• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Класи мікропроцесорних комплексів

Мал. 5. Класи мікропроцесорних комплексів.

1. Контролер на базі персонального комп'ютера (PC based control). Цей напрям істотно розвинувся останнім часом, зважаючи на підвищення надійності роботи персональних комп'ютерів; наявність їх модифікацій в звичайному і промисловому виконанні; їх відкритої архітектури; легкості включення в них будь-яких блоків введення/виводу, що випускаються рядом фірм; можливості використання вже напрацьованої широкої номенклатури програмного забезпечення (операційних систем реального часу, баз даних, пакетів прикладних програм контролю і управління). Основні сфери використання контролерів на базі PC - спеціалізовані системи автоматизації в медицині, в наукових лабораторіях, в засобах комунікації, в промисловості для невеликих досить замкнутих об'єктів. Загальне число входів/виходів такого контролера зазвичай не перевершує десятків, а виконуваними функціями є або досить складна обробка вимірювальної інформації з розрахунком декількох управляючих команд, або обчислення за спеціалізованими формулами, аргументами яких є вимірювані величини.

В загальних термінах можна вказати умови раціональної сфери застосування контролерів на базі PC в промисловості:

- при декількох входах і виходах об'єкту потрібно робити великий об'єм обчислень за досить малий інтервал часу (потрібна велика обчислювальна потужність);

- засоби автоматизації працюють в умовах, що не занадто відрізняються від умов роботи звичайних персональних комп'ютерів;

- немає необхідності у використанні жорсткого малого часу циклу контролера;

- функції, що реалізовуються контролером, доцільніше через їх нестандартність програмувати не на одній із спеціальних технологічних мов, а на звичайній мові програмування високого рівня типу C++, Pascal;

- потужна підтримка роботи операторів, що реалізовується в звичайних контролерах : діагностика роботи, усунення несправності без зупинки роботи контролера, модифікація програмного забезпечення під час роботи системи автоматизації - не має великого значення для заданого конкретного завдання.

На ринку PC based control працює в Росії дуже успішно ряд зарубіжних компаній : Octagon, Advantech, Analog Devices та ін.

2. Локальний контролер (PLC - Programmable Logic Controller). Нині поширюються декілька типів локальних контролерів :

- контролер, що монтується в устаткування (агрегат, машину, прилад) і є його невід'ємною частиною. Приклади такого "інтелектуального" устаткування : верстати з програмним управлінням, автомашиністи, сучасні аналітичні прилади:

- автономний контролер, що реалізовує функції контролю і управління невеликим, досить ізольованим технологічним вузлом (об'єктом).

Контролери, зазвичай, можуть мати десятки входів/виходів від датчиків і виконавчих механізмів : їх обчислювальна потужність може бути різною (малі, середні і великі контролери) : вони реалізують типові функції обробки вимірювальної інформації, логічного управління, регулювання. Багато хто з них має один або декілька фізичних портів для передачі інформації в інші засоби/системи автоматизації.

Приклади продукції зарубіжних фірм, що відносяться до цього класу програмно-технічних комплексів (ПТК), наведені нижче.

• General Electric Fanuc Automation випускає контролери серії 90 Micro;

• Rockwell Automation випускає контролери серії Micrologix 1000;

• Schneider Electric випускає контролери серії TSX Nano;

• Siemens випускає контролери серії С7-620.

3. Мережевий комплекс контролерів (PLC, Network). Цей клас ПТК є найбільш широко поширеним і впроваджуваним засобом управління технологічними процесами в усіх галузях промисловості. Мінімальний склад такого засобу :

• ряд контролерів;

• декілька дисплейних робітників станцій операторів;

• системна (промислова) мережа, що сполучає контролери і робочі станції між собою.

