реляционной базе данных, управляемой соответствующей системой управления базами данных) или подключением к открытой базе данных (open database connectivity, ODBC — программный интерфейс доступа к базам данных, созданный компанией Microsoft в сотрудничестве с Simba Technologies на основе спецификаций Call Level Interface, который разрабатывался организациями SQL Access Group, X/Open и Microsoft).
Установить соединение между ИТ-системой предприятия и ПЛК помогают несколько доступных на рынке программных инструментов. Они позволяют собирать сведения из ПЛК и сохранять их в базе данных. Конфигурационные усилия для этих серверов часто минимальны, и пользователь может собирать только те данные, которые ему необходимы для определенного производственного или технологического процесса.
Возможности баз данных предоставляют практические решения для отслеживания движения материалов и фиксации показателей производства. Контроллер, выполняющий производственные или технологические задачи, чтобы обеспечить оптимальное время процессов, может отслеживать ход работ на уровне завода, а также расход материалов. Эта информация может быть использована для корректировки складских запасов, что позволяет обеспечить наличие материалов и их поступление по мере их необходимости, избегая накопления сверхнормативных запасов.
Эти возможности также можно использовать для отслеживания путем регистрации производственных данных при изготовлении детали или продукта, его состояния от начала до конца всего производственного цикла. Статус конечного продукта сохраняется, а встроенные в базу данных функции отметки даты/времени могут использоваться для удовлетворения требований по обеспечению заданного уровня качества или для аудита.
Коммуникационные возможности
Другая важная особенность, которую следует учитывать при выборе контроллера автоматизации, — возможность связи, или, как мы говорим, возможности коммуникации. Здесь, для того чтобы обеспечить простую интеграцию с человеко-машинными интерфейсами (ЧМИ), приводами двигателей и другими устройствами, должно быть доступно несколько портов Ethernet и портов последовательной связи (рис. 1).
Рис. 1. Эффективность производства зависит от сбора данных. Коммуникационные возможности и возможности обработки данных этого контроллера серии AutomationDirect Productivity позволяют подключаться ко многим различным устройствам.
Все рисунки предоставлены компанией AutomationDirect
Высокоскоростные порты Ethernet также используются для организации одноранговой (peer-to-peer, P2P — («равный к равному»), оверлейная компьютерная сеть, основанная на равноправии участников, каждый узел (peer) как является клиентом, так и выполняет функции сервера) или сетевой бизнес-системы. Именно здесь важна поддержка протоколов EtherNet/IP (ODVA) и Modbus TCP/IP Ethernet. Также должны быть предусмотрены и другие порты связи, в том числе для подключения USB In/USB, Mini USB, MicroSD, удаленного ввода/вывода (Remote I/O), RS-232 и RS-485.
Эти подключения обеспечивают простой доступ к программированию и подключение к высокоскоростным устройствам, например приводам, а также интеграцию ЧМИ для мониторинга системы оператором. Наряду с другими функциями связи для удаленного доступа они также обеспечивают исходящую электронную почту, соединения сканера/клиента и адаптера/сервера. Кроме того, доступны приложения для удаленного мониторинга, позволяющие подключаться к контроллерам с помощью Wi-Fi (беспроводная связь IEEE 802.11x) или через сотовую сеть. Удаленный пользователь может контролировать локальный контроллер с помощью пользовательских тегов, настроенных для удаленного доступа внутри общей базы данных тегов.
Очень важным является тот факт, на который необходимо обратить самое пристальное внимание, что современные контроллеры должны иметь встроенную защиту, при которой в конфигурации оборудования, связанной с удаленным доступом, должны быть включены удаленные функции, причем каждый тег в базе данных должен быть выбран для обеспечения удаленного доступа к нему. Помимо этого, как и для любого устройства, к которому можно получить доступ из Интернета, настоятельно рекомендуется использовать в целях безопасности брандмауэр. Несмотря на то что функция удаленного доступа для контроллера может и должна быть настроена с защитой паролем, из-за постоянно растущих угроз кибербезопасности в Интернете наилучшей практикой является безопасное и зашифрованное VPN-соединение (рис. 2).
