Gu cinnteach tha fios aig mòran agaibh no eadhon air faicinn mar a tha smachd air nithean mòra fèin-ghluasadach, mar eisimpleir, ionad cumhachd niuclasach no factaraidh le mòran loidhnichean toraidh: bidh am prìomh ghnìomh gu tric a’ tachairt ann an seòmar mòr, le dòrlach de scrionaichean, bleibean solais agus smachdan iomallach. Mar as trice canar am prìomh sheòmar smachd ris an ionad smachd seo - am prìomh phannal smachd airson sùil a chumail air goireas cinneasachaidh.
Gu cinnteach bha thu a’ faighneachd ciamar a tha e uile ag obair a thaobh bathar-cruaidh is bathar-bog, mar a tha na siostaman sin eadar-dhealaichte bho choimpiutairean pearsanta àbhaisteach. San artaigil seo, seallaidh sinn ri mar a gheibh diofar dàta chun phrìomh sheòmar smachd, mar a thèid òrdughan a chuir chun uidheamachd, agus na tha a dhìth sa chumantas gus smachd a chumail air stèisean compressor, ionad cinneasachaidh propane, loidhne cruinneachaidh chàraichean, no eadhon a ionad pumpaidh sàibhear.
Is e an ìre as ìsle no bus-raoin far a bheil e uile a’ tòiseachadh
Thathas a’ cleachdadh an t-seata fhaclan seo, nach eil soilleir don neach neo-aithnichte, nuair a tha feum air cunntas a thoirt air na dòighean conaltraidh eadar microcontrollers agus fo-innealan, mar eisimpleir, modalan I/O no innealan tomhais. Mar as trice canar “bus achaidh” ris an t-sianal conaltraidh seo oir tha e an urra ri dàta a thig bhon “raon” a chuir chun rianadair.
Is e teirm proifeasanta domhainn a th ’ann an“ Field ”a tha a’ toirt iomradh air gu bheil cuid de uidheamachd (mar eisimpleir, mothachairean no actuators) leis a bheil an rianadair ag eadar-obrachadh suidhichte an àiteigin fada, fada air falbh, air an t-sràid, anns na h-achaidhean, fo chòmhdach na h-oidhche. . Agus chan eil e gu diofar gum faodar an sensor a shuidheachadh leth mheatair bhon rianadair agus tomhas, can, an teòthachd ann an caibineat fèin-ghluasaid, thathas fhathast den bheachd gu bheil e “san raon.” Mar as trice, bidh comharran bho luchd-mothachaidh a’ ruighinn modalan I/O fhathast a’ siubhal astaran bho dheich gu ceudan de mheatairean (agus uaireannan barrachd), a’ cruinneachadh fiosrachadh bho làraich no uidheamachd iomallach. Gu fìrinneach, is e sin as coireach gu bheil am bus iomlaid, tro bheil an rianadair a’ faighinn luachan bho na h-aon luchd-mothachaidh sin, mar as trice air ainmeachadh mar bhus achaidh no, mar as trice, bus aig ìre nas ìsle no bus gnìomhachais.
Sgeama coitcheann airson fèin-ghluasad goireas gnìomhachais
Mar sin, bidh an comharra dealain bhon sensor a’ siubhal astar sònraichte air loidhnichean càbaill (mar as trice air càball copair cunbhalach le àireamh sònraichte de choraichean), ris a bheil grunn mothachairean ceangailte. Bidh an comharra an uairsin a’ dol a-steach don mhodal giullachd (modal cuir a-steach / toraidh), far a bheil e air a thionndadh gu cànan didseatach a tha furasta a thuigsinn don rianadair. An uairsin, bidh an comharra seo tron bhus achaidh a ’dol gu dìreach chun rianadair, far a bheil e air a ghiullachd mu dheireadh. Stèidhichte air a leithid de chomharran, tha loidsig obrachaidh an microcontroller fhèin air a thogail.
Ìre as àirde: bho garland gu ionad-obrach slàn
Canar ris an ìre àrd a h-uile dad a dh’ fhaodas gnìomhaiche bàsmhor àbhaisteach suathadh a bhios a ’cumail smachd air a’ phròiseas teicneòlais. Anns a 'chùis as sìmplidh, is e an ìre as àirde seata de sholais agus putanan. Bidh bleibean solais a’ comharrachadh a’ ghnìomhaiche mu thachartasan sònraichte a tha a’ tachairt san t-siostam, thathas a’ cleachdadh putanan gus òrdughan a thoirt don rianadair. Canar “garland” no “craobh na Nollaige” ris an t-siostam seo gu tric oir tha e a’ coimhead glè choltach (mar a chì thu bhon dealbh aig toiseach an artaigil).
