Эволюция FASTWEL I/O: прежние достоинства, новые возможности

Проверено временем

За последние 25 лет основными поставщиками аппаратно-программных средств автоматизации технологических процессов в ключевых отраслях российской промышленности, в частности в нефтегазовой отрасли и энергетике, стали крупные зарубежные корпорации.
Такое положение дел привело к прямой зависимости функционирования и развития стратегических отраслей от технической политики зарубежных компаний-гигантов, а также от политических решений правительств государств, в которых эти компании основаны. В результате российские производители средств автоматизации технологических процессов не получали финансирования новых разработок и значительно отстали от зарубежных производителей как в части производственно-технологического оснащения, так и в части наличия квалифицированных кадров, способных разрабатывать и производить конкурентоспособные аппаратно-программные средства.
Среди отечественных игроков рынка средств промышленной автоматизации, которые предприняли попытку создать продукцию, не уступающую зарубежным аналогам, заметное место занимает компания «ФАСТВЕЛ». Проект создания нового ПЛК был направлен на удовлетворение потребности российских системных интеграторов в доступных, простых в использовании, высоконадёжных аппаратно-программных средствах отечественного производства для построения автоматизированных систем сбора данных и управления технологическими процессами повышенной ответственности.
ПЛК FASTWEL I/O, впервые представленный 15 лет назад, сумел завоевать свою нишу и занял прочные позиции на рынке АСУ ТП в России. Надёжность конструкции и отказоустойчивость, способность работать в неблагоприятных условиях окружающей среды, высокая точность измерений в сочетании с удобством монтажа и простотой в эксплуатации сделали FASTWEL I/O одним из наиболее популярных ПЛК. Хорошо знакомая многим системным интеграторам система программирования CODESYS, под управлением которой работает ПЛК FASTWEL, также стала фактором популярности нового российского контроллера.
Однако конструкция FASTWEL I/O при всех её безусловных плюсах не лишена ряда недостатков. Например, нет возможности «горячей» замены модулей ввода-вывода, отсутствует резервирование работы процессорных модулей и контроллеров в целом. Кроме того, количество сигналов, обрабатываемых одним процессорным модулем, составляет немногим больше 500, а современные системы автоматизации требуют от аппаратных средств всё большей и большей производительности. Таким образом, назрела необходимость дальнейшего развития линейки контроллеров FASTWEL.
Перед разработчиками стояла весьма непростая задача существенно переработать конструкцию контроллера, придав ему новую функциональность, устранить выявленные недостатки и в то же время сохранить те особенности, благодаря которым FASTWEL I/O завоевал свою популярность. Вторая не менее сложная задача заключалась в том, чтобы обеспечить системным интеграторам и конечным пользователям систем автоматизации простой и безболезненный переход от контроллеров предыдущей версии к новому ПЛК.
Результатом напряжённой кропотливой работы инженеров FASTWEL стал новый программно-технический комплекс FASTWEL I/O-2, который впервые был представлен аудитории в 2019 году на октябрьском «Параде ПЛК» в Санкт-Петербурге.

Знакомьтесь: FASTWEL I/O-2

ПТК FASTWEL I/O-2 предназначен для измерения, контроля и регулирования параметров дискретных, периодических и непрерывных технологических процессов, представленных электрическими сигналами с дискретным и непрерывным изменением параметров, и для обмена данными и командами с автоматизированными системами оперативно-диспетчерского управления (рис. 1).

ПТК состоит из контроллеров программируемых универсальных, контроллеров узла сети, периферийных и вспомогательных модулей, соединённых с контроллером межмодульной шиной FBUS. Контроллер программируемый универсальный предназначен для обмена данными с периферийными модулями, выполнения прикладных алгоритмов, реализуемых загруженным в контроллер приложением, обмена данными и командами по сети, к которой подключён контроллер, диагностики функционирования аппаратных средств контроллера и для долговременного хранения данных и параметров контролируемого технологического процесса и аппаратных средств контроллера.
Контроллер узла сети является непрограммируемым параметрируемым вычислительным устройством и предназначен для реализации в составе ПТК территориально-распределённых подсистем ввода-вывода, подключённых к промышленной сети. Контроллер узла сети передаёт данные и команды между периферийными модулями, подключёнными к его межмодульной шине, и одним или несколькими абонентами (узлами) промышленной сети, в состав которой он входит.
Периферийные модули, подключённые к межмодульной шине контроллера, предназначены для ввода аналоговых и дискретных сигналов датчиков и вывода аналоговых и дискретных сигналов на исполнительные устройства, а также для сопряжения контроллера с сетями полевого уровня и устройствами с интерфейсами последовательной передачи данных.
Архитектурные и конструктивные решения обеспечивают наращивание информационной ёмкости контроллера в части количества подключаемых датчиков и исполнительных механизмов, а также в части количества одновременно обслуживаемых протоколов обмена за счёт добавления соответствующих периферийных модулей в аппаратно-программную конфигурацию контроллера.
Максимальное количество каналов ввода и вывода дискретных сигналов, организуемых в одном контроллере посредством модулей дискретного ввода или модулей дискретного вывода, подключённых к его межмодульной шине, при отсутствии в составе контроллера каналов других типов, составляет 1024. Максимальное количество каналов ввода аналоговых сигналов – до 512. Максимальное количество дополнительных сетей полевого уровня, организуемых через коммуникационные модули интерфейса RS-232C/RS-485, составляет до 32.
Максимальное количество каналов ввода-вывода, организуемых в одном контроллере посредством модулей ввода-вывода, подключённых к его межмодульной шине, а также подсистем распределённого ввода-вывода, подключённых к промышленной сети, составляет до 32 768.
В ПТК FASTWEL I/O-2 обеспечивается аппаратно-программная совместимость со всеми модулями ввода-вывода и коммуникационными модулями серийно выпускаемой системы ввода-вывода FASTWEL I/O. Периферийные модули ПТК обеспечивают возможность совместного функционирования в одном наборе с модулями ввода-вывода и коммуникационными модулями серийно выпускаемой системы ввода-вывода FASTWEL I/O.
Прикладное программное обеспечение комплекса разрабатывается на языках стандарта ГОСТ Р МЭК 61131-3 в интегрированной среде разработки, реализованной на базе программной платформы CODESYS V3 фирмы 3S-Smart Software Solutions GmbH, а также на языках общего применения C, C++ и других с использованием комплекта разработчика FASTWEL FBUS SDK.

Общие характеристики ПТК FASTWEL I/O-2

Контроллеры и периферийные модули выполнены в компактных корпусах из полиамида для установки на DIN-рейку TH35-7,5 по ГОСТ Р МЭК 60715.
Корпус, конструкция межмодульной шины и соединителей для подключения внешних цепей периферийных модулей обеспечивают возможность замены неисправного модуля без отключения внешних цепей, присоединённых к приборной вилке (розетке) модуля (рис. 2).

Процессорные модули FASTWEL I/O-2

В составе ПТК FASTWEL I/O-2 используются 3 модели новых процессорных модулей: CPM810, CPM821, CPM823.
Процессорный модуль CPM810 (рис. 3) выпускается в трёх модификациях, основное отличие между которыми заключается в предустановленном ПО (табл. 1).



Данный модуль появился в линейке первым и был специально разработан для того, чтобы обеспечить разработчикам систем управления возможность протестировать максимум возможностей нового поколения контроллеров.
Процессорный модуль CPM823 работает под управлением процессора ARM Cortex A9, 800 МГц, оснащён 1 Гбайт ОЗУ, энергонезависимой памятью объёмом 128 кбайт, имеет на борту 2 порта межмодульной шины FBUS, двухпортовый коммутатор Ethernet 10/100, а также независимый интерфейс Ethernet 10/100, 2 порта RS-485, порт RS-232C, сервисный порт USB для подключения к ПК, слот microSD и работает под управлением CODESYS V3. Данный модуль включает поддержку резервирования контроллеров на программном и аппаратном уровнях (рис. 4).

Процессорный модуль CPM821 отличается от CPM823 наличием двух портов шины CAN вместо двухпортового коммутатора Ethernet.

Модули ввода-вывода

Модули ПТК устойчивы к механическим воздействиям в соответствии с ГОСТ Р 51841:

• синусоидальной вибрации для частот от 10 до 500 Гц с ускорением 2g (группа исполнения F2 по ГОСТ Р 52931) в соответствии с ГОСТ 28203;
• одиночным ударам с пиковым ускорением 50g в соответствии с ГОСТ 28213;
• многократным ударам с пиковым ускорением 25g и количеством ударов, равным 1000 в соответствии с ГОСТ 28215.

Модули ПТК устойчивы к климатическим воздействиям в соответствии с ГОСТ Р 51841: к колебаниям температуры окружающего воздуха в диапазоне –40...+85°С при относительной влажности до 80% без конденсации влаги.
Модули ПТК при наличии лакового покрытия устойчивы к воздействию циклического влажного тепла при температуре окружающего воздуха +55°С, относительной влажности 95%.
Модули ПТК устойчивы к воздействию электромагнитных помех в соответствии с требованиями ГОСТ 51522.1 для оборудования, предназначенного для применения в промышленных зонах. Уровень радиопомех, создаваемых при работе ПТК, не превышает значений, установленных ГОСТ 30805.22 для промышленных установок класса А (табл. 2, 3, 4, 5).







Комплекс FASTWEL I/O-2 имеет функциональные характеристики на уровне лучших мировых образцов и может применяться в качестве импортозамещающего решения в большинстве задач промышленной автоматизации.
Высокая степень готовности к применению FASTWEL I/O-2 достигается за счёт использования компактной конструкции с возможностью непосредственного или раздельного монтажа с минимумом дополнительных принадлежностей, а также встроенной поддержки множества системных функций и основных сетевых протоколов, включая Modbus TCP, Modbus RTU/ASCII, ГОСТ Р МЭК 60870-5-104, PTP, NTP и другие, без необходимости приобретения дополнительных лицензий (рис. 5).

На базе нового ПТК возможно создание АСУ ТП малой, средней и большой информационной ёмкости с использованием как контроллеров и модулей FASTWEL I/O-2, так и контроллеров и модулей серийно выпускаемой системы ввода-вывода FASTWEL I/O, при этом модули разных продуктовых линеек могут использоваться совместно для оптимизации стоимости, габаритов и энергопотребления (рис. 6).

Возможность разработки прикладного программного обеспечения на языках общего применения C, С++ и других, помимо промышленных языков ГОСТ Р МЭК 61131-3, является уникальной для комплекса FASTWEL I/O-2 и FASTWEL I/O. Вкупе с устойчивостью к воздействию внешних факторов это даёт возможность применять комплекс не только в АСУ ТП, но и во встраиваемых, бортовых и распределённых системах сбора данных и управления повышенной ответственности и специального назначения.

Заключение

Надёжность FASTWEL I/O-2 обеспечивается высоким расчётным временем наработки до отказа, возможностью «горячей» замены периферийных модулей, а также устойчивостью к внешним воздействиям. Долговечность характеризуется сроком службы и сопровождения до 10–15 лет.
Для системных интеграторов компания «ФАСТВЕЛ» предлагает особые условия сотрудничества. Все перечисленные в статье устройства можно получить на тестирование, обратившись по электронной почте info@prosoft.ru или оставив заявку на сайте компании «ФАСТВЕЛ». ● 

Автор – сотрудник фирмы ПРОСОФТ
Телефон: (495) 234-0636
E-mail: info@prosoft.ru