ЭМИКОН: программируемые контроллеры и системы автоматизации /
Пресс-центр /
Публикации и статьи /
2014 г. - Высоконадёжная микропроцессорная система автоматизации на базе контроллеров DCS-2000 производства ЗАО «ЭМИКОН»
Высоконадёжная микропроцессорная система автоматизации на базе контроллеров DCS-2000 производства ЗАО «ЭМИКОН»
Авторы: А.А. Алексеев, к.т.н., З.М. Варшавский (ЗАО «ЭМИКОН»)
В современных условиях актуальной задачей является создание надежных, высокопроизводительных систем автоматизации на базе отечественных программируемых контроллеров.
Предлагаемая Компанией ЗАО «ЭМИКОН» архитектура систем автоматизации (СА) состоит из трёх уровней:
-
верхний уровень - автоматизированные рабочие места операторов (АРМ),
-
средний уровень - резервированный центральный контроллер (КЦ) и устройства связи с объектом (УСО),
-
нижний уровень - датчики и исполнительные механизмы (в т.ч. интеллектуальные).
Главным устройством в системе является КЦ, выполненный по схеме с «горячим» резервированием, который построен на базе модулей семейства DCS-2000 серии М3.
В состав КЦ входят:
-
модули центрального процессорного устройства CPU-44А,
-
модуль двухпортовой памяти DPM-41A,
-
сетевые модули С-44А, предназначенные для опроса модулей ввода/вывода,
-
сетевые модули С-41А, обеспечивающие связь контроллера с АРМ по двум каналам ETHERNET ModBus TCP,
-
сетевые модули С-42А, обеспечивающие обмен информацией со смежными системами автоматики по протоколу ModBus RTU (4 канала).
Все модули КЦ расположены в одном каркасе, запитанном от двух источников питания +24 В. Модуль CPU-44A имеет две информационные шины. По одной из них он взаимодействует с сетевыми модулями, по другой - с модулем двухпортовой памяти, с помощью которого производится выравнивание памяти между основным и резервным модулями CPU-44А.
Технические характеристики модуля CPU-44А
| Наименование параметра |
Значение параметра |
| Тип процессора |
SC143-IEC BECK |
| Тактовая частота процессора, МГц |
96 |
| Объем встроенного Flash диска, Мб |
8 |
| Объем ОЗУ, Мб |
8 |
| Интерфейсный канал RS-232 |
1
Скорость до 460800 бит/с, протокол Modbus RTU |
| Интерфейсный канал RS-485 |
1
Скорость до 460800 бит/с, протокол Modbus RTU |
| Количество каналов Ethernet |
1
10/100 Base TX half/full duplex operation
протокол Modbus TCP |
| Устройство резервирования |
есть |
| Системный интерфейс |
Две параллельные шины |
| Устройство индикации |
Светодиодная и жидкокристаллическая панель
(две строки по восемь символов) |
| Программное обеспечение |
Многозадачная операционная система реального времени. Встроенная система исполнения CoDeSys, обеспечивающая программирование на языках стандарта МЭК 61131-3 |
Обмен данными между процессорным модулем и сетевыми модулями (С-41А, С-42А и С-44А) также происходит через встроенное в сетевые модули двухпортовое ОЗУ.
Работа сетевых модулей производится по карте заявок, которая загружается в них из модуля CPU-44А. Формирование карты выполняется с помощью программы конфигуратора.
Конфигуратор модуля С-44А обеспечивает формирование:
- карт конфигурации системы,
- карт заявок на опрос данных из модулей ввода/вывода,
- массива входных данных,
- массива диагностики состояния модулей ввода/вывода,
- массива состояния информационной сети.
Технические характеристики модуля C-44А
| Наименование параметра |
Значение параметра |
| Типы интерфейсных каналов |
RS-485, оптический |
| Количество интерфейсных каналов RS-485 |
1 |
| Количество интерфейсных каналов оптических |
2 |
| Максимальная скорость передачи данных, бит/с |
2304000 |
| Тип оптического кабеля |
многомодовый |
| Длина волны, нм |
1310 |
| Тип оптического соединителя |
ST |
| Отношение диаметров сердцевины к оболочке оптического кабеля, мкм |
62,5/125 |
| Максимальное расстояние передачи данных по оптоволокну, км |
2 |
| Максимальная длина кабеля интерфейса RS-485 при скорости 2304000 бит/с, м |
300 |
| Габаритные размеры, мм |
114×102×25 |
| Напряжение питания, В |
18 - 36 |
| Ток потребления, мА, не более |
80 |
| Гальваническая развязка между внешним системным источником питания и питанием модуля, В, не менее |
1000 |
| Масса модуля, кг, не более |
0,2 |
Модули УСО, представленные модулями семейства DCS-2000 серии М2, характеризуются тем, что каждый из них выполнен на базе микропроцессоров. Каждый модуль содержит по два асинхронных интерфейсных канала RS-485, предназначенных для обмена информацией с КЦ. Обмен данными осуществляется по протоколу EmiBus. Данный протокол использует архитектуру «Master – Slave», 9-битовый формат данных, скорость передачи 921,6 Кбит/с. Среднее время опроса одного модуля УСО составляет около 100 мкс. Опрос модулей осуществляется по одному из двух информационных каналов.
Модули ввода/вывода в шкафу УСО объединены посредством интерфейса RS-485 (медный экранированный кабель). Для дальнейшего подключения шкафов УСО используются медиаконверторы «RS-485/оптика» MC-01A (основной и резервный), имеющие входные и выходные пары оптических разъёмов, разъём для подключения интерфейса RS-485 и двух источников питания +24 В.
Технические характеристики модуля МC-01А
| Наименование параметра |
Значение параметра |
| Тип интерфейсов |
RS-485 |
| Количество интерфейсных каналов RS-485 |
2 |
| Максимальная скорость передачи данных, Кбит/с |
921,6 |
| Протокол обмена |
EmiBus |
| Наличие индикации информационного обмена по интерфейсным каналам RS-485 |
есть |
| Системный интерфейс |
Параллельная шина |
| Габаритные размеры, мм |
140×120×40 |
| Напряжение питания, В |
18 - 36 |
| Гальваническая изоляция между внешним системным источником питания и питанием модуля, В, не менее |
1000 |
| Масса модуля, кг, не более |
0,4 |
ЗАО «ЭМИКОН» предлагает использовать архитектуру системы автоматизации на базе модулей DCS-2000 с топологией сети контроллеров – резервированная шина (рис. 1) или резервированное самовосстанавливающееся кольцо. Топология сети контроллеров «самовосстанавливающееся кольцо» на примере системы автоматизации пожаротушения представлена на рис. 2. При потере связи с одним из каналов модуля ввода/вывода, автоматически происходит переход на другой канал. Если и в этом случае связь не восстанавливается (при использовании топологии «самовосстанавливающееся кольцо»), то опрос модуля будет автоматически производиться по второму полукольцу. При этом, для обеспечения помехозащищённости, все информационные каналы между шкафами выполняются оптоволокном (одно- или многомодовым кабелем). Таким образом, реализуется высоконадёжная связь КЦ с каждым модулем ввода/вывода. При этом допускается «горячая замена» модулей.
 |
|
 |
| Рис. 1. |
Рис. 2. |
Из всего вышесказанного можно заключить, что контроллеры семейства DCS-2000 разработки и производства ЗАО «ЭМИКОН» позволяют создавать высоконадёжные системы автоматизации без использования импортных изделий, не уступающие по техническим и эксплуатационным характеристикам зарубежным аналогам.
|
