Введение
В последние годы в России появилось много приборов отечественного производства, предназначенных для решения как специализированных, так и общих задач, стоящих перед различными отраслями промышленности. Так, образовался небольшой рынок российских программируемых логических контроллеров (ПЛК), представляющих собой универсальный продукт для последующей интеграции в комплексные решения по автоматизации.Однако стоит отметить, что среди отечественной продукции серьёзный вакуум наблюдается в сегменте так называемых высокопроизводительных решений, представленных такими зарубежными брендами, как SIEMENS SIMATIC S7-400, Schneider Electric Modicon Quantum, Invensys Triconex и т.д. Данную нишу ПЛК отличают следующие характеристики:
- практически неограниченное количество входов/выходов (свыше 10 000 по дискретным входным/выходным каналам и свыше 1000 по аналоговым входным/выходным каналам);
- значительная вычислительная мощность;
- поддержка большого количества протоколов обмена;
- поддержка «горячей» замены всех модулей;
- поддержка «горячего» резервирования.
Конструктив REGUL R600

- для установки в монтажную панель;
- для установки в 19-дюймовую стойку.
Конфигурация контроллера
Основой любого ПЛК является внутренняя шина, по которой происходит обмен данными между модулями контроллера. Именно она определяет максимальный набор функций и быстродействие ПЛК. Ведь в конечном счёте мощность процессора можно нарастить, а изменить внутреннюю шину при достижении 100% её загрузки невозможно, так как это повлечёт за собой переделку всех модулей ввода/вывода и значительные изменения программного обеспечения. А это по сути уже является разработкой нового ПЛК.В контроллере REGUL R600 в качестве внутренней шины выступает EtherCAT – открытый стандарт, поддерживаемый международным консорциумом EtherCAT Technology Group, отличающийся высокой производительностью и простотой использования. Среди других особенностей EtherCAT – сверхвысокое быстродействие (типовое время цикла обмена от 50 мкс), жёсткое реальное время и высокая точность синхронизации (в большинстве случаев отклонение составляет не более 100 нс).
Ещё одним преимуществом EtherCAT является то, что количество абонентов в сети практически не сказывается на цикле обмена. В связи с этим ПЛК с сотнями модулей будет иметь такую же скорость обмена, как и небольшой контроллер с несколькими входами/выходами. Кроме того, шина EtherCAT в контроллере REGUL R600 может использоваться как внутри крейта, так и между ними (меняется лишь физический уровень сигнала). Поэтому не имеет значения, будет модуль размещён в крейте центрального процессора (ЦП) или за несколько километров от него (в контроллере предусматривается использование подключаемых модулей малого форм-фактора) – в крейте расширения функции и доступность модуля будут одинаковыми.
Другая отличительная особенность сети EtherCAT заключается в её кольцевой структуре, позволяющей резервировать канал связи в случае обрыва линии. При этом стоит отметить, что в контроллере REGUL R600 используются две независимые шины EtherCAT. В случае работы контроллера в режиме «горячего» резерва два процессора общаются с модулями ввода/вывода по независимым каналам с циклом обмена по шине 1 мс.
Особенности реализации резервирования
ПЛК REGUL R600 поддерживает различные схемы резервирования:- 100% зеркальное резервирование – каждый ЦП имеет собственный набор модулей ввода/вывода, представляя собой зеркало другого ЦП (рис. 2);
- резервирование ЦП и контроллеров шины/блоков питания – оба ЦП находятся в одном крейте и осуществляют обмен данными с одними и теми же модулями ввода/вывода по независимым шинам EtherCAT (рис. 3);
- комбинированные схемы резервирования представляют собой различные сочетания 1-го и 2-го вариантов размещения модулей (рис. 4).
Что касается самих модулей, то во всех, включая модули дискретных входов/выходов, установлены микропроцессоры. Таким образом, модули представляют собой своего рода микроконтроллеры, работающие с циклом 1 мс. За это время в модулях происходит первичная обработка сигнала, включающая в себя:
- проверку сигналов на выход за заданный диапазон и резкое изменение величины;
- функцию антидребезга для дискретных сигналов;
- программируемое время усреднения;
- преобразование значения сигнала в инженерные величины;
- контроль на короткое замыкание и обрыв выходной цепи;
- поддержку резервированной сети с выдачей информации по двум портам;
- реализацию алгоритмов противоаварийной защиты (ПАЗ) с выдачей сигналов непосредственно в модуль вывода, минуя центральный процессор (с максимальной задержкой вход-выход 2 мс);
- присвоение метки времени с точностью 1 мс как самому сигналу, так и событию по этому сигналу.
