Что такое система LonWorks? (применительно к кабелям, производства НПП Спецкабель)
В этом обзоре мы коснемся одной из наиболее перспективных технологий в области автоматизации в различных отраслях, продвигаемых сегодня на рынок — LonWorks (название произошло от словосочетания «Локальная операционная сеть»).
За последние 20. 30 лет системы автоматизированного управления перестали быть модной экзотикой. Вне зависимости от области применения, будь то здание, сборочный цех или поезд метро, целью внедрения таких систем являются снижение эксплутационных расходов, обеспечение важной информацией, повышение безопасности и комфорта. Но, несмотря на то, что журналистов модных изданий сейчас больше интересуют достижения традиционных IT-компаний, прогресс в области автоматики управления может в ближайшем будущем оказать на наше мироощущение не меньшее воздействие, чем появления сотовых телефонов и Internet. Для того чтобы понять, как сильно изменились возможности в области автоматизации за последние годы и как они еще поменяются, нам важно осознать значение некоторых технологических прорывов, которые произошли за последние годы.
Разработчики не стоят на месте. Предсказать, как далеко они уйдут вперед всего через несколько лет, можно только, бросив взгляд назад. Как выглядела эволюция вычислительной техники за последние 30 лет? После завершения эры мэйнфрэймов, широкое развитие получили сети миникомпьютеров, а затем, дешевых персональных ЭВМ, способных, тем не менее, решать достаточно сложные профессиональные задачи.
Аналогичные процессы проходили и в технологии автоматизации, где в последнее время широкое распространение получили децентрализованные системы управления. Бум в развитии микропроцессорной техники сделал возможным появление относительно дешевых «умных» датчиков и исполнительных механизмов, наделенных собственным интеллектом. Объединенные в сети, подобные устройства находят все более широкое применение в системах автоматики различного назначения.
Правда, на пути технического прогресса оказалось немало серьезных препятствий. Мало того, что системы автоматики различного назначения были автономны, но и сходные по управляющим функциям системы различных производителей были, как правило, несовместимы между собой. Фирмы-разработчики использовали свои закрытые коммуникационные протоколы и не предусматривали интерфейсов для взаимодействия с системами других производителей. являясь собственностью отдельных компаний, соответствующие продукты и технологии автоматизации с трудом поддавались интеграции друг с другом. Для решения этой проблемы требовались дорогостоящие технические решения, связанные с написанием нового программного обеспечения, изменения топологии сети и закупки дополнительных компонентов.
Таким образом, в определенный момент на рынке сложились объективные предпосылки для успешного внедрения новых подходов в области автоматизации. В этом обзоре мы коснемся одной из наиболее перспективных технологий, продвигаемых сегодня на рынок — LonWorks (название произошло от словосочетания «Локальная операционная сеть»).
Разработанная в 1991 г., она стала стандартом de facto в области автоматизации зданий в США и Европе, а примеры ее применения в других отраслях множатся на глазах. Когда перед американской компанией Echelon встала задача по созданию новой платформы автоматизации, казалось, что рынок уже мог предложить достаточное количество решений. С точки зрения специалистов компании, для того, чтобы добиться успеха, надо было создать наиболее универсальную систему, которая смогла бы решать до 80% процентов возможных задач и учитывала бы недостатки всех существующих платформ. Было решено, что для быстрого распространения система должна быть децентрализованной и иметь надлежащий уровень поддержки, т.е. быть понастоящему Открытой.
Сегодня LonWorks является одной из самых молодых и наиболее быстро растущих платформ автоматизации в мире. В основе LonWorks лежит децентрализованный подход к управлению системой позволяющий уменьшить число иерархических уровней. Топология централизованной системы управления с 2-х уровневой вертикальной иерархией.
Топология распределенной системы
Функции управления осуществляются всеми узлами LonWorks-сети. Каждый узел проводит обработку информации, ввод/вывод данных и взаимодействие с другими узлами, что обеспечивается встроенным программным обеспечением. Свойства LonWorks определяет протокол LonTalk. Разработки, лежащие в основе создания этого протокола, защищены 13 патентами США. LonTalk обеспечивает возможность создания сетей с почти неограниченным количеством узлов и оптимизирован для решения задач в областях автоматизации, где требуется обеспечивать высокую надежность и скорость передачи информации, но нет необходимости в передаче больших пакетов данных. LonTalk рассчитан на пересылку коротких сообщений: обычно, 2 байта, но возможна передача 228- байтовых сообщений.
