Атомын цахилгаан станц эсвэл олон үйлдвэрлэлийн шугамтай үйлдвэр зэрэг том автомат объектууд хэрхэн хянагддагийг та нарын олонх нь мэддэг эсвэл бүр харсан байх: гол үйл ажиллагаа нь ихэвчлэн олон тооны дэлгэц, гэрлийн чийдэн бүхий том өрөөнд явагддаг. болон алсын удирдлага. Энэхүү хяналтын цогцолборыг ихэвчлэн үндсэн хяналтын өрөө гэж нэрлэдэг - үйлдвэрлэлийн байгууламжийг хянах үндсэн хяналтын самбар.
Техник хангамж, програм хангамжийн хувьд энэ бүхэн хэрхэн ажилладаг, эдгээр систем нь ердийн персонал компьютерээс юугаараа ялгаатай болохыг та гайхаж байсан нь лавтай. Энэ нийтлэлд бид янз бүрийн өгөгдөл хэрхэн үндсэн удирдлагын өрөөнд орж ирдэг, командуудыг төхөөрөмжид хэрхэн илгээдэг, компрессорын станц, пропан үйлдвэрлэх үйлдвэр, автомашины угсрах шугам, тэр ч байтугай машиныг удирдахад ерөнхийдөө юу шаардлагатайг авч үзэх болно. бохир усны шахуургын үйлдвэр.
Хамгийн доод түвшин буюу fieldbus нь бүх зүйл эхэлдэг газар юм
Санаачлаагүй хүмүүст ойлгомжгүй эдгээр үгсийн багц нь микроконтроллерууд болон холбогдох төхөөрөмжүүдийн хоорондын харилцааны хэрэгслийг, жишээлбэл, оролт / гаралтын модулиуд эсвэл хэмжих төхөөрөмжийг дүрслэх шаардлагатай үед ашиглагддаг. Ихэнхдээ энэ холбооны сувгийг "талбараас" ирж буй өгөгдлийг хянагч руу дамжуулах үүрэгтэй тул "талбайн автобус" гэж нэрлэдэг.
"Хээр" гэдэг нь хянагчтай харьцдаг зарим тоног төхөөрөмж (жишээлбэл, мэдрэгч эсвэл идэвхжүүлэгч) нь хаа нэгтээ, алс хол, гудамжинд, талбай дээр, шөнийн нөмөр нөөлөг дор байрлаж байгааг илэрхийлдэг мэргэжлийн гүнзгий нэр томъёо юм. . Мэдрэгчийг хянагчаас хагас метрийн зайд байрлуулж, автоматжуулалтын кабинет дахь температурыг хэмжих нь хамаагүй, энэ нь "талбайд" байгаа гэж тооцогддог. Ихэнх тохиолдолд оролт/гаралтын модулиудад ирж буй мэдрэгчүүдийн дохио нь хэдэн арван метрээс хэдэн зуун метр (заримдаа түүнээс ч олон) зайг туулж, алслагдсан сайт эсвэл төхөөрөмжөөс мэдээлэл цуглуулдаг. Чухамдаа ийм учраас хянагч эдгээр мэдрэгчээс утгыг хүлээн авдаг солилцооны автобусыг ихэвчлэн хээрийн автобус эсвэл бага түвшний автобус эсвэл үйлдвэрлэлийн автобус гэж нэрлэдэг.
Аж үйлдвэрийн байгууламжийн автоматжуулалтын ерөнхий схем
Тиймээс мэдрэгчээс гарч буй цахилгаан дохио нь хэд хэдэн мэдрэгч холбогдсон кабелийн шугамын дагуу тодорхой зайд (ихэвчлэн тодорхой тооны цөмтэй ердийн зэс кабелийн дагуу) явдаг. Дараа нь дохио нь боловсруулалтын модуль (оролт/гаралтын модуль) руу орж, хянагчдад ойлгомжтой тоон хэл рүү хөрвүүлэгддэг. Дараа нь хээрийн автобусаар дамжуулан энэ дохио нь хянагч руу шууд очиж, эцэст нь боловсруулагдана. Ийм дохион дээр үндэслэн микроконтроллерийн үйлдлийн логикийг өөрөө бүтээдэг.
Дээд түвшин: зүүлтээс эхлээд бүхэл бүтэн ажлын станц хүртэл
Дээд түвшнийг технологийн процессыг удирддаг жирийн мөнх бус оператор хүрч болох бүх зүйл гэж нэрлэдэг. Хамгийн энгийн тохиолдолд дээд түвшин нь гэрэл, товчлууруудын багц юм. Гэрлийн чийдэн нь системд тохиолддог тодорхой үйл явдлын талаар операторт дохио өгдөг бөгөөд товчлуурууд нь хянагч руу тушаал өгөхөд ашиглагддаг. Энэ систем нь маш төстэй харагддаг тул ихэвчлэн "гарланд" эсвэл "зул сарын гацуур мод" гэж нэрлэдэг (өгүүллийн эхэнд байгаа зурагнаас харж болно).
