Густав Олссон, Джангуидо Пиани - Цифровые системы автоматизации и управления (1087169), страница 130
Текст из файла (страница 130)
Следующий уровень интеграции — это подключение периферийных плат с помощью системной шины (глава 8), позволяющей создавать конфигурации аппаратной части системы управления в точном соответствии с требованиями технического процесса. Платы на шине можно заменить в любое время с минимальными усилиями. Разработка программного обеспечения для эффективного использования системной шины -- сложная задача, которая значительно упрощается с помощью специальных операционных систем, поддерживающих управление шинами. Программируемые логические контроллеры (глава 7) — это автономные устрой ства для задач автоматизации, у которых входные и выходные данные суть цифровы~ сигналы. Для несложных приложений с небольшим числом параметров ПЛК вЂ” эко номически эффективное решение.
ПЛК можно присоединять к шинам локальноп! управления и коммуникационным сетям для создания интегрированных сист™ управления. Современные ПЛК также имеют аналоговые входы/выходы и могу~ выполнять более сложные функции, например управлять ПИД-регуляторами. При объединении локальных элементов управления (ПЛК, шины, контролзеры) в сеть можно организовать сбор и хранение информации со всего производства и к" ординировать управление непосредственно не связанными устройс~вами.
Интегр!' Ров ные си емь! такого типа назьзваются система мониторинга и управления ( топзгонпд апд соп!го(зузгет — МЬС). При внедрении этих систем па сложном про изводстве настоятельно рекомендуется структурировать задачу управления и солт ветствующие решения для аппаратного и программного обеспечения; следует прн лерживаться принципов иерархического структуРиРования уровней управления как описано в разделе 9.6.1. Сложные системы с~роятся по модульному принципу и могу~ разрабатываться на основе готовых компонентов.
При создании систем автоматизации не требуется, чтобы все программное обеспечение каждый раз переписывалось заново. для систем управления и автоматизации , шествуют пакеты программ, которые используют не процедурное программирова,зе, а описание параметров конкретной задачи (программирование способом "заползи готовый бланк"). 12.2.2. Монтажные стойки и шкафы При объединении различных устройств в систему необходимо привести в соответствие много характеристик — от физических размеров до типа передаваемой информации. Совместимость различных частей гарантируется при использовании обпзепринятых интерфейсов. В этой книге рассмотрены различные типы интерфейсов, показаны их эволюция во времени и современное состояние, представляк>щее собой результат комбинации традиций, новейших разработок и про~позирования.
При построении системы необходимо согласовать следующие характеристики компонентов: — механические (физические размеры); — электрические (частота и уровень сигналов, питание, кабели); — тепловые (рассеяние мощности, требования к охлаждению); - информационные (коммуникации, мониторинг и управление); — функциональные (выполняемые задачи). С точки зрения механических размеров наиболее распространенным промышленным стандартом являются 19-дюймовые лзонтажные (объединительные) шкафы в стойки. Размер 19 дюймов, или 482.6 мм, — зто ширина шкафа. Высота компонентов измеряется в условных монтажных единицах, обозначаемых буквой П (44.45 мм нли 1,75 дюйма). На практике используются только высоты, кратные трем, например, ЗС, т. е 133.35 мм или 5.25 дюйм.
На профессиональном жаргоне используются выражения "одинарная высота" и "двойная высота". Однако следует иметь в виду, что "одинарная высота" значит 3(3, а не 0. Эти размеры совместимы с форматом плат, предназначенных для установки в разъемы системных шин (раздел 8.2.2). Высота плат формата Ецгосагз), разработанных для установки в стандартную стойку, начинается со 100 мм и увеличивается с шагом 133.35 мм, или 3 ().
На рис. 12.1 показан типовой 19-дюймовый шкаф. Формат 19 дюймов регламентирован международным стандартом 180/1ЕС 297, в 1ермании — 111Х 41494 и в СП1А — АХ81/1ЕЕЕ 1101. Немепкий стандарт Г!1Х 41494 охватывает не только шкафы, стойки и стеллажи, но и печатные платы, разъемы и т и.
Формат 19 дюймов поддерживается большинством производителей вычислительной техники и периферийных устройств для промышленных приложений. Существуют реализации некоторых системных шин в формате, специально предназначенном для установки в 19-дюймовые стойки, например УМЕЬпз и Сотрас! РС1. Формат 19 дюймов неудобен — по крайней мере для европейцев — тем, что использует американскую систему мер, а стандарт 1ЕС 297 совме!цает две различные системы единиц, что тоже не улучшает ситуацию. Из-за этого был определен новый стандарт 1ВС 917 "Мегнс гас)с сошропелсз, птв)гзпзос1п!е 25 шш" (" Метрические компоненты несущих элементов "'"' ), в котором размеры высоты, ширины и глубины кратны 2.5 или 25 мм тандарт учитывает болыцую популярность фор, мм. Новый стан . мата 19 дюймов — комп мпоненты этого ф формата можно устанавливать в стойках метрического стандарта с помощью просты Р ых переходников.
