Bê guman gelek ji we dizanin an tewra dîtiye ka tiştên mezin ên otomatîkî çawa têne kontrol kirin, mînakî, santralek nukleerî an kargehek bi gelek xetên hilberînê: çalakiya sereke bi gelemperî li jûreyek mezin, bi komek ekran, ampûlên ronahiyê pêk tê. û kontrolên dûr. Vê kompleksa kontrolê bi gelemperî jê re jûreya kontrolê ya sereke tê gotin - panela kontrolê ya sereke ji bo şopandina sazgeha hilberînê.
Bê guman we meraq dikir ka ew hemî di warê hardware û nermalavê de çawa dixebite, ev pergal çawa ji komputerên kesane yên kevneşopî cûda dibin. Di vê gotarê de, em ê binihêrin ka daneyên cûrbecûr çawa digihîjin odeya kontrolê ya sereke, çawa ferman ji amûrê re têne şandin, û bi gelemperî ji bo kontrolkirina qereqolek kompresor, kargehek hilberîna propane, xeta kombûna gerîdeyê, an tewra çi hewce ye. santrala pompkirina kanalîzasyonê.
Asta herî jêrîn an otobusa zeviyê ew e ku hemî dest pê dike
Ev koma peyvan, ji kesên nenas re ne diyar e, dema ku pêdivî ye ku meriv navgînên ragihandinê yên di navbera mîkrokontrolker û alavên jêrdest de, wek nimûne, modulên I/O an amûrên pîvandinê binav bike, tê bikar anîn. Bi gelemperî ji vê kanala pêwendiyê re "otobusa zeviyê" tê gotin ji ber ku ew berpirsiyar e ku daneyên ku ji "zeviyê" ji bo kontrolkerê veguhezîne.
"Qav" têgehek pîşeyî ya kûr e ku behsa vê yekê dike ku hin alavên (mînakî, senzor an çalakker) ku kontrolker bi wan re têkildar in, li cîhek dûr, dûr, li kolanê, li nav zeviyan, di binê şevê de ne. . Û ne girîng e ku senzor nîv metre dûrî kontrolkerê were danîn û, bêje, germahiya di kabîneyek otomasyonê de bipîve, dîsa jî tê hesibandin ku ew "li zeviyê ye". Bi gelemperî, sînyalên ji senzorên ku digihîjin modulên I/O hîn jî ji deh heta bi sedan metreyan (û carinan jî bêtir) dûr dimeşin, agahdariya ji malper an alavên dûr berhev dikin. Bi rastî, ji ber vê yekê otobusa danûstendinê, bi navgîniya ku kontrolker nirxan ji van heman senzoran werdigire, bi gelemperî jê re otobusek zeviyê an, bi gelemperî, otobusek asta jêrîn an otobusek pîşesaziyê tê gotin.
Plana gelemperî ya otomatîkî ya sazgehek pîşesaziyê
Ji ber vê yekê, sînyala elektrîkê ya ji senzorê bi rêgezek bi xetên kabloyê re (bi gelemperî li ser kabloyek sifir a birêkûpêk bi hejmareke diyarkirî re), ku çend senzor pê ve girêdayî ne, dimeşe. Dûv re îşaret dikeve modula pêvajoyê (modula têketin/derketinê), li wir tê veguheztin zimanek dîjîtal ku ji kontrolker re tê fam kirin. Dûv re, ev îşaret bi riya otobusa zeviyê rasterast diçe kontrolkerê, li wir di dawiyê de tê pêvajo kirin. Li ser bingeha nîşanên weha, mantiqa xebitandinê ya mîkrokontroller bixwe tê çêkirin.
Asta jorîn: ji garlandek heya tevahî cîhek xebatê
Asta jorîn her tiştê ku ji hêla operatorek mirinê ya normal ve ku pêvajoya teknolojîk kontrol dike ve tê gotin. Di rewşa herî hêsan de, asta jorîn komek ronî û bişkokan e. Ampên ronahiyê ji operatorê re di derheqê hin bûyerên ku di pergalê de diqewimin îşaret dikin, bişkok têne bikar anîn da ku fermanan bidin kontrolker. Vê pergalê bi gelemperî "garland" an "dara Krîsmisê" tê gotin ji ber ku ew pir dişibihe (wek ku hûn ji wêneyê di destpêka gotarê de dibînin).