Ma tha an gnìomhaiche nas fortanach, an uairsin mar an ìre as àirde gheibh e pannal gnìomhaiche - seòrsa de choimpiutair pannal rèidh a bhios ann an aon dòigh no ann an dòigh eile a ’faighinn dàta airson a thaisbeanadh bhon rianadair agus ga thaisbeanadh air an sgrion. Mar as trice bidh a leithid de phannal air a chuir suas air a ’chaibineat fèin-ghluasaid fhèin, agus mar sin feumaidh tu eadar-obrachadh leis fhad‘ s a tha thu nad sheasamh, a dh ’adhbhraicheas mì-ghoireasachd, a bharrachd air càileachd is meud na h-ìomhaigh air pannalan cruth beag a’ fàgail mòran ri bhith ag iarraidh.
Agus mu dheireadh, tarraing air fialaidheachd nach fhacas a-riamh - ionad-obrach (no eadhon grunn dhùblaidhean), a tha na choimpiutair pearsanta àbhaisteach.
Feumaidh uidheamachd àrd-ìre eadar-obrachadh ann an dòigh air choreigin leis a’ mhicro-smachdadair (air neo carson a tha feum air?). Airson an leithid de eadar-obrachadh, thathas a’ cleachdadh protocolaidhean àrd-ìre agus meadhan tar-chuir sònraichte, mar eisimpleir, Ethernet no UART. Ann an cùis “craobh na Nollaige”, chan eil feum air sòghalachd mar sin, gu dearbh; tha na bleibean solais air an lasadh le bhith a’ cleachdadh loidhnichean corporra àbhaisteach, chan eil eadar-aghaidh no protocolaidhean sòlaimte ann.
San fharsaingeachd, chan eil an ìre àrd seo cho inntinneach ris a 'bhus achaidh, oir is dòcha nach eil an ìre àrd seo ann idir (chan eil dad ann airson a' ghnìomhaiche coimhead air bhon t-sreath; bidh an rianadair fhèin a 'dearbhadh dè a dh'fheumar a dhèanamh agus ciamar ).
Pròtacalan gluasad dàta “Seann”: Modbus agus HART
Is beag a tha fios, ach air an t-seachdamh là de chruthachadh an t-saoghail, cha do ghabh Dia fois, ach chruthaich e Modbus. Còmhla ri protocol HART, is dòcha gur e Modbus am protocol gluasad dàta gnìomhachais as sine; nochd e air ais ann an 1979.
Chaidh an eadar-aghaidh sreathach a chleachdadh an toiseach mar mheadhan sgaoilidh, an uairsin chaidh Modbus a chuir an gnìomh thairis air TCP / IP. Is e protocol maighstir-tràille sioncronaich (master-slave) a tha seo a bhios a’ cleachdadh prionnsapal freagairt iarrtas. Tha am protocol gu math trom agus slaodach, tha an astar iomlaid an urra ri feartan a ’ghlacadair agus an inneal-sgaoilidh, ach mar as trice tha an cunntadh faisg air ceudan de mhilleanan-tomhais, gu sònraichte nuair a thèid a chuir an gnìomh tro eadar-aghaidh sreathach.
A bharrachd air an sin, tha clàr gluasad dàta Modbus 16-bit, a chuireas casg sa bhad air gluasad seòrsaichean fìor agus dùbailte. Tha iad air an tar-chuir an dàrna cuid ann am pàirtean no le call cruinneas. Ged a tha Modbus fhathast air a chleachdadh gu farsaing ann an cùisean far nach eil feum air astaran conaltraidh àrd agus nach eil call dàta tar-chuir deatamach. Is toil le mòran de luchd-saothrachaidh diofar innealan protocol Modbus a leudachadh anns an dòigh shònraichte agus fìor thùsail aca fhèin, a’ cur gnìomhan neo-àbhaisteach ris. Mar sin, tha mòran mùthaidhean agus claonadh bhon phròtacal seo bhon àbhaist, ach tha e fhathast beò gu soirbheachail ann an saoghal an latha an-diugh.
Tha protocol HART cuideachd air a bhith timcheall bho na h-ochdadan, is e protocol conaltraidh gnìomhachais a th’ ann thairis air loidhne lùb gnàthach dà-uèir a tha a’ ceangal gu dìreach mothachairean 4-20 mA agus innealan eile le comas HART.
Gus loidhnichean HART atharrachadh, thathas a’ cleachdadh innealan sònraichte, ris an canar modems HART. Tha luchd-tionndaidh ann cuideachd a bheir, can, protocol Modbus don neach-cleachdaidh aig an toradh.