Хэрэв оператор илүү азтай бол дээд түвшний хувьд тэр операторын самбар авах болно - нэг төрлийн хавтгай самбарт компьютер нь хянагчаас мэдээлэл хүлээн авч, дэлгэцэн дээр харуулах болно. Ийм самбарыг ихэвчлэн автоматжуулалтын шүүгээнд суурилуулсан байдаг тул та ихэвчлэн зогсож байхдаа түүнтэй харьцах хэрэгтэй болдог бөгөөд энэ нь таагүй байдал үүсгэдэг бөгөөд жижиг форматтай самбар дээрх зургийн чанар, хэмжээ нь хүссэн зүйлээ орхидог.
Эцэст нь, урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй өгөөмөр сэтгэлийг татахуйц - энгийн хувийн компьютер болох ажлын станц (эсвэл бүр хэд хэдэн давхардсан).
Дээд түвшний тоног төхөөрөмж нь микроконтроллертой ямар нэгэн байдлаар харилцах ёстой (өөрөөр бол яагаад хэрэгтэй байна вэ?). Ийм харилцан үйлчлэлийн хувьд дээд түвшний протоколууд болон тодорхой дамжуулагчийг, жишээлбэл, Ethernet эсвэл UART ашигладаг. "Зул сарын гацуур мод" -ын хувьд ийм нарийн төвөгтэй байдал нь мэдээжийн хэрэг биш юм, гэрлийн чийдэнг ердийн физик шугамаар асдаг, тэнд нарийн интерфейс, протокол байхгүй.
Ерөнхийдөө энэ дээд түвшин нь хээрийн автобуснаас хамаагүй сонирхолгүй байдаг, учир нь энэ дээд түвшин огт байхгүй байж магадгүй (операторын хувьд цувралаас харах зүйл байхгүй; хянагч өөрөө юу хийх ёстойг, хэрхэн яаж хийхийг олж мэдэх болно. ).
"Эртний" өгөгдөл дамжуулах протоколууд: Modbus болон HART
Цөөхөн хүн мэддэг ч ертөнцийг бүтээсэн долоо дахь өдөр Бурхан амарч чадаагүй, харин Модбусыг бүтээсэн. HART протоколын хамт Modbus бол 1979 онд гарч ирсэн хамгийн эртний үйлдвэрлэлийн өгөгдөл дамжуулах протокол юм.
Цуваа интерфэйсийг анх дамжуулах хэрэгсэл болгон ашиглаж байсан бөгөөд дараа нь Modbus TCP/IP-ээр хэрэгжсэн. Энэ нь хүсэлт-хариу зарчмыг ашигладаг синхрон мастер-боол (мастер-боол) протокол юм. Протокол нь нэлээд төвөгтэй бөгөөд удаан, солилцооны хурд нь хүлээн авагч ба дамжуулагчийн шинж чанараас хамаардаг боловч ихэвчлэн тоо нь бараг хэдэн зуун миллисекунд байдаг, ялангуяа цуваа интерфэйсээр хэрэгждэг.
Нэмж дурдахад Modbus өгөгдөл дамжуулах бүртгэл нь 16 бит бөгөөд энэ нь бодит болон давхар төрлүүдийг шилжүүлэхэд нэн даруй хязгаарлалт тавьдаг. Тэдгээрийг хэсэг хэсгээр нь дамжуулж эсвэл нарийвчлал алддаг. Хэдийгээр өндөр харилцаа холбооны хурд шаардлагагүй, дамжуулагдсан өгөгдлийг алдах нь чухал биш тохиолдолд Modbus өргөн хэрэглэгддэг хэвээр байна. Төрөл бүрийн төхөөрөмжүүдийн олон үйлдвэрлэгчид стандарт бус функцүүдийг нэмж, Modbus протоколыг өөрийн өвөрмөц, маш анхны байдлаар өргөжүүлэх дуртай. Тиймээс энэ протокол нь олон тооны мутаци, нормоос хазайлттай боловч орчин үеийн ертөнцөд амжилттай амьдардаг.
HART протокол нь наяад оноос хойш бий болсон бөгөөд энэ нь 4-20 мА мэдрэгч болон бусад HART-ийг дэмждэг төхөөрөмжүүдийг шууд холбодог хоёр утастай гүйдлийн давталтын шугамаар үйлдвэрлэлийн холбооны протокол юм.
HART шугамыг солихын тулд HART модем гэж нэрлэгддэг тусгай төхөөрөмжүүдийг ашигладаг. Хэрэглэгчийг гаралт дээр Modbus протоколоор хангадаг хөрвүүлэгчид бас байдаг.
