32559

Контроллеры на базе персональных компьютеров (ПК)

Доклад

Производство и промышленные технологии

Контроллеры на базе персональных компьютеров ПК Это направление существенно развилось в последнее время что объясняется в первую очередь следующими причинами: – повышением надежности ПК особенно в промышленном исполнении; – использовании открытой архитектуры например IBMсовместимых ПК; – легкости подключения любых блоков ввода вывода модулей УСО; – возможностью использования широкой номенклатуры наработанного программного обеспечения операционных систем реального времени баз данных пакетов прикладных программ контроля и...

Русский

2013-09-04

23.67 KB

22 чел.

1. Контроллеры на базе персональных компьютеров (ПК) 

Это направление существенно развилось в последнее время, что объясняется, в первую очередь, следующими причинами:

повышением надежности ПК, особенно в промышленном исполнении;

использовании открытой архитектуры (например, IBM-совместимых ПК);

легкости подключения любых блоков ввода/вывода (модулей УСО);

возможностью использования широкой номенклатуры наработанного программного обеспечения (операционных систем реального времени, баз данных, пакетов прикладных программ контроля и управления).

Контроллеры на базе ПК, как правило, используют для управления небольшими замкнутыми объектами в промышленности, в специализированных системах автоматизации в медицине, научных лабораториях, средствах коммуникации. Общее число входов/выходов такого контроллера обычно не превосходит нескольких десятков, а набор функций предусматривает сложную обработку информации. Рациональную область применения контроллеров на базе ПК можно очертить следующими условиями:

выполняется большой объем вычислений за достаточно малый интервал времени при небольшом количестве входов и выходов объекта управления;

средства автоматизации работают в окружающей среде, не слишком отличающейся от условий работы офисных персональных компьютеров;

реализуемые контроллером функции целесообразно (в силу их нестандартности) программировать на обычных языках высокого уровня, типа C++, Pascal и др.;

практически не требуется мощная аппаратная поддержка работы в критических условиях, которая обеспечивается обычными контроллерами (диагностика работы, резервирование, устранение неисправностей без остановки работы ПЛК).

На рынке контроллеров на базе ПК в России успешно работают кампании: Octagon, Advantech, Analog Devices и др.

2. Локальные программируемые контроллеры. 

В настоящее время в промышленности используется два типа локальных контроллеров:

 Встраиваемый в оборудование и являющийся его неотъемлемой частью. Такой контроллер может управлять станком с ЧПУ, современным интеллектуальным аналитическим прибором, автомашинистом и другим оборудованием. Выпускается на раме (плате) без специального кожуха, поскольку монтируется в общий корпус оборудования.

 Автономный, реализующий функции контроля и управления небольшим достаточно  изолированным  технологическим объектом, как, например, районные котельные, электрические подстанции. Автономные контроллеры помещаются в защитные корпуса, рассчитанные на разные условия окружающей среды. Почти всегда эти контроллеры имеют порты для соединения в режиме «точка-точка» с другой аппаратурой и интерфейсы, которые могут через сеть связывать их с другими средствами автоматизации. В такой контроллер часто встраивается или подключается к нему специальная панель оператора, состоящая из алфавитно-цифрового дисплея и набора функциональных клавиш.

Локальные контроллеры, как правило, имеют небольшую или среднюю вычислительную мощность, а количество их входов/выходов, колеблется от нескольких десятков до нескольких сотен. Контроллеры реализуют простейшие типовые функции обработки измерительной информации, блокировок, регулирования и программно-логического управления. Многие из них имеют один или несколько физических портов для передачи информации на другие системы автоматизации. В этом классе следует выделить специальный тип локальных контроллеров, предназначенных для систем противоаварийной защиты. Они отличаются особенно высокой надежностью, живучестью и быстродействием. В них предусматриваются различные варианты полной текущей диагностики неисправностей с локализацией их до отдельной платы, резервирование, как отдельных компонентов, так и всего устройства в целом.

3. Сетевые комплексы контроллеров. 

Сетевые ПТК наиболее широко применяются для управления производственными процессами во всех отраслях промышленности. Минимальный состав данного класса ПТК подразумевает наличие следующих компонентов:

  1.  набор контроллеров;
  2.  несколько дисплейных рабочих станций операторов;
  3.  системную (промышленную) сеть, соединяющую контроллеры
    между собою и контроллеры с рабочими станциями.

