Контроллеры зарубежных производителей
 Скачать 2.15 Mb.
|
|
Remote I/O (сеть удаленного ввода/вывода), ControlNet (высокоскоростная сеть) и DeviceNet (сеть уровня устройств). При этом необходим адаптер связи (соответственно 1794-ASB, 1794-ACN или 1794-ADN). Семейство модулей ввода/вывода 1791. Блоки В/В 1791 – самостоятельные блоки, обладающие функциональностью адаптера коммуникационной сети, источника и модулей ввода/вывода. Обеспечивают рентабельное решение для нескольких удаленных вводов/выводов (16 или 32 точки): - DI (4 типа на 16 и 32 входа); - DO (4 типа на 16 и 32 выхода); - DI/DO (18 типов – 8/8, 16/16, 32/32, 64/64 и т. д.); - AI/AO (4 типа – 4/2). Блоки подключаются к сети Allen – Bradley Remote I/O (через модуль адаптера 1794–ASB), объединяющей различные устройства, такие как АРМ оператора, приводы и т. д. Для использования модулей ввода/вывода этого семейства необходим корпус, источник питания и удаленный адаптер. При использовании семейства 1791 с контроллерами SLC в контроллере следует предусмотреть место для модуля сканера 1747-SN. Коммуникационные возможности. Ethernet-процессоры PLC-5/20E, 5/40E, 5/80E предлагают встроенные возможности связи Ethernet TCP/IP. Они обеспечивают интеграцию архитектуры Allen-Bradley в систему промышленного стандарта Ethernet TCP/IP, предлагая гибкие открытые решения. Модуль интерфейса Ethernet (1785-ENET) для PLC-5 присоединяется сбоку процессора. При использовании с процессором PLC-5 модуль 1785- ENET обеспечивает связь с Ethernet без использования портов DH+/RIO, а при использовании с Ethernet-процессором (PLC-5/20E, 5/40E, 5/80E) – способность работать с двойной связью Ethernet. ControlNet-процессорам PLC-5 модуль 1785-ENET обеспечивает связь с сетью Ethernet. Как и контроллеры SLC, PLC-5 имеют выход в фирменную сеть DH+. Пример взаимодействия контроллеров семейств PLC и SLC в сети DH+ приведен на рис. 1.9 (см. главу 1). Сеть Remote I/O поддерживает обмен данными в реальном масштабе времени для управления устройствами. Шасси ввода/вывода и другие 60 устройства могут быть установлены на расстоянии до 3048м от процессора PLC. Можно поместить процессор прямо в шасси ввода/вывода, где он сможет контролировать собственные резидентные вводы/выводы при одновременной связи с управляющим контроллером по удаленной сети. Сеть Remote I/O (удаленных вводов/выводов) является сетью мастер/подчиненный, которая позволяет шасси ввода/вывода, пультам интерфейса оператора, кнопочным панелям, блокам в/в находиться на большом расстоянии от управляющего процессора PLC. SLC 500 фиксированный, SLC 5/01, SLC 5/02, SLC 5/03, SLC 5/04 могут связываться с этой сетью через модуль 1747-ASB (рис. 2.1.5). Если в шасси с процессором SLC 5/02, SLC 5/03, SLC 5/04 разместить модуль сканера удаленного ввода/вывода 1747-SN, в сети не требуется наличие PLC для взаимодействия с Remote I/O. Каждый 1747-SN поддерживает до 1024 ввода/вывода. Рис. 2.1.5. Сеть удаленного ввода/вывода Remote I/O. Процессор с каналом, установленным в режим сканера, работает как супервизорный процессор для других процессоров, установленных в режим адаптера (через модуль 1747-ASB для контроллеров SLC и модуль 1771-ASB для контроллеров PLC). Он может: - собирать данные с устройств ввода/вывода в удаленных шасси; - обрабатывать данные ввода/вывода от 8, 16 и 32 точечных модулей. Процессор, работающий в режиме адаптера, может просматривать и управлять собственными локальными вводами/выводами во время связи с управляющим процессором по сети удаленных вводов/выводов (Remote I/O). Процессоры PLC-5/40L, 5/60L (с адаптером расширенного локального ввода/вывода 1771-ALX) допускают использование связи расширенного локального ввода/вывода для ускоренного обновления данных (рис. 1.2 главы 1). Это параллельная связь позволяет расширенному