Рис. 2. Как удаленно получить данные из контроллера. Некоторые современные контроллеры, такие как этот Productivity3000 от AutomationDirect, включают до семи встроенных коммуникационных портов, что является критически важной возможностью для подключения как к устройствам на уровне предприятия, так и к корпоративным сетям уровня предприятия
Еще одна функция защиты, связанная с доступом к удаленному контроллеру, — разделение учетных записей и IP-адресов, настроенное таким образом, чтобы пользователи могли безопасно выгружать, загружать или редактировать программу через удаленный доступ. Однако, в целях обеспечения безопасности, одна и та же учетная запись не должна разрешать как удаленный мониторинг, так и изменения программы.
Должны быть приняты все необходимые меры, чтобы контроллер мог поддерживать приложения удаленного мониторинга, обеспечивая необходимую безопасность. При этом только авторизованные пользователи с помощью Wi-Fi или сотовой связи должны иметь возможность подключить свой смартфон или планшет к контроллеру для удаленного мониторинга в режиме реального времени.
Кроме того, в контроллере должны быть предусмотрены дополнительные функции веб-сервера, которые позволяют удаленно устранять проблемы с помощью системных тегов, журналов ошибок и истории событий, а также просматривать файлы данных, записанные на флэш-накопитель контроллера или карту MicroSD.
Управление высокоскоростным движением
К особенностям выбора современного контроллера следует отнести и возможность управления движением и другими высокоскоростными приложениями. Для выполнения этих функций требуется высокоскоростной ввод/вывод, а также достаточно мощный процессор и возможность определения приоритетов при выполнении таких высокоскоростных задач.
Хотя некоторые контроллеры предлагают координацию между несколькими осями движения, но даже скоординированное движение между двумя осями обычно требует специального оборудования и специфических функций, встроенных непосредственно в сам контроллер. Для запуска необходим модуль высокоскоростного вывода (high-speed output, HSO) и модуль высокоскоростного ввода (high-speed input, HSI). Модуль HSO генерирует команды импульса и направления для управления сервоприводами, работающими от двух или более серводвигателей. Эти команды импульса и направления могут контролировать различные приложения, например разрезание по длине, сшивание или скоординированные перемещения по оси Х-У. Также для команд перемещения, генерируемых модулем HSO, может быть доступна и функция их регистрации.
Функция регистрации, используя встроенный модуль ввода/вывода, может запускаться как ответ от нескольких внутренних и внешних событий, связанных с позицией. Вход от датчика через модуль HSI может использоваться для старта или остановки движения, захвата позиции по обратной связи от датчика, для включения/выключения или подачи импульса на выход.
Дополнительные возможности высокоскоростного управления предлагают программируемый барабанный переключатель (programmable drum switch, PDS) и программируемый концевой выключатель (programmable limit switch, PLS). PDS обеспечивает мониторинг на частотах до 1 МГц нескольких устройств, таких как кодеры. Эти входные сигналы применяются для координации и управления выходами со скоростью подачи до десятков тысяч раз в секунду. Такой тип конфигурации оборудования обеспечивает точное управление движением независимо от времени сканирования контроллера, которое может варьироваться в зависимости от степени загрузки его процессора.
Инструкция PLS работает как механический вращающийся кулачок с концевыми выключателями, но таким виртуальным устройством можно управлять в режиме реального времени. Поскольку эта функция часто действует в сочетании с HSI, она совершенно не зависит от загрузки процессора и времени сканирования, что приводит к точной и повторяемой синхронизации для высокоскоростных приложений.
