Ответы по курсу ПМС

Ответы по курсу: «Промышленные микропроцессорные сети»

1. Виртуальные технологии и приборы
Прогресс в области преобразования дискретных сигналов, новых логических технологий позволили существенно упростить и реализовать универсальный комплекс “объект-измерение”, где присутствуют две функции: управление и наблюдение. В таких комплексах появилась возможность на основе датчиков АЦП и специальных программных средств, а так же ПЛК (Программируемая Логика Контроллеров) реализовать две функции:
1) Реализация множества измерительных приборов различного направления.
2) Обработка результатов измерения.
Все это в совокупности является основной характерной чертой виртуального прибора.
Примеры: Ранее издавались большие стенды с тумблерами, переключателями, индикаторами, приборами и от этих стендов прокладывалось множество кабелей к технологическому оборудованию. При любом расширении функций такого комплекса приходилось практически заново создавать новые аппаратные стенды. Используя же виртуальные приборы, такие проблемы могут решаться проще, быстрее и с меньшими материальными затратами.

2. Классификация логических модулей LOGO
LOGO – это универсальный логический модуль фирмы SIEMENS.
Компактные функционально законченные изделия, где алгоритм работы задается программой.
· хранится во флэш памяти, легко изменяется.
Программа состоит из набора символов.
Серия контроллеров LOGO в своем составе имеет:
- Basic LOGO! Basic имеется для двух классов напряжения:
Класс1: <24В,т.е.12В пост. тока, 24В пост. тока, 24В перем. тока
Класс2: >24В,т.е.115...240В пост. и перем. тока
- Pure (контроллер)
- Модули расширения дискретных выходов и входов (D0 и DI)
- Модули расширения аналоговых входов AI
- Коммутационные модули CM, KM, ASI.
Для подключения к контроллеру различных мк/схем.
Контроллеры Basic:
- 8DI и 4D0
- 33 встроенных f,
· сгруппированы в библиотеку
GF (основные ф-ции) – 8f
SF (спец ф-ии) – 25f
- 8 внутренних флагов
- встроенный календарь + часы реального времени.
-интерфейс для подключения кабеля для программирования с PC, либо для установки спец модуля памяти
- max расширение системы 24 DI+8AI+16D0
В версии PURE отсутствует клавиатура и индикация (монитор).
В контроллере 2DI из 8DI могут программироваться как
дискретные или как аналоговые системы.
Последние сигн. лин. От 0 до 10в.
Контроллер работает при t 0-55^с при
· 10-95%.

Наиболее простые устройства управления могут быть построены на основе логического модуля LOGО!Basic или LOGО!Pure без использования модулей расширения. Для построения более сложных устройств контроллер logo дополняется необходимым набором модулей расширения.
Максимальная конфигурация позволяет обслуживать 24 дискретных и 8 аналоговых входов, а также 16 дискретных и 2 аналоговых выхода.
Внешние цепи монтируются проводами 1х2.5 кв.мм или 2х1.5 кв.мм.
В зависимости от модификации напряжение питания логического модуля может составлять =12/ 24/ 115/ 230 В или ~24/115/ 230 В. Напряжением питания модуля определяется и напряжение питания его входных цепей (исключая аналоговые входы).
Все логические модули оснащены 8 входными и 4 выходными дискретными каналами. В моделях с питанием =12/24 В или =24 В часть входных каналов имеет универсальное назначение, что позволяет использовать:
все входы для ввода дискретных сигналов постоянного тока;
входы I1, I2, I7 и I8 для ввода аналоговых сигналов 010 В с включением в работу двух (I7 и I8) или четырех входов;
входы I1, I2, I3 и I4 для посчета импульсов, следующих с частотой до 5 кГц.
В моделях с транзисторными выходами два выхода могут использоваться в импульсном режиме. Например, для формирования сигналов широтно-импульсной модуляции.


3. Классификация модулей расширения в LOGO и их технические характеристики

Модули ввода-вывода дискретных сигналов DM8/DM16.
Маркировка модулей DM8/DM16 выполняется по правилам, изложенным для логических модулей. Модули DM8 имеют 4 входа и 4 выхода, а DM16 – 8 входов и 8 выходов. Релейные выходы модулей при активной нагрузке способны коммутировать токи до 5А. Внутренняя шина модулей DM8/DM16 может быть подключена только к модулю с таким же номиналом напряжения питания.
Модули ввода-вывода аналоговых сигналов AM2
Модули аналоговых сигналов имеют гальваническую развязку и потому могут быть подключены к модели LOGO! любого номинала питания. Эти модули предназначены для работы с сигналами 010В, 020мА и 420мА, а также сигналами термометров сопротивлений PT100 с диапазоном измерения от -50 до +200 °С.
 Коммуникационные модули
Коммуникационные модули позволяют производить подключение логических модулей к сетям AS-Interface, EIB/KNX и LON. В сети AS-Interface модули LOGO! выполняют функции ведомых устройств, а в сетях EIB/KNX и LON – ведомых и ведущих устройств. Коммуникационные модули рекомендуется устанавливать последними в линейке расширения. Для параметрирования модулей EIB/KNX и LON необходимо специальное программное обеспечение ETS3. Подробная информация [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Модули LOGO! Contact
Модули LOGO!Contact предназначены для бесшумной коммутации трехфазных цепей переменного тока напряжением до 400В с активной нагрузкой до 20А или асинхронными короткозамкнутыми двигателями мощностью до 4кВт. Модули выпускаются в двух модификациях, отличающихся напряжением питания обмотки управления: =24В или ~230В. Модули не подключаются к внутренней шине LOGO! Для управления их обмотками необходимо использовать соответствующие дискретных выходы модулей LOGO! или DM8/DM16.

Модули расширения LOGO! AM2, LOGO! AM2 PT100 и LOGO! AM2 AQ
Модули LOGO! [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]/ [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]/ [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] позволяют увеличивать количество аналоговых входов и выходов, обслуживаемых одним логическим модулем LOGO! Модули LOGO! AM2 и AM2 PT100 оснащены 2 аналоговыми входами, модуль LOGO! AM2 AQ двумя аналоговыми выходами. Общее количество подключаемых аналоговых модулей ограничивается максимальной конфигурацией логического модуля: 8 аналоговых входов и 2 аналоговых выхода.

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] предназначен для измерения сигналов напряжения 010 В или силы тока 020 мА;
Модуль [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] – для измерения температуры с помощью датчиков Pt100.
С помощью модуля [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] могут формироваться выходные аналоговые сигналы 010 В, 0 20 мА или 4 20 мА.

Внутренняя шина аналоговых модулей LOGO! имеет устройства гальванического разделения цепей. Поэтому они могут подключаться к модулям с любым напряжением питания и родом тока.

Модуль расширения LOGO!
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

Общие технические данные




Напряжение питания/входное напряжение:




номинальное значение
=12/24 В
=12/24 В
=24 В

допустимый диапазон изменений
=10.8 28.8 В
=10.8 28.8 В
=20.4 28.8 В

защита от неправильной полярности напряжения
Есть
Есть
Есть

Потребляемый ток при напряжении питания
25 50 мА
25 50 мА
35 90 мА

Допустимый перерыв в питании, типовое значение
5 мс, типовое значение
5 мс, типовое значение
5 мс, типовое значение

Потребляемая мощность при напряжении питания
0.3 0.6 Вт/ =12 В
0.6 1.2 Вт/ =24 В
0.3 0.6 Вт/ =12 В
0.6 1.2 Вт/ =24 В
0.9 2.2 Вт/ =24 В


Модули расширения LOGO! DM8 и LOGO! DM16
Модули LOGO! DM позволяют увеличивать количество дискретных входов и выходов, обслуживаемых одним логическим модулем LOGO! Общее количество подключаемых модулей LOGO! DM ограничивается максимальной конфигурацией логического модуля: 24 дискретных входа, 16 дискретных выходов.
Модули ввода-вывода дискретных сигналов имеют два исполнения:
LOGO! DM8 с 4 дискретными входами и 4 дискретными выходами.
LOGO! DM16 с 8 дискретными входами и 8 дискретными выходами.
Внутренняя шина модулей LOGO! DM не имеет устройств гальванического разделения цепей. Поэтому напряжение питания и род тока модуля расширения должны совпадать с аналогичными параметрами модуля, к которому он подключается. Для исключения ошибок при монтаже все модули LOGO! DM оснащены кодировочными пазами и штифтами. Выполнить подключение к внутренней шине можно лишь в том случае, если кодировочные штифты модуля расширения вошли в кодировочные пазы предшествующего модуля.
Напряжение питания входных цепей определяется напряжением питания модуля.


Модуль расширения LOGO!
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

Общие технические данные



Напряжение питания/входное напряжение:



номинальное значение
=24 В
=24 В

допустимый диапазон изменений
=20.4 28.8 В
=20.4 28.8 В

защита от неправильной полярности напряжения
есть
есть

Потребляемый ток при напряжении питания
30 45 мА + 0.3 А на каждый выход
30 45 мА + 0.3 А на каждый выход

Допустимый перерыв в питании, типовое значение
-
-

Потребляемая мощность при напряжении питания
0.8 1.1 Вт
0.8 1.7 Вт

Монтаж на 35 мм профильную шину DIN, интерфейс подключения модулей расширения, диапазон рабочих температур 0 +55 °C

Коммуникационные модули LOGO! CM, LOGO! CM EIB/KNX и LOGO! CM LON
Коммуникационный модуль [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Технические данные LOGO! CM

Источник питания

Входное напряжение
24 В постоянного тока

Допустимый диапазон
19,2 ... 28,8 В постоянного тока

Защита от обратной полярности
Да

Общее потребление тока
I tot макс. 70 мА

Подключения

Цифровые входы (I)
следующие четыре входа после физических входов модуля LOGO! (In ... In+3)

Цифровые выходы (Q)
следующие четыре выхода после физических выходов модуля LOGO!(Qn ... Qn+3)

Конфигурация входов и выходов (шестнадцатеричные значения)
7

Код ID (шестнадцатеричный)
F

Код ID1 (шестнадцатеричный)
F (по умолчанию, настраиваемый от 0 до F)

Код ID2 (шестнадцатеричный)
F

Подключение шины
AS-Interface в соответствии с техническими условиями

Аналоговые входы (AI)
Нет

Аналоговые выходы (AQ)
Нет

Климатические условия

Эксплуатационные условия окружающей среды
от 0 °C до +55 °C

Температура хранения
- 40 °C... +70 °C


выполняет функции ведомого устройства AS-Interface и поддерживает 4 виртуальных дискретных входа и 4 виртуальных дискретных выхода. Он и способен передавать информацию о состоянии 4 дискретных входов LOGO! ведущему устройству AS-Interface, а также принимать от него 4 управляющих дискретных сигнала.
Ведущее устройство AS-Interface опрашивает виртуальные входы модуля [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и передает управляющие воздействия на виртуальные выходы. Опрос реально существующих входов и управление реально существующими выходами осуществляет логический модуль LOGO! При этом в программе модуля LOGO! используются как реально существующие, так и виртуальные входы и выходы.
Применение модулей [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] позволяет организовать согласованное функционирование нескольких модулей LOGO!, использовать входные сигналы одних модулей LOGO! для управления выходами другого модуля, использовать в работе модуля LOGO! сигналы, формируемые датчиками AS-Interface и т.д. При этом логические модули LOGO! могут быть разнесены на расстояние до
600 м, а функции согласования их работы выполняет ведущее устройство AS-Interface.
В зависимости от типа к одному ведущему устройству AS-Interface допускается подключать до 32 или до 64 ведомых устройств. Каждому ведомому устройству присваивается свой адрес.
Внутренняя шина коммуникационных модулей [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] имеет устройства гальванического разделения цепей. Поэтому они могут подключаться к модулям с любым напряжением питания и родом тока.
Коммуникационный модуль [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] 
Технические данные LOGO! CM EIB/KNX

Источник питания

Входное напряжение
24 В переменного или постоянного тока

Допустимый диапазон
-15% ... +10% (переменный ток)
-15% ... +20% (постоянный ток)

Потребление тока от источника питания
макс. 25 мА

Потребление тока по шине
5 мА

Скорость передачи данных по шине EIB
9600 бод

Подключения

Цифровые входы (I)
виртуальные, макс. 16

Цифровые выходы (Q)
виртуальные, макс. 12

Аналоговые входы (AI)
виртуальные, макс. 8

Аналоговые выходы (AQ)
виртуальные, макс. 2

Групповые адреса
макс. 56

Ассоциации
макс. 56

Климатические условия

Устойчивость к климатическим условиям
EN 50090-2-2

Эксплуатационные условия окружающей среды
0 ... 55 °C с естественной конвекцией

Температура хранения и транспортировки
- 40 °C... +70 °C

Относительная влажность
95% при +25°C (без конденсации)


позволяет производить подключение логических модулей LOGO! к сети KNX, используемой для автоматизации зданий. В сети KNX модуль [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] выполняет функции ведущего устройства и позволяет опрашивать до 16 дискретных и до 8 аналоговых KNX датчиков, а также управлять работой до 12 дискретных и до 2 аналоговых KNX исполнительных устройств.
Сигналы KNX датчиков обрабатываются программой логического модуля. Формируемые управляющие воздействия выдаются на KNX исполнительные устройства.
Сеть KNX образует систему распределенного ввода-вывода логического модуля LOGO! Встроенные входы и выходы логического модуля LOGO! и модулей расширения образуют систему локального ввода-вывода. Один модуль LOGO! способен обслуживать как распределенную, так и локальную систему ввода-вывода.
Внутренняя шина коммуникационных модулей [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] имеет устройства гальванического разделения цепей. Поэтому они могут подключаться к модулям с любым напряжением питания и родом тока.
Коммуникационный модуль [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Технические данные LOGO! CM LON

Источник питания

Входное напряжение
24 В переменного или постоянного тока

Допустимый диапазон
20.4 ... 26.4 В (переменный ток)
20.4 ... 26.4 В (постоянный ток)

Потребление тока от источника питания
макс. 33 мА

Внешний предохранитель в цепи питания
80 мА (заказывается отдельно)

Скорость передачи данных по шине LON Works
78 Кбит/с

Подключения

Соединительный кабель LON Works
YCYM или J-Y(ST)Y (2 x 2 x 0.8 кв.мм)

Цифровые входы (I)
виртуальные, макс. 16

Цифровые выходы (Q)
виртуальные, макс. 12

Аналоговые входы (AI)
виртуальные, макс. 8

Климатические условия

Устойчивость к климатическим условиям
EN 50090-2-2

Эксплуатационные условия окружающей среды
0 ... 55 °C с естественной конвекцией

Температура хранения и транспортировки
- 40 °C... +70 °C

Относительная влажность
95% при +25°C (без конденсации)


позволяет производить подключение логических модулей LOGO! к сети LON Works, используемой для автоматизации зданий. В сети LON Works модуль [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] выполняет функции ведущего устройства и позволяет опрашивать до 16 дискретных и до 8 аналоговых датчиков LON, а также управлять работой до 12 дискретных устройств LON.
Сигналы датчиков LON обрабатываются программой логического модуля. Формируемые управляющие воздействия выдаются на исполнительные устройства LON.
Сеть LON Works образует систему распределенного вводавывода логического модуля LOGO! Встроенные входы и выходы логического модуля LOGO! и модулей расширения образуют систему локального ввода-вывода. Один модуль LOGO! способен обслуживать как распределенную, так и локальную систему ввода-вывода.
Внутренняя шина коммуникационных модулей [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] имеет устройства гальванического разделения цепей. Поэтому они могут подключаться к модулям с любым напряжением питания и родом тока.
4. Соединительные элементы и блоки в программе LOGO
Программа для LOGO является комбинационной схемой где
используется 2 термина:
- соединительный элемент
- блок
Используются следующие типы соединительных элементов:


Блок – ф-ия,
· преобразует входную информацию в выходную.
Блок
- EGF (Ground Function)
- SF (Souder(спец) Function)
Программный цикл – полное время выполнения программы,

· состоит из 3х этапов:
- считывание значений входов
- обработка программы
- формирование значений выходов
Ограничения в программе:
Ограничение на длину цепочки из блоков L
·7
Если необходимо построить более длинную цепочку, то
после 7 блока ставят маркер.