процессору сканировать максимум 16 расширенных локальных шасси ввода/вывода. Расширенные шасси могут быть разнесены на расстояние до 30м от 61 процессора. На последнем модуле адаптера устанавливается терминатор 1771-CTX. Процессоры PLC-5/40L, 5/60L кроме локальных расширенных вводов/выводов могут сканировать резидентные вводы/выводы процессора и удаленные вводы/выводы. DeviceNet – открытая коммуникационная сеть нижнего уровня, которая обеспечивает подключение полевых устройств (датчиков, исполнительных устройств, приводов и т. д.) к устройствам более высокого уровня (процессорам). Устройства, подключаемые к сети, могут быть от различных производителей. Для взаимодействия процессоров SLC 5/02, 5/03, 5/04 с устройствами сети DeviceNet используется модуль сканера 1747-SDN. Один сканер может поддерживать до 63 подчиненных узлов в сети DeviceNet. Длина сети DeviceNet определяется скоростью передачи данных: 100м при скорости 500 Кбод, 200м – 250 Кбод, 500м – 125 Кбод. Обобщенная архитектура взаимодействия семейств PLC и SLC по сетям DH+, DH-485 и Remote I/O представлена на рис. 2.1.6. Рис. 2.1.6. Система управления на базе сетей и контроллеров Allen-Bradley. Сеть ControlNet (процессоры PLC-5/20C, 5/40C, 5/60C, 5/80C) – быстродействующая сеть, используемая для передачи критической по времени информации. Сеть ControlNet обеспечивает управление в реальном 62 масштабе времени и передачу сообщений для одноранговой связи. Она объединяет возможности сетей Remote I/O и DH+. С сетью может быть связан целый ряд устройств, включая персональные компьютеры, программируемые контроллеры, интерфейсы оператора и другие устройства, поддерживающие ControlNet. Процессоры PLC-5/20C, 5/40C, 5/60C, 5/80C управляют удаленным и распределенным вводом/выводом посредством адаптера 1771-ACN (рис. 2.1.7). Сеть ControlNet - это: - быстродействующая передача входов/выходов; - возможность сосуществования управления и передачи информации на одном и том же физическом носителе; - независимость пересылки информации от межпроцессорных сообщений по сети и от обмена информацией терминала программирования. Рис. 2.1.7. Контроллеры PLC в сети ControlNet. 2.1.5. Контроллеры ControlLogix. Платформа ControlLogix представляет собой набор модулей, объединяемых с помощью шасси ввода/вывода. Блок питания контроллера крепится с левой стороны шасси. 63 Выпускаются шасси ввода/вывода нескольких размеров: на 4, 7, 10, 13 и 17 слотов. Шасси снабжено высокоскоростной шиной для взаимодействия модулей между собой. Любой модуль может быть вставлен в любой слот шасси. Процессоры ControlLogix снабжены модульной памятью пользователя (от 64 Кб до 7.5 Мб) и могут поддерживать большое количество вводов/выводов (4000 аналоговых и 128 000 дискретных). Для процессора Logix5555 заменяемые субмодули памяти имеют емкость 750 Кб, 1.5 Мб, 3.5 Мб и 7.5 Мб. Многозадачная операционная система поддерживает 32 задачи. Приоритет решения задач определяется программным кодом. Контроллеры способны управлять как локальными, так и удаленными вводами/выводами. Один процессор может поддерживать до 250 удаленных шасси. На одном шасси может быть размещено несколько модулей процессора. Эти процессоры могут обмениваться информацией между собой через шасси. Кроме того, все эти процессоры, а также процессоры, размещенные на других шасси (сетевое применение) могут читать данные с любого модуля ввода системы и управлять любым модулем вывода. Контроллер имеет следующие характеристики по быстродействию: - время сканирования 1 К инструкций (логика) – 0.08 мс; - время сканирования 1 ввода/вывода через шасси – 0.5 мс; - полное время сканирования с учетом сетевого обмена – 2 мс. В семействе 1756 имеются модули ввода/вывода различной плотности (до 32 каналов на модуль). Каждый модуль снабжен съемным терминальным