Все под контролем

На сегодняшний день в различ­ных отраслях промышленности Германии — автомобильной, управление конвейерами и автомати­зированными складами, а также при производстве продуктов питания и напитков наиболее хорошо зареко­мендовали себя контроллеры VIPA. Поскольку эта техника стала доступна и предприятиям Восточной Европы, предлагаем краткое ее описание.

Модульное построение

Все серии PLC от VIPA совместимы по системе команд с контроллера­ми Simatic S7—300 (Siemens), поэтому используется единая инструментальная система разработки (WinPLC7 фирмы VIPA или STEP 7 фирмы Siemens).

Контроллеры от данного произ­водителя построены по модульному принципу. Это значит, что пользова­тель имеет возможность оптимально подбирать состав модулей для реше­ния своей задачи и гибко модифи­цировать его при расширении или при изменении требований к системе. Все модули ввода/вывода и интер­фейсные модули обладают свойством универсальности, то есть их можно применять вместе с любым CPU соот­ветствующей серии. При этом имеется возможность выбора процессорного модуля с оптимальной производи­тельностью для решения конкретной задачи.

Процессорные модули имеют встроенную LED-шинную диагностику и мониторинг состояния программы, встроенные часы реального времени, а также литиевый аккумулятор для защиты RAM в выключенном состоя­нии. Процессорный модуль контро­леров VIPA в отличие от контролеров Siemens может работать без карточки памяти, что влияет на его стоимость.

Аккумулятор гарантируетсохранение данных в течении максимум 30 дней. В качестве внешней памяти для хранения программ, данных и исходных текстов, а также архивов используются обыкно­венные карты флэш-памяти в формате Multimedia Card.

Процессорные модули и модули рас­ширения монтируются непосредствен­но на 35-миллиметровой DIN-рейке.

Их подключение к системной шине реализуется при помощи наборных соединителей на одно, два, четыре или восемь посадочных мест, помещаю­щихся в углубление рейки. Это позво­ляет избавиться от использования специальной объединительной платы, обеспечивая при этом необходимую гибкость конфигурирования системы, когда пользователь может подобрать столько соединителей, сколько ему необходимо.

Для сокращения времени монтажа модули оснащены съемными пружин­ными клеммами Wagо, допускающи­ми подключение проводов сечением от 0,08 до 2,5 мм2, а для облегчения их разводки в состав системы вхо­дят терминальные модули. Диапазон рабочих температур от 0 до + 50 °С.

Каждый процессорный модуль оснащен разъемом MP2I, который объединяет в себе два интерфейса: MPI и RS-232. MPI — многоточечный интерфейс, реализованный на базе спецификаций стандарта EIA RS-485. Применяется для обмена данными между контроллерами S7—300 и S7—400, операторскими панелями, про­грамматорами и персональными ком­пьютерами, в том числе при загрузке программ.

Для подключения компьютера к кон­троллеру с помощью MPI необходим специальный адаптер. Поддержка интерфейса RS-232, реализованная на незадействованных контактах разъ­ема MPI, позволяет установить соеди­нение «точка-точка» с компьютером без использования MPI-адаптера, при помощи особого «зеленого кабеля», предназначенного специально для контроллеров VIPA. Посредством тако­го кабеля осуществляются загрузка и отладка проектов в CPU 11x, 21x, 31x, 51x, обмен данными с ними, напри­мер, для задач визуализации, а также загрузка конфигурации в интерфейс­ные модули IM 208 и обновление системного ПО коммуникационных и процессорных модулей.

Серия System 100V

Данные модули интеллектуального ввода/вывода с CPU часто называют интеллектуальными клеммниками. Благодаря своему компактному дизай­ну и удачному соотношению цена/производительность контроллеры серии System 100V особенно хорошо подходят для приложений с небольшим количеством точек ввода/вывода. Однако совместимость с SIMATIC S7—300 по набору инструкций и развитые коммуникационные возможности позволяют использовать их и в достаточно сложных задачах, требующих распределенного управления, в том числе в комбинации с другими контроллерами компании VIPA и третьих производителей.

В состав семейства входят несколько моделей контроллеров со встроенными каналами ввода/вывода и с поддержкой функций формирования сигналов прерывания, быстрых счетчиков и импульсных выходов. Количество каналов ввода/вывода может быть увеличено с помощью модулей расширения. В жестком корпусе процессорного модуля размещается до 32 каналов ввода/вывода. Первые 4 входа можно использовать как счетные (до 30 кГц) или как сигнальные модули, последние 2 выхода со всех выходов возможно использовать как импульсные выходы (до 50 кГц). Свойства и поведение входов/выходов определяется в инструменте проектирования при параметризировании CPU, при аппаратной конфигурации.

Функция «сигнальные входы» означает, что прерывание инициировано после перекрытия задержки времени и собственно прерывания. В зависимости от вида прерывания время задержки — это период, пока сигнал присутствует или отсутствует, когда прерывание уже запущенно. Сигнальный выход срабатывает, когда текущее значение достигло значения вставки (настраивается). Счетчики могут работать в нескольких режимах: работа с инкрементальным энкодером, счет до достижения установленного значения, вычисление периода повторяющихся событий, счет в прямом и обратном направлении.

Последние два выхода могут быть сконфигурированы как импульсные с широтно-импульс-ной модуляцией (PWM) с максимальной частотой до 50 кГц. Через конфигурацию инициализируется время, CPU вычисляет последовательность импульсов в соответствии с соотношением импульс/пауза.

Кроме того, на фронтальной стороне размещены 2 потенциометра для прямого ввода аналогового значения, которые могут быть использованы как задатчики, или для других целей, что позволит экономить на покупке дополнительных аналоговых модулей. Потенциометры занимают 1 вход каждый. Назначение адресов осуществляется через инструмент проектирования в параметрах CPU.

В это же семейство входят модули распределенного ввода/вывода для сетей PROFIBUS и CANOpen.

Кроме того System 100V — единственное в мире семейство контроллеров такого класса, специально разработанное для работы в сети Profibus в качестве ведомых. То есть, кроме «интеллектуальных» процессорных модулей в линейке System 100V имеется широкий выбор непрограммируемых модулей удаленной периферии Profibus DP (ведомых) с интегрированными дискретными и аналоговыми каналами ввода/вывода.

Хотелось бы подчеркнуть, что по соотношению цена/количество каналов модули удаленного доступа System 100V наиболее выгодные.

Данные модули идеально подходят для задач, где по сети необходимо передавать небольшое количество каналов с каждой станции Slave. Модули позволяют осуществлять передачу со скоростью до 12 MБ для Profibus-DP и скоростью 10 кБ — 1 МБ для CANopen. Все модули имеют интерфейс RS485.

С помощью модулей расширения есть возможность увеличить количество вводов/выводов /catalog/700/CPU 11x. Большинство модулей обладают богатыми возможностями настройки и конфигурирования, позволяя подключать аналогового ввода разнообразные датчики и другие источники сигналов.

Возможно измерение напряжений в диапазонах 0...50 мВ, ± 10 В, ± 4 В, ± 400 мВ и токов в диапазонах ± 20 мА и 4...20 мА. Модуль позволяет гибко настраивать время преобразования и проводить сглаживание входного сигнала. Таким образом, один и тот же модуль можно использовать для решения самых различных задач. Возможно увеличение до 4 модулей расширения входов/выходов.

Программирование для систем VIPA типа 100V, 200V, 300V PLC и SIMATIC-S7 типа S7—300, S7—400 и совместимых устройств осуществляется как в среде WinPLC7 от VIPA, так и в STEP7 от Siemens. Программирование контроллера System 100V возможно с помощью Light Ver sion (легкая версия), которая поставляется с каждым CPU System 100V бесплатно. Данная версия работает только с System 100V, но можно использовать обновленную полную версию WinPLC7. Программа пользователя может использовать до 8192 маркеров, до 128 таймеров и до 256 счетчиков.

