Контроллеры зарубежных производителей
 Скачать 2.15 Mb.
|
|
Производителем системы MOSCAD является транснациональная компания MOTOROLA - известный разработчик и производитель профессиональных систем связи, передачи данных, а также протоколов систем передачи информации, многие из которых стали промышленными стандартами и используются в случаях повышенных требований к надежности и эффективности. 130 Аппаратура MOSCAD предназначена, главным образом, для создания систем диспетчерского контроля и управления территориально распределенными объектами: нефте- и газопроводы, системы водоснабжения и электропередачи, системы мониторинга окружающей среды и т. п. Состав и характеристика системы MOSCAD. Семейство контроллеров включает три типа контроллеров: MOSCAD-M - самый малый контроллер семейства одноплатной конструкции (рис. 6.1). Возможны две конфигурации (базовая/расширенная), отличающиеся количеством подключаемых вводов/выводов и их типом: - DI -12/15, 30 VDC, из них два ввода можно использовать, как счетные; - AI - 0/4 (4-20 мА, 0-5 В, разрешение 12 бит); - AO - 0/1 (4-20 мА, 0-5 В, разрешение 8 бит); - DO - 4 релейных (30 VDC, 250 VAC), 4 DO - полевые транзисторы "открытый коллектор" (30VDC). Питание MOSCAD-M осуществляется от источника постоянного тока 9 - 30В. Имеется отсек для резервной батареи, которая обеспечивает питание контроллера при отсутствии сетевого напряжения. Контроллер может функционировать в режиме энергосбережения. Источник включен только тогда, когда элементы контроллера активированы программой. RTU переходит в "спящий" режим, когда цепи контроллера не функционируют. Рис. 2.6.1. Контроллер MOSCAD-M. Характеристика процессора Процессор 68VZ328 Частота 33 Мгц 131 Флэш 1 Мб ОЗУ 512 Кб Контроллер имеет возможность принимать решение по управлению самостоятельно, а затем передает данные на верхний уровень. Типовое применение контроллера - контроль состояния клапанов и насосов и управление ими, контроль уровней катодной защиты трубопроводов, состояния окружающей среды, радиации и т. п. MOSCAD-M полностью совместим со всеми аппаратными средствами семейства MOSCAD. Он использует протокол связи MDLC и может совместно работать с ними в составе единой системы SCADA. Коммуникационные вожможности: - порт 1 - RS-485 или RS-232 (конфигурируется программно); - порт 2 - RS-232; - порт 3 - радиоканал. Контроллер легко монтируется на стене, в шкафу или на рейке DIN. Размеры контроллера: 21,3 х 19,4 х 8,3 см (на 3,8 см вверх выступает антенный разъем). Модификации контроллера MOSCAD-M: - F4570 - MOSCAD-M без радио; - F4571/4572 - MOSCAD-M с встроенным радио; - F4573/4574/4575 - MOSCAD-M с внешним радио; - F4580 - MOSCAD-M Plus без радио; - F4581/4582 - MOSCAD-M Plus с встроенным радио; - F4583/4584/4585 - MOSCAD-M Plus с внешним радио. Язык программирования контроллера - "C". MOSCAD-L - это малый ("облегченный") контроллер системы MOSCAD (рис. 2.6.2). Основное применение контроллера - в качестве удаленного терминального устройства. Контроллер имеет модульную конструкцию и включает блок питания, ЦП (центральный процессор) и три модуля ввода/вывода. Резервная аккумуляторная батарея закреплена в конструктивно выделенном для нее месте и предназначена для обеспечения работы контроллера при пропадании сетевого напряжения. Зарядка батареи осуществляется автоматически при наличии напряжении в сети через модуль блока питания, к которому она подключена непосредственно кабелем. 132 Рис. 2.6.2. Контроллер MOSCAD-L. Полностью заряженная батарея сохраняет работоспособным стандартный контроллер MOSCAD-L в течение 17 часов при температуре +25°С. При использовании радиостанции время работы от батареи уменьшается с ростом интенсивности передачи данных. Модуль центрального процессора (ЦПУ) осуществляет управление работой всего контроллера, включая модули ввода/вывода и устанавливается в специально предназначенный для него слот рядом с модулем блока питания (БП). Контроллером MOSCAD-L не поддерживается совместная работа нескольких ЦПУ (резервирование). В ЦПУ применяется 32 разрядный микропроцессор фирмы Motorola 68LC302 с тактовой частотой 16,6 МГц. ЦПУ содержит 256 Кбайт оперативной и 1024 Кбайт Flash памяти. ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием здесь не используется, поэтому операционная система (ОС) может быть легко обновлена простой загрузкой нового кода во Flash, а не заменой ПЗУ. В MOSCAD-L процессор находится только в ЦПУ. Поэтому модули ввода/вывода постоянно соединены с ЦПУ через три последовательные шины данных (одна для каждого модуля) на материнской плате. Исходные данные со входов "отражаются" в памяти ЦПУ его менеджером памяти, что делает их доступными приложению командой SCAN. Число мест ввода/вывода в MOSCAD-L конечно и нерасширяемо. В качестве модулей ввода/вывода могут быть использованы 6AI, 16DI, 8DO и комбинированный модуль Mixed I/O на 8DI, 2AI и 4DO. Максимальные возможности по вводу/выводу: AI -18 (3 x 6), DI - 48 (3 x 16), DO - 24 (3 x 8). Каждый из 16-ти цифровых входов модуля 16DI может быть 133 использован как низкоскоростной счетчик входных импульсов (до 50 Гц). Выходное напряжение 24В может быть использовано для датчиков типа "сухой контакт" или для питания самих датчиков. Все входы имеют гальваническую развязку (5кВ, 100 МОм). Два аналоговых входа (AI) модуля Mixed I/O являются токовыми (4- 20мА) с разрядностью преобразования 13 бит. Релейные выходы способны коммутировать нагрузку до 60 Вт. Модуль 8DO предоставляет 8 релейных выходов. Реле разбиты на две группы по четыре реле с нормально разомкнутыми контактами и с переключающими. Максимально допустимая коммутируемая нагрузка всех реле - 60Вт (для постоянного тока). Для каждого реле существует обратная связь, характеризующая его состояние и доступная из программы контроллера. На всех модулях ввода/вывода нет светодиодных индикаторов, отражающих состояния входов/выходов, но для этого могут быть использованы светодиоды ЦПУ. На передней панели ЦПУ расположены три разъема (четвертый - сменный). Разъемы предназначены для подключения контроллера к другим устройствам. Порт 1 может быть сконфигурирован как 2-х проводной RS-485 или 3-х проводной RS-232; порт 2 - как 7-ми проводной RS-232; порт 3 может не использоваться или в него может быть установлена одна из сменных интерфейсных плат, таких как синхронный или асинхронный RS-232 порт, проводной модем, радиоинтерфейс. На ЦПУ расположена светодиодная матрица из 20 светодиодов, которая отражает состояние многих ключевых функций модуля. Она может быть переключена нажатием на расположенную рядом кнопку для индикации состояния обмена ЦПУ через порты или состояния установленных модулей ввода/вывода. В корпусе для монтажа контроллера предусмотрены посадочные места для понижающего трансформатора и резервной аккумуляторной батареи. Батарея предназначена для обеспечения функционирования контроллера при отсутствии сетевого напряжения. Зарядка батареи осуществляется автоматически. Полностью заряженная батарея сохраняет работоспособным стандартный контроллер MOSCAD-L в течение 17 часов при температуре +25°С. При использовании радиостанции время работы контроллера от батареи уменьшается с ростом интенсивности передачи данных. Контроллер размещается в уменьшенном стальном корпусе NEMA- 4 размером 380 х 380 х 210 мм. 134 MOSCAD-RTU (рис. 2.6.3) - мощный контроллер, поддерживающий большое количество вводов/выводов (максимум 83 модуля, т. е. более 1000 вводов/выводов - зависит от набора модулей). Количество и состав модулей подбирается под конкретный объект. Основные модули для контроллера MOSCAD: 60DI, 16DI плюс 2 счетных входа, 32DO, 16DO, 8DO, 8AI, 4AO, Mixed I/O. ЦПУ контроллера выполнен на микропроцессоре Motorola 68302. Многозадачная ОС, математическое обеспечение пакетного связного контроллера и пользовательская управляющая программа записываются во Flash-память (1Мб). Текущая информация хранится в ОЗУ (до 1,2 Мб). При необходимости ЦПУ может быть доукомплектован математическим сопроцессором. 