Другие технические характеристики
В качестве операционной системы контроллера REGUL R600 используется QNX 6.5 Neutrino. Отметим её ключевые особенности.- Операционная система реального времени (ОС РВ):
- детерминированное поведение в наихудших внешних условиях;
- типовое время реакции на прерывание – около 5 мкс;
- прогнозируемое время реакции на события;
- реализация алгоритмов вытесняющей многозадачности с приоритетами;
- реализация защиты памяти.
- Микроядерная архитектура операционной системы:
- неисправность отдельного программного модуля не приводит к неисправности всей ОС;
- возможно, не прерывая работы ОС, загружать и выгружать новые драйверы, файловые системы и т. д.
- Высокая готовность (High Availability).
- поддержка 5 языков стандарта МЭК 61131-3 (IL, LD, ST, SFC, FBD);
- выходной формат прикладной программы – машинный код;
- конфигурирование проекта (менеджеры задач, конфигурация ПЛК, менеджер библиотек);
- интегрированный отладчик, работа в online-режиме;
- удалённая отладка и загрузка программ по сети;
- поддержка объектно-ориентированного программирования;
- встроенная поддержка сетей TCP/IP, CAN, PROFIBUS и т.д.;
- встроенный редактор визуализации.
- Поддержка интерфейсов:
- RS-232 (9-контактный, полнодуплексный, скорость 300…115 200 бит/с, оптоизоляция 500/1500 В, защита от перенапряжения);
- RS-422/485 (9-контактный, скорость 300…115 200 бит/с, полная поканальная оптоизоляция 500/ 1500 В, защита от перенапряжения) – до 96 портов на контроллер;
- Ethernet 10/100/1000 RJ-45 (полнодуплексный) – до 4 портов на ЦП;
- Ethernet 10/100/1000 оптоволоконный (одномодовый, многомодовый) – до 2 портов на ЦП;
- возможна реализация дополнительных интерфейсов, включая различные типы Fieldbus (PROFIBUS DP/FMS, CAN, DeviceNet и др.).
- Поддержка протоколов обмена:
- IEC 61870-5-101 (Master/Slave);
- IEC 61870-5-104 (Master/Slave);
- Modbus RTU (Master/Slave, с возможностями расширения);
- Modbus ТСР (Master/Slave, с возможностями расширения);
- OPC DA 2.0 (SplitOPC), OPC UA (JoinOPC) – c возможностями ретрансляции;
- EtherCAT, TCP/IP, FTP, UDP, Telnet и др.;
- возможна реализация дополнительных протоколов обмена по требованиям заказчика, включая нестандартные.
ПЛК REGUL R600 выпускается на собственном современном производственном комплексе «ПРОСОФТ-Системы», расположенном на площади более 10 тысяч квадратных метров. Производственный комплекс включает в себя автоматизированную линию поверхностного монтажа печатных плат, участок объёмного монтажа, слесарный и электромонтажный цеха, участки проведения регулировки и испытаний, склады комплектующих и готовой продукции. Установленное инновационное конвейерное оборудование позволяет обеспечить высокое качество выпускаемой продукции.
Заключение
Одним из примеров успешного применения контроллера REGUL R600 является создание на его базе в 2014 году специалистами «ПРОСОФТ-Системы» программно-технического комплекса электрической части системы регулирования паровой турбины К800-240 на Нижневартовской ГРЭС.Применение контроллеров собственного производства даёт возможность компании осуществлять техническую поддержку как на программном, так и на аппаратном уровнях. Кроме того, это позволяет оперативно реагировать на просьбы заказчиков по расширению функциональности конкретных модулей или системы в целом, а также адаптировать выпускаемое оборудование с учётом изменения элементной базы радиоэлектронных компонентов.
Сегодня компания «ПРОСОФТ-Системы» продолжает работать над расширением номенклатуры модулей контроллера REGUL R600 и функциональностью применяемого программного обеспечения с учётом технических требований заказчиков. Это позволяет оптимизировать предлагаемые решения для различных задач по автоматизации технологических процессов. ●
Авторы – сотрудники компании
«ПРОСОФТ-Системы»
Телефон: (343) 356-5111
E-mail: info@prosoftsystems.ru
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!