Tabbas da yawa daga cikinku sun san ko sun ga yadda ake sarrafa manyan abubuwa masu sarrafa kansa, alal misali, tashar makamashin nukiliya ko masana'anta tare da layukan samarwa da yawa: babban aikin sau da yawa yana faruwa a cikin babban ɗaki, tare da tarin fuska, kwararan fitila. da kuma masu sarrafa nesa. Wannan hadaddun kulawa yawanci ana kiransa babban ɗakin kulawa - babban kwamiti na kulawa don kula da kayan aikin samarwa.
Tabbas kuna mamakin yadda duka ke aiki ta fuskar hardware da software, yadda waɗannan tsarin suka bambanta da kwamfutoci na yau da kullun. A cikin wannan labarin, za mu dubi yadda bayanai daban-daban suke zuwa babban ɗakin sarrafawa, yadda ake aika umarni zuwa kayan aiki, da abin da ake bukata gabaɗaya don sarrafa tashar kwampreso, masana'antar sarrafa propane, layin hada motoci, ko ma majallar famfo shuka.
Mafi ƙanƙanta matakin ko bas ɗin filin shine inda duk ya fara
Ana amfani da wannan saitin kalmomi, waɗanda ba a sani ba, lokacin da ya zama dole don bayyana hanyoyin sadarwa tsakanin microcontrollers da ƙananan kayan aiki, misali, I/O modules ko na'urorin aunawa. Yawanci wannan tashar sadarwa ana kiranta "field bus" saboda ita ce ke da alhakin watsa bayanan da ke fitowa daga "filin" zuwa mai sarrafawa.
"Field" wani lokaci ne mai zurfi na ƙwararru wanda ke nufin gaskiyar cewa wasu kayan aiki (misali, na'urori masu auna firikwensin ko actuators) waɗanda masu kula da su ke hulɗa da su suna a wani wuri mai nisa, mai nisa, a kan titi, a cikin filayen, a ƙarƙashin murfin dare. . Kuma ba kome ba cewa firikwensin zai iya kasancewa rabin mita daga mai sarrafawa kuma auna, a ce, zafin jiki a cikin ma'ajin sarrafa kansa, har yanzu ana la'akari da cewa yana "a cikin filin." Mafi sau da yawa, sigina daga na'urori masu auna firikwensin da suka isa I/O modules har yanzu suna tafiya nesa daga dubun zuwa ɗaruruwan mita (wasu lokutan ma fiye), suna tattara bayanai daga wurare masu nisa ko kayan aiki. A zahiri, shi ya sa bas ɗin musayar, ta hanyar da mai sarrafawa ke karɓar ƙima daga waɗannan na'urori masu auna firikwensin, yawanci ana kiransa bas ɗin filin ko, ƙasa da ƙasa, bas ɗin ƙasa ko bas ɗin masana'antu.
Tsarin gabaɗaya na sarrafa kansa na kayan aikin masana'antu
Don haka, siginar lantarki daga firikwensin yana tafiya ta wani nisa tare da layin kebul (yawanci tare da kebul na jan karfe na yau da kullun tare da takamaiman adadin murhu), wanda aka haɗa na'urori masu auna firikwensin da yawa. Sa'an nan siginar ta shiga tsarin sarrafawa (modul ɗin shigarwa/fitarwa), inda aka canza ta zuwa yaren dijital wanda za'a iya fahimtarsa ga mai sarrafawa. Bayan haka, wannan siginar ta hanyar bas ɗin filin yana zuwa kai tsaye zuwa mai sarrafawa, inda a ƙarshe aka sarrafa shi. Dangane da irin waɗannan sigina, an gina dabarun aiki na microcontroller kanta.
Babban matakin: daga garland zuwa gabaɗayan wurin aiki
Babban matakin ana kiransa duk abin da wani ɗan kasuwa na yau da kullun zai iya taɓa shi wanda ke sarrafa tsarin fasaha. A cikin mafi sauƙi, matakin saman shine saitin fitilu da maɓalli. Fitilar fitilu suna siginar ma'aikaci game da wasu abubuwan da ke faruwa a cikin tsarin, ana amfani da maɓallan don ba da umarni ga mai sarrafawa. Ana kiran wannan tsarin sau da yawa "garland" ko "Bishiyar Kirsimeti" saboda yana kama da kama (kamar yadda kuke gani daga hoto a farkon labarin).