Заключение
При выборе ПЛК, ПКА и других промышленных контроллеров пользователи должны думать не только о базовых требованиях к управлению и числу доступных портов ввода/вывода. Во многих приложениях контроллеры (рис. 3) также нуждаются в широких возможностях в части регистрации данных и связи, в управлении высокоскоростными приложениями, такими как скоординированное движение.
Рис. 3. Возможности программируемых логических контроллеров расширяются, например, с этим Productivity2000 от компании AutomationDirect. В процессе выбора ПЛК для улучшения функционирования конечного приложения следует учитывать такие его особенности, как обработка данных, связь и высокоскоростное управление
Вконтакте
Google+
controlengrussia.com
Промышленный контроллер. Система сбора данных. АСУ / Habr
Доброго времени суток, Хабр!Разработка промышленного контроллера с дисплеем для сбора и анализа данных, а также для управления нагрузками, объединенными в группы. Кому интересно, что из этого получилось, прошу под кат.
Тема промышленных контроллеров давно развивается для использования в автоматизированных системах управления (АСУ). Когда я вижу очередной контроллер Siemens, ViewPAC или любого другого производителя, я вижу лишь большой планшет (пишу именно об этом формфакторе, то есть не стоечные варианты) со специализированным софтом внутри, но это лишь на первый взгляд. На самом же деле, чаще всего, схож лишь внешний вид со стороны дисплея, а вот задняя панель имеет интерфейсные разъемы, отсеки для подключения модулей расширения, датчиков, внешних носителей для хранения данных и т.д. Существуют универсальные промышленные контроллеры и узкоспециализированные, то есть предназначенные для выполнения набора задач, чаще всего однотипных.
Именно такой (узкоспециализированный) контроллер мы и разрабатывали. Для начала, пара слов о реализации. Глобально устройство делится на две части. Первая – это модуль на iMX6D, который был нами разработан как раз для реализации таких задач, вторая – это микроконтроллер STM32F103RBT7. Как я уже писал ранее (в предыдущих статьях), именно блочная (модульная) система позволяет быстро реализовывать сложные проекты. В такой системе большая часть аппаратно-программного комплекса уже отлажена, и остается лишь согласовать ее с другими модулями и доработать под конечного заказчика.
iMX6D
Полноценный процессорный модуль (два ядра по 1ГГц), который занимается рядом задач, для взаимодействия с пользователем:
- вывод данных на дисплей/обработка тачскрина;
- Ethernet 10/100/1000;
- синхронизация времени;
- хранение логов событий;
- web-интерфейс + обновление;
- хранение данных профилей;
- сложные расчеты для микроконтроллера.
И это не полный список того, чем занимается модуль.
Рис.1. Процессорный модуль
Web-интерфейс почти полностью повторяет картинку с дисплея, что позволяет легко ориентироваться пользователям и оперативно менять настройки. Реализация, как и в прошлых проектах, на движке “11-parts”. Так как львиную долю задач выполняет микроконтроллер, появилась необходимость обновления его прошивки (также, как и основной) через web. Эта задача стояла особенно остро, так как заказчик планировал обновлять устройства для расширения функционала. Процессорный модуль связан с микроконтроллером по UART (через него происходит и прошивка последнего).
STM32
Микроконтроллер в данном проекте имеет очень важное значение. Во-первых, его использование позволило распараллелить задачи для программистов и выделить два основных направления:
- Взаимодействие с пользователем.
- Сбор данных, обработка и управление.
Во-вторых, модульная система более удобна для отладки, тестирования и расширения функционала.
Данный промышленный контроллер (далее ПК) позволяет обслуживать четыре независимых помещения (группы) с большим количеством датчиков исполнительных элементов.
Конкретно для данного проекта для каждой группы доступны:
- 6 датчиков температуры, объединенные в единую сущность для определения средней;
- 2 независимых датчика температуры;
- 2 датчика влажности;
- 1 датчик CO2;
- 12 каналов управления внешними исполнительными элементами.
