Промышленный контроллер: Страница не найдена

Содержание

Конструктив и применение промышленных контроллеров

Конструктив и применение промышленных контроллеров

Промышленные контроллеры можно поделить на несколько подгрупп:
— ПЛК программируемый логический контроллер;
— распределительная управляющая система;
— контроллер на базе PC- технологии.
Промышленный контроллер — это устройство, основным назначением которого является сбор, обработка, преобразование, хранение информации и выработка на основании данных команд управления. Созданы они на бае микропроцессоров, и способны работать в локальных или же в распределительных РВ в соответствии с установленной задачей. Благодаря гибкости ПЛК, для каждого заказчика найдется решение, маломощные или же высокоскоростные ПЛК обеспечат решение в любой 

задаче. В зависимости от технических возможностей ПЛК можно поделить на 5 классов:

— нано;
— микро;
— малые;
— средние;
— большие.
 ПЛК были созданы для замены релейно-контактных схем управления, которые изготавливались на дискретных компонентах — таймерах, счетчиках, реле и элементах жесткой логики. Промышленные контроллеры отличаются от релейных схем принципиально, ПЛК все функции реализованы микропроцессором, соответственно программно.  Один контроллер способен вместить в себя функцию тысячи устройств жесткой логики. При этом качество, быстрота и надежность ни как не зависит от сложности. Применяться ПЛК могут в любой отрасли промышленности. 

 Как правило промышленный контроллер состоит из двух частей, процессорный модуль и система ввода\ввода. Процессорный модель можно поделить на память и процессор, он управляет всей логикой ПЛК. Модуль ввода\вывода представляет собой физически подключаемые устройства ( выключатели, реле-усилители, пускатели и различные датчики), также обеспечивает

связь между процессором, информационными входами и управляющим модулем выхода. 

 Благодаря научному прогрессу, ПЛК имеет широкий спектр функций, не ограниченный практически ничем. Многие компания выпускают промышленные контроллеры, но стоит отметить несколько производителей, которые добились особых успехов в данной области:

Компания ABB:
— промышленные контроллеры AC500-e CO, S500-eCo I/O Module, AC500, S500.

Компания Allen-Bradley:
— контроллеры температуры серии 900-TC;
— программируемые контроллеры серии 2080, 1763, 1766;
— защитные контроллеры и реле серии 440R, 1752.

Компания Ascon tecnologic:
— контроллеры серии  D1, D2, D3, D4, Q1, Q3, Q5;
— контроллеры тем-ры серия M1, M2, M3, M4, M5, X33H, X1, X3, X5;
— термоконтроллеры AC10, AC15, AC20, AC30, AC-SPLIT – AC;
— контроллеры начального уровня с одним дисплеем R38.
— теристорные контроллеры мощности: TH;

Компания Autonics Corporation:
— рамочный фотоэлектрический контроллер BUP;
— контроллеры температуры TZN, TZ, TK, TM, TC, TB42, TCN;
— аналоговые терморегуляторы: TOS, TOM, TOL, TA;
— индикаторы температуры с пятью термодатчиками TT4WM;

— цифрового типа T3NI, T4YI, T4WI, T3SI, T3HI, T4MI, T4LI, T3S, T3H, T4M, T4L, T3hs, T3HA, T4MA, T4LA, T4LP;
— для установок охлаждения TC3YF, TC3YT;  
— контроллеры импульсов MP5S, MP5Y, MP5W, MP5M;
— цифровой развязнной контроллер KPN;
— преобразователь (контроллер технолоческих процессов) CN-6000.

Компания Azbil:
— контроллеры тока AC, WY5317C0, WY5517C, WY5317C0;
— контроллеры ZM, WY5522, WY5122, WY5322;
— контроллеры FC Fan Coil, WY5205, WY5305;
— контроллеры VC VAV с приводом, WY5206, WY5306;
— контроллеры Infilex SC AHU, WY5207, WY5307;
— контроллеры PARAMATRIX-III, WY7400S, WY7400T;
— цифровые контроллеры SDC15, SDC25, SDC26, SDC35, SDC36, SDC45A, SDC46A, SDC45V, SDC46V, SDC45R, SDC46R, DMC10S, DMC10D, DMC10E, SDU10;
— контроллеры газового расхода и контроля товаров MCF, CMS, CMS1500, MPC, CMG, MVF, CML, MCS100, MCW400A100, CMQ-V, FC, MFF100, MFF300.

Компания B&R:
— программируемые логические датчики контроля series X20;

Компания Buschjost:
— контроллеры управления импульсными клапанами для пылевых фильтров series 82870, 83400, 83750;

Французская компания Crouzet:
— контроллеры Crouzet: series Millenium 3;
— нерасширяемые контроллеры Millenium 3 с дисплеем series CD12 / 20;
— нерасширяемые контроллеры Millenium 3 без дисплея series CB12 / 20;
— расширяемые контроллеры Millenium 3 series XD10 / 26.

Компания Datalogic:
— контроллеры температуры Q, E.

Компания Delta Electronics:
— системы числового программного управления NC300, ASD-A2-N, ASD-M-N, ASD-S-N;
— программируемые логические контроллеры (ПЛК) DVP-Eh3/Eh4, DVP-ES, DVP-EX, DVP-SS/SS2, DVP-SA/SA2, DVP-SX/SX2, DVP-SC, DVP-SV/SV2, DVP-SE, DVP-MC, AH500, DVP-PM, DVP-ES2/EX2, DVP-EC3;
— температурные контроллеры DTA, DTB, DTC, DTD, DTV, DTE.

Компания Dynisco:
— серия ATC990.

Компания Eaton:
— компактный программируемый контроллер easyControl;

— модульный программируемый контроллер XC100, XC200, XC-CPU-201, XI, OC.

Компания Eurotherm Controls:
— самописцы-контроллеры series NANODAC;
— одноконтурные температурные и промышленные контроллеры EUROTHERM series 3200, 2200, 2400, 2100;
— многоконтурные контроллеры series 3500, 2704, 2604, Mini8;
— контроллеры мощности series EPower, Epack;
— однофазные контроллеры мощности series Efit.

Компания Foxboro Eckardt:
— контроллеры 718TC, 716TC;
— цифровые контроллеры-регистраторы 740C;
— контроллеры FIELD STATION MICRO 743CB;
— контроллеры SINGLE STATION MICRO 762C.  

Компания Gefran:
— контроллер Gefran 1600, 1800, 2500, 800, 800 R-ETh200.

Корпорация Honeywell:
— контроллеры с программным обеспечением MVC80, MVC80-Dh20, MVC80-Dh20M;
— контроллеры для ГВС и индивидуального отопления Smile SDC;
— контроллеры для solar collector ASC02-01WM, ASC03-10WM, ASC13-10PWM;
— мастер-контроллеры Panther mini (4UI,4DI 2AO, 3DO), Panther (8UI, 4DI 4AO, 6DO), Tiger (8UI, 14DI 4AO, 12DO), Tiger, Lion.

Компания Keyence:
— контроллеры RD, SC, KV.

Компания Lenord+Bauer:
— контроллеры управления движением series GEL8230, 8231, 8235, 8236, 8240, 8241, 8245, 8246.

Компания Mitsubishi Electric Corporation:
— контроллеры серии Alpha и Alpha XL, MELSEC FX, MELSEC System Q, MELSEC L, MELSEC QS/WS.

Компания Moog:
— контроллеры series MSC I, MSC II, Motion Controller, MACS, TMC-4.

Компания NIVELCO Process Control Co: 
— контроллеры MultiCONT, UNICONT PKK, UNICONT PMG-400, UNICONT PMM-300, UNICONT PSW, NIPOWER, UNICOMM, UNICONT PMM-500, UNICONT PDF, UNICONT PGK;
— ПО NIVISION.

Компания OMRON:
— универсальные контроллеры NJ5, NJ3, NX;
— программируемые логические контроллеры C200H; CJ1M; CJ1G; CJ1H; CJ1W; CP1; CP1L-E; CP1H; CJ2M; CJ2H; CS1G/H; CS1D.

Компания Panasonic Electric Works SUNX Co., Ltd:
— контроллеры SF-C10, SF-CL1T264T, NPS, RCM, PS-930/110, CA2.

Компания Pilz:
— контроллеры PNOZmulti, PSSuniversal.

Компания Pro-Face:
— графические контроллеры модульного типа series LT4000M, LT3000.

Компaния Schneider Electric:
— контрoллеры  Logic Controllеr — Modicon M221, Logic Controllеr — Modicon M251, Magеlis SCU, Modicon M238, Modicоn M258, Modicоn TSX Micro, PаcDrive3, PL7, TSX CSY 85, Altivаr IMC, Modicon LMC058;
— контроллeры Modicоn M168, Twido, Zelio Logic;
— контроллeры и модули безопaсности Modicon Quantum, Prevеnta XPS, Prevеnta XPS MC, XPS MP, XPS MF, Unity Prо.  

Предприятие Sick:
— контроллеры безопасности Flexi Classic (UE410 Flexi), Flexi Soft, UE 440,470.

Компания Siemens:
— универсальные контроллеры LOGO;
— SIMATIC S7-200, SIMATIC S7-300, SIMATIC S7-400, SIMATIC S7-1200, SIMATIC S7-1500, SIPLUS.

Компания Sony Precision Technology, Inc.(SPT):
— контроллер Millman.

Компания Vipa:
— серия компактных контроллеров SLIO;

— серия компактных ПЛК 100V;
— серия модульных ПЛК 200V;
— серия высокоскоростных контроллеров ПЛК 300S;
— серия ПЛК, поключаемых к компьютеру, 500S.

Компания Yokogawa Electric:
— контроллеры: UT32A, UT35A, UT52A, UT55A, YS1000, UT750, US1000, UP350, UP550, UP750, UT130, UT150, UT152, UT155, UP150, UM330, UM350, UD310, UD320, UD350;
— контроллеры для обработки информации DA100, DC100, DR130, 231, 240.

Промышленные контроллеры. Программируемые логические контроллеры

Аксессуары / DVP-Eh3 Series / DVP-ES Series / DVP-EX Series / DVP-SS Series / DVP-SA Series / DVP-SX Series / DVP-SC Series / DVP-SV Series / DVP-PM Series / DVP-ES2/EX2 Series / DVP-EC3 Series /


 

■ Общие сведения

Программируемые логические контроллеры серии DVP являются идеальным средством для построения высокоэффективных систем автоматического управления при минимальных затратах на приобретение оборудования и разработку системы.

Контроллеры способны работать в реальном масштабе времени и могут быть использованы как для построения узлов локальной автоматики, так и систем распределенного ввода-вывода с организацией обмена данными по RS-485 интерфейсу.

Для удобства отладки и написания программ разработчики предусмотрели пакет программирования, который не требует существенных ресурсов компьютера и является простым инструментом для всех категорий специалистов.

Используются три языка программирования:

  • LAD (релейно-контактная логика),

  • IL (список инструкций) ,

  • SFC (последовательные функциональные схемы).

Серия DVP объединяет в своем составе:

Продуктовая линия контроллеров DVP. Product Outline

Дополнительное оборудование для контроллеров DVP. Product Outline

DVP-S DVP-SL Модули расширения и аксессуары для DVP-ES2/EX2 Модули расширения и аксессуары для DVP-PM


Правосторонние модули расширения для ПЛК Slim серий


Левосторонние модули расширения для ПЛК Slim серий


Модули, соединительный набор с кабелем


Модули, коннекторы, кабели, карта памяти, коммуникационная карта

RTU Удаленные модули для контроллеров DVP Дополнительные аксессуары для контроллеров DVP Кабели для контроллеров DVP


Конверторы интерфейса, удаленные станции ввода/вывода


Удаленные модули для контроллеров DVP


Карта памяти, терминальные блоки, разветвители интерфейса, адаптеры и т.п.