Idan mai aiki ya yi sa'a, to, yayin da matakin farko zai sami kwamfutar taperawa - wani nau'in kwamfutar hannu ɗaya ko wani yana karɓar bayanai don nunawa da kuma nuna shi a allon. Irin wannan panel yawanci ana ɗora shi a kan ma'ajin sarrafa kansa, don haka yawanci dole ne ku yi hulɗa tare da shi yayin da kuke tsaye, wanda ke haifar da rashin jin daɗi, tare da inganci da girman hoton a kan ƙananan nau'i-nau'i suna barin abin da ake so.
Kuma a ƙarshe, abin jan hankali na karimci wanda ba a taɓa gani ba - wurin aiki (ko ma da yawa kwafi), wanda shine kwamfutar sirri na yau da kullun.
Dole ne kayan aikin matakin matakin yin hulɗa ta wata hanya tare da microcontroller (in ba haka ba me yasa ake buƙata?). Don irin wannan hulɗar, ana amfani da ka'idoji na sama-da-biyu da wasu matsakaicin watsawa, misali, Ethernet ko UART. A cikin yanayin "Bishiyar Kirsimeti", irin wannan sophistications, ba shakka, ba lallai ba ne, ana kunna fitilun fitilu ta amfani da layukan zahiri na yau da kullun, babu ingantattun musaya ko ƙa'idodi a can.
Gabaɗaya, wannan matakin na sama ba shi da ban sha'awa fiye da bas ɗin filin, tunda wannan matakin babba bazai wanzu ba kwata-kwata (babu wani abu da mai aiki zai duba daga jerin; mai sarrafa kansa zai gano abin da ya kamata a yi da yadda za a yi. ).
Ka'idojin canja wurin bayanai "Tsoffin": Modbus da HART
Mutane kadan ne suka sani, amma a rana ta bakwai da halittar duniya, Allah bai huta ba, ya halicci Modbus. Tare da ka'idar HART, Modbus watakila shine mafi tsufa yarjejeniyar canja wurin bayanai na masana'antu; ya bayyana a baya a cikin 1979.
An fara amfani da keɓancewar siriyal azaman hanyar watsawa, sannan aka aiwatar da Modbus akan TCP/IP. Wannan ƙa'idar aiki ɗaya ce ta master-bawa (bawa-bawa) da ke amfani da ƙa'idar amsa buƙatu. Yarjejeniyar tana da wahala sosai kuma tana jinkirin, saurin musayar ya dogara da halaye na mai karɓa da watsawa, amma yawanci ƙidaya kusan ɗaruruwan milliseconds ne, musamman idan an aiwatar da su ta hanyar keɓaɓɓiyar dubawa.
Haka kuma, rajistar canja wurin bayanai na Modbus shine 16-bit, wanda nan da nan ya sanya takunkumi kan canja wurin nau'ikan gaske da biyu. Ana yada su ko dai cikin sassa ko tare da asarar daidaito. Ko da yake har yanzu Modbus ana amfani da shi sosai a lokuta da ba a buƙatar babban saurin sadarwa kuma asarar bayanan da aka watsa ba shi da mahimmanci. Yawancin masana'antun na'urori daban-daban suna son faɗaɗa ƙa'idar Modbus ta hanyar keɓantacce kuma ta asali, suna ƙara ayyuka marasa daidaituwa. Saboda haka, wannan yarjejeniya tana da sauye-sauye da sauye-sauye da yawa daga al'ada, amma har yanzu yana rayuwa cikin nasara a duniyar zamani.
Har ila yau, yarjejeniyar HART ta kasance tun shekaru tamanin, yarjejeniya ce ta hanyar sadarwa ta masana'antu akan layin madauki na yanzu mai waya biyu wanda ke haɗa kai tsaye na 4-20 mA da sauran na'urorin da aka kunna HART.
Don canza layin HART, ana amfani da na'urori na musamman, waɗanda ake kira HART modems. Har ila yau, akwai masu canzawa waɗanda ke ba wa mai amfani, a ce, ka'idar Modbus a wurin fitarwa.
