Учебное пособие КТС

до 21 сигнала. Число принимаемых сигналов задается модифика- тором алгоритма ВИН.

Контроллер №СИСТ = 2

Алгоблок − источник

№1 ИНВ

05

01

Алгоблок − приемник

№ = 10	ВИН		№2
	01
№ = 3 02		01	03

	Контроллер №СИСТ =10
	Алгоблок − источник			ИНВ
		№1
		07		03
	ВИН	Алгоблок − приемник
№ = 2			№2
	01
№ = 1	03 02	04

сеть "ТРАНЗИТ "

Рис. 25. Организация виртуального канала между алгоблоками различных контроллеров сети «ТРАНЗИТ»

Особенности передачи дискретных сигналов

Каждый условно непрерывный сигнал (аналоговый, времен- ной, числовой) передается по сети «ТРАНЗИТ» в виде двухбайтно- го числа (передача всех 16 бит этого сигнала осуществляется по- следовательно). В виде двухбайтного числа можно передавать и дискретный сигнал. Именно такая ситуация имеет место, когда вход алгоритма ИНВ непосредственно соединен с дискретным вы- ходом какого-либо алгоблока. Подобный формат дискретного сиг- нала называется неупакованным.

Если через сеть передавать большое количество дискретных неупакованных сигналов, каждый из которых занимает 2 байта, скорость обмена снижается. Чтобы предотвратить значительное снижение скорости, дискретные сигналы упаковываются при пере- даче и распаковываются при приеме.

Упаковка выполняется с помощью алгоритма шифрации ШИФ, помещаемого в контроллере-источнике, а распаковка – с помощью алгоритма дешифрации ДЕШ, помещаемого в контрол- лере-приемнике. Алгоритм ШИФ, получая на своих входах до 13

103

дискретных сигналов, формирует на своих выходах числовой сиг- нал, равный взвешенной сумме входных сигналов. Этот числовой сигнал, в котором закодированы значения всех дискретных сигна- лов, передается через сеть «ТРАНЗИТ» в виде двух байтов. Алго- ритм ДЕШ осуществляет обратное преобразование: принимая чи- словой сигнал, он на своих выходах формирует дискретные сигна- лы в соответствии с алгоритмом, обратным алгоритму шифрации.

Процедура упаковки – распаковки существенно снижает на- грузку на сеть при передаче большого количества дискретных сиг- налов. Например, если в сети используется 10 контроллеров, и каждый передает по 10 дискретных сигналов, то вместо 10×10×2=200 байт в неупакованном формате через сеть будет пе- редаваться лишь 10×2=20 байт в упакованном формате. Кроме то- го, процедура шифрации позволяет увеличить общее количество передаваемых дискретных сигналов одним контроллером. Если каждые 13 дискретных сигналов упаковывать алгоритмом ШИФ, то общее максимальное количество передаваемых дискретных сиг- налов будет равно 13×30=390, где 30 максимальное количество сигналов передаваемых алгоритмом ИНВ.

6.3.Логическая организация открытой сети «ТРАНЗИТ»

Воткрытой сети «ТРАНЗИТ» имеются те же возможности обмена между алгоблоками разных контроллеров, что и закрытой сети, но, кроме того, предусматривается возможность обмена с внешним абонентом.

Вкачестве абонентов могут использоваться ЭВМ общего на- значения, имеющие интерфейсный канал, соответствующий стан- дарту ИРПС или RS-232C. Для ЭВМ должна быть написана про-

грамма обеспечивающая поддержку протокола связи с сетью "Транзит". В качестве абонента предусматривается также исполь- зование "Ломиконта" моделей Л-110, Л-112, Л-120, Л-122.

Абонент связывается с сетью "Транзит" через специальное устройство, называемое шлюзом, который предназначен для связи сети "ТРАНЗИТ" с устройствами верхнего уровня, а также для свя- зи двух сетей "ТРАНЗИТ" друг с другом.