Ger operator bextewartir be, wê hingê ew ê wekî asta jorîn panelek operatorê bistîne - celebek komputerek panelê ya ku bi rengekî an yekî din daneyên ji bo pêşandanê ji kontrolkerê distîne û li ser ekranê nîşan dide. Panelek wusa bi gelemperî li ser kabîneya otomasyonê bixwe tête danîn, ji ber vê yekê hûn bi gelemperî dema ku radiwestin pê re têkiliyek çêdibe, ku ev yek dibe sedema nerehetiyê, plus kalîte û mezinahiya wêneyê li ser panelên piçûk-format pir tişta ku tê xwestin dihêle.
Û di dawiyê de, cezbek comerdiya nedîtî - stasyonek xebatê (an jî çend dubare), ku komputerek kesane ya asayî ye.
Amûrên asta jorîn divê bi rengek bi mîkrokontrolerê re têkilî daynin (wek din çima ew hewce ye?). Ji bo pêwendiyek wusa, protokolên asta jorîn û navgînek veguheztinê têne bikar anîn, mînakî Ethernet an UART. Di mijara "dara Noelê" de, bê guman, sofîstîkeyên weha ne hewce ne; ampûlên ronahiyê bi karanîna xetên fizîkî yên asayî têne ronî kirin, li wir navbeynkar an protokolên sofîstîke tune.
Bi gelemperî, ev asta jorîn ji otobusa zeviyê kêmtir balkêş e, ji ber ku ev asta jor dibe ku qet nebe (tiştek tune ku operator ji rêzê lê binêre; kontrolker bixwe dê fêhm bike ka çi divê were kirin û çawa ).
Protokolên veguhastina daneya "Kevnar": Modbus û HART
Kêm kes dizanin, lê di roja heftemîn a afirandina cîhanê de, Xwedê rehet nehişt, lê Modbus afirand. Digel protokola HART, Modbus dibe ku protokola veguheztina daneya pîşesaziyê ya herî kevn e; ew di sala 1979-an de xuya bû.
Têkiliya serial di destpêkê de wekî navgînek veguheztinê hate bikar anîn, paşê Modbus li ser TCP / IP hate bicîh kirin. Ev protokola master-xulamê hevdem e (master-xulam) ku prensîba daxwaz-bersiv bikar tîne. Protokol pir bikêr û hêdî ye, leza danûstendinê bi taybetmendiyên wergir û veguhezker ve girêdayî ye, lê bi gelemperî hejmar hema hema bi sedan milî çirkeyan e, nemaze dema ku bi navgînek serial ve tête bicîh kirin.
Digel vê yekê, qeyda veguheztina daneya Modbus 16-bit e, ku tavilê li ser veguheztina celebên rastîn û ducarî sînordar dike. Ew di beşan de an jî bi windabûna rastbûnê têne şandin. Her çend Modbus hîn jî bi berfirehî di rewşên ku leza ragihandinê ya bilind ne hewce ye û windakirina daneya veguhestî ne krîtîk tê bikar anîn. Pir hilberînerên amûrên cihêreng hez dikin ku protokola Modbus bi awayê xweya taybetî û pir orjînal berfireh bikin, fonksiyonên ne-standard lê zêde bikin. Ji ber vê yekê, ev protokol gelek mutasyon û veqetînên ji normê hene, lê dîsa jî di cîhana nûjen de bi serfirazî dijî.
Protokola HART di heman demê de ji salên heştêyî vir ve ye, ew protokolek ragihandinê ya pîşesaziyê ye ku li ser xetek lûleya heyî ya du-têl e ku rasterast sensorên 4-20 mA û amûrên din ên çalak-HART ve girêdide.
Ji bo guheztina xetên HART, amûrên taybetî, ku jê re dibêjin modemên HART, têne bikar anîn. Di heman demê de veguherker hene ku ji bikarhêner re, bêje, protokola Modbus di encam de peyda dikin.
