Контроллеры зарубежных производителей
 Скачать 2.15 Mb.
|
|
48 Глава 2. Контроллеры зарубежных производителей. В этой главе представлены аппаратные средства автоматизации, предлагаемые признанными международными лидерами по производству данной продукции. Существенным критерием отбора была область применения рассматриваемых технических средств - автоматизация технологических процессов добычи, подготовки, транспорта, хранения и переработки нефти и газа. Специфика таких объектов хорошо известна, и далеко не любые комплексы контроллеров могут быть при этом использованы. 2.1. Контроллеры и сетевые средства компании Allen-Bradley. Компания Allen-Bradley Rockwell Automation существует уже более 90 лет. Она проектирует, производит и поддерживает широкий диапазон продуктов автоматизации во всем мире. Производимые компанией продукты включают в себя логические контроллеры, устройства питания, интерфейсы оператора, датчики и программное обеспечение. Компания предлагает несколько семейств контроллеров: микроконтроллеры MicroLogix 1000, MicroLogix 1200, MicroLogix 1500, малые логические контроллеры SLC (Small Logic Controller), контроллеры ControlLogix, программируемые логические контроллеры семейства PLC и другие. 2.1.1. MicroLogix 1000. MicroLogix 1000 - семейство самых малых контроллеров компании Allen-Bradley, выполненных в виде одномодульного конструктива и рекомендуемых для приложений, требующих до 32 точек ввода/вывода. При двух типах источников питания - 120/240 вольт переменного тока (120/240VAC) и 24 вольта постоянного тока (24VDC), выпускается четырнадцать моделей контроллеров на разное количество и уровень входных и выходных сигналов: - 4 модели – на 16 вводов/выводов (10DI, 6DO); - 5 моделей – на 32 ввода/вывода (20DI, 12DO); - 2 модели – на 10 вводов/выводов (6DI, 4DO); - 3 модели – на 25 вводов/выводов (12DI, 8DO, 4AI, 1AO). Все модели семейства имеют энергонезависимую память для хранения программ емкостью 1 Кб инструкций и резервную память типа ЭСППЗУ. 49 Время цикла контроллера – это время, прошедшее от считывания входа до выдачи управления на соответствующий выход контроллера. Оно определяется временем сканирования входа, временем обработки алгоритма управления и временем сканирования выхода. Чем меньше время цикла, тем выше быстродействие контроллера. Характеристика контроллера Характеристика MicroLogix 1000 Память программ 0.7 Кб Память данных 0.4 Кб Тип памяти ЭСППЗУ Среднее время цикла 1.5 мс Коммуникации через порт RS-232: - по протоколу DF1 Half-Duplex - по протоколу DH-485 (сеть) - по протоколу DF1 Full-Duplex Через модем Через конвертор AIC+ Для программирования Диапазон напряжения входных дискретных сигналов при питании 120VAC равен 79-132В, при питании 24VDC - 15-30В; выходные дискретные сигналы – релейные. Аналоговый ввод/вывод встроен в контроллер, а не выполнен в виде модулей расширения, что обеспечивает ему высокоскоростные характеристики. Все три аналоговые модели имеют 4 аналоговых входа и один выход: - 2 входа – по напряжению (от -10В до +10В); - 2 входа – по току (0 – 20 мА) и один аналоговый выход (0 – 10В или 4 – 20мА). Коммуникационные возможности контроллера MicroLogix 1000 предопределяют его использование в системах диспетчерского управления и сбора данных. Через единственный порт RS-232 контроллер обеспечивает взаимодействие с системой управления по следующим протоколам: - по протоколу DF1 Half-Duplex (slave) – в системах сбора данных и диспетчерского управления; - по протоколу