Шлюз имеет два канала цифровой последовательной связи: сетевой канал и абонентский канал.

С помощью сетевого канала шлюз включается в сеть "Тран- зит" по тем же правилам, по которым в эту сеть включаются блок

104

контроллера Р-130. Через абонентский канал шлюз соединяется со средствами верхнего уровня.

При включении в сеть «ТРАНЗИТ» в шлюзе задаются сис- темный номер по аналогии с системным номером контроллера. Общее число контроллеров и шлюзов включенных в сеть «ТРАНЗИТ» не должно превышать 15.

Один шлюз, входящий в сеть «ТРАНЗИТ» связывается с од- ним абонентом. Если с сетью «ТРАНЗИТ» должны взаимодейство- вать несколько абонентов, то в сеть должны включаться несколько шлюзов.

Если общее число контроллеров и шлюзов, которые должны обмениваться информацией по сети «ТРАНЗИТ» превышает 15, то

эти устройства разделяются на две или большее число сетей Транзит. Разделение иногда необходимо для повышения скорости обмена информацией, так как при уменьшении числа устройств в сети скорость обмена возрастает.

Возможности обмена по открытой сети «ТРАНЗИТ»

В открытой сети " ТРАНЗИТ " абонент может взаимодейст- вовать как с сетью " ТРАНЗИТ ", так и с отдельным контроллером этой сети. С сетью " ТРАНЗИТ " абонент может обмениваться ин- формационными сообщениями, т.е. читать информацию, циркули- рующую в сети "ТРАНЗИТ", а также вставлять свою информацию в общий поток информации. В этом случае абонент посылает в сеть "ТРАНЗИТ" специальный запрос и получает от сети "ТРАНЗИТ" ответ.

Обмен информацией с отдельным контроллером сети або- нент может вести на двух уровнях. На уровне обмена информаци-

ей с алгоблоками и на уровне управления контуром регулирования или логической программой. В обоих случаях абонент посылает

контроллеру запрос или команду и получает от контроллера ответ или подтверждение, рис.26.

Запрос посылается абонентом при необходимости получить от контроллера (алгоблока, контура, программы) какую-либо ин- формацию. Получив запрос, контроллер готовит требуемую ин- формацию и передает её абоненту в виде ответа. Команда посы- лается абонентом при необходимости изменить параметры на- стройки алгоблока или оперативные параметры контура (програм- мы). Получив команду, контроллер её исполняет и передает або- ненту подтверждение.

105

		Запрос
	Абонент	Ответ	Контроллер
		Команда
		Подтверждение

Рис. 26. Виды сообщений при связи с абонентом

В действительности (физически) всеми сообщениями або- нент обменивается не с контроллерами, а со шлюзом. Шлюз явля- ется посредником между абонентом и сетью "ТРАНЗИТ". Прини- мая от абонента запросы и команды, шлюз “вставляет” их в сеть. Также шлюз вылавливает из сети нужную информацию и трансли- рует её абоненту.

При информационном обмене с сетью "ТРАНЗИТ" абонент имеет возможность обмениваться информационными сообщения- ми с сетью «ТРАНЗИТ» (вылавливать информацию, циркулирую- щую в сети «ТРАНЗИТ» и вставлять свою информацию под сис- темным номером шлюза);

При тестировании сети "ТРАНЗИТ" абонент может опреде- лять, сколько контроллеров и с какими системными номерами включено в сеть.

При обмене информацией с отдельным контроллером або- нент имеет возможность:

1.запросить значение сигнала на любом выходе любого ал- гоблока;

2.запросить значение любого параметра настройки (как кон- станты, так и коэффициента) любого алгоблока;

3.изменить значение любого коэффициента любого алгобло-

ка;

4.запросить значение оперативных параметров любого конту- ра или логической программы;

5.изменить оперативные параметры любого контура или ло- гической программы;

6.запросить наличие ошибок контроллера.