блоком, который позволяет производить замену модуля без отсоединения проводов. Модули ввода/вывода семейства 1756 могут быть использованы в локальных шасси платформы ControlLogix с процессором Logix5550, а также в шасси платформы ControlLogix, находящихся в сети ControlNet. Преимущества: - каждый модуль может быть вставлен в любой слот шасси 1756; - не надо отсоединять провода при замене модулей (съемный терминальный блок); - модули можно заменять, не отключая питание; - имеются модули с изолированными вводами и выводами; - информация о неисправности модуля передается процессору; - аналоговые модули конфигурируются с помощью программы; 64 - аналоговые модули с самодиагностикой и четырьмя уровнями алармов (2 верхних и 2 нижних). Коммуникационные возможности. Платформа ControlLogix располагает набором интерфейсных модулей: - 1756- ENET/ENBT – 1 порт, 10 Мбит/с (ENET) или 10/100 Мбит/с (ENBT); - 1756 – CNB/CNBR – 1 порт, 5 Мбит/с; - 1756 – DNB – 1 порт: 125, 250, 500 Кбит/с (по выбору); - 1756 – DHRIO – 2 порта (DH+ или Remote I/O), для DH+ - 57.6 Кбит/с, для Remote I/O – 57.6, 115, 230 Кбит/с. Можно вставить несколько интерфейсных модулей в одно шасси, обеспечив сбор данных и управление усройствами, расположенными в сетях ControlNet, Ethernet/IP, Data Highway Plus (DH+) и DeviceNet. Рис. 2.1.8. Сети и ввод/вывод контроллера ControlLogix. С помощью интерфейсных модулей контроллеры ControlLogix обеспечивают мониторинг и управление модулями ввода/вывода разных серий, являющихся узлами различных сетей: - модуль 1756 - ENET/ENBT поддерживает в сети Ethernet модули ввода/вывода серий 1756, 1794 и 1797; - модуль 1756 - CNB/CNBR поддерживает в сети ControlNet модули ввода/вывода серий 1756, 1771, 1794 и 1797; 65 - модуль 1756 - DNB поддерживает в сети DeviceNet модули ввода/вывода серий 1791 и 1794; - модуль 1756 - DHRIO поддерживает в сети Remote I/O модули ввода/вывода серий 1746, 1771, 1791 и 1794. 2.1.6. Программное обеспечение. Для программирования логических контроллеров Allen-Bradley компаниейразработаны специальные пакеты. Пакет RSLogix 500 (Rockwell Software Logix) предназначен для программирования контроллеров Micrologix и SLC, пакет RS Logix 5 - для программирования контроллеров семейства PLC–5, пакет RSLogix 5000 - для программирования контроллеров ControlLogix. В пакетах применяются языки релейной логики, расширенные средства автоматического регулирования и простых вычислений. Кроме того, для программирования контроллеров предлагаются специальные программаторы. Для программирования контроллера Micrologix 1000 разработан ручной программатор HHP (Hand - Held Programmer), который позволяет: - контролировать работу контроллера и вести список неисправностей; - создавать, вводить и изменять прикладные программы; - сохранять прикладные программы; - перемещать программы между контроллерами. Программное обеспечение RSLogix 500 – 32-разрядный Windows программный пакет лестничной логики для процессоров семейств SLC 500 и MicroLogix. RSLogix 500 совместим с программами, созданными любыми пакетами программирования Rockwell Software, базирующимися на DOS. RSLogix 500 предоставляет пользователю: - редактор лестничной логики; - мощный верификатор проекта; - редактирование перетаскиванием; - поиск и замена (для быстрой замены адресов и символов); - монитор данных пользователя для просмотра отдельных элементов данных вместе; - интерфейс point-and-click для вызова дерева проектов с целью обращения к любым папкам и файлам проекта. Алгоритм работы в пакете выглядит следующим образом: 1. Конфигурирование системы связи. 2. Создание нового проекта или открытие существующего проекта. 3. Создание программ и файлов таблиц данных. 66 4. Определение шасси и модулей. 5. Ввод логической программы. 6. Проверка логики программы. 