ХАРАКТЕРИСТИКА КАНАЛІВ ВВЕДЕННЯ / ВИВЕДЕННЯ КОНТРОЛЕРІВ

Параметри контролера з точки зору підтримуваних їм каналів введення / виводу часто можуть бути визначальними при виборі. Важливо не тільки кількість каналів вводу / виводу, яка підтримується контроллером, але і різноманітність модулів введення / виведення за кількістю і рівнями комутованих сигналів (струм / напруга), способи підключення зовнішніх ланцюгів до модулів введення / виведення, кількість каналів локального, віддаленого і розподіленого вводу / виведення.

Розглянемо докладніше ці характеристики.

1. Кількість підтримуваних контролером (процесором) каналів вводу / виводу (аналогових, дискретних, швидкісних).

Більшість фірм-виробників постачають на ринок засобів і систем автоматизації сімейства контролерів, кожне з яких розраховане на певний набір виконуваних функцій і обсяг оброблюваної інформації. Серед них є сімейства найменших контролерів (мікро) невеликої обчислювальної потужності, здатних підтримувати максимум кілька десятків вводів / висновків, в основному дискретних. Область застосування таких контролерів - збір даних і системи протиаварійного захисту. Як приклади таких контролерів можна привести контролери сімейства MicroLogix (Allen - Bradley), Direct Logic DL05 (Koyo), Nano (Schneider Electric).

Сімейства малих контролерів здатні підтримувати вже сотні вводів / висновків, виконувати більш складні функції. Ці контролери мають досить розвинений аналоговий введення / виведення, виконують операції з плаваючою точкою і функції П ІД-регулювання. До цієї групи контролерів можна віднести SLC 500 (Allen - Bradley), TeleSAFE Micro6 (Control Microsystems), Simatic 57-200 (Siemens).

Контролери середньої потужності, володіючи достатньою пам'яттю і швидкодією, можуть обробляти вже тисячі змінних дискретного, аналогового і швидкісного типу. Застосовуються для автоматизації невеликих об'єктів процесів видобутку, підготовки та транспортування нафти і газу. Це контролери PLC-5 (Allen - Bradley), Premium (Schneider Electric), Direct Logic DIA05 (Koyo) і ін.

Нарешті, деякі великі фірми виробляють клас контролерів дуже високої обчислювальної потужності, що володіють пам'яттю, вимірюваної мегабайтами і десятка- ми мегабайт. Їх здатність обробляти десятки тисяч змінних і визначила одну з областей застосування - в якості концентраторів інформації, одержуваної від локальних контролерів. Обчислювальні можливості цього класу контролерів дозволяють реалізовувати складні алгоритми (адаптивне, оптимальне управління), що застосовуються при автоматизації безперервних технологічних процесів (переробка нафти і газу, нафтохімія). Найбільш яскравими представниками цієї групи контролерів є ControlLogvc (Allen - Bradley), Simatic 57-400 (Siemens), Fanuc. 90-70 (GE Fanuc), VME (PEP Modular Computers).

2. Різноманітність комутованих сигналів.

Як зарубіжні, так і вітчизняні виробники контролерів комплектують свої вироби широкою гамою модулів дискретного і аналогового вводу / виводу. За кількістю підключаються сигналів розрізняють модулі на 4, 8,16, 32 і 64 каналу. Така різноманітність модулів полегшує підбір необхідної конфігурації контролера, дозволяючи мінімізувати вартість технічних засобів.

Комутовані модулями дискретного введення / виведення сигнали можуть мати різний рівень напруги змінного і постійного струму. Це 12, 24, 48 В постійного струму, 120 і 240 В змінного струму з різними навантаженнями по току.

Рівні комутованих сигналів модулями аналогового вводу / виводу можуть бути найрізноманітнішими. Це 0-5 В, 0-10 В, ± 5 В, +10 В по напрузі і 0-20 мА, 4-20 мА по току. Є і спеціальні модулі для введення в контролери сигналів від термопар і термометрів опору різних градуювань. Наведені тут дані за рівнями сигналів, безумовно, не вичерпують усього розмаїття, представленого на ринку.

Розрізняються модулі вводу / виводу і за способом підключення зовнішніх ланцюгів. До одним модулів зовнішні ланцюга підключаються за допомогою клем з гвинтовими зажимами. Можливо також підключення зовнішніх ланцюгів через знімні термінальні блоки або фронтальні з'єднувачі, що дозволяє проводити заміну модулів без демонтажу зовнішніх ланцюгів. Деякі виробники НТК пропонують системи введення / виводу, в яких зовнішні низьковольтні ланцюги підключаються за допомогою пружинних затискачів.

На лицьовій панелі модулів введення / виведення можуть бути розташовані світлодіоди індикації стану зовнішніх ланцюгів.

Однією з найважливіших характеристик контролерів є їх здатність підтримувати локальний, розширений, віддалений і розподілений введення / виведення.