В настоящее время область его применения ограничена теми приложениями, для которых достаточны скорости передачи данных до 1,25 Мбит/с и время реакции до 10-20 мс.
В качестве каналов передачи могут использоваться разные среды: витая пара, коаксиальный кабель, силовая проводка и радиоканал. Причем, скорость связи автоматически варьируется в зависимости от состояния канала. LonWorks позволяет использовать IP-сети (включая LAN, WAN и Internet) для связи с рабочими станциями, датчиками, исполнительными механизмами и дисплеями. Существующие LonWorks/Internet-серверы делают LonTalk пакеты доступными любому узлу в IP-сети. C помощью таких шлюзов все особенности LonWorks — одноранговость, дистанционные программирование и диагностика устройств, безопасный доступ и т. д. — могут быть реализованы и в IP-сетях.
В основе каждого из узлов в сети LonWorks находится Neuron-процессор, что позволяет обеспечить получение данных, двунаправленную связь и управление.
Сегодня по лицензии компании Echelon производством этого процессора занимаются две крупные компании: Toshiba и Cypress Semiconductor, а количество произведенных с 1992 года процессоров этого типа уже превысило 30 млн. штук. В 1995 г. компания Echelon опубликовала описание протокола LonTalk, тем самым, сделав его открытым. В принципе, это позволяет обеспечить его реализацию на любой аппаратной платформе, а не только на основе Neuron-процессора.
ткрытость LonWorks — является одним из важнейших преимуществ этой платформы. Ее использование на равной основе любыми компаниями дает возможность разрабатывать и производить без какой-либо координации функционально совместимые устройства для LonWorks-сетей.
LonTalk как стандарт официально признан такими организациями, как EIA, ASHRAE, SEMI, IEEE, AAR, IFSF и др. Для обеспечения координации работы над стандартом была создана организация LonMark, которая формирует единые рекомендации для разработчиков и проводит сертификацию LonWorks-оборудования.
В настоящее время существует примерно 4 тысячи разработчиков и производителей LonWorks-оборудования. Особенности технологии позволяют успешно решать задачи в таких областях как промышленная автоматизация, автоматизация зданий и транспорта, бытовая автоматика. Благодаря этому потребитель может выбирать из огромного перечня продуктов различного функционального назначения разных производителей, при этом гарантированно совместимых между собой.
Одна из причин успеха LonWorks-сетей — доступность мощной и простой в использовании программной архитектуры управления сетью, которая может быть легко приспособлена к реальным потреб ностям заказчика. Это позволяет достичь максимальной скорости при разработке и коммерческом внедрении сетей управления на основе этого стандарта. Использование LonWorks обеспечивает реальный выигрыш. В большинстве случаев достигается огромная экономия за счет снижения общей длины коммуникационных кабелей и уменьшения сроков реализации проекта. LonWorks обеспечивает простую и эффективную интеграцию различных систем (например, системы безопасности, кондиционирования/вентиляции и освещения) и гарантирует совместимость LonWorks-оборудования различных производителей. Модульность аппаратного и программного обеспечения снижает затраты на интеграцию, инсталляцию и обслуживание, повышает надежность системы в целом.
За последние годы реальные возможности в области автоматизации зданий сильно изменились. Приятно осознавать, что мы все чаще становимся свидетелями того, как передовые технические разработки перестают быть просто толчком для творчества писателей-фантастов. К одной из таких революционных технологий, способной кардинально изменить представления о современном здании, относится LonWorks.
LonWorks является платформой, обеспечивающей решение большинства проблем, возникающих при проектировании, строительстве, инсталляции и обслуживании сетей автоматики современных зданий. Решения, основанные на этой технологии, обеспечивают возможность построения легко масштабируемых систем управления на основе продуктов различных производителей.