Is dòcha gu bheil HART gu math sònraichte leis gu bheil, a bharrachd air na comharran analog de luchd-mothachaidh 4-20 mA, comharra didseatach a ’phròtacail fhèin cuideachd air a ghluasad sa chuairt, leigidh seo leat na pàirtean didseatach agus analog a cheangal ann an aon loidhne càball. Faodar modems HART ùr-nodha a cheangal ri port USB an rianadair, ceangailte tro Bluetooth, no an dòigh seann-fhasanta tro phort sreathach. O chionn dusan bliadhna, ann an co-chosmhail ri Wi-Fi, nochd inbhe gun uèir WirelessHART, a tha ag obair anns an raon ISM.
An dàrna ginealach de phròtacalan no busaichean gnìomhachais nach eil buileach ISA, PCI(e) agus VME
Chaidh busaichean nach eil buileach gnìomhachais a chuir an àite protocolaidhean Modbus agus HART, leithid ISA (MicroPC, PC / 104) no PCI / PCIe (CompactPCI, CompactPCI Serial, StacPC), a bharrachd air VME.
Tha àm choimpiutairean air tighinn aig a bheil bus dàta uile-choitcheann, far am faodar diofar bhùird (modalan) a cheangal gus comharra aonaichte sònraichte a phròiseasadh. Mar riaghailt, anns a 'chùis seo, tha am modal pròiseasar (coimpiutair) air a chuir a-steach don fhrèam ris an canar, a nì cinnteach gum bi eadar-obrachadh tron bhus le innealan eile. Tha am frèam, no, mar a tha fìor eòlaichean fèin-ghluasaid ag iarraidh, “crate,” air a chuir ris leis na bùird cur-a-steach riatanach: analog, air leth, eadar-aghaidh, msaa, no tha seo uile air a chuir ri chèile ann an cruth ceapaire às aonais frèam - aon bhòrd air mullach an eilein. Às deidh sin, bidh am measgachadh seo air a ’bhus (ISA, PCI, msaa) ag iomlaid dàta leis a’ mhodal pròiseasar, a bhios mar sin a ’faighinn fiosrachadh bho na mothachairean agus a’ cur an gnìomh cuid de loidsig.
Modalan smachdadair agus I/O ann am frèam PXI air bus PCI. Stòr:
Bhiodh a h-uile dad gu math leis na busaichean ISA, PCI(e) agus VME sin, gu sònraichte airson na h-amannan sin: chan eil an astar iomlaid briseadh-dùil, agus tha na pàirtean den t-siostam suidhichte ann an aon fhrèam, teann agus goireasach, is dòcha nach bi e teth-swappable. Cairtean I/O, ach chan eil mi dha-rìribh ag iarraidh sin.
Ach tha cuileag anns an oladh, agus barrachd air aon. Tha e gu math duilich siostam sgaoilte a thogail ann an leithid de rèiteachadh, tha am bus iomlaid ionadail, feumaidh tu rudeigin a chruthachadh airson dàta iomlaid le nodan tràillean no co-aoisean, an aon Modbus thairis air TCP / IP no protocol eile, ann an San fharsaingeachd, chan eil goireasan gu leòr ann. Uill, an dàrna rud nach eil gu math tlachdmhor: mar as trice bidh bùird I / O a’ dùileachadh seòrsa de chomharra aonaichte mar chuir a-steach, agus chan eil aonaranachd galvanic aca bho uidheamachd achaidh, agus mar sin feumaidh tu feansa a dhèanamh a-mach à diofar mhodalan tionndaidh agus cuairteachadh eadar-mheadhanach, a tha gu mòr a 'dèanamh iom-fhillte air bunait nan eileamaidean.
Modalan tionndaidh comharran eadar-mheadhanach le aonaranachd galvanic. Stòr:
“Dè mu dheidhinn protocol bus gnìomhachais?” - tha thu a 'faighneachd. Chan eil dad. Chan eil e ann sa bhuileachadh seo. Tro loidhnichean càball, bidh an comharra a ’siubhal bho luchd-mothachaidh gu luchd-tionndaidh chomharran, bidh an luchd-tionndaidh a’ toirt bholtadh gu bòrd I / O air leth no analog, agus tha an dàta bhon bhòrd air a leughadh mu thràth tro na puirt I / O a ’cleachdadh an OS. Agus chan eil protocolaidhean sònraichte ann.
Mar a tha busaichean agus protocolaidhean gnìomhachais an latha an-diugh ag obair
Dè a-nis? Gu ruige seo, tha an ideòlas clasaigeach mu bhith a 'togail shiostaman fèin-ghluasadach air atharrachadh beagan. Bha pàirt aig mòran fhactaran, a’ tòiseachadh leis an fhìrinn gum bu chòir fèin-ghluasad a bhith goireasach cuideachd, agus a’ crìochnachadh leis a’ ghluasad gu siostaman fèin-ghluasadach sgaoilte le nodan fada bho chèile.