Также несколько уличных датчиков:
- 2 независимых датчика температуры;
- 2 датчика влажности.
Итого, получается, что микроконтроллер собирает данные с 48 датчиков и управляет 48 исполнительными элементами. Все датчики температуры аналоговые. Датчики влажности и CO2 имеют токовый интерфейс 4-20мА.
Теперь немного схемотехники. Для коммутации датчиков было решено использовать аналоговые мультиплексоры HCF4051 (у них есть задержка на переключение, но для нашей задачи это было не критично). Именно эта серия уже снята с производства, ее отличие, например, от CD4051 только в скорости переключения (ну и в производителе). Таких мультиплексоров в контроллере шесть. Переключение всех мультиплексоров происходит одновременно (одними и теми же ножками микроконтроллера), что значительно сокращает ресурсы и время считывания. На микроконтроллере, соответственно, задействовано шесть каналов АЦП.
Рис.2. Схема включения мультиплексоров
Для каждого температурного датчика используется отдельный источник опорного напряжения TL431 (в корпусе SOT-23), таким образом, при КЗ на одном из датчиков остальные продолжают работать также, как и прежде. Для подачи питания на все опорники используется LM1117 на 3,3В. Питание платы осуществляется от внешнего источника DC24V, поэтому для вторичных питаний используются два одинаковых DC/DC TPS54560DDAR (формирование 12В и 5В), так как использую их уже не в первом проекте. 3,3В получается из 5В с помощью ST1S10.
Рис.3. Расположение питателей на плате
Для управления внешними нагрузками обычно используются реле, срабатывающие от подачи переменки 24В. Поэтому на каждую группу подается AC24V, которые коммутируются симисторами BT138-600 через оптронную развязку. Схема представлена ниже. Работает все стабильно.
Рис.4. Схема управления на симисторах
Рис.5. Группа разъемов датчиков и сигналов управления на плате
Программы управления хранятся на отдельной EEPROM, подключенной к микроконтроллеру. Там же хранятся начальные параметры при горячем включении и последнее состояние всей системы (чтобы можно было продолжить исполнение программы).
Понятно, что на микроконтроллере не хватает GPIO для управления таким количеством оптронов (да и не гуманно через всю плату тащить столько проводников), поэтому используются расширители портов TCA6424ARGJR, по одному на две группы и один системный (обработка нескольких входных сигналов, обработка системных кнопок, светодиода индикации и т.д.).
Реле, которое хорошо видно на Рис.5. (по одному на каждую группу), используется для определения наличия входного напряжения AC24V и исправности предохранителя на каждую группу. При срабатывании оно отправляет сигнал на микроконтроллер, который, в свою очередь, оповещает о неисправности.
Синхронизация времени происходит по протоколу NTP, но также имеется микросхема RTC PCF8523 (тоже неоднократно использовалась) для подсчета времени в отсутствии напряжения питания.
Рис.6. Схема RTC
Отображение
Управление ПК происходит оперативно с помощью тачскрина и удаленно через web. Как я уже говорил, интерфейс браузера (этот функционал еще в доработке) повторяет экран. В данный момент написано приложение на Qt, которое общается с ПК напрямую по mqtt и максимально приближено к реальности. В web, на данный момент, имеются общие настройки устройства, организация доступа и обновления софта.
Рис.7. Отображение данных в приложении на Qt
Рис.8. Отображение данных на дисплее
Такого рода контроллеры позволяют строить полноценные АСУ для промышленных комплексов. Функционал и набор датчиков, как правило, различен и соответствует требуемым задачам, но назначение одно – мониторинг и/или управление. Для больших систем можно наращивать количество контроллеров, объединенных одними задачами. Контроллер может не содержать дисплея, а управляться по сети (Ethernet).