5. Метод программирования контроллера LOGO
Под программированием понимаются блок-схемы, где возможны 3 варианта:
1.Непосредственное программирование с клавиатуры.
2.Установкой запрограммированного модуля памяти в инт-с.
3.С использованием программного обеспечения LOGO Soft Comfort.
В случае непосредственного программирования с клавиатуры используется язык FBD (язык функциональных блоков – f – блок – диаграмма) и разработка программы напоминает разработку схемы Эл. Устройства, где из библиотеки последовательно извлекаются требуемые в данный момент ф-ии для
·, далее определяется соединение входов и выходов для ф-ии. При этом устанавливаются пары ф-ий. В авар. программировании на дисплей отображается только одна ф-я.
При установке модуля памяти и включении питания программа автоматически переписывается в контроллер и запускается на выполнение.
При программировании с ПО обеспечивается разработка, отладка и документирование программы без наличия аппаратных средств. При этом возможно написание программы либо на языке FBD, либо RLL(язык релейной логики),
· в системе назван LAD (ledder diagram).
Программа для LOGO является комбинационной схемой где используется 2 термина:
- соединительный элемент
- блок

6. Специальные функции в LOGO
Специальные функции SF включают в свой состав: f времени, обладающей свойствами сохраняемости, пара-изация, что бы приспособить процесс к специальному режиму работы.
Используют следующие обозначения входов в SF:
S (set)-устанавливает выход блока в логическую 1.
R (reset)-сброс. Данная команда имеет приоритет над всеми остальными. Переключает выход блока в состояние 0.
Trg (trigger)-запустить f на выполнение.
Cnt (count)-считать импульсы.
Fre (frequency)-частые сигналы прикладываются к этому входу,
· далее подвергается анализу.
Dir (direction)-задание направления в счетчике.
En (enable)-разрешение. Вход разблок. f,
· выполняется блоком. Если 0, то другие сигналы блоком игнорируются.
Inv (invert)-инверсия. Выходной сигнал блока инвертируется, когда д. вход активен.
Ral (reset all)-сбросить все внутренние значения в блоке.
В SF применяются параметрические входы, к
· не прикладываются значения от других блоков, а значения фиксируются в виде параметров,
· задаются при определении свойства блока.
Внутренние часы в контр. продолжать работу даже при отключении питания.
Большинство SF могут быть настроены на сохранение и защиту параметров. Если настроен на сохранение, это означает, что после отключения параметров, тех значения данных блоков сохранятся и после восстановления питания блок возобновит работу с места прерывания. При настройке защиты параметров можно задать блоки, значения в
· нельзя менять в режиме параметризации.

7. Изолирующие барьеры в PLC
При разработке новых PLC необходимо учитывать в настоящее время в PLC может быть выделено 3 основных области
1-Первичный контур
2-Вторичный контур
3-Полевой контур

Эл. изоляция обеспечивает безопасность таким образом, что сбой в одной области не приводит к поломкам в другой области. В частности, в источнике питания, трансформ.,
· обеспечивает э/м изоляцию между основным и второстепенным контурами.
Во
Во (втором изолирующем барьере) входной и выходной цепях часто используют оптопары,
· обеспечивает оптическую и световую изоляцию в цепях ввода/вывода. Т.о. отделяя логические элементы от рабочих областей с технологичным оборудованием.
1. Дискретные входы изолированы от дискретных входов. Так же как каждый элемент изолирован от логического узла схемы.
2. Изоляционные барьеры защищают оператора. При авариях в цепях питания или внешних устройствах.
8. Стратегия монтажа в PLC цепей ввода/вывода
Релейные выходы являются лучшими выходами для следующих приложений:
При нагрузке, для которой требуется более высокий ток, чем может дать п/п выход.
В приложениях, для которых важна стоимость.
Когда некоторые выходные каналы требуют изоляции от других выходов (когда разные выходы требуют напряжений различных нагрузок)

В отдельной PLC используется реле типа А и типа С.

Во многих PLC используется вспомогательный внутренний источник питания на 24В.
Схема PLC:


Данная схема проектируется для такой среды приложений, в которой низковольтное электропитание постоянного тока более доступно, чем питание переменного тока.
Эта Среда включает широкий диапазон приложений с питанием от постоянных батарей (например, дистанционное управление, средства передвижения, переносимые механизмы и др.) Входные устройства и выходные нагрузки питает один и тотже источник постоянного тока.
Схемы с отдельным источником питания:


Введем понятие приемник, источник, общий поток. Эти понятия применимы только к вх. и вых. Цепям постоянного тока. Приемник предусматривает проводимость к заземлению (к “-”); источник предусматривает проводимость к источнику питания
(к “+”).
Возможны 4 схемы подключения вх/вых:
1) Вход “Приемник”

2) Вход “Источник”


3) Выход “Приемник”

4) Выход “Источник”







В полевом устройстве имеется выход транзистора с открытым коллектором. К этому транзистору подается ток от вх. точки PLC, которая является источником.



Питание может подаваться либо от источника питания 24V, либо от другого источника питания (на схеме показан другой источник питания)


В данной схеме полевое устройство имеет выход с транзистора с открытым эмиттером. Полевое устройство является источником тока, = > дополнительного источника питания не требуется.

9. Основные производители промышленных контроллеров и SCADA-систем
США: Rockwell Information
General Electric
National Instruments
Германия: Siemens
Япония: Omron
Mitsubishi
Тайвань: Advantech
ICP DAS
Россия:Чебаксары-ЗЭиМ(завод электр. и механ.
Пермь-НПФ”Круг”
Москва-ИпСАТ


10. Промышленные микропроцессорные сети





























11. Интерфейсы последовательной передачи данных. RS 422/RS 485
Практически все компьютеры в промышленном исполнении оснащены средствами организации информационного обмена с использованием данных интерфейсов. Программируемые логические контроллеры многих производителей в качестве средств организации территориально-распределенных систем сбора данных и управления содержат ту или иную реализацию интерфейсов RS_422/RS_485.
Основное внимание будет уделено стандарту RS_485 как нашедшему наиболее широкое распространение в территориально-распределенных системах обработки данных промышленного назначения.
Интерфейс RS-485 обеспечивает обмен данными между несколькими устройствами по одной двухпроводной линии связи в полудуплексном режиме. Широко используется в промышленности при создании АСУ ТП.
Скорость и дальность
RS-485 обеспечивает передачу данных со скоростью до 10 Мбит/с. Максимальная дальность зависит от скорости: при скорости 10 Мбит/с максимальная длина линии 120 м, при скорости 100 кбит/с 1200 м.
Количество соединяемых устройств
Количество устройств, подключаемых к одной линии интерфейса, зависит от типа примененных в устройстве приемопередатчиков. Один передатчик рассчитан на управление 32 стандартными приемниками. Выпускаются приемники со входным сопротивлением 1/2, 1/4, 1/8 от стандартного. При использовании таких приемников общее число устройств может быть увеличено соответственно: 64, 128 или 256.
Протоколы и разъемы
Стандарт не нормирует формат информационных кадров и протокол обмена. Наиболее часто для передачи байтов данных используются те же фреймы, что и в интерфейсе [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]: стартовый бит, биты данных, бит паритета (если нужно), стоповый бит.
Протоколы обмена в большинстве систем работают по принципу "ведущий-ведомый". Одно устройство на магистрали является ведущим (master) и инициирует обмен посылкой запросов подчиненным устройствам (slave), которые различаются логическими адресами. Одним из популярных протоколов является протокол Modbus RTU.
Тип соединителей и распайка также не оговариваются стандартом. Встречаются соединители DB9, клеммные соединители и т.д.
Подключение
Схема подключения
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
На рисунке изображена локальная сеть на основе интерфейса RS-485, объединяющая несколько приемо-передатчиков.
При подключении следует правильно присоединить сигнальные цепи, обычно называемые А и В. Переполюсовка не страшна, но устройство работать не будет.
Общие рекомендации
лучшей средой передачи сигнала является кабель на основе витой пары
концы кабеля должны быть заглушены терминальными резисторами (обычно 120 Ом)
сеть должна быть проложена по топологии шины, без ответвлений
устройства следует подключать к кабелю проводами минимальной длины
Витая пара является оптимальным решением для прокладки сети, поскольку обладает наименьшим паразитным излучением сигнала и хорошо защищена от наводок. В условиях повышенных внешних помех применяют кабели с экранированной витой парой, при этом экран кабеля соединяют с защитной "землёй" устройства.
Согласование
Терминальные резисторы обеспечивают согласование "открытого" конца кабеля с остальной линией, устраняя отражение сигнала.
Номинальное сопротивление резисторов соответствует волновому сопротивлению кабеля, и для кабелей на основе витой пары обычно составляет 100 - 120 Ом. Например, широко распространённый кабель UTP-5, используемый для прокладки Ethernet, имеет импеданс 100 Ом. Специальные кабели для RS-485 марки Belden 9841 ... 9844 120 Ом. Для другого типа кабеля может потребоваться другой номинал.
Резисторы могут быть запаяны на контакты кабельных разъемов у конечных устройств. Иногда резисторы бывают смонтированы в самом устройстве и для подключения резистора нужно установить перемычку. В этом случае при отсоединении устройства линия рассогласовывается, и для нормальной работы остальной системы требуется подключение согласующей заглушки.
Уровни сигналов
Интерфейс RS-485 использует балансную (дифференциальную) схему передачи сигнала. Это означает, что уровни напряжений на сигнальных цепях А и В меняются в противофазе, как показано на приведенном ниже рисунке:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Передатчик должен обеспечивать уровень сигнала 1,5 В при максимальной нагрузке (32 стандартных входа и 2 терминальных резистора) и не более 6 В на холостом ходу. Уровни наряжений измеряют дифференциально, один сигнальный провод относительно другого.
На стороне приемника RS-485 минимальный уровень принимаемого сигнала должен быть не менее 200 мВ.

RS-422
Требования интеллектуальных машин к быстрым и высокопроизводительным средствам передачи данных описываются стандартом RS-422. Последовательная передача данных между двумя устройствами осуществляется в дуплексном режиме со скоростью до 10 Мбит/с на расстояния до 1200 м.
Интерфейс реализует как минимум один канал передачи данных (Т) и один канал приема данных (R). Координация приема/передачи осуществляется при этом на основе программного квитирования. В качестве варианта возможна передача с аппаратным квитированием. При этом требуется наличие каналов управления (I) и сигнализации (С). Высокая надежность передачи достигается путем измерения дифференциального напряжения между проводниками соответствующей скрученной пары. Паразитное напряжение, возникающее относительно общего провода, влияния не оказывает.
Электрические уровни в линиях передачи данных определены следующим образом:
от -0,3 до -6 для логической «I»
от +0,3 до +6 для логического «0».
Состояние сигнала характеризуется разницей напряжений между точками замера (А) и (В). Если напряжение в точке (А) по сравнению с напряжением в точке (В): - Отрицательно, то линия данных – лог. I, линия управления – лог.0, (UA-UB-0,3 B).
Оконченные сопротивления нагрузки (100200 Ом) на входах приемника, не только препятствует отражению в линии передачи, но и дополнительно повышают надежность передачи благодаря четко выраженному результирующему току.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]


Линия связи (Interchange Circuit) физическая среда, предназначенная для переноса информации между единицами оборудования, принимающими участие в информационном обмене, включая данные, сигналы управления и синхронизации.
Канал передачи данных (Data Transmission Channel) совокупность физической среды и технических средств, включая аппаратуру преобразования сигналов, вовлекаемых в процесс передачи информации между оборудованием системы связи.
Формирователь (Driver)
а)электронная цепь или контакт реле (источник) на передающей стороне линии связи, посредством которых осуществляется передача двоичных цифровых сигналов в оконечную нагрузку по соединительному кабелю;
б)передатчик двоичных цифровых сигналов.
Оконечная нагрузка (Terminator)
а)электронная цепь (потребитель) на приемной стороне цепи обмена, посредством которой осуществляется прием двоичных цифровых сигналов от формирователя по соединительному кабелю;
б)приемник двоичных цифровых сигналов.
Средства объединения устройств включают в себя кабельную продукцию, соединители и согласующие резисторы
и будут называться далее средствами связи.
Основными параметрами, определяющими критерии выбора кабеля, являются
1) скорость обмена, значение которой определяет длительность передаваемого бита информации;
2)минимальный уровень сигнала на входе приемника, необходимый для распознавания передаваемых двоичныхсостояний;
3)максимально допустимый уровень искажений сигнала;
4)максимальная требуемая протяженность линии связи.

12. Исполнительный механизм МЭО – 16 и схема его подключения к PLC
Электрические однооборотные исполнительные механизмы МЭО предназначены для перемещения регулирующих органов в системах автоматического регулирования технологическими процессами в соответствии с командными сигналами автоматических регулирующих и управляющих устройств. Исполнительные механизмы МЭО перемещают рабочие органы неполноповоротного принципа действия (шаровые и пробковые краны, поворотные дисковые затворы, заслонки).
Принцип работы исполнительных механизмов заключается в преобразовании электрического сигнала поступающего от регулирующего или управляющего устройства во вращательное перемещение выходного вала.
Исполнительные механизмы МЭО устанавливаются вблизи регулирующих устройств и связываются с ними посредством тяг и рычагов.
Исполнительные механизмы МЭО изготовляются с датчиком обратной связи (блоком сигнализации положения выходного вала) для работы в системах автоматического регулирования или без датчиков обратной связи - с блоком концевых выключателей для режима ручного управления.





С выхода двигателя МЭО-16 подается на нейтраль.

13. Примеры промышленных сетей
В условиях бурно растущего про-изводства микропроцессорных устройств альтернативным решением стали цифровые промышленные сети (ЦПС), состоящие из многих узлов, обмен между которыми производится цифровым способом. На сегодняшний день на рынке представлено около сотни различных типов ЦПС, применяемых в системах автоматизации. Технические и стоимостные различия этих систем настолько велики, что выбор решения, оптимально подходящего для нужд конкретного производства, является непростой задачей. Каждый узел ЦПС является «интеллектуальным» устройством и выполняет несколько функций:
- приём команд и данных от других узлов ЦПС,
- съём данных с подключённых датчиков,
- оцифровка полученных данных,
- отработка технологического алгоритма,
- выдача управляющих воздействий на подключенные исполнительные меха-низмы по команде другого узла или согласно технологическому алгоритму,
- передача накопленной информации на другие узлы ЦПС.
AS_интерфейс (Actuator/Sensor Interface) был представлен в виде концепции в 1993 году. Сети на базе AS_интерфейса отличаются экономичностью и очень большим выбором средств комплексирования с другими ЦПС.
Протокол CAN Протокол CAN (Controller Area Network) определяет только первые два уровня ISO/OSI – физический и уровень доступа к среде переда-чи данных. Достоинствами, определившими высокую популярность этого протокола у разработчиков встраиваемых и промышленных систем, являя-ются высокая скорость (до 1 Мбит/с), метод доступа CSMA/СA, возмож-ность иметь в сети несколько ведущих устройств, надежная система обнару-жения и исправления ошибок. CSMA/СA сочетает минимальную задержку передачи информации с эффективным арбитражем ситуаций, когда несколь-ко узлов начинают передавать данные одновременно. Благодаря этому гарантируется доставка сообщения, то есть система является детермини-рованной.
Interbus Спецификация Interbus была разработана фирмой Phoenix Contact в 1984 году. Прежде всего следует отметить максимальное расстояние, которое может охватывать эта ЦПС, до 13 километров. Доступ к среде передачи данных в Interbus организован по принципу суммирующего фрейма и обеспечивает гарантированное время передачи информации.
PROFIBUS семейство ЦПС, обеспечивающее комплексное решение коммуникационных проблем предприятия, было разработано фирмой Siemens в начале 90_х годов.
Foundation Fieldbus пожалуй, наиболее «продвинутый» стандарт ЦПС, появившийся на свет только в 1995 году как результат усилий консорциума крупных, в основном североамериканских производителей.

14. Понятия «источник» и «приемник» в PLC
Введем понятие приемник, источник, общий поток. Эти понятия применимы только к вх. и вых. Цепям постоянного тока. Приемник предусматривает проводимость к заземлению (к “-”); источник предусматривает проводимость к источнику питания
(к “+”).
Возможны 4 схемы подключения вх/вых:
1) Вход “Приемник”

2) Вход “Источник”


3) Выход “Приемник”

4) Выход “Источник”






В полевом устройстве имеется выход транзистора с открытым коллектором. К этому транзистору подается ток от вх. точки PLC, которая является источником.




Питание может подаваться либо от источника питания 24V, либо от другого источника питания (на схеме показан другой источник питания)


В данной схеме полевое устройство имеет выход с транзистора с открытым эмиттером. Полевое устройство является источником тока, = > дополнительного источника питания не требуется.