В LonWorks сети каждое устройство является «интеллектуальным». Узлы не делятся на Master и Slave, и сеть не требует централизованного управления. Узлами LonWorks сети здания могут являться датчики температуры и освещенности, различные исполнительные механизмы, HVAC-контроллеры и другие устройства. Все это оборудование может быть связано по стандартным сетям TCP/IP так, чтобы любой персональный компьютер на любой платформе мог использоваться для управления такой системой. В качестве среды передачи данных может выступать витая пара, коаксиальный кабель, силовая проводка или радиоканал. Модульный принцип построения снижает стоимость ввода в эксплуатацию, затраты при обслуживании и повышает общую надежность системы.
LonWorks является Открытым индустриальным стандартом. Огромное количество устройств различных производителей, сертифицированных ассоциацией LonMark, может быть гарантированно включено в сеть. Это дало беспрецедентную возможность развивать системы в будущем, способствуя улучшению интеграции подсистем, уменьшению затрат, увеличению сроков эксплуатации.
Известно, что затраты на эксплуатацию здания могут составить до 50% средней стоимости здания в течение 40 лет эксплуатации — этот срок считается средним для «жизни» зданий. Другими словами, стоимость эксплуатации здания во многом определяет стоимость всего здания — как для владельцев, так и для тех, кто снимает там помещения. Стоимость эксплуатации также определяет, какую сумму надо будет внести для переоборудования и реконструкции здания по современным стандартам. Такое переоборудование может помочь привлечь новых клиентов или послужить другим целям.
Современная технология позволяет оптимальным образом использовать ресурсы электроснабжения в течение всего года вне зависимости от климата. Но, что гораздо важнее, комфорт внутри помещения оказывает огромное влияние на людей, которые работают в нем, и таким образом влияет на продуктивность. Ученые выяснили, что существует прямая связь между уровнем комфорта внутри помещения и продуктивностью, даже если их данные в чем-то могут расходиться. На основании научных исследований можно сделать заключение, что даже отклонение от оптимальной температуры на 1 градус Цельсия в помещении снижает продуктивность на 7%. Добавьте к этому качество воздуха, а именно — содержание углекислого газа и влажность. Автоматика помимо экономии топливно-энергетических ресурсов и обеспечения оптимального энергосберегающего режима при работе сложного оборудования позволяет не только обеспечить его защиту, но и получить высокую экономию и эффективность при эксплуатации всех систем в целом, создавая удобства для потребителей и обслуживающего персонала. Обычно для управления системами вентиляции, кондиционирования и отопления применяются средства локальной (автономной) автоматики на базе специализированных контроллеров. При необходимости некоторые из них могут быть снабжены дополнительными интерфейсными модулями для передачи данных персональному компьютеру, на котором установлено соответствующеe программное обеспечение, основным назначением которого является обеспечение человеко-машинного интерфейса.
Главным недостатком такого регулирования является то, что оно не учитывает реального воздушного и теплового баланса здания, реальных погодных условий. К тому же появляются проблемы организации единой структуры систем здания и соответствия стандартов исполнительных устройств и контроллеров. Поэтому применение средств локальной автоматики предусматривает систему, которая работает, как правило, не в оптимальном режиме. Поэтому лучшее решение — это зонная система HVAC. Такая система позволяет сохранять энергию, а также делает ваш дом более удобным. Использование технологии LonWorks дает неоспоримые преимущества при решении такого рода задач. Она позволяет создать открытую платформу для работы в будущем.
Все подсистемы могут взаимодействовать между собой, уменьшая ваши расходы, повышая эффективность инженерных систем здания и качество работы сервисных служб.
Использование интегрированной системы LonWorks обеспечивает более рациональное взаимодействие подсистем здания, благодаря чему осуществляется значительная экономия ресурсов. На иллюстрации показано общее взаимодействие датчика движения подсистемы охранной сигнализации, контроллера подсистемы управления освещением, сенсоров внутреннего и наружного освещения, модуля управления жалюзи, а также модуля часов реального времени-календаря. В примере рассматриваются данные по европейской части России применительно к сентябрю. В результате интегрированного решения LonWorks экономия электроэнергии при более рациональном управлении подсистемой освещения равна приблизительно 45-55%.