DH-485 (одноранговая связь) – с сетями; - по протоколу DF1 Full-Duplex – связь “точка с точкой”. Одноранговая (равноправная) связь контроллера MicroLogix с сетями по протоколу реализуется с помощью конвертора интерфейса 1761-AIC. Конвертор интерфейса обеспечивает доступ к сети DH-485 через порт RS-232 контроллеров MicroLogix, SLC 5/03 и SLS 5/04, а также персональных 50 компьютеров. AIC имеет два разъема RS-232 и один – RS-485. Сеть DH-485 контролирует параметры процесса, параметры и состояние устройств сети и прикладных программ для поддержки сбора данных, текущего контроля данных, загрузки/выгрузки программ и супервизорного контроля. Характеристика сети DH-485: - соединение до 32 устройств; - возможность нескольких мастеров; - возможность добавлять или удалять узлы без прерывания сети; - максимальная длина сети 1219м. Пример построения сетей DH-485 с контроллерами различных семейств MicroLogix и контроллерами SLC приведен на рис. 2.1.1. Рис. 2.1.1. Контроллеры MicroLogix в сети DH-485. Размеры контроллера MicroLogix 1000 (Ш х В х Г) - 120 х 80 х 40 мм. Способ монтажа - DIN-рейка. Условия эксплуатации: - температура - от 0 до +50 0 С; - влажность - 5 - 95% без конденсации; - вибрация - 5 Гц - 2 КГц, амплитуда - 0,381 мм. 2.1.2. MicroLogix 1200. В отличие от контроллера MicroLogix 1000, контроллер MicroLogix 1200 имеет большие возможности по вводу/выводу и взаимодействию с сетями. В состав контроллера MicroLogix 1200 входят процессор, встроенный ввод/вывод и блок питания. Выпускается 6 моделей MicroLogix 1200 на 24 и 40 встроенных вводов/выводов. 51 К контроллеру MicroLogix 1200 можно добавить до 6 модулей ввода/вывода (96 каналов). Таким образом, максимальная возможность контроллера по вводу/выводу – 136 каналов. Модули расширения ввода/вывода размещаются с правой стороны контроллера. Входное напряжение встроенных дискретных вводов, в зависимости от модели, может быть двух типов и уровней: 24В постоянного тока и 120В переменного тока. Коммуникационные возможности. MicroLogix 1200 имеет встроенный порт RS-232C, который поддерживает полный и полудуплексный протоколы. Этот порт может быть использован для следующих типов взаимодействия: Порт RS-232C поддерживает протокол DF1 (дуплекс и полудуплекс), DH-485 и Modbus slave, а также равноправный обмен (peer-to-peer). Этот порт может быть непосредственно использован для программирования и подключения персонального компьютера (HMI). Через интерфейс 1761- NET-DNI контроллер MicroLogix 1200 может быть подсоединен к сети DeviceNet (до 64 устройств). Этот интерфейс обеспечивает подчиненный ввод/вывод, равноправную связь и возможность загрузки/выгрузки программ. Через интерфейс 1761- NET-ENI контроллер MicroLogix 1200 может быть подсоединен к сети Ethernet. Этот интерфейс поддерживает мониторинг программ и их загрузку/выгрузку, сбор данных и равноправный обмен информацией. Через интерфейс 1761- NET-AIC контроллер MicroLogix 1200 может быть подключен к сети DH-485 (до 32 устройств). Примеры построения сетей DeviceNetи Ethernet с контроллерами различных семейств MicroLogix и контроллерами SLC приведены на рис. 2.1.2 и рис. 2.1.3. 52 Рис. 2.1.2. Контроллеры MicroLogix в сети DeviceNet. Рис. 2.1.3. Контроллеры MicroLogix в сети Ethernet. Размеры (длина) контроллеровMicroLogix 1200 на 24 и 40 вводов/выводов различны: 110 х 90 х 87 мм (на 24 I/O), 160 х 90 х 87 мм (на 40 I/O). Каждый модуль расширения ввода/вывода добавляет еще 40 мм к длине контроллера. Монтаж контроллера и модулей ввода/вывода может производиться на панели винтами или на DIN – рейке. Контролеры на 40 I/O (1762-L40AWA, 1762-L40BWA, 1762-L40BWB) имеют съемный терминальный блок для облегчения подсоединения проводов. 