15. Классификация SCADA-систем и базовые функции.
При создании автоматических систем управления тех процессом любой сложности всегда существовала тяжелорешаемая проблема: как заставить программистов и технологов понимать друг друга или хотя бы заставить и тех и других общаться на каком-либо «эсперанто »типа блок схем, чтобы они понимали друг друга. Появились программные пакеты для ЧМИ. ПО операторских станций АСУТП-
SCADA (Supervisor Control And Data Acquisition) Система сбора данных и оперативного диспетчерского управления.
Функции программных продуктов:
1.Прием информации от контроллеров о контролируемых технических параметрах.
2.Сохранение принятой информации в архивах и вторичная обработка этих данных.
3.Графическое представление хода технического процесса.
4.Прием команд оператором и передача их в соответствующие адреса контроллера.
5.Регистрация событий связанных с изменением параметров и фиксированных действий оператора.
6.оповещение персонала об обнаруженных аварийных ситуациях.
7.Обмен полученной в системе информацией о работе системы.
8.Непосредственное автоматическое управление автоматическим процессом.
Функции могут быть реализованы на базе прикладных программ разработанных на языках ВУ. Эти программы намного экономичнее, чем SCADA.
SCADA система позволяет:
-Сократить время разработки системы
-Легко модифицировать систему
-Снижение стоимости разработки
Каждый производитель контроллеров поставляет свою SCADA систему.


Многие проекты автоматизированных систем контроля и управления (СКУ) для боль-шого спектра областей применения позволяют выделить обобщенную схему их реализации, представленную на рис.1.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] Рис.1. Обобщенная схема системы контроля и управления.

Как правило, это двухуровневые системы, так как именно на этих уровнях реализуется непосредственное управление технологическими процессами. Специфика каждой конкретной системы управления определяется используемой на каждом уровне программно - аппаратной платформой.
Нижний уровень - уровень объекта (контроллерный) - включает различные датчики для сбора информации о ходе технологического процесса, электроприводы и исполнительные механизмы для реализации регулирующих и управляющих воздействий. Датчики поставляют информацию локальным программируемым логическим контроллерам (PLC - Programming Logical Controoller), которые могут выполнять следующие функции:
сбор и обработка информации о параметрах технологического процесса;
управление электроприводами и другими исполнительными механизмами;
решение задач автоматического логического управления и др.
Так как информация в контроллерах предварительно обрабатывается и частично используется на месте, существенно снижаются требования к пропускной способности каналов связи.
В качестве локальных PLC в системах контроля и управления различными технологическими процессами в настоящее время применяются контроллеры как отечественных производителей, так и зарубежных. На рынке представлены многие десятки и даже сотни типов контроллеров, способных обрабатывать от нескольких переменных до нескольких сот переменных.
К аппаратно-программным средствам контроллерного уровня управления предъявляются жесткие требования по надежности, времени реакции на исполнительные устройства, датчики и т.д. Программируемые логические контроллеры должны гарантированно откликаться на внешние события, поступающие от объекта, за время, определенное для каждого события.
Для критичных с этой точки зрения объектов рекомендуется использовать контроллеры с операционными системами реального времени (ОСРВ). Контроллеры под управлением ОСРВ функционируют в режиме жесткого реального времени.
Разработка, отладка и исполнение про-грамм управления локальными контроллерами осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения, широко представленного на рынке.
К этому классу инструментального ПО относятся пакеты типа ISaGRAF (CJ International France), InConrol (Wonderware, USA), Paradym 31 (Intellution, USA), имеющие открытую архитектуру.
Информация с локальных контроллеров может направляться в сеть диспетчерского пункта непосредственно, а также через контроллеры верхнего уровня (см. рис.). В зависимости от поставленной задачи контроллеры верхнего уровня (концентраторы, интеллектуальные или коммуникационные контроллеры) реализуют различные функции. Некоторые из них перечислены ниже:
сбор данных с локальных контроллеров;
обработка данных, включая масштабирование;
поддержание единого времени в системе;
синхронизация работы подсистем;
организация архивов по выбранным параметрам;
обмен информацией между локальными контроллерами и верхним уровнем;
работа в автономном режиме при нарушениях связи с верхним уровнем;
резервирование каналов передачи данных и др.
Верхний уровень - диспетчерский пункт (ДП) - включает, прежде всего, одну или несколько станций управления, представляющих собой автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера/оператора. Здесь же может быть размещен сервер базы данных, рабочие места (компьютеры) для специалистов и т. д. Часто в качестве рабочих станций используются ПЭВМ типа IBM PC различных конфигураций. Станции управления предназначены для отображения хода технологического процесса и оперативного управления. Эти задачи и призваны решать SCADA - системы. SCADА - это специализированное программное обеспечение, ориентированное на обеспечение интерфейса между диспетчером и системой управления, а также коммуникацию с внешним миром.
Спектр функциональных возможностей определен самой ролью SCADA в системах управления и реализован практически во всех пакетах:
автоматизированная разработка, дающая возможность создания ПО системы автоматизации без реального программирования;
средства исполнения прикладных программ;
сбор первичной информации от устройств нижнего уровня;
обработка первичной информации;
регистрация алармов и исторических данных;
хранение информации с возможностью ее пост-обработки (как правило, реализуется через интерфейсы к наиболее популярным базам данных);
визуализация информации в виде мнемосхем, графиков и т.п.;
возможность работы прикладной системы с наборами параметров, рассматриваемых как "единое целое" ("recipe" или "установки").
Рассматривая обобщенную структуру систем управления, следует ввести и еще одно понятие - Micro-SCADA. Micro-SCADA - это системы, реализующие стандартные (базовые) функции, присущие SCADA - системам верхнего уровня, но ориентированные на решение задач автоматизации в определенной отрасли (узкоспециализированные). В противоположность им SCADA - системы верхнего уровня являются универсальными.
Все компоненты системы управления объединены между собой каналами связи. Обеспечение взаимодействия SCADA - систем с локальными контроллерами, контроллерами верхнего уровня, офисными и промышленными сетями возложено на так называемое коммуникационное ПО.
Большой объем информации, непрерывно поступающий с устройств ввода/вывода систем управления, предопределяет наличие в таких системах баз данных (БД). Основная задача баз данных - своевременно обеспечить пользователя всех уровней управления требуемой информацией. Но если на верхних уровнях АСУ эта задача решена с помощью традиционных БД, то этого не скажешь об уровне АСУ ТП. До недавнего времени регистрация информации в реальном времени решалась на базе ПО интеллектуальных контроллеров и SCADA - систем.
Бурное развитие Интернет не могло не привлечь внимание производителей программного продукта SCADA.

16. Архитектура промышленного контроллера I-7188.
Внедряемый контроллер. Который разработан для промышленных применений и может использоваться для замены или в агрессивной среде. В обозначении контроллера присутствуют следующие индексы: I-7188/DOS/512;
Встроенная ОС ROB DOS и Flash ROM – 512 байт.
По существу – это маленький PC совместимый компьютер, где имеется встроенная ОС ROM-DOS, совместимая с ОС MS DOS 6.2 и это система встроена в ПЗУ и выполняется полностью изнутри ПЗУ.
Контроллер включает в себя следующие элементы:
- CPU AMD 80188 – 40МГц
- ОЗУ SRAM – 256Кб
- Flash – диск для многократного программирования, аналог HDD – 512Кб
- Часы реального времени
- 4 последовательных порта COM1-RS232 или RS485 переключаемые м/у собой
COM2, COM3-Rs232, COM4-RS485
- Питание 10 – 30 VDC
- Потребляемая мощность до 2,2W
- Рекомендуемая температура
применения -20 -+75^с
- Предельный диапазон t -40-+85^c
- Относительная влажность воздуха 0-90%
Имеется 2 буфера
– FIFO 16байт, работает с COM1 и COM2
- Буфер очереди 1Кб, работает со всеми портами.
Встраивается 5-значный 7-сегментный индикатор, в обозначении добавляется Д (I-7188Д). Имеется память EEPROM – 2048Байт, обеспечивающая более 1000000циклов стирания и записи. Максимальный объем программы пользователя – 448Кб.
Архитектура контроллера:




По существу контроллер I-7188 представляет собой маленький PC-совместимый компьютер, где присутствует процессор AMD 80188, ОЗУ 256К, флеш память и др. устройства (см. структурную схему). В контроллер встроена операционная система ROM DOS, которая совместима с MS-DOS v6.2. Контроллер представляет собой внедряемый
удаляемый контроллер за счет использования RS-485 интерфейса. ROM DOS работает на с жесткого диска, а с ROM диска, который защищен от записи. Разрабатывать программу для контроллера можно на персональном компьютере с помощью универсальных языков программирования использую соответствующие библиотеки.
На базе контроллера I-7188 строятся контроллеры ROBO-3140, Lagoon-3140.


17. Программируемые среды в контроллере I-7188.
В контроллере прошит ROM-DOS;
Эта ОС функционально эквивалентна MS-DOS 6.2.
ROM-DOS работает не с жестким диском, а с ROM – диском, который защищен от записи. Встроенная ОС занимает во флэш пространстве 64 кБ. Сразу после Включения питания автоматически загружается DOS и контроллер готов к работе. Разрабатывают программу для контроллера на PC, при этом можно использовать обычные языки программирования – СИ, Pascal, Basic. При разработке программы необходимо учитывать, что в контроллере используется процессор AMD-80188, а следовательно нельзя использовать команды процессоров 286 и выше.
Далее программа с PC компилируется и загружается во флэш-диск контроллера, для этого используется COM4. Если использовать специальную терминальную программу, то COM3 можно подключать к терминалу вв/выв.
Замечание: кроме базового контроллера I-7188 выпускается расширенный спектр контроллеров, которые дополнительно включают функции работы с Ethernet и др.
Назначение COM-портов:
COM1 используется для реальной работы контроллера промышленной сети, когда в нем записана рабочая программа.
COM2 служит для подключение контроллера к технологическому оборудованию, но технологическое оборудование, подключаемое через модули ввода-вывода также подключается к COM2.
COM3 используется для подключения внешнего терминала.
COM4 служит для программирования контроллера и отладки программы в режиме
эмуляции.


18. Архитектура работы библиотек в контроллере I – 7188.
Для работы схемы промышленной сети нужны две библиотеки
UART.dll I7000.dll

Для реализации обмена с модулями ввода/вывода необходимо, чтобы эти файлы были скопированы в директорию Windows/system 32/, если работаем постоянно на машине. Эти файлы копируются в директорию с исходным кодом вашей программы.
Архитектура работы библиотеки с расширением dll.


Программа управления технологическим оборудованием храниться на персональном компьютере и может быть написана на любом универсальном языке программирования. Производители обеспечивают библиотеки (*.dll) для различных систем программирования. Причем работа с модулями ввода-вывода осуществляется при помощи двух библиотек: UART.dll и I7000.dll. Эти библиотеки подключаются к программе системы управления. Эти файлы копируются в директории /windows/system32 и /windows/system.
Архитектура работа библиотек с приложениями пользователя следующая:

Однако такая структура используется для небольших независимых задач, где персональный компьютер используется только лишь для конкретной задачи управления. Обычно строят сеть с использованием программируемых логических контроллеров. В контроллере храниться программа управления, а в PC – отображается человеко-машинный интерфейс системы управления. Так же РС обрабатывает и накапливает данные о работе системы.

19. Аналоговые модули серии I – 7000.
В качестве базового контроллера I – 7000 является базовый контроллер I – 7188/dos/512 (CPU 80188 – 40Мгц/ROM DOS/FLASH – 512Кб)
Имеется комплект сетевого сбора данных и модуля управления,
· выполняет функцию ввода/вывода данных, таймера счетчика и работу с дискретными и аналоговыми сигналами. Эти модули могут управляться набором команд удаленно с PC.
Технические характеристики модулей I-7000:
Модули объединяются в асинхронную полудуплексную двухпроводную сеть по стандарту RS-485.
Максимальная длина сегмента в сети без регистра (усилителя/повторителя) до 1200м.
Скорость передачи данных = 1200 - 2400 – 4800 – 7600 Кбит.
В один сегмент сети возможно подключение до 256 модулей без репитеров.
В одном сегменте сети допускается работа модулей с различными скоростями и форматами данных.
Формат данных = 10 бит (1 старт + 8 инф. + 1 стоп)
Протокол передачи данных ASCII;
Имеется возможность контроля передачи данных по четности, имеется встроенный фильтр помех.
Напряжение изоляции 3000В вх. и вых. Цепей.
Необходимо к модулю подключить питание 10-30 VDC постоянного тока.

Аналоговый вход
Модуль
AI
AO
DI
DO
Примечание


I-7011
1
-
1
2
Термопара(AI)


I-7012
1
-
1
2
Не ориентир. на термопары


I-7013
1
-
-
-
Термосопротивление


I-7014
1
-
-
2
Перерасчет шкал


I-7016
2
1
1
4
Тензадатчик (АТ)


I-7017
8
-
1
-
-


I-7018
8
-
-
-
Термопары


I-7021
8
1
-
-
-


I-7022
-
2
-
-
-


I-7024
-
4
-
-
-


I-7033
-
3
-
-
Термосопротивление










20. Дискретные модули серии I-7000.
В качестве базового контроллера I – 7000 является базовый контроллер I – 7188/dos/512 (CPU 80188 – 40Мгц/ROM DOS/FLASH – 512Кб)
Имеется комплект сетевого сбора данных и модуля управления,
· выполняет функцию ввода/вывода данных, таймера счетчика и работу с дискретными и аналоговыми сигналами. Эти модули могут управляться набором команд удаленно с PC.
Технические характеристики модулей I-7000:
Модули объединяются в асинхронную полудуплексную двухпроводную сеть по стандарту RS-485.
Максимальная длина сегмента в сети без регистра (усилителя/повторителя) до 1200м.
Скорость передачи данных = 1200 - 2400 – 4800 – 7600 Кбит.
В один сегмент сети возможно подключение до 256 модулей без репитеров.
В одном сегменте сети допускается работа модулей с различными скоростями и форматами данных.
Формат данных = 10 бит (1 старт + 8 инф. + 1 стоп)
Протокол передачи данных ASCII;
Имеется возможность контроля передачи данных по четности, имеется встроенный фильтр помех.
Напряжение изоляции 3000В вх. и вых. Цепей.
Необходимо к модулю подключить питание 10-30 VDC постоянного тока.



Модули дискретного ввода


I-7041/41D
I-7052/52D
I-7053/53D

Количество каналов ввода
14
8
16

Гальваническая развязка
Развязка от общего провода источника сигнала
6 дифференциальных входов и 2 входа с общей землей
Без развязки

Напряжение изоляции
3750В (эффективное)
5000В (эффективное)
Без развязки

Уровень логического 0
+1В, макс.
+1В, макс.
+2В, макс.

Уровень логической 1
+4В...+ЗОВ
+4В...+ЗОВ
+4В...+ЗОВ

Входной импеданс
ЗкОм
ЗкОм
820 Ом

Напряжение питания
+10В...+ЗОВ

Потребляемая мощность
0,2Вт (1-7041) 0,9Вт (I-7041D)
0,2Вт (1-7052) 0,6Вт (I-7052D)
0,7Вт (1-7053) 0,9Вт (I-7053D)


Модули дискретного вывода с выходными каскадами на основе оптоэлектронных реле на МОП транзисторах


I-7066/66D

Количество каналов вывода
7

Ток нагрузки
ОДЗА

Напряжение нагрузки
350В, макс.

Напряжение изоляции
5000В переменного тока

Время включения
0,7 мс, типовое значение

Время выключения
0,05 мс, типовое значение

Напряжение питания
+10В...+ЗОВ

Потребляемая мощность
0,5Вт (1-7066) 0,8Вт (I-7066D)


Модули дискретного ввода-вывода с выходными каскадами на транзисторах с открытым коллектором


1-7042 I-7042D
1-7043 I-7043D
1-7044 I-7044D
1-7050 I-7050D

Количество каналов вывода
13
16
8
8

Гальваническая развязка
Развязка от общего провода цепи питания
Без развязки
Развязка от общего провода цепи питания
Без развязки

Напряжение изоляции
3750В (эффективное)


3750В (эффективное)



Напряжение нагрузки
+ЗОВ, макс.

Максимальный ток нагрузки
100 мА
600 мА
30 мА

Количество каналов ввода
Входы отсутствуют
4
7

Гальваническая развязка


Развязка от общего провода источника сигнала
Без развязки

Напряжение изоляции


3750В (эффективное)



Уровень логического 0


1В, макс.
1В, макс.