Системы, базирующиеся на технологии LonWorks без какого-либо дополнительного оборудования, поддерживают длину проводного сегмента до 2700 м. Если эта длина является для вас недостаточной, то можно использовать репитеры или роутеры, соединяющие отдельные проводные сегменты в единую сеть.
Когда вы устанавливаете традиционные подсистемы автоматизации здания, то очень часто сталкиваетесь с тем, что соединение компонентов должно осуществляться по определенным правилам соблюдения той топологии, которую поддерживает данное оборудование, вдобавок к этому с определенным ограничением расстояния между ними. Например, считыватели подсоединяются к контроллеру по схеме звезда с максимальным расстоянием между ними для Wiegand- интерфейса 130 м, а для TTL- интерфейсa — от 5 до 300 м.
При использовании же LonWorks вы будете устанавливать и соединять отдельные устройства друг с другом исходя только из соображений безопасности, удобства и экономии денежных ресурсов. Cистемы контроля доступа, сигнализации, управления освещением на базе LonWorks могут строиться по схеме любой топологии: шина, звезда, кольцо, свободная.
LonWorks является открытым протоколом — следовательно, у вас появляется возможность выбора из широкого круга поставщиков и различных видов недорогого оборудования, так как производителям нет необходимости делать лицензионные отчисления кому бы то ни было.
На сегодняшний день насчитывается более 4 тысяч фирм-изготовителей LonWorks-оборудования, и их число постоянно растет. Причем вы можете объединить в единую сеть не только системы контроля доступа, сигнализации, управления освещением, вентиляцией, кондиционирования, отопления, но и бытовые приборы — стиральные машины, холодильники, микроволновые печи и т. д. известных фирм Ariston, Indesit, Sampo, Samsung. В рамках ассоциации LonMark проводится сертификация новых продуктов, стандартизация и разработка новых возможностей стандарта LonWorks.
LonWorks обеспечивает повышенную отказоустойчивость всей системы в целом, не зависящей от неполадок отдельных устройств благодаря своей распределенной архитектуре. Корпорация «Echelon» является первопроходцем и мировым лидером в области разработки и производства ПО и оборудования для создания управляющих LON-сетей. Разработанная корпорацией технология LonWorks используется сегодня для построения распределенных сетей управления на транспорте, систем автоматизации зданий и технологических процессов промышленных предприятий. Ведущими партнерами Echelon в области разработки и производства LON-оборудования и программных приложений являются такие известные компании, как NTT Data, Sun Microsystems, Cisco, Cypress, Toshiba и IBM. Совокупный доход корпорации в 2005 году составил около $75 млн.
В 1999 году, после утверждения ANSI (American National Standards Institute), платформа LonWorks стала промышленным стандартом для открытых систем. В настоящий момент более 4000 компаний производят инженерное оборудование, соответствующее стандарту Lon Works, тысячи компаний используют его для построения управляющих сетей, а количество установленных LON-устройств более 40 миллионов.
Основное преимущество технологии LonWorks заключается в том, что это открытая система. Любой производитель, системный интегратор или конечный пользователь может получить к ней авторизованный доступ. Данную технологию поддерживают более 350 членов ассоциации LonMark International, а не одна, пусть мощная, корпорация. Именно из-за универсальности и открытости технология Lon Works и получила столь широкое распространение в мире, особенно в системах автоматизации инженерных систем здания.
Коммуникационной средой в сети LON (Local Operating Network) может служить радиоэфир, кабель типа «витая пара», коаксиальный кабель, электропроводка или другие проводники, поскольку для сетей LonWorks производятся приемопередатчики под множество видов передающей среды. Скорость передачи данных в LON-сети варьируется в зависимости от типа канала и достаточна для организации сложных систем автоматизации. Передачу данных по различным каналам связи обеспечивает открытый протокол LonTalk, описываемый 7-уровневой сетевой моделью взаимодействия открытых систем OSI (Open System Interconnection).