Рис.9. Небольшая партия
Спасибо за внимание и до скорых встреч!
habr.com
ПЛК: классификация, принцип работы, выбор
Классификация ПЛК
ПЛК – программируемые логические контроллеры (промышленные контроллеры).Programmable Automation Controller (PAC)
Контроллеры для автоматизации крупных дискретно-непрерывных производств на базе открытых стандартов и сети Industrial Ethernet.
DCS PLC
ПЛК в составе распределённых систем управления (РСУ) для автоматизации крупных опасных непрерывных производств с резервированием ЦПУ, модулей ввода-вывода, блоков питания и полевых шин.
Programmable Logic Controller (PLC)
Программируемые логические контроллеры для автоматического управления преимущественно дискретными операциями (упаковка, инструментальная обработка, конвейерные системы, сборка и т. п.).
Large PLC
ПЛК для автоматизации крупных дискретных производств.
Small PLC
ПЛК для автоматизации небольших производств, OEM-производителей автоматических линий и технологических установок.
NC-based PLC
ПЛК в станках с ЧПУ (в конструктиве стойки ЧПУ).
Motion Controller
Контроллеры для управления сервоприводами в системах управления движением: ЧПУ, контурное управление, позиционирование, синхронизация скорости и положения (электронный редуктор).
PLC-based Motion Controller
Контроллер движения в конструктиве ПЛК.
Drive-based Motion Controller
Контроллер движения в конструктиве сервопривода.
NC-based Motion Controller
Контроллер движения в конструктиве стойки ЧПУ.
Safety PLC
Large Safety PLC
Контроллеры для ПАЗ опасных непрерывных производств.
Small Safety PLC
Контроллеры в системах приборной безопасности травмоопасных машин, представляющих угрозу здоровью и жизни персонала (прессы, станки, роботы и т.п.).
Remote Terminal Unit (RTU)
Управляемые по радиоканалам телеметрические контроллеры для автоматизации удалённо расположенных объектов (компрессорные станции, скважины, канализационные насосные станции и т. п.).
PC-based PLC
ПК-совместимые контроллеры.
Soft-PLC
Программа, реализующий функции ПЛК на базе ПК:
- Включает PLC систему реального времени
- Может инсталлироваться на любой ПК с установленной коммуникационной картой для связи с удалёнными входами-выходами (Remote I/O) или картой входов-выходов (PC-based I/O)
- Использует рабочую память ПК
- Для сложных задач управления программа может разрабатываться на C/C++ и встраиваться в цикл PLC
Slot-PLC
ПЛК в формате PC-card (PCI, ISA):
- Устанавливается в свободный слот ПК
- Запитывается от ПК, но имеет вход для подключения ИБП
- Имеет встроенную память и слот для расширения памяти
- Буферная батарейка защищает данные оперативной памяти
- Работает независимо от CPU компьютера
- Имеет выход на промышленную шину, может использовать стандартные модули удалённого ввода-вывода
- Имеет встроенную PLC систему реального времени
- Может иметь в комплекте OPC-сервер для связи с PC
- Может иметь в комплекте софт HMI
OPLC
Два-в-одном: PLC + OP в одном корпусе (контроллер в конструктиве операторской панели).
Logic Relay
Интеллектуальные программируемые реле – микроконтроллеры для простейших задач релейной логики (таймеры, часы реального времени, счётчики, компараторы, булевские операции) с ограниченным функционалом (память, количество дискретных входов-выходов, расширяемость, коммуникабельность).
Принцип работы ПЛК
ПЛК предназначены для автоматического управления дискретными и непрерывными технологическими процессами.
Основные принципы работы ПЛК:
- Цикличность
- Работа в реальном масштабе времени, обработка прерываний
Цикличность работы ПЛК
В одном цикле ПЛК последовательно выполняет следующие задачи:
- Самодиагностика
- Опрос датчиков, сбор данных о текущем состоянии технологического процесса
- Обмен данными с другими ПЛК, промышленными компьютерами и системами человеко-машинного интерфейса (HMI)
- Обработка полученных данных по заданной программе
- Формирование сигналов управления исполнительными устройствами
Время цикла
Время выполнения одного цикла программы зависит от:
- размера программы
- количества удалённых входов-выходов
- скорости обмена данными с распределённой периферией
- быстродействия ЦПУ
Время цикла (время квантования) должно быть настолько маленьким, чтобы ПЛК успевал за скоростью изменения переменных процесса (см. теорию автоматического управления), в противном случае процесс станет неуправляемым.