53 2.1.3. Контроллеры семейства SLС 500. Семейство SLC 500 – семейство малых программируемых контроллеров, построенное на двух аппаратных модификациях: - фиксированные контроллеры с опцией расширения при помощи двухслотного шасси; - модульные контроллеры с количеством точек ввода/вывода до 960. Фиксированные контроллеры SLC 500 – серия контроллеров с широкими сетевыми возможностями, обеспечивающая до 104 вводов/выводов. Фиксированные SLC 500 включают центральный процессор с возможностью подключения к сети DH-485, встроенный источник питания и определенное количество каналов ввода/вывода. Существует 24 конфигурации контроллеров, отличающиеся количеством вводов/выводов (20, 30, 40), уровнем сигналов и источниками питания. Конфигурация на 20 точек (11 моделей) обеспечивает 12 DI (120, 240 VAC и 24 VDC) и 8 DO (реле, ключ, транзистор). Конфигурация на 30 точек (6 моделей) обеспечивает 18 DI и 12 DO. Конфигурация на 40 точек (7 моделей) обеспечивает 24 DI и 16 DO. Шасси расширения на 2 слота обеспечивает подключение 64 дополнительных вводов/выводов. Модульные контроллеры серии SLC 500 предлагают дополнительную гибкость конфигурирования системы, более мощные процессоры и большую емкость ввода/вывода. Выбирая соответствующие шасси, источники питания, процессоры, дискретные или специальные модули ввода/вывода, можно создать систему управления для различных применений. Имеется четыре типа процессоров: - процессор SLC 5/01 с памятью до 4 Кб и набором инструкций, аналогичным фиксированному SLC 500; - процессор SLC 5/02 с памятью до 4 Кб и расширенным набором инструкций; - процессор SLC 5/03 с памятью до 12 Кб, производительностью в 5–10 раз большей, чем у SLC 5/02 и широкими коммуникационными возможностями; - процессор SLC 5/04 (с сопроцессором) с памятью до 20 Кб, 54 возможностью коммуникаций по сети DH+, DH-485, RS-232 и быстродействием, превышающим SLC 5/03; Контроллеры семейства SLC имеют 4 различных размера шасси: на 4, 7, 10, 13 слотов. Характеристика контроллеров Процессоры SLC 5/01 SLC 5/02 SLC 5/03 SLC 5/04 Память программ 1Кб 4Кб 12Кб 20Кб Дополнительная память данных нет нет 4Кб 4Кб Дополнительное резервное ОЗУ EEPROM EEPROM EEPROM EEPROM Время выполнения битовой операции 4 мкс 2.4 мкс 0.44 мкс 0.37 мкс Время сканирования 8 мс/К 4.8 мс/К 1 мс/К 0.9 мс/К Набор инструкций 52 71 71 71 ПИД-регулирование нет да да да Операции с плавающей запятой нет нет да да Емкость В/В (дискретный) 256 480 960 960 Макс. шасси / слот в/в 3/30 3/30 3/30 3/30 Контроллеры SLC наряду с локальным вводом/выводом поддерживают расширение ввода/вывода (до 3 шасси SLC 500 может быть соединено вместе с помощью специального кабеля). Процессоры SLC 5/03 и SLC 5/04 могут полностью поддерживать 30 модулей ввода/вывода (30х32=960 I/O). Модули ввода/вывода. Компания Allen-Bradley предлагает несколько семейств модулей ввода/вывода, которые отличаются рядом характеристик: принадлежностью определенным семействам контроллеров, конструкцией, составом интерфейсов (1761-Micrologix 1000, 1762-Micrologix1200, 1769-Micrologix 1500, 1747-SLC/фиксированные, 1746-SLC/модульные, 1771-PLC, 1791- Remote I/O, 1792-агрессивная среда, 1794-FLEX I/O, 1756-ControlLogix). Параметры каналов всех семейств блоков ввода/вывода близки. Дискретные каналы