В настоящий момент LonWorks-оборудование Echelon активно используется для автоматизации зданий по концепции «Интеллектуальное здание» и автоматизации технологических процессов в различных прикладных областях: в управлении энергетикой, на железнодорожном и авиатранспорте, в автоматизации производства и коммунальной инфраструктуры
Полномасштабные интегрированные системы LonWorks используются во многих странах мира, на больших, средних и малых объектах, критичных к отказоустойчивой работе и объединяющие в единую сеть управления различные подсистемы здания. В последние годы системы LonWorks все чаще устанавливаются на таких ответственных и важных объектах, как музеи, деловые центры, посольства, аэропорты и даже тюрьмы.
Автоматизация на транспорте: На сегодняшний день управляющие сети на платформе LonWorks стали выбором многих пассажирских и грузовых железнодорожных компаний. LON-устройства и ПО Echelon успешно работают в Нью-Йоркской подземке, в Парижском метро, в легком метро в Хельсинки. В 2006 г. платформа LonWorks была выбрана для использования на новой железной дороге в Китае – в поездах, следующих до Лхасы (Тибет). Эта магистраль является самой длинной высокогорной железной дорогой в мире, и ноу-хау компании Echelon будет применяться для контроля над многими системами жизнеобеспечения в вагонах, включая систему кислородного снабжения пассажиров.
Автоматизация жилых домов и коттеджей: За последние годы более миллиона домов и коттеджей в мире уже оснащены LON-оборудованием компании Echelon, и каждый месяц список LonWorks-устройств для домашнего пользования расширяется. Это бытовая техника, системы кондиционирования и отопления, освещение, домашние кинотеатры, системы безопасности, детекторы газа и различные измерительные устройства.
НПП СПЕЦКАБЕЛЬ выпускает следующие кабели для систем Echelon LonWork(100 Ом)
Разработаны для сетей сбора и передачи данных, построенных по технологии LonWorks
Основные электрические параметры КАВ, КАП (аналог Belden 7701 NH,Belden 7702 NH)
Wago lon works controller что это
LonWorks ® is an open and interoperable system for building automation and is characterized by its flexible topology and cross-system functions.
LonWorks ® in Brief:
- Open system for building automation
- Flexible topology and cross-system functions
- Standardized communication
- Simplified startup using LNS-based network management tools
Use a variety of transmission media, e.g., twisted pair cables, power supply system, fiber optic or IP.
LON ® Simply Explained
LON ® stands for “Local Operating Network” and denotes a fieldbus standard primarily used in building automation. As a standardized technology in accordance with ISO/IEC 14908, LonWorks ® is available to all market participants. A distinction is made between sensors, actuators and controllers. Data exchange is event-driven. Due to its high complexity, LonWorks ® is suitable for numerous applications in building automation (e.g., access control, HVAC systems, fire alarms, lighting or elevator controls).
LonWorks ® in Building Automation
LonWorks ® is a distributed automation system in which devices (nodes) communicate via bus using the LonTalk ® protocol. The communication protocol can be implemented in any hardware structure and as an open standard, allowing LonWorks ® products from different manufacturers to communicate with each other.
The individual nodes have their own intelligence and can execute various programs nearly independently of each other, while providing information to devices in other areas. The result is a flexible overall system with numerous functions for almost any networking options of varying complexity. This is mainly used in building automation. In the integrated system, all tasks are handled by interoperable devices without technology gaps.
Advantages of the LON ® Module:
Configurable LonMark ® -compliant network interface (249 network variables) for flexible applications
Применение контроллеров WAGO в автоматизации инженерной инфраструктуры ЦОД
Многолетний опыт ИТ-рынка привел к появлению рекомендаций по эксплуатации информационно-вычислительного оборудования, соблюдение которых позволяет существенно продлевать его работоспособность и повышать уровень надежности. Необходимость создания центров обработки данных (ЦОД) обусловлена прежде всего обеспечением технологических условий функционирования ИТ-оборудования при компактном размещении. ЦОД могут различаться по масштабам, назначению, способам организации, исполнению и прочим характеристикам, но при этом каждый из них оборудуется необходимым комплексом инженерных систем.