Watchdog
Строжевой таймер следит за тем, чтобы время цикла не превышало заданное.
Обработка прерываний
По прерываниям ПЛК запускает специальные программы обработки прерываний.
Типы прерываний:
- Циклические прерывания по времени (например, каждые 5 секунд)
- Прерывание по дискретному входу (например, по сработке концевика)
- Прерывания по программным и коммуникационным ошибкам, превышению времени цикла, неисправностям модулей, обрывам контуров
Модули ПЛК
- Корзина для установки модулей
- Стабилизированный блок питания AC/DC (~220В/=24В)
- Центральное процессорное устройство (ЦПУ) с интерфейсом для подключения программатора, переключателем режимов работы, индикацией статуса, оперативной (рабочей) памятью, постоянной памятью для хранения программ и блоков данных
- Интерфейсные модули для подключения корзин расширения локального ввода-вывода и распределённой периферии
- Коммуникационные модули для обмена данными с другими контроллерами и промышленными компьютерами
- Модули ввода-вывода
- Прикладные модули (синхронизация, позиционирование, взвешивание и т.п.)
Функции устройств ввода
- Электрическое подключение и питание технологических датчиков (дискретных и аналоговых)
- Диагностика состояния (обрыв провода, контроль граничных значений, короткое замыкание и т.п.)
- Формирование цифровых значений (машинных слов) технологических параметров
- Передача этих данных в память ПЛК для дальнейшей обработки
Функции устройств вывода
- Электрическое подключение исполнительных устройств
- Диагностика состояния (обрыв провода, контроль граничных значений, короткое замыкание и т.п.)
- Приём управляющих машинных слов из памяти ПЛК
- Формирование управляющих сигналов (дискретных и аналоговых)
Типы устройств ввода-вывода
- Модули локального ввода-вывода располагаются:
- в одной корзине с ЦПУ
- в соседних корзинах в одном шкафу с ЦПУ
- в корзинах в соседних шкафах в одном помещении с ЦПУ
- Модули распределённого ввода-вывода (децентрализованная периферия) располагаются удалённо (в другом здании или в поле по по месту управления) и связываются с ЦПУ по промышленной полевой шине. Станции удалённого ввода-вывода могут иметь взрывозащищённое исполнение или повышенный класс защиты корпуса (например, IP67) и устанавливаться без шкафа
Функции коммуникационных модулей
Коммуникационные модули предназначены для обмена данными:
- с удалёнными модулями ввода-вывода (Profibus, Modbus и др.)
- с программаторами, панелями оператора (HMI) и другими контроллерами
- с полевыми устройствами (HART, Foundation Fieldbus и др.)
- с сервоприводами (SERCOS)
- с промышленными компьютерами верхнего уровня (Industrial Ethernet и др.)
- по радиоканалам (GSM, GPRS)
- по телефонным линиям
- по Internet (встроенные web-серверы публикуют на своих страницах статусную информацию)
Выбор ПЛК
Выбор платформы автоматизации
Выбор платформы определяет и весь ваш будущий выбор.
ПЛК является первым пунктом в выборе платформы.
Правильный выбор платформы позволяет минимизировать расходы жизненного цикла системы управления:
- склад запасных частей и сервисное обслуживание
- обучение и сертификацию обслуживающего персонала
- приобретение лицензий на средства разработки прикладного ПО
- интеграцию (бесшовная интеграция)
- миграцию (переход со старого оборудования на новое)
- программы и сикдки для ключевых клиентов
Определение количества точек ввода-вывода
Желательно максимально точно определить общее количество точек ввода-вывода (с учётом резервирования), чтобы подобрать ПЛК соответствующей производительности, или заранее предусмотреть модель контроллера с большим запасом по расширяемости.