Уровень логической 1


4В... ЗОВ
3,5В... ЗОВ

Входной импеданс


ЗкОм


Напряжение питания
+10В...+ЗОВ

Потребляемая мощность
1,0Вт (1-7042) 1,7Вт(1-7042В)
0,4Вт (1-7043) 1,1Вт(1-7043В)
1,0Вт (1-7044) 1,7Вт(1-7044В)
0,4Вт (1-7050) 1,1Вт(1-7050В)



Модули дискретного ввода-вывода с выходными каскадами на
основе электромеханических реле


1-7060 I-7060D
1-7063 I-7063D
1-7065 I-7065D
1-7067 I-7067D

Количество каналов вывода
4
3
5
7

Количество и тип реле
2 реле типа А 2 реле типа С
3 реле типа А
5 реле типа А
7 реле типа А

Номинальные значения коммутируемого тока и напряжения
0,6А при 125В
переменного тока,
2А при ЗОВ постоянного тока
5А при 250В переменного тока, 5А при ЗОВ постоянного тока
0,5А при 120В
переменного тока,
1 А при 24В постоянного тока

Напряжение изоляции
1500В
4000В
1500В переменного тока

Время срабатывания
3 мс
6 мс,
макс.
5 мс, типовое

Время отпускания
2 мс
3 мс,
макс.
2 мс, типовое

Минимальный срок службы
5*105 срабатываний
105 срабатываний
105 срабатываний

Количество каналов ввода
4
8
4
Входы отсутствуют

Гальваническая развязка
Развязка от общего провода источника сигнала



Напряжение изоляции
3750В (эффективное)



Уровень логического 0
+1В, макс.



Уровень логической 1
+4В...+ЗОВ



Входной импеданс
ЗкОм



Напряжение питания
+10В.
.+ЗОВ

Потребляемая мощность
1,3Вт (1-7060) 1,9Вт(1-7060В)
1,0Вт (1-7063) 1,5Вт(1-7063В)
1,3Вт (1-7065) 2,2Вт (I-7065D)
1,5Вт (1-7067) 2,2Вт (I-7067D)

Реле типа А: 1 группа замыкающих контактов Реле типа С: 1 группа переключающих контактов
Модули дискретного ввода-вывода с выходными каскадами на основе полупроводниковых реле


I-7063A I-7063AD
I-7065A I-7065AD
I-7063B I-7063BD
I-7065B I-7065BD

Количество каналов вывода
3
5
3
5

Тип полупроводникового реле (ППР)
ППР переменного тока
ППР постоянного тока

Напряжение нагрузки
24В. . .265В (эффективное)
3В. . .ЗОВ постоянного тока

Ток утечки
1 ,5мА (эффективный)
ОДмА

Максимальный ток нагрузки
1 ,ОА (эффективный)
1,ОА

Минимальное время срабатывания
1 мс

Минимальное время отпускания
1Л периода + 1 мс
1 мс

Напряжение изоляции

2500 В (эффективное)


Количество каналов ввода
8
4
8
4

Гальваническая развязка
Развязка от общего провода источника сигнала

Напряжение изоляции
3750В (эффективное)

Уровень логического 0
+1В, макс.

Уровень логической 1
+4В...+ЗОВ

Входной импеданс
ЗкОм

Напряжение питания

+10В...+ЗОВ


Потребляемая мощность
0,7Вт (I-7063A)
1,5Вт (1-7063 AD)
0,8Вт (I-7065A)
1, 6Вт (1-7065 AD)
0,6Вт (I-7063B) 1,4Вт(1-7063ВВ)
0,7Вт (I-7065B) 1,5Вт(1-7065ВВ)


21. Состав и назначение программы Good Help
Задачи программирования контроллеров для систем и устройств связи с обьектом (УСО) весьма специфичны, сложны, трудоемки и, естественно, требуют для своего решения соответствующих инструментальных средств автоматизации программирования. Использование универсальных языков программирования высокого уровня (Си, Паскаль, Модула, Фортран, Бейсик) и языков Ассемблера позволяют решать эти задачи , но требуют при этом всеобъемлющих знаний теории и технологии программирования , особенностей конкретной операционной системы и тонкостей аппаратного обеспечения ( контроллеров, модулей сопряжения с объектом и т.п. ) Фирмы, производящие оборудование всегда стремились сопровождать свою продукцию каким-либо набором программных инструментов, c помощью которых пользователь по определенным правилам и соглашениям описывать логику работы контроллера. Эти правила и соглашения оформлялись в виде специальных языков программирования, которые в савокупности с некоторыми элементами человеко-машинного интерфейса, образовывали, так называемые CASE-инструмент (Computer Aided Software Engineering). Система Good Help графического программирования контроллеров представляет собой поддержку одного из пяти языков стандарта IEC 1131-3, разработанного в 1992 году Международной Электротехнической Комиссией, а, именно, языка функциональных блоковых диаграмм – FBD (Function Block Diagrams).

Основными характеристиками Good Help 2.0 являются:
- единая среда разработки всех звеньев АСУ ТП;
- графический проблемно-ориентированный язык программирования на основе функциональных блоков, соответствующий международному стандарту IEC1131-3;
- обработка данных в масштабе реального времени;
- модульная структура разработки проекта;
- встроенная библиотека обработки и управления данными;
- возможность отладки на всех этапах разработки;
- графический редактор представления данных для визуального наблюдения за состоянием технологического процесса и оперативного управления с удаленной рабочей станции.

edchart.exe - редактор функциональных схем
ghcomsrv.exe - DDE,COM сервер позволяет настроить скорости последовательных портов, на которых будет происходить поиск процессоров, а также диапазон поиска адресов процессоров от1 до 254.
ghopcsrv.exe - OPC сервер
Сервер должен запускаться только после запуска ghcomsrv.exe.
ghterm.exe - тестирование терминальных команд
amaker.exe - архиватор
aview.exe - программа просмотра архива
wstation.exe - редактор представления данных
Редактор отображения информации предназначен для представления данных , полученных от технологических контроллеров, на графических мнемосхемах. Редактор имеет окно редактирования и меню режимов работы. В окне редактирования на поверхности статической мнемосхемы (иначе ее можно назвать подложка или фон) производится расстановка форм отображения информации и привязка к этим формам параметров , получаемых от контроллеров. Окно редактирования для удобства слежения за данными разбивается на 128 вкладок , на которых можно размещать параметры принадлежащие к определенной функциональной группе.
wsrt.exe - run-time системы визуализации
testcom.exe - тестирование com сервера
testdde.exe - тестирование dde сервера
mbuilder.exe - построитель меню терминала


Интегрированная инструментальная среда Good Help проектировалась для программирования комплекта для распределенных систем I-7000, однако, обладая открытой архитектурой и наличием поддержки обмена через ОРС-сервер, может быть использована и для программирования других PC-совместимых контроллеров.
На базе контроллеров семейства I-7188 фирмой выпускается модель ROBO3140. В комплект поставки входит и инструментальная среда разработки. Это недорогое, достаточно удобное, а главное, готовое средство синтеза встраиваемых программных модулей, не требует высокого уровня подготовки в области программирования и позволяет существенно сократить время на создание проекта. Среда использует графический объектно-ориентированный язык функциональных блоков и модульную структуру проекта. Библиотека блоков содержит достаточно обширный комплект алгоритмов, а наличие возможностей дописывать на Си пользовательские алгоблоки позволяет рассматривать Good Help как функционально полное средство для решения задач регулирования и логического управления.
Наличие в библиотеке универсального алгоблока “шаговая программа (STP)” значительно облегчает реализацию выполнения циклических действий с внутренними или глобальными переменными при шаговом управлении.
В состав системы входит среда разработки проекта (Windows-приложение), включающая в себя не только редактор FBD, но и простейший редактор отображения информации, а также исполнительная среда под DOS. В процессе разработки проекта пользователь может использовать встроенные средства отладки и тестирования, в том числе и в режиме непосредственного исполнения программного модуля в контроллере. Подключенные к ПК контроллеры обнаруживаются средой автоматически, а процесс переноса готовой программы в контроллер предельно упрощен. Доступ из систем верхнего уровня возможен посредством обмена через последовательный порт ПК АРМ оператора, методы СОМ сервера или ОРС. Предварительно составляется таблица внешнего доступа для SCADA системы либо терминальной панели.
Вероятно, наибольшим недостатком Good Help можно считать то, что среда разработки настроена на работу только лишь с процессорным модулем ROBO3140 и модулями В/В I-7000. Интерфейс пользователя также нельзя назвать современным. Переключение между задачами в рамках одного проекта осуществляется с помощью закладок редактора схем. Таким образом, иерархия программ явно не видна, и одновременно просмотреть всю математику не удается. Но по-видимому, при использовании только единого языка программирования, другого способа визуализации логических программных структур просто нет.

22. Состав современных PLC.
Состоит из 3х основных устройств:
-процессорный модуль
-модуль систем ввода/вывода
-каркас или плата объединенная блоком питания
Процессорный модуль управляет всей логикой работы PLC и в свою очередь состоит из ПЗУ, ОЗУ, ППЗУ.
Модули I/O физически подключаются к датчикам входных сигналов, цепям управления исполнительных механизмов и обеспечивают интерфейс между процессорными модулями
И информационно управляющими каналами. При работе ЦП читает входные данные, затем выполняет управляющую программу, программа загружена в память процессорного модуля. На основании работы программы записываются и обновляются управляющие выходы через выходные интерфейсы. Этот процесс называется циклом сканирования, программа постоянно выполняется в одной и той же последовательности и изменяется только тогда, когда вносятся изменения в управляющую программу.

23. Алгоритм работы PLC.
1. Подача питания.
2.Проверка конфигурации (I/O).
3.Инициализация различных областей
памяти, исходя из зад. (I/O)
4.Обновления
входов.
5.Обслуживание ПУ.
6.Обслуживание спец реле.
7.Режим?
PGM (режим прогр-я)
RUN (режим реал. работы)
8.Выполнение прикладной программы.
9.Операции с ПИД-регулятором.
10.Обновление выходов.
11.Диагностика.
12.Ошибок нет?
13. Отчет об ошибках, выставление
флагов, регистр. и включение светодиодов.
14.Неисправная ошибка?
15.Перевод ЦП в
прогр. режим работы.
Замечания:
1. Процессор всегда считывает входы даже в программном режиме. Это позволяет программным средствам отслеживать состояния входов в любой момент времени.
2. Выходы обновляются только в рабочем режиме, а в программном режиме они отключены. Основное назначение программного режима – ввод и изменение прикладных программ. Иногда его используют для установки параметров процессора.
3. При выполнении прикладной программы процесс начинается с первой цепочки программы и вычисления производятся строго слева направо сверху вниз пока не встретится команда END. При построении программы важно учитывать расположение блоков в программе друг относительно друга.



24. Время отклика системы ввода/вывода.
Это время необходимое системе управления, чтобы обнаружить изменение во входных точках и обновить соответствующие выходы.
Существует 4 состояния,
· влияет на время отклика:
-Момент времени, когда входы меняют свое состояние относительно периода сканирования.
-Время задержки перехода входных схем из состояния выключено в состояние включено.
-Время сканирования процессора.
-Время задержки перехода выходных схем из состояния выключено в состояние включено.
Время отклика минимально, когда значение входа изменилось до начала периода опроса входов исполнительного цикла. И максимально, когда значение входа изменяется после начала периода опроса исполнительного цикла.
Существует несколько способов для улучшения и уменьшения времени отклика:
-Выбор команды с более коротким временем выполнения
-Использование команды ввода/вывода немедленного действия.
-Выбор режима высокоскоростного ввода/вывода
· разрабатывается специально для высокоскоростных задач.

25. Стандарт на языки программирования PLC
Программы изначально разрабатываются на граф. Языках релейной логики (лестничная) и функциональных блоков,
· имеют сходства со схемами релейной автоматики. В дальнейшем эти раз. Со стандартом IEE 1131-3
Процесс разработки стандарта для промышленных контроллеров начался в 1979г., когда национальные комитеты ряда стран поручили специальной группе технических экспертов выполнить первый вариант стандарта. В нем имеется 5 частей:
-общая информация
-требования к оборудованию и тестам
-языки программирования
-руководство пользователя
-разработка сообщений
IEE 1131-3 в основном разработан в США и рассматривается как стандарт NEMA. В данном стандарте описывается 2 гр. языка и 3 текстовых (граф –диаграмма цепей или релейной логики, диагр. функциональных блоков)
В этих языках графические символы обеспечивают прямое соответствие между граф. представлением решения задачи программой,
· решает данную задачу.
Третья часть определяет языки для проектирования контроллеров таким образом, чтобы части их прикладной программы могли быть запрограммированы на любом языке и скомпилированы в единую исполняемую программу.
Последняя версия стандарта включает структурное пр-е, абстрактные типы данных, выделение данных и процедуру объединения в отдельный блок (инкапсуляция).
Диаграммы цепей (LD)
Диаграммы функциональных блоков F BD.
Стандарт IEC 1131-3 определяет языки для программируемых контроллеров таким образом, что части прикладной программы могут быть запрограммированы на любом языке и скомпонованы в единую исполняемую программу. При разработке стандарта было найдено так много вариаций языков для программируемых контроллеров, что было невозможно выбрать одну из существующих вариаций в качестве общего языка. Поэтому соответствующее подразделение принялось за разработку нового общего языка с применением современных принципов разработка программного обеспечения. Новый стандарт включает структурное программирование, абстрактные типы данных, выделение данных и процедур в блок (инкапсуляцию) в сочетании с сохранением тесной связи с классическими языками для программируемых контроллеров.


Стандарт IEC 1131-3 описывает два графических языка: "Диаграмма цепей" (LD) и "Диаграмма функциональных блоков" (FBD). В этих языках графические символы обеспечивают прямое соответствие между графическим представлением решения задачи и программой, решающей эту задачу.


LD использует стандартизированный набор символов для ступенчатого программирования. По существу, эти диаграммы являются представлением релейной логики. Люди, понимающие релейную логику, могут программировать на языке "Диаграмма цепей".


FBD - это графический язык, который повсеместно используется в Европе. Элементы этого языка выглядят как блоки, соединTнные проводами в электрическую цепь, делая язык удобным для множества прикладных программ, содержащих передачу информации или данных между различными компонентами. Функциональные блоки - это программные объекты, которые представляют специализированные функции управления, используемые в управляющих системах. В терминах объектно-ориентированного программирования функциональные блоки - это объекты, но не все объекты являются функциональными блоками.


В дополнение к графическим языкам LD и FBD стандарт IЕС 1131-3 определяет элементы языка "Схема последовательных функций" (SFC) - "шаги", "переходы" и "блоки операций", которые могут быть использованы для организации "операций", написанных на любом языке, для получения алгоритмов последовательного управления. Основой элементов SFC служит стандарт IEC 848. который является международной версией хорошо известного французского стандарта "Grafcet".


В IEC 1131-3 определяется также два стандартных текстовых языка: "Список команд" (IL) и "Структурированный текст" (ST). IL - это язык низкого уровня, аналогичный германскому стандарту "Anwelsungsliste", в то время как ST - это язык высокого уровня, разработанный для структурного программирования. Язык ST предоставляет булевы и арифметические операторы, а также конструкции структурного программирования, такие, как IF... THEN ELSE, CASE, WHILE DO, а также REPEAT...UNTIL.


Одной из задач, появившихся у подразделения экспертов, было гармоничное использование функциональных блоков в среде четырTх стандартных языков. Традиционным использованием функциональных блоков в языке LD было программное замещение простых электромеханических элементов, таких как счTтчики и таймеры, в то время как их использование в FBD оказалось более сложным, напоминающим разводку кросс-плат в стационарных управляющих системах.


Использование функциональных блоков в языке IL и LD примерно одинаково, в то время как совсем нет никакого механизма их использования в традиционных структурированных языках, таких как Паскаль или СИ. Много усилий было затрачено на определение того, как использование функциональных блоков может быть согласовано со всеми четырьмя языками.





26. Стандарт промышленных сетей CAN
CAN – Controller Area Network сеть уровня контроллеров.
Устанавливает правила обмена данными между контроллерами, датчиками исполнительными механизмами. Под этим понимают систему последовательной передачи данных между узлами, выполненными в широковещательном режиме. В сети с интерфейсом CAN возможен прямой обмен данными между любыми абонентами сети.

В отличии от систем основанных по принципу “ведущий-ведомый” в системе CAN не все данные должны передавать адрес ведущего узла для последующих пересылок другим абонентам, т.е. существует возможность обмена данными между узлами минуя ведущий, что значительно повышает надежность сети, т.к. при отказе узла возможна f с небольшими потерями.
Протокол CAN (Controller Area Network) определяет только первые два уровня ISO/OSI – физический и уровень доступа к среде передачи данных.
Достоинствами, определившими высокую популярность этого протокола у разработчиков встраиваемых и промышленных систем, являются высокая скорость (до 1 Мбит/с), метод доступа CSMA/СA, возможность иметь в сети несколько ведущих устройств, надежная
система обнаружения и исправления ошибок. CSMA/СA сочетает минимальную задержку передачи информации с эффективным арбитражем ситуаций, когда несколько узлов начинают передавать данные одновременно. Благодаря этому гарантируется доставка
сообщения, то есть система является детерминированной. «Гарантией качества» CAN являются автомобили «Мерседес», электроника которых работает именно по этому протоколу.

