•  

Новые устройства удаленного ввода-вывода Smart-RIO

14/03/2012

Устройство удаленного ввода-вывода Smart-RIO – зачем нужен новый класс устройств?

Класс устройств типа цифровых преобразователей данных (ЦПД) или ПЛК в модулях автоматизации известен уже очень долгое время. Однако большинство таких контроллеров разрабатывались в качестве автономных устройств. В таких модулях автоматизации невозможно использовать встроенные в них входы и выходы в сети связи в качестве удаленных средств ввода/вывода. В результате этого внедрение распределенных решений в сетях автоматизации является трудоемким и дорогостоящим делом.

На протяжении около 10 лет в классе программируемых модулей удаленного ввода/вывода наблюдался непрерывный инновационный процесс. Однако они не выдерживают никакого сравнения с современными средствами автоматизации по производительности и функциональным возможностям. Несмотря на то, что их можно оснастить определенным «искусственным интеллектом» с помощью локально загружаемых программ, при отсутствии какого-либо стационарного ведущего контроллера их невозможно использовать. Перенос приложений с устройств одной серии на устройства другой серии невозможен. Если в дальнейшем будет осуществляться расширение функциональности или произойдет сбой оборудования, это повлечет огромные расходы.

Такое ограниченное предложение продукции на рынке в прошлом приводило к разработке распределенных систем автоматизации с использованием изделий, которые никогда не предназначались для применения в них. За исправление любых несоответствий базовому проекту и конструкции приходилось платить дополнительными расходами на инженерно-технические работы и обслуживание. В результате этого возникало множество технически «непроходных зон» и вынужденных компромиссов для всей управляемой эксплуатационником системы.

Устройства удаленного ввода-вывода Smart-RIO «созданы для распределенной автоматизации»

Для компании Saia-Burgess такая ситуация стала стимулом к разработке новаторского класса устройств в форме изделия Saia®PCD3.T665 – Smart-RIO. Они разрабатывались «с нуля» в целях надежной и неограниченно долгой эксплуатации удобных в обслуживании распределенных систем автоматизации:

  • С точки зрения функциональности они представляют собой классические удаленные средства ввода/вывода и при этом способны выполнять прикладные программы Saia®PG5 модулей автоматизации. Указанное прикладное программное обеспечение на протяжении всего 25-летнего срока службы предусматривает возможность своего переноса и расширения аналогично ПЛК.
  • Устраняется необходимость локальной загрузки и обслуживания прикладных программ в шкафу управления в условиях отсутствия контроля за содержанием, временем и местом выполнения действий персоналом. Микропроцессорный диспетчер автоматизации (Saia®PCD CPU, а в будущем– любой ПК с ОС Windows®) загружает приложения в устройства удаленного ввода-вывода, выполняет их обслуживание и отслеживает их выполнение. Для замены оборудования вполне достаточно квалификации как простого электрика, так и опытного сотрудника из числа обслуживающего персонала. Это устраняет необходимость постоянного дежурства технического специалиста с портативным компьютером около такого оборудования.
  • Smart-RIO поддерживают работу со множеством протоколов. Они выпускаются с поддержкой множества машинных языков (протоколов) и при этом оснащены функцией обучения новым машинным языкам (прикладное программ- ное обеспечение). Устройства удаленного ввода-вывода обеспечивают возможность непосредственного обмена данными с любыми модулями в составе сети связи. При этом отсутствует необходимость в каком-либо ведущем устройстве или диспетчере. Параллельно с нормальным рабочим режимом возможно проведение дистанционного обслуживания в условиях непрерывной эксплуатации.
  • Что же компания Saia-Burgess делает по-другому?

    Saia-Burgess просто осталась верна давно существующим базовым принципам. Цель всегда заключалась в обеспечении 100 %-го управления ключевыми элементами контроллеров. Чтобы достичь этого, в устройства с отраслевым жизненным циклом интегрируются эффективные технологии из других сфер деятельности.

