2.1.1 ПЛК и сопутствующие технологии автоматизации

Из всех используемых в настоящее время классов ПЛК (программируемых логических контроллеров) нас интересует контроллеры, выполненные в виде автономных модулей, реализующих функции контроля и управления изолированными технологическими узлами. В контроллер встраивается или подключается к нему специальная панель интерфейса с оператором, состоящая из алфавитно-цифрового дисплея и набора функциональных клавиш.

В этом классе следует выделить специальный тип локальных контроллеров, предназначенных для систем противоаварийной защиты (ПАЗ). Устройства отличаются особенно высокой надежностью (IEC 61511), быстродействием и иметь специальный сертификат (например, соответствие уровням Safety Integrity Level, SIL стандарта IEC 61508), подтверждающий их высокую надежность и живучесть. В них предусматриваются различные варианты полной текущей диагностики неисправностей с глубиной до отдельной платы; защитные коды, резервирование, как отдельных компонентов, так и всего устройства в целом.

Также среди локальных контроллеров можно выделить две группы: не PC-совместимые (закрытые) и PC-совместимые (открытые) контроллеры.

Контроллеры первой группы, как правило, базируются на специально разработанных процессорах (например, CPU 214 в Siemens SIMATIC S7-200). Важной особенностью контроллеров этой группы является жесткая привязка к программному обеспечению (ПО) фирмы-производителя.

Этот тип контроллеров, как правило, поставляется известными, крупными производителями средств промышленной автоматизации (Siemens, Allen-Bradley, Omron, Schneider). С другой стороны они гарантировано обеспечивают высокую надежность, стабильность и отлаженность программного обеспечение, контроллеров и модулей расширения.

Ко второй группе принадлежат контроллеры, построенные на базе Intel-совместимых процессоров (80386EX, AMD80188-40, AMD DX5-133). Кроме стандартных для PLC функций эти контроллеры обладают большими возможностями. Так, например, на них можно возложить функции работы с сетями, интерфейса человек-машина, поддержку различных баз данных и более дружественного интерфейса пользователя.

Также в силу PC-совместимости этих контроллеров предоставляется более широкий выбор средств программирования: стандартные языки программирования (Asm, C, C++), специальные средства разработки (средства разработки, базирующиеся на стандарте IEC 61131(МЭК 61131)).

Сетевые ПТК или распределенные системы управления (Distributed Control Systems) наиболее широко применяются для управления производственными процессами во всех отраслях промышленности. Минимальный состав данного класса ПТК подразумевает наличие следующих компонентов:

- набор контроллеров;

- несколько дисплейных рабочих станций операторов;

- системную (промышленную) сеть, соединяющую контроллеры между собою и контроллеры с рабочими станциями.

Контроллеры каждого сетевого комплекса, как правило, имеют ряд модификаций, отличающихся друг от друга быстродействием, объемом памяти, возможностями по резервированию, способностью работать в разных условиях окружающей среды, числом каналов входа/выхода. Так что можно подобрать контроллер для каждого узла автоматизируемого агрегата с учетом особенностей и выполняемых функций последнего и использовать один и тот же комплекс для управления разными производственными объектами.

В качестве дисплейных рабочих станций почти всегда используются персональные компьютеры в обычном или промышленном исполнении, оснащенные одним или несколькими мониторами с большими экранами.

Системная сеть может иметь различную структуру: шину, кольцо, звезду; она часто подразделяется на сегменты, связанные между собой, коммутаторами, повторителями и маршрутизаторами. Информация, передаваемая по сети, достаточно специфична и может представлять собой как периодические, так и случайные во времени короткие сообщения. К передаче сообщений предъявляются жесткие требования: они гарантированно должны доставляться адресату, а для сообщений высшего приоритета, например, предупреждающих об авариях, также следует обеспечить указанный срок передачи сообщений. Так что предпочтительные методы доступа к системной сети основываются на передаче маркера или на взаимодействии узлов сети по модели "ведущий/ведомый" ("Master/Slave").

Если применяется метод случайного доступа к сети, то во время возникновения аварийной ситуации может произойти резкое одномоментное увеличение числа экстренных сообщений и, как следствие, возникнуть затор в сети, что приводит не только к задержке доставки сообщений адресату, но и к их частичной потере.