Кабели для контроллеров DVP

DVPPS Кабели и аксессуары для AH500


Источники питания для контроллеров Delta


несущие рамы, карты памяти и лицензионный ключ для OPC-сервера

Обзор процессорных модулей

DVP-SS
  • Сверхкомпактная серия
  • ЦПУ: 14 точек дискретного ввода/вывода (8DI + 6DO)
  • Модули расширения на 8 и 16 точек ввода/вывода
  • Модули аналогового ввода/вывода
  • Два встроенных коммуникационных порта
  • Большое количество инструкций
  • Высокоскоростные входы/выходы
  • Низкая стоимость
  • Цена (Price List) Выбрать контроллер =>
    DVP-SA
  • ЦПУ: 12 точек дискретного ввода/вывода (8DI + 4DO)
  • Модули расширения общие с серией DVP-SS
  • Объем памяти программ в 2 раза больше, чем в DVP-SS
  • Регистров данных в 5 раз больше чем в DVP-SS
  • Два встроенных потенциометра
  • Два коммуникационных порта
  • Большое количество инструкций
  • Высокоскоростные входы/выходы
  • Цена (Price List) Выбрать контроллер =>
    DVP-SX
    • ЦПУ: 10 точек ввода/вывода (4DI + 2DO + 2AI + 2AO)
    • Встроенный цифровой индикатор, отображающий значение заданного регистра
    • Имеет такие же функции и характеристики как DVP-SA, плюс процессорный модуль имеет дополнительно 2 аналоговых входа (12 бит) и 2 аналоговых выхода (12 бит)
    Цена (Price List) Выбрать контроллер =>
    DVP-ES
    • ЦПУ: 14, 24, 32 и 64 точки дискретного ввода/вывода
    • Множество модулей расширения с различными комбинациями дискретных точек ввода/вывода (8, 16, 24 и 32 входов/выходов)
    • Два коммуникационных порта
    • Большое количество инструкций
    • Высокоскоростные входы/выходы
    • Низкая стоимость
    Цена (Price List) Выбрать контроллер =>
    DVP-EX
  • ЦПУ: 20 точек ввода/вывода (8DI + 6DO + 4AI + 2AO)
  • Имеет такие же функции и характеристики, как DVP-ES, плюс процессорный модуль
  • имеет дополнительно 4 аналоговых входа (10 бит) и 2 аналоговых выхода (8 бит)
  • Низкая стоимость
  • Цена (Price List) Выбрать контроллер =>
    DVP-EH
  • ЦПУ: 16, 20, 32, 48, 64 и 80 точек дискретного ввода/вывода
  • Модули расширения на 8, 16, 32 и 48 точек ввода/вывода
  • Память программ: 16К; Память данных: 10 000 регистров
  • Время выполнения базовой инструкции: 0.24 мкс
  • 4 скоростных счетчика: до 200 кГц
  • 2 импульсных выхода: до 200 кГц
  • Большое количество периферийных устройств
  • Удобные встроенные инструкции для управления позиционированием, для работы с коммуникационными портами и с распределенными устройствами ввода/вывода
  • Возможность расширения до 512 точек ввода/вывода
  • Цена (Price List) Выбрать контроллер =>
    DVP-Eh3

    Компания DELTA ELECTRONICS модернизировала серию высокопроизводительных промышленных контроллеров DVP-EH.

    Второе поколение называется DVP-Eh3, имеет дополнительные функциональные возможности и существенно превосходит старую серию по некоторым параметрам.

    Контроллеры Eh3 сохранили основные характеристики серии EH: высокое быстродействие — 0,24 мкс на базовую инструкцию; память программы – 16 тыс. шагов; возможность расширения до 512 дискретных входов/выходов, а также встроенное управление по 4-м осям (40EH). Кроме этого, контроллеры DVP-Eh3 имеют 2 высокоскоростных 200кГц аппаратных счетчика, 2 высокоскоростных 200кГц импульсных выхода и поддержку инструкций управления движением по 2-м координатам с линейной и круговой интерполяцией, подходящих для большинства видов позиционирования.

    Контроллеры DVP-Eh3 имеют более высокую скорость обмена между базовым модулем и модулями расширения, что позволяет значительно увеличить общую производительность системы. Кроме того, для хранения данных в серии Eh3 есть встроенная Flash-память, что повышает надежность работы программы. Новые прикладные инструкции, поддержка которых добавлена в Eh3, разработаны для трудоемких операций и расширенного управления движением.

    Цена (Price List) Выбрать контроллер =>
    DVP-PM
  • 16 точек ввода\вывода с расширением до 512
  • Память программы: 64К шагов
  • Память данных: 10 000 слов
  • Встроенные RS-232 и RS-485, совместимые с MODBUS ASCII/RTU
  • Цена (Price List) Выбрать контроллер =>
    DVP-SV

    Основные характеристики контроллера DVP28SV аналогичны серии EH:

    • высокое быстродействие — 0,24 мкс/базовую;
    • память программы – 16 тыс. шагов;
    • возможность расширения до 512 дискретных входов/выходов;
    • 4 высокоскоростных импульсных выхода (200кГц) и 2 высокоскоростных аппаратных счетчика (200кГц) для управления движением по 2-м координатам, и т.д.
    • коммуникационные модули расширения Ethernet, DeviceNet, ProfiBus, Modem и др.
    Цена (Price List) Выбрать контроллер =>
    DVP-SC

    Поддержка команд позиционирования

    • 12 входов / выходов, с расширением до 256
    • память программы на 8 тысяч слов
    • высокоскоростные счетчики — до 100кГц
    • импульсный выход до 130кГц.
    • Поддержка комманд управления сервоприводом — DRVI/DRVA/ZRN
    Цена (Price List) Выбрать контроллер =>

    ДОКУМЕНТАЦИЯ

    Руководство по программированию (на русском)

    русскоязычное руководство по программированию ПЛК производства Delta Electronics (Серии DVP)

    Руководство в формате PDF
    Programmable Logic Controllers

    Delta’s DVP Series PLC and high-performance, high-speed and low-price mini PLC are the most efficient instruments that possess the communication capabilities within the industry and are as well the most advanced force in administrative management.
    Within the model, there are great advantages such as numerous built-in convenient commands (with ready connections to the DELTA inverters), easy access to operation and to the communication function monitoring, along with the module-type unit volume (which will save a lot of space), the high process speed, high reliability, and great functions and varieties, included.

    Краткие характеристики контроллеров DVP

    DVP- ES EX SS SA SX EH
    Питание ~220 В + + +
    Питание =24 В + + + + +
    Встроенный потенциометр +
    Переключатель RUN/STOP + + + +
    Встроенные аналоговые вх./вых + + опция
    Встроенные высокоскоростные вх./вых + + + + + +
    Файловые регистры (слов) 1600 1600 10000
    Связь с другими модулями ЦПУ + + +
    Удаленные входы/выходы + + + +
    Встроенный цифровой индикатор (2 разряда) +
    Внешняя карта памяти опция
    Часы реального времени + + +
    Тип памяти EEPROM EEPROM EEPROM SRAM + батарея SRAM + батарея SRAM + батарея
    Память программы (слов) 16К
    Модули дискретных вх./вых. (DI/DO) + + + + + +
    Модули аналоговых вх./вых. (AI/AO) + + +
    Модули скоростных вх./вых. (PI/PO) +
    Модули цифрового ввода/вывода (NI/NO) +

    Выбрать программируемые логические контроллеры DVP  >>>



    Аксессуары  /  DVP-Eh3 Series  /  DVP-ES Series  /  DVP-EX Series  /  DVP-SS Series  /  DVP-SA Series  /  DVP-SX Series  /  DVP-SC Series  /  DVP-SV Series  /  DVP-PM Series  /  DVP-ES2/EX2 Series  /  DVP-EC3 Series  / 

    Промышленные котроллеры — Автоматизация производства «МетКБ»

    Компания «МетКБ» производит и программирует промышленные контроллеры и разрабатывает программного обеспечение для них. Также мы осуществляем внедрение ПО на объекте заказчика.

    Разработка систем автоматизации включает в себя несколько этапов выполнения:

    • оформление технического задания на разработку
    • написание программы
    • внедрение программы: доводка на объекте
    • пусконаладочные работы
    • оформление комплекта эксплуатационной документации

    Возможна автоматизация систем управления предоставление и разработка дополнительных составляющих услуги:

    • технического задания
    • необходимого комплекта рабочей документации
    • комплекта эксплуатационной документации

    Наши проекты по автоматизации производственных систем осуществляются в строгом соблюдении требований ГОСТа и ЕСКД. Все используемые материалы имеют сертификаты Ростеста и Единого таможенного союза.

    Стоимость производства промышленных контроллеров и ПО оговаривается и фиксируется при заключении договора.

    Промышленные контроллеры создаются и программируются высококвалифицированными специалистами. Наши сотрудники гарантируют высокое качество своей работы.

    Общие принципы построения ПК

    Промышленный контроллер – это подсистема, которая управляет работой подключенных к ней устройств. Она не изменяет данные, которые проходят через нее. Допускается только форматирование потока данных для передачи или записи на носитель. К контроллерам могут подключаться каналы связи и некоторые периферийные устройства.

    Каждая машина, автоматически выполняющая операции, имеет в своем составе управляющий контроллер. Это модуль, который обеспечивает логику работы устройства. Контроллер является в таком случае мозгом устройства. Чем сложнее логика рабочего процесса автоматизированной машины, тем сложнее должен быть контроллер.

    Контроллеры определенного назначения и для разных машин соответственно реализуются по-разному. Они могут представлять собой гидравлические и пневматические автоматы, механические устройства, электронные и релейные схемы или компьютерные программы.

    Проектирование и производство промышленных контроллеров

    Зачастую цена проектирования контроллера оказывается выше стоимости его физической реализации. Если контроллер уже встроен в машину массового выпуска, стоимость его проектирования разделена на количество изделий. Стоимость контроллера в таком случае меньше стоимости его изготовления. Обратная ситуация происходит в случае машин, изготовленных в единичных экземплярах.

    Контроллеры на основе реле или микросхем невозможно научить делать другую работу без фундаментальной переработки. Подобной способностью обладают только программируемые логические контроллеры (ПЛК).

    ПЛК представляет собой блок с набором входов и выходов для подключения исполнительных механизмов и датчиков. Его логика управления описывается на основе микрокомпьютерного ядра.

    Идентичные ПЛК могут выполнять разные функции. Для подобных промышленных контроллеров изменения алгоритма работы не требуется переделок аппаратной части. Аппаратная реализация входов и выходов ориентируется на сопряжение с унифицированными приборами. Она мало подвержена изменениям.

    Программируемый логический контроллер

    Программируемый логический контроллер является микропроцессорным устройство. С его помощью осуществляется связь подключенных сигнальных проводов. Комбинации их подключения задаются программой управления на компьютере, а затем вносятся в память контроллера. Это позволяет реализовывать на предприятиях различные автоматизированные системы управления, используя одно микропроцессорное устройство.

    Современные ПЛК – это модульный промышленный контроллер, предназначенный для решения задач локального управления. Их развитие стремится в первую очередь к:

    • уменьшению габаритных размеров контроллера
    • расширению функциональных возможностей машин
    • использованию единого языка программирования

    Принцип действия ПЛК

    ПЛК в большинстве своем представляет собой электронное устройство для исполнения алгоритмов управления. Главным принципом действия является сбор и обработка данных и выдача управляющих воздействий на исполнительные механизмы.

    Промышленные контроллеры такого вида широко распространены в промышленности. Среди них можно выделить контроллеры:

    • Общепромышленные
    • Коммуникационные
    • Контроллеры для управления позиционированием и перемещением
    • С обратной связью

    Классификация ПЛК

    По конструктивному исполнению большинство промышленных контролеров (в том числе и ПЛК) можно разделить на:

    • Моноблочные – конструкция представляет собой единый цельный корпус с устройствами ввода и вывода. Это делает невозможным удаления или замену модулей ввода-вывода.
    • Модульные – конструкция является общей корзиной с модулем центрального процессора и сменными модулями ввода-вывода. Смена модулей в таком случае возможна. За выбор их состава отвечает проектировщик АСУ ТП. Выбор происходит в зависимости от поставленных задач.
    • Распределенные – модули ввода и вывода вынесены за пределы контроллера. Они выполняются в спецкорпусах и соединяются с контроллером при помощи промышленной сети с использованием интерфейсов. Иногда модули расположены на значительном расстоянии от самого промышленного контроллера.

    По количество каналов «ввод-вывод» они могут быть разделены на:

    • нано-ПЛК, с числом каналов менее 16
    • микро-ПЛК (16…100 каналов)
    • средние (100…500 каналов)
    • большие, с числом каналов более 500

    По способу программирования ПЛК делятся на программируемые с помощью:

    • лицевой панели устройства
    • переносного программатора
    • с использованием компьютера

    По виду монтажа контроллеры делятся на:

    • стоечные
    • настенные
    • панельный, которые устанавливаются на дверку шкафа или специальную панель
    • на DIN-рейке (установка внутри шкафа)

    Области применения

    Промышленные контроллеры применяются в различных отраслях промышленности. Также их используют в области образования и в системе профессиональной средней и высшей подготовки.

    Черная и цветная металлургия

    Промышленные контроллеры применяются для управления транспортными операциями на коксовых батареях. Они используются для автоматизации литейных цехов и загрузки доменных печей. Из-за требований безопасности их применяют для задач, связанных с анализом газов и с контролем качества.

    Нефтедобыча

    Кроме областей применения, аналогичных предыдущей отрасли, ПЛК используется на перекачивающих и распределительных станциях, для управления работой и наблюдения за магистральными трубопроводами.

    Металлообработка и автомобильная промышленность

    В этих отраслях промышленности ПЛК имеют наибольшее применение. Промышленные контроллеры применяются на автоматических линиях и сборочных конвейерах, на стендах для испытания двигателей. Их используют на прессах, токарных автоматах, шлифовальных и агрегатных станках, сварочных установках и станках для разрезки.

    Химическая промышленность

    ПЛК используются для управления технологическими установками. Они управляют устройствами смешивания и дозирования продуктов, очистки отходов химического производства. Промышленные контроллеры используются на установках по переработке пластмасс и некоторых агрегатах в производстве резины.

    Транспортные и погрузочно-разгрузочные операции

    Программируемые контроллеры используются при почтовых отправлений, сортировке посылок, конвейерной пересылке. Они осуществляют механизированное управление складскими операциями, упаковку, комплектование изделий на поддонах.

    Другие отрасли

    Промышленные контроллеры могут применяться в текстильной промышленности. Их используют для управления операциями автоматического раскроя тканей и контроля нитей и на транспортных конвейерах.

    В производстве хрусталя и стекольной промышленности контроллеры управляют операциями отрезки и упаковки.

    Устройства управления используются при решении задач, связанных с обеспечением безопасности и охраной. Функциональные возможности и простота внедрения позволяют использовать промышленные котроллеры как учебное пособие. Возможно использовать ПЛК в системе образования.

    Заказать услугу

    Промышленные контроллеры

    Промышленные контроллеры производства АО «ПИК ПРОГРЕСС»

    Встраиваемые промышленные контроллеры производства АО «ПИК ПРОГРЕСС» могут быть использованы как отдельно, для организации приема, обработки и передачи данных, так и в составе шкафов автоматизации.

    Промышленный контроллер УСО-КО (СШМК.467449.029)
    Предназначен для решения задач телемеханики, телеметрии, учета энергоресурсов, и прочих АСУТП объектов промышленности. Может применяться в составе шкафов автоматизации, а также как самостоятельное устройство для организации приема, обработки и передачи данных по различным каналам связи, в т.ч. GPRS. Взаимодействует с оборудованием и верхним уровнем АСУТП по различным коммуникационным интерфейсам и стандартным информационным протоколам. Выполняет функции интеллектуального УСО.

    Промышленный контроллер УСО-К2-32-16-2Q (СШМК.424233.045)
    Прибор имеет модульную конструкцию, состоящую из измерительной части и процессорного модуля, построенного на процессоре AM3358 (32 бита, 600-1000 мГц) с памятью 512 Мб. Служит для измерения нормированных сигналов постоянного тока, считывания состояния телесигнализации, подсчета импульсов, проведения расчетов, выполнения команд телеуправления, обработки и передачи результатов измерения по гальванически изолированным интерфейсам RS-485, Ethernet. Используется для промыслового контроля и учета продукции нефтяных скважин. Позволяет производить поверку шкафа телемеханики без необходимости демонтажа всего шкафа. Может быть использован в любых системах телемеханики одновременно в качестве контроллера телемеханики и измерительного модуля.

    Промышленный контроллер УСО-К32-16-2Q (СШМК.424233.043)
    Прибор имеет модульную конструкцию, состоящую из измерительной части и процессорного модуля. Служит для измерения нормированных сигналов постоянного тока, считывания состояния телесигнализации, подсчета импульсов, проведения расчетов, выполнения команд телеуправления, обработки и передачи результатов измерения по интерфейсам RS-485, Ethernet. Используется для промыслового контроля и учета продукции нефтяных скважин. Позволяет производить поверку шкафа телемеханики без необходимости демонтажа всего шкафа. Может быть использован в любых системах телемеханики одновременно в качестве контроллера телемеханики и измерительного модуля.

    Промышленный контроллер PM-VDX (СШМК.467449.028)
    Специально предназначен для решения задач «полевой» автоматизации в составе шкафов АСУТП, а также как самостоятельное устройство. По своим возможностям не уступает контроллеру УСО-КО. Расширение функционала устройства возможно при помощи плат расширения формата PC/104.

    Разбираемся с опциями промышленных контроллеров

    Когда дело доходит до контроллеров, производители и промышленные компании часто склонны оставить в покое то, что работает достаточно хорошо. В конце концов, при правильном обслуживании программируемые логические контроллеры (ПЛК) могут работать бесперебойно, надежно контролируя процессы и выполняя другие важные функции в течение многих лет без необходимости замены.

    Но все оборудование рано или поздно достигает конца своего жизненного цикла. А иногда компания может захотеть добавить новые функции для улучшения контроля над системой.В этом случае компания начнет присматриваться к ПЛК и спрашивать партнеров-системных интеграторов, каким должен быть их путь обновления и следует ли им добавлять новые технологии.

    Часто выбор не вызывает затруднений. Если предприятие использует определенное семейство ПЛК в течение дюжины лет, то, скорее всего, нет особого смысла в переходе на программный контроллер, работающий на промышленном ПК. «Необходимо учитывать поддержку, запасные части и стоимость владения, — говорит Марк Брадо, менеджер по проектированию автоматизации в JNE Consulting.«Вы не хотите продавать им что-то более сложное, чем им нужно».

    Фрэнк Бургер, старший специалист по автоматизации Avanceon, согласен. «Большинство наших клиентов имеют установленную базу, и для них важно управлять запасами запасных частей. Им также необходимо управлять потребностями в обучении своих технических специалистов, которые должны обслуживать этот материал в долгосрочной перспективе», — говорит Бургер.

    По этим причинам производители склонны искать технологии управления, которые, хотя и не идеальны, надежно выполняют свою работу.Несмотря на то, что промышленность полагается на проверенные временем решения, стоит остановиться и просмотреть варианты контроллеров до того, как возникнет необходимость в обновлении.

    Программируемые логические контроллеры Allen-Bradley Micro820. ПЛК под любым другим названием
    Полвека назад ПЛК были разработаны как решение проблемы ограничений логических систем с электрическими реле. Они позволили инженерам разрабатывать, модифицировать и расширять функциональные возможности систем управления за счет программных, а не аппаратных изменений. Это означало, что больше не будет комнат, заполненных проводкой.Теперь, в 21 веке, ПЛК по-прежнему ценятся за их неизменную надежность управления технологическими процессами.

    За прошедшие годы производители ПЛК, такие как Rockwell, Siemens и Mitsubishi Electric, добавили в функциональные возможности ПЛК новые возможности, в том числе интегрированное управление сервоприводами и приводами, сетевые коммуникации, расширенное управление процессами, а также настраиваемое и основанное на событиях сканирование ввода-вывода. По мере того, как начали появляться такие сложные функциональные возможности, промышленность стала отличать эти передовые контроллеры от менее сложных ПЛК, придумав термин «программируемые контроллеры автоматизации» (PAC).С момента введения термина PAC в 1990-х производители использовали его, чтобы отличить свои усовершенствованные контроллеры от более простых ПЛК, хотя границы размылись, и эти термины часто используются взаимозаменяемо. ПЛК и ПАК служат приблизительно одной и той же цели, но ПЛК обычно предназначены для базового дискретного управления, а ПАК используются, когда требуются сложные функции или инфраструктура.

    Большинство классических ПЛК используют форму программирования на основе памяти, где адреса тесно связаны со структурой физической памяти, говорит Нейт Кей, старший инженер проекта Martin CSI.«Принимая во внимание, что с PAC вам не нужно беспокоиться об этом. [PAC] достаточно интеллектуальны, чтобы вы могли сосредоточиться на написании на языке программирования, и они управляют памятью в фоновом режиме», — говорит Кей. PAC также позволяют программировать на основе тегов, что повышает гибкость и масштабируемость, позволяя назначать теги функциям до привязки к конкретным адресам ввода-вывода или памяти.

    Классические ПЛК по-прежнему занимают свое место, потому что они экономичны, просты и могут работать годами, говорит Кей.Их также может быть легче поддерживать и устранять неполадки для тех, кто не имеет опыта управления. «PAC часто хорошо подходят для управления более крупными процессами и интеграции таких вещей, как безопасность, движение, распределенный ввод-вывод и сетевые коммуникации», — говорит он. В случае с ПЛК вам, как правило, придется добавлять аппаратные модули для выполнения таких задач.

    Сегодня, когда вы видите термин PAC, он обычно относится к продукту более высокого класса в рамках общей линейки продуктов, говорит Бургер. Поскольку PAC и ПЛК от поставщика часто используют одно и то же аппаратное обеспечение, но с разными программными возможностями, большинство людей склонны называть их ПЛК.

    Программируемый логический контроллер Siemens Simatic S7-300. Промышленные ПК
    Осуществление управления цехом на ПК повышенной прочности, называемом промышленным компьютером, не является новой концепцией. Линия Allen-Bradley SoftLogix, которая работала в операционных системах Windows 7 и Windows Server 2008, была ярким примером. По словам Бургера, программные ПЛК имеют ту же среду программирования и микропрограмму, что и физические ПЛК. «Программный ПЛК программируется и работает так же, как и ПЛК, просто размещается на компьютере, а не на собственном оборудовании», — говорит он.Но ПК могут запускать несколько приложений и, как правило, не являются выделенными контроллерами. В результате некоторые поставщики прекратили продажу такой продукции. Например, Allen-Bradley прекратила активную поддержку SoftLogix.

    Еще одна проблема, о которой следует помнить при работе с промышленными ПК (IPC), — это необходимые обновления и исправления, как и для любого ПК. Бургер говорит, что промышленные компьютеры — это не обязательно технология, «вы ожидаете безотказной работы в течение 10 лет без отключения питания. Это именно то, что вы ожидаете от ПЛК или PAC.Мы заменяем старые решения ПЛК, которые были установлены более 30 лет назад, и это все еще оригинальное оборудование. У вас нет этого в среде ПК».

    Эндрю Абрамсон, директор по работе с клиентами в Grantek, придерживается той же точки зрения. «По большей части мы видим, что промышленные ПК убираются из производственных цехов, где это возможно, и эти функции переносятся в централизованную виртуальную среду в сочетании с тонкими клиентами на производственных цехах, — говорит Абрамсон.

    Виртуализированной средой может быть либо локальный центр обработки данных, либо облачное хранилище.Драйверы для этой миграции с физического на виртуальный (P2V) исходят от ИТ-специалистов и включают в себя защиту от будущих изменений, сокращение занимаемой площади оборудования, лучшее резервное копирование/избыточность, более низкое среднее время восстановления (MTTR), повышенную безопасность и централизованное расположение управления. добавляет Абрамсон.

    IPC, безусловно, используются в производственных цехах, но в наши дни обычно используются в качестве интерфейса оператора с тонким клиентом. «ПЛК принимает все эти решения как бы в вакууме без участия человека. Но на самом деле там есть человек, и он хочет иметь возможность запускать и останавливать систему и делать, например, ваниль вместо шоколада», — говорит Бургер.Операторы должны иметь возможность наблюдать, что происходит в процессе в любой момент времени. Им нужно окно в процесс, чтобы иметь возможность вносить изменения. Роль промышленного компьютера заключается в том, что он выступает в роли ЧМИ, открывающего окно в процесс. Как правило, у вас есть ПЛК, работающий в тандеме с ЧМИ на промышленном компьютере, чтобы обеспечить полную функциональность.

    С другой стороны, по словам Кея, IP-камеры имеют некоторые преимущества в качестве контроллеров. «Вы можете запускать базы данных, преобразователи протоколов и менеджеры рецептов [на IPC]; вы даже можете запустить свое программное обеспечение SCADA и MES на том же промышленном ПК, который вы используете в качестве контроллера автоматизации.”

    Но это связано с компромиссами, присущими упомянутой выше платформе ПК. «Операционные системы Windows и Linux не оптимизированы для обеспечения высокой производительности в детерминированных промышленных приложениях, — говорит Кей.

    Бургер отмечает, что управление на основе IPC лучше всего подходит для специализированной среды типа НИОКР, где требования не известны заранее и могут резко измениться. «Вам нужна платформа, которая способна делать совершенно разные вещи с течением времени», — говорит он.В этом случае система может выйти из строя довольно быстро, [исходя из] времени, необходимого для завершения проверки концепции, скажем, год или около того. И «если вы хотите разработать программу, например, на C++ или C#, вы не сможете сделать это на большинстве ПЛК или PAC», — добавляет он.

    IPC также используются в тех случаях, когда может не быть существующего сервера или сетевой инфраструктуры для поддержки архитектуры тонкого клиента. Они также используются там, где требуется немедленная вычислительная мощность, например, в машинном зрении, добавляет Абрамсон.

    Суть в том, что системы управления не являются универсальными. Небольшой традиционный ПЛК может удовлетворить требования небольшой упаковочной машины, в то время как для полного управления упаковочной линией может потребоваться ПКК с расширенными функциональными возможностями.

    «Каждая система уникальна, и при выборе решения для управления мы всегда начинаем с рассмотрения требований пользователя и функциональных требований, — говорит Абрамсон. Если вам предстоит обновление, заручитесь помощью надежного партнера-системного интегратора, чтобы взвесить затраты и преимущества различных архитектур, включая первоначальные капитальные вложения, текущие расходы на обслуживание, техническую сложность клиента, а также риски или функциональные возможности, присущие этим архитектурам. технологии.

    Техника управления | Выбор промышленного контроллера: взгляд за пределы основ

    Большинство промышленных контроллеров, таких как программируемые логические контроллеры (ПЛК) и программируемые контроллеры автоматизации (ПАК), могут выполнять основные функции, такие как управление в реальном времени соединениями дискретного и аналогового ввода/вывода (В/В). На самом деле, этот тип функциональности присущ большинству контроллеров, при этом основной проблемой является возможность обработки необходимого количества точек ввода-вывода, которое обычно легко установить.

    При выборе промышленных контроллеров часто обращают внимание на другие возможности, такие как обработка данных, обмен данными и высокоскоростное управление. Может помочь определение функций, необходимых для выбора и внедрения контроллеров, и знание того, как функции улучшают дизайн.

    Функции обработки данных

    Современные контроллеры с расширенным программированием на основе имен тегов имеют различные возможности обработки данных, включая встроенную регистрацию данных. Некоторые расширенные контроллеры также могут взаимодействовать со стандартными базами данных в системах уровня предприятия, таких как система планирования ресурсов предприятия (ERP).

    Запись данных непосредственно на USB-накопитель, подключенный к контроллеру, является важной функцией и часто требуется во многих приложениях. Контроллеры с функциями регистратора данных часто поддерживают отформатированный USB-накопитель или карту MicroSD, каждая из которых имеет до 32 ГБ памяти.

    Регистрация данных обычно осуществляется по событию или по расписанию. События инициируются изменениями состояния, такими как переход границы логического тега. Регистрация данных по расписанию настроена на регулярные промежутки времени, например, каждую минуту, час, день или месяц.

    Количество тегов, которые могут быть зарегистрированы, часто ограничено, но для каждого запланированного или инициированного события должно храниться не менее 50 значений тегов. Системные ошибки также должны храниться с указанием времени и даты ошибки или события. Имя файла журнала должно быть настраиваемым или создаваться автоматически в зависимости от предпочтений пользователя.

    Помимо локальной регистрации данных, некоторые контроллеры могут обмениваться данными с корпоративными системами информационных технологий (ИТ). Одним из примеров является сервер OPC, подключенный к контроллеру.Это позволяет серверу в режиме реального времени собирать данные с контроллеров на заводе, а также извлекать, добавлять, удалять и обновлять записи данных в стандартной базе данных. Это достигается за счет поддержки подключений к базе данных, совместимой с Microsoft Access, сервером структурированного языка запросов (SQL) или открытым подключением к базе данных (ODBC).

    Несколько программных инструментов, представленных на рынке, включая KepWare KEPServerEX, позволяют пользователю установить соединение между корпоративной ИТ-системой и ПЛК, что позволяет собирать данные с ПЛК и сохранять их в базе данных.Усилия по настройке этих серверов часто минимальны, и пользователь может собирать только те данные, которые ему нужны для его процесса.

    Эти возможности базы данных предоставляют практические приложения для отслеживания движения материалов и производственных показателей. Контроллер, выполняющий фактические производственные задачи, может отслеживать ход производства, чтобы обеспечить оптимизацию времени производства. Он также может отслеживать расход материалов. Эта информация может быть использована для корректировки запасов, чтобы обеспечить наличие материалов, когда это необходимо.

    Эти возможности также можно использовать для отслеживания состояния продукта от начала до конца путем регистрации производственных данных по мере изготовления детали или продукта. Статус конечного продукта сохраняется, а встроенные в базу данных функции отметки даты/времени могут использоваться для обеспечения качества или требований аудита.

    Коммуникационные возможности

    Еще одной важной характеристикой, которую следует учитывать при выборе контроллера автоматизации, являются коммуникационные возможности.Должны быть доступны несколько портов Ethernet и последовательной связи, чтобы обеспечить простую интеграцию с человеко-машинными интерфейсами (ЧМИ), моторными приводами и другими устройствами (рис. 1).

    Эти высокоскоростные порты Ethernet также можно использовать для одноранговых сетей (P2P) или сетей бизнес-систем. Именно здесь важна поддержка протоколов EtherNet/IP (ODVA) и Modbus TCP/IP Ethernet.

    Должны быть предусмотрены другие коммуникационные порты для входа/выхода USB, мини-USB, MicroSD, удаленного ввода-вывода, RS-232 и RS-485.

    Эти соединения обеспечивают простой доступ к программированию, подключение к высокоскоростным устройствам, таким как приводы, и интеграцию ЧМИ для мониторинга оператором. Они также позволяют отправлять исходящую электронную почту, подключаться к сканеру/клиенту и адаптеру/серверу, а также использовать другие коммуникационные функции для удаленного доступа.

    Доступны приложения для удаленного мониторинга

    , позволяющие пользователям подключаться к контроллерам с помощью Wi-Fi (беспроводная связь IEEE 802.11x) или сотовых сетей. Удаленный пользователь может контролировать локальный контроллер с помощью пользовательских тегов, сконфигурированных для удаленного доступа к базе данных тегов.

    Современные контроллеры должны иметь встроенную защиту, при которой удаленные функции должны быть разрешены в аппаратной конфигурации, связанной с удаленным доступом, с каждым тегом в базе данных, выбранным для разрешения удаленного доступа к нему. Кроме того, как и для любого устройства, к которому можно получить доступ из Интернета, в целях безопасности настоятельно рекомендуется использовать брандмауэр. Несмотря на то, что функция удаленного доступа для контроллера может и должна быть настроена с защитой паролем, безопасное и зашифрованное VPN-подключение является лучшей практикой из-за угроз безопасности в Интернете (рис. 2).

    Еще одна функция защиты, связанная с доступом к удаленному контроллеру, — это разделение учетных записей и IP-адресов, позволяющее загружать, скачивать или редактировать программы пользователями, имеющими подключение удаленного доступа. Одна учетная запись не должна разрешать удаленный мониторинг и модификацию программы.

    Контроллер должен поддерживать приложения удаленного мониторинга и обеспечивать необходимую безопасность. Авторизованные пользователи должны иметь возможность подключать свои смартфоны или планшеты к контроллеру для удаленного мониторинга в режиме реального времени с помощью Wi-Fi или сотовой связи.

    Дополнительные функции веб-сервера в контроллере позволяют удаленно устранять неполадки с помощью системных тегов, журналов ошибок и истории событий, а также позволяют удаленным пользователям просматривать файлы данных, записанные на флэш-накопитель контроллера или карту MicroSD.

    Управление высокой скоростью

    Еще одной характеристикой, определяющей выбор современного контроллера, является возможность управления движением и другими высокоскоростными приложениями. Для выполнения этих функций необходим высокоскоростной ввод-вывод, а также мощный процессор и возможность приоритизации высокоскоростных задач.

    Хотя некоторые контроллеры обеспечивают координацию между многими осями движения, даже скоординированное движение между двумя осями обычно требует специального оборудования и встроенных функций контроллера. Для начала требуются модуль высокоскоростного вывода (HSO) и модуль высокоскоростного ввода (HSI). Модуль HSO генерирует импульсы и команды направления для управления сервоприводами, управляющими двумя или более серводвигателями. Эти команды импульса и направления могут управлять различными приложениями, такими как резка по длине, сшивание и скоординированные перемещения по осям X-Y.

    Функция регистрации также может быть доступна для команд перемещения, генерируемых модулем HSO. Функция регистрации может инициировать несколько внутренних и внешних событий, связанных с положением, используя встроенный ввод-вывод модуля. Входной сигнал от датчика через модуль HSI может использоваться для запуска или остановки движения, захвата положения обратной связи энкодера, включения/выключения или импульсного выхода.

    Программируемый барабанный переключатель (PDS) и программируемый концевой выключатель (PLS) обеспечивают дополнительные возможности высокоскоростного управления.PDS позволяет контролировать несколько устройств, таких как энкодеры, на частоте до 1 МГц. Эти входные сигналы используются для координации и управления выходами со скоростью до десятков тысяч раз в секунду. Этот тип аппаратной конфигурации обеспечивает точное и точное управление движением независимо от времени сканирования контроллера, которое может варьироваться в зависимости от загрузки процессора.

    Инструкция PLS работает как механический вращающийся кулачок с концевыми выключателями, но виртуальной формой кулачков можно управлять в режиме реального времени.Поскольку эта функция часто работает в сочетании с HSI, она полностью не зависит от загрузки процессора и соответствующего времени сканирования, что обеспечивает точную и воспроизводимую синхронизацию для высокоскоростных приложений.

    Регистрация данных, связь, движение

    При выборе ПЛК, PAC и других промышленных контроллеров пользователи должны думать не только об основных требованиях к управлению и вводу-выводу. Для многих приложений контроллеры (рис. 3) также нуждаются в обширных возможностях регистрации данных и связи, а также для управления высокоскоростными приложениями, такими как координированное движение.

    Винн Полк — менеджер по продуктам группы автоматизации, AutomationDirect. Под редакцией Марка Т. Хоске, контент-менеджера, Control Engineering , CFE Media, [email protected]

    КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Контроллеры автоматизации производства

    Выбор контроллеров автоматизации производства должен больше опираться на основы

    Контроллеры помогают с обработкой данных, связью

    Высокоскоростное управление перемещением — это функция заводского контроллера.

    Рассмотрим это

    Существующие контроллеры могут нормально работать, но какая конкурентоспособность теряется при современном функционале?

    Назад к основам: сокращения

    Сокращения в этой статье включают:

    ЦП: центральный процессор

    ГБ: гигабайт равен 1000 МБ (первоначально 1024), 1 мегабайт равен 1 миллиону байт

    Ввод/вывод: ввод/вывод

    IP: интернет-протокол

    ИТ: информационные технологии

    МГц: мегагерц, 1 миллион герц

    MicroSD: безопасный цифровой MicroSD

    ODBC: открытое подключение к базе данных

    ODVA: Открытая ассоциация поставщиков DeviceNet, теперь известная как ODVA, представляющая несколько протоколов промышленных сетей, включая протокол промышленного Ethernet EtherNet/IP.

    OPC: OLE для управления процессами (OLE: связывание и встраивание объектов), из OPC Foundation

    PAC: программируемый контроллер автоматизации

    ПЛК: программируемый логический контроллер

    SQL: язык структурированных запросов, используемый для связи с реляционными базами данных

    TCP/IP: протокол управления передачей, интернет-протокол

    USB: универсальная последовательная шина

    VPN: виртуальная частная сеть

    ОНЛАЙН дополнительный

    Биография автора

    Винн Полк (Winn Paulk) — менеджер по продуктам группы средств автоматизации в AutomationDirect.Более 25 лет он занимается проектированием, программированием, установкой, обслуживанием и ремонтом широкого спектра автоматизированного оборудования в различных отраслях промышленности. Он присоединился к AutomationDirect 10 лет назад в качестве инженера технической поддержки и в течение 7 лет был инженером по продукту в группе средств автоматизации. До прихода в AutomationDirect он работал в различных отраслях промышленности, включая производство промышленных тканей, литье под давлением и механическую обработку, сборку и изготовление изделий.

    Есть ли у вас опыт и знания по темам, упомянутым в этом содержании? Вам следует подумать о том, чтобы внести свой вклад в нашу редакционную команду CFE Media и получить признание, которого вы и ваша компания заслуживаете.Нажмите здесь, чтобы начать этот процесс.

    Промышленный контроллер

    с поддержкой IoT и расширенными функциями обработки данных: обзор Hitachi

    1. Введение

    Для осуществления управления в режиме реального времени контроллеры, контролирующие работу производственных площадок и оборудования и механизмов, захватывают необходимые входные сигналы датчиков от оборудования и механизмов, выполняют вычисления с высокой скоростью, как указано в программах (логика управления), которые кодируют управление операций и выводить результаты вычислений на такие устройства, как приводы, в виде выходных сигналов.

    Поскольку производственные площадки содержат оборудование и механизмы, выполняющие крупномасштабные операции, они часто представляют собой среду с суровыми температурами и шумовыми условиями, для которых требуются контроллеры, устойчивые к окружающей среде и шуму. Сегодняшние все более совершенные операции управления также требуют производительности в реальном времени, которая может выполнять последовательности процессов за миллисекунды или десятки миллисекунд.

    По мере развития компьютерных технологий процессы управления все чаще записываются на языках программирования, соответствующих стандарту Международной электротехнической комиссии (МЭК) 61131-3, который позволяет использовать объектно-ориентированное программирование в дополнение к обычным программам релейной логики.Растет потребность в стандартных международных спецификациях для решения проблемы глобализации производственных площадок, а также потребность в стандартизации в ответ на IEC 61131-3 и PLCopen *1 .

    Сети используются для включения более совершенных систем управления, управляемых несколькими подключениями к оборудованию, машинам и информационным системам. Сети управления используются для обеспечения подключения к сети, необходимого для входных и выходных сигналов, которые контроллеры используют для приложений управления.

    Эти сети обычно поддерживают большое количество устройств. Использование стандартизированных языков программирования и сетей управления должно стать все более распространенным явлением для контроллеров в ближайшие годы. Достижения в области полупроводниковых технологий также должны значительно повысить производительность контроллера в режиме реального времени, и ожидается спрос на приложения, основанные на Интернете вещей (IoT), на производственных площадках. Ожидается, что приложения IoT на производственных площадках обеспечат такие преимущества, как повышение эффективности производства, обеспечение качества, более быстрая доставка, снижение затрат и профилактическое обслуживание.Использование большого количества сигналов, обрабатываемых контроллерами, будет эффективным для достижения этих преимуществ.

    В следующем разделе описывается новая модель промышленного контроллера с поддержкой IoT, разработанная Hitachi. В эту модель добавлены новые функции, которые позволяют обрабатывать большое количество сигналов в режиме реального времени и использовать их в качестве данных.

    *1
    PLCopen® является зарегистрированным товарным знаком ассоциации PLCopen.

    2. Промышленный контроллер с поддержкой Интернета вещей

    Гибридная модель серии HX (HX Hybrid) — это промышленный контроллер с поддержкой Интернета вещей, разработанный Hitachi, который обеспечивает функции программируемого логического контроллера (ПЛК) и сетевые функции, а также расширенные функции обработки данных.HX Hybrid может выполнять программы обработки данных для приложений IoT на производственной площадке, одновременно выполняя операции управления. Он обеспечивает беспрепятственное соединение между производственной площадкой и информационной системой, ускоряя разработку промышленных приложений IoT (см. рис. 1).

    С точки зрения информационной системы хоста производственная площадка функционирует аналогично программному обеспечению для обработки данных. Причина в том, что производственная площадка, закодированная программой управления контроллера, может быть проверена с использованием протокола обработки данных, предоставленного программой обработки данных контроллера, и процессы, связанные с процессами данных в контроллере, также могут быть созданы программой обработки данных.Эта конфигурация эффективно превращает производственную площадку в программное обеспечение для виртуальной обработки данных, обеспечивая более гибкое построение систем для реализации промышленных приложений IoT. Это известно как концепция программно-определяемого контроллера (SDC). Его определяющие элементы описаны ниже.

    Рис. 1. Концепция HX Hybrid HX Hybrid органично соединяет производственную площадку (плоскость управления) с информационной системой (плоскость данных), ускоряя работу приложений промышленного Интернета вещей (IoT) за счет объединения данных и функций управления.

    2.1 КСД

    Концепция SDC может быть описана следующим образом: SDC определяется как контроллер, который может гибко изменять свою работу в ответ на действия хост-системы, не влияя на текущие операции управления (см. рис. 2).

    HX Hybrid — это контроллер, реализующий концепцию SDC. Он выполняет как логику управления, так и программы данных, совместно использует данные управления в приложениях управления и данных, позволяет редактировать программы данных в режиме онлайн, подключается к платформам IoT, обрабатывает данные для обеспечения эффективного использования и выполняет граничные вычисления на площадке (см. рис. 3).

    Рисунок 2—Концепция SDC SDC — это контроллер, который может гибко изменять свою работу в ответ на действия хост-системы, не влияя на текущие операции управления.

    Рис. 3—HX Hybrid На фотографии показан промышленный контроллер серии HX Hybrid с поддержкой IoT.

    2.2 Среда выполнения для обработки данных

    Контроллеры серии

    HX предназначены для того, чтобы производственная площадка функционировала как программное обеспечение, выполняя функции, которые ранее выполнялись специальным оборудованием.Открытое оборудование (процессор общего назначения и операционная система) используется для компенсации любых задержек в системе, поддерживая ее на требуемом уровне управления. Чтобы один гибридный контроллер HX мог выполнять как функции ПЛК, так и языки программирования обработки данных (C/C++), в нем применяется контейнерная технология со встроенными контейнерами управления и контейнерами данных, которые позволяют независимо выполнять операции управления и процессы обработки данных (см. Рисунок 4).

    Операции управления записываются и отлаживаются в среде разработки управляющей логики, а процессы обработки данных записываются и отлаживаются в среде разработки программ данных.Оба типа программ хранятся и выполняются в отдельных контейнерах, что обеспечивает беспрепятственную связь между производственной площадкой и информационной системой. Благодаря тому, что каждый тип программы может работать независимо, программы данных можно редактировать во время выполнения операций управления, что позволяет редактировать онлайн для улучшения или обновления программ данных, не влияя на производственную деятельность на производственной площадке.

    В дополнение к входным и выходным сигналам, используемым для выполнения операций управления в режиме реального времени, HX Hybrid поставляется с EtherCAT-совместимыми функциями в качестве стандартной функции.EtherCAT позволяет подключать устройства, используемые на производственных площадках, и ожидается, что его популярность в качестве сети управления будет расти. HX Hybrid также совместим с другими широко используемыми сетями систем управления, такими как PROFINET *2 , PROFIBUS *3 , DeviceNet *4 , FL-net и Modbus *5 . HX Hybrid обеспечивает беспрепятственное соединение между производственной площадкой и информационной системой, предоставляя функцию шлюза от информационной системы в виде сети системы управления.

    Сеть информационной системы имеет серверные функции, основанные на связывании и внедрении объектов для унифицированной архитектуры управления процессами (OPC UA) *6 . Функции сервера OPC UA можно использовать для простого обеспечения двустороннего обмена управляющими данными с информационной системой. Существует также среда разработки для инженеров информационных систем, которая может запускать программы C/C++, использующие контейнеры данных, предоставленные HX Hybrid для запуска программ обработки данных, и обеспечивает беспрепятственное применение Интернет-протокола (IP) с использованием программ C/C++.

    Программы обработки данных могут управляться в четырех независимых контейнерах данных и имеют функцию онлайн-модификации, которая позволяет переписывать программы обработки данных во время выполнения операций управления.

    Рис. 4. Контейнеры HX Hybrid HX Hybrid имеет контейнеры, которые обеспечивают независимое выполнение операций управления и обработки данных.

    *2
    PROFINET зарегистрированная торговая марка PROFIBUS Nutzerorganisation e.V.
    *3
    PROFIBUS зарегистрированная торговая марка PROFIBUS Nutzerorganisation e.V.
    *4
    DeviceNet является товарным знаком ODVA, Inc.
    *5
    Modbus является зарегистрированным товарным знаком Schneider Electric USA, Inc.
    *6
    OPC UA является зарегистрированным товарным знаком OPC Foundation.

    2.3 Совместное использование данных между операциями управления и обработкой данных

    HX Hybrid имеет функцию совместного использования данных, которая позволяет обмениваться управляющими данными, используемыми в операциях управления, с программами обработки данных.Данные, совместно используемые этими программами, заранее регистрируются в среде программирования, используемой для выполнения операций управления. Данные регистрируются путем указания тех же имен переменных, которые используются в программе управления (логика управления).

    Имена переменных, зарегистрированные в программах управления, могут быть извлечены в виде заголовочных файлов программами обработки данных. Те же самые имена переменных, которые используются в программах управления, могут использоваться в программах обработки данных.

    Поскольку совместное использование данных выполняется автоматически как часть операций управления, обеим программам не нужно знать о процессе обмена данными.Операции управления и обработки данных могут создаваться независимо друг от друга, что позволяет беспрепятственно подключить производственную площадку к информационной системе.

    3. Пример применения

    В этом разделе описывается реальное применение HX Hybrid на производственном оборудовании.

    Компания Hitachi создала систему для проверки сборки промышленных устройств. Такие данные, как время начала и окончания каждого процесса, результаты работы и т. д., собираются HX Hybrid с существующего ПЛК, используемого для операций управления.Данные отправляются на платформу Hitachi Lumada IoT, и система накапливает и изучает данные для моделирования последующих производственных планов (см. рис. 5).

    Оборудование для контроля сборки используется на многокомпонентной производственной линии и поддерживает гибкое производство. Создание симуляций производственного плана, адаптированных к состояниям заказов, которые меняются ежедневно, обеспечивает своевременную поставку продукции при максимальной производительности.

    При применении HX Hybrid к этой системе можно было быстро добавить HX Hybrid к существующей системе без остановки производственной деятельности.При построении системы инженеры информационных систем могли заранее проверить общую работу со своих рабочих станций, что позволило им проверить желаемые операции за короткий промежуток времени.

    Описанный здесь пример включает использование HX Hybrid для моделирования производственного плана, но Hitachi также планирует использовать его для повышения производительности, обеспечения качества и профилактического обслуживания разнообразного оборудования на производственных площадках.

    Рисунок 5—Пример применения HX Hybrid для производственного оборудования HX Hybrid был добавлен для использования с существующим оборудованием для контроля сборки промышленных устройств без остановки производства.

    4. Выводы

    В этой статье представлен HX Hybrid, промышленный контроллер с поддержкой IoT, который можно использовать для управления разработкой промышленных IoT-приложений. HX Hybrid поддерживает концепцию SDC, органично соединяя информационную систему и производственную площадку без существенных изменений в существующей системе.

    HX Hybrid использует языки программирования, необходимые для глобального расширения контроллеров, используемых для приложений управления в реальном времени. Он поддерживает несколько различных сетей управления и использует контейнерную технологию для обеспечения конфигурации, позволяющей совместно использовать данные разработки программ и управляющие данные на языках программирования (C/C++), знакомых разработчикам информационных систем (см. рис. 6).Эти функции позволяют HX Hybrid эффективно превращать производственную площадку в программное обеспечение. HX Hybrid — это новый промышленный контроллер, который будет способствовать будущим промышленным приложениям IoT.

    Рисунок 6—Преимущества HX Hybrid для ускорения работы приложений промышленного Интернета вещей Среды разработки приложений, предоставляемые HX Hybrid, можно использовать для обновления управляющей логики и программ обработки данных.

    Резервирование контроллера под капотом

    • Вибхуш Гупта
    • Заводская автоматизация

    Резюме

    Быстрая перемотка вперед

    • Резервирование контроллера обеспечивает множество преимуществ в рамках любой стратегии обеспечения высокой доступности для автоматизации производства и управления оборудованием.
    • Традиционно схемы резервирования контроллеров ограничивали производительность, были сложными и дорогими, поэтому их использовали только для наиболее важных приложений.
    • Современные технологии предлагают гораздо лучшее соотношение цена/производительность резервирования контроллера, но пользователи должны понимать детали реализации, чтобы получить ожидаемую рентабельность инвестиций.
    Резервирование промышленного контроллера

    повышает доступность системы, но только в том случае, если оно реализовано с правильными возможностями.


    Во многих случаях общепринятое мнение говорит нам, что если один хорош, то два лучше. Эта концепция распространяется на проектирование систем промышленной автоматизации. Несмотря на то, что промышленные программируемые логические контроллеры (ПЛК) очень надежны, они представляют собой единую точку отказа, подверженную внутренним неисправностям, а также внешним проблемам с питанием или сетью. Для критически важных приложений проектировщики должны решить, как решить эту проблему, обычно путем внедрения резервного резервного или резервного ПЛК.

    Более общее и всеобъемлющее обсуждение касается того, как добиться высокой доступности (HA) для платформ промышленной автоматизации. Предоставление системы высокой доступности требует устранения как можно большего количества одиночных точек отказа. Избыточность в виде параллельных систем или нескольких систем, которые могут заменить отказавшие системы, является основной стратегией проектирования высокой доступности. И если резервирование может быть легко и экономично реализовано при сохранении необходимого уровня производительности, оно становится полезным и желательным для многих других приложений автоматизации машин.Хотя основной целью резервирования обычно является круглосуточная доступность, многие пользователи полагаются на резервирование, чтобы выполнять техническое обслуживание в обычные запланированные часы работы, не влияя на производительность.

    Заманчиво предположить, что все решения резервирования для автоматизации производства обеспечивают одни и те же преимущества, но после изучения деталей вскоре становится ясно, что все решения не одинаковы. Для контроллеров и систем управления, используемых для автоматизации производства и машин, внимание к деталям реализации резервирования контроллера имеет решающее значение для понимания их эффективности.

    Все резервированные промышленные контроллеры ведут себя по-разному. Существует множество вариантов реализации, влияющих на производительность, время и возможности поддержки решений с резервированными контроллерами, и конечные пользователи должны тщательно взвесить эти детали, прежде чем приступать к развертыванию.

    Избыточность от периферии до предприятия

    Резервирование на всех уровнях автоматизации оправдано окупаемостью инвестиций (ROI). Пользователи должны осознавать любые затраты на оборудование, настройку, ввод в эксплуатацию и техническое обслуживание в сравнении с преимуществами эксплуатационной готовности, гибкости планирования технического обслуживания и улучшенной диагностики (рис. 1).Рисунок 1. Для критически важного оборудования и процессов часто оправданы резервные процессоры ПЛК с нужным уровнем производительности.

    Системы с резервированием обычно предпочтительнее систем без резервирования (симплексных), но с некоторыми оговорками. Некоторые избыточные реализации увеличивают сложность, увеличивая проектные, аппаратные и эксплуатационные расходы сверх того, что оправдано. Кроме того, некоторые методы резервирования ухудшают различные аспекты производительности и поэтому не подходят.

    При рассмотрении решения с резервированием для любого приложения несколько дисциплин автоматизации должны быть оценены во взаимосвязи друг с другом, чтобы обеспечить ожидаемую производительность:

    • электрораспределение
    • приборы
    • сети полевых шин
    • промышленный контроллер
    • локальные ПК
    • сети информационных технологий (ИТ)
    • подключение к облаку
    • облачные вычисления.

    Устройства с резервированием, запитанные от одной отказоустойчивой цепи, не обладают лучшей надежностью. Резервные инструменты предоставляют больше данных, но поднимают вопрос о том, какой сигнал является правильным. Сети Fieldbus и IT в кольцевой конфигурации являются хорошим выбором для резервирования, если проектировщики тщательно прокладывают кабели, чтобы физический разрыв открывал кольцо только в одном месте. Многие облачные ресурсы имеют функции избыточности, но плохое подключение может поставить их под угрозу.

    В этой статье рассматриваются коэффициенты резервирования высокой доступности для промышленных контроллеров, таких как программируемые логические контроллеры и пограничные контроллеры.Эти контроллеры взаимодействуют несколькими способами с другими устройствами, подключая:

    • вплоть до полевых устройств и приборов более низкого уровня
    • до высокоуровневого человеко-машинного интерфейса (HMI) и систем диспетчерского управления и сбора данных (SCADA)
    • сбоку от других одноранговых контроллеров.

    Из-за дороговизны и сложности резервирование промышленной автоматизации в последние годы в основном применялось только для наиболее важных процессов.Однако достижения в области аппаратного, программного обеспечения и сетей сделали гораздо более практичным включение резервирования контроллера в приложения автоматизации машин всех типов.

    Базовые архитектуры резервирования контроллера

    Архитектуры резервирования контроллеров

    для обеспечения высокой доступности обычно включают спаренные контроллеры, хотя для наиболее важных приложений возможно большее количество контроллеров. Рис. 2. Резервные процессоры ПЛК, такие как изображенный здесь Emerson PACSystems RX3i CPE330, должны синхронизироваться друг с другом и подключаться ко всем полевым устройствам для эффективного переключения с основного на дополнительный в случае серьезной неисправности.Один контроллер является первичным или активным устройством , а другой является вторичным или резервным устройством . Обычно, но не всегда, эти роли можно поменять местами по желанию.

    Первичный контроллер управляет вводом/выводом (I/O), выполняет логику управления и задачи связи. Физические устройства ввода-вывода и другие интеллектуальные устройства размещаются в одном или нескольких кольцах сети fieldbus для доступа обоих процессоров (рис. 2).

    Кроме того, первичный контроллер должен постоянно обновлять или зеркально отображать себя на вторичном в отношении состояния ввода-вывода, значений памяти и любых программных изменений, чтобы вторичный контроллер был готов беспрепятственно взять на себя управление, если это необходимо (рис. 3).

    В случае серьезной неисправности, такой как сбой питания, обрыв кабеля, неисправность стойки или ошибка процессора, первичный контроллер переключается на вторичный, который должен беспрепятственно продолжать работу. Это действие известно как переключение или отработка отказа . Рисунок 3. Не все схемы резервирования созданы одинаково. Реализации резервирования ПЛК должны обеспечивать детерминированную и безопасную работу, максимально увеличивая время безотказной работы в процессе эксплуатации и обслуживания.Наиболее предпочтительной архитектурой для переключения является горячее резервирование , , где первичный контроллер постоянно синхронизируется с питаемым вторичным контроллером, который доступен для переключения в любое время. Однако большое значение имеет количество времени, необходимое для аварийного переключения, и достаточно ли оно быстро для данного приложения. Некоторые схемы могут занять некоторое время, в то время как другие могут быть реализованы в рамках одного логического цикла выполнения управления, что делает их практически безударными при аварийном переключении.

    Другая схема, называемая «теплым» резервом , указывает, что вторичный контроллер может быть установлен, включен или, по крайней мере, предварительно загружен, но может не синхронизироваться и может потребовать вмешательства пользователя для инициирования переключения. Это приводит к значительной задержке и может быть приемлемо только для более простых систем. Например, если на производственной линии параллельно работает много машин, выход из строя одной линии на короткое время может не навредить.

    Схема резервирования с самой низкой производительностью, хотя, возможно, наиболее типичный реальный сценарий, — это запасной контроллер на складской полке, доступ к которому, установка и загрузка которого требуют значительных технических усилий.Это иногда называют холодным резервом .

    Ключевые вопросы резервирования

    Конечные пользователи, изучающие резервирование высокой готовности и контроллера, должны убедиться, что любое решение удовлетворительно решает четыре ключевые задачи:

    • детерминированное переключение
    • географически разнесенных мест установки контроллера
    • возможность обновления аппаратного и микропрограммного обеспечения без простоев
    • защищенная собственная связь.

    Детерминированное переключение: Детерминированное переключение гарантирует, что переход от отказавшего основного контроллера к доступному вторичному контроллеру не только произойдет в течение максимально определенного времени, но и будет происходить плавно.

    Географическое разнообразие для контроллеров: Многие приложения, особенно на борту кораблей и транспортных средств или для очень больших площадок, обеспечивают повышенную надежность, если они размещают каждый член резервной пары контроллеров как можно дальше друг от друга. При таком расположении физический сбой (например, пожар или наводнение) в одном месте контроллера с меньшей вероятностью повлияет на другое местоположение контроллера.

    Обновления без простоя: Пользователям необходимо периодически выполнять обновления на уровне системы, такие как замена аппаратного обеспечения или обновление прошивки.Любая так называемая избыточная система, которую нельзя обновить без отключения, не является действительно избыточной.

    Безопасная собственная связь: Безопасность частично связана с предыдущим пунктом обновления, поскольку практически наверняка системам потребуются периодические обновления встроенного ПО для решения проблем кибербезопасности. Операционные системы и программные библиотеки сложны; функции управления и связи более обширны; Ожидается, что срок службы системы составит от 10 до 20 лет. Система с резервным контроллером может быть более кибербезопасной, чем симплексная система, но для защиты от внешних атак она должна полагаться на безопасные собственные средства связи.

    Реальные последствия

    Успешный переход на другой ресурс никогда не бывает слишком быстрым. В то время как некоторые процессы могут выдерживать прерывание или состояние «удерживать последнее состояние» в течение нескольких секунд или дольше, многие машины должны переключаться в течение миллисекунд, чтобы сохранить приемлемую работу. Приложения для управления, резервного копирования и распределения питания являются яркими примерами, требующими быстрого аварийного переключения.

    Ниже приведены некоторые успешные способы, которыми определенные технологии и реализации резервирования могут соответствовать ключевым требованиям, а также некоторые способы, которыми они часто не могут этого сделать.

    Синхронизация

    Реализации с оптимальным резервированием полностью синхронизируют все данные и память ввода-вывода при каждом сканировании (рис. 4). Однако многие платформы ПЛК пытаются выполнить синхронизацию в виде исключения, пытаясь оптимизировать нормальную производительность за счет выделения достаточного количества ресурсов для правильной обработки наихудшего события. Такой подход может привести к непостоянной производительности при отработке отказа и еще более серьезным проблемам каскадного отказа из-за одновременного изменения слишком большого количества данных.Некоторые ПЛК должны ограничивать объем используемой памяти не более чем наполовину, чтобы выполнять функции синхронизации.

    Рис. 4. Стратегия резервирования Emerson передает все данные синхронизации при каждом сканировании ПЛК, поэтому резервный контроллер всегда имеет тот же набор данных, что и активный блок, для стабильной работы.

    Аналогичным образом, решение логики первичного и вторичного ПЛК должно выполняться в синхронизированном режиме для быстрого, последовательного и надежного аварийного переключения. Работа асинхронных ПЛК с резервированием может привести к непредвиденному поведению приложений, а те, которые требуют специальных программных механизмов для группировки ввода-вывода для плавной обработки, могут быть сложными в настройке.

    Для лучшей производительности синхронизация должна выполняться по выделенной сети. Некоторые схемы пытаются использовать сеть ввода-вывода для задачи синхронизации, что снижает производительность обеих функций. В выделенной сети синхронизации может использоваться медная среда, но часто доступны оптоволоконные среды, обеспечивающие высокую пропускную способность и устойчивость к электрическим помехам. Он также может работать на больших расстояниях для приложений, в которых контроллеры установлены далеко друг от друга.

    Полная синхронизация, безусловно, имеет решающее значение для надежного управления вводом-выводом, но она также играет роль в системах диспетчерского управления.Это позволяет HMI и SCADA продолжать обмен данными практически без прерываний во время аварийного переключения. Некоторые схемы резервирования ПЛК демонстрируют «время простоя ЧМИ» во время аварийного переключения, когда системы контроля не могут читать/записывать данные тегов ПЛК, что является худшим подходом.

    Связь

    Для систем с резервированием отдельные сети ввода-вывода сами являются кольцами, как для обеспечения высокой доступности, так и для того, чтобы каждый контроллер резервной пары мог взаимодействовать со всеми устройствами. Эти полевые шины, такие как PROFINET, должны быть изначально доступны в экосистеме ПЛК или пограничных контроллеров, поскольку использование шлюза создает дополнительную точку отказа.

    Также важен протокол связи между резервированными ПЛК и системами более высокого уровня. OPC UA стал предпочтительным выбором для этой роли по нескольким причинам:

    • Резервирование: OPC UA включает в спецификацию два типа резервирования.
    • Промышленные возможности: OPC UA является расширяемым и включает в себя функции для контекстуализации данных, что делает его универсальным языком для связи между всеми видами промышленных устройств.
    • Безопасность: OPC UA обеспечивает безопасность в виде шифрования и аутентификации, помогая защитить промышленные системы от внешних воздействий.

    Однако некоторые ПЛК не поддерживают OPC UA в системах с резервированием и поэтому лишены этих преимуществ.

    Техническое обслуживание

    Одно дело экспериментировать с резервной конфигурацией на рабочем месте, и совсем другое — развернуть ее в полевых условиях, где она должна работать без остановок десятилетиями. В реальном мире иногда требуется замена деталей, отказы соединений и обновление прошивки.

    Последний пункт важнее, чем когда-либо. В прошлые годы многие ПЛК были установлены и больше никогда не обновлялись до тех пор, пока они оставались работоспособными, что вполне осуществимо, поскольку они в основном представляли собой автономные островки автоматизации.Однако современные ПЛК тесно связаны с внешними системами, что подвергает их угрозам кибербезопасности. Периодические обновления прошивки как никогда необходимы для обновления систем и повышения их кибербезопасности, а также для предоставления других функций.

    Платформы ПЛК с резервированием

    проще всего обслуживать, если не требуется совпадение версий аппаратного обеспечения, микропрограммы и программного обеспечения. К сожалению, многие реализации ПЛК с резервированием требуют точных совпадений, вплоть до необходимости отключения системы для выполнения обновлений прошивки или, в худшем случае, отключения при несоответствиях.

    Правильная комбинация резервирования контроллера

    Как и при любых других усилиях, необходимо учитывать затраты на проектирование, закупку, внедрение и поддержку решения по резервированию. Конечно, нужен второй контроллер, хотя он все равно часто входит в работу как запчасть. Для резервных контроллеров требуются дополнительные источники питания, сетевые карты, кабели, а в некоторых случаях даже целые панели управления. Усилия по проектированию и установке могут увеличиться.

    Помимо этих относительно простых затрат, пользователям необходимо учитывать влияние на программное обеспечение, лицензирование и работу по настройке.Для работы некоторых реализаций требуется специализированное управление версиями программного обеспечения, дополнительные затраты на лицензирование и тщательная практика программирования. Другим системам может потребоваться всего несколько щелчков мышью для настройки, чтобы добавить избыточность в любое время, даже после того, как симплексная система уже развернута (рис. 5). Рис. 5. Хотя для резервирования требуется дополнительное оборудование, пользователи обнаружат, что усилия по интеграции могут сильно различаться; некоторые реализации выполняются всего за несколько кликов по конфигурации.

    Многие поставщики предлагают базовую избыточность высокой доступности, просто добавляя еще один контроллер, где синхронизируются только изменения и может быть недетерминированное время аварийного переключения.Это относится ко многим типам базовых ПЛК и пограничных контроллеров. Некоторые схемы резервирования могут накладывать ограничения на количество входов/выходов, полевых устройств или количество тегов.

    Более надежная конфигурация включает следующие характеристики:

    • Первичный и вторичный контроллеры.
    • Каждый контроллер в отдельной стойке или месте с выделенной картой связи для синхронизации с использованием оптоволокна, что позволяет располагать стойки на расстоянии до 10 км друг от друга.
    • Каждая стойка питается от независимого ИБП или другого источника питания высокой доступности, чтобы обеспечить разнесение питания.
    • Полная синхронизация первичной и вторичной памяти при каждом сканировании, обеспечивающая детерминированное отключение при сбое и позволяющая избежать простоя ЧМИ.
    • Некоторые ограничения количества полевых устройств допустимы, но полная память и количество входов/выходов должны оставаться доступными.
    • Наличие встроенной кольцевой полевой шины для ввода/вывода, такой как PROFINET.
    • Наличие собственного защищенного OPC UA для подключения к системам HMI и SCADA более высокого уровня.
    • Конфигурация флажка для включения резервирования без необходимости специального программирования ПЛК или ЧМИ.
    • Возможность пользователей смешивать и сопоставлять версии оборудования, программного обеспечения и прошивки по своему желанию и выполнять обновления по мере необходимости (хотя всегда рекомендуется поддерживать согласованные версии). Ключевым моментом является наличие совпадающего списка синхронизации данных на обоих контроллерах.

    Резервные решения ПЛК, описанные в пунктах выше, доступны и являются лучшим способом обеспечения высокой доступности для платформ промышленной автоматизации.К сожалению, не все решения имеют эти возможности, поэтому покупатели должны быть осторожны.

    Комплексное резервирование стало реальностью

    Резервирование промышленных контроллеров

    доступно уже много лет, но стоимость и сложность зарезервировали его только для самых требовательных приложений. Резервирование контроллера теперь может быть реализовано просто и экономично, что делает его возможным и практичным для многих других приложений автоматизации производства и управления машинами.

    Но просто выбрать продукты с резервированием недостаточно, поскольку существует множество деталей реализации, которые могут снизить эффективность.Недетерминированные схемы аварийного переключения и незащищенные соединения не подходят для многих приложений. В частности, если избыточная система должна быть остановлена ​​на какое-то время для обновления пользовательских приложений, аппаратного обеспечения или встроенного ПО, обещание высокой доступности нарушается.

    После того, как пользователи поймут важные детали и стратегии проектирования резервирования контроллера, они смогут принять обоснованное решение и выбрать аппаратное, программное обеспечение и сетевые технологии ПЛК, чтобы преодолеть эти проблемы и обеспечить комплексное резервирование контроллера высокой доступности.С минимальными дополнительными вложениями в оборудование, иногда почти эквивалентными количеству запасных частей, которые были бы заказаны в любом случае, конечные пользователи могут выбрать и легко настроить платформу резервирования контроллера, которая имеет наилучшую возможную производительность.

    Все цифры предоставлены Emerson.
    РЕСУРСЫ

    «Пограничная аналитика ускоряет время цикла оптимизации»

    «Решение проблем с большими данными с помощью подхода с использованием небольших данных»

    «Лучшая производительность начинается с края»

    Отзывы читателей

    Мы хотим услышать от вас! Пожалуйста, присылайте нам свои комментарии и вопросы по этой теме на [email protected]орг.

    Встроенный программируемый логический контроллер (ПЛК) для промышленного использования

    Этот встроенный программируемый логический контроллер (ПЛК) включает в себя специальное программное обеспечение (ПО) с гибким количеством и типом входов/выходов и/или стандартными интерфейсами.

    Системные преимущества​:

    • Специальное программное обеспечение на основе гибкого программного пакета Renesas (FSP)
    • Возможность добавления одобренных отраслевыми программными стеками (например, EtherCAT)
    • Гибкий выбор входов/выходов и/или стандартных аналоговых + цифровых входов/выходов
    • Проводной интерфейс, такой как RS-232, RS-485, IO-Link, ASi-5, Ethernet, USB
    • Беспроводной интерфейс, такой как Bluetooth ® , LTE-M, NB-IoT
    • подключение к Интернету вещей (например,грамм. MQTT, графический интерфейс)
    • Блок питания от стандартного 24В DC (шумный 18В — 28В)

    Целевые приложения:

    • Небольшой встроенный блок управления для промышленного использования и/или домашней автоматизации и т. д. с использованием стандартных входов/выходов или интерфейсов ввода/вывода
    • Дополнительный центральный графический интерфейс через BT или IoT
    • Примеры:
      • Простое управление умным домашним холодильником, духовкой… с дополнительным приложением для смартфона
      • ПЛК для промышленного Ethernet с датчиками + элементами управления и смартфоном для графического интерфейса пользователя/отладки/ввода в эксплуатацию

    Сопутствующие товары

    Микропроцессоры
    Продукт Описание Избранный документ Заказ
           
    Повышающий понижающий преобразователь      
    ISL85403 2.Регулятор на 5 А со встроенным полевым МОП-транзистором верхнего плеча для синхронного или повышающего понижающего преобразователя Лист данных Купить/Образец
           
    Понижающий преобразователь      
    ISL80015 Компактный синхронный понижающий преобразователь Лист данных Купить/Образец
           
    Понижающий регулятор      
    РАА211605 60В 0.Понижающий стабилизатор постоянного/постоянного тока на 5 А с частотой переключения 450 кГц Лист данных Купить/Образец
           
    Сотовый модуль IoT      
    РИЗ014А Модуль сотовой связи LTE Cat-M1 IoT Лист данных Купить/Образец
           
    Драйвер линии ввода/вывода      
    ЗИОЛ2401 Двухканальный высоковольтный драйвер линии IO-Link со встроенным DC/DC Лист данных Купить/Образец
           
    Память      
    АТ25СФ321Б Флэш-память QSPI 32 Мбит (4Mx8), 2.5 В Минимум Лист данных Купить/Образец
           
    Микроконтроллер      
    RA4W1 Однокристальные 32-разрядные микроконтроллеры с низким энергопотреблением и Bluetooth 48 МГц ® 5.0 Лист данных Купить/Образец
    РА6М5 200 МГц Arm ® Cortex ® -M33 TrustZone ® , максимальная интеграция с Ethernet и CAN FD Лист данных Купить/Образец
           
    Микропроцессор      
    РЗ/Н1Л с аппаратным обеспечением для выделенного протокола (EtherCAT/Sercos III) + механизм R-IN, поддерживающий основные промышленные протоколы Руководство пользователя Купить/Образец
           
    Операционные усилители      
    ISL28110 Прецизионные малошумящие операционные усилители на JFET Лист данных Купить/Образец
    ISL28134 Прецизионный операционный усилитель Rail-to-Rail 5 В со сверхнизким уровнем шума и нулевым дрейфом Лист данных Купить/Образец
           
    Оптопара      
    РВ1С9260А High CMR, выход CMOS 15 Мбит/с, низкий прямой ток (IF) 3.3 В/5 В, 5-контактный SSOP с длиной пути утечки 8,2 мм (LSSO5), высокий CMR (50 кВ/мкс) Лист данных Купить/Образец
           
    Приемопередатчик RS-485/RS-422      
    ИСЛ3176Е ±15 кВ с защитой от электростатического разряда, 3,3 В, полностью отказоустойчивый, маломощный, высокоскоростной или с ограничением скорости нарастания, приемопередатчики RS-485/RS-422 Лист данных Купить/Образец
           
    Формирователь сигналов датчика (SSC)      
    ЗССК3230 Формирователь сигналов емкостного датчика с низким энергопотреблением и высоким разрешением Лист данных Купить/Образец
    ЗССК3240 Высококачественный 24-битный преобразователь сигналов датчика с аналоговым и цифровым выходом Лист данных Купить/Образец
           
    Трансивер      
    АСИ4У-В5 Полностью совместимый трансивер ASi-5 ASSP Лист данных Купить/Образец

    Надежность IP67 повышает надежность промышленного контроллера

    Промышленный контроллер IC-3173 — это первый контроллер NI со степенью защиты IP67.Он идеально подходит для использования в качестве пограничного узла промышленного Интернета вещей в чрезвычайно суровых условиях, включая производственные среды с распылением, испытательные камеры и наружные площадки без необходимости в защитном кожухе. Степень защиты IP67 помогает обеспечить надежную работу в присутствии пыли и воды в соответствии со стандартом IEC 60529.

    Промышленные контроллеры

    — это высокопроизводительные безвентиляторные устройства, обеспечивающие высокий уровень вычислительной мощности и возможности подключения для автоматизированной обработки изображений, сбора данных и управления в экстремальных условиях.

    Эти контроллеры оснащены двухъядерным процессором Intel Core i7 с тактовой частотой до 2,2 ГГц, 8 ГБ ОЗУ DDR3, 64 ГБ памяти, четырьмя портами Power over Ethernet (PoE) GigE, двумя портами USB 3.0 и двумя портами DisplayPort в прочном корпусе без перемещения. частей, а теперь и с рейтингом IP до IP67.

    Промышленные контроллеры

    также включают программируемую пользователем Xilinx Kintex-7 FPGA, которая повышает производительность системы, обеспечивая настраиваемые параметры синхронизации ввода-вывода, синхронизации, управления и совместной обработки изображений.

    «Промышленные контроллеры NI имеют надежный набор ресурсов ввода-вывода, который позволяет нам использовать один контроллер для каждого аспекта наших потребностей в автоматизации, включая тестирование, машинное зрение, управление движением и цифровой ввод-вывод», — сказал Джордан Ларсон, инженер-технолог в Federal. -Могол Силовой агрегат. «Используя встроенный EtherCAT Master для управления движением и условного ввода-вывода, мы значительно сократили время подключения и отладки автоматических машин, которые мы производим. Благодаря промышленным контроллерам мы также значительно снизили стоимость одной камеры по сравнению с другими камерами, ранее использовавшимися для машинного зрения.Используя промышленные контроллеры NI, мы сократили количество компонентов внутри наших машин и разместили все наше управляющее программное обеспечение на одной платформе, чего раньше мы не могли делать».

    Промышленные контроллеры

    являются частью растущего числа продуктов NI, которые поддерживают чувствительные ко времени сети (TSN), следующую эволюцию стандарта IEEE 802.1 Ethernet, который обеспечивает распределенную синхронизацию времени, низкую задержку и конвергенцию критичного ко времени и общего сетевого трафика.

    Помимо использования TSN для связи между контроллерами, инженеры могут также интегрировать высокосинхронизированные измерения датчиков с помощью нового шасси CompactDAQ с поддержкой TSN, выпущенного ранее в этом году.

     

    Машиностроение | Настоящий граничный контроллер, пожалуйста, встанет?

    Сегодня все больше игроков присоединяются к области IIoT со своими собственными версиями пограничного контроллера, предназначенного для обслуживания промышленной автоматизации. Среди конечных пользователей, системных интеграторов и производителей оригинального оборудования велик спрос на подключенные продукты с мощными вычислительными и сетевыми возможностями, если они сохраняют непревзойденную надежность традиционных устройств управления.Контроллеры Edge обещают делать все это, будучи простыми в использовании и безопасными.

    В этой статье рассматриваются некоторые функции, относящиеся к любому устройству, которое можно считать пограничным контроллером. Пользователям необходимо понимать эти возможности и детали того, как они достигаются, чтобы принять обоснованное решение о том, какой пограничный контроллер подходит для их приложения.

    Как мы сюда попали

    Эволюция устройств промышленной автоматизации восходит к 1960-м годам, когда цифровые контроллеры или программируемые логические контроллеры (ПЛК) начали заменять электромеханические релейные переключатели.Эти ПЛК были более универсальными, не имели жесткой проводки, повышали эффективность и занимали небольшую часть места в шкафу.

    По сей день ПЛК отлично подходят для простых повторяемых процессов, которые необходимо выполнять и которыми можно управлять, управляя входами и выходами (I/O) с помощью письменной логики.

    К началу 2000-х производились ПЛК с более продвинутыми функциями. Они были придуманы программируемыми контроллерами автоматизации (PAC), чтобы отличить их от более простого разнообразия. Общие критерии, которые определяют контроллер как PAC, включают в себя большую гибкость в программировании, таком как C/C++, лучшую совместимость с использованием стандартных протоколов, модульную конструкцию с открытой архитектурой и наличие большего количества функций и функций для работы в нескольких областях, таких как процесс, дискретное управление и управление движением. .

    В современном подключенном мире, независимо от того, используется ли ПЛК или PAC, необходимы граничные технологии для получения доступа к изолированным или бессистемным данным, сбора данных из других бизнес-/интернет-конструкций и консолидации информации для получения новых идей и возможностей. В частности, пограничные контроллеры представляют собой эволюцию ПЛК/ПАК, объединяющую функциональные возможности детерминированного управления с недетерминированными пограничными функциями на одной платформе.

    Итак, какие характеристики определяют современный пограничный контроллер? Является ли устройство пограничным контроллером, потому что оно обменивается данными через Ethernet, или, может быть, к нему добавлен веб-сервер или другие приложения общего назначения? Может ли портативный компьютер или мобильный телефон быть пограничным контроллером, если к нему добавить правильное программное обеспечение? Как определить приоритет детерминированного управления типа ПЛК по сравнению с аспектами вычислений общего назначения?

    Сущность края

    Поскольку категория пограничных контроллеров является относительно новой для отрасли, существует несколько вариантов реализации.Они варьируются от предложения простого веб-сервера на ПЛК до возможности OPC UA на PAC. Помните скачки, когда промышленность перешла от реле к ПЛК и от ПЛК к PAC? Настоящий пограничный контроллер представляет собой еще большую эволюцию PAC и должен быть разработан таким образом, чтобы обеспечивать преимущества пограничной технологии, не отказываясь от основных условий, необходимых для промышленного контроллера.

    Прежде всего, пограничный контроллер — это контроллер промышленной автоматизации, который должен обеспечивать детерминизм в реальном времени для управления машиной или процессом.Настоящий пограничный контроллер должен содержать:

    • Единая платформа, которая может выполнять детерминированное управление и недетерминированные приложения безопасным и совместным образом, так что ни одно из них не может непреднамеренно влиять на производительность другого. В идеале это может быть выполнено с помощью двух независимых операционных систем (ОС) — ОС реального времени (RTOS) для детерминированного управления и ОС общего назначения (GPOS), такой как Linux, для периферийных приложений.
    • Мощные возможности программирования с открытым исходным кодом, такие как Python и C/C++, позволяющие создавать лучшие периферийные и аналитические приложения.
    • Открытая расширяемая платформа, позволяющая пользователям опираться на установленные промышленные периферийные приложения или создавать и развертывать свои собственные с нуля (или и то, и другое) для получения необходимой им информации.

    Определенные выше качества пограничного контроллера позволяют пользователям внедрять возможности IIoT в своем собственном темпе. Они могут начать с малого сегодня, если они готовы, или начать и увеличить масштаб позже. Независимо от того, на каком этапе цифровой трансформации они находятся, они могут использовать периферийные контроллеры для управления своей машиной или процессом с надежностью, детерминизмом и безопасностью традиционного промышленного контроллера.

    Реализации пограничного контроллера

    Давайте более подробно рассмотрим ключевые аспекты, необходимые для реализации пограничного контроллера (см. рис. 1).

    Рис. 1. Конечные пользователи должны понимать определенные детали реализации оборудования, виртуализации и программного обеспечения, чтобы гарантировать, что пограничный контроллер обеспечит требуемую надежную и безопасную производительность. Предоставлено: Эмерсон

    Аппаратное обеспечение : Контроллеры Edge, как и их предшественники PLC/PAC, должны выдерживать заводские и полевые условия.Температура, возможно, является проблемой номер один, но также следует учитывать вибрацию, влажность и загрязняющие вещества. Добавление ядер ЦП для повышения производительности вычислений приводит к большему выделению тепла, и аппаратное обеспечение должно быть спроектировано таким образом, чтобы обеспечить стабильную производительность во всем температурном диапазоне без каких-либо точек отказа, таких как вращающиеся вентиляторы.

    Детерминированный контроль : Для управления любым критически важным автоматизированным процессом требуется детерминированная ОС реального времени. ОС общего назначения просто не может обеспечить детерминированность и надежность, необходимые для любого приложения прямого промышленного управления.Внедрение пограничного контроллера с RTOS играет важную роль в постоянном обеспечении быстродействия и детерминированности контроллера. Вот почему граничные контроллеры должны запускать RTOS, например VxWorks, для их детерминированного управления, а затем запускать GPOS, например Linux, для своих граничных вычислений.

    Виртуализация : Один из подходов к периферийному управлению заключается в использовании традиционного процессора ПЛК в сочетании с сопроцессором в виде отдельных карт, установленных вместе в одном шасси.Второй подход заключается в использовании одного автономного пограничного контроллера с гипервизором реального времени для управления многоядерным процессором в отдельных виртуальных машинах (ВМ) и, таким образом, достижения детерминированной и универсальной вычислительной независимости на одной аппаратной платформе.

    Гипервизор реального времени сегментирует аппаратные ресурсы — процессорные ядра, память и сетевые интерфейсы — и выделяет их каждой отдельной ВМ под управлением отдельной ОС. Эта сегментация позволяет RTOS безопасно и совместно работать с GPOS без влияния на производительность — это означает, что вы потенциально можете перезагрузить GPOS, не влияя на RTOS, выполняющий критический процесс.

    Эта возможность очень важна, так как пользователи хотят, чтобы критически важный элемент управления RTOS всегда оставался включенным, работая на постоянном уровне, даже если они обновляют свою периферийную аналитику GPOS гораздо быстрее для лучшего понимания. Кроме того, с точки зрения кибербезопасности, отдельные виртуальные машины обеспечивают лучшую безопасность, упрощая ограничение внешнего доступа к RTOS.

    Пограничная архитектура на основе приложений : для многих пользователей ключевой функцией пограничного контроллера является количество и какие пограничные приложения общего назначения — помимо основной функции детерминированного управления — доступны для оптимизации процесса или управления машиной ( См. рисунок 2).Приложения общего назначения могут включать любую комбинацию:

    • Человеко-машинный интерфейс (HMI) машинная визуализация.
    • MQTT для подключения к облаку.
    • Node-RED для визуального соединения потоков данных.
    • Grafana для аналитики и интерактивной панели управления данными.
    • И многое другое!

    Рис. 2. Пограничный контроллер Emerson PACSystems RX3i CPL410 использует аппаратную виртуализацию для обеспечения производительности и независимости между управлением RTOS и приложениями ОС общего назначения, которые сами контейнеризованы с помощью Docker.Предоставлено: Эмерсон

    Эти приложения могут нормально работать под GPOS. Однако более эффективным подходом является контейнеризация этих приложений — объединение кода приложения со связанными файлами и зависимостями — для лучшей независимости и контроля взаимодействия между приложениями. Точно так же, как аппаратная виртуализация обеспечивает независимое управление каждой ОС и даже перезапуск, платформа контейнеризации, такая как Docker, предоставляет эти возможности для приложений, позволяя пользователям тестировать, развертывать и масштабировать конфигурации.

    Развивающийся пограничный контроллер

    В конце концов, промышленным пользователям нужны настоящие пограничные контроллеры, более надежные, чтобы выполнять свою работу. В зависимости от приложения им требуются продукты, надежно работающие на периферии и обеспечивающие детерминированное управление оборудованием в режиме реального времени (см. рис. 3). Эта возможность должна быть дополнена периферийными вычислениями, позволяющими получить доступ к сохраненным машинным данным, выполнять вычисления, предоставлять другие возможности приложений, такие как визуализация, и обмениваться данными с другими ресурсами предприятия.Пограничный контроллер обеспечивает лучшие результаты.

    Рис. 3. Настоящие промышленные пограничные контроллеры представляют собой эволюцию ПЛК/ПАК, обеспечивающие вычисления в режиме реального времени и вычисления общего назначения, которые работают безопасным и совместным образом для обеспечения надежного управления и открытой, расширяемой платформы IIoT.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.