    В конкретных терминах это означает, что к прекрасно зарекомендовавшей себя «проверенной временем» технологии производства ПЛК в компании (интерпретируемый программный код) добавили самые современные технологии создания микропрограмм из других «электронных миров».

    В 2001 и 2002 гг. компания Saia-Burgess в совместном проекте с такими компаниями, как Philips и Nokia, разработала ядро собственной новой операционной системы Saia®PCD. Это произошло вопреки преобладавшей в то время тенденции, заключавшейся в приобретении готовых, имевшихся в продаже операционных систем на основе ядра производства одного из американских высокотехнологичных производителей программного обеспечения. На сегодняшний день Smart-RIO являются четкой демонстрацией того, почему иногда правильно и важно выйти за рамки общепринятых взглядов. В контексте таких совместных действий в новой ОС Saia®PCD-OS была разработана уникальная для средств автоматизации функция. Она способна «парить над сетью» и модифицировать либо изменять весь комплекс прикладного программного обеспечения.

    Новые устройства Saia®PCD3.T665 построены на основе микропроцессоров и вполне заслуженно носят название Smart-RIO (S-RIO). Эти Smart-RIO превращают распределенную систему автоматизации в «распределенную сеть автоматизации» (DAN) с элементами искусственного интеллекта на основе инфраструктуры LAN и WAN.

    Встроенные функциональные возможности ПЛК делают S-RIO микропроцессорным модулем автоматизации

    Наряду с функциями модуля удаленного ввода/вывода S-RIO способны также выполнять более значимые задачи ПЛК. Спектр функциональных возможностей встроенной в них системы команд для обеспечения функциональности ПЛК почти совпадает со стандартным ЦП для Saia®PCD. Выполнение программ пользователей, написанных в любом из известных программных редакторов для Saia®PG5 (AWL, Fupla, Graft ec), осуществляется в S-RIO в удаленном и независимом режиме.

    Обработка сложных, критически важных задач может производиться непосредственно в S-RIO. Если диспетчер модуля удаленного ввода/вывода (ведущее устройство) неисправен, технологический процесс (или его часть) будет по-прежнему выпол- няться либо S-RIO может возвратить его в ранее сохраненное состояние. Например, два входа для сигналов прерывания в S-RIO способны удаленно отслеживать, непосредственно оценивать и выполнять дальнейшую обработку срочных задач. Сложные и критичные по времени алгоритмы управления также допускается выполнять непосредственно в S-RIO.

    Другим преимуществом S-RIO является встроенный в них веб-сервер. На готовых стандартных веб-страницах пользователь может ознакомиться со сведениями по технической поддержке при вводе в эксплуатацию и диагностике. В дополнение к этому, также допускается редактирование собственных веб-страниц пользователя, ориентированных на конкретную задачу. Это обеспечивает возможность реализации непосредственного функционирования производственной установки/аппарата на основе S-RIO независимо от микропроцессорного диспетчера автоматизации. Даже в периоды отсутствия связи с микропроцессорным диспетчером автоматизации системой можно управлять с помощью непосредственно подключенной панели Saia® с микробраузером. Благодаря концепции полной интеграции веб-технологий также присутствует возможность доступа к локальному веб-серверу S-RIO по сети Ethernet.


    Настройку параметров обмена данными между диспетчером и модулем удаленного ввода/вывода можно выполнить в конфигураторе устройств всего несколькими щелчками кнопки мыши (простые действия). После загрузки конфигурации в диспетчерский модуль обмен данными выполняется операционной системой автономно в фоновом режиме. Дополнительное программирование со стороны пользователя не требуется.

    Диспетчер циклически отправляет на S-RIO циркулярные и/или одноадресные телеграммы с целью обновления их выходных данных. Благодаря использованию циркулярных телеграмм трафик данных в сети значительно сокращается. В свою очередь, S-RIO также циклически и самостоятельно отправляют диспетчеру данные о состоянии своих входов. Таким образом, диспетчер освобожден от решения задач обмена данными. Длительность цикла можно настроить индивидуально для каждого модуля и даже для каждой телеграммы. Благодаря этому критичные по времени процессы или сигналы могут обрабатываться согласно их приоритету.

    Система централизованного управления программным обеспечением в микропроцессорном диспетчере автоматизации сокращает затраты

    Программируемые устройства удаленного ввода-вывода играют важную роль во множестве приложений и упрощают выполнение многих задач. Сегодня ряд на- ших клиентов используют контроллеры Saia®PCD в качестве мощных централизованных модулей автоматизации; для выполнения более простых, децентрализованных задач нередко используются системы производства других компаний (не Saia) по соображениям экономии (из-за кажущейся меньшей стоимости оборудова- ния). При этом, как правило, недооцениваются дополнительные издержки, связанные с редактированием и администрированием программ, вводом оборудования в эксплуатацию и его техобслуживанием. В одном проекте необходимо использовать изделия и инструментальные средства программирования разных производителей и проводить их техническое обслуживание. Каждый удаленный модуль необходимо индивидуально запрограммировать и регулярно обновлять данные в нем. В результате этого за весь срок службы установки возникают огромные дополнительные затраты (реализация проекта, техническое обслуживание, запасные части и т.д.).

    Именно в этом инновационная концепция компании SaiaBurgess отличается от других систем. В устройствах удаленного ввода-вывода PCD3.T665 с подключением по Ethernet предусмотрена возможность их программирования, однако управление программным обеспечением осуществляется централизованно в микропроцессорном диспетчере автоматизации (ведущий модуль). Что это означает?

    Написание программ пользователей для диспетчеров и S-RIO осуществляется на языке PG5, затем они загружаются в микропроцессорный диспетчер автоматизации. В процессе инициали- зации диспетчер автоматически передает эти программы в S-RIO. Это существенно облегчает ввод в эксплуатацию, выполнение обновлений и обмен данными, поскольку все управление осуществляется центральным диспетчером. Например, если одно S-RIO необходимо заменить другим со склада запасных частей, новое устройство можно сразу подключить, после чего оно автоматически получит конфигурацию и прикладную программу от диспетчера. Обслуживающему персоналу для этого не требуется никаких специализированных инструментальных средств программирования.

    Обмен данными по эффективному протоколу Ether-S-IO

    В дополнение к протоколу Ether-S-Bus, S-RIO теперь поддержива- ют и протокол Ether-S-IO, который был оптимизирован для уда- ленного периферийного оборудования.

    Перекрестная связь по протоколу Ethernet-S-Bus

    Параллельно обмену данными с Ether-S-IO, S-RIO также обрабатывают запросы на доступ для считывания данных по протоколу Ether-S-Bus. Это обеспечивает остальным модулям в составе сети возможность считывания данных в модуле S-RIO, а также в диспетчере RIO-Manager. S-RIO могут также считывать данные в других подобных модулях. Эти функциональные возможности обеспечивают значительную гибкость, минимальное время отклика и максимальную степень независимости от центрального диспетчера. При этом повышается уровень доступности системы.

    Модульный шинный соединитель с модулями ввода/вывода PCD3 и возможностью расширения до 256 средств ввода/вывода

    Базовое устройство представляет собой единый корпус, вмещающий шинный соединитель, локальный ЦП и модуль ввода/вывода. Он создан на апробированной аппаратной платформе семейства Saia®PCD3. Базовый блок изначально содержит 4 слота для подключения стандартных модулей ввода/вывода PCD3. При использовании локальных модулей расширения к модулю удаленного ввода/ вывода можно дополнительно подключить до 256 средств ввода/ вывода. Нужную модель можно выбрать из более чем 40 различных видов модулей ввода/вывода PCD3. Например, с данным оборудованием можно использовать цифровые или аналоговые модули с ручным управлением, а также модули распознавания света/тени.

    Другим преимуществом устройств семейства Saia®PCD3 в сравнении с другими системами является их замечательная простота обслуживания. Все системы семейства PCD оснащены USB-портом, который можно использовать для локальной настройки конфигурации, ввода в эксплуатацию и диагностики. Это обеспечивает пользователю постоянную возможность непосредственного доступа к устройству удаленного ввода/вывода независимо от инфраструктуры сети Ethernet и IP-конфигурации. Разъемы для подключения на модулях ввода/вывода и простота монтажа обеспечивают возможность быстрой и безопасной замены модулей в процессе технического обслуживания.

    Простота настройки конфигурации и ввода в эксплуатацию

    Настройка конфигурации S-RIO и модулей ввода/вывода осуществляется просто и эффективно в ПО PG5 2.0 с использованием конфигуратора устройств. Настройку IP-конфигурации можно осуществлять на встроенных веб-страницах, используя стандартный веб-браузер – как локально через USB-порт, так и по сети Ethernet.

    Для ввода оборудования в эксплуатацию и его техобслуживания не требуется никаких специализированных инструментальных программных средств (при замене модуля удаленного ввода/ вывода).

    И в микропроцессорном диспетчере автоматизации, и в S-RIO можно в любой момент времени в диагностических целях вывести на дисплей наглядную информацию с помощью встроенного веб-сервера. Кроме того, светодиодный индикатор состояния на S-RIO обеспечивает быструю визуальную провер- ку статуса прибора.

    Каким будет следующий этап развития микропроцессорных DAN? (DAN – Distributed Automation Network – Распределенная сеть автоматизации)

    Разработав новый модуль удаленного ввода/вывода PCD3.T665 с подключением по Ethernet, компания Saia-Burgess тем самым создала тип продукта, инновационная концепция которого четко выделяет его на фоне конкурирующих изделий по производительности, функциональным возможностям и цене.

    S-RIO специально разрабатывались для решения задач в сфере автоматизации инфраструктуры.

    Функциональные возможности, уже сегодня доступные в устройствах S-RIO PCD3.T665, в будущем могут быть также реализованы в устройствах плоского типа на основе новой платформы PCD1.

    Технические данные
    Количество входов/выходов256 (64 входа/выхода на головном модуле)
    Количество модулей ввода/вывода16
    Поддерживаемые модули ввода/выводаPCD3.Exxx, .Axxx, .Bxxx, .Wxxx
    Интерфейс Ethernet10/100 Мбит/с
    Протоколы обмена даннымиEther-S-IO и Ether-S-Bus
    USB-портДля настройки конфигурации и диагностики
    Встроенный веб-серверДля настройки конфигурации, диагностики и локального подключения веб-панели
    Светодиодный индикатор состоянияБыстрая визуальная проверка
    Функциональные возможности ПЛК (микропроцессорный модуль автоматизации)Выполняет программы PG5 (IL, Fupla, Graftec) Память для работы программ: не более 32 КБ
    Отличия от стандартного ЦП PCD3
    • Отсутствие аккумулятора → отсутствие постоянных данных в статическом ОЗУ
    • Отсутствие порта RS485
    • Отсутствие поддержки шины SPI-Bus → микропроцессорные модули типа PCD3.F2xxx не поддерживаются
    • Отсутствие часов реального времени → синхронизация часов ПО выполняется диспетчером
    Используемые ведущие модули (микропроцессорный диспетчер автоматизации)PCD1.M2120, PCD2.M5540, PCD3.M3330, PCD3.M5340/M5540/M6340/M6540

    На сегодняшний день контроллеры Saia®PCD используются в качестве диспетчера автоматизации. В будущем для этого будет также возможно использовать ПК с ОС Windows®и веб-панели Saia®PCD.