Учебное пособие по интерфейсам систем промышленной автоматизации, страница 10

В состоянии «останов» программа пользователя невыполняется.В состоянии «запуск» различают типы запуска «холодный рестарт», «теплыйрестарт» и «горячий рестарт».При теплом рестарте рабочий цикл ПЛК начинается с опроса входов контроллера при текущих значениях всех внутренних переменных программы. Теплый рестарт – это повторный запуск, который выполняется вручную после перехода в состояние «останов» в случае появления критического события (неисправ48ности) обработка которого не описана в программе контроллера (например, срабатывание сторожевого таймера).При холодном рестарте рабочий цикл ПЛК начинается с начала (также притеплом рестарте). Все внутренние переменные принимают предварительно заданные значения из загрузочной памяти.

Холодный рестарт может быть автоматическим (например, после пропадания питания, потери информации, хранящейся воперативной памяти) или ручным (например, с помощью кнопки перезапуска).При горячем рестарте выполнение программы возобновляется в точке приостанова программы. ГОСТ Р 51840-2001 [20] определяет горячий рестарт как повторный запуск после пропадания питания в течение максимально допустимогопромежутка времени при котором происходит восстановление работоспособностиПЛК, как если бы пропадания питания и не было.

Возможность горячего рестартатребует наличия автономно питаемого таймера для определения времени отсутствия питания, а также наличия доступных пользователю средств для задания максимального времени отсутствия питания для обслуживаемого технологическогопроцесса. Горячий рестарт поддерживается далеко не всеми контроллерами.Первый запуск после загрузки в контроллер конфигурации или программывыполняется в режиме холодного рестарта. После успешного рестарта контроллерпереходит в состояние «выполнение».В состоянии «выполнение» ПЛК выполняет программу пользователя, обновляет входы и выходы, обслуживает прерывания и обрабатывает сообщения обошибках.При возникновении отказа, либо какого-то иного события, обработка которого не реализована в программе контроллера, ПЛК переходит в состояние «неисправность». Состояние «неисправность» фактически соответствует состоянию«останов», за одним исключением – на модуле центрального процессора загорается индикатор неисправности, а в диагностический буфер ПЛК заносится запись овремени и типе возникшей неисправности.На рис.

2.12 представлена карта переходов ПЛК из состояния в состояние.При включении контроллер попадает в состояние «останов». В состояние «выключен» контроллер может перейти из любого другого состояния при отключении питания. Из состояния «останов», контроллер переходит в состояние «запуск». В зависимости от ситуации, при которой контроллер был переведён в состояние «останов», это может быть холодный, теплый или горячий рестарт. Вслучае неуспешного запуска контроллер переходит в состояние «неисправность».При успешном запуске, ПЛК переходит в состояние «выполнение», в которомможет находиться сколь угодно долго.

Из состояния «выполнение» контроллерможет перейти в состояние «Останов» по команде оператора или программной49инструкции, либо в состояние «неисправность» в случае возникновения исключительной ситуации. Из состояния «неисправность» по команде оператора через состояние «останов» контроллер может быть переведён в состояние «запуск».Выключен12.ОстановНеисправностьЗапускВыполнениеРис. 2.12. Переход ПЛК из одного режима работы в другойЗагрузка конфигурации ПЛК выполняется в состоянии «останов». Загрузкапрограммы может производиться как в состоянии «останов», так и в состоянии«выполнение». Нужно отметить, что загрузка программы в состоянии «выполнение» поддерживается далеко не всеми контроллерами и обычно является оченьудобным свойством ПЛК, например, при поэтапной разработке программы ПЛК,управляющего непрерывным технологическим процессом.Для защиты данных программы на случай выключения питания ПЛК применяется буферная батарея, которая позволяет сохранять состояние рабочей памяти.Если в состав ПЛК входит буферная батарея, то в таком контроллере может бытьреализован запуск в режиме теплого и горячего рестарта.2.6.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИМОДУЛЕЙ ЦЕНТРАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОРОВОдним из этапов работы по проектированию АСУ ТП является выбор типа иконфигурации промышленного контроллера.Исходя из требований к быстродействию системы, общего количества используемых входов/выходов контроллера, сложности реализуемых алгоритмовуправления выбирается компания-производитель и платформа контроллера. Далее, уже в рамках выбранной платформы, выбирается конфигурация контроллера.Конфигурация контроллера (количество и тип модулей ввода-вывода) определяется исходя из количества и типов датчиков и исполнительных механизмов.Для каждого модуля, входящего в состав ПЛК, производитель обычно указываетдо двух десятков характеристик, которые должны учитываться при выборе модулей во время проектирования системы.50Основные характеристики модулей центральных процессоров во многом определяются принципами функционирования ПЛК:• память.

