Контролер виконавчого модуля промислової мережі

-підвищена надійність (відмова одного з контролерів не впливає на працездатність інших);

-більша стійкість до збоїв;

-простіше нарощування чи реконфігурування системи;

-спрощена процедура модернізації;

-простота проектування, налаштування, діагностики і обслуговування завдяки відповідності архітектури системи;

-покращена завадостійкість і точність завдяки зменшенню довжини ліній передачі аналогових сигналів від давачів до пристроїв введення;

-менший об’єм кабельної продукції, знижені вимоги до кабелів і нижча його вартість;

-менші затрати на монтаж і обслуговування кабелів.

Для побудови розподілених систем може використовуватись архітектура зі загальною шиною. В такій архітектурі для того, щоб отримати дані з модуля чи контролера, комп’ютер чи контролер посилає в шину його адресу і команду запиту даних. Мікропроцесор, що входить до складу кожного модуля чи контролера, звіряє адресу на шині з адресою, записаною в його ПЗП. Якщо адреси збігаються, то виконується наступна за адресою команда. Така розподілена система породжує дві нові проблеми: необхідність адресації пристроїв і необхідність чекати у черзі для відправлення запиту та його опрацювання. Що тягне за собою необхідність додавання нових адрес в систему при масштабуванні.

Оскільки організовувати зв’язок можливо не тільки за допомогою інтерфейсів USB, COM, RS-485, RS-232, а також через комп’ютерні мережі (надалі – промислові мережі), тому краще використовувати багаторівневу архітектуру. Вона зручна при колективній роботі з КСКТО. В неї можуть бути об’єднані багато комп’ютерів за допомогою  локальної мережі Ethernet, або глобальної Internet. 

Рівні ієрархії КСКТО показані на рис В.1.

 

Рис. В.1. Рівні ієрархії КСКТО

Ієрархія КСКТО включає п’ять рівнів:

-найнижчий (нульовий) рівень – складається з давачів і виконавчих механізмів;

-перший рівень – складається з ПЛК, модулів введення/виведення та серверів OPC. OPC (OLE for Process Control – технологія зв’язування та інтеграції об’єктів для керування технологічними процесами) – сімейство програмних технологій, які надають єдиний інтерфейс для керування технічними об’єктами в комп’ютеризованій системі. Доступ будь-якого комп’ютера мережі до пристроїв введення/виведення чи контролера виконується за допомогою серверів OPC. Зазвичай до OPC підключається одна промислова мережа одного типу. Сервер OPC забезпечує єдиний інтерфейс для керування об’єктами комп’ютеризованої системи та технологічним процесом;

-диспетчерський рівень – включає в себе комп’ютер, який підключений до локальної мережі. Диспетчер виконує спостереження за ходом технологічного процесу або керує ним. Комп’ютер також дає змогу збирати дані та записувати дії оператора;

-рівень керування цехом – засіб інтеграції КСКТО з комп’ютеризованою системою керування підприємством. 

-рівень вищого керівництва – слід розуміти підключення до мережі за допомогою глобальної мережі.

Кількість рівнів КСКТО залежить від величини підприємства.

 

Промислові комп’ютерні мережі

Як зазначалось раніше, для зв’язку між пристроями КСКТО використовується промислова мережа. Промисловою комп’ютерною мережею називають комплекс апаратних і програмних засобів, які забезпечують комунікацію між декількома пристроями. З’єднання промислової мережі з її компонентами виконується за допомогою інтерфейсів (RS-485, RS-232, Ethernet, CAN). Для обміну інформацією пристрої, що взаємодіють, використовують однаковий протокол (набір правил які керують обміном інформації). Також в мережі розрізняють пристрій master (головний), який керує іншими, та пристрій slave (підлеглий), що керується іншими. У мережі може бути один чи декілька пристроїв master.

На рис. В.2 зображена структура типової КСКТО.

 

Рис. В.2. Типова комп’ютеризована система керування технічними об’єктами

 

Оскільки на сьогоднішній день нараховується більше 50-ти типів промислових мереж, розглянемо найбільш вживані.

Profibus. Довжина з’єднання від 100 м до 24 км (з ретрансляторами і оптоволоконними кабелями). Швидкість передачі від 9600 біт/с до 12 Мбіт/с. Розмір повідомлення до 244 байт на повідомлення для одного вузла. Різновидності: Profibus DP (master/slave), Profibus FMS (з багатьма пристроями master/однорангові пристрої), Profibus PA (внутрішня безпечна шина).

Найчастіше Profibus застосовується у великих складальних агрегатах, механізмах транспортування матеріалів і деталей та в керуванні технологічними процесами. Дана шина дозволяє реалізувати однокабельне з’єднання багатовходових блоків давачів, пневматичних вентилів, складних інтелектуальних пристроїв і операторських пультів.

Переваги: найпростіший мережний стандарт. Версії DP, FMS і PA в цілому задовольняють потреби більшості систем комп’ютеризації.

Недоліки: відносно високі накладні витрати при передачі коротких повідомлень, відсутність подачі живлення по шині, трохи більша вартість в порівняні з іншими шинами вартість.

CAN. Недорога і дуже надійна основа для декількох розповсюджених промислових шин: Device Net, CAN open, SDS та інші. Сам по собі CAN це всього лиш низькорівневий арбітражний протокол обміну повідомленнями, реалізований у дешевих мікросхемах. Особливістю СAN є можливість використання власних протоколів, які будуть гнучко налаштовані під особливості КСКТО.

CAN open. Європейський CAN bus. Базується на розробленій в автомобільній галузі технології CAN і електричних специфікаціях RS485. Максимальна кількість вузлів 64. Довжина з'єднання від 100 до 500 метрів. Швидкість передачі даних: 125, 250, 500 і 1000 Кбіт/с. Максимальний розмір повідомлення: 8 байт на повідомлення для одного вузла.

Типові області застосування: в основному в системах керування переміщенням, у складальних, зварювальних і транспортувальних агрегатах. Використовується для однокабельного з'єднання багатовхідних блоків давачів, інтелектуальних давачів, пневматичних вентилів, зчитувачів штрих-кодів, приводів і операторських пультів.

Переваги: порівняно з іншими мережами на базі шини CAN, мережа CAN open придатна для швидкодіючих