106

При работе с оперативными параметрами абонент может запрашивать и изменять те же параметры, которые наблюдает и изменяет оператор, работая с лицевой панелью контроллера.

6.4.Протоколы связи с абонентом

Связь абонента с сетью "ТРАНЗИТ" организуется на трех уровнях:

1.физическом;

2.информационном;

3.транспортном.

Каждый уровень использует свой протокол, описывающий правила обмена.

Физический уровень описывает электрические и частотные характеристики приемника и передатчика.

Информационный уровень придает передаваемым сооб- щениям определенный формат: на передающей стороне добавля- ет к сообщениям заголовок, концевик и байт контрольной суммы, а на приемной стороне выделяет сообщение, отделяя заголовок и концевик, и контролирует отсутствие ошибок в сообщении.

Транспортный уровень формирует смысловое содержание сообщения при передаче и расшифровывает смысл этого сообще- ния при приеме.

В шлюзе реализованы все три уровня связи, при этом физи- ческий уровень реализован аппаратно, а информационный и транспортный – программно. Соответствующее программное обеспечение зашито в ПЗУ. Аналогичные уровни должны быть реализованы на стороне абонента.

Протокол физического уровня

На физическом уровне интерфейсный канал между шлюзом и абонентом работает с протоколами ИРПС и RS-232C. В шлюзе имеется следующая версия этого протокола.

Данные представляются байтами состоящими из 8 бит. Для синхронизации приемника и передатчика используются два стопо- вых бита. Контроль правильности приема-передачи организуется добавлением бита четности. Этот бит устанавливается таким, что- бы общее число битов передаваемого слова было четно. Скорость передачи устанавливается 4800 бит/с. Связь шлюза с абонентом производится с помощью двух экранированных витых пар. Длина

107

линии связи при работе по интерфейсу ИРПС может составлять до 500 м, при работе по интерфейсу RS-232C – до 15 м.

Протокол информационного уровня

Информационный уровень описывает форму сообщения. Сообщение- это оформленная по определенным правилам

последовательность байтов, имеющих помимо функционально за- конченной смысловой части также признак начала и конца сооб- щения.

Для обмена информацией между абонентом и шлюзом ис- пользуется следующий формат сообщений:

Заголовок сообщения Текст сообщения			Концевик сообщения
10H	02H	<=118 байт	10H	03H	*
AP1	HT		AP1	KT	KC

АР1-байт авторегистра; НТ – начало текста; КТ – конец текста;

КС – контрольная сумма.

Вполе «Заголовок сообщения» содержатся два символа АР1 и НТ (кодирование символов соответствует кодировке КОИ7).

Вполе «Текст сообщения» размещается содержательная

часть сообщения. Длина этой части не должна превышать 118 байт. Если в тексте сообщения встречается число, совпадающее с символом АР1, то это число должно быть повторено дважды. Со- ответственно на приемной стороне один из двух следующих под- ряд символов АР1 отбрасывается.

В поле «Концевик сообщения» помещаются символы АР1, КТ и контрольная сумма, представляющая собой однобайтное число и являющаяся младшим байтом суммы всех символов со- общения (за исключением самого байта контрольной суммы).

Протокол транспортного уровня

Смысловая часть сообщения (текст сообщения) должна на- чинаться с байта который определяет одну из трех категорий об- мена:

∙00 – связь с сетью (информационный обмен);

∙01 – связь с контроллером;

∙04 – опрос сети (тестирование).