Контроллеры каждого сетевого комплекса, как правило, имеют ряд модификаций, отличающихся друг от друга быстродействием, объемом памяти, возможностями по резервированию, способностью работать в разных условиях окружающей среды, числом каналов ввода/вывода (от нескольких сотен до тысячи), наличием различных УСО. Это облегчает использование сетевого комплекса для разнообразных технологических объектов, поскольку позволяет наиболее точно подобрать контроллеры под отдельные элементы автоматизируемого объекта и разные функции контроля и управления.

В качестве дисплейных рабочих станций (пультов оператора) почти всегда используются персональные компьютеры в обычном или промышленном исполнении, большей частью с двумя типами клавиатур (традиционной алфавитно-цифровой и специальной функциональной), и оснащенные одним или несколькими мониторами, имеющими большой экран.

Промышленная сеть может иметь различную структуру: шину, кольцо, звезду; она часто подразделяется на сегменты, связанные между собой повторителями и маршрутизаторами. К передаче сообщений предъявляются жесткие требования: они гарантированно должны доставляться адресату, а для сообщений высшего приоритета, например, предупреждающих об авариях, также следует обеспечить указанный срок передачи сообщений. В этом классе ПТК выделяют телемеханический тип сетевого комплекса контроллеров, предназначенный для автоматизации объектов, распределенных на большой области пространства. Промышленная сеть с характерной структурой и особые физические каналы связи (радиоканалы, выделенные телефонные линии, оптоволоконные кабели) позволяют интегрировать узлы объекта, отстоящие друг от друга на многие десятки километров, в единую систему автоматизации. Рассматриваемый класс сетевых комплексов контроллеров имеет верхние ограничения как по сложности выполняемых функций (измерения, контроля, учета, регулирования и блокировки), так и по объему автоматизируемого объекта (в пределах тысяч входов/выходов). Чаще всего сетевые комплексы применяются на уровне цехов машиностроительных заводов, агрегатов нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических производств, а также цехов предприятий пищевой промышленности. Телемеханические сетевые комплексы используются для управления газо- и нефтепроводами, электрическими сетями, транспортными системами.

4. ПЛК для маломасштабных распределенных систем управления.

Этот класс микропроцессорных ПТК превосходит большинство сетевых комплексов контроллеров по мощности и сложности выполняемых функций. В целом, этот класс еще имеет ряд ограничений по объему автоматизируемого производства (порядка десятка тысяч входов/выходов) и набору реализуемых функций. Основные отличия от предшествующего класса заключаются в несколько большем разнообразии модификаций контроллеров, блоков ввода/вывода, большей мощности центральных процессоров, более развитой и гибкой сетевой структуре. Как правило, ПТК этого класса имеет развитую многоуровневую сетевую структуру. Так нижний уровень может выполнять связь контроллеров и рабочей станции компактно расположенного технологического оборудования, а верхний уровень поддерживать взаимодействие нескольких узлов друг с другом и с рабочей станцией диспетчера всего автоматизируемого участка производства. На верхнем уровне (уровне рабочих станций операторов) эти комплексы, по большей части, имеют достаточно развитую информационную сеть. В некоторых случаях расширение сетевой структуры идет в направлении применения стандартных цифровых полевых сетей, соединяющих отдельные контроллеры с удаленными от них блоками ввода/вывода и интеллектуальными приборами. Подобная простая и дешевая сеть соединяет по одной витой паре проводов контроллер с множеством интеллектуальных полевых приборов, что резко сокращает длину кабельных сетей на предприятии и уменьшает влияние возможных помех, поскольку исключается передача низковольтной аналоговой информации на значительные расстояния.

Мощность контроллеров, применяемых в этом классе средств, позволяет в дополнение к типовым функциям контроля и управления реализовывать более сложные и объемные алгоритмы управления (например, самонастройку алгоритмов регулирования, адаптивное управление). Маломасштабные распределенные системы управления используются для автоматизации отдельных средних и крупных технологических объектов предприятий непрерывных отраслей промышленности, а также цехов и участков дискретных производств и цехов заводов черной и цветной металлургии.

5. ПЛК для полномасштабных распределенных АСУ ТП.

