Se vre wi anpil nan nou konnen oswa menm wè ki jan gwo objè otomatik yo kontwole, pou egzanp, yon plant nikleyè oswa yon faktori ki gen anpil liy pwodiksyon: aksyon prensipal la souvan pran plas nan yon gwo chanm, ak yon pakèt ekran, anpoul limyè. ak kontwòl remote. Konplèks kontwòl sa a anjeneral rele sal kontwòl prensipal la - panèl kontwòl prensipal la pou kontwole etablisman pwodiksyon an.
Se vre wi ou t ap mande ki jan li tout travay an tèm de pyès ki nan konpitè ak lojisyèl, ki jan sistèm sa yo diferan de òdinatè pèsonèl konvansyonèl yo. Nan atik sa a, nou pral gade ki jan divès done rive nan sal kontwòl prensipal la, ki jan yo voye kòmandman nan ekipman an, ak sa ki jeneralman nesesè pou kontwole yon estasyon COMPRESSOR, yon plant pwodiksyon pwopan, yon liy asanblaj machin, oswa menm yon egou ponpe plant.
Nivo ki pi ba a oswa fieldbus se kote tout bagay kòmanse
Sa a seri mo, ki pa klè pou moun ki pa inisye, yo itilize lè li nesesè pou dekri mwayen kominikasyon ant mikrokontwolè ak ekipman sibòdone, pou egzanp, modil I/O oswa aparèy pou mezire. Tipikman, yo rele kanal kominikasyon sa a "otobis jaden" paske li responsab pou transmèt done ki soti nan "jaden" nan kontwolè a.
"Jaden" se yon tèm pwofesyonèl gwo twou san fon ki refere a lefèt ke kèk ekipman (pa egzanp, detèktè oswa actuators) ak ki kontwolè a kominike se yon kote byen lwen, byen lwen, nan lari a, nan jaden yo, anba kouvèti a nan mitan lannwit. . Epi li pa enpòtan ke Capteur a ka sitiye mwatye yon mèt soti nan kontwolè a ak mezire, di, tanperati a nan yon kabinè automatisation, li toujou konsidere ke li se "nan jaden an." Pi souvan, siyal ki soti nan detèktè rive nan modil I/O toujou vwayaje distans ki soti nan plizyè dizèn ak dè santèn de mèt (e pafwa plis), kolekte enfòmasyon ki soti nan sit aleka oswa ekipman. Aktyèlman, se poutèt sa otobis echanj la, nan ki kontwolè a resevwa valè nan menm detèktè sa yo, anjeneral yo rele yon otobis jaden oswa, mwens souvan, yon otobis ki pi ba oswa yon otobis endistriyèl.
Konplo jeneral nan automatisation nan yon etablisman endistriyèl
Se konsa, siyal elektrik la soti nan Capteur a vwayaje yon distans sèten sou liy kab (anjeneral sou yon kab kòb kwiv mete regilye ak yon sèten kantite nwayo), ak ki plizyè detèktè yo konekte. Lè sa a, siyal la antre nan modil la pwosesis (modil antre / pwodiksyon), kote li konvèti nan yon lang dijital konpreyansib nan kontwolè a. Apre sa, siyal sa a atravè otobis jaden an ale dirèkteman nan kontwolè a, kote li finalman trete. Ki baze sou siyal sa yo, yo bati lojik opere nan mikrokontwolè a tèt li.
Nivo tèt: soti nan yon girland nan yon estasyon travay tout antye
Nivo anwo a rele tout bagay ki ka manyen pa yon operatè òdinè mòtèl ki kontwole pwosesis teknolojik la. Nan ka ki pi senp, nivo siperyè a se yon seri limyè ak bouton. Anpoul limyè siyal operatè a sou sèten evènman ki rive nan sistèm nan, bouton yo itilize bay kòmandman kontwolè a. Sistèm sa a souvan rele yon "garland" oswa "pyebwa Nwèl" paske li sanble anpil (jan ou ka wè nan foto a nan kòmansman atik la).
Si operatè a gen plis chans, Lè sa a, kòm nivo an tèt li pral jwenn yon panèl operatè - yon kalite òdinatè plat-panèl ki nan yon fason oswa yon lòt resevwa done pou ekspozisyon soti nan kontwolè a epi montre li sou ekran an. Se tankou yon panèl anjeneral monte sou kabinè a automatisation tèt li, kidonk ou anjeneral gen kominike avèk li pandan y ap kanpe, ki lakòz deranjman, plis bon jan kalite a ak gwosè nan imaj la sou panno ti fòma kite anpil yo dwe vle.
Epi finalman, yon atraksyon nan jenerozite san parèy - yon estasyon travay (oswa menm plizyè kopi), ki se yon òdinatè pèsonèl òdinè.
Ekipman nivo siperyè yo dwe kominike nan kèk fason ak mikrokontwolè a (otreman poukisa li nesesè?). Pou entèraksyon sa yo, yo itilize pwotokòl nivo siperyè ak yon mwayen transmisyon sèten, pou egzanp, Ethernet oswa UART. Nan ka a nan "pyebwa Nwèl la", bagay konplike sa yo, nan kou, pa nesesè; anpoul yo limen lè l sèvi avèk liy fizik òdinè, pa gen okenn koòdone sofistike oswa pwotokòl la.