7. Конфигурирование каналов связи, загрузка и переход в интерактивный режим. 8. Мониторинг файлов данных. Пакет RSLogix 5000 предназначен для программирования процессоров платформы ControlLogix и конфигурирования модулей ввода/вывода и интерфейсных модулей. Требования к компьютеру: - Pentium 150 МГц; - оперативная память не менее 64 Мб (желательно 128 Мб); - не менее 50 Мб свободного дискового пространства; - монитор с разрешением 800 х 600; - операционная система Windows 2000 Professional или Windows NT Workstation 4.0; - установленное программное обеспечение RSLinx. Языки программирования: релейная логика и функциональные блоковые диаграммы. Для проектирования SCADA - систем и оперативного управления технологическим процессом предлагается пакет программ RS View 32, работающий под Windows 95 и Windows NT. Пакет имеет средства отображения графики, позволяющие создавать простые и сложные графические объекты, обеспечивает создание базы данных, регистрацию информации, сигнализацию предельных значений технологических параметров, многократное использование графики путем копирования и перетаскивания. Пакет реализует все основные функции SCADA - систем, и, кроме того, снабжен набором расширяющих продуктов, в том числе таких как настройки ПИД-регулятора, управление серийным производством и т. п. На рис. 2.1.9 приведена АСУТП нефтедобычи на базе контроллеров Allen-Bradley. Объектами автоматизации в данной системе являются механизированные кусты скважин, включающие в себя нефтяные скважины, оборудованные насосами ЭЦН и ШГН, водо-нагнетательные скважины и групповые замерные установки (ГЗУ) "Спутник". АСУ ТП представляет собой двухуровневую систему. На нижнем уровне устанавливаются станции управления кустами 67 скважин (контроллеры SLC 5/03). Каждая станция обеспечивает контроль и управление механизированными скважинами (до 12), водонагнетательными скважинами (до 8) и ГЗУ "Спутник" на 8, 10 или 14 отводов. Рис. 2.1.9. АСУТП нефтедобычи на базе контроллеров Allen-Bradley. Верхний уровень включает резервированный концентратор на базе контроллера PLC-5/40E, АРМы диспетчера и специалистов на базе IBM PC Pentium и сервер промысловой базы данных. Концентратор и АРМы связаны между собой локальной сетью Ethernet и DH+. Концентратор, с одной стороны, выполняет функции коммуникационного контроллера, с другой - функции сервера технологических данных, доступных по протоколу TCP/IP с любого рабочего места сети Ethernet. Кустовые контроллеры взаимодействуют с концентратором и по выделенной телефонной линии, и по радиоканалу. В состав диспетчерского пункта этого уровня входят три автоматизированных рабочих места: АРМ диспетчера, АРМ технолога, АРМ геолога. Возможно резервирование АРМ диспетчера. Программное обеспечение АРМ - MMI RSView32. Системные функции кустовых контроллеров: - регистрация событий с точной синхронизацией по времени; - самодиагностика работы системного и прикладного программного 68 обеспечения и состояния самого контроллера; - хранение последних N замеров дебита по жидкости и газу по каждой скважине; - в случае пропадания связи с верхним уровнем передача последних N замеров на верхний уровень после восстановления связи; - возможность программирования контроллеров с верхнего уровня. Контролируемые параметры: - давление на устье скважины; - ток электродвигателя насоса; - динамометрирование (для ШГН); - давление в нефтяном коллекторе; - дебит по жидкости (каждой скважины); - дебит по газу; - код ПСМ; - состояние насосов (ЭЦН и ШГН). Функции управления. - управление переключением гидропривода ГЗУ; - управление режимами ГЗУ (автоматическое, дистанционное); - включение/выключение насосов; - управление периодическим режимом работы насосов. Функции сигнализации и защиты: - технологическая и аварийная сигнализация отклонений давления (верхнего/нижнего) в