HART belkî ji ber vê yekê balkêş e ku ji bilî nîşanên analog ên senzorên 4-20 mA, îşaretek dîjîtal a protokolê bixwe jî di çerxê de tê veguheztin, ev dihêle hûn beşên dîjîtal û analog di yek kabloyê de girêdin. Modemên HART-ê yên nûjen dikarin bi porta USB-ya kontrolkerê ve, bi Bluetooth-ê ve, an bi awayê kevne-mode bi navgîniya portek serial ve werin girêdan. Deh sal berê, ji hêla Wi-Fi ve, standarda wireless ya WirelessHART, ku di nav rêza ISM de dixebite, xuya bû.
Nifşa duyemîn a protokolan an otobusên ne pir pîşesaziyê ISA, PCI (e) û VME
Protokolên Modbus û HART bi otobusên ne pir pîşesaziyê, wek ISA (MicroPC, PC / 104) an PCI / PCIe (CompactPCI, CompactPCI Serial, StacPC), û her weha VME hatine guhertin.
Serdema komputeran hatiye ku di destê wan de otobusek daneya gerdûnî heye, ku tê de panelên cihêreng (modul) dikarin werin girêdan da ku hin nîşanek yekgirtî bişopînin. Wekî qaîdeyek, di vê rewşê de, modula pêvajoyê (komputer) têxe nav çarçoveya ku jê re tê gotin, ku pêwendiya bi otobusê bi amûrên din re misoger dike. Çarçove, an jî, wekî ku pisporên otomasyonê yên rastîn jê re dibêjin, "crate", bi tabloyên têketin-derketinê yên pêwîst tê dagirtin: analog, veqetandî, navbeynkar, hwd., an jî ev hemî di forma sandwichek bêyî çarçoveyek - panelek li ser ya din. Piştî wê, ev cûrbecûr li ser otobusê (ISA, PCI, hwd.) daneyan bi modula pêvajoyê re diguhezîne, ku bi vî rengî agahdariya ji sensoran digire û hin mantiqê pêk tîne.
Modulên Kontrolker û I/O di çarçoveyek PXI de li ser otobusek PCI. Kanî:
Dê her tişt bi van otobusên ISA, PCI(e) û VME re baş be, nemaze ji bo wan deman: leza danûstendinê ne dilşikestî ye, û hêmanên pergalê di çarçoveyek yekane de, tevlihev û rehet in, dibe ku germ-guhezbar nebe. Kartên ez / O, lê ez bi rastî hîn naxwazim.
Lê di nav melhemê de firiyek heye û ji yekê zêdetir jî heye. Di veavakirinek weha de avakirina pergalek belavkirî pir dijwar e, otobusa danûstendinê herêmî ye, hûn hewce ne ku tiştek biafirînin da ku bi girêkên din ên xulam an peer re, heman Modbus li ser TCP/IP an hin protokolek din veguhezînin. giştî, ne rehetiya bes hene. Welê, ya duyemîn ne pir xweş: panelên I/O bi gelemperî wekî têketinê li benda celebek îşaretek yekbûyî ne, û ji alavên zeviyê veqetandina galvanîkî tune, ji ber vê yekê hûn hewce ne ku ji modulên veguheztinê yên cûrbecûr û çerxa navberê bendek çêbikin. ku bingeha elementê pir tevlihev dike.
Modulên veguherîna sînyala navîn bi îzolasyona galvanîkî. Kanî:
"Li ser protokola otobusê ya pîşesaziyê çi ye?" - tu dipirsî. Netişt. Di vê pêkanînê de tune. Bi xetên kabloyê re, sînyala ji senzoran ber bi veguhezerên sînyalê ve dimeşe, veguhezkar voltaja berbi panelek I/O ya veqetandî an analog peyda dikin, û daneyên ji panelê jixwe di nav portên I/O de bi karanîna OS-ê têne xwendin. Û tu protokolên pispor.
Otobus û protokolên pîşesaziyê yên nûjen çawa dixebitin
Niha çi? Heya nuha, îdeolojiya klasîk a avakirina pergalên otomatîkî hinekî guheriye. Gelek faktoran rolek lîstin, ji vê yekê dest pê kir ku divê otomasyon jî rehet be, û bi meylê ve ber bi pergalên xweser ên belavkirî yên bi girêkên ji hev dûr ve bi dawî dibe.
Dibe ku em dikarin bêjin ku îro ji bo avakirina pergalên otomasyonê du têgehên sereke hene: pergalên xweser ên herêmî û belavkirî.
Di rewşên pergalên herêmî de, ku berhevkirin û kontrolkirina daneyan li yek cîhek taybetî navendî ye, têgîna komek modulên têketin / derketinê yên ku bi otobusek bilez a hevpar ve girêdayî ne, di nav de kontrolkerek bi protokola xweya pevguhertinê re tê xwestin. Di vê rewşê de, wekî qaîdeyek, modulên I/O hem veguherînerek nîşanê û hem jî veqetandina galvanîkî vedihewîne (her çend, bê guman, ne her gav). Ango, bes e ku bikarhênerê paşîn fêm bike ka dê çi celeb senzor û mekanîzmayên dê di pergala otomatîkî de hebin, ji bo cûrbecûr îşaretan hejmara modulên têketin/derketinê yên pêwîst bijmêre û wan bi kontrolker re bi yek rêzek hevpar ve girêbide. . Di vê rewşê de, wekî qaîdeyek, her çêker protokola danûstendina xweya bijare di navbera modulên I/O û kontrolker de bikar tîne, û li vir dikare gelek vebijark hebin.
Di mijara pergalên belavbûyî de, her tiştê ku di derheqê pergalên herêmî de tê gotin rast e, ji bilî vê, girîng e ku pêkhateyên ferdî, mînakî, komek modulên ketin-derketinê plus amûrek ji bo berhevkirin û veguheztina agahdariyan - ne mîkrokontrollerek pir jîr ku li deverek di hewşek li zeviyê de radiweste, li tenişta valvaya ku neftê qut dike - dikare bi heman girêkan û bi kontrolkerê sereke re li dûriyek mezin bi rêjeyek danûstendinê ya bi bandor re têkilî daynin.
Pêşdebiran ji bo projeya xwe çawa protokolek hilbijêrin? Hemî protokolên danûstendinê yên nûjen performansa pir bilind peyda dikin, ji ber vê yekê bijartina yek an çêkerek din bi gelemperî ji hêla rêjeya danûstendinê ve li ser vê otobusê pir pîşesaziyê nayê destnîşankirin. Pêkanîna protokolê bixwe ne ew qas girîng e, ji ber ku, ji nihêrîna pêşdebirê pergalê, ew ê hîn jî qutiyek reş be ku strukturek danûstendina hundurîn peyda dike û ji bo destwerdana derveyî nehatiye sêwirandin. Bi gelemperî, bal tê kişandin ser taybetmendiyên pratîkî: performansa komputerê, hêsaniya sepandina konsepta çêker li ser peywira di dest de, hebûna cûreyên hewce yên modulên I/O, şiyana modulên germ-guhezbar bêyî şikandin otobus, hwd.
Pêşkêşkerên alavên populer pêkanînên xwe yên protokolên pîşesaziyê pêşkêş dikin: Mînakî, pargîdaniya naskirî Siemens rêzikên protokolên Profinet û Profibus pêşve dike, B&R protokola Powerlink pêşve dike, Rockwell Automation protokola EtherNet / IP pêşve dike. Di vê navnîşa mînakan de çareseriyek navxweyî: guhertoyek protokola FBUS ji pargîdaniya rûsî Fastwel.
Di heman demê de çareseriyên gerdûnî yên din jî hene ku bi hilberînerek taybetî ve girêdayî ne, wek EtherCAT û CAN. Em ê di berdewamiya gotarê de van protokolan bi hûrgulî analîz bikin û fêhm bikin ka kîjan ji wan ji bo serîlêdanên taybetî çêtir in: pîşesaziyên otomotîv û fezayê, hilberîna elektronîkî, pergalên pozîsyonê û robotîk. Di têkiliyê de bimînin!
Source: www.habr.com