108

7. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗВИТИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ КОНТРОЛЛЕРОВ

На сегодняшний день контроллеры Ремиконт Р-130 исполь- зуются на многих предприятиях страны. За все время было выпу- щено более 20 тысяч контроллеров различных моделей, что со- ставляет около 60 процентов этой продукции, произведенной на отечественном рынке. Накоплен богатый опыт их применения в различных отраслях: энергетике, химии, нефтехимии, машино- строении, строительной индустрии, целлюлозно-бумажной про- мышленности. Контроллеры предназначены для построения АСУ ТП и выполняют функции управления и регулирования технологи- ческими процессами. Это одни из наиболее распространенных в отечественной энергетике микропроцессорных контроллеров, про- граммная и техническая база которых достаточно отработана, учи-

тывает опыт освоения предыдущих модификаций и продолжает развиваться.

Причина их высокой популярности в том, что контроллеры Р-130 просты в эксплуатации. Технологическое программирование контроллера не требует знания специальных языков и участия вы- сококвалифицированных программистов. Его сможет осуществить технолог, оператор знакомый с традиционными средствами кон- троля и управления в АСУ ТП. Применяемый язык функциональ- ных алгоритмических блоков ФАВЛ очень прост в изучении и при- менении. За время эксплуатации контроллера Ремиконт Р-130 накоплена внушительная база программных наработок. Поэтому новые серии контроллеров, разработанные предприятием изгото- вителем (ОАО “ЗЭиМ”), поддерживают программирование с ис- пользованием библиотеки алгоритмов, основные алгоритмы в ко- торой по функциональным возможностям одинаковы во всех сери- ях. В настоящее время выпускаются следующие серии контролле- ров:

Серия «РЕМИКОНТ» дополнилась модернизированными вариантами контролера - Р-130М и Р-130ТМ. При сохранении всех

функциональных возможностей контроллера Р-130 контроллеры Р-130М и Р-130ТМ имеют полностью модернизированное аппарат- ное и программное обеспечение, которое включает:

1.Процессор - 386SX с тактовой частотой работы 40 МГц.

2.Флэш-диск (DiskOnChip) объемом 8 MB для хранения данных

опроцессе.

109

3.Энергонезависимая память для хранения программы пользователя- 4 МВ.

4.Последовательные порты - COM1, COM2.

5.Аппаратные часы реального времени.

6.Сторожевой таймер.

7.Сеть Ethernet IEEE 802.3, 10BaseT.

8.Последовательный RS-232–интерфейс для подключения к компьютеру в задачах мониторинга и управления технологически- ми процессами.

9.Последовательный RS-485–интерфейс для подключения

внешних УСО при расширении точек ввода/вывода. 10.Последовательный ИРПС–интерфейс для использования в

качестве “шлюза” в открытой сети Р-130 “Транзит”. 11.Осуществляется поддержка протоколов "Транзит", Modbus и

Ethernet TCP/IP.

12.Встроенную операционную систему реального времени RT0S-

32.

13.Возможность создания библиотек собственных алгоритмов.

14.Программирования и загрузки пользовательских программ,

новых версий программного обеспечения с верхнего уровня через имеющиеся интерфейсные каналы.

15.Число независимых контуров регулирования с различными видами задания (ручным, программным или супервизорным) - 8

16.Число независимых логических программ шагового управле- ния – 8

Контроллер Р-130ТМ кроме этого включает специальное программное обеспечение для создания системы визуализации и управления (SCADA/HMI-системы).

Серия «КОНТРАСТ» - многофункциональные высокопроиз- водительные контроллеры нового поколения. В настоящее время в состав серии «КОНТРАСТ» входят контроллеры двух типов –

РК-131/300 и КР-300.

Широкое применение современных электронных компонен-

тов ведущих зарубежных производителей позволило обеспечить высокие, на уровне современных зарубежных аналогов, техниче- ские характеристики контроллера, а конструктивная унификация с отечественными приборами Р-130 - сравнительно низкую стои- мость контроллеров.

Контроллеры РК-131 и КР-300 применяются для управления сложными технологическими процессами с большим числом кон-

110

тролируемых параметров и управляющих сигналов в различных отраслях промышленности, агропромышленном комплексе, ком- мунальном хозяйстве.

