Завдань / Контрольні роботи (Скидан) / Методичні матеріали / Контроллеры Omron

В.Е. ОДОБРЯЕВ, Н.И. ТАТАРИНЦЕВ

(000 "НПФ Ракурс")

Применение программируемых контроллеров Omron в управлении непрерывными ТП

Рассматривается новый ПЛК сер. CS 1 фирмы Omron, его особенности и преимущества по сравнению с други­ми контроллерами этого класса.

A new PLC of CS1 family produced by Omron is con­sidered; its features and advantages are compared with other controllers of this type.

Программируемые логические контроллеры корпо­рации Omron (Япония) делятся на четыре класса: Micro (микро). Small (малые), Medium (средние) и Large (большие). Широкое применение в САУ непрерывными ТП получили ПЛК классов Medium и Large. Сбаланси­рованная совокупность основных характеристик и функциональных возможностей ПЛК этих классов оп­ределило их преимущественное использование в САУ наиболее ответственными объектами. К их числу отно­сятся бортовые установки космиче­ских агрегатов, СУ процессами ядерных технологий, объекты во­енно-промышленного комплекса и теплоэнергетики. Новой разработ­кой в этом классе изделий являются ПЛК сер. Sysmac CS1 (рис. 1).

Контроллеры сер. CS1 по функциональным возможностям и техническим характеристикам существенно превосходят ранние модели PLC фирмы Omron, а так­же изделия известных мировых фирм, находящихся в классе Medium. Приведем неко­торые (общепринятые для ПЛК) параметры контрол­леров сер. PLC CS1:

Быстродействие (время исполнения

инструкции LD), мс ................................................................0,04

Число инструкций ................................................................400

Число точек ввода/вывода ...............................................…..5120

Емкость памяти программ, Кшагов ........................................250

Емкость энергонезависимой памяти

данных (DM), Кслов .................................................................448

Емкость карты Flash-памяти, MB .............................................48

Номенклатура поддерживаемых модулей

(ввода/вывода, специальных,

коммуникационных), типов ..................................................2100

сети и интерфейсы: Ethernet (FTP, TCP/IP.UDP/IP), Controller Link, PC Link, DeviceNet (CompoBus/D), CompoBus/S, ProfiBus/DP, Host Link, NT Link, Protocol Macros, Peripheral Bus.

В настоящее время выпускается девять моделей мо­дулей центрального процессора ПЛК сер. CS1. Между собой модули CPU (рис. 2) отличаются количеством бит I/O (минимально 960 бит I/O для CS1G-CPU42; макси­мально 5120 бит I/O для CS1H-CPU67), емкостью про­грамм (минимально 10 Кшагов для CS1G-CPU42; мак­симально 250 Кшагов для CS1H-CPU67), размером па­мяти данных (минимально 32 Кслов для CS1G-CPU42; максимально 448 Кслов для CS1H-CPU67), наличием или отсутствием ЕМ- памяти. Широкая сетка (рис.3) взаимных сочетаний названных параметров позволяет оптимально выбирать модули CPU для конкретного ТП.

Все типы модулей CPU снабжены коннектором для ус­тановки карты Flash-памяти, периферийным портом и портом RS-232C, а также имеют отсек для установки дополнительных коммуникационных плат.

Качественно изменились некоторые ранее сущест­вующие инструкции процессора и добавились новые, упрощающие программирование сложных алгоритмов. В частности такие инструкции как таймеры и счетчики ранее принадлежали одной области памяти (не могли иметь одинаковые номера в одной программе) и их об­щее число для контроллеров, как правило, не превыша­ло 512. В программах контроллеров CS1 можно одно­временно использовать таймеры и счетчики с одинако­выми номерами (рис. 4). Тех и других может быть по 4096. Появились новые инструкции, позволяющие об­рабатывать файловую память, текстовые строки, ин­дексные регистры и многие другие. Используя их, мо­дуль CPU может манипулировать своей собственной памятью. Так, например, из программы лестничных диаграмм можно осуществлять весь набор операций над файлами, расположенными на карте памяти (удалять, копировать, создавать директорию и изменять ее имя). Программу пользователя, находящуюся в CPU модуле, можно заменить программой из карты памяти, не выклю­чая контроллер и без применения средств программирова­ния. Программу пользователя и областей данных можно автоматически сохранить на карте памяти при включении питания ("легкое сохранение"). При обнаружении неис­правности все данные, расположенные в модуле CPU, бу­дут сохранены мгновенно. Это особенно важно для СУ с повышенными требованиями к надежности.