охватывают весь набор стандартных сигналов; максимальный ток выходного канала 2А при напряжении переменного тока 220В обеспечивается реле, симистером, транзистором. Все модули имеют аналоговые входы 10В, 0 - 20 мА и аналоговые выходы 0 - 10В, 4 - 20 мА. Имеются модули с выходными сигналами 0 - 5, 55 1 - 5, 5В и 4 - 20, 20, 40 мА и выходными сигналами 10, 1 - 5 и 0 - 25 В, а также 0 - 50 мА. Есть отдельные блоки для ввода в контроллеры сигналов от термопар и термометров сопротивления. Семейство 1746 модулей ввода/вывода адаптировано для функционирования с модульными контроллерами SLC. Модули этого семейства размещаются в малых шасси и имеют достаточно широкую номенклатуру как по количеству вводов/выводов, так и по качеству – постоянного тока, переменного тока: - DI (около 20 типов на 4, 8, 16, 32 входа различных уровней); - DO (23 типа на 4, 8, 16 и 32 выхода различных уровней); - DI/DO (3 типа –2/2, 4/4, 6/6); - AI (6 типов на 4 и 8 входов); - AO (4 типа на 4 выхода); - AI/AO (2 типа – 2/2). Всего семейство 1746 включает около 50 типов модулей ввода/вывода. Для использования модулей ввода/вывода этого семейства необходимо шасси с источником питания и кабели. Если шасси удаленное (RIO), для контроллера SLC необходим также модуль адаптера (SN, DCM, DSN). Коммуникационные возможности. Контроллеры семейства SLC 500 могут взаимодействовать с сетями DH- 485, DH+, Remote I/O, DeviceNet через встроенные порты и с помощью интерфейсных модулей. Все контроллеры семейства допускают также последовательную связь через интерфейс RS-232 (процессоры SLC 5/03 и SLC 5/04 - через собственный порт, процессоры SLC 5/01 и SLC 5/02 - через порт интерфейсных модулей). Процессоры SLC 5/01 SLC 5/02 SLC 5/03 SLC 5/04 DH-485 Порт Slave Порт Slave Порт1 Master/Slave Порт1 Master/Slave RS-232 DH-485 нет нет Порт 0 Master/Slave Порт 0 Master/Slave DF1 1747-KE 1747-KE Порт 0 Порт 0 ASCII нет нет Порт 0 Порт 0 DH+ 1785-KA5 1785-KA5 1785-KA5 Порт 1747-КЕ – мост между сетью DH-485 и устройствами, требующими протокол DF1; 1785-КА5 – модуль связи между станциями в сетях DH+ (PLC-5) и DH-485 (SLC). 56 Для подключения устройств семейства SLC 500 к сети DH-485 используется изолированный разветвитель сети 1747-AIC. Разветвитель имеет сменный блок контактов с 6 позициями для подключения к кабелю связи DH-485 (см. рис.2.1.1). Подключение порта RS-232 модульных SLC 5/03, SLC 5/04 к SLC 5/01, SLC 5/02 и AIC, которые поддерживают DH-485, можно осуществить посредством конвертора 1746-PIC. Сеть DH-485 с устройствами семейства SLC представлена на рис. 2.1.4. Рис. 2.1.4. Подключение контроллеров SLC к сети DH-485. С сетью DH+ контроллер SLC 5/04 взаимодействует через встроенный порт (для SLC 5/01, SLC 5/02, SLC 5/03 требуется модуль 1785-KA5, причем контроллеры SLC 5/01, SLC 5/02 в сети DH+ могут быть только slave). Размеры шасси контроллеров SLC (Ш х В х Г): - на 4 слота - 17.7 х 17.1 х 14.5 см; - на 7 слотов - 28.2 х 17.1 х 14.5 см; - на 10 слотов - 39.7 х 17.1 х 14.5 см; - на 13 слотов - 50.2 х 17.1 х 14.5 см. Условия эксплуатации контроллеров: - температура - от 0 до +60 0 С; - влажность - 5 - 95% без конденсата. 