Лекция 6 Контроллер. Языки и инструменты программирования

Контроллер – электронная схема, управляющая технологическим оборудованием, собирающим и анализирующим данные, на основе которых принимаются те или иные решения задачи управления.

Основные задачи решаемые контроллером:

Опрос датчика и выдача управляющих воздействий на ИМ,

Первичное преобразование результатов измерений,

Хранение локального архива данных,

Обмен информации с верхним уровнем автоматизации,

Автономное управление узлом автоматизации.

ЛВС - локальная сеть.

Архитектура сетей промышленной автоматизации

Сеть системы промышленной автоматизации обычно образует иерархическую структуру и состоит из следующих уровней:

Device Level - нижний уровень сети, для обозначения которого традиционно применяется обобщенное название FieldBus (полевая шина). Основным назначением данного уровня является обеспечение обмена информацией в реальном времени между датчиками, контроллерами, измерителями, исполнительными механизмами. На нижнем уровне сети используются сложные специализированные протоколы (Profibus, HART, FIP, ControlNet, InterbusS, DeviceNet, LonWorks, Modbus , BACnet, EIB/KNX и ряд других). Скорость обмена информацией обычно сотни Кбит/с, время цикла на основании требования обеспечения функционирования в реальном масштабе времени не превышает 10 мс.

Control Level - уровень управления. На этом уровне сети работают контроллеры и технологические SCADA-системы (АРМы технологов и т.п.) и используются как специализированные протоколы реального времени, так и комплекс технических средств Industrial Ethernet. Типовое время цикла на этом уровне не должно превышать 100 мс. Corporate Level образует сеть верхнего уровня систем автоматизации и соответствует международным стандартам ГЕЕЕ 802.3 (Ethernet, 10 Мбит/с) и ШЕЕ 802.3u (Fast Ethernet, 100 Мбит/с), в последние годы все чаще применяется Gigabit Ethernet (1G). Industrial Ethernet является основой для построения систем управления с распределенной схемой организации разнообразных вычислительных процессов и поддерживается рядом стандартизированных протоколов .верхнего уровня семиуровневой модели ISO, в частности Ethernet/IP, PROFInet, Modbus - IDA (Interface for Distributed Automation), Foundation Fieldbus, BACnet. Наличие этого стандарта существенно упрощает организацию связи между Industrial Ethernet и сетями полевого уровня и объединение в одну систему продукции различных производителей.

Блок согласования сигналов осуществляет электрическое согласование датчиков и ИМ с входами и выходами блока преобразования сигнала.

Блок преобразования сигналов преобразует аналоговые электрические сигналы в цифровую форму и передает их в ЦП и наоборот, преобразовывая цифровые сигналы процессора к виду, пригодному для подачи на ИМ. Процессор осуществляет управление всеми блоками контролера, математическую обработку измеренных технологических параметров организует хранение данных в памяти, а также осуществляет обмен данными по локальной сети, при помощи соответствующего интерфейса. В данном случае в качестве локальной сети используются промышленные сети.

Информация с контроллеров может поступать в промышленную локальную сеть непосредственно или через контроллеры верхнего уровня (концентраторы).

Концентратор - коммуникационный контролер, который выполняет функции вторичной обработки информации(преобразование, накопление, сжатие), а также управляет небольшими группами контроллеров разгружая тем самым уровень управляющих ЭВМ.

Задачи концентраторов:

Сбор данных с локальных контроллеров

Вторичная обработка данных

Поддержание единого времени во всей системе

Поддержание единого времени подключения к локальным контроллерам

Организация взаимодействия между локальными контроллерами

Обмен информацией с верхними уровнями

Работа в автономном режиме при нарушении связи с верхним уровнем