Бешубҳа, бисёре аз шумо медонед ё ҳатто дидаед, ки чӣ гуна объектҳои калони автоматӣ идора карда мешаванд, масалан, як нерӯгоҳи барқи атомӣ ё корхонае, ки дорои хатҳои зиёди истеҳсолӣ мебошад: амали асосӣ аксар вақт дар як ҳуҷраи калон бо як даста экранҳо, лампаҳои лампаҳо сурат мегирад. ва идоракунии дурдаст. Ин комплекси идоракуниро одатан кабинети асосии идоракунй — пульти асосии идоракунй барои назорати объекти истехсолй меноманд.
Бешубҳа, шумо дар ҳайрат будед, ки ин ҳама аз ҷиҳати сахтафзор ва нармафзор чӣ гуна кор мекунад, чӣ гуна ин системаҳо аз компютерҳои муқаррарии фардӣ фарқ мекунанд. Дар ин мақола, мо дида мебароем, ки чӣ гуна маълумотҳои гуногун ба утоқи асосии идоракунӣ ворид мешаванд, чӣ гуна фармонҳо ба таҷҳизот фиристода мешаванд ва умуман барои идоракунии як истгоҳи компрессорӣ, заводи истеҳсоли пропан, хати васлкунии мошин ё ҳатто станцияи насосии канализация.
Сатҳи пасттарин ё фельдбус дар он ҷоест, ки ҳамааш оғоз мешавад
Ин маҷмӯи калимаҳо, ки барои одамони нофаҳмо норавшан аст, ҳангоми зарурати тавсифи воситаҳои алоқаи байни микроконтроллерҳо ва таҷҳизоти тобеъ, масалан, модулҳои ворид / баромад ё дастгоҳҳои ченкунӣ истифода мешаванд. Одатан ин канали иртиботӣ "автобуси саҳроӣ" номида мешавад, зеро он барои интиқоли маълумоте, ки аз "майдон" ба контроллер меояд, масъул аст.
"Майдон" истилоҳи амиқи касбӣ буда, ба он ишора мекунад, ки баъзе таҷҳизот (масалан, сенсорҳо ё фаъолкунандаҳо), ки контроллер бо онҳо ҳамкорӣ мекунад, дар ҷое дур, дур, дар кӯча, саҳро, зери пардаи шаб ҷойгир аст. . Ва муҳим нест, ки сенсорро ним метр дуртар аз контроллер ҷойгир кардан мумкин аст ва масалан, ҳароратро дар кабинети автоматикунонӣ чен мекунад, то ҳол он "дар саҳро" ҳисобида мешавад. Аксар вақт, сигналҳо аз сенсорҳое, ки ба модулҳои вуруд / баромад меоянд, то ҳол масофаро аз даҳҳо то садҳо метр (ва баъзан бештар) тай мекунанд ва маълумотро аз сайтҳои дурдаст ё таҷҳизот ҷамъ мекунанд. Воқеан, аз ин рӯ, автобуси мубодила, ки тавассути он контроллер арзишҳоро аз ҳамин сенсорҳо мегирад, одатан автобуси саҳроӣ ё, камтар маъмул, автобуси сатҳи поёнӣ ё автобуси саноатӣ номида мешавад.
Схемаи генералии автоматикунонии объекти саноатй
Ҳамин тариқ, сигнали электрикӣ аз датчик масофаи муайянро бо хатҳои ноқилӣ (одатан бо сими мисии муқаррарӣ бо миқдори муайяни ядроҳо) тай мекунад, ки ба он якчанд датчикҳо пайваст карда шудаанд. Пас аз он сигнал ба модули коркард (модули вуруд/баромад) ворид мешавад, ки он ба забони рақамии барои контроллер фаҳмо табдил дода мешавад. Баъдан, ин сигнал тавассути автобуси саҳроӣ мустақиман ба контроллер меравад, ки дар ниҳоят коркард карда мешавад. Дар асоси ин гуна сигналҳо мантиқи кори худи микроконтроллер сохта мешавад.
Сатҳи боло: аз гулдӯзӣ то тамоми истгоҳи корӣ
Сатҳи болоӣ ҳама чизеро меноманд, ки оператори оддии миранда, ки раванди технологиро назорат мекунад, ламс карда метавонад. Дар соддатарин ҳолат, сатҳи боло маҷмӯи чароғҳо ва тугмаҳо мебошад. Лампаҳои барқ ба оператор дар бораи ҳодисаҳои муайян дар система сигнал медиҳанд, тугмаҳо барои додани фармонҳо ба контроллер истифода мешаванд. Ин системаро аксар вақт "гарланд" ё "арчаи солинавӣ" меноманд, зеро он хеле монанд аст (чунон ки шумо аз акси аввали мақола мебинед).