2.1.4. Контроллеры PLC - 5. PLC - 5 - семейство модульных контроллеров средней мощности фирмы Allen-Bradley, имеющих 25 типов центральных процессоров. Контроллеры PLC-5 поддерживают операции с плавающей запятой и расширенные математические функции (логарифмические, 57 тригонометрические, статистические, экспоненциальные, функции квадратного корня). Контроллеры имеют встроенные управляющие программы (включая ПИД-регулирование), прерывания процессора управляются временем и событиями. Встроенный боковой разъем позволяет подключить модуль управляющего сопроцессора и модуль Ethernet. Характеристика контроллеров Процессор Память Ввод/вывод Связь PLC 5/11 8 K 256 Конфигурируемый RS-232/422 DH+/Remote I/O (адаптер/сканер) PLC 5/20 PLC 5/26 16 K 1024 Конфигурируемый RS-232/422 DH+/Remote I/O (адаптер/сканер) DH+ (фиксированный) PLC 5/20E 16 K 1024 Конфигурируемый RS-232/422 DH+/Remote I/O (адаптер/сканер) DH+ (фиксированный) Ethernet PLC 5/30 32 K 1024 Конфигурируемый RS-232/422 2DH+/Remote I/O (адаптер/сканер) PLC 5/40 PLC 5/46 48 K 2048 Конфигурируемый RS-232/422 4DH+/Remote I/O (адаптер/сканер) PLC 5/40E 48 K 2048 Конфигурируемый RS-232/422 2DH+/Remote I/O (адаптер/сканер) Ethernet PLC 5/40L 48 K 2048 Конфигурируемый RS-232/422 2DH+/Remote I/O (адаптер/сканер) Расширенный В/В PLC 5/60 64 K 3072 Конфигурируемый RS-232/422 4DH+/Remote I/O (адаптер/сканер) PLC 5/60L 64 K 3072 Конфигурируемый RS-232/422 2DH+/Remote I/O (адаптер/сканер) Расширенный В/В PLC 5/80 PLC 5/86 100 K 3072 Конфигурируемый RS-232/422 DH+/Remote I/O (адаптер/сканер) PLC 5/80E 100 K 3072 Конфигурируемый RS-232/422 2DH+/Remote I/O (адаптер/сканер) Ethernet 58 В качестве контроллеров верхнего уровня фирма рекомендует применять SLC 5/03, SLC 5/04, а также контроллеры семейства PLC, а в качестве контроллеров нижнего уровня - MicroLogix 1000/1200/1500, SLC 500, контроллеры семейства SLC 5, а для сложных удаленных объектов - контроллеры семейства PLC - 5. Семейство модулей ввода/вывода 1771. Семейство 1771 модулей ввода/вывода адаптировано для функционирования с контроллерами PLC-5. Модули этого семейства размещаются в больших шасси и могут работать совместно с контроллерами PLC, SLC, ControlLogix. Для использования модулей ввода/вывода семейства 1771 необходимо шасси с источником питания. Если шасси локальное, расширенное или удаленное (RIO), необходим также модуль адаптера. Семейство 1771 имеет очень широкую номенклатуру (более 100 типов модулей): модули ввода DI на 8, 16, 32 входа различных уровней и AI на 4 и 8 входов; модули вывода DO на 4, 6, 8, 16 и 32 выхода различных уровней и AO на 4 и 8 выходов, а также смешанные AI/AO. Для модулей 1771 имеется 4 типа шасси. Количество слотов в шасси может быть 4, 8, 12 и 16. Семейство модулей ввода/вывода 1794 FLEX I/O. FLEX I/O (1794) - гибкая, компактная система ввода/вывода, позволяющая существенно сократить сроки монтажа и обслуживания. Система состоит из взаимозаменяемых компонентов, которые легко стыкуются и образуют компактную систему ввода/вывода для контроллеров семейств SLC и PLC (по связи RIO – через адаптер 1794-ASB). Система FLEX I/O представляет собой модульную систему, которая предлагает большой выбор сетевых возможностей. Для использования модулей ввода/вывода этого семейства необходим монтажный рельс, модуль адаптера, источник питания, модули контактной базы и кабель. На один модуль адаптера можно использовать до 8 модулей контактной базы. Это позволяет реализовать 128 дискретных вводов/выводов (или 64 аналоговых ввода, или 32 аналоговых вывода): - DI ( 4 типа на 8 и 16 входов); - DO (5 типов на 8 и 16 выходов); - DI/DO (1 тип 10/6); - AI (4 типа на 4 и 8 входов); - AO (2 типа на 4 выхода); - AI/AO (2 типа – 2/2, 4/2). 59 Система 1794 FLEX I/O может взаимодействовать со всеми контроллерами семейств PLC и SLC по сетям |