Контролери певного мережевого комплексу мають зазвичай ряд модифікацій, що відрізняються один від одного потужністю, швидкодією, об'ємом пам'яті, можливостями резервування, пристосуванням до різних умов довкілля, максимально можливим числом каналів входів і виходів. Це полегшує використання певного мережевого комплексу для різних технологічних об'єктів, оскільки дозволяє найточніше підібрати контролери необхідних характеристик під різні окремі вузли агрегату, що автоматизується, і під різні функції контролю і управління.

Дані мережеві комплекси контролерів мають верхні обмеження як по складності виконуваних функцій (зазвичай, типові функції виміру, контролю, обліку, регулювання, блокування), так і об'єкту, що за об'ємом самого автоматизується, в межах десятків тисяч вимірюваних і контрольованих величин (зазвичай, окремий технологічний агрегат, виробнича ділянка).

Більшість працюючих в СНД зарубіжних фірм поставляють мережеві комплекси контролерів. Відмітимо, приміром мережеві комплекси малих контролерів (близько сотень входів/виходів на контролер) :

• комплекси серійних контролерів DL 205, DL 305 фірм Koyo Electronics;

• комплекси серійних контролерів TSX Micro фірми Schneider Electric;

• комплекси серійних контролерів SLC - 500 фірм Rockwell Automation;

• комплекси серійних контролерів CQM1 фірми Omron.

Приклади мережевих комплексів великих контролерів (близько тисяч входів/виходів на контролер) візьмемо з продукції цих же фірм·

• комплекси серійних контролерів DL 405 фірм Коуо Electronics;

• комплекси серійних контролерів TSX Premium фірми Schneider Electric;

• комплекси серійних контролерів PLC - 5 фірм Rockwell Automation;

• комплекси серійних контролерів С200 фірми Omron.

4. Розподілені маломасштабні системи управління (DCS - Distributed Control Systems, Smaller Scale).

Цей клас мікропроцесорних засобів частково перетинається з класом мережевих комплексів контролерів, але в середньому перевершує більшість мережевих комплексів контролерів по потужності і гнучкості структури, а отже, і за об'ємом і складності виконуваних функцій. В цілому він ще має ряд обмежень автоматизуємого за об’ємом виробництва і по функціях, що реалізовуються.

Основні відмінності цих засобів від мережевих комплексів контролерів полягають в дещо більшій різноманітності модифікацій контролерів, розвиненій багаторівневій мережевій структурі, у більшій потужності центральних процесорів контролерів, в широкому використанні окремих конструкцій вмонтованих блоків введення/виводу, розрахованих на роботу в різних умовах довкілля; у розвиненішому і гнучкішому зв'язку з польовими приладами і з корпоративною мережею підприємства. Частенько вони мають декілька рівнів системних мереж, що сполучають контролери між собою і з робочими станціями операторів (наприклад, нижній рівень, використовуваний для зв'язку контролерів і робочої станції окремого компактно розташованого технологічного вузла і верхній рівень, що реалізовує зв'язки засобів управління окремих вузлів один з одним і з робочою станцією диспетчера усієї ділянки виробництва, що автоматизується). У ряді випадків розвиток мережевої структури йде у напрямі створення ряду польових мереж, що сполучають окремі контролери з віддаленими від них блоками введення/виводу і інтелектуальними приладами (датчиками і виконавчими пристроями). Такі досить прості і дешеві мережі дозволяють передавати інформацію між контролерами і польовими інтелектуальними приладами в цифровому виді по одній витій парі, що різко скорочує довжину кабельних мереж на підприємстві і зменшує вплив можливих перешкод, оскільки виключається передача низьковольтної аналогової інформації на значні відстані.

В цілому маломасштабні розподілені системи управління охоплюють окремі цехи і ділянки виробництва і, в доповненні до звичайних функцій контролю і управління, часто можуть реалізовувати складніші і об'ємніші алгоритми управління (наприклад, завдання статичної і динамічної оптимізації роботи об'єкту, що автоматизується). При цьому самі складні алгоритми залежно від їх об'єму і необхідної динаміки виконання реалізуються або в самих контролерах, або в обчислювальних потужностях пультів операторів.