В качестве базовой концепции предложено струк­турное многозадачное программирование (Task Programming). Про­грамма в ПЛК сер. CS1 разделена на задачи (цикличе­ские задачи), кото­рые выполняются в установленном по­рядке (рис.5). Про­граммы прерыва­ния тоже введены как задачи (задачи прерывания). Контроллеры CS1-серии поддержива­ют до 32 цикличе­ских задач, 32 зада­чи прерывания I/O, две задачи запла­нированных прерываний, одну задачу прерывания

при отключении питания и 256 задач внешних прерываний. Программы задач создаются в виде модулей с отдель­ными функциями и целью. В дальнейшем эти модули могут использоваться при написании программ для ана­логичных по функциональному назначению систем (рис. 6).

Введение структурного программирования пресле­дует следующие цели:

• стандартизации программ, как модулей;

• разработки программ несколькими программи­стами, работающими параллельно;

• создания программы, более легкой для понима­ния;

• создания программ по шагам;

• использования Basic-подобных мнемонических инструкций для написания программы, что трудно сде­лать при лестничном программировании (таких как ус­ловные переходы и циклы).

Появление новых инструкций позволяет упростить и саму процедуру программирования. В частности имеет­ся возможность:

• создавать циклически повторяющиеся программ­ные секции;

• осуществлять косвенную адресацию слов;

• использовать индексные регистры как указатели косвенных адресов в адресном пространстве данных (индексные регистры очень удобны в комбинации с циклами, инкрементными инструкциями и инструкция­ми обработки табличных данных, поддерживаются ав­то-инкремент, авто-декремент, а также функции ветвле­ния.) и т.п.

Несмотря на наличие мощных функциональных воз­можностей ПЛК, задача разработки и программирова­ния ряда систем с непрерывными процессами по-прежнему остается весьма сложной. Особенно это каса­ется СУ объектами с взаимосвязанными контурами ре­гулирования (например, объекты теплоэнергетики, неф­тяной, химической, газовой промышленности, метал­лургии). Для облегчения и эффективного решения этих задач фирмой Omron разработан специальный модуль управления контурами регулирования LCU (Loop Control Unit) и соответствующее к нему ПО CX-Process Tool и CX-Process Monitor. Программный пакет

CX-Process Tool служит для комбинирования функцио­нальных блоков и установления программных связей между ними, a CX-Process Monitor - для мониторинга системы. Указанные средства позволяют достаточно легко "пройти" путь от функциональной схемы до мо­ниторинга спроектированной системы. На рис. 7 пока­зана простейшая схема каскадного управления и струк­тура используемых блоков. Для ее реализации потребу­ются модули ввода/вывода аналоговых сигналов (два ввода, один вывод) и модуль LCU.

Связь аналоговыми сигналами между блоками опре­деляется программно, в среде CX-Process Tool (рис. 8).

Для мониторинга СУ достаточно по последовательному каналу соединить ПЛК с компьютером, на котором уста­новлен программный пакет CX-Process Monitor (рис. 9).

Научно-производственная фирма Ракурс (Санкт-Петербург) имеет богатый опыт в разработке СУ на базе ПЛК фирмы Omron. За последние пять лет было разра­ботано и сдано под ключ более 50 крупнейших объектов' на территории России и за ее пределами. На объектах теплоэнергетики широко используется ПТК "ОМ-мега", разработанный 000 "НПФ Ракурс" в соответствии с ТУ 4252-001-27462912-98, который является средством измерения, имеет сертификат "утверждения типа средств измерения" RU.C.34.022.A №6090 и сертификат соответствия POCC.RU. АЯ43.В02146 №3114659.

ПТК построен на базе контроллера управления ТП, представляющего собой ПЛК со спе­циальным модулем управления конту­рами регулирования (LCU) и необхо­димым набором модулей аналогового и дискретного ввода/вывода (I/O).

Основные преимущества систем управления, выполненных на базе PLC+LCU:

• стоимость значительно ниже по сравнению с традиционными систе­мами DCS;

• занимает в 4...5 раз меньше площади;

• не требует создания специаль­ных климатических условий, может быть установлен непосредственно в машинном зале.

Имея аналогичные средства для разработки ПО и выполняя те же функции, СУ непре­рывными ТП на базе PLC+LCU становится достойной альтернативой традиционным системам DCS.