An jeneral, nivo siperyè sa a mwens enteresan pase otobis jaden an, piske nivo siperyè sa a ka pa egziste ditou (pa gen anyen pou operatè a gade nan seri a; kontwolè a li menm ap kalkile sa ki dwe fè ak ki jan. ).
"Ansyen" pwotokòl transfè done: Modbus ak HART
Gen kèk moun ki konnen, men sou setyèm jou a nan kreyasyon an nan mond lan, Bondye pa t 'repoze, men li te kreye Modbus. Ansanm ak pwotokòl HART, Modbus se petèt pi ansyen pwotokòl transfè done endistriyèl; li te parèt an 1979.
Koòdone seri a te okòmansman itilize kòm yon mwayen transmisyon, Lè sa a, Modbus te aplike sou TCP / IP. Sa a se yon pwotokòl synchrone mèt-esklav (mèt-esklav) ki itilize prensip demann-repons. Pwotokòl la se byen ankonbran ak ralanti, vitès la echanj depann sou karakteristik sa yo nan reseptè a ak transmetè, men anjeneral konte a se prèske dè santèn de milisgond, espesyalman lè yo aplike atravè yon koòdone seri.
Anplis, Modbus done transfè rejis la se 16-bit, ki imedyatman enpoze restriksyon sou transfè a nan kalite reyèl ak doub. Yo transmèt swa an pati oswa ak pèt presizyon. Malgre ke Modbus toujou lajman itilize nan ka kote gwo vitès kominikasyon yo pa nesesè epi pèt done transmèt yo pa kritik. Anpil manifaktirè divès kalite aparèy renmen elaji pwotokòl Modbus nan pwòp fason eksklizif ak trè orijinal yo, ajoute fonksyon ki pa estanda. Se poutèt sa, pwotokòl sa a gen anpil mitasyon ak devyasyon nan nòmal la, men li toujou ap viv avèk siksè nan mond lan modèn.
Pwotokòl HART te genyen tou depi katreventèn yo, li se yon pwotokòl kominikasyon endistriyèl sou yon liy bouk aktyèl de fil ki konekte dirèkteman detèktè 4-20 mA ak lòt aparèy ki pèmèt HART.
Pou chanje liy HART yo, yo itilize aparèy espesyal, sa yo rele modèm HART. Genyen tou konvètisè ki bay itilizatè a, di, pwotokòl Modbus nan pwodiksyon an.
HART se petèt remakab pou lefèt ke anplis siyal analòg detèktè 4-20 mA, siyal dijital pwotokòl la li menm tou transmèt nan kous la, sa pèmèt ou konekte pati dijital ak analòg nan yon liy kab. Modèm HART modèn yo ka konekte ak pò USB kontwolè a, konekte atravè Bluetooth, oswa fason ansyen alamòd atravè yon pò seri. Yon douzèn ane de sa, pa analoji ak Wi-Fi, WirelessHART estanda san fil, opere nan seri a ISM, parèt.
Dezyèm jenerasyon pwotokòl oswa pa byen endistriyèl otobis ISA, PCI(e) ak VME
Pwotokòl Modbus ak HART yo te ranplase pa otobis pa trè endistriyèl, tankou ISA (MicroPC, PC/104) oswa PCI/PCIe (CompactPCI, CompactPCI Serial, StacPC), osi byen ke VME.
Epòk la nan òdinatè te vini ki gen a jete yo yon otobis done inivèsèl, kote divès kalite tablo (modil) ka konekte nan trete yon sèten siyal inifye. Kòm yon règ, nan ka sa a, modil la processeur (òdinatè) se eleman nan ankadreman an sa yo rele, ki asire entèraksyon atravè otobis la ak lòt aparèy. Ankadreman an, oswa, kòm ekspè automatisation vre renmen rele li, "kès," se complétée ak ankadreman ki nesesè yo antre-sòti: analòg, disrè, koòdone, elatriye, oswa tout bagay sa yo mete ansanm nan fòm lan nan yon sandwich san yo pa. yon ankadreman - yon tablo sou tèt lòt la. Apre sa, varyete sa a sou otobis la (ISA, PCI, elatriye) echanj done ak modil processeur a, ki konsa resevwa enfòmasyon ki soti nan detèktè yo epi aplike kèk lojik.
Kontwolè ak modil I/O nan yon ankadreman PXI sou yon otobis PCI. Sous:
Tout bagay ta bon ak otobis ISA, PCI(e) ak VME sa yo, espesyalman pou tan sa yo: vitès echanj la pa enèvan, ak eleman sistèm yo sitiye nan yon ankadreman sèl, kontra enfòmèl ant ak pratik, ka pa gen cho-swappable. I/O kat, men mwen pa reyèlman vle ankò.