HART yana iya zama sananne saboda gaskiyar cewa ban da siginar analog na na'urori masu auna firikwensin 4-20 mA, ana watsa siginar dijital na yarjejeniya kanta a cikin kewaye, wannan yana ba ku damar haɗa sassan dijital da analog a cikin layin USB ɗaya. Za a iya haɗa nau'ikan nau'ikan HART na zamani zuwa tashar USB na mai sarrafawa, haɗa ta Bluetooth, ko hanyar tsohuwar hanyar ta hanyar tashar jiragen ruwa. Shekaru goma sha biyu da suka gabata, ta kwatankwacin Wi-Fi, mizanin mara waya ta WirelessHART, wanda ke aiki a kewayon ISM, ya bayyana.
Ƙarni na biyu na ladabi ko bas ɗin masana'antu ba ISA, PCI(e) da VME
An maye gurbin ka'idojin Modbus da HART da bas ɗin masana'antu ba, kamar ISA (MicroPC, PC/104) ko PCI/PCIe (CompactPCI, CompactPCI Serial, StacPC), da kuma VME.
Zamanin kwamfutoci ya zo da suke da bas ɗin bayanai na duniya, inda za a iya haɗa allo (modules) daban-daban don sarrafa takamaiman sigina. A matsayinka na mai mulki, a cikin wannan yanayin, ana shigar da tsarin sarrafawa (kwamfuta) a cikin abin da ake kira firam, wanda ke tabbatar da hulɗar ta hanyar bas tare da wasu na'urori. Firam, ko, kamar yadda kwararrun masana kera kayan aiki na gaske suke son kiransa, “Crate,” an ƙara su da allunan shigarwar da suka wajaba: analog, mai hankali, dubawa, da sauransu, ko duk wannan an haɗa su tare a cikin nau'in sanwici ba tare da izini ba. wani frame - daya allo a saman sauran. Bayan haka, wannan nau'in da ke kan bas (ISA, PCI, da dai sauransu) yana musayar bayanai tare da tsarin sarrafawa, wanda ke karɓar bayanai daga na'urori masu auna sigina kuma yana aiwatar da wasu dabaru.
Mai sarrafawa da I/O a cikin firam na PXI akan bas ɗin PCI. Source:
Komai zai yi kyau tare da waɗannan bas ɗin ISA, PCI (e) da VME, musamman ga waɗancan lokutan: saurin musayar ba abin takaici bane, kuma abubuwan tsarin tsarin suna cikin firam guda ɗaya, m da dacewa, ƙila ba za a iya swappable mai zafi ba. Katin I/O, amma ba na son gaske tukuna.
Amma akwai kuda a cikin maganin shafawa, kuma fiye da ɗaya. Yana da matukar wahala a gina tsarin da aka rarraba a cikin irin wannan tsari, bas ɗin musayar na gida ne, kuna buƙatar fito da wani abu don musanya bayanai tare da sauran bayi ko nodes ɗin abokan aiki, Modbus iri ɗaya akan TCP/IP ko wasu ka'idoji, a cikin gabaɗaya, babu isassun abubuwan jin daɗi. Da kyau, na biyu ba abu mai daɗi sosai ba: allon I / O yawanci suna tsammanin wani nau'in siginar haɗin kai azaman shigarwa, kuma ba su da keɓewar galvanic daga kayan aikin filin, don haka kuna buƙatar yin shinge daga nau'ikan juzu'i daban-daban da tsaka-tsaki, wanda ke dagula tushen sinadarin.
Matsakaicin siginar juzu'i tare da keɓewar galvanic. Source:
"Me game da ka'idar bas ɗin masana'antu?" - ka tambaya. Babu komai. Babu shi a cikin wannan aiwatarwa. Ta hanyar layin kebul, siginar yana tafiya daga na'urori masu auna sigina zuwa masu canza sigina, masu canzawa suna ba da wutar lantarki zuwa allon I/O mai hankali ko analog, kuma an riga an karanta bayanan da ke cikin allon ta tashoshin I/O ta amfani da OS. Kuma babu ƙa'idodi na musamman.