- Дискретные входы (стандартные и быстродействующие импульсные)
- Аналоговые входы для подключения датчиков:
- токовых (0..20мА, 4..20мА)
- «напряженческих» (-10..+10В, 0..+10В)
- термопар и термосопротивлений (способ подключения: 2-х, 3-х или 4-х проводное подключение)
- Дискретные выходы (мокрый контакт)
- Релейные выходы (сухой контакт):
- тип нагрузки (резистивная, индуктивная, резистивно-индуктивная)
- величина тока (в Амперах)
- напряжение (~220В, =24В)
- Аналоговые выходы:
- токовые (0..20мА, 4..20мА)
- «напряженческие» (-10..+10В, 0..+10В)
- Интерфейсы для подключения угловых или линейных датчиков скорости, положения (энкодеров, резольверов, синусно-косинусных)
Определение архитектуры системы управления
- Составить список объектов автоматизации (производственных площадок, цехов, участков, технологических линий, подсистем)
- Определиться с количеством ПЛК: если объекты управляются независимо друг от друга и вводятся в эскплуатацию поочередно, то можно предусмотреть для них отдельные контроллеры
- В зависимости от объёма и скорости обмена данными, территориального расположения объектов управления необходимо выбрать тип и топологию промышленной сети, требуемое коммуникационное оборудование
- Для минимизации длины кабельных соединений используются станции распределённого ввода-вывода
- Расписать точки ввода вывода по контроллерам, шкафам локального и децентрализованного ввода-вывода, определить количество и типы модулей ввода-вывода с учётом запаса по свободным каналам ввода-вывода
- В зависимости от направления обмена данными между ПЛК необходимо правильно выбрать конфигурацию Master – Slave (Ведущий – Ведомый): контроллеры типа Slave не могут обмениваться данными друг с другом
Масштабируемость
Масштабируемость – это возможность подобрать промышленный контроллер оптимальной конфигурации под конкретную задачу (не переплачивая за избыточную функциональность), а при необходимости расширения – просто добавить недостающие модули без замены старых.
Выбор блоков питания
Контроллеры подключаются к стабилизированным импульсным источникам питания. Необходимо аккуратно подсчитать суммарный ток, потребляемый всеми модулями контроллера и подобрать блок питания с соответствующей нагрузочной способностью.
Пример последствий неправильного выбора блока питания
Выходные модули установки приготовления клея для варки целлюлозы иногда отключались и испорченный клей приходилось выбрасывать тоннами. К финскому проекту ни у кого претензий не возникало. Заменили все модули ввода-вывода – не помогло. Грешили на случайные помехи из-за плохого заземления. Оказалось, что в определённых ситуациях (как-бы случайно) срабатывало такое «большое» количество входов и выходов, что суммарный потребляемый ими ток на мгновение превышал допустимый выходной ток блока питания и модули вывода отключались. Заменили блок питания на более мощный и проблема была решена.
Программное обеспечение
- Очень полезен программный симулятор, с помощью которого можно отладить программу без подключения к ПЛК
- Удобно, если для программирования ПЛК можно использовать стандартный ноутбук и стандартный кабель (USB или Ethernet)
- Проще найти программиста, если контроллер поддерживает стандартные языки программирования IEC61131:
- LD (Ladder Diagram) – графический язык релейной логики
- IL (Instruction List) – список инструкций
- FBD (Function Block Diagram) – графический язык диаграмм логических блоков
- SFC (Sequential Function Chart) – графический язык диаграмм состояний
- ST (Structured Text) – текстовый язык программирования высокого уровня
Системы ЧПУ
www.maxplant.ru