Спроектированная первоначально для автомобилестроения сеть CAN (Controller Area Network-контроллерная сеть на базе последовательной шины) имеет большой потенциал применения в промышленности.
Ограничения, накладываемые традиционным объединением функций устройств управления, можно преодолеть построением сети из основных компонентов на базе последовательной шины передачи данных. Вот почему компания Bosch разработала сеть CAN (Controller Area Network - контроллерная сеть ), ставшей впоследствии международным стандартом ISO 11898, и которая теперь выпускается несколькими производителями полупроводниковых приборов.
В сети CAN основные узлы (контроллеры, датчики и приводы) соединяются через последовательную шину. Используемый протокол соответствует уровню 2 (уровень канала передачи данных) эталонной модели ISO/OSI открытых систем. В отличие от древовидной кабельной иерархии данный протокол обнаруживает и исправляет коммуникационные ошибки, вызванные электромагнитными помехами. Сеть относительно легко конфигурируется и позволяет производить обмен данными между любыми двумя узлами без перегрузки центрального компьютера.
Принцип работы сети CAN
Данные, передаваемые одним узлом, рассылаются по сети всем станциям. Первоначально это сообщение принимается всеми станциями. Узел, принявший сообщение, может проигнорировать его, если оно не будет связано с выполняемыми узлом функциями.
Тип передаваемых данных (например, число оборотов двигателя, температура масла и др.) обозначается 11-битным идентификатором, стоящим в самом начале сообщения. Но самым важным является то, что этот идентификатор определяет приоритет сообщения. Такой тип рассылки сообщений называется "схема адресации, ориентированная на содержимое". В ней и заключается особенность CAN.
В сети CAN каждый 11-битный идентификатор уникален. Никакая пара узлов сети не может послать сообщения с одинаковыми идентификаторами. Аналогичным образом, никакой узел не может принять сообщения разных типов, но с одинаковыми идентификаторами. Это особенно важно при распределении шины между несколькими конкурирующими за доступ к шине станциями.
Если центральный процессор (ЦП) какой-либо станции решает послать сообщение другой станции или станциям, то сначала он передает эти данные и свой идентификатор в соответствующую ему CAN-микросхему. На рис.1 это обозначено состоянием "Готов" (Make Ready). После этого CAN-схема конструирует сообщение и пересылает его по шине (когда она доступна). Это состояние на рис.1 обозначено "Послать Сообщение" (Send Message).
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис.1. В данном примере станция 2 передает свое сообщение всем узлам в сети, однако принимают данные только станции 1 и 4. Станция 3 принимает сообщение, но игнорирует его.
В этот момент все другие станции становятся приемниками этого сообщения (состояние "Получить Сообщение" - Receive Message). Каждый приёмник определяет, предназначено ли это сообщение ему (состояние "Выбрать" - Select). Если да, то данные принимаются, в противном случае они игнорируются.
В результате применения схемы адресации, ориентированной на содержимое, обеспечивается высокая степень конфигурируемости и гибкости системы. Добавление в сеть новых станций осуществляется без какой-либо модификации аппаратной или программной части сети, при условии, если эти станции полностью ориентированы на приём. Используемый протокол передачи данных не требует назначения физических адресов конкретным принимающим компонентам сети. Это позволяет синхронизировать распределенную обработку: информация о параметрах измерений, требуемая несколькими контроллерами, рассылается по сети, поэтому нет необходимости оснащать каждый контроллер своим собственным датчиком.
Сравнение сети CAN с другими сетями
В основной практике существует два метода предоставления шины: по фиксированному временному расписанию и по требованию. В первом случае шина последовательно предоставляется каждому узлу сети на максимально возможный отрезок времени, независимо от того, требуется ли ему в этот момент шина или нет (пример: сети с передачей маркера). При этих методах шина предоставляется одному и только одному узлу либо для безотлагательного использования, либо в течение определенного периода времени, отсчитываемого от единственного доступа к шине (одним или несколькими узлами). Это гарантирует однозначность предоставления шины в результате запроса шины одной или несколькими станциями.
При использовании второго метода шина предоставляется запрашивающему узлу на основе анализа существующих требований на передачу (пример: Ethernet CSMA/CD). В этом случае одновременный доступ к шине нескольких узлов приводит к прекращению всех попыток передачи данных, то есть успешного предоставления шины не происходит. Для получения шины может потребоваться несколько запросов.
В сети CAN реализуется метод, гарантирующий однозначное предоставление шины даже в случае Наличия нескольких одновременных запросов на доступ к шине от разных станций. Конфликты разрешаются методом поразрядного сравнения в течение цикла анализа 13 бит (стандартный формат) или 33 бит (расширенный формат).
В отличие от метода арбитража, используемого в Ethernet (CSMA/CD), недеструктивный метод разрешения конфликтов, применяемый в CAN, обеспечивает использование шины для передачи только полезной информации.
Даже в ситуациях сильной загрузки шины передача данных на основе привязки приоритета доступа к шине к содержимому сообщения оказывается выигрышным свойством системы. Несмотря на недостаточную пропускную способность шины, все запросы на передачу обрабатываются в порядке их важности для всей системы. Остановка всей системы из-за перегрузок, что может случиться с сетями, в которых конфликты разрешаются методом CSMA/CD, например, Ethernet, в CAN невозможна.
Надёжность CAN
Вычисление вероятности остаточной ошибки требует построения некоторой модели, классифицирующей возникающие ошибки и описывающей весь путь передачи информации. Если мы определим вероятность остаточной ошибки как функцию вероятности искажения бита для сообщений длиной от 80 до 90 бит, системной конфигурации с количеством узлов от пяти до десяти и коэффициентом ошибок 1/1000 (одна ошибка на тысячу сообщений), то максимальная вероятность искажения одного бита будет порядка 10'13.
Например, если сеть CAN работает со скоростью передачи данных 1 Мбит/с при средней загрузке шины 50%, общем временем функционирования 4000 часов и средней длиной сообщения 80 бит, то общее количество переданных сообщений составляет 9х10'".
Статистическое число необнаруженных ошибок передачи данных в течение этого времени работы - менее 10'2.
Другими словами, при эксплуатации системы 8 часов в день в течение 365 дней в году и частоте появления ошибок 0,7 в секунду одна необнаруженная ошибка будет появляться в среднем один раз в тысячелетие.

27. Структура модуля I-7041, принцип работы и схемы его подключения
Контроллер ROBO-3140, модули удаленного ввода-вывода серии I-7000 в сочетании с GoodHelp позволят получить вам законченное решение для систем автоматизации и сбора данных. Используя эти средства, можно создавать как простые и абсолютно автономные системы, так и сложные распределенные системы управления любыми объектами. При помощи всего одного контроллера ROBO-3140, нескольких модулей I-7000 и GoodHelp можно получить автономный локальный многоканальный регулятор с гибкой изменяемой структурой, рассчитанный на вашу конкретную задачу.
Модуль дискретного 14-канального ввода с изоляцией. 14 каналов дискретного ввода, все с изоляцией. Применена изоляция с общим истоком. Процессор совместим с 8051. Скорость передачи данных1200,2400,4800,9600,19200,38400,57600,115200 Бит/сек. Максимальное значение счетчиков 65535. Каналов измерения частоты/импульсов 14. Входная частота счетчика 0 - 100 Гц. Есть сторожевой таймер. Совместим с протоколом ADAM-4000. Напряжение питания 10 - 30 В. Энергопотребление 1.3 Вт.
Максимальная длина линии связи 1200 м. Интерфейс RS-485. Максимальное кол-во модулей в сети 2048. Рабочая температура - 20° +75°.
13 EMBED Photoshop.Image.8 \s 1415
Схема подключения ко входу модуля источника сигнала с выходным каскадом на транзисторе с открытым коллектором:

28. Структура модуля I-7042, принцип работы и схемы его подключения
Контроллер ROBO-3140, модули удаленного ввода-вывода серии I-7000 в сочетании с GoodHelp позволят получить вам законченное решение для систем автоматизации и сбора данных. Используя эти средства, можно создавать как простые и абсолютно автономные системы, так и сложные распределенные системы управления любыми объектами. При помощи всего одного контроллера ROBO-3140, нескольких модулей I-7000 и GoodHelp можно получить автономный локальный многоканальный регулятор с гибкой изменяемой структурой, рассчитанный на вашу конкретную задачу.
13-канальный модуль дискретного вывода с открытым коллектором. Конструкция - Модуль с последовательным интерфейсом, Монтаж на DIN рейку, Пластиковый корпус Интерфейс - RS-485 Скорость передачи данных - 1200,2400,4800, 9600,19200,38400,57600,115200 Бит/сек Макс. количество модулей в сети 2048 Каналов дискретного вывода – 13 Гальваническая изоляция 3750 В .

13 EMBED Photoshop.Image.8 \s 1415






Схема подключения к модулям, имеющим выходные каскады на
транзисторах с открытым коллектором. Примечание: В случае
подключения к выходу модуля индуктивной нагрузки
(например, обмотки реле), необходимо использовать защитный диод
для защиты от противодействующей ЭДС.

29. Структура модуля I-7050, принцип работы и схемы его подключения
Контроллер ROBO-3140, модули удаленного ввода-вывода серии I-7000 в сочетании с GoodHelp позволят получить вам законченное решение для систем автоматизации и сбора данных. Используя эти средства, можно создавать как простые и абсолютно автономные системы, так и сложные распределенные системы управления любыми объектами. При помощи всего одного контроллера ROBO-3140, нескольких модулей I-7000 и GoodHelp можно получить автономный локальный многоканальный регулятор с гибкой изменяемой структурой, рассчитанный на вашу конкретную задачу.
Модуль дискретного 7-канального ввода и 8-канального вывода. Конструкция - Модуль с последовательным интерфейсом, Монтаж на DIN рейку, Пластиковый корпус. Интерфейс - RS-485 Скорость передачи данных - 1200,2400,4800,9600,19200,38400, 57600, 115200 Бит/сек Макс. количество модулей в сети 2048 Каналов дискретного ввода - 7 Каналов дискретного вывода - 8 Каналов измерения частоты/импульсов - 7 .


Схема подключения ко входу модуля источника сигнала с выходным каскадом на транзисторе с открытым коллектором:


Схема подключения к модулям, имеющим выходные каскады на транзисторах с открытым коллектором. Примечание: В случае подключения к выходу модуля индуктивной нагрузки (например, обмотки реле), необходимо использовать защитный диод для защиты от противодействующей ЭДС.


30. Структура модуля I-7065, принцип работы и схемы его подключения
Контроллер ROBO-3140, модули удаленного ввода-вывода серии I-7000 в сочетании с GoodHelp позволят получить вам законченное решение для систем автоматизации и сбора данных. Используя эти средства, можно создавать как простые и абсолютно автономные системы, так и сложные распределенные системы управления любыми объектами. При помощи всего одного контроллера ROBO-3140, нескольких модулей I-7000 и GoodHelp можно получить автономный локальный многоканальный регулятор с гибкой изменяемой структурой, рассчитанный на вашу конкретную задачу.
Модуль дискретного 4-канального ввода и 5-канального вывода с изоляцией. 4 каналов дискретного ввода, все с изоляцией. Процессор совместим с 8051. Скорость передачи данных 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 Бит/сек. Входная частота счетчика 0 - 100 Гц. Есть сторожевой таймер. Напряжение питания 10 - 30 В. Энергопотребление 1.3 Вт. Совместим с протоколом ADAM-4000. Максимальная длина линии связи 1200 м. Интерфейс RS-485. Максимальное кол-во модулей в сети 2048. Рабочая температура - 20° +75°.











Схема подключения ко входу модуля источника сигнала с выходным каскадом на транзисторе с открытым коллектором:

31. Структура модуля I-7520, принцип работы и схемы его подключения

32. Структура модуля I-7017, принцип работы и схемы его подключения
I7017-rus.pdf

Блок-схема

Схемы подключения

33. Структура модуля I-7021, принцип работы и схемы его подключения
7021rus.pdf

Блок-схема

Схема подключения
34. Системы автоматизации зданий на базе сети BACnet
Протокол BACnet
Название протокола BACnet представляет собой аббревиатуру Building Automation and Control Networks (сети автоматизации и управления зданий). Он разрабатывался комитетом ASHRAE в течение 8,5 лет. Первый вариант был принят в 1995 году. В 2001 году была принята последняя редакция стандарта.
Одним из самых больших преимуществ протокола BACnet (BACnet протокол обмена данными для систем автоматизации жизнеобеспечения зданий) является его способность адаптироваться к новым сетевым технологиям и учитывать потребности пользователей
BACnet представляет собой специализированный протокол передачи данных для автоматизации зданий и управляющих сетей. Его главный приоритет сосредоточен на уровне прикладной задачи.
Протоколом BACnet регламентируются:
- Параметры электрических сигналов.
- Система адресации.
- Способы сетевого доступа (Master-Slave, Peer-to-Peer).
- Процедуры проверки ошибок.
- Процедуры управления потоком (Flow control).
- Последовательность сообщений, система сегментации, наличие контрольных точек.
- Формат представления (упаковки, шифрования).
- Формат сообщений.
Объекты BACnet
Каждый объект в сети BACnet характеризуется набором "свойств", которые описывают его поведение или управляют его работой.
На рисунке представлен набор основных стандартных объектов BACnet (не всех). Предполагается, что в дальнейшем будут появляться новые стандартные объекты. Кроме того, стандартом оговорено допущение на использование разработчиками своих собственных объектов, а также способы взаимодействия с ними со стороны устройств сторонних производителей.
Стандартные объекты BACnet[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Любое устройство в сети BACnet описывается в виде набора стандартных объектов. Причем количество одинаковых объектов, составляющих устройство, не ограничено.
Стандартом BACnet заданы следующие классы прикладных задач, которые выполняют устройства:
- тревоги и события;
- доступ к файлам;
- доступ к объектам;
- управление удаленным устройством;
- виртуальный терминал.
Эти классы прикладных задач описаны набором услуг (Services), которые выполняются определенным классом задач. Например, для класса прикладных задач «доступ к объекту» заданы следующие услуги:
- ReadProperty
- CreateObject
- ReadPropertyConditional
- DeleteObject
- ReadPropertyMultiple
- AddListElement
- WriteProperty
- RemoveListElement
- WritePropertyMultiple
Эта подробная регламентация позволяет представить все многообразие устройств и решаемых ими задач в сети BACnet.
Транспортный уровень
Помимо прикладного уровня протокол BACnet описывает возможные опции локальной сети. Первоначально протокол допускал использование следующих сетевых технологий:
Ethernet;
ARCNET;
Master-Slave/Token Passing (MS/TP);
Point-to-Point (PTP);
LonTalk.
Эти опции обеспечивают различные характеристики сети, покрывая специфические потребности конкретных приложений.
Для связи с частными сетями требуется наличие специализированных шлюзов, которые при переупаковке сообщений BACnet должны, кроме того, осуществлять их "перевод" на язык соответствующего частного протокола.
Для взаимодействия через IP-сети BACnet предусматривает 2 режима работы:
туннелирование IP-сообщений;
использование BACnet/IP.