Yadda motocin bas na masana'antu na zamani da ka'idojin aiki
Yanzu me? Ya zuwa yau, akidar gargajiya ta gina tsarin sarrafa kansa ya ɗan canza kaɗan. Abubuwa da yawa sun taka rawa, farawa tare da gaskiyar cewa aiki da kai ya kamata kuma ya dace, kuma yana ƙarewa tare da yanayin zuwa tsarin rarrabawar atomatik tare da nodes nesa da juna.
Wataƙila za mu iya cewa akwai manyan ra'ayoyi guda biyu don gina tsarin sarrafa kansa a yau: na gida da rarraba tsarin sarrafa kansa.
Dangane da tsarin da aka keɓance, inda tattara bayanai da sarrafawa suka kasance a tsakiya a cikin takamaiman wuri ɗaya, ana buƙatar ra'ayin wani saitin na'urorin shigarwa/fitarwa da ke haɗe da bas ɗin gaggawa na gama gari, gami da mai sarrafawa tare da nasa ƙa'idar musayar. A wannan yanayin, a matsayin mai mulkin, I/O modules sun haɗa da duka mai sauya sigina da keɓewar galvanic (ko da yake, ba shakka, ba koyaushe ba). Wato, ya isa ga mai amfani na ƙarshe ya fahimci irin nau'ikan na'urori masu auna firikwensin da hanyoyin da za su kasance a cikin tsarin sarrafa kansa, ƙidaya adadin shigarwar / fitarwa da ake buƙata don nau'ikan sigina daban-daban kuma haɗa su cikin layi ɗaya na gama gari tare da mai sarrafawa. . A wannan yanayin, a matsayin mai mulkin, kowane masana'anta yana amfani da ka'idar musayar da aka fi so tsakanin I / O modules da mai sarrafawa, kuma ana iya samun zaɓuɓɓuka da yawa anan.
Dangane da tsarin da aka rarraba, duk abin da aka fada dangane da tsarin gida gaskiya ne, bugu da kari, yana da mahimmanci cewa kowane nau'ikan kayan aikin, alal misali, tsarin shigar da kayan aiki da na'ura don tattarawa da watsa bayanai - ba haka bane. microcontroller mai wayo sosai wanda ke tsaye a wani wuri a cikin rumfa a filin, kusa da bawul ɗin da ke rufe mai - zai iya yin hulɗa tare da nodes iri ɗaya kuma tare da babban mai sarrafawa a nesa mai nisa tare da ingantaccen ƙimar musayar.
Ta yaya masu haɓakawa ke zaɓar yarjejeniya don aikin su? Duk ka'idojin musanya na zamani suna ba da kyakkyawan aiki sosai, don haka zaɓin ɗaya ko wani masana'anta galibi ba a ƙayyade ƙimar musanya akan wannan bas ɗin masana'antu ba. Aiwatar da ƙa'idar kanta ba ta da mahimmanci, saboda, daga ra'ayi na mai haɓaka tsarin, zai kasance har yanzu baƙar fata wanda ke ba da wani tsari na musayar ciki kuma ba a tsara shi don tsangwama na waje ba. Mafi sau da yawa, ana biyan hankali ga halaye masu amfani: aikin kwamfuta, sauƙin amfani da ra'ayin masana'anta ga aikin da ke hannunsu, wadatar nau'ikan nau'ikan I / O da ake buƙata, ikon yin amfani da kayan zafi masu zafi ba tare da karyewa ba. bas, da sauransu.
Shahararrun masu samar da kayan aiki suna ba da nasu aiwatar da ka'idojin masana'antu: alal misali, sanannen kamfanin Siemens yana haɓaka jerin ka'idojin Profinet da Profibus, B&R yana haɓaka ka'idar Powerlink, Rockwell Automation yana haɓaka ka'idar EtherNet/IP. Magani na cikin gida a cikin wannan jerin misalai: sigar ka'idar FBUS daga kamfanin Fastwel na Rasha.
Hakanan akwai ƙarin mafita na duniya waɗanda ba a haɗa su da takamaiman masana'anta, kamar EtherCAT da CAN. Za mu yi nazarin waɗannan ka'idoji dalla-dalla a cikin ci gaba da labarin kuma za mu gano wanene daga cikinsu ya fi dacewa da takamaiman aikace-aikace: masana'antar kera motoci da sararin samaniya, masana'antar lantarki, tsarin sakawa da na'urar na'ura. Kasance tare!
source: www.habr.com