нефтяном коллекторе; - сигнализация состояния насоса (включен/выключен); - сигнализация положения переключателя скважин; - сигнализация аварийного останова насосов ЭЦН/ШГН; - отключение насосов ЭЦН/ШГН по заниженному или завышенному давлению в нефтяном коллекторе. Функции операторского интерфейса: - визуализация параметров технологического процесса и оборудования через мнемосхемы и таблицы; - регистрация технологических данных; - представление текущих и накопленных (архивных) данных в виде графиков (тренды); - ведение базы данных по замерам дебитов нефтяных скважин; - ведение предыстории сигнализации и событий кустового оборудования; 69 - считывание из контроллеров по запросу оператора и визуализация последних N замеров ГЗУ по каждой из нефтяных скважин; - дистанционное управление технологическими объектами; - передача информации на уровень ЦИТС в информационную систему производства (ИСП); - доступ к технологической информации с рабочих мест удаленной сети; - формирование отчетных форм по замерам дебитов нефтяных скважин, предыстории сигнализации и событий. 2.2. Контроллеры Bristol Babcock Incorporation. Компания Bristol Babcock - известная американская компания по разработке и производству контроллеров для систем телемеханики. В качестве контроллеров нижнего уровня при небольшом числе параметров компания предлагает технологические контроллеры RTU3305 и RTU3310, а при большом числе параметров - DPC 3330 (Distributed Programmable Controller). 2.2.1. Контроллер RTU 3305 (TelePak) представляет собой интеллектуальное удаленное устройство, предназначенное для выполнения точных расчетов, реализации алгоритмов управления, хранения событий и ретроспективных данных, а также обмена данными по сети в режиме реального времени. Применяется для решения задач с малым количеством сигналов ввода/вывода. Область применения - скважины, резервуары, насосные станции, узлы замера и т. д. Характеристика процессора: Процессор - 186 XL; Тактовая частота - 12 МГц; Системная Flash-память - 512 Кб; ОЗУ c батареей - 512 Кб; Flash-память для программ ACCOL - 128; Часы РВ - точность 1 сек/день; 6 светодиодов для диагностики с возможностью отключения; Светодиод самоконтроля. Контроллер поддерживает локальную базу данных, журнал аварийных сообщений/событий. Имеет три асинхронных последовательных порта. 70 Конфигурирование контроллера производится с помощью стандартного IBM PC. Каналы ввода/вывода: 8 DI, 2 DO, 4 AI, 2 AO, 6 дискретных сигналов, устанавливаемых как вход или выход, 1 высокоскоростной счетный вход. Четыре аналоговых входа обеспечивают прием сигналов уровней 1-5В, 4-20мА с разрешением 12 бит. Два токовых аналоговых выхода уровня 4-20 мА имеют разрешение 12 бит. Контроллер имеет три асинхронных последовательных порта: - сетевой порт RS-232/RS-485; - локальный порт RS-232; - дополнительный порт RS-232. Возможности дополнительного порта: адаптер RS-485, модем для выделенных линий или радиоканалов (1200 бод), модем коммутируемых линий (9600 бод), интерфейс с интеллектуальными датчиками, внешний оптоволоконный модем, скорость - 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400 бод. Протоколы связи: - BSAP - стандартный протокол Bristol Babcock, глобальная адресация - до 32767 узлов, последовательный опрос; - MODBUS - стандартный протокол Modicon Modbus, конфигурация - Master и Slave. - ASCII - используется для связи с периферийными устройствами типа компьютер, принтер, графический терминал и т. д. На лицевой панели расположен дисплей на жидких кристаллах с клавиатурой и светодиоды диагностики работы контроллера. Условия эксплуатации: - температура - от - 40 до +70 0 С; - влажность - 5 - 95 % без конденсации. Размеры контроллера в защитном кожухе: 12 х 12 х 4,5 дюйма. Способ монтажа: на DIN-рейке или на щите (в шкафу). |