35. PLC для систем автоматизации зданий
АСУЗ  Автоматизированная Система Управления Зданием ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] Building Management System, BMS, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] Gebaudeleittechnisksystem, GLT). Предназначена для автоматизации процессов и операций, которые реализуются в современных зданиях. Достаточно часто в литературе встречается употребление термина АСУЗ, как системы для автоматизации инженерных систем (или систем жизнеобеспечения) здания: вентиляции, отопления и кондиционирования, водоснабжения и канализация, электроснабжения и освещения, и т.д. В больших и сложных зданиях можно выделить несколько десятков инженерных систем. АСУЗ является технической основой так называемых [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Основными целями создания АСУЗ являются повышение безопасности, улучшение комфорта и обеспечение эффективности ресурсопотребления. Это комплексная задача, часто имеющая под собой определенную (конкретную для компании, использующей здание) бизнес концепцию. Результат достигается за счет лучшего качества работы систем жизнеобеспечения здания при сокращении расходов на обслуживающий персонал. В мире практически все современные объекты коммерческой недвижимости и жилые здания оснащаются АСУЗ. В России этот процесс только в начале своего развития.
Бытует мнение, что АСУЗ следует различать на системы для коммерческих объектов недвижимости и на системы для коттеджей, дач и отдельных квартир. Таким образом, как бы определяя два сектора рынка: Building and Home Automation.
При построении АСУЗ, как правило, реализуется три уровня автоматизации:
Верхний - уровень диспетчеризации и администрирования (Management Level) с базами данных и статистическими функциями, на котором осуществляется взаимодействие между персоналом (операторами, диспетчерами, пр.) и системой через [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], реализованный в основном на базе компьютерных средств и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]-систем. Этот же уровень должен отвечать за информационное взаимодействие с уровнем предприятия.
Средний - уровень автоматического(автоматизированного) управления (Automation Level) функциональными процессами, основновными компонентами которого являются [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] управления, модули ввода-вывода сигналов и различное коммутационное оборудование.
Нижний - "полевой" уровень (уровень оконечных устройств) (Field Level) с функциями входа/выхода, включающий в себя датчики и исполнительные механизмы, а также кабельные соединения между устройствами и нижним-средним уровнями.
Основные ПЛК
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]  [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] S5 и S7;
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]  Pixel 2511 и SMH 2Gi;
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ];
Mitsubishi  серия [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ];
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]  [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] серий [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ];
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Allen-Bradley: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

36. Автоматизация и диспетчеризация зданий
Автоматизация и диспетчеризация зданий.
Есть одна характерная черта, которая отличает все современные здания, по какому бы назначению они не использовались. Такой чертой является оснащенность таких зданий, в инфраструктуре которых присутствует огромное количество технических устройств и элементов различных инженерных систем. С одной стороны, подобная техническая оснащенность значительно упрощает обслуживание здания и его эксплуатацию, а с другой, делает эти процессы достаточно сложными. За функционированием большого количества автономных технических устройств достаточно непросто проследить и уж тем более сложно сделать вывод об их фактическом состоянии и наличии неисправностей. Между тем, именно вопросы контроля и управления элементами технического оснащения зданий являются наиболее важными, так как именно от работоспособности таких элементов, в первую очередь, зависит как комфортность здания, так и его безопасность.
Для обеспечения централизованного управления техническими системами, входящего в оснащение зданий различного назначения, как раз и созданы системы автоматизации и диспетчеризации. Такие системы, проектируемые для каждого конкретного случая в индивидуальном порядке, не только управляют всеми техническими устройствами в здании, но и контролируют их текущее состояние, принимают оперативные меры в тех случаях, когда возникают аварийные ситуации. Одним из самых главных преимуществ использования таких систем является то, что они исключают из процессов управления техническими устройствами человеческий фактор, способный сыграть в отдельных случаях роковую роль.
Целесообразность использования автоматизированных систем управления зданиями.
Использование систем  автоматизации и диспетчеризации зданий для оснащения различного назначения  предоставляет следующие весомые преимущества:
возможность получения информации о состоянии технических устройств и инженерных коммуникаций здания в режиме реального времени;
высокая наглядность предоставляемой информации, за счет использования современного программного обеспечения и передовой компьютерной техники;
оперативное реагирование при возникновении нештатных ситуаций и автоматическое принятие мер для их устранения;
возможность дистанционного управления и получения всей необходимой информации на персональный компьютер и даже мобильный телефон, имеющих выход в сеть Интернет;
круглосуточный мониторинг состояния всех технических устройств и инженерных систем здания, автоматическая фиксация всех событий, представляющих интерес для службы безопасности и сотрудников эксплуатационных служб;
автоматическое отслеживание изменений, происходящих во внешней среде и принятие корректирующих мер относительно режимов работы инженерного оборудования;
автоматический контроль за ресурсом работы используемого оборудования и выдача предупреждений о необходимости проведения его технического обслуживания;
возможность значительного сокращения штата обслуживающего персонала без ущерба для безопасности здания и работоспособности всех технических систем, входящих в его оснащение;
возможность формирования объемной базы данных, содержащей статистическую информацию по работе оборудования, входящего в оснащение здания.

Структура систем автоматизации и диспетчеризации.
Можно интегрировать такие системы со следующими техническими устройствами и инженерными сетями:
системы теплоснабжения: отдельные котельные установки или индивидуальные тепловые пункты (ИТП);
системы приточной и вытяжной вентиляции, системы кондиционирования: центральные кондиционеры и кондиционеры-доводчики, тепловые завесы, фанкойлы и регуляторы воздушного потока;
системы холодоснабжения: холодильные центры и станции холодоснабжения;
автоматические системы пожаротушения и пожарные сигнализации: устройства дымоудаления, клапаны дымоудаления и огнезащитные клапаны, устройства газового и водяного пожаротушения;
охранная сигнализация, системы контроля доступа, камеры наружного и внутреннего наблюдения;
системы электроснабжения и системы управления освещением: источники бесперебойного питания, трансформаторные подстанции, бензиновые и дизельные генераторы, распределительные устройства и другое оборудование;
лифтовое и эскалаторное оборудование, входящее в оснащение зданий;
инженерное оборудование и технические устройства другого назначения.
Функциональные возможности систем автоматизации и диспетчеризации
Различная степень функциональности систем автоматизации и диспетчеризации, формируется на стадии их проектирования. Можно наделить такие системы следующими функциями:
обеспечение автоматического контроля за состоянием всех технических устройств и инженерного оборудования в здании, с отображением контрольных параметров на специальном мониторе диспетчерского пункта;
управление отдельными техническими элементами и инженерными системами в целом как при помощи специального пульта, так и в автоматическом режиме – при помощи программ, задаваемых сотрудниками эксплуатационных служб;
задание алгоритмов работы для отдельных технических устройств и инженерных систем в целом, установка параметров для их автоматического функционирования;
оперативный контроль в автоматическом режиме за возникновением аварийных ситуаций и принятие мер для их локализации, частичного или полного устранения;
автоматическая передача сигналов, предупреждающих об авариях и других нештатных ситуациях, регистрация этих сигналов  на диспетчерском пункте и оповещение диспетчеров об обязательном квитировании;
измерение заданных параметров в режиме реального времени и предоставление информации об их значении, что необходимо диспетчерам как для контроля за работоспособностью оборудования, так и для управления им и предупреждения аварийных ситуаций;
осуществление контроля за модулями ввода-вывода, контроллерами и каналами связи, отражение информации о параметрах их работы, автоматическое занесение данных в специальный журнал.
Использования систем автоматизации и диспетчеризации для оснащения бизнес-парков
Строительство бизнес-парков приобрело в последнее время большую популярность. Основной причиной такой популярности является удобство таких комплексов, которое они предоставляют своим арендаторам и собственникам. Расположенные, как правило, в очень удачных местах, такие парки объединяют в себе и комфортные места для работы, учебные заведения и детские садики, магазины, кафе, рестораны, гостиницы и многое другое. Компании-арендаторы бизнес-парков, таким образом, предоставляют всем своим сотрудникам оптимальные условия для работы и решения хозяйственных вопросов. Именно по причине достаточно высокого спроса на подобные комплексы, многие компании инвестируют серьезные средства как в их строительство, так и в соответствующее оснащение.
Учитывая тот факт, что на территории бизнес-парков одновременно может находиться большое количество людей, а их инфраструктура должна быть оснащена современным оборудованием, управлять всеми процессами в них, связанными с работой инженерного оборудования, должны автоматизированные системы. Немаловажным является и тот факт, что к степени безопасности бизнес-парков предъявляются повышенные требования. Обеспечить соответствие таким требованиям, как показывает практика, могут только современные системы безопасности, оснащенные средствами автоматизации и диспетчеризации.

37. Исполнительный механизм Hefele и схема его подключения к PLC
38. Построить промышленную сеть на базе LOGO для подключения трех устройств МЭО-16
Добавить еще 2 МЭО-16, на имеющиеся входы и выходы.

39. Построить промышленную сеть на базе LOGO для подключения двух устройств МЭО-16 и одного Hefele
40. Построить промышленную сеть на базе ROBO-3140 используя модули I-7041, I-7017, I-7042 для подключения двух устройств МЭО-16 и одного Hefele
41. Построить промышленную сеть на базе ROBO-3140 использкя модули I-7041, I-7065 для подключения двух устройств МЭО-16 и одного Hefele

42. Программирование виртуальных и физических I/O в FBD
При программирование физических портов мы должны указать:
Тип модуля I/O;
Адрес модуля I/O;
Номер используемого канала;
Физические порты используются для связи PLC с исполняемыми устройствами, а так же для получения внешних сигналов(сигналов обратной связи, сигналов с различных датчиков и т.д.)

Виртуальные порты объявляются как переменная и используются для связи PLC с человеко-машинным интерфейсом.

43. Протокол домашней автоматизации X10
X10  это международный открытый индустриальный [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], применяемый для связи электронных устройств в системах домашней автоматизации. Стандарт X10 определяет методы и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] управления электронными [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], к которым подключены[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], с использованием обычной [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] или беспроводных каналов.
Стандарт X10 был разработан в 1975 году компанией Pico Electronics ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]) для управления домашними электроприборами.
Линия связи. Для связи модулей сети X10 используется обычная домашняя электрическая сеть. Закодированные цифровые данные передаются c помощью радиочастотного импульса вспышки частотой 120 кГц, длительностью 1мс и синхронизированы с моментом перехода переменного тока через нулевое значение. За один переход через нуль передаётся один [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] информации. Приёмник так же формирует окно ожидания вблизи перехода напряжения через 0. Размер окна  200 мкс. Наличие импульса вспышки в окне  логическая «1», отсутствие  логический «0».
Сами модули сети обычно просто вставляются в розетку, хотя существуют более сложные встраиваемые модули, например заменяемые розетки, выключатели и пр.
Относительно высокая несущая частота не позволяет сигналу распространяться через [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] или между фазами в многофазных сетях и сетях с расщеплённой фазой. Для сетей с расщеплённой фазой для передачи сигнала с фазы на фазу может использоваться обычный [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], но для многофазных сетей и тех сетей с расщеплённой фазой, где простого конденсатора мало, необходимо использовать активный повторитель. Но при передаче сигнала с фазы на фазу необходимо учитывать вышеназванное условие  передача бита начинается при пересечении нуля. Именно по этой причине, при переходе с фазы на фазу, сигнал сдвигается на 1/6 цикла.
Ещё одним важным моментом является возможность блокирования сигналов за пределами действия сети, чтобы, например, модули одной сети X10 не влияли на сеть X10 в соседнем доме. В таких случаях для блокирования сигналов используется индуктивный [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Протокол.
Передаваемый по сети пакет состоит из адреса и команды, отправляемых контроллером управляемому модулю. Более сложные контроллеры также умеют опрашивать такие же управляемые модули об их статусе. Этот статус может быть достаточно простым («включено» или «выключено»), указывать числовое значение (текущее значение яркости, температура или данные с других датчиков).
Вне зависимости от среды передачи (электрическая сеть или радиосигнал), пакеты X10 состоят из:
4 [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]  код дома;
4 бита  код модуля (может быть задано несколько модулей);
4 бита  команда.
Во избежание путаницы и удобства пользователей код дома задаётся латинскими буквами от A до P, а код модуля  цифрами от 1 до 16.
Когда сеть X10 установлена, каждый модуль настраивается таким образом, чтобы откликаться на один из 256 возможных адресов (16 кодов домов Ч 16 кодов модулей = 256). Каждый модуль реагирует только на команды, отправленные непосредственно ему и на несколько широковещательных команд.
Например, по сети может прийти сообщение вида: «модуль A3» а за ним команда «включиться» (turn on), что заставляет модуль A3 включить подсоединённое к нему устройство. Управление несколькими модулями осуществляется сообщением вида: «модуль A3», «модуль A15» и «модуль A4», а затем команда «включиться». Результат  все вышеперечисленные модули должны включить подключённые к ним устройства.
Стоит отметить, что нет ограничения на использование более чем одного кода дома в случае перечисления, однако, широковещательные команды вида «включить весь свет» или «выключить все модули» влияет только на модули с одиним кодом дома. Таким образом, коды домов могут быть использованы для разделения сети X10 на отдельные зоны.
Радиоканал.
Для обеспечения работы беспроводных пультов, переключателей и прочих устройств был разработан протокол использования радиоканала. Беспроводные устройства передают по радио пакеты данных, почти идентичные передаваемым по проводной сети. Для передачи используется частота 310 МГц в США и 433 МГц в Европе. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], подключённый к обычной электросети, транслирует полученные по радио команды в стандартную сеть X10.
Недостатки.
Протокол X10 очень медленный. Около 3/4 секунды занимает передача адреса устройства и команды. Это может быть незаметным при использовании настольного контроллера, но может стать ощутимым при использовании двусторонней связи или при управлении через интеллектуальный контроллер (например, подключённый к компьютеру), особенно при использовании какого-либо сценария для управления несколькими устройствами.
В сети X10 может передаваться только одна команда в конкретный момент времени. Если в одно и то же время будет вестись передача двух и более команд, это вызовет [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]: команды не будут корректно приняты или же будут выполнены неверные действия.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] могут ослаблять сигнал настолько, что он не будет прочитан.
Некоторые [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], используемые в современной аппаратуре (компьютерах, телевизорах, ресиверах), могут «съедать» проходящие мимо команды сети X10. Это происходит из-за использования [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] на входе блоков питания, которые создают низкое сопротивление для высокочастотного сигнала, сглаживая сигнал. Для подобных устройств существуют входные фильтры, которые позволяют пакетам X10 беспрепятственно проходить мимо подобных устройств.
Некоторые модули X10 некорректно работают (или не работают вообще), если управляют устройством с низкой потребляемой энергией (менее 50 Ватт), например, флюоресцентными лампами.

44. Протокол BACnet
См. пункт 34

45. Стандарт промышленной сети CAN
См. пункт 26

46. Технология ОРС
OLE ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] Object Linking and Embedding, произносится как oh-lay [олэй]) технология связывания и внедрения объектов в другие документы и объекты, разработанная корпорацией [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
В 1996 году Microsoft переименовала технологию в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
OPC ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] for Process Control)  семейство [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] технологий, предоставляющих единый [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] для управления объектами [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Многие из OPC протоколов базируются на [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]-технологиях: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]/[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Создание и поддержку спецификаций OPC координирует международная некоммерческая организация [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], созданная в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] ведущими производителями средств промышленной автоматизации.
Стандарт OPC разрабатывался с целью сократить затраты на создание и сопровождение приложений промышленной автоматизации. В начале 1990 года у разработчиков промышленного ПО возникла потребность в универсальном инструменте обмена данными с устройствами разных производителей или по разным протоколам обмена данными.
Суть OPC проста  предоставить разработчикам промышленных программ универсальный фиксированный интерфейс (то есть набор функций) обмена данными с любыми устройствами. В то же время разработчики устройств предоставляют программу, реализующую этот интерфейс (набор функций).
OPC  набор спецификаций [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Каждый стандарт описывает набор функций определенного назначения. Текущие стандарты:
OPC DA (Data Access)  основной и наиболее востребованный стандарт. Описывает набор функций [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] в реальном времени с [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и другими устройствами.
OPC AE (Alarms & Events)  предоставляет функции уведомления по требованию о различных событиях: аварийные ситуации, действия оператора, информационные сообщения и другие.
OPC Batch  предоставляет функции шагового и рецептурного управления технологическим процессом (в соответствии с стандартом S88.01)
OPC DX (Data eXchange)  предоставляет функции организации обмена данными между OPC-серверами через сеть [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Основное назначение  создание шлюзов для обмена данными между устройствами и программами разных производителей.
OPC HDA (Historical Data Access)  в то время как OPC Data Access предоставляет доступ к данным изменяющимся в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], OPC Historical Data Access предоставляет доступ к уже сохраненным данным.
OPC Security  определяет функции организации прав доступа клиентов к данным системы управления через OPC-сервер.
OPC XML-DA (XML-Data Access)  предоставляет гибкий, управляемый правилами формат обмена данными через [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
OPC UA (Unified Architecture)  последняя по времени выпуска спецификация, которая основана не на технологии Microsoft COM, что предоставляет кросс-платформенную совместимость.
Технология OPC определяет 2 класса программ: ОРС-сервер (OPC server), непосредственно взаимодействующий с аппаратурой телемеханики, и ОРС-клиент (OPC client), получающий данные от ОРС-сервера для дальнейшей обработки и передающий в ОРС-сервер команды управления.
Используя спецификацию ОРС, производитель аппаратных средств имеет возможность разработать программу-сервер, обеспечивающую доступ к данным программам–клиентам различных производителей программного обеспечения. В свою очередь, производители ПО имеют возможность получать данные для обработки от нескольких различных систем по стандартному интерфейсу.
Структурная схема взаимодействия между аппаратурой, серверными и клиентскими программами:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Как видно из схемы, программа ОРС-сервер выполняет непосредственное взаимодействие с аппаратурой, используя аппаратные интерфейсы компьютера. ОРС-cервер обеспечивает сбор данных, передачу команд управления, диагностику каналов связи и т.д. OPC-сервер создает программные интерфейсы, обеспечивающие доступ к данным.
Программа OPC-клиент получает данные через интерфейс сервера и выполняет их комплексную обработку использует для визуализации, строит графики, выводит на печать, сохраняет на диске и т.д.
Программы могут взаимодействовать по технологии ОРС как на одной и той же ПЭВМ, так и на разных, взаимодействуя через локальную сеть (при этом ОРС-сервер должен работать под ОС класса Windows NT).