Основной отличительной особенностью этой серии контрол-

леров является возможность подключения дополнительных блоков расширения УСО, так называемых БУСО. Каждый блок расшире- ния УСО включает до четырех модулей УСО. К контроллеру РК131/300 можно подключить один блок расширения БУСО. В этом случае общее количество модулей УСО может достигать шести: два модуля располагаются в корпусе блока контроллера БК и че- тыре в блоке расширения БУСО. К контроллеру КР-300 можно под- ключить до четырех блоков расширения БУСО. Вместе с тремя модулями УСО, располагаемые в корпусе блока контроллера, об- щее количество модулей УСО может в этом случае достигать 19.

Система программирования включает программный пакет «ИСТОК» с возможностью программирования на двух языках: ФАВБ – функциональные алгоритмические блоки и ПРОТЕКСТ - структурированный текст.

Остальная аппаратная часть и функциональные возможно- сти контроллеров серии «КОНТРАСТ» совпадают с контроллерами

Р-130М.

Серия «КРОСС» предназначена для построения открытых систем управления предназначенными для интегрирования с лю-

быми контроллерами различных производителей для организации единой АСУ ТП, Контроллеры с которыми интегрируются контрол- леры серии «КРОСС» также должны поддерживать стандарты от- крытых систем.

Контроллер относится к проектно- компонуемым изделиям. Он состоит из центрального блока ЦБ1 и отдельных модулей вво- да/вывода, подключаемых к центральному блоку ЦБ1 по шинам SPI. Количество модулей ввода/вывода - до 31 шт. Подключение входных и выходных сигналов к модулям ввода/вывода осуществ- ляется через разъемы DB-25 или терминальные блоки с клеммны- ми колодками.

Все модули УСО контроллера имеют бортовой микропроцес- сор, выполняющий независимо и асинхронно по отношению к цен- тральному процессору, различные функции по обработки сигналов и диагностики оборудования. Это позволяет разгрузить процессор

контроллера по обслуживанию периферии и повышает живучесть

111

системы в целом за счет децентрализации и автономного выпол- нения различных функций.

Программа для каждого модуля разрабатывается и заносит-

ся в память модуля пользователем на технологическом языке функциональных блоков с помощью инструментальной системы программирования для персонального компьютера.

Максимальный объем технологической программы-128 алго- ритмических блоков. Библиотека алгоритмов языка содержит алго- ритмы ввода-вывода сигналов, выполнения арифметических и ло- гических операций, таймеры, счетчики, алгоритмы статических и динамических преобразований, импульсные и аналоговые ПИДре- гуляторы и т.п. Максимальный объем библиотеки –128 алгоритмов.

Модули микроконтроллера могут выполнять функции «веду- щего» на магистрали SPI и по отношению к другим модулям ввода- вывода, что позволяет создавать дешевые автономные микросис- темы без центрального процессора. Кроме этого, на модули мик- роконтроллера могут устанавливаться сетевые мезонинные суб- модули с двумя последовательными каналами, каждый из которых может иметь интерфейс RS-485 или RS-232. Один из каналов ис- пользуется для подключения к промышленным сетям или модему, а второй –для подключения приборов других фирм (например, расходомеров, тепловычислителей и т.п.).

В состав этой серии контроллера также входит новый тип модулей - объектно-ориентировочные модули, предназначенные для автономного контроля и управления исполнительными устрой- ствами.

Эти модули позволяют по командам от центрального про-

цессора осуществлять управление движением исполнительных устройств, широтно-импульсное управление исполнительными ме- ханизмами постоянной скорости, учет технического ресурса арма- туры и т.п.

Программы управления заносятся в память модуля при его производстве, а различные коэффициенты (длительность импуль- са, время хода, нормальное состояние концевых выключателей, и т.п) заносятся в память модуля при настройке.

Объектно - ориентированные модули являются основной технической базой полевых и встроенных приборов для построе- ния интеллектуальных исполнительных устройств.

112