Измеряется в байтах, словах или инструкциях. Для памяти указывают следующие характеристики:объём рабочей, загрузочной и системной памяти;возможность использования карт расширения памяти, как загрузочной,так и рабочей;возможность защиты данных рабочей памяти – наличие буферной батареи;объём побитно адресуемой памяти (флаговой памяти);• быстродействие.

Указывается либо время выполнения различных операций(логических, операций со словами, операций с вещественными числами и т.д.) какэто делает Siemens [23], либо характеристики используемого процессора (например, Intel 80186, 20 МГц), как это делают Schneider Electric, PEP Modular Computers [24].• средства программирования и особенности реализации пользовательскойпрограммы:пакет или среда программирования;используемые языки программирования;максимальный размер и количество программных блоков (секций),блоков данных;максимальная глубина вложения вызова процедур и функций;способы исполнения программы (циклический, периодический, по событию);максимальное количество счётчиков, таймеров;наличие сторожевого таймера;наличие часов реального времени;• система ввода-вывода:адресное пространство ввода-вывода (в байтах или словах).

Размерадресного пространства позволяет определить максимальноеколичество обслуживаемых контроллером входов и выходов. Так дляподключения одного аналогового сигнала требуется два байта или однослово. Эти же два байта могут использоваться для подключения 16-тидискретных сигналов;максимальное количество модулей ввода-вывода, которые можно подключить локально;максимальное количество модулей ввода-вывода, которые можно подключить к станции расширения;51максимальное количество станций расширения, подключаемых удалённо или распределённо;максимальное количество сетей удалённого и распределённого вводавывода;• реализация коммуникационных функций – встроенная поддержка интерфейсов промышленных сетей;• технические характеристикинапряжение питания: номинал, допустимый диапазон;потребляемый ток: при включении, во время работы;потребляемая мощность;габариты;масса;диапазон рабочих температур;относительная влажность.2.7.

ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И ОСНОВНЫЕХАРАКТЕРИСТИКИ МОДУЛЕЙ ВВОДА-ВЫВОДА ПЛКДля всех модулей ввода-вывода указываются общие характеристики:• потребляемая мощность или потребляемый ток по шине;• масса;• габариты;• рабочий температурный диапазон, [оС];• степень защиты корпуса от пыли и влаги (IP) [25]и т.д.Потребляемая мощность позволяет определиться с необходимой мощностьюисточника питания. Габариты учитываются, например, при выборе глубины шкафа контроллера. Рабочий температурный диапазон и степень защиты корпуса позволяют определить, возможна ли эксплуатация выбранного контроллера без дополнительных мер защиты или нет, поскольку контроллеры могут эксплуатироваться как внутри помещения, так и на открытом воздухе.Помимо общих характеристик указываются параметры, имеющие смысл дляконкретного типа модуля ввода-вывода.Модуль дискретного вводаПринципиальная электрическая схема типового модуля дискретного вводаприведена на рис.

2.13. Дискретные датчики (Д0 … Д7) представляют собой ключи (электронные или механические – неважно). Замыкание соответствующегоключа замыкает электрическую цепь, подключая светодиод соответствующей оп52топары к источнику питания датчиков. Ток, протекающий через светодиод оптопары, переводит транзистор оптопары в проводящее состояние и потенциал на егоколлекторе становится равен нулю (относительно внутренней земли модуля), чтосоответствует логической единице в ТТЛ-логике.