47. SCADA-системы
SCADA ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] от [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] Supervisory Control And Data Acquisition, Диспетчерское управление и сбор данных)  программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. SCADA может являться частью [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], системы экологического мониторинга, научного эксперимента, автоматизации здания и т. д. SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать операторский контроль за технологическими процессами в реальном времени. Данное программное обеспечение устанавливается на компьютеры и, для связи с объектом, использует драйверы ввода-вывода или [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]/DDE серверы. Программный код может быть как написан на языке программирования (например на [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]), так и сгенерирован в среде проектирования.
Иногда SCADA-системы комплектуются дополнительным ПО для программирования промышленных контроллеров. Такие SCADA-системы называются интегрированными и к ним добавляют термин SoftLogic.
Термин SCADA имеет двоякое толкование. Наиболее широко распространено понимание SCADA как приложения[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], то есть программного комплекса, обеспечивающего выполнение указанных функций, а также инструментальных средств для разработки этого программного обеспечения. Однако, часто под SCADA-системой подразумевают программно-аппаратный комплекс. Подобное понимание термина SCADA более характерно для раздела [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Значение термина SCADA претерпело изменения вместе с развитием технологий автоматизации и управления технологическими процессами. В 80-е годы под SCADA-системами чаще понимали программно-аппаратные комплексы сбора данных реального времени. С 90-х годов термин SCADA больше используется для обозначения только программной части [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] АСУ ТП.
SCADA-системы решают следующие задачи:
Обмен данными с УСО (устройства связи с объектом, то есть с [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]) в реальном времени через драйверы.
Обработка информации в реальном времени.
Логическое управление.
Отображение информации на экране монитора в удобной и понятной для человека форме.
Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.
Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.
Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.
Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК.
Обеспечение связи с внешними приложениями ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], текстовые процессоры и т. д.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
SCADA-системы позволяют разрабатывать [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] в клиент-серверной или в распределенной архитектуре.
SCADAсистема обычно содержит следующие подсистемы:
Драйверы или серверы ввода-вывода  программы, обеспечивающие связь SCADA с [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и другими устройствами ввода-вывода информации.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]  программа, обеспечивающая обработку данных в пределах заданного временного цикла с учетом приоритетов.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] Human Machine Interface)  инструмент, который представляет данные о ходе процесса человеку оператору, что позволяет оператору контролировать процесс и управлять им. Программа-редактор для разработки человеко-машинного интерфейса.
Система логического управления  программа, обеспечивающая исполнение пользовательских программ (скриптов) логического управления в SCADA-системе. Набор редакторов для их разработки.
База данных реального времени  программа, обеспечивающая сохранение истории процесса в режиме реального времени.
Система управления тревогами  программа, обеспечивающая автоматический контроль технологических событий, отнесение их к категории нормальных, предупреждающих или аварийных, а также обработку событий оператором или компьютером.
Генератор отчетов  программа, обеспечивающая создание пользовательских отчетов о технологических событиях. Набор редакторов для их разработки.
Внешние интерфейсы  стандартные интерфейсы обмена данными между SCADA и другими приложениями. Обычно [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], DLL и т. д.
Термин SCADA обычно относится к централизованным системам контроля и управления всей системой, или комплексами систем, осуществляемого с участием человека. Большинство управляющих воздействий выполняется автоматически RTU или [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Непосредственное управление процессом обычно обеспечивается RTU или PLC, а SCADA управляет режимами работы. Например, PLC может управлять потоком охлаждающей воды внутри части производственного процесса, а SCADA система может позволить операторам изменять уставку для потока, менять маршруты движения жидкости, заполнять те или иные емкости, а так же следить за тревожными сообщениями (алармами), такими как  потеря потока и высокая температура, которые должны быть отображены, записаны, и на которые оператор должен своевременно реагировать. Цикл управления с обратной связью проходит через RTU или ПЛК, в то время как SCADA система контролирует полное выполнение цикла.
Сбор данных начинается в RTU или на уровне PLC и включает  показания измерительного прибора. Далее данные собираются и форматируются таким способом, чтобы оператор диспетчерской, используя [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] мог принять контролирующие решения  корректировать или прервать стандартное управление средствами RTU/ПЛК. Данные могут также быть записаны в архив для построения [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]и другой аналитической обработки накопленных данных.

48. Система программирования контроллеров IsaGRAF
ISaGRAF  инструмент разработки прикладных программ для [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] на языках стандарта [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], который позволяет создавать локальные или распределенные системы управления. Основа технологии  среда разработки приложений (ISaGRAF Workbench) и адаптируемая под различные аппаратно-программные платформы исполнительная система (ISaGRAF Runtime). В настоящее время ISaGRAF производится и распространяется компанией ICS Triplex ISaGRAF. В ISaGRAF поддерживаются все пять языков стандарта [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (International Electrotechnical Commission, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]):
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (Instruction List) Язык инструкций
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (Structured Text) Структурированный текст (адаптированный вариант языка Паскаль)
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (Ladder Diagram) Язык релейных диаграмм (графический язык в терминах контактов и катушек)
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (Function Block Diagram) Язык функциональных блоков
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (Sequential Function Chart) Язык последовательных функциональных схем
В версии ISaGRAF 5.0 реализована поддержка нового типа функциональных блоков, определяемых стандартом [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. В ISaGRAF реализован ряд расширений спецификации стандарта[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], в частности язык Flow Chart. На основе вычислительного ядра ISaGRAF разработаны расширения, которые позволяют рассматривать ISaGRAF в качестве универсальной среды для создания интегрированных решений в области АСУ ТП. Основные расширения ISaGRAF:
ISaGRAF 5++ ACE Target
Система быстрого доступа к данным, FDA (ISaFDA, FDA-OPC и конфигуратор FDA).
ISaGRAF Archive System  IAS (IAS Logger, IAS Configurator, IAS Collector, Integrated Project Designer).
Модуль JIT-компиляции в машинный код x86.
Графический интерфейс ISaGUI
Дополнительные библиотеки функций (Fast_array, Fast_matrix, измерения времени с высоким разрешением, обработки сигналов, работы с COM-портами, ПИД-регулятор)
Реализация протокола IEC (МЭК) 60870-5-104

Заключение: особенности и преимущества стандарта IEC61499
Контролирует поток решений при управлении распределенной системой
Гарантирует целостность распределенного приложения
Обеспечивает целостность и непротиворечивость данных
Предоставляет средства, гарантирующие надежную синхронную работу устройств
Устраняет потребность в отдельных схемах синхронизации алгоритмов
Значительно облегчает разработку надежных систем управления
Существенно облегчает обслуживание распределенных систем управления
Предоставляет механизм для распределения приложения и контроля за его выполнением в системах со многими устройствами

 Обзор возможностей ISaGRAF
Что мешает Вам воспринимать Ваш проект как одно единственное приложение промышленной автоматизации? Вероятно тот факт, что, как правило, это набор совершенно разных контроллеров, операционных систем, устройств ввода/вывода и коммуникационных протоколов. Конечно, тут возникает еще много вопросов. Какую информацию должны разделять ваши устройства? Кто разрабатывает ваше приложение? Кто поддерживает его? Как воспользоваться уже существующими наработками? Какого типа эти наработки? Последовательные функциональные схемы? Функциональные блочные диаграммы? Потоковые диаграммы? Релейные диаграммы?
Ответом на все эти трудные вопросы является ISaGRAF - мощная, устойчивая, встраиваемая технология открытой автоматизации.
ISaGRAF позволяет ускорить разработку и внедрение приложений, уменьшить время выхода на рынок и предоставляет конкурентноспособную аппаратно-программную независимость.
ISaGRAF - это встраиваемая, масштабируемая технология программирования контроллеров, позволяющая создавать как приложения для автономных контроллеров, так и распределенные приложения для нескольких обменивающихся данными по сети контроллеров. ISaGRAF состоит из трех взаимосвязанных компонент:
система разработки приложений (Workbench) - для проектирования, компиляции, симуляции, загрузки приложения в контроллер и отладки
встраиваемая целевая система - легко переносимый машинонезависимый программный комплекс, который встраивается в контроллер и исполняет приложения, спроектированные в системе разработки приложений
средства разработчика - для написания драйверов под ISaGRAF, переноса целевых систем на другие аппартные и программные платформы и т.д.
 
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Как все это работает
Вы создаете приложение в Workbench ISaGRAF  , при компиляции этого проекта генерируется TIC-код (Target Independent Code - машино-независимый код), из системы разработки приложений Вы загружаете TIC-код Вашего приложения на целевую систему, которая содержит TIC-интерпретатор. Возможно генерирование С-кода приложения, однако для связывания этого кода с кодом целевой системы потребуется ISaGRAF   I/O Development Tools или ISaGRAF   Developper's Tool Kit. (Для генерирования С-исполняемых файлов потребуется С-компилятор).
Целевые системы
Целевая система ISaGRAF может исполняться под управлением любой ОС.  Целевая система ISaGRAF   - машинонезависимый механизм, который встраивается в контроллер и исполняет приложение, разработанное в системе разработки приложений ISaGRAF  . При этом приложение может быть автономным (одно приложение, исполняемое одним контроллером), или распределенным (одно приложение, исполняемое несколькими контроллерами).
 
Коммуникационный интерфейс Задача связи с HMI/SCADA Загрузка Отладка "на лету" задача связи PLC-to-PLC
Интерфейс Приложения Дополнительные функции к библиотекам  программирования

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]


Интерфейс Ввода/Вывода Локальные карты ввода/вывода Разделяемая память
Системный интерфейс Интерфейс аппаратной платформы Управление памятью Системные часы

 



Система разработки приложений
На одной конфигурации (физическом контроллере) можно создать неограниченное число ресурсов ("виртуальных" контроллеров), запрограммированых с помощью 5 языков IEC 1131-3: SFC: Sequential Function Chart (или Grafcet), FBD: Function Block Diagram, LD: Ladder Diagram, ST: Structured Text, IL: Instuction List. Может быть использован также Flow Chart.
Для каждого ресурса декларируются переменные простого типа (boolean, integer, real, string, timer) или определенного пользoвателем типа, такого как массивы и структуры. Переменные могут быть привязаны к устройствам ввода/вывода.
Каждый ресурс может использовать переменные любого другого ресурса (в том числе ресурс другого физического контроллера - конфигурации). Обмен данными между конфигурациями осуществляется по сети Ethernet, используя механизм “биндинга”. Биндинг - это возможность установления горизонтальных связей между контроллерами на уровне "связывания" переменных разных целевых систем.
Development Kit
Подробная документация на английском языке по переносу в ОС, исходные тексты целевых систем в NT, Rtx, VxWorks, OS-9, QNX, Linux. Все необходимое для переноса целевой системы в другую ОС.
I/O Development Tools
Подробная документация на русском языке по написанию драйверов ввода/вывода, С-функций, С-функциональных блоков, С-функций преобразования. Объектные и исполнительные файлы целевой системы, утилиты и библиотеки для разработки драйверов.

49. Стандарт взаимодействия программных компонентов OLE (OPC)
OLE ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] Object Linking and Embedding, произносится как oh-lay [олэй]) технология связывания и внедрения объектов в другие документы и объекты, разработанная корпорацией [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
В 1996 году Microsoft переименовала технологию в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
OLE позволяет передавать часть работы от одной программы редактирования к другой и возвращать результаты назад. Например, установленная на персональном компьютере [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] может послать некий текст на обработку в текстовый редактор, либо некоторое изображение в редактор изображений с помощью OLE-технологии.
Основное преимущество использования OLE (кроме уменьшения размера файла) в том, что она позволяет создать главный [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], картотеку функций, к которой обращается программа. Этот файл может оперировать данными из исходной программы, которые после обработки возвращаются в исходный документ.
OLE используется при обработке [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] compound documents), может быть использована при передаче данных между различными несвязанными между собой системами посредством интерфейса переноса ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] drag-and-drop), а также при выполнении операций с[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Идея внедрения широко используется при работе с мультимедийным содержанием на веб-страницах (пример  [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]), где используется передача изображения, звука, видео, анимации в страницах [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (язык гипертекстовой разметки) либо в других файлах, также использующих текстовую разметку (например, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]). Однако, технология OLE использует архитектуру «толстого клиента», то есть сетевой[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] с избыточными вычислительными ресурсами. Это означает, что тип файла либо программа, которую пытаются внедрить, должна присутствовать на машине клиента. Например, если OLE оперирует таблицами [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], то программа Excel должна быть инсталлирована на машине пользователя.
OLE 1.*
OLE 1.0 был выпущен в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] году на основе технологии [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (Dynamic Data Exchange), использовавшейся в более ранних версиях операционной системы [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. В то время как технология DDE была сильно ограничена в количестве и методах передачи данных между двумя работающими программами, OLE имел возможность оперировать активными соединениями между двумя документами либо даже внедрить документ одного типа в документ другого типа.
OLE сервера и клиенты взаимодействуют с системными библиотеками при помощи таблиц виртуальных функций ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] virtual function tables, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]). Эти таблицы содержат указатели на функции, которые системная библиотека может использовать для взаимодействия с сервером или клиентом. Библиотеки OLESVR.DLL (на сервере) и OLECLI.DLL (на клиенте) первоначально были разработаны для взаимодействия между собой с помощью сообщения WM_DDE_EXECUTE, предоставляемого операционной системой.
OLE 1.1 позднее развился в архитектуру [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (component object model) для работы с компонентами программного обеспечения. Позднее архитектура COM была преобразована и стала называться DCOM.
Когда объект OLE помещен в буфер обмена информацией, он сохраняется в оригинальных форматах Windows (таких как [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] или [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]), а также сохраняется в своём собственном формате. Собственный формат позволяет поддерживающей OLE программе внедрить порцию другого документа, скопированного в буфер, и сохранить её в документе пользователя.
OLE 2.0
Следующим эволюционным шагом стал OLE 2.0, сохранивший те же цели и задачи, что и предыдущая версия. Но OLE 2.0 стал надстройкой над архитектурой COM вместо использования VTBL. Новыми особенностями стали [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] технологии drag-and-drop, in-place activation и structured storage.
ActiveX
В [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] Microsoft переименовала технологию OLE 2.0 в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Были представлены элементы управления ActiveX, ActiveX документы и технология Active Scripting. Эта версия OLE в основном используется веб-дизайнерами для вставки в страницы мультимедийных данных.