135 Рис. 2.6.3. Контроллер MOSCAD-RTU в корпусе NEMA. Вычислительные возможности контроллеров и использование различных модулей ввода /вывода позволяют не только принимать входную информацию и перерабатывать по определенным алгоритмам, а также выполнять функции контроля, управления и аварийной сигнализации состояния любого объекта. Для управления объектами могут использоваться алгоритмы практически любой сложности. В библиотеку функций входят специализированные функции для расчета массовых расходов при использовании расходомеров скоростного напора, массовых и объемных расходов при использовании вертушечных расходомеров, а также функция ПИД-регулирования. Для связи с внешними устройствами, в том числе и с другими RTU, в модуле ЦПУ имеются три порта: - порт 1 - RS-485 или RS-232 (конфигурируется программно); - порт 2 - RS-232; - порт 3 - сменный интерфейс (выбирается при заказе): радиомодем, линейный модем, RS-232. Как и все контроллеры семейства, контроллер MOSCAD снабжен резервной аккумуляторной батареей на случай отсутствия сетевого напряжения. Конструктивно контроллер изготавливается в различных вариантах: - в корпусе NEMA-4 (до 6 модулей) размером 500 х 500 х 210 мм; - бескорпусный ("рэковый") вариант для монтажа на 19" стойку. Имеются стойки для размещения 15 модулей ввода/вывода, а также дополнительный стоечный модуль для получения общего количества в 83 модуля ввода/вывода. Обмен данными. Все контроллеры семейства имеют единую систему связи с протоколом обмена MDLC (Motorola Data Link Communication). Каждый контроллер - это ПЛК плюс полнофункциональный пакетный контроллер, способный осуществлять прием, передачу, буферизацию и маршрутизацию пакетов информации в сети MDLC. Протокол позволяет одновременный обмен Host - RTU, RTU - Host, RTU - RTU. При его использовании в системах телемеханики протокол поддерживает: - интегрированные сети с проводными и беспроводными каналами 136 связи; - дистанционный контроль и управление с использованием как процедуры опроса из центра, так и спонтанной передачи информации по инициативе RTU; - проведение нескольких логических сеансов связи одновременно по одному физическому каналу; - передачу информации от удаленных КП к нескольким контрольным центрам и передачу информации от КП к КП, если это необходимо; - технологию"Store & Forward" (запомни и передай дальше) и маршрутизацию пакетов данных, используя пакетные коммуникационные контроллеры ПКК-Р в качестве коммуникационной сети; - точную временную синхронизацию в системе и посылку информации с временными метками с разрешением 2 мс. Организация сбора информации в системе программируется разработчиком, используя следующие процедуры: - циклический опрос из центра (устаревшая технология); - по расписанию (например, каждые 5 минут); - по событию - новая технология, позволяющая снизить нагрузку на каналы связи и ускорить доставку информации в системах с большим количеством контроллеров и сложной сетевой архитектурой; - любой комбинации перечисленных методов. Информация в системе MOSCAD может передаваться от любого RTU к любому, а не только к Host-компьютеру. Передача происходит сразу, как только в этом возникла необходимость, не дожидаясь запроса из центра, по инициативе каждого RTU, точнее его операционной системы или управляющей программы, написанной пользователем или разработчиком системы. При управлении передачей данных драйвером ОС используется протокол MDLC. Если же передача данных находится под управлением прикладной программы, то может быть реализован практически любой протокол связи с контроллерами и устройствами третьих фирм. Причем контроллеры могут использовать практически любые каналы связи: телефонные выделенные или коммутируемые линии, кабельные или воздушные линии связи, витые пары, оптоволокно, радиоканал УКВ. Благодаря наличию в модуле ЦПУ трех портов существует большое количество вариантов взаимодействия контроллеров семейства MOSCAD между собой и с верхним уровнем. Для расширения коммуникационных 137 возможностей в системе предусмотрены дополнительные модемы: - проводной модем (несколько модификаций); - радиомодем MOSCAD 500. Проводной модем. MOSCAD RTU может общаться с контроллером верхнего уровня или с себе подобными по проводному каналу (телефонная сеть) посредством модемов. Каждый модем состоит из двух частей: платы электроники и линейного интерфейса. Плата электроники устанавливается в модуле ЦП (вместо радио-интерфейса, т. е. без сохранения радиоканала в RTU, так как линейный интерфейс модема размещается на месте, предназначенном