HART нь 4-20 мА мэдрэгчийн аналог дохионоос гадна протоколын дижитал дохио нь өөрөө хэлхээнд дамждаг тул дижитал болон аналог хэсгүүдийг нэг кабелийн шугамд холбох боломжийг олгодог. Орчин үеийн HART модемуудыг хянагчийн USB порттой холбож, Bluetooth-ээр эсвэл цуваа портоор дамжуулан хуучин загвараар холбож болно. Хэдэн арван жилийн өмнө Wi-Fi-тай ижил төстэй байдлаар ISM мужид ажилладаг WirelessHART утасгүй стандарт гарч ирэв.
Хоёрдахь үеийн протокол эсвэл тийм ч үйлдвэрлэлийн бус ISA, PCI(e) болон VME автобусууд
Modbus болон HART протоколуудыг ISA (MicroPC, PC/104) эсвэл PCI/PCIe (CompactPCI, CompactPCI Serial, StacPC), түүнчлэн VME гэх мэт үйлдвэрлэлийн бус автобусуудаар сольсон.
Тодорхой нэгдсэн дохиог боловсруулахын тулд янз бүрийн самбар (модуль) холбогдож болох бүх нийтийн мэдээллийн автобустай компьютерийн эрин үе ирлээ. Дүрмээр бол, энэ тохиолдолд процессорын модуль (компьютер) нь бусад төхөөрөмжтэй автобусаар дамжуулан харилцан үйлчлэлцэх боломжийг олгодог хүрээ гэж нэрлэгддэг хэсэгт оруулдаг. Хүрээ буюу жинхэнэ автоматжуулалтын мэргэжилтнүүдийн хэлснээр "крат" нь шаардлагатай оролт-гаралтын самбарууд: аналог, дискрет, интерфэйс гэх мэт, эсвэл энэ бүгдийг сэндвич хэлбэрээр нэгтгэдэг. хүрээ - нөгөөгийнхөө дээр нэг самбар. Үүний дараа автобус дээрх энэ олон янз байдал (ISA, PCI гэх мэт) процессорын модультай өгөгдөл солилцдог бөгөөд ингэснээр мэдрэгчээс мэдээлэл хүлээн авч, зарим логикийг хэрэгжүүлдэг.
PCI автобус дээрх PXI хүрээн дэх хянагч ба оролт/гаралтын модулиуд. Эх сурвалж:
Эдгээр ISA, PCI(e) болон VME автобуснуудын хувьд бүх зүйл зүгээр байх болно, ялангуяа тэр үед: солилцооны хурд нь сэтгэл дундуур биш, системийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь нэг фрэйм дотор байрладаг, авсаархан, тохиромжтой, халуун солих боломжгүй байж магадгүй юм. I/O картууд, гэхдээ би одоохондоо хүсэхгүй байна.
Гэхдээ тосонд ялаа байдаг бөгөөд нэгээс илүү байдаг. Ийм тохиргоонд тархсан системийг бий болгох нь нэлээд хэцүү байдаг, солилцооны автобус нь орон нутгийнх тул та бусад боол эсвэл үе тэнгийн зангилаа, TCP/IP дээрх ижил Modbus эсвэл бусад протоколтой өгөгдөл солилцох ямар нэг зүйлийг олох хэрэгтэй. ерөнхийдөө тав тухтай байдал хангалтгүй байна. Хоёрдахь тийм ч таатай биш зүйл: оролт / гаралтын самбарууд нь ихэвчлэн ямар нэгэн нэгдсэн дохиог оролт болгон хүлээж байдаг бөгөөд хээрийн төхөөрөмжөөс гальваник тусгаарлалт байхгүй тул та янз бүрийн хувиргах модулиуд болон завсрын хэлхээг ашиглан хашаа хийх хэрэгтэй. Энэ нь элементийн суурийг ихээхэн хүндрүүлдэг.
Галваник тусгаарлалт бүхий завсрын дохио хувиргах модулиуд. Эх сурвалж:
"Аж үйлдвэрийн автобусны протоколын талаар юу хэлэх вэ?" - Та асуух. Юу ч биш. Энэ хэрэгжилтэнд байхгүй. Кабелийн шугамаар дамжуулан дохио нь мэдрэгчээс дохио хувиргагч руу дамждаг, хөрвүүлэгчид нь дискрет эсвэл аналог оролт гаралтын самбарт хүчдэл өгдөг ба самбараас ирсэн өгөгдлийг OS ашиглан оролт гаралтын портуудаар аль хэдийн уншдаг. Мөн тусгай протокол байхгүй.
Орчин үеийн үйлдвэрлэлийн автобус, протокол хэрхэн ажилладаг
Одоо яах вэ? Өнөөдрийг хүртэл автоматжуулсан системийг бий болгох сонгодог үзэл баримтлал бага зэрэг өөрчлөгдсөн. Автоматжуулалт нь тохиромжтой байх ёстойгоос эхлээд бие биенээсээ алслагдсан зангилаа бүхий тархсан автоматжуулсан систем рүү чиглэх хандлага хүртэл олон хүчин зүйл үүрэг гүйцэтгэсэн.
Өнөөдөр барилгын автоматжуулалтын системийн хоёр үндсэн ойлголт байдаг гэж хэлж болох юм: нутагшуулсан болон хуваарилагдсан автоматжуулсан систем.
Мэдээлэл цуглуулах, хяналтыг тодорхой нэг байршилд төвлөрүүлдэг локалчлагдсан системийн хувьд нийтлэг хурдан автобусаар холбогдсон оролт/гаралтын модулиудын тодорхой багц, түүний дотор өөрийн солилцооны протоколтой хянагч гэх ойлголт эрэлт хэрэгцээтэй байна. Энэ тохиолдолд дүрмээр бол оролт / гаралтын модулиуд нь дохионы хувиргагч болон гальваник тусгаарлалтыг хоёуланг нь агуулдаг (гэхдээ мэдээжийн хэрэг үргэлж биш). Өөрөөр хэлбэл, эцсийн хэрэглэгч автоматжуулсан системд ямар төрлийн мэдрэгч, механизм байгааг ойлгоход хангалттай бөгөөд өөр өөр төрлийн дохионд шаардлагатай оролт/гаралтын модулиудын тоог тоолж, тэдгээрийг хянагчтай нэг нийтлэг шугамд холбоход хангалттай. . Энэ тохиолдолд, дүрэм ёсоор, үйлдвэрлэгч бүр I / O модулиуд болон хянагч хооронд өөрийн дуртай солилцооны протоколыг ашигладаг бөгөөд энд маш олон сонголт байж болно.
Түгээмэл системийн хувьд локалчлагдсан системтэй холбоотой бүх зүйл үнэн бөгөөд үүнээс гадна бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгүүд, жишээлбэл, оролт-гаралтын модулиудын багц, мэдээлэл цуглуулах, дамжуулах төхөөрөмж зэрэг нь чухал биш юм. Хээрийн лангууны хаа нэгтээ, тосыг хаадаг хавхлагын хажууд байрладаг маш ухаалаг микроконтроллер нь ижил зангилаа болон үндсэн хянагчтай маш хол зайд үр дүнтэй ханшаар харилцан үйлчилж чаддаг.
Хөгжүүлэгчид өөрсдийн төслийн протоколыг хэрхэн сонгох вэ? Орчин үеийн бүх солилцооны протоколууд нь нэлээд өндөр гүйцэтгэлийг хангадаг тул нэг эсвэл өөр үйлдвэрлэгчийн сонголтыг энэ маш үйлдвэрлэлийн автобусны ханшаар тодорхойлдоггүй. Протоколыг хэрэгжүүлэх нь өөрөө тийм ч чухал биш, учир нь систем хөгжүүлэгчийн үүднээс авч үзвэл энэ нь тодорхой дотоод солилцооны бүтцийг хангадаг хар хайрцаг хэвээр байх бөгөөд гадны хөндлөнгийн оролцоонд зориулагдаагүй болно. Ихэнх тохиолдолд практик шинж чанаруудад анхаарлаа хандуулдаг: компьютерийн гүйцэтгэл, үйлдвэрлэгчийн үзэл баримтлалыг даалгаварт хэрэгжүүлэхэд хялбар байдал, шаардлагатай төрлийн оролт гаралтын модулиудын бэлэн байдал, модулиудыг хагалахгүйгээр халуунаар солих чадвар. автобус гэх мэт.
Алдартай тоног төхөөрөмж нийлүүлэгчид өөрсдийн үйлдвэрлэлийн протоколуудыг санал болгодог: жишээлбэл, алдартай Siemens компани нь Profinet болон Profibus протоколуудын цувралыг, B&R нь Powerlink протоколыг, Rockwell Automation нь EtherNet/IP протоколыг боловсруулж байна. Энэхүү жишээнүүдийн жагсаалтад дотоодын шийдэл: Оросын Fastwel компанийн FBUS протоколын хувилбар.
Мөн EtherCAT, CAN гэх мэт тодорхой үйлдвэрлэгчтэй холбоогүй илүү олон нийтийн шийдлүүд байдаг. Бид өгүүллийн үргэлжлэлд эдгээр протоколуудыг нарийвчлан шинжилж, тэдгээрийн аль нь автомашины болон сансарын үйлдвэр, электроникийн үйлдвэрлэл, байршил тогтоох систем, робот техник зэрэг тодорхой хэрэглээнд илүү тохиромжтой болохыг олж мэдэх болно. Холбоотой байгаарай!
Эх сурвалж: www.habr.com