Сетевой комплекс контроллеров (PLC, Network)

Этот класс микропроцессорных средств является наиболее широко внедряемым средством управления техническими процессами во всех отраслях промышленности. Обычный состав такого средства:

- ряд контроллеров;

- несколько дисплейных пультов операторов;

- промышленная сеть, соединяющая контроллеры и пульты между собой;

-в ряде случаев, последовательная связь или полевая сеть, позволяющая выносить блоки ввода\вывода от контроллера.

Контроллеры определенного сетевого комплекса имеют обычно ряд модификаций (моделей), отличающихся друг от друга мощностью, быстродействием, объемом памяти, возможностями резервирования, приспособлением к разным условиям окружающей среды, максимальнымчислом каналов входа и выхода. Это облегчает использование определенного сетевого комплекса для разных технологических объектов, поскольку позволяет наиболее точно подобрать контроллеры требуемых характеристик под разные отдельные узлы автоматизируемого агрегата и под разные функции контроля и управления.

В качестве дисплейных пультов почти всегда используются те или иные персональные компьютеры в обычном или промышленном исполнении; большей частью с двумя типами клавиатур: обычной алфавитно-цифровой и специальной функциональной, с одним или несколькими мониторами с большими экранами.

Промышленная сеть может иметь различную структуру: шину, кольцо, звезду; она часто подразделяется на отдельные сегменты, связанные между собою повторителями и маршрутизаторами. Информация, передаваемая по сети, достаточно специфична - это ряд как периодических, так и случайных во времени коротких сообщений, к передаче которых предъявляются следующие требования: они ни в коем случае не могут быть утеряны (должна быть гарантирована их доставка адресату), в ряде случаев для сообщений высшего приоритета (например, сообщений об авариях) должен быть также гарантирован интервал времени передачи сообщений. Эти требования, вообще говоря, указывают на то, что предпочтительно методы доступа сообщений к промышленной сети могут основываться на передаче маркера или на взаимодействии узлов сети типа "ведущий/ведомый" (Master/Slave). В меньшей степени этим требованиям удовлетворяет метод случайного доступа к сети, при котором в случае возникновении аварийной ситуации и, как ее следствия, одновременного резкого увеличения числа экстренных сообщений, которые должны пройти через сеть, может возникнуть затор в сети, что приведет к потере отдельных сообщений, а не только к задержке их доставки адресату.

Блоки ввода/вывода, зачастую, являются интеллектуальными: это позволяет менять параметры отдельных каналов, проводить в них предварительную обработку измерительной информации, диагностировать различные нарушения в их работе. Наличие в ряде средств удаленных блоков ввода/вывода, связанных с контроллером через полевую сеть, позволяет расширить число обрабатываемых каждым

контроллером датчиков, снизить помехи в цепях измерения, уменьшить кабельную сеть на производстве.

Прикладное программное обеспечение сетевых комплексов состоит из двух взаимосвязанных частей, ориентированных на специалистов по автоматике, а не на

квалифицированных программистов, что существенно упрощает внедрение комплексов. Одна часть программного обеспечения - это SCADA-программа, реализующая построение и функционирование пультов операторов; другая часть -специализированные технологические языки контроля и управления и наборы типовых программных модулей, с помощью которых реализуются все конкретные функции контроллеров.

Рассматриваемые сетевые комплексы контроллеров имеют верхние ограничения как по сложности выполняемых функций (обычно, типовые функции измерения, контроля, учета, регулирования, блокировки), так и по объему самого автоматизируемого объекта, в пределах десятков тысяч измеряемых и контролируемых величин (обычно, отдельный технологический агрегат).

Все сетевые комплексы контроллеров удобно, с точки зрения потребителя, подразделить на ряд подклассов, рассмотренных ниже.

/. Сетевые комплексы малых контроллеров. Сетевые комплексы контроллеров, у которых приходится порядка сотен входов/выходов на один контроллер. Они имеют все перечисленные выше свойства сетевых комплексов, а предназначены, в первую очередь, либо для автоматизации сравнительно небольших участков производства, либо для автоматизации совокупности взаимосвязанных производственных узлов, каждый из которых невелик и обслуживается своей группой контроллеров.

П. Сетевые комплексы больших контроллеров Сетевые комплексы контроллеров, у которых порядка тысяч входов/выходов на один контроллер. Они состоят из довольно мощных контроллеров, решают все необходимые типовые задачи контроля и управления на крупных агрегатах или на больших подразделениях производства.

II Сугубо распределенные (телемеханические) сетевые комплексы контроллеров Сетевые комплексы, у которых контроллеры отстоят от центра на десятки километров и более. Обычно, сами контроллеры этих комплексов имеют малую мощность, поскольку каждый из них управляет небольшим самостоятельным узлом производства; но очень сильно и многообразно развиты связи и промышленные сети таких комплексов, позволяющие передавать информацию в них на большие расстояния через различные физические среды.

Лекция 12