для радиостанции). Источником питания при этом служит питание контроллера, включая и батарею. Модификация RTU с монтажным шасси предусматривает дополнительное место для линейного интерфейса, что позволяет при необходимости обеспечить как проводную, так и радиосвязь (радиомодем). Возможны три варианта связи: 2-х проводная или 4-х проводная "точка - точка" и 2-х проводная "точка - многоточка". Взаимодействие контроллеров MOSCAD RTU между собой показано на рис. 2.6.4. Рис. 2.6.4. Возможные варианты связи контроллеров MOSCAD. Радиомодем. Радиомодем MOSCAD 500 размещается в ЦПУ. Радиомодем обеспечивает последовательный (пакетный) обмен данными. Модем принимает данные, формирует пакет до 150 бит, а затем пересылает его по радиоканалу. Приемник распаковывает пакет и посылает полученные данные в подсоединенное устройство. Радиомодем MOSCAD 500 выполнен на 138 отдельной панели, которая крепится винтами в шкафу. Рабочая температура - от -40 до + 60 0 С. Связь с верхним уровнем. Для связи контроллеров семейства MOSCAD со SCADA- компьютером предусмотрен интерфейсный контроллер, в качестве которого может использоваться либо обычный контроллер MOSCAD (без модулей ввода/вывода), называемый FIU, либо один из специальных коммуникационных процессоров: MCP-M или MCP-T. Коммуникационный процессор MCP-M передает информацию через порт RS-232 по протоколу Modbus. Этот протокол рекомендуется использовать для связи со SCADA-сервером в системах с небольшим количеством RTU (рис. 2.6.5). Рис. 2.6.5. Взаимодействие контроллеров со SCADA-сервером через коммуникационный процессор MCP-M по протоколу Modbus. Коммуникационный процессор MCP-T (Motorola Communication Processor) предназначен для взаимодействия с локальной компьютерной сетью по протоколу TCP/IP. Контроллер снабжен тремя портами, два из которых могут быть использованы для сбора данных с удаленных RTU с различными скоростями. Дополнительные порты связи c локальной сетью можно организовать с помощью аппаратного устройства Terminal Server, 139 снабдив при этом коммуникационный контроллер специальным программным обеспечением. Возможно дублирование коммуникационного контроллера с управлением от компьютера. Характеристики: процессор - 68360, 25 Мгц, DRAM- 4 Мб, Флэш- 1 Мб. Порты: - порт 1 - Ethernet 10Base-T; - порт 2 - RS-232 или RS-485 (19,2 Кбит/с); - порт 3 и порт 4 - для радиосвязи; - дополнительный терминал-сервер (до 32 портов). Контроллер монтируется в малом корпусе NEMA (38 х 38 х 21 см). Условия эксплуатации: - температура - от 0 до 60 0 С; - влажность - 0 - 90 %. На рис. 2.6.6 приведен пример взаимодействия контроллеров MOSCAD с верхним уровнем через коммуникационный процессор MCP-T. Рис. 2.6.6. Взаимодействие контроллеров MOSCAD с верхним уровнем через коммуникационный процессор MCP-Т по Ethernet TCP/IP. Диагностика. Все контроллеры семейства MOSCAD используют встроенные программы самоконтроля для облегчения идентификации и устранения неисправностей. Прикладные программы сами составляют 140 дефектационную ведомость и передают ее вышестоящей станции. Имеются также диагностические индикаторы на каждом модуле контроллеров. Расширенная программа самодиагностики контроллеров семейства позволяет формировать аварийные сообщения о неисправности модулей, пропадания сетевого напряжения питания, сбоя в работе прикладных программ и т. д. Модули ввода/вывода серии РТ-100. Учитывая ограниченное количество мест для размещения модулей ввода/вывода у контроллера MOSCAD-L, российской фирмой ВИРА Реалтайм разработана серия модулей ввода/вывода PT-100. Каждый модуль представляет собой интеллектуальный ПЛК, предназначенный для взаимодействия с системой. Связь контроллера с модулями осуществляется по последовательному двухпроводному каналу RS-485/232. Модули размещаются рядом с технологическим оборудование или в шкафу вместе с контроллером. На одну шину можно подсоединить до 32 модулей. Серия модулей РТ включает: РТ-121 – 8ТУ (8DO); РТ-124 – 32ТУ (32DO); РТ-128 – 64ТУ (64DO); РТ-132 – 16ТИ (16AI); РТ-134 – 32ТИ (32AI); РТ-114 – 32ТС (32DI ); РТ-118 – 64ТС (64DI); РТ-112 – 16ТС (16DI); РТ-124Т–128ТУ (128DO); РТ-158 – 32ТС/32ТУ (32DI/32DO). Надежность. |