Слід зазначити, що, використовуючи нечіткість меж класифікації ПТК і їх мінливість в часі, пов'язану з безперервною модернізацією окремих складових ПТК. деякі фірми, в рекламних цілях, називають свої досить обмежені по потужності і можливостям мережеві комплекси контролерів розподіленими системами управління.

Ряд поширюваних в СНД зарубіжними фірмами ПТК можна віднести до цього класу засобів. Приклади маломасштабних розподілених систем :

• ControlLogix розробки фірми Rockwell Automation;

• Simatic S7 - 400 розробок фірми Siemens;

• TSX Quantum розробки фірми Schneider Electric.

5. Повномасштабні розподілені системи управління (DCS, Full Scale).

Цей клас ПТК має усі особливості вище перелічених класів мікропроцесорних засобів управління і додатково має ряд з перерахованих нижче властивостей, що впливають на можливості повномасштабного використання цих засобів на підприємствах :

a) Розвинена мережева структура.

- наявність усіх трьох рівнів мереж (інформаційна, системна, польова) з наявними варіантами мереж окремих рівнів;

- використання потужних системних мереж, що дозволяють під’єднувати до однієї шини сотні вузлів (контролерів і пультів) і розподіляти ці вузли на значні (багатокілометрові) відстані;

- високі швидкості основних мереж і підтримка ними пріоритетної передачі найважливіших повідомлень/команд;

- широке і таке, що пропрацювало в масштабах цієї системи використання інформаційних мереж (зазвичай, мережі Ethernet) для зв'язку робочих станцій операторів один з одним, для їх зв'язку з серверами баз даних, для взаємодії цього ПТК з корпоративною мережею підприємства, для можливості побудови необхідної ієрархії управляючих центрів (планування, диспетчеризація, оперативне управління).

б) Широкий діапазон потужностей контролерів, що входять в систему.

- варіантність по числу обслуговуваних входів/виходів (від сотень до десятків тисяч опитуваних датчиків);

- наявність модифікацій, що розрізняються потужністю основного мікропроцесора, швидкодією, об'ємами пам'яті різного типу, можливостями резервування, мірою захисту від несприятливих умов довкілля;

- можливість в деяких потужних модифікаціях контролерів реалізувати багато сучасних високоефективних, але складних і об'ємних алгоритмів контролю, діагностики, моделювання, управління.

в) Різноманітність варіантів блоків введення/виводу.

- наявність вбудованих в контролер і видалених блоків введення/виводу, розрахованих на практично будь-які типи датчиків і старанних механізмів;

- модифікації видалених блоків введення/виводу для різноманітних умов промислового довкілля;

- варіанти «інтелектуальних» блоків введення/виводу, що реалізовують, у тому числі, прості алгоритми контролю і управління;

г) Широта модифікацій робочих станцій.

- можливий вибір варіантів робочих станцій по потужності і призначенню : стаціонарні і переносні пульти операторів технологічних процесів, диспетчерські робочі станції, контролюючі робочі станції керівного персоналу, інженерні станції;

- робота взаємодіючих робочих станцій управління в клієнт/серверному режимі;

- конструктивне оформлення пультів операторів з урахуванням ергономічних вимог.

д) Сучасність програмного забезпечення системи.

- розвинені мережеві SCADA - програми, модифікації, що мають, для різних рівнів управління;

- набір технологічних мов, що забезпечують завдання контролю, логічного управління, регулювання і мають потужні бібліотеки типових програмних модулів, що включають ряд ефективних сучасних модулів типу «Advance Control»;

- наявність у складі програмного забезпечення системи ряду прикладних пакетів програм, що реалізовують функції ефективного управління окремими агрегатами (багатозв'язкове регулювання, нейрорегулятори і регулятори на нечіткій логіці оптимізація і т. д.), функції диспетчерського управління ділянками виробництва (комп'ютерна підтримка ухвалення управлінських рішень), функції технічного обліку і планування виробництва в цілому;

- пакет програм автоматизації проектування і документування системи автоматизації.