Під локальним слід розуміти такий введення / виведення, коли модулі вводу / виводу розміщуються безпосередньо на тому ж шасі, на якому розміщений і модуль центрального процесора. Так як кількість слотів в шасі обмежена (максимум 16-18 для деяких контролерів), то і кількість локальних вводів / висновків може бути також обмежена. Перевага локальних вводів / висновків полягає в тому, що вони мають високу швидкість оновлення даних. При всіх інших рівних умовах швидкість обробки цих вводів / висновків дуже висока. Ця характеристика особливо важлива, коли мова йде про регулювання технологічних параметрів.

Для підтримки більшого числа змінних фірми - виробники апаратних засобів забезпечили свої системи можливістю розширення локального введення / виведення. Ці шасі розширення з розміщеними в них модулями введення / виведення з'єднуються між собою спеціалізованим коротким кабелем і можуть бути віднесені максимум на кілька десятків метрів від центрального процесора. Деякі комплекси контролерів здатні підтримувати одне / два шасі розширення, інші - десятки шасі з дуже великою кількістю модулів введення / виведення.

Наприклад, контролери PLC-5 / 40L, PLC-5 / 60L (Alien - Bradley) допускають розширення локального введення / виведення для прискореного відновлення даних (рис. 4.2). Це дозволяє розширеному процесору сканувати до 16 розширених шасі введення / виведення. Розширені шасі можуть бути рознесені на відстань до 30 м від процесора.

Організація розширеного вводу / виводу

Мал. 4.2. Організація розширеного вводу / виводу

Віддалений введення / виведення застосовується для систем, в яких є велика кількість датчиків і інших польових пристроїв, що знаходяться на досить великій відстані (1000 і більше метрів) від центрального процесора. Це відноситься і до об'єктів нафтогазової галузі, часто знаходяться на великих відстанях від пунктів управління. Такий підхід дозволяє зменшити вартість ліній зв'язку за рахунок того, що модулі вводу / виводу розміщуються поблизу польових пристроїв.

Часто канали віддаленого вводу / виводу оновлюються асинхронно по відношенню до сканування процесора. Тому з числа завдань, що використовують віддалений введення / виведення, вирішені можуть бути тільки ге, які не вимагають поновлення введення / виведення на кожному кроці.

Фірми - виробники апаратних засобів автоматизації вирішують проблему віддаленого вводу / виводу по-різному.

Підтримка віддалених вводів / висновків може здійснюватися за допомогою модулів, які називаються «віддалений провідний» і «віддалений ведений». Ведучий модуль розташовується в локальному каркасі контролера і з'єднується кабелем з «віддаленим веденим», який знаходиться в віддаленому каркасі (контролери DL205, DLA05 фірми Коуо, контролер Quantum компанії Schneider Electric). Один провідний модуль може підтримувати 32, 64, 125 ведених. У свою чергу деякі процесори можуть підтримувати декілька провідних модулів. Таким чином, системи управління, побудовані за технологією віддаленого вводу / виводу, здатні обробляти багато тисяч параметрів.

На рис. 4.3 показана реалізація віддаленого вводу / виводу процесорами / 42-240 / 250 контролерів сімейства Direct Logic DL205. Кожен модуль D2-RMSM підтримує один канал віддалених вводів / виводів (до 31 каркаса). Процесор 1) 2-250 здатний підтримувати сім майстер-модулів D2-RMSM.

Інше рішення організації віддаленого вводу / виводу забезпечується вбудованим в процесор портом, граючим

Організація віддаленого вводу / виводу

Мал. 4.3. Організація віддаленого вводу / виводу

роль «майстри» (контролери PLC -5 фірми Allen - Bradley, контролери Premium компанії Schneider Electric).

Розподілений введення / виведення є різновидом віддаленого, з тією лише різницею, що кількість параметрів, яке потрібно «дістати», мало (від декількох параметрів до десятків). Тому рішення із застосуванням каркасів віддаленого вводу / виводу, розрахованих на досить велику кількість параметрів, може виявитися дорогим. У зв'язку з цим деякі фірми пропонують спеціалізовані рішення (система Field Control фірми GE Fanuc, система введення / виведення FLEX I / O фірми Allen - Bradley).

Наприклад, для використання модулів введення / виведення системи FLEX I / O необхідний монтажний рейок, модуль адаптера, джерело живлення, модулі контактної бази та кабель. Один модуль адаптера може підтримувати до восьми модулів контактної бази. Це дозволяє реалізувати 128 дискретних вводів / виводів (або 64 аналогових введення, або 32 аналогових виведення). На рис. 4.4 наведено приклад організації віддаленого і розподіленого вводу / виводу на базі контролерів фірми Allen - Bradley, системи FLEX I / O і мережі Remote I / O.

Розподілений введення / виведення Flex I / O

Мал. 4.4. Розподілений введення / виведення Flex I / O

Одне з рішень розподіленого вводу / виводу - застосування інтелектуальних пристроїв, об'єднаних польовий шиною.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >