Дипломная работа «Распределенная информационно-управляющая система Поток-С» (стр. 2 )

Научно-библиографический поиск проводился для обзора современных контроллеров и встраиваемых компьютеров (включая примеры использования специализированных роботов), используемых для работы в составе информационно-управляющих системах. Поиск вёлся по следующим источникам: каталог «RTSoft Средства и системы автоматизации. Каталог продукции», журнал «Системная интеграция», труды конференции «Коммерческий учет энергоносителей», материалы сайтов www. English. , www. *****, www. *****, www. *****, www. ***** за период с 2002 по 2005 год.

1.2.1 Контроллер ThinkIO

В источнике [16] рассмотрен контроллер ThinkIO. ThinkIO— это комбинация стандарт­ного компьютера (на базе процессора класса Intel® Pentium MMX 266 МГц) с модульными системами WAGO-IO/-SYSTEM 750 и 753.

WAGO-I/O-SYSTEM 750 и 753 — миниатюрные модульные системы ввода/вывода для распределенных систем управ­ления, не зависящие от типа промышленных шин. Они поз­воляют создавать экономичные и компактные узлы ввода/ вывода на базе сочетающихся друг с другом специализиро­ванных модулей цифрового и аналогового ввода/ вывода.

Конфигурирование ThinklO может осуществляться с помощью сис­темы программирования PLC CoDeSys, удовлетворяющей требова­ниям стандарта IEC 61131-1.

В контроллере ThinklO имеются порты USB, 2xEthernet, RS232, DV1 и внешний сторожевой таймер, обеспечивая поддержку промышленных шин типа PROFUBUS-DP, CANopen или DeviceNet.

Внешний вид контроллера ThinkIO представлен на рисунке 1.5.

Технические характеристики

Подключение устройств

- Два канала цифрового ввода и вывода с опторазвязкой

Коммутационные модули (интерфейсы)

- 2x USB 1.1;

- 1x nopTRS232;

- 2x 10Base-T/lOOBase-TX Fast Ethernet;

- 1x DVI-I.

Системные устройства

- Внешний сторожевой таймер;

- Кнопка пуска/останова;

- Кнопка сброса.

Системный процессор

- Geode 5C1МГц) и интегрированный микропроцессорный набор AMD;

- Кэш: 16 Кбайт L1.

Память

- Загрузочный встроенный флэш-диск 32/128 Мбайт;

- SDRAM: 32/128 Мбайт;

- RAM: 128 Кбайт с аккумуляторным питанием;

- CompactFlash Type I/II.

Внешние шины

- PROFIBUS-DP Master/Slave;
- CANopen Master/Slave;
- DeviceNet Master/Slave.

Корпус

- Размеры 160 x 70 x 95 мм

Операционная система

- Поддержка Windows CE;

- Поддержка Linux.

Программное обеспечение

- Среда программирования CoDeSys со средствами визуализации целевых систем;

- IEC 61131-З/lSaGraf;

- ОРС Driver;

- SOPH. I.A.;

1.2.2 Роботы для слежения за электрической сетью

В источнике [17] говорится о том, что в Китае разработан работ для слежения за электрической сетью.

Ученые восточной провинции Китай Шандонг объявили, что закончились десятидневные испытания робота, следившего за трансформаторной подстанцией напряжения 500000 Вольт.

Четырехколесный робот, разработанный Шандонгским научно-исследовательским центром электрической энергии, - первый робот в стране, который был использован для ведения наблюдения поблизости от сильных магнитных полей трансформаторной подстанции, работающей под высоким напряжением.

В Китае до сих пор трансформаторные подстанции обслуживались только людьми, безопасность которых не была гарантирована из-за сетей, постоянно находящихся под высоким напряжением, и часто тяжелых погодных условий.

Ученые из Шандонгского центра заявили, что во время проведения эксперимента робот мог как выполнять функции рабочих самостоятельно, так и подчиняться командам рабочих. Он сразу же реагировал на перегревы, любое постороннее тело, попадавшее на провода и т. д.

После того, как технология будет отлажена, вероятно, будет налажено массовое производство робота, заявила группа ученых.

1.2.3 Контроллер SCADAPack

В работе [18] рассмотрены контроллеры SCADAPack, поставляемые компанией «ПЛКСистемы», благодаря своим характеристикам и возможностям, успешно применяются в системах коммерческого учета самого различного назначения.

Контроллеры SCADAPack стали базовым средством автоматизации в сертифицированных системах «ЭКОТЭЛ» ( РКК»), «ИНТЭК» (), предназначенных для сбора данных и диспетчерского управления в коммунальном хозяйстве, химической, газовой и нефтяной промышленности, а так же на других объектах энергопотребления (энергоснабжения), требующих комплексной автоматизации при ведении многотарифного учета для оптимизации финансовых затрат по оплате полученных (оглушенных) энергоресурсов. Эти системы позволяют вести оперативный учет потребленных энергоносителей, осуществлять контроль параметров горячего и холодного водоснабжения, отопления.

Четыре серии контроллеров SCADAPack позволяют строить системы телемеханики и SCADA-системы, различные по своим функциям и возможностям. К одному котроллеру SCADAPack может быть подключено до 40 дополнительных модулей, что позволяет обрабатывать свыше 1100 каналов ввода/вывода.

Коммутационные возможности позволяют организовывать устойчивую связь с технологическими объектами по любым каналам связи.

Помехозащищенное исполнение позволяет размещать контроллеры SCADAPack вблизи силового оборудования.

Контроллеры SCADAPAck сочетают свойства RTU, высокую производительность и возможность свободного программирования современных промышленных компьютеров, что отличает их от традиционных контроллеров телемеханики.

Контроллеры SCADAPack соответствуют требованиям открытых систем, легко интегрируются в существующие комплексы АСУТП и взаимодействуют со средствами автоматизации других производителей.

Надежность, возможность дистанционной диагностики и программирования существенно снижают затраты при эксплуатации автоматизированной системы. Контроллеры SCADAPack рассчитаны на применение в долгосрочных проектах.

Технические характеристики

Подключение устройств

- до 40 дополнительных модулей;

- возможность обрабатывать свыше 1100 каналов ввода/вывода.

Коммутационные модули

- радиомодемы;

- модемы для выделенных и коммутируемых телефонных линий;

- модули Ethernet;

- возможно подключение различных типов радиостанций;

- работа через спутниковую и сотовую связь;

- возможность программирования на переключение на альтернативный канал связи в случае необходимости.

Системный процессор

- 32-разрядный процессор 120 МГц

Память

- RAM: 8 Мбайт с аккумуляторным питанием;

- Flash: 4 Мбайт;

Поддерживаемые протоколы

- Modbus RTU/ASC1I/TCP/UDP;

- DNP3;

- DF1;

- HART;

- На языке C/C++ возможно написание собственных протоколов для подключения интеллектуальных устройств с нестандартными интерфейсами.

Рабочий температурный диапазон:

-+70 °C

Операционная система

- нет

Программное обеспечение

- язык релейной логики;

- C/C++;

- IEC 61131-З/lSaGraf.

1.2.4 Одноплатный компьютер NetCore

В источнике [19] рассмотрен вычислитель NetCore - одноплатный компьютер на базе процессора AMD Alchemy Au1000 - процессор класса «система на кристалле» (SOC) с набором инструкций MIPS32™, включающий усовершенствованное ядро центрального процессора, адаптированный контроллер памяти и комплект стандартных коммуникационных периферийных модулей.

Применение одноплатных компьютеров NetCore в таких областях, как автоматизация технологических процессов, сбор и обработка данных, управление оборудованием, испытательные системы, общественный транспорт, информационные системы и мобильная техника делают его экономически-эффективной встраиваемой платформой. Операционная система Linux 2.4 позволяет компьютеру реализовать перечисленные задачи.

Устройство позволяет обрабатывать и накапливать потоки, поступающие по последовательным интерфейсам и передавать их в локальную сеть. NetCore обладает мощными вычислительными ресурсами и ОС Linux это позволяет решать прикладные задачи с поступающими потоками (ведение баз данных и их первичная обработка). В частности в проекте "интеллектуальное здание" устройство используется для сбора информации с электро - и теплосчетчиков.

Внешний вид одноплатного компьютера NetCore представлен на рисунке 1.6.

Особенности одноплатных компьютеров NetCore

-  низкая потребляемая мощность;

-  повышенная эксплуатационная надежность;

-  безвентиляторное охлаждение;

-  расширенный диапазон рабочих температур;

-  малые габаритные размеры;

-  наличие аппаратного Watchdog.

Технические характеристики

Коммутационные модули (интерфейсы)

- Ethernet 10/100;

- RS232;

- RS485;

- USB-A/B (USB 1.1);

- IDE.

Системный процессор

- 300/500MHz, MIPS32™

Память

- RAM: до 64 Мбайт;

- Flash: до 16 Мбайт.

Корпус (печатная плата)

- печатная плата размерами 120x93x14мм;

- печатная плата, смонтированная в металлическом корпусе 180x100x30мм;

- большой корпус 240x160x100мм с возможность установки RACK для 2" или 3.5" винчестера.

Операционная система

- Linux 2.4

Программное обеспечение

- C/C++;

- ПО совместимое с Linux.

1.2.5 Микроконтроллер InorTek µC-Series

В источнике [20] представлен микроконтроллер iNorTek µC-Series. iNorTek µC-Series - это мощный программно-аппаратный комплекс, состоящий из промышленного микроконтроллерного комплекта и системы разработки целевых приложений на языках программирования C/C++.

Внешний вид контроллера InorTek µC-Series представлен на рисунке 1.7.

Преимущества применения

-  высокая надёжность;

-  простое тиражирование, расширение и обслуживание устройств управления;

-  упрощение монтажа и ввода в эксплуатацию целевых систем;

-  быстрое обновление алгоритмов управления (в том числе и на работающем оборудовании);

-  высокая функциональность;

-  открытое программное обеспечение, разработка целевых приложений на языках C/C++;

-  наличие 3-х независимых шин расширения, что позволяет использовать данный контроллер как для построения локальных систем регулирования, так и для сложных, распределенных систем АСУТП.

Технические характеристики

Подключение устройств

- до 8-и 12-ти разрядных встроенных универсальных каналов аналогового ввода (напряжение/ток/сопротивление - определяется типом мезонинной платы расширения);

- до 4-х 12-ти разрядных встроенных каналов аналогового вывода (4..20mA);

- до 10-ти встроенных каналов дискретного ввода, типа "сухой контакт" (гальваническая развязка, 3 - 50В);

- до 10-ти встроенных каналов дискретного вывода, типа "открытый коллектор" (гальваническая развязка, до 250мА);

Коммутационные модули (интерфейсы)

- Широкие сетевые возможности (Web-сервер, e-mail, SMS, FTP);

- шина расширения MODBUS/TCP (Ethernet, XPort™ LANTRONIX);

- MODBUS/RS (оптически изолированный интерфейс RS-485, до 254 узлов сети, витая пара, до 115200 Бод) для организации распределенных систем сбора данных и управления объектами с визуализацией данных на диспетчерских системах верхнего уровня (SCADA системы).

Системные устройства

- Сторожевой таймер;

- Часы реального времени и календарь.

Системный процессор

- микроконтроллер i80C188

Память

- RAM: до 512/256 Кбайт;

- EEPROM: до 64 Кбайт.

Корпус

- 157мм x 86мм x 59мм;

- монтаж на DIN-рейку.

Рабочий температурный диапазон

- -25...+55°C

Питание

- ~12B;

- потребляемая мощность - до 3Вт.

Пользовательский интерфейс

- 2-х строчный дисплей;

- 9-ти кнопочная клавиатура для диагностики.

Операционная система

- нет

Программное обеспечение

- C/C++;

1.2.6 Контроллер измерительный "КОНТАР" МС8

В источнике [21] представлен контроллер измерительный "КОНТАР" МС8. Комплекс модулей "КОНТАР" — совместная российско-американская разработка (МЗТА – Arecont Systems, Inc) — основан на новейших информационных технологиях и уже проверен во многих проектах различной сложности (системы жизнеобеспечения зданий, объекты ЖКХ, автоматизация цехов и т. п. в России и США).

Контроллеры измерительные МС8 (далее МС8) предназначены для сбора информации и реализации разнообразных алгоритмов автоматизированного управления технологическими процессами. Контроллеры МС8 являются основным (базовым) элементом комплекса КОНТАР.

Контроллеры комплекса "КОНТАР" прошли сертификационные испытания как средство измерения и на электромагнитную совместимость в России и США. Имеется разрешение на их использование на объектах, подведомственных ГОСГОРТЕХНАДЗОРу.

Идеология построения MC8 позволяет использовать его как в качестве автономного контроллера, так и объединять нужное количество контроллеров в локальные сети и сложные иерархические системы, осуществлять управление и сбор информации от разнообразных источников, передачу ее по единому каналу связи, в том числе с использованием сети Интернет.

Внешний вид контроллера "КОНТАР" МС8 представлен на рисунке 1.8.

Основные функции

-  измерение и преобразование в цифровую форму сигналов, поступающих от аналоговых и дискретных датчиков технологических параметров;

-  формирование дискретных и аналоговых выходных сигналов для воздействия на технологический процесс;

-  реализация алгоритмов функционирования, необходимых для управления конкретными технологическими процессами (например, аналоговое или импульсное ПИД-регулирование, различные виды формирования задания, в том числе с возможностью изменения в реальном времени, программно-логическое управление, автоматическое включение резервного оборудования и т. д.);

-  архивирование событий во внутренней памяти контроллера;

-  вывод информации на дисплей встроенного пульта оператора, карманного компьютера (PDA) или на экран монитора персонального компьютера через интерфейс RS232C, Ethernet;

-  обеспечение связи через различные интерфейсы (RS485 между контроллерами и другими модулями, RS232С с периферийными устройствами, Ethernet при работе в локальной сети и сети Интернет).

Технические характеристики

Подключение устройств

- 4 дискретных входов;

- 8 аналоговых входов;

- 8 дискретных выходов;

- 8 аналоговых выходов.

Коммутационные модули (интерфейсы)

-RS232С;

- RS485, с гальванической изоляцией;

- Ethernet.

Модули расширения

- Интерфейсный субмодуль WebLinker (Ethernet и RS232C);

- коммуникационный модуль (GPRS/CDMA);

- Пульт MD8.2 (внешний) Применяется для щитового утопленного монтажа. Соединение пульта с контроллером осуществляется через интерфейсный субмодуль SPI.

Системные устройства

- Часы реального времени и календарь;

Системный процессор

- Информация отсутствует;

Память

- 60кБайт - для алгоритма и его описания;

- 30кБайт - для архивирования.

Корпус

- 157мм x 86мм x 58,5мм;

- Монтаж на DIN-рейку по стандарту DIN EN; Степень защиты IP20.

Питание

- ~220B (~24В);

- потребляемая мощность не более 6ВA.

Пользовательский интерфейс

- 2-х строчный дисплей;

- 4-х кнопочная клавиатура для диагностики;

- Индикация – 8 светодиодов состояния дискретных выходов.

Операционная система

- ОС записывается в контроллер производителем и не может быть изменена потребителем;

- обеспечивает связь с другими контроллерами внутри сети, между контроллером и оборудованием;

- функция самодиагностики.

Программное обеспечение

- Функциональный алгоритм разрабатывается при помощи графической инструментальной системы КОНГРАФ;

1.2.7 Встраиваемый компьютер (контроллер) UN0-2160

В источнике [22] рассмотрен UN0-2160 – встраиваемый компьютер (контроллер) с двумя слотами расширения PCI/104.

Внешний вид встраиваемого компьютера UN0-2160 представлен на рисунке 1.9.

Технические характеристики

Подключение устройств

- 4 канала дискретного ввода с гальванической изоляцией;

- 4 канала дискретного вывода с гальванической изоляцией;

- Поддержка протоколов ModBus/RTU и ModBusACP.

Коммутационные модули (интерфейсы)

- 2x Ethernet 10/100;

- 2x RS232;

- 2x RS232/ RS422/RS485;

- 2x USB-A/B.

Системные устройства

- 2 слота расширения PCI/104;

- Гнездо для установки карт PCMCIA типа I/II;

- Встроенная поддержка модулей серии ADAM;

- 2 счетчика/таймера (16 разрядов).

Системный процессор

- Celeron 400/650 МГц

Память

- RAM: 256/512 Мбайт;

- SRAM: 512 Rбайт с резервным питанием от батарейки.

Операционная система

- Windows 4.2;

- Windows XP Embedded.

Программное обеспечение

- Драйверы устройств для Windows 2000/XP;

- ПО совместимое с Windows XP Embedded/CE.

1.2.8 Встраиваемый компьютер (контроллер) UN0-2050

В источнике [22] рассмотрен UN0-2050 – встраиваемый компьютер (контроллер) UNO со встроенными каналами ввода-вывода.

Внешний вид встраиваемого компьютера UN0-2050 представлен на рисунке 1.10.

Технические характеристики

Подключение устройств

- 8 изолированных дискретных входов с поддержкой счетчиков/таймеров;

- 8 изолированных дискретных выходов;

- Поддержка протоколов ModBus/RTU и ModBusACP.

Коммутационные модули (интерфейсы)

- 2x Ethernet 10/100;

- 2x RS232;

- 2x RS232/ RS485 с гальванической изоляцией до 2000 В.

Системные устройства

- Соединитель DB-15 VGA;

- 2 счетчика/таймера (16 разрядов).

Системный процессор

- GX1 300 МГц

Память

- RAM: 64/128 Мбайт

Операционная система

- Windows

Программное обеспечение

- ПО совместимое с Windows

1.2.9 Встраиваемый компьютер (контроллер) UN0-2052

В источнике [22] рассмотрен UN0-2052 – встраиваемый компьютер (контроллер) UNO со встроенными каналами ввода-вывода и CAN-интерфейсом.

Внешний вид встраиваемого компьютера UN0-2052 представлен на рисунке 1.11.

Технические характеристики

Подключение устройств

- 4 канала дискретного ввода с гальванической изоляцией;

- 4 канала дискретного вывода с гальванической изоляцией;

- 2 канала аналогового ввода;

- 2 порта с интерфейсом CAN;

- Поддержка протоколов ModBus/RTU и ModBusACP.

Коммутационные модули (интерфейсы)

- Ethernet 10/100;

- RS232.

Системные устройства

- Соединитель DB-15 VGA;

- Встроенная поддержка модулей серии ADAM;

- 2 счетчика/таймера (16 разрядов).

Системный процессор

- GX1 300 МГц

Память

- RAM: 64/128 Мбайт

Операционная система

- Windows

Программное обеспечение

- ПО совместимое с Windows

1.2.10 Универсальный логический модуль Siemens LOGO!

В источнике [22] рассмотрены логические модули LOGO!. Универсальные логические модули LOGO! предназначены для замены традиционных схем управления, выполненных на основе реле, контакторов и подобных им устройств. Алгоритм функционирования модулей задаётся программой, сос­тавленной из набора встроенных функций, который включает в себя самые расп­ространённые на практике логические функции, в том числе шесть базовых (AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR), а также ряд специализированных функций (задержка включения и выключения, импульсное реле, выключатель с часовым механизмом, реле с самоблокировкой, тактовый генератор и др.).

Для хранения управляющей программы в модуле имеется встроенное энерго­независимое запоминающее устройство (EEPROM). Создание резервной копии программы, а также перенос её на другие модули LOGO! могут быть осуществле­ны с помощью специального модуля памяти.

Внешний вид логического модуля Siemens LOGO! представлен на рисунке 1.12.

Преимущества применения

-  высокая надёжность;

-  упрощение монтажа и ввода в эксплуатацию целевых систем;

-  увеличение количества обслуживаемых входов/выходов обеспечивается с помощью модулей расширения;

-  модули LOGO! имеют морские сертификаты (ABS, BV, DNV, GL, LRS), сертификаты UL, CSA и FM, маркировку СЕ, отвечают требованиям стандартов VDE 0631, IEC 1131, EN 55011 (класс В), ГОСТ Р , ГОСТ , ГОСТ (сертификат № РОСС DE. ME20.B00820).

Технические характеристики

Подключение устройств

- 8 каналов дискретного ввода (релейные или транзисторные);

- 4 канала дискретного вывода (релейные или транзисторные);

- Релейные выходы имеют нагрузочную способность до 10 А для активной и до 3 А для индуктивной нагрузки, а транзисторные выходы - до 0,3 А при 24В;

- разъём для подключения модуля памяти или компьютера.

Коммутационные модули (интерфейсы)

- Интерфейс для связи с ПК

Модули расширения

- Увеличение количества обслуживаемых входов/выходов (Максимальная конфигурация при этом: 24 диск­ретных и 8 аналоговых входов, 16 дискретных и 2 аналоговых выхода)

Системные устройства

- встроенные часы реального времени

Системный процессор

- Информация отсутствует

Память

- встроенное энерго­независимое запоминающее устройство (EEPROM);

- максимальный объём программы до 130 функциональных блоков.

Корпус

- 72 x 90 x 55 мм (ШхВхГ);

- крепёжный узел для монтажа на 35 мм профильную DIN-шину;

- степень защиты корпуса IP20.

Рабочий температурный диапазон

- 0...+55°C

Пользовательский интерфейс

- ЖК дисплей;

- клавиатура.

Операционная система

- нет

Программное обеспечение

- 8 основных и 28 специальных функций;

1.2.11 Программируемый контроллер Siemens Simatic S7-200 CPU226

В источнике [22] рассмотрены логические контроллеры SIMATIC S7-200, которые предназначены для построения относительно простых систем автоматического управления, отличающихся минимальными затратами на приобретение аппаратуры и разработку системы. Контроллеры способны работать в реальном масштабе времени и могут быть использованы как для построения узлов локальной автоматики, так и узлов, поддерживающих интенсивный коммуникационный обмен данными через сети Industrial Ethernet, PROFIBUS-DP, МPI, AS-lnterface, PPI, а также через модемы.

Внешний вид контроллера Siemens Simatic S7-200 представлен на рисунке 1.13.

Технические характеристики

Подключение устройств

- 24 канала дискретного ввода;

- 16 каналов дискретного вывода;

- поддержка протоколов USS или ModBus.

Модули расширения

- увеличение количества входов/выходов (Максимальная конфигурация: 128 диск­ретных и 28 аналоговых входов, 112 дискретных и 7 аналоговых выхода)

Коммутационные модули (интерфейсы)

- 2x RS485

Системные устройства

- 6 счетчиков/таймеров (30 кГц);

- встроенные часы реального времени.

Системный процессор

- процессор, способный выполнять операции над числами с плавающей запятой и поддерживающие алгоритм ПИД-регулирования;

- время выполнения логической команды 0,22 мкс.

Память

- EEPROM: 24 КБайт;

- Память данных: 10 КБайт;

- Буферизация данных: 100 ч.

Корпус

- Размеры: 196мм x 80мм x 62мм;

- Монтаж на 35 мм DIN-шину или на плоскую поверхность;

- Степень защиты корпуса IP20.

Рабочий температурный диапазон

- 0...+55°C

Питание

- ~115/230B;

- 24В (постоянный ток).

Операционная система

- Информация отсутствует

Программное обеспечение

2.2.12 Выводы

В современных системах коммерческого учета контроллеры становятся одним из наиболее важных компонентов, промежуточным звеном в цепи обмена данными между полевым оборудованием (теплосчетчиками, электросчетчиками, датчиками и исполнительными механизмами) и средствами АСУ ТП верхнего уровня (рабочими станциями технологов, серверами, офисными компьютерами управленческих, коммерческих и технических отделов). В таблице 1.2 приведена сравнительная характеристика различных контроллеров и встраиваемых компьютеров.

Обзор контроллеров и встраиваемых компьютеров показал, что в настоящее время существует множество аппаратно-программных решений для применения в системах дистантного мониторинга и управления. Продукция различных производителей обладает схожими функциональными возможностями, однако отличается в аппаратной реализации и стоимости.

Ключевым звеном подобных устройств является микропроцессорная платформа (совокупность аппаратно-программных возможностей устройства, используемой операционной системы и средств разработки программного обеспечения), от которой часто зависит возможность применения устройства в конкретной системе. Одним из основных факторов выбора контроллера или встраиваемого компьютера является возможность простой, быстрой и качественной разработки программного обеспечения (ПО). Производители предлагают широкий ассортимент программно-инструментальных средств разработки ПО для их продукции. Однако, эти средства, как правило, для устройств конкретного производителя уникальные, и стоимость их может быть на порядок дороже самих устройств.

Таблица 1.2 – Сравнение характеристик различных контроллеров и встраиваемых компьютеров

К – контроллер; ВК – встраиваемый компьютер.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5