е) Розвиненість верхнього рівня управління виробництвом.

- опрацювання засобів зберігання і обміну інформацією з іншими системами автоматизації різних рівнів управління і різного призначення;

- наявність програмних і технічних засобів побудови ряду рівнів управління виробництвом: планування, диспетчеризація, оперативного управління ділянками, динамічного управління окремими агрегатами;

- включення в комплекс ряду функцій по обслуговуванню виробництва (типу управління складами, обслуговування устаткування, контролю за рухом матеріальних потоків).

Приклади фірм : АББ - Symphony; Honeywell - ТРС і PlantScape; Valmet - Damatic XDi; Yokogava - Centum CS, Foxboro - I/A Series, Emerson - DeltaV та ін.

Промислову локальна мережузазвичай виділяють двох видів:

- за призначенням: промислові мережі, що зв'язують контролери між собою і з робочими станціями операторів

- за функціями комунікацій: польові канали і мережі, що зв'язують контролери з видаленими (виносними) блоками введення/виводу і з інтелектуальними приладами.

Ці комунікації не мають чіткої межі, що розділяє їх, деякі мережі можуть використовуватися для обох вказаних цілей, тому вони зазвичай об'єднуються загальним найменуванням - Fieldbus, що у буквальному перекладі означає "польова шина", а зазвичай в російській мові прийнято називати "промислова мережа". Промислову локальну мережу називають також промисловою шиною.

Шина - цей засіб забезпечення взаємодії близько розташованих об'єктів. Характерною особливістю шини як пристрої являється той факт, що усі взаємодіючі компоненти підключаються до шини однаковим чином. Шини тим або іншим чином є присутніми на усіх рівнях автоматизації. Нині найбільш поширені ті, що наслідують топологію мереж.

1) Загальна шина.

Мал. 6. Топологія мережі «Загальна шина».

- можливе підключення / відключення пристроїв під час роботи;

- небезпека втрати зв'язку при поодинокому обриві;

- присутність загального трафіку в усій системі;

- широко використовується для сильно розподілених об'єктів (дешевизна).

2) «Кільце«.

Мал. 7. Топологія мережі «Кільце».

- хороша пропускна спроможність;

- висока вартість;

- нераціональне використання мережевого трафіку;

- втрата синхронізації усієї мережі у разі відмови хоч би одного з вузлів.

3) «Зірка».

Мал. 8. Топологія мережі «Зірка».

- додатковий захист мережі від виходу вузлів з ладу;

- небезпека аварії при виході з ладу пристрою зв'язку;

- оптимізація трафіку.

Промислова мережа має ряд специфічних особливостей, що виділяють її в окремий клас, відмінний від інформаційних мереж :

- робота в режимі реального часу;

- необхідність передбачуваності часу передачі повідомлень і гарантія їх доставки за призначенням;

- відсутність передаваних великих масивів інформації;

- обов'язкова підвищена надійність передачі даних в промисловому середовищі (зокрема, при електромагнітних завадах);

- переважна робота на недорогих фізичних середовищах;

- можливість великих відстаней між вузлами мережі;

- зміцнена механічна конструкція апаратури мережі.

Читайте також:

1. II. Класифікація видатків та кредитування бюджету.
2. V. Класифікація і внесення поправок
3. V. Класифікація рахунків
4. А .Маршалл - основоположник неокласичної теорії.
5. А. Структурно-функціональна класифікація нирок залежно від ступеню злиття окремих нирочок у компактний орган.
6. Абстрактні класи
7. Адміністративні провадження: поняття, класифікація, стадії
8. Аналітичні процедури внутрішнього аудиту та їх класифікація.
9. Антагоністичні - критеріальні класифікації надто спрощені, тому дослідники
10. Архаїчний і класичний періоди культури Давньої Греції
11. Б. Некласична форма.
12. Багатоаспектне класифікування об’єктів винаходу

Переглядів: 869