Men, gen yon mouch nan odè a, ak plis pase yon sèl. Li trè difisil pou konstwi yon sistèm distribiye nan yon konfigirasyon konsa, otobis echanj la se lokal, ou bezwen vini ak yon bagay pou fè echanj done ak lòt esklav oswa nœuds kanmarad, menm Modbus sou TCP/IP oswa kèk lòt pwotokòl, nan jeneral, pa gen ase konvenyans. Oke, dezyèm bagay la pa trè bèl: I/O tablo anjeneral atann kèk kalite siyal inifye kòm opinyon, epi yo pa gen izolasyon galvanik nan ekipman jaden, kidonk ou bezwen fè yon kloti soti nan modil konvèsyon divès kalite ak sikwi entèmedyè, ki konplike anpil baz eleman.
Modil konvèsyon siyal entèmedyè ak izolasyon galvanik. Sous:
"Ki sa ki sou pwotokòl otobis endistriyèl la?" - ou mande. Pa gen anyen. Li pa egziste nan aplikasyon sa a. Atravè liy kab, siyal la vwayaje soti nan detèktè nan konvètisè siyal, konvètisè yo bay vòltaj nan yon tablo I/O disrè oswa analòg, ak done ki soti nan tablo a deja li nan pò yo I/O lè l sèvi avèk OS la. E pa gen okenn pwotokòl espesyalize.
Ki jan otobis endistriyèl modèn ak pwotokòl travay
Ki sa ki kounye a? Pou dat, ideoloji klasik nan bati sistèm otomatik yo te chanje yon ti kras. Anpil faktè te jwe yon wòl, kòmanse ak lefèt ke automatisation ta dwe tou pratik, epi fini ak tandans nan direksyon distribye sistèm otomatik ki gen nœuds aleka youn ak lòt.
Petèt nou ka di ke gen de konsèp prensipal pou sistèm automatisation bilding jodi a: lokalize ak distribye sistèm otomatik.
Nan ka sistèm lokalize yo, kote koleksyon done ak kontwòl yo santralize nan yon sèl kote espesifik, konsèp nan yon seri seri modil antre / pwodiksyon ki konekte pa yon otobis komen rapid, ki gen ladan yon kontwolè ak pwotokòl echanj pwòp li yo, se nan demann. Nan ka sa a, kòm yon règ, modil I / O gen ladan tou de yon konvètisè siyal ak izolasyon galvanik (byenke, nan kou, pa toujou). Sa vle di, li ase pou itilizatè final la konprann ki kalite detèktè ak mekanis yo pral prezan nan sistèm otomatik la, konte kantite modil D '/sòti ki nesesè pou diferan kalite siyal epi konekte yo nan yon sèl liy komen ak kontwolè a. . Nan ka sa a, kòm yon règ, chak manifakti sèvi ak pwotokòl echanj pi renmen li yo ant modil I / O ak kontwolè a, epi ka gen yon anpil nan opsyon isit la.
Nan ka a nan sistèm distribiye, tout sa ki di an relasyon ak sistèm lokalize se vre, anplis, li enpòtan ke eleman endividyèl, pou egzanp, yon seri modil antre-sòti plis yon aparèy pou kolekte ak transmèt enfòmasyon - yon pa. Mikwokontwolè trè entelijan ki kanpe yon kote nan yon izolwa nan jaden, akote valv la ki fèmen lwil oliv la - ta ka kominike avèk nœuds yo menm ak kontwolè prensipal la nan yon distans gwo ak yon to echanj efikas.
Ki jan devlopè yo chwazi yon pwotokòl pou pwojè yo? Tout pwotokòl echanj modèn bay pèfòmans jistis segondè, kidonk chwa pou youn oswa yon lòt manifakti souvan pa detèmine pa echanj la sou otobis sa a trè endistriyèl. Aplikasyon an nan pwotokòl la tèt li pa tèlman enpòtan, paske, nan pwen de vi nan pwomotè sistèm lan, li pral toujou yon bwat nwa ki bay yon sèten estrikti echanj entèn epi li pa fèt pou entèferans deyò. Pi souvan, atansyon yo peye karakteristik pratik: pèfòmans nan òdinatè a, fasilite nan aplike konsèp manifakti a nan travay la nan men an, disponiblite a nan kalite ki nesesè nan modil I/O, kapasite nan modil cho-swappable san yo pa kraze. bis la, elatriye.
Founisè ekipman popilè yo ofri pwòp aplikasyon yo nan pwotokòl endistriyèl: pou egzanp, byen li te ye konpayi Siemens la ap devlope seri li yo nan pwotokòl Profinet ak Profibus, B & R ap devlope pwotokòl Powerlink la, Rockwell Automation ap devlope pwotokòl EtherNet/IP. Yon solisyon domestik nan lis egzanp sa a: yon vèsyon pwotokòl FBUS nan konpayi Ris Fastwel la.
Genyen tou plis solisyon inivèsèl ki pa mare ak yon manifakti espesifik, tankou EtherCAT ak CAN. Nou pral analize pwotokòl sa yo an detay nan kontinyasyon atik la ak konnen kiyès nan yo pi byen adapte pou aplikasyon espesifik: endistri otomobil ak ayewospasyal, fabrikasyon elektwonik, sistèm pwezante ak robotik. Kenbe kontak!
Sous: www.habr.com