Классификация плк

Тип ПЛК	Оценка быстродействия, мс	Примечание
SIMATIC S7-200	Время выполнения 1К бинарных команд – 0,8	ПЛК малого формата
Modicon TSX Micro	Время выполнения 1К бинарных команд – 0,15 Время опроса 1К дискретных входов – 0,7
SIMATIC S7-300	Время выполнения 1К бинарных команд –0,3 Время выполнения 1К смешанных команд – 0,8	ПЛК среднего формата
DL-305 Direct Logic	Время выполнения 1К бинарных команд – 0,87 Время опроса 1К дискретных входов – 4…5
SIMATIC S7-400	Время выполнения 1К бинарных команд – 0,08 Время выполнения 1К операций сложения– 0,08 Время выполнения 1К операций сложения в формате с плавающей запятой – 0,48	Мощный ПЛК

Для свого АСУТП выбираю мощный ПЛК с учетом развития своего предприятия.

Мощный плк

Рассматривая современное состояние вычислительной техники, легко поддаться искушению, переложить функции интерпретатора на программные средства разработки прикладного программного обеспечения, оригинальные пакеты которых, работающие в среде Windows, имеет каждая фирма. Такое решение предполагает замену специализированного модуля CPU универсальным программируемым контроллером с открытым программным обеспечением.

Выбор промышленных контроллеров

Предлагаются разные варианты базовых критериев при оценке выбора ПЛК:

• технические характеристики;

• эксплуатационные характеристики;

потребительские свойства

В разных вариациях ПЛК оцениваются по быстродействию, производительности, объему памяти программ, количеству каналов ввода/вывода и функциональным свойствам.

Оценка ПЛК по техническим и эксплуатационным характеристикам и по потребительским свойствам является естественной, но ее нельзя назвать всеобъемлющей. Например, не учитываются коммуникационные возможности, место в иерархии систем АСУТП и другие характеристики.

Предлагаются следующие требования, которым могут удовлетворять ПЛК:

• адекватность функционально-технологической структуре объекта;

• оптимальное соотношение цена-производительность;

• широкая номенклатура специализированных модулей (сетевые модули, модули взвешивания, управления движением и др.);

• возможность построения систем резервирования и противоаварийной защиты.

Адекватность функционально-технологической структуре объекта

Централизованные и распределенные АСУТП представляют собой иерархическую структуру, состоящую из ряда уровней.

Для централизованной АСУТП это такие уровни, как:

• диспетчерский;

• цеховой;

• технологический.

Для распределенной АСУТП это уровни:

• диспетчерский;

• цеховой;

• локальный;

• технологический.

Выбираю централизованную иерархическую структуру

Применение контроллеров на цеховом уровне централизованной АСУТП должно удовлетворять следующим основным требованиям:

• локальная или полевая (промышленная) шина обмена между контроллером и распределенным (удаленным) УСО (например, Modbus Plus, PROFIBUS) со скоростью обмена не менее 1 Мбит/с;

• индустриальная шина обмена между контроллером и АРМ диспетчера;

• количество переменных на один ПЛК превышает 280/112 дискретных/аналоговых;

• ОС реального времени;

• синхронизация времени;

• обработка прерываний;

• контуры регулирования;

• архивирование данных;

• система резервирования (не обязательно);

• программирование в режиме реального времени (on-line).

Производительность контроллеров для АСУТП

Производительность ПЛК оценивается по следующим характеристикам:

• время считывания (выбора) канала телеизмерения;

• время обработки команд (двоичных, логических, булевых);

• время оборота маркера на внешней шине;

• цикл приложения задачи мастера (опрашивающего устройства);

• пропускная способность локальной или промышленной шины;

• цикл приложения задачи исполнителя (опрашиваемого устройства).

Одним из существенных параметров ПЛК является время считывания (Т_с.к) канала модуля телеизмерения. Это время представляется в технических характеристиках на модуль УСО неявно в виде времени преобразования аналогового модуля (около 50 мкс для типового модуля) и в явном виде приводится в пределах 0,2….4,0 мс. Суммарное время преобразования и время на обработку результата (время драйвера модуля УСО) определяет Т_ск.

Время обработки команд (Т_о.к) дается в технических характеристиках на модуль ЦП в расчете на обработку 1К операций. Это время относится к обработке операндов в приложении, косвенно можно оценить по объему приложения в памяти программ. Как правило, время обработки команд значительно превышает суммарное время считывания каналов и в итоге определяет время цикла задачи в инструментальном пакете ПЛК

Время оборота маркера (Т_о.м) определяется циклами считывания модулей УСО на локальной шине или циклами прикладной задачи на локальных контроллерах, а также пропускной способностью шины. Т_ом определяется по формуле:

Т_ом = (N – 1) + n · (T_з + T_о + T_х.х) · Tбит/с,

где N – количество узлов;

n – количество переменных;

T_з - время запроса;

T_о – время ответа;

T_х.х – время холостого хода;

Tбит/с – время передачи 1 бита в секунду.

На рис.12.3 и 12.4 даны временные соотношения цикла приложения, Т_с.к и Т_о.м, (где Т_с.к – время считывания канала; Т_о.м – время оборота маркера; Т_с.м - время считывания модуля; Т_с.у – время считывания узла) для опроса на промышленных шинах Modbus Plus и Profibus.

Рис. 12.3.Опрос на промышленной шине типа Modbus Plus

Время оборота маркера на локальной и промышленной шине равно циклу приложения узла задатчика (мастера) на шине и может быть меньше пропускной способности шины. Цикл приложения узла исполнителя на промышленной шине не должен превышать Т_о.м, иначе приложение не успеет подготовить данные для опроса. Цикл приложения мастера на промышленной шине может быть меньше цикла приложения исполнителя, но при этом не в каждом цикле приложения мастера данные модифицируются.

Рис.12.4. Опрос на промышленной шине типа Profibus

Таблица12.1