Как правило, в ЦОД встречаются такие компоненты инженерной инфраструктуры, как системы электроснабжения, климатические системы, системы вентиляции, противопожарные системы и системы контроля доступа. Каждая из указанных систем состоит из многочисленного технологического оборудования, реализующего требуемые функции. В перспективе расширения масштабов инженерной инфраструктуры, повышения скорости обнаружения отказов и обеспечения взаимодействия компонентов инженерных систем возникает потребность в создании системы автоматизации и диспетчеризации (рис. 1).
Компания «АЗТ-Технологии» участвует в создании ЦОД различной сложности, в том числе предназначенных для суперкомпьютеров. Специалисты компании изучили системы автоматизации и диспетчеризации производства известных вендоров и в результате остановились на оборудовании линейки WAGO-I/O-SYSTEMS производства немецкой компании WAGO (рис. 2), поскольку оно позволяет включаться в системы диспетчеризации (мониторинга) ЦОД посредством протоколов MODBUS/TCP, BACnet, LON, KNX и пр. Построение сложных централизованных систем управления ресурсами и расчетными мощностями ЦОД компания «АЗТ-Технологии» осуществляет за счет поддержки оборудованием WAGO-I/O-SYSTEMS протокола SNMP, компонентов WEB-интерфейсов JAVA и HTML5. За счет этого контроллеры WAGO-I/O-SYSTEMS интегрируются в систему оценки нагрузок на инженерные системы при производстве мощных вычислительных процессов, позволяя обеспечивать своевременный ввод требуемых ресурсов (электроэнергии, холодоснабжения и т. д.), производить их распределение по вычислительным залам, а также отслеживать нарушения внешних факторов работы оборудования (повышенную влажность, пыль, перегрев, затопление и т. д.). Например, на схеме, приведенной на рис. 3, мониторинг температурно-влажностного режима в серверных помещениях осуществляется посредством размещения в каждом серверном помещении комбинированных датчиков температуры и влажности комнатного типа. Предполагается размещение пятнадцати датчиков в каждом серверном помещении. Сбор данных от датчиков температуры и влажности выполняется посредством универсализированного сигнала типа 4,20 мА по каждому из информационных каналов.
Рис. 2. Сборка WAGO
Обнаружение протечек осуществляется посредством ленточных датчиков обнаружения протечки, размещаемых в подпольном пространстве вдоль трубопроводных трасс, в то время как непосредственно под кондиционерами оно выполняется собственными встроенными средствами кондиционеров, а также дублирующими датчиками протечки, входящими в состав системы «Нептун». Применение дублирующих датчиков обусловлено возможностью возникновения протечек при отключенном или неисправном состоянии любого потенциально протекающего кондиционера. Сигнал об обнаружении протечки от каждого из датчиков можно получать посредством «сухого» контакта. Мониторинг системы электроснабжения выполняется путем сбора данных от приборов контроля качества электроэнергии типа DM6200 и наблюдения за положением критически важных автоматических выключателей в щитах электроснабжения. Система предусматривает возможность получения до 376 сигналов о положении автоматических выключателей в каждом серверном помещении. Сбор данных о положении автоматических выключателей в щитах электроснабжения предполагается выполнять посредством подключения к их дополнительным контактам сигнализации о положении.
Рис. 3. Структурная схема диспетчеризации ЦОД
Мониторинг вентиляции и кондиционирования выполняется посредством сбора данных о состоянии от кондиционеров Emerson, а также от щитов управления вентиляторами и кондиционерами. Мониторинг состояния системы противопожарной сигнализации предусматривает получение от нее сигнала «пожар».
Предлагаемое решение предусматривает установку шкафов диспетчеризации ШД-1 и ШД-2 на основе контроллеров WAGO-I/O-SYSTEMS в серверных помещениях. Данные щиты обеспечат сбор данных с полевого уровня и их последующую передачу по сети Ethernet по протоколу MODBUS TCP на сервер диспетчеризации, а также сбор данных от контроллеров качества электроэнергии DM6200, контроллеров кондиционеров Emerson и шкафа автоматизации ОВиК посредством шины RS-485 по протоколу MODBUS RTU. Шкафы ШД-1 и ШД-2 подключены в сетевые коммутаторы с выделением VPN для системы мониторинга.
Системы, оснащенные сетевыми контроллерами, позволяющими обеспечивать передачу данных по ETHERNET/SNMP, подключены к сетевым коммутаторам заказчика с выделенной VPN под систему мониторинга. К указанным системам относятся источники бесперебойного питания ИБП, блоки распределения питания PDU и шкафы ПВУ/ВУ.
При некоторых условиях необходимо дополнительно обеспечивать возможность восстановления связи с оборудованием систем автоматизации и диспетчеризации при пропадании основного канала. Контроллеры WAGO-I/O-SYSTEMS способны восстановить связь посредством GSM-канала, а также использовать технологию DynDNS для восстановления связи при отсутствии статических IP-адресов. Контроллеры можно программировать в соответствии с IEC 61131-3 при помощи всех шести cтандартизированных языков программирования в широко известной среде CODESYS версий 2.3 и 3.5. Многие компоненты этой системы выделяются своей производительностью и энергоэффективностью: в зависимости от конкретной модели энергосберегающие 32-битные ЦП работают внутри устройств в сочетании с памятью для программ и данных до 16 Мбайт. Большинство моделей контроллеров также имеет встроенный слот для SD-карт для обеспечения высочайшей производительности и гибкости. Это позволяет расширить память данных до 32 Гбайт для архивирования данных, необходимых для выполнения комплексных задач удаленного управления ЦОД.
Контроллеры серии WAGO-1/O-SYSTEM фирмы WAGO
Контроллеры системы WAGO I/O состоят из блока процессора и модулей ввода-вывода (рис. 3.1.9, а). Все его узлы устанавливаются на несущую рейку DIN35. Конструктивно каждый следующий модуль вставляется в пазы предыдущего. Внутренняя шина — плотное, устойчивое к вибрации и не нуждающееся в обслуживании соединение — образуется пружинящими позолоченными контактами, шина распределения питания — за счет автоматического соединения с помощью луженых самоочищающихся скользящих контактов (рис. 3.1.9, б). Первым в линейке модулей всегда располагается процессорный модуль, имеющий в своем составе адаптер сети, например Ethernet, Рго- fibus, Interbus, DeviceNet, CANopen, CAL, SDS, Modbus, LONWorks®, CC-Link, Peer-to-Peer, LightbusR/m FireWire™.
Рис. 3.1.9. Внешний вид контроллера WAG0-I/0 с установленными модулями ввода-вывода (а), установка модулей и элементы их соединения (б)
Существует большое количество модулей ввода-вывода специального назначения для решения отдельных задач, например инкремен- таль-энткодеры, счетчики, модули обмена данными, модули размножения потенциала и др. Комбинирование аналоговых и цифровых модулей вводов-выводов, а также специальных модулей, имеющих различные потенциалы и другие характеристики, делает возможным построение весьма специфических узлов сети.
Контроллеры фирмы OMRON
Блочный программируемый контроллер SYSMAC СРМ1А/2А. Позволяет построить систему управления емкостью до 100/120 точек входов-выходов. К ЦПУ (рис. 3.1.10) можно подключить до трех блоков расширения, в том числе аналоговые и температурные блоки.
Применение блока расширения CompoBus/S позволяет использовать контроллер как интеллектуальный сетевой терминал ввода-вывода. Модели СРМ2А поддерживают команду ПИД-регулирования и имеют часы реального времени и календарь. Время выполнения базовых инструкций — 0,64 мкс, специальных — 7,8 мкс. Объем программы до 4 кСлов. Объем памяти данных — 2 кСлова. 199 выполняемых инструкций. Имеется 256 программных таймеров/счетчиков. Индикация состояния входов-выходов. Высокоскоростные счетчики работают с частотой до 20 кГц. Программирование контроллера возможно как при помощи программатора, так и с персонального компьютера. Все модификации контроллера имеют периферийный порт, СРМ2А также имеет RS-232C. Поддерживаются следующие конфигурации связи: Host Link, 1 :N Host Link, 1:1 Link, NT Link. Под держивает графические терминалы. Монтаж на DIN-рейку или панель.