50. Интерфейсы последовательной передачи данных
В [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] под последовательной передачей данных понимают процесс передачи данных по одному [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] за один промежуток времени, последовательно один за одним по одному коммуникационному каналу или компьютерной шине, в отличие от параллельной передачи данных, при которой несколько бит пересылаются одновременно по линии связи из нескольких параллельных каналов. Последовательная передача всегда используется при связи на дальние расстояния и в большинстве компьютерных сетей, так как стоимость кабеля и трудности синхронизации делают параллельную передачу данных неэффективной. При передаче данных на короткие расстояния последовательные компьютерные шины также используются всё чаще, так как и здесь недостатки параллельных шин перевешивают их преимущества в простоте. Развитие технологии для обеспечения целостности сигнала от передатчика до приёмника и достаточно высокая скорость передачи данных делают последовательные шины конкурентоспособными. Пример этому переход от шины [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] к шине [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Примеры:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] control of electronic musical instruments
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

Основы интерфейсов последовательной передачи данных
Растущий объем внедрения самых различных систем автоматизации во всех областях промышленности требует обработки постоянно возрастающего объема информации. «Основными артериями» являются кабели последовательной передачи данных, по которым управляют комплексными процессами и передают результаты измерений параметров технологического процесса.
Широко применяются различные типы последовательных интерфейсов, которые гарантируют помехозащищенную высокоскоростную передачу данных в тяжелых промышленных условиях.
RS-232 (V.24)
Один из самых распространенных последовательных интерфейсов определен в стандартах TIA-232 и CCITT V.24.
Интерфейс реализует обмен данными между двумя устройствами (соединение точка к точке) в дуплексном режиме на расстоянии до 15 м.
В самой простой конфигурации требуется три провода – ТхD (передаваемые данные), RxD (принимаемые данные) и GND (общий сигнальный провод). При этом управление передачей данных осуществляется с так называемым программным квитированием. Для передачи с программным квитированием имеются дополнительные линии, используемые для передачи сигналов управления, тактовых сигналов, а так же для сигнализации.
Интерфейсы устройств могут быть спроектированы как оборудование для передачи данных (DCE) или как оконченное оборудование обработки данных (DTE). Различительным признаком является разное направление передачи на линиях при одинаковом обозначении и назначении выводов. Пример: DTE-устройство осуществляет передачу через подключение TxD (передаваемые данные), в то время как DCE-устройство через это же соединение принимает данные. Такое решение позволяет реализовать простую прямую связь между двумя устройствами. При соединении однотипных устройств все соединительные линии необходимо перекрещивать.
Уровни сигналов обеих линий передачи данных определены следующим образом:
от -3 до -15 для логического значения «I»
от +3 до +15 для логического значения «0»
На линиях передачи управляющих и оповестительных сигналов логика работы, напротив, инвертирована (лог. «I» = положительный потенциал). Максимальная скорость передачи данных составляет 115,2 кбит/с. В промышленных условиях дистанцию передачи в таком случае рекомендуется уменьшить до 5 м.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
TTY
Интерфейс TTY с токовой петлей впервые был применен в телеграфии. В настоящее время его все еще можно встретить в[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (ПЛК) и принтерах. Как для передачи, так и для приема данных необходимо по одной паре линий, при этом линии должны быть попарно скручены. Передача данных осуществляется в дуплексном режиме с программным квитированием. Линии передачи управляющих сигналов не предусмотрены. Значение тока 20 мА в петле соответствует состоянию логическая «I». Если цепь тока разорвана, это воспринимается как состояние логический «0». В каждой петле требуется формирующий ток источник, который может быть подключен либо на передающей, либо на принимающей стороне. Сторона, формирующая ток, считается «активной», «пассивная» же находится всегда напротив активной. Различают три конфигурации интерфейса:
Полностью активные интерфейсы TTY с источниками тока как ветви передатчика, так и в ветви приемника.
Пассивные интерфейсы TTY без соответствующих источников стабилизированного тока.
Полуактивные интерфейсы TTY с источником тока только на стороне передачи (TD).
Приемник (RD) является пассивным. Каждая токовая петля может работать лишь с одним источником тока. Разрешены только комбинации «полностью активный/пассивный» и «полуактивный/полуактивный». Такая передача данных может быть реализована на расстояния до 1000 м. Максимальная скорость передачи составляет 19200 бит/с.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
RS-422
Требования интеллектуальных машин к быстрым и высокопроизводительным средствам передачи данных описываются стандартом RS-422. Последовательная передача данных между двумя устройствами осуществляется в дуплексном режиме со скоростью до 10 Мбит/с на расстояния до 1200 м.
Интерфейс реализует как минимум один канал передачи данных (Т) и один канал приема данных (R). Координация приема/передачи осуществляется при этом на основе программного квитирования. В качестве варианта возможна передача с аппаратным квитированием. При этом требуется наличие каналов управления (I) и сигнализации (С). Высокая надежность передачи достигается путем измерения дифференциального напряжения между проводниками соответствующей скрученной пары. Паразитное напряжение, возникающее относительно общего провода, влияния не оказывает.
Электрические уровни в линиях передачи данных определены следующим образом:
от -0,3 до -6 для логической «I»
от +0,3 до +6 для логического «0».
Состояние сигнала характеризуется разницей напряжений между точками замера (А) и (В). Если напряжение в точке (А) по сравнению с напряжением в точке (В): - Отрицательно, то линия данных – лог. I, линия управления – лог.0, (UA-UB-0,3 B).
Оконченные сопротивления нагрузки (100200 Ом) на входах приемника, не только препятствует отражению в линии передачи, но и дополнительно повышают надежность передачи благодаря четко выраженному результирующему току.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
RS-485 W2
Этот тип последовательного интерфейса отличается не только высокой производительностью, как и интерфейс RS-422, но также допускает многоточечное подсоединение до 32 оконечных устройств. Электрические уровни и сопоставленные им логические значения идентичны определяемым стандартом RS-422. правда, из-за 2-проводной схемы соединения передача данных может осуществляться только в полудуплексном режиме, это означает, что передача и прием данных производятся попеременно и должны управляться соответствующей программой. Соответствующий программно реализуемый протокол должен в отличие от коммуникации по чистой схеме точка-точка обеспечить возможность обращения к каждому подключенному по многоточечной схеме оконечному устройству по адресу, а также идентификацию этого устройства. В каждый момент времени передавать данные может лишь одно оконечное устройство, все остальные должны в это время находиться в режиме «слушания». Двухпроводной шинный кабель может иметь длину до 1200 м, на его обоих концах должны быть подключены оконечные сопротивления нагрузки (100200 Ом). Отдельные оконечные устройства могут удаляться от шины с использованием ответвлений на расстояние до 5 м. При применении попарно скрученного и экранированного кабеля максимальная скорость передачи данных составляет 10 Мбит/с. Стандарт RS-485 определяет всего лишь физические свойства интерфейса. Поэтому совместимость интерфейсов RS-485 между собой не обязательно гарантирована. Такие параметры, как скорость передачи, формат и кодирование данных определяются системными стандартами, например стандартами INTERBUS, PROFIBUS, MODBUS и т.п.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
RS-485 W4
Стандарт RS-485 с 4-проводной схемой позволяет в противовес стандарту RS-485 с 2-проводной схемой осуществлять связь через шину в дуплексном режиме. Примером этого является измерительная шина DIN-Messbus. В отличие от 2-проводной технологии в этом случае ветви передачи приемника отделены друг от друга и поэтому могут работать одновременно. Топологии, основанные на принципе «ведущий/ведомый», применяются предпочтительно в измерительных шинных системах, в которых ведущее устройство ведет передачу данных максимально 32 ведомым, находящимся в режиме «слушания». Ветви передачи ведомых устройств могут находиться в третьем дискретном состоянии (tri-state), в котором поддерживается их высокое полное сопротивление. Только измерительная станция, к которой поступил запрос, активно подключает свой передатчик к шине. Электрические уровни и их логические значения соответствуют, как и во всех других интерфейсах типа RS-485, стандарту RS-422. Максимальная скорость передачи составляет 10 Мбит/с. Кабель шины должен иметь оконечные сопротивления, его жилы должны быть попарно скручены и экранированы.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Модем
Обычная телефонная сеть позволяет передавать только аналоговые сигналы в диапазоне частот от 300 Гц до 3,4 кГц. Поэтому для передачи через телефонную сеть цифровых сигналов от последовательных интерфейсов необходимо предварительное преобразование. Для этого требуется устройство, преобразующее поток цифровых данных в колебания аналоговых сигналов, а эти колебания затем обратно в поток цифровых данных. Эти процессы называют модуляцией и демодуляцией, а устройство, их выполняющее, соответственно модемом. Процесс образования коммутируемой связи соответствует международным стандартам. При этом несущая частота служит для синхронизации обоих модемов. С помощью общедоступной телефонной сети можно таким образом реализовать канал между устройствами, расположенными в любой точке мира. Но даже при использовании выделенной линии расстояния в 20 км не составляют проблемы.
Хотя требуется только два провода, передача данных чаще всего происходит в дуплексном режиме.
Максимальная производительность аналоговой линии составляет 33,6 кбит/с.
Передач а по стандарту V.90 со скоростью 56 кбит/с возможна только от интернет-сервера к модему. В обратном направлении, т.е. от модема V.90 к модему V.90, скорость передачи составляет максимум 33,6 кбит/с.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
INTERBUS
INTERBUS представляет собой кольцевую систему. Передающая и принимающая линии объединены в один кабель, из-за этого INTERBUS воспринимается как древовидная структура с линиями, представленными ответвлениями от магистрального кабеля. Эти ответвления соединяются с удаленной шиной через ответвительные клеммные модули шины. Соединения между оконечными устройствами удаленной шины являются активными соединениями точка-точка, физический уровень соответствует стандарту RS-422. При этом полезные данные передаются как дифференциальные сигналы по попарно скрученным сдвоенным проводам (4 провода) в дуплексном режиме. Скорость передачи данных составляет 500 кбит/с или 2 Мбит/с. Возможная общая протяженность линий связи до 12,8 км, при этом система может включать в себя максимум 255 сегментов длиной до 400 м каждый.
Применение повторителей и согласующих резисторов-терминалов на конце линии не требуется, поскольку кольцо автоматически замыкается на последнем устройстве удаленной шины.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
PROFIBUS
Шина PROFIBUS определена стандартами МЭК 61158 и МЭК 61784 и технически базируется на 2-проводной системе RS-485 с полудуплексным режимом передачи данных. Система Profibus построена как чисто линейная структура с возможностью подключения до 32 оконечных устройств, максимальная протяженностью сегмента шины составляет 1200 м. чтобы обеспечит помехоустойчивую работы шины, в частности, при высоких значениях скорости передачи данных, следует применять лишь те типы шинных кабелей, которые разработаны специально для шины Profibus. Оконечные устройства системы Profibus соединяются между собой путем прокладки двухжильного шинного кабеля со скрученными жилами. Если в сеть необходимо объединить больше оконечных устройств, то машину или промышленную установку необходимо сегментировать. Отдельные сегменты обмениваются между собой данными через повторители, которые обеспечивают усиление и разделение потенциалов сигналов, несущих полезную информацию. Каждый повторитель расширяет систему на один дополнительный сегмент с 32 оконечными устройствами и полной длиной кабеля, причем максимально можно подключить 127 оконечных устройств. Скорость передачи в системах Profibus может быть настроена в диапазоне от 9,6 кбит/с до 12Мбит/с. Значение скорости влияет на допустимую длину сегментов шины, а также пассивных ответвлений (таблица). Чтобы обеспечить надежную передачу данных, каждый сегмент шины Profibus на медном кабеле должен начинаться и заканчиваться согласующим резистором.
Скорость
Длина сегмента
Допустимая длина ответвления на один сегмент

9,6 кбит/с
1200 м
32х3 м

19,2 кбит/с
1200 м
32х3 м

45,45 кбит/с
1200 м
32х3 м

93,75 кбит/с
1200 м
32х3 м

187,5 кбит/с
1200 м
32х3 м

500 кбит/с
400 м
32х1 м

1,5 Мбит/с
200 м
32х0,3 м

3,0 Мбит/с
100 м
Не допускается

6,0 Мбит/с
100 м
Не допускается

12,0 Мбит/с
100 м
Не допускается

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
CANopen/Device Net
Протокол локальной сети контроллеров (Controller Area Network (CAN)) был первоначально разработан для объединения в сеть автомобильной электроники. Путем расширения протокола были получены системы CANopen и Device Net для промышленных применений полевой шины.
Все оконечные устройства шины соединяют линейно трехжильным кабелем имеющим в начале и в конце согласующие сопротивления.
Оконечные устройства прослушивают обмен данными по шине и, дождавшись паузы, начинают передачу пакетов данных. Часто несколько оконечных устройств идентифицируют шину как свободную и начинают передачу данных одновременно. Поскольку разные пакеты данных при этом могли бы мешать друг другу, предусмотрен побитовый арбитраж, предотвращающий потерю данных. Этот механизм называют Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidment (сокращенно CSMA/CA – множественный доступ с контролем несущей и предотвращением конфликтов).
Оконечные устройства сравнивают уровни сигнала на шине с уровнями передаваемых ими сигналов. Эти уровни могут оказаться либо доминантными (уровень 0) или рецессивными (уровень I). Как только поверх собственной комбинации битов будет записан доминантный уровень, это означает, что другое оконечное устройство перешло в режим передачи. Оказавшийся рецессивным передатчик немедленно останавливает свою передачу и будет пытаться снова передать свой пакет данных уже во время следующей паузы. Сообщения, а тем самым и запросы на доступ к шине можно при раздаче адресов ранжировать по приоритетам в зависимости от количества доминантных бит.
Время распространения сигнала ограничивает максимально достижимую протяженность сети в зависимости от скорости передачи, так как метод CSMA/CA работает только в ограниченном временном окне. Это обязательно необходимо учитывать при проектировании.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Ethernet
Ethernet описан в стандарте IEE 802 и был первоначально разработан для коммуникации между офисными устройствами (компьютерами, принтерами и т.п.). При этом была принята линейная топология и был применен коаксиальный кабель. В настоящее время сети строят исключительно с децентрализованной топологией типа «звезда» на основе витых пар или оптоволоконного кабеля. При этом в промышленных сетях скорость передачи данных составляет 10 или 100 Мбит/с. Структуру сети можно согласовать с требованиями каждого отдельного случая путем организации каскадов с помощью разветвителей типа «звезда» (концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы).
Если для распределения данных применяют концентраторы, система должна работать в полудуплексном режиме. В этом случае обмен данными обеспечивается механизмом Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidment (CSMA/CA – множественный доступ с контролем несущей и предотвращением конфликтов). При этом оконечные устройства прослушивают канал обмена информацией в сети и начинают передачу данных только после приостановки других передач. Пакет отсылается каждому оконечному устройству сети. Оконечные устройства сравнивают содержащийся в присланном пакете адрес получателя со своим собственным адресом и принимают пакет только в случае совпадения адресов. Часто несколько оконечных устройств идентифицируют шину как свободную и начинают передачу данных одновременно. Вследствие этого пакеты данных разрушают друг друга, В этом случае говорят о коллизии. Активное конечное устройство, первым обнаружившее коллизию, сразу же требует от всех оконечных устройств медленной остановки передачи данных. Чтобы пакеты данных не потерялись и их можно было бы послать вновь, передатчики должны получить квитирующее сообщение до того, как был послан последний бит сообщения.
Временные ограничения квитирующего сообщения при коллизии непосредственно влияют на максимальную протяженность сети. Так называемый коллизионный домен ограничивается сетевым адаптером, маршрутизатором или коммутатором. Такая сегментация сети устраняет ограничения сети с концентраторами, благодаря этому становятся возможными большая территориальная протяженность сети и оптимизация обмена данными.
В идеальном случае каждое оконечное устройство подключают к коммутационному порту, тем самым оно получает собственный коллизионный домен. Производительность сети повышается, поскольку коллизии исключены, механизм CSMA/CD можно отключить и эксплуатировать сеть в дуплексном режиме в полосе частот двойной ширины.
При монтаже следует учитывать тип применяемого устройства. В соответствии с интерфейсами DTE/DCE в случае устройств RS-232 имеются Ethernet-устройства с интерфейсами MDI или MDIx. Однотипные устройства необходимо всегда подключать соединительными кабелями со скрещенной разводкой, а устройства различного типа кабелями с разводкой 1:1.
С помощью внутренней коммутации, объединяющей множество устройств, возможно переключение интерфейса вручную или автоматически (функция автосогласования) непосредственно на месте установки. Благодаря этому во всех случаях имеется возможность соединения кабелем с разводкой 1:1.
Еще одним автоматическим механизмом является функция автосогласования скорости и режима работы, благодаря которой устройства выбирают общие для всех скорость и режим передачи (полудуплекс или дуплекс).
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]



51. Стандарт на языки программирования PLC (IEC 1131-3)
См.пункт 25

52. Распределенные системы управления и PLC
Распределённая система управления ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] Distributed Control System, DCS)  система управления технологическим процессом, характеризующаяся построением распределённой системы ввода вывода и децентрализацией обработки данных.
РСУ применяются для управления непрерывными и гибридными технологическими процессами (хотя, строго говоря, сфера применения РСУ только этим не ограничена). К непрерывным процессам можно отнести те, которые должны проходить днями и ночами, месяцами и даже годами, при этом остановка процесса, даже на кратковременный период, может привести к порче изготавливаемой продукции, поломке технологического оборудования и даже несчастным случаям. Классическим примером непрерывного процесса является изготовление стекла в стекловаренной печи.
Сферы применения РСУ многочисленны:
Химия и нефтехимия.
Нефтепереработка и нефтедобыча.
Стекольная промышленность.
Пищевая промышленность: молочная, сахарная, пивная.
Газодобыча и газопереработка.
Металлургия.
Энергоснабжение и т. д.
Требования к современной РСУ:
Отказоустойчивость и безопасность.
Простота разработки и конфигурирования.
Поддержка территориально распределенной архитектуры.
Единая конфигурационная база данных.
Развитый [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].

24DI

16D0

8AI



Уровни сигнала RS-485 Root Entry

Приложенные файлы

  • doc 11207838
    Размер файла: 4 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий