Анализ тенденций развития систем управления на базе микропроцессорной техники

Одна из основных тенденций в развитии систем управления на базе микропроцессорной техники - децентрализованное управление, при котором управляющий процессор находится на центральном устройстве управления, а устройство расширения с модулями входа-выхода - непосредственно вблизи от датчиков и исполнительных механизмов. В качестве пультов управления применяют так называемые панели оператора, т.е. приборы управления и регистрации данных, которые позволяют контролировать оборудование, а также при необходимости изменять процесс управления, тем самым снимая часть функциональной нагрузки с традиционных пультов управления и наладки с множеством кнопок, светодиодов и т.п. При этом центральное устройство, расширители и панели операторов соединяются высокоскоростным двухжильным каналом связи. Управление становится более надежным, менее инерционным и более удобным для обслуживания, а стоимость электромонтажных работ значительно уменьшается.

За последние десять лет ряд разнообразных программируемых логических контроллеров : начиная с микро-, заменяющих реле, и кончая мощными системными ПЛК, которые по отношению к критерию стоимость/производительность являются альтернативными традиционными распределенным системам управления.

По мнению фирмы Fild/SVP, проводившей специальные исследования, ожидается значительный рост рынка контроллеров и АСУТП вследствие расширения требований заказчиков. Предполагается, что будут сделаны крупные капитальные вложения в оборудование электростанций, перерабатывающих и химических заводов.

Современные программируемые логические контроллеры обладают широкими возможностями по сбору данных и управлению технологическими процессами (1000 слов данных сканируется менее чем за 0,1 мс); емкость запоминающих устройств может достигать нескольких миллионов байт /2/. Они способны работать с самыми разнообразными приборами : термопарами, миллиамперметрами и милливольтметрами; функционировать в режиме реального времени и многозадачном; проводить параллельные вычисления и вычисления с плавающей запятой, ПИД регулирование и регулирование с использованием нечеткой логики.

Программируемые логические контроллеры обладают огромными возможностями по программированию (которое может быть осуществлено с помощью обучающих пакетов, ПО ЭВМ, функциональных блоков, многозвенных логических схем, карманных программаторов и т.п.) и по использованию локальных сетей (таких как Ethernet, Arcnet), а также оптоволоконных и радиосетей.

В программируемых логических контроллерах предусматриваются внутренняя защита, электромагнитная совместимость, электрическая изоляция ввода/вывода и пр. Непрерывное развитие микропроцессорной техники предопределило рост ее производительности и относительное снижение стоимости, но в целом затраты на проекты увеличиваются из-за усложнения аппаратных средств и программного обеспечения, необходимых для решения все более трудоемких задач. В результате повышаются и требования к подготовке специалистов.

Разработкой программируемых логических контроллеров занимаются все ведущие фирмы - изготовители средств автоматизации и систем управления. Производители программируемых логических контроллеров и систем SCADA (диспетчерских систем управления сбором данных) чутко реагируют на все новинки, которые могут быть использованы для автоматизации производства.

Основное внимание сейчас обращается на программное обеспечение и возможность его компоновки для увеличения гибкости программируемых логических контроллеров благодаря повторному использованию программы.

Один из подходов к созданию нового программного обеспечения - развитие “естественного” языка, например такого, как АРТ фирмы Siemens. Этот язык специально спроектирован, чтобы облегчить использование программируемых логических контроллеров и обеспечить единый метод ввода данных для всей системы за один раз. Последнее очень важно, особенно при разработке технологии SCADA, которая играет большую роль в сегодняшней автоматизации (это подтверждается недавним соглашеним между изготовителями программируемых логических контроллеров и поставщиками SCADA).

Фирма Siemens подчеркивает важность наличия единой концепции использования информационной технологии у поставщиков средств автоматизации.

Другой подход к созданию нового программного обеспечения - внедрение стандарта IEC 1131 (IEC), уже принято в Европе и позволяющего сопрягать различные программируемые логические контроллеры, не являющиеся открытыми системами (в США, где такой стандарт пока не действует, инженеры по автоматизации должны иметь дело, по крайней мере, с двумя стандартами для программируемых логических контроллеров). Стандарт обеспечивает единообразные условия программирования для пользователей программируемых логических контроллеров в целях сокращения трудовых затрат и стоимости обучения.

В стандарте пять разделов: соответственно общая информация; требования к аппаратным средствам; языки программирования; справочник пользователя; требования к передаче данных.

Стандарт обеспечивает сокращение затрат на аппаратные средства и уменьшение времени на подготовку программ благодаря стандартизации синтаксиса и структуры универсальных форм программирования. Таким образом, пользователи смогут применять пакеты различных поставщиков. Но стандарт пока не позволяет программировать систему одного поставщика, используя пакет другого.

Внедрение стандарта дает возможность использовать преимущества объектно-ориентированной технологии, которая обеспечивает повторное применение функциональных блоков. Автономный код этих блоков может выполнять алгоритмы расчетов, синхронизации или ПИД регулирования. Испытание кодов проводится только однажды, что также сокращает время разработки программ и подготовки их ввода в эксплуатацию. Блоки легко могут быть переданы из одной программы в другую или из контроллера в контроллер.

Стандарт также определяет различные архитектуры для организации задач и их взаимодействия внутри программируемых логических контроллеров. IEC позволяет делить задачи на серии, которые могут выполняться периодически или запускаться экстремальными событиями (появлением ошибки, прерыванием от устройства ввода-вывода).

Одно из достоинств стандарта - предоставление возможности пользователям проводить программирование, если они сами могут описать вероятные изменения.

Большую работу по стандарту ведет организация PL Copen, которая занимается согласованием трех уровней :

  • 1) уровня ввода (основного) - определяется обязательными элементами спецификации;
  • 2) уровня портативности - использует расширенный набор обязательных элементов, определяет функцию экспорта-импорта, основанную на “нейтральном” формате файла, позволяющего вести обмен функциональными программными блоками разных поставщиков;
  • 3) уровня, который должен обеспечить портативность всех прикладных систем вместо портативности функциональных блоков (только разрабатывается).

К недостаткам IEC относят трудности чтения программ, выполняемых программируемыми логическими контроллерами.

Фирма ATMEL считает, что ее серия микроконтроллеров МХ не только способна выполнять функции SCADA ,благодаря применению нового подхода “Dynamic Integration”, разработанного совместно фирмами Intellution и Boward (Великобритания), но и сокращает время программирования, по крайней мере в 10 раз /2/.

МХ - это библиотека “динамических блоков”, позволяющих вносить изменения в управление автоматизированными процессами. Фирма объединила программное обеспечение SCADA фирмы Intellution со своим программируемым логическим контроллером. Пользователи теперь могут просто соединять и разъединять на экране готовые объекты : модули ввода-вывода, центральные процессоры, программируемые логические контроллеры и т.д., присваивая им имена. Компоновка ведется автоматически. Отпадает необходимость компоновать каждый модуль индивидуально, как это делается при использовании систем SCADA. Сейчас на компоновку уходит всего несколько минут вместо часа. При этом уменьшается число ошибок, так как все объекты проходят испытания и аттестацию. Это позволяет экономить время и деньги и будет иметь огромное значение в обрабатывающих отраслях.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   Загрузить   След >