Is dòcha gun urrainn dhuinn a ràdh gu bheil dà phrìomh bhun-bheachd ann airson siostaman fèin-ghluasaid a thogail an-diugh: siostaman fèin-ghluasadach ionadail agus sgaoilte.
A thaobh shiostaman ionadail, far a bheil cruinneachadh dàta agus smachd air a mheadhanachadh ann an aon àite sònraichte, tha feum air bun-bheachd seata sònraichte de mhodalan cuir a-steach / toraidh eadar-cheangailte le bus luath cumanta, a’ toirt a-steach rianadair leis a’ phròtacal iomlaid aige fhèin. Anns a 'chùis seo, mar riaghailt, tha modalan I / O a' gabhail a-steach an dà chuid inneal-tionndaidh chomharran agus iomallachd galvanic (ged, gu dearbh, chan ann an-còmhnaidh). Is e sin, tha e gu leòr don neach-cleachdaidh deireannach tuigsinn dè an seòrsa mothachaidhean agus uidheamachdan a bhios an làthair anns an t-siostam fèin-ghluasadach, cunntadh an àireamh de mhodalan cuir a-steach / toraidh a tha a dhìth airson diofar sheòrsaichean chomharran agus an ceangal ann an aon loidhne chumanta leis an rianadair . Anns a 'chùis seo, mar riaghailt, bidh gach neach-dèanamh a' cleachdadh a 'phròtacal iomlaid as fheàrr leotha eadar modalan I / O agus an rianadair, agus faodaidh tòrr roghainnean a bhith an seo.
A thaobh siostaman sgaoilte, tha a h-uile dad a thèid a ràdh a thaobh siostaman ionadail fìor, a bharrachd air an sin, tha e cudromach gum bi co-phàirtean fa leth, mar eisimpleir, seata de mhodalan cur-a-steach-toraidh a bharrachd air inneal airson fiosrachadh a chruinneachadh agus a sgaoileadh - rud nach eil. microcontroller gu math sgiobalta a tha na sheasamh am badeigin ann am bothan san raon, ri taobh na bhalbhaichean a bhios a’ dùnadh na h-ola - dh’ fhaodadh e eadar-obrachadh leis na h-aon nodan agus leis a’ phrìomh rianadair aig astar mòr le ìre iomlaid èifeachdach.
Ciamar a roghnaicheas luchd-leasachaidh protocol airson am pròiseact aca? Tha a h-uile protocol iomlaid ùr-nodha a’ toirt seachad coileanadh gu math àrd, agus mar sin gu tric chan eil roghainn aon neach-dèanamh no fear eile air a dhearbhadh leis an ìre iomlaid air a ’bhus gnìomhachais seo. Chan eil buileachadh a’ phròtacal fhèin cho cudromach, oir, bho shealladh leasaiche an t-siostaim, bidh e fhathast na bhogsa dhubh a bheir seachad structar iomlaid a-staigh sònraichte agus nach eil air a dhealbhadh airson eadar-theachd bhon taobh a-muigh. Mar as trice, thathas a’ toirt aire do fheartan practaigeach: coileanadh a ’choimpiutair, cho furasta‘ s a tha e bun-bheachd an neach-dèanamh a chuir an sàs anns a ’ghnìomh a tha ri làimh, na tha ri fhaighinn de mhodalan I / O a tha a dhìth, an comas modalan teth-swappable gun bhriseadh. am bus, etc.
Bidh solaraichean uidheamachd mòr-chòrdte a’ tabhann am buileachadh fhèin de phròtacalan gnìomhachais: mar eisimpleir, tha a ’chompanaidh ainmeil Siemens a’ leasachadh an t-sreath de phròtacalan Profinet agus Profibus aca, tha B&R a ’leasachadh protocol Powerlink, tha Rockwell Automation a’ leasachadh protocol EtherNet / IP. Fuasgladh dachaigheil anns an liosta eisimpleirean seo: dreach den phròtacal FBUS bhon chompanaidh Ruiseanach Fastwel.
Tha fuasglaidhean nas uile-choitcheann ann cuideachd nach eil ceangailte ri neach-dèanamh sònraichte, leithid EtherCAT agus CAN. Nì sinn mion-sgrùdadh mionaideach air na protocolaidhean sin ann a bhith a’ leantainn leis an artaigil agus faigh a-mach dè am fear dhiubh a tha nas freagarraiche airson tagraidhean sònraichte: gnìomhachasan chàraichean is itealain, saothrachadh dealanach, siostaman suidheachaidh agus innealan-fuadain. Fuirichibh ann an conaltradh!
Source: www.habr.com