Агар оператор хушбахттар бошад, пас вай ҳамчун сатҳи боло панели операторӣ мегирад - як намуди компютери ҳамвор, ки бо ин ё он роҳ маълумотро барои намоиш аз контроллер қабул мекунад ва онро дар экран нишон медиҳад. Чунин панел одатан дар худи кабинети автоматикунонӣ васл карда мешавад, бинобар ин шумо одатан бояд ҳангоми истодан бо он ҳамкорӣ кунед, ки боиси нороҳатӣ мегардад, инчунин сифат ва андозаи тасвир дар панелҳои формати хурд хеле дилхоҳ аст.
Ва ниҳоят, ҷалби саховатмандии бесобиқа - як истгоҳи корӣ (ё ҳатто якчанд нусхаҳои такрорӣ), ки компютери оддии фардӣ мебошад.
Таҷҳизоти сатҳи болоӣ бояд бо микроконтроллер бо ягон роҳ ҳамкорӣ кунанд (вагарна чаро он лозим аст?). Барои чунин ҳамкорӣ, протоколҳои сатҳи болоӣ ва як воситаи интиқоли муайян истифода мешаванд, масалан, Ethernet ё UART. Дар мавриди «арчаи солинавӣ», ин гуна мураккабӣ, албатта, зарур нест, лампаҳои барқ бо истифода аз хатҳои оддии физикӣ фурӯзон мешаванд, дар он ҷо интерфейс ё протоколҳои мураккаб вуҷуд надоранд.
Умуман, ин сатҳи болоӣ назар ба автобуси саҳроӣ камтар ҷолиб аст, зеро ин сатҳи болоӣ метавонад умуман вуҷуд надошта бошад (барои оператор чизе барои дидани силсила вуҷуд надорад; худи контроллер мефаҳмад, ки чӣ кор кардан лозим аст ва чӣ тавр ).
Протоколҳои интиқоли маълумотҳои "қадимӣ": Modbus ва HART
Кам одамон медонанд, аммо дар рӯзи ҳафтуми офариниши ҷаҳон Худо ором нагирифт, балки Модбусро офарид. Дар баробари протоколи HART, Modbus шояд қадимтарин протоколи интиқоли маълумотҳои саноатӣ бошад; он дар соли 1979 пайдо шуда буд.
Интерфейси силсилавӣ дар аввал ҳамчун воситаи интиқол истифода мешуд, баъд Modbus тавассути TCP/IP амалӣ карда шуд. Ин протоколи синхронии усто-ғулом (мастер-ғулом) мебошад, ки принсипи дархост-ҷавобро истифода мебарад. Протокол хеле душвор ва суст аст, суръати мубодила аз хусусиятҳои қабулкунанда ва интиқолдиҳанда вобаста аст, аммо одатан ҳисоб тақрибан садҳо миллисекундҳоро ташкил медиҳад, хусусан вақте ки тавассути интерфейси силсилавӣ амалӣ карда мешавад.
Гузашта аз ин, реестри интиқоли маълумот Modbus 16-бит аст, ки фавран барои интиқоли намудҳои воқеӣ ва дукарата маҳдудиятҳо ҷорӣ мекунад. Онҳо ба қисмҳо ё бо гум кардани дақиқӣ интиқол дода мешаванд. Гарчанде ки Modbus то ҳол дар ҳолатҳое васеъ истифода мешавад, ки суръати баланди иртибот лозим нест ва талафоти додаҳои интиқол муҳим нест. Бисёре аз истеҳсолкунандагони дастгоҳҳои гуногун мехоҳанд, ки протоколи Modbus-ро ба таври истисноӣ ва хеле аслии худ васеъ кунанд ва функсияҳои ғайристандартиро илова кунанд. Аз ин рӯ, ин протокол дорои мутатсияҳо ва дуршавӣ аз меъёр зиёд аст, аммо дар ҷаҳони муосир бомуваффақият зиндагӣ мекунад.
Протоколи HART инчунин аз солҳои ҳаштодум вуҷуд дорад, он як протоколи иртиботи саноатӣ тавассути хати ду-сими ҷорӣ мебошад, ки мустақиман сенсорҳои 4-20 мА ва дигар дастгоҳҳои бо HART фаъолро пайваст мекунад.
Барои иваз кардани хатҳои HART дастгоҳҳои махсус, ба ном модемҳои HART истифода мешаванд. Инчунин конвертерҳо мавҷуданд, ки ба корбар, масалан, протоколи Modbus дар баромад таъмин мекунанд.
Эҳтимол, HART аз он сабаб ҷолиб аст, ки ба ғайр аз сигналҳои аналогии сенсорҳои 4-20 мА, сигнали рақамии худи протокол низ дар схема интиқол дода мешавад, ин ба шумо имкон медиҳад, ки қисмҳои рақамӣ ва аналогиро дар як хати кабел пайваст кунед. Модемҳои муосири HART метавонанд ба порти USB-и контроллер пайваст карда шаванд, ки тавассути Bluetooth ё роҳи кӯҳна тавассути порти силсилавӣ пайваст карда шаванд. Даҳ сол пеш, дар муқоиса бо Wi-Fi, стандарти бесими WirelessHART, ки дар диапазони ISM кор мекунад, пайдо шуд.
Насли дуюми протоколҳо ё автобусҳои на он қадар саноатӣ ISA, PCI(e) ва VME
Протоколҳои Modbus ва HART бо автобусҳои на он қадар саноатӣ, ба монанди ISA (MicroPC, PC/104) ё PCI/PCIe (CompactPCI, CompactPCI Serial, StacPC), инчунин VME иваз карда шуданд.
Давраи компютерҳо фаро расид, ки дар ихтиёри худ автобуси универсалии додаҳо доранд, ки дар он платаҳои (модулҳои) гуногунро барои коркарди сигнали ягонаи муайян пайваст кардан мумкин аст. Чун қоида, дар ин ҳолат модули протсессори (компютер) ба ном чаҳорчӯба ворид карда мешавад, ки таъсири мутақобиларо тавассути автобус бо дастгоҳҳои дигар таъмин мекунад. Чаҳорчӯба, ё ба тавре ки коршиносони воқеии автоматика онро дӯст медоранд, "сандуқ" бо тахтаҳои зарурии вуруду баромад пурра мекунанд: аналогӣ, дискретӣ, интерфейс ва ғайра, ё ҳамаи ин дар шакли сандвич бе чаҳорчӯба - як тахта болои дигар. Пас аз ин, ин навъ дар автобус (ISA, PCI ва ғайра) бо модули протсессори маълумот мубодила мекунад, ки ба ин васила аз сенсорҳо маълумот мегирад ва баъзе мантиқиро амалӣ мекунад.
Назоратчӣ ва модулҳои I/O дар чаҳорчӯбаи PXI дар автобуси PCI. Сарчашма:
Бо ин автобусҳои ISA, PCI(e) ва VME ҳама чиз хуб хоҳад буд, махсусан барои он вақтҳо: суръати мубодила ноумед нест ва ҷузъҳои система дар як чаҳорчӯбаи ягона ҷойгиранд, паймон ва қулай мебошанд, шояд гарм ивазшаванда набошад. Кортҳои I / O, аммо ман ҳанӯз намехоҳам.
Аммо як пашша дар атрафшон вуҷуд дорад, ва зиёда аз як. Сохтани системаи тақсимшуда дар чунин конфигуратсия хеле душвор аст, автобуси мубодила маҳаллӣ аст, шумо бояд чизе пайдо кунед, то бо дигар гиреҳҳои ғулом ё ҳамсол, ҳамон Modbus тавассути TCP/IP ё ягон протоколи дигар мубодила кунед. умуман, дар ин чо шароити кулай нест. Хуб, чизи дуюм чандон гуворо нест: тахтаҳои воридотӣ одатан як намуди сигнали ягонаро ҳамчун вуруд интизоранд ва онҳо аз таҷҳизоти саҳроӣ изолятсияи галваникӣ надоранд, бинобар ин шумо бояд аз модулҳои гуногуни табдилдиҳӣ ва схемаҳои мобайнӣ девор созед, ки базаи элементиро хеле душвор мегардонад.
Модулҳои табдили сигнали фосилавӣ бо изолятсияи галванӣ. Сарчашма:
"Дар бораи протоколи автобусҳои саноатӣ чӣ гуфтан мумкин аст?" — мепурсед. Ҳеҷ чиз. Он дар ин татбиқ вуҷуд надорад. Тавассути хатҳои кабелӣ, сигнал аз сенсорҳо ба конвертерҳои сигнал мегузарад, конвертерҳо шиддатро ба тахтаи дискретӣ ё аналогии дохилшавӣ / баромад медиҳанд ва маълумот аз тахта аллакай тавассути бандарҳои вуруд / баромад тавассути ОС хонда мешавад. Ва ҳеҷ гуна протоколҳои махсус.
Автобусҳо ва протоколҳои муосири саноатӣ чӣ гуна кор мекунанд
Ҳоло чӣ? То имруз идеологиям классикии сохтани системахои автоматй андаке тагьир ёфт. Бисёр омилҳо нақш бозиданд, ки аз он сар карда, автоматизатсия низ бояд қулай бошад ва то тамоюли системаҳои автоматикунонидашудаи тақсимшуда бо гиреҳҳои аз ҳамдигар дур.
Шояд мо гуфта метавонем, ки имрӯз ду мафҳуми асосии системаҳои автоматикунонии сохтмон вуҷуд дорад: системаҳои автоматикунонидашудаи маҳаллӣ ва тақсимшуда.
Дар мавриди системаҳои маҳаллӣ, ки ҷамъоварӣ ва назорати маълумот дар як макони мушаххас мутамарказ карда мешаванд, консепсияи маҷмӯи муайяни модулҳои вуруд/барорӣ, ки тавассути автобуси умумии зуд ба ҳам пайвастанд, аз ҷумла контроллер бо протоколи мубодилаи худ талаб карда мешавад. Дар ин ҳолат, чун қоида, модулҳои воридотӣ ва баромад ҳам табдилдиҳандаи сигнал ва ҳам изолятсияи галваниро дар бар мегиранд (гарчанде ки, албатта, на ҳамеша). Яъне, барои корбари ниҳоӣ кофӣ аст, ки дар системаи автоматикунонидашуда кадом намуди сенсорҳо ва механизмҳо мавҷуд бошанд, шумораи модулҳои зарурии вуруд/барориро барои намудҳои гуногуни сигналҳо ҳисоб кунанд ва онҳоро ба як хатти умумӣ бо контроллер пайваст кунанд. . Дар ин ҳолат, чун қоида, ҳар як истеҳсолкунанда протоколи мубодилаи дӯстдоштаи худро дар байни модулҳои I/O ва контроллер истифода мебарад ва дар ин ҷо имконоти зиёде мавҷуданд.
Дар мавриди системаҳои тақсимшуда, ҳама чизе, ки дар робита ба системаҳои локализатсияшуда гуфта мешавад, дуруст аст, илова бар ин, муҳим аст, ки ҷузъҳои инфиродӣ, масалан, маҷмӯи модулҳои вуруду баромад ва инчунин дастгоҳ барои ҷамъоварӣ ва интиқоли иттилоот - на микроконтроллери хеле интеллектуалӣ, ки дар ҷое дар як кабина дар саҳро, дар паҳлӯи клапане, ки нафтро хомӯш мекунад, меистад - метавонад бо ҳамон гиреҳҳо ва бо контроллери асосӣ дар масофаи дур бо қурби муассири мубодила ҳамкорӣ кунад.
Чӣ тавр таҳиягарон барои лоиҳаи худ протокол интихоб мекунанд? Ҳама протоколҳои муосири мубодила иҷрои хеле баландро таъмин мекунанд, аз ин рӯ интихоби ин ё он истеҳсолкунанда аксар вақт бо қурби мубодила дар ин автобуси саноатӣ муайян карда намешавад. Татбиқи худи протокол чандон муҳим нест, зеро аз нуқтаи назари таҳиягари система, он ҳамчунон як қуттии сиёҳ хоҳад буд, ки сохтори муайяни мубодилаи дохилиро таъмин мекунад ва барои дахолати беруна пешбинӣ нашудааст. Бештари вақт, ба хусусиятҳои амалӣ таваҷҷӯҳ зоҳир карда мешавад: кори компютер, осонии татбиқи консепсияи истеҳсолкунанда ба вазифаи дар пешистода, мавҷудияти намудҳои зарурии модулҳои вуруд / баромад, қобилияти бе вайрон кардани модулҳои гарм ивазшаванда. автобус ва ғайра.
Таъминкунандагони машҳури таҷҳизот татбиқи протоколҳои саноатии худро пешниҳод мекунанд: масалан, ширкати маъруфи Siemens силсилаи протоколҳои Profinet ва Profibus, B&R протоколи Powerlink, Rockwell Automation протоколи EtherNet/IP-ро таҳия мекунанд. Як ҳалли ватанӣ дар ин рӯйхати мисолҳо: версияи протоколи FBUS аз ширкати русии Fastwel.
Ҳамчунин қарорҳои универсалӣ мавҷуданд, ки ба як истеҳсолкунандаи мушаххас вобаста нестанд, ба монанди EtherCAT ва CAN. Мо ин протоколҳоро дар идомаи мақола ба таври муфассал таҳлил хоҳем кард ва муайян хоҳем кард, ки кадоме аз онҳо барои барномаҳои мушаххас мувофиқтар аст: саноати мошинсозӣ ва аэрокосмикӣ, истеҳсоли электроника, системаҳои ҷойгиршавӣ ва робототехника. Дар тамос бошед!
Манбаъ: will.com