Глава 12. Системная интеграция 515 5!4 !2.2.4. Выбор уровня интеграции Рис. 12 1. Монтажный шкаф формата 19 дюямов для промышленных приложений (с Разрешением компании 5сЬга11, Германия) Соединительные и питающие кабели монтируются на задней стенке стойки; пер "ки; перет соедини дние панели используются для управления и поэтому обычно свободны от саед тельных кабелей Источники питания или силовые распределительные устро ст ойства, нии — нз как правило, тоже устанавливаются в стойках, причем обычно в их основании— н остаточ.
за веса трансформаторов и потому, что доступ для их обслуживания нужен дос обеспечнва. но редко. 11иркуляция воздуха для поддержки температурного режима обе ' ентилятарав ется либо свободной конвекцией, либо с помощью дополнительных вентил"' и Охлаждающих поверхностей; Очевидно, что средств вентиляции должно б да жно быть да нти ляпни не статочно для отведения выделяемого тепла. Для более эффективной венти ют свободны которые слоты между установленными платами по возможности оставляют с ней высоте, ми, Узлы, требующие настоянного обслуживания, устанавливают на средн чтобы облегчить к ним доступ.
При неаоходимости на видном и легкодосту пном мею в крас сте устанавливают кнопку аварийного отключения всеи с~ойки, окрашенну ный цвет на желтом фоне. иное аба Отдельные компоненты могут предо~валять из себя как серийное покупное а Оваине удавание, так и заказное, вплоть ло уРовня микРосхем. Стандартное оооруд РУ многи — измерительные приборы, цифровые ре~ул~т~ры и модемы — поставляется . ми производителями. Этн устройства обычно имеют иитерфеис, допускаюши" ° н дис 12.
2, Интеграция автоматизированных систем управления танпионное управление, либо могут быть оснащены им. Новые компоненты и узлы проектируются автономно, а затем совмещаются с уже имеющимся оборудованием. !2.2 3. Проектирование интерфейсов Существенную роль во взаимодействии различных элементов системы играют интерфейсы. В хорошо сконструированной системе все компоненты работают по принципу черного ящика, т. е. их можно заменить другими элементами с такими же спецификациями — и система при этом будет работать, как прежде. Спецификации интерфейса должны учитывать совместимость по всем параметрам, которые требуются для выполнения целевой функции. То, насколько запутаны и сложны могут быть спецификации, было показано на примере модели ВОС (раздел 9.2).
Требования обычного проекта необязательно должны быть сложными, хотя необходимо удостовериться, что не упу!цена ни одного важного фактора. В зависимости от специфики задачи описание интерфейса должно включать все — от механической и электрической спецификаций до перечня и интерпретации данных. В большинстве случаев при соединении различных устройств можно придерживаться уже имеющихся требований, например коммуникационных стандартов, описанных в главе 9. При спецификации интерфейсов желательно применять существуюп1ие стандарты или, в крайнем случае, использовать такие стандарты как отправную точку для новых разработок. Так, не имеет смысла определять рабочий диапазон датчика как 5 — 28 мЛ или новый способ кодирования символов в байте, когда уже существует диапазон 4 — 20 мЛ и хорошо себя зарекомендовавшие коды ЛБСП иЕВС1)!С.
В большинствеслучаев конкретноерешениеопределяютдоступныекомпаненты. Существует много способов автоматизации, и невозможно определить несколько простых универсальных решений. Большинство задач можно решить на основе раз- ных подходов и на разном оборудовании. Важно четко различать уровни системной интеграции и выбрать правильные аппаратное и программное решения в соответ- ствии с конкретной проблемой. Оборудование и компоненты, выполняющие одина- кавь Овые функции, могут существенно отличаться. Например, для измерения напряже- "на и выдачи значений в цифровой форме существует широкий набор аппаратуры— ат Л1 Л11П на базе микросхем до экзотических программируемых цифровых вольтметров с дистанционным сбора!и данных.
Лвтомобильная система управления впрыском топлива должна быть прочно налога логабари ной и недорогой. Так . Система, выпускав ая гинагать!сячнь и артия- мн, мо может быть эконо!иически эффективна и при использовании заказных интег- Ральны ьных микросхем. С другой стороны, например, для большого химического завода стыс ' ~сячами датчиков и приводов маловероятно, что компания, владеющая заводом, вла жила оы гигантские суммы и сггшш человеко-лет в создание стопроцентно опти- н ад чьной системы мониторинга и у Равнения. На тако!и заводе можно установить и ав стандартную систему мониторинга и пакет пРограммного аоеспечения, в котором на- ст Райка осуществляется описан ° пнем датчиков, в пРиводов и контуров управления в па- Ра Р' метрической форме, а пальз завательский ин нтерфейс определяется содержанием 515 Глава 12.
Системная интеграци ция 12.3. Надежность системы 517 диалогов ггвода/вывода. В нестандартных случаях следует использовать специализн рованное оборудование и программные средства. Внешние ограничения и экономические соображения влияют на окончательное решение. Необходимо взвесить все относительные преимущества и недостатки то, или иного решения с учетом его стоимости. Высокая гибкость и перспективы дал нейшего расширения могут потребовать дополнительных затрат, которые, одна обычно окупаются при модернизации системы в будущем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