Это наиболее мощный по возможностям и охвату производства класс контроллерных средств, практически не имеющий границ ни по выполняемым на производстве функциям, ни по объему автоматизируемого производственного объекта. Одна такая система может использоваться для автоматизации производственной деятельности целого крупномасштабного предприятия.

Описываемая группа ПТК включает все особенности перечисленных контроллерных средств и дополнительно имеет ряд свойств, влияющих на возможности их использования:

  1.  наличие развитой многоуровневой сетевой структуры, предусматривающей выделение трех уровней: информационного, системного и полевого, причем для организации отдельных уровней могут использоваться разные варианты построения сетей;
  2.  выход на корпоративную сеть предприятия, систему управления бизнес-процессами, глобальную сеть Интернет, а также на уровень интеллектуальных приборов;
  3.  широкий модельный ряд применяемых контроллеров, различающихся по числу входов/выходов, быстродействию, объему памяти разного типа, возможностям по резервированию, наличию встроенных и удаленных интеллектуальных блоков ввода/вывода на все виды аналоговых и дискретных сигналов;
  4.  широкий диапазон рабочих станций и панелей операторов;
  5.  наличие мощного современного программного обеспечения, в состав которого входят:

а) человеко-машинные интерфейсы операторов с системой управления;

б) набор технологических языков с объемными библиотеками типовых программных модулей для решения задач управления и регулирования;

в) универсальные прикладные пакеты программ, реализующие типовые функции управления отдельными агрегатами, диспетчерское управление участками производства, технический учет и планирование производства в целом;

г) системы автоматизированного проектирования и конструкторского документооборота для разработки системы автоматизации.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11885. Работа с текстовыми документами, табличным процессором, языком HTML и презентациями 4.32 MB
  Введение Цикл из четырёх лабораторных работ направлен на изучение прикладного программного обеспечения изучения элементов и объектов управления. В первой лабораторной работе рассмотрены вопросы создания простых и комплексных документов использования средств а
11886. Аналитическое конструирование регуляторов 402 KB
  Лабораторная работа №1 по дисциплине: Проектирование автоматизированных систем на тему: Аналитическое конструирование регуляторов Цель работы: решение задачи аналитического конструирования регуляторов для объекта заданного в пространстве состояний. ...
11887. Задача быстродействия 258 KB
  Лабораторная работа №2 по дисциплине: Проектирование автоматизированных систем на тему: Задача быстродействия Цель работы: исследование предельных возможностей системы авторегулирования обусловленных ограничением величины управляющего сигнала. О...
11888. Задача быстродействия. Несколько управляющих воздействий 205 KB
  Лабораторная работа №3 по дисциплине: Проектирование автоматизированных систем на тему: Задача быстродействия. Несколько управляющих воздействий Цель работы: решение задачи быстродействия в пространстве состояний. Необходимо ограниченное управление ut
11889. Управление в пространстве состояний при неполной информации 1.09 MB
  Лабораторная работа №4 по дисциплине: Проектирование автоматизированных систем на тему: Управление в пространстве состояний при неполной информации Цель работы: решение задачи синтеза линейной системы стабилизации в пространстве состояний. Общие св...
11890. Корни многочленов 87 KB
  Лабораторная работа №5 по дисциплине: Проектирование автоматизированных систем на тему: Корни многочленов Цель работы: вычислить корни многочлена не выше 20го порядка и восстановить многочлен по заданным корням. Общие сведения: Вычисление корней мн
11891. Обратное преобразование Лапласа 47 KB
  Лабораторная работа №6 по дисциплине: Проектирование автоматизированных систем на тему: Обратное преобразование Лапласа Цель работы: вычислить аналитическое выражение для обратного преобразования Лапласа дробнорациональной функции и построить график.. ...
11892. Выбор типа камеры и условий съемки в зависимости от задачи исследования и характера исследуемого объекта 4.35 MB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 Выбор типа камеры и условий съемки в зависимости от задачи исследования и характера исследуемого объекта Рентгеновские камеры Рентгеновской камерой называют устройство позволяющее регистрировать на фотопленке рентгеновские максим
11893. Определение кальция методом стандартных добавок 443.5 KB
  Лабораторная работа №104 Определение кальция методом стандартных добавок. Краткое теоретическое введение: Фотометрия пламени вид эмиссионного спектрального анализа в котором источниками возбуждения спектров являются пламена различных видов: ацетиленвоздух...