Рис. 3.1.10. Внешний вид контроллера SYSMAC СРМ1А/2А
Программируемый контроллер SYSMAC СРМ1С позволяет построить систему управления емкостью до 140 дискретных входов-выходов путем подключения к ЦПУ до пяти блоков расширения (рис. 3.1.11). Возможно подключение блоков расширения для аналоговых входных- выходных сигналов и датчиков температуры. Контроллер выполняет 199 инструкций, включая ПИД-регулирование, имеет часы и календарь реального времени. Время выполнения базовых инструкций — 0,64 мкс, специальных — 7,8 мкс. Объем программы до 4 Кслов. Объем памяти данных—2 кСлова. 256 программных таймеров/счетчиков. Высокоскоростные счетчики работают с частотой до 20 кГц. Доступны модификации ЦПУ, поддерживающие сети Device Net, CompoBus/S. Контроллер имеет периферийный и RS-232C-nopTbi. Поддерживаются следующие конфигурации связи: Host Link, 1 :N Host Link, 1:1 Link, NT Link. Программирование возможно как при помощи программатора, так и с персонального компьютера. Размеры — 90 х 133 мм.
Рис. 3.1.11. Программируемый контроллер SYSMAC СРМ2С
Программируемый контроллер СЛ. Предназначен для высокоскоростных задач, требующих высокой точности, надежности и многофункциональности (рис. 3.1.12). Широкий набор стандартных модулей ввода-вывода (8,16, 32 и 64 точки) и незаурядный набор специальных модулей (аналоговые, температурные, сетевые, модули позиционирования и др.) позволяют оптимально решить задачи автоматизации как локальных объектов, так и распределенных систем. Общее число точек ввода-вывода — 1280. Время выполнения базовой инструкции—0,08мкс.
Рис. 3.1.12. Программируемый контроллер СЛ
CJ1 поддерживает наиболее распространенные сети и позволяет обрабатывать данные с панелей оператора, температурных контроллеров, частотных регуляторов и других устройств. При использовании Ethernet или Controller Link можно передавать большие потоки информации на верхний уровень и в другие сети. Использование протокола MACRO позволит обеспечить связь с 32 устройствами на каждый порт.
Наличие PC Card (Flash-карты) обеспечивает хранение больших объемов информации любого типа и возможность удобной обработки записанных данных. Поддержка F1 NS-протокола обеспечит прозрачную связь с узлами разного уровня, находящимися в многоуровневой сети.
Контроллер достаточно компактный (высота 90 мм, глубина 65 мм).
Высокопроизводительный программируемый контроллер CS1. Имеет большее быстродействие по сравнению с другими моделями. Могут брать на себя дополнительные, не свойственные контроллерам предыдущего поколения функции, выполнять расширенную обработку данных и архивирование. Новые инструкции позволяют обрабатывать файловую память, текстовые строки, индексные регистры и многое другое.
В качестве базовой концепции предложено структурное многозадачное программирование (Task Programming). В настоящее время выпускается 9 моделей модулей центрального процессора (рис. 3.1.13). Возможность удаления реек расширения до 50 м и обработка более 5000 точек ввода-вывода, широкий набор сетевых модулей и сверхнизкое время выполнения базовых инструкций (0,04 мкс). Более 100 типов различных модулей.
Рис. 3.1.13. Программируемый контроллер CS1
Энергонезависимая память данных (DM) 448 кСлов. Все типы процессоров имеют разъем для установки карты Flash-памяти (до 48 МВ), периферийный и RS-232C порты, а также место для установки дополнительных коммуникационных плат. В номенклатуру входят модули высокой плотности на 96 точек ввода-вывода, аналоговые модули ввода- вывода с изолированными каналами, модули ввода сигналов термопар и термосопротивлений и большое количество специальных модулей.
Работает в сетях Ethernet (FTP,TCP/IP, UDP/IP); Controller Link; DeviceNet; ProfiBus DP, CompoBus/S; Host Link; NT Link; Protocol Macro; ToolBus.
В табл. 3.1.3 представлены сравнительные характеристики различных моделей контроллера CS1.