Что касается блоков, то программа может состоять максимум из 1024 функциональных блоков и функций, 2047 блоков данных. Программа при необходимости может быть сохранена на MMC-карту (контроллер может работать без ее использования). Завершенная программа, написанная на одном из трех языков — STL, FBD или LAD может быть проверена на компьютере без аппаратного обеспечения, используя режим симуляции.

Серия System 200V

В эту группу входят модульные контроллеры, с равным успехом подходящие для создания как централизованных, так и распределенных систем управления. Она отличается большим разнообразием процессорных модулей, ориентированных на применение в системах управления средней величины (от 100 до 1000 сигналов ввода/вывода), и модулей расширения для них. CPU 214...216 совместимы по набору инструкций с контроллерами SIMATIC S7—300 и могут программироваться как с помощью ПО WinPLC7 (VIPA), так и с помощью STEP 7 (Siemens), а модули CPU 241...244 программируются при помощи пакета STEP 5.

Кроме процессорных модулей, в состав серии входят модули ввода/ вывода, интерфейсные модули для PROFIBUS-DP, CANOpen, DeviceNet, Interbus-S и RS-485, а также устройства распределенной периферии для этих промышленных сетей. И в эту же серию входит CPU 288, который представляет собой компактный IBM PC-совместимый контролер и может программироваться на языках высокого уровня.

Программное обеспечение для контроллеров серии System 200V может создаваться как с помощью стандартной среды разработки STEP 7, так и посредством применения недорогих пакетов с ограниченной функциональностью WinPLC7 и WinNCS.

Одной из главных особенностей контроллеров этой серии является универсальность. Хорошо известно, что использование распределенной архитектуры АСУ ТП на базе цифровых интерфейсов передачи данных имеет целый ряд преимуществ перед решениями на основе классической централизованной архитектуры. Среди них можно упомянуть снижение затрат на развертывание и обслуживание кабельной сети, повышение надежности за счет уменьшения количества соединений, улучшение помехоустойчивости, преимущества при расширении системы и т. д.

Однако централизованная архитектура и сейчас находит свое применение там, где количество каналов не очень велико и всю систему управления можно сосредоточить на небольшой площади. С помощью модулей System 200V можно создавать системы сбора данных и управления как с централизованной, так и с распределенной архитектурой.

Другой их важной особенностью является поддержка открытых интерфейсов, широко применяемых в промышленности. Наличие коммуникационных модулей для Ethernet создает возможность для подключениядопол-нительных аппаратных средств, например, панельных компьютеров для построения человеко-машинного интерфейса, и облегчает интеграцию отдельных производственных участков в информационную сеть предприятия.

С помощью стандартных промышленных интерфейсов, таких, как PROFIBUS, DeviceNet и CANOpen, становится возможным использовать устройства этой серии System 200V совместно с оборудованием других производителей. Каждый ведомый модуль (coupler) поддерживает подключение до 32 м.

Серия System 300V

В данную серию входят модели процессорных модулей с различными коммуникационными возможностями, что подходит для создания систем управления с большим количеством сигналов, а также для задач, критичных ко времени выполнения. В процессорный модуль встроены RAM- и FLASH-память. Считается, что по функциональности эти CPU условно соответствуют аналогичным номерам S7—300. При этом однотипные процессоры от VIPA имеют больший объем памяти: CPU 315 с Profibus DP — (рабочая/загружаемая) 120/160 кБ, CPU317 — 512/1024 кБ, и больший объем коммуникационных возможностей.

Процессорные модули CPU 31x, кроме интерфейса MP2I, содержат также встроенные интерфейсы PROFIBUS-DP (Master), PROFIBUS-DP (Slave), CANOpen (Master), CANOpen (Slave), Industrial Ethernet-CP 343 с RJ45 для TCP/IP соединения. Ведомыми узлами могут являться модули распределенной периферии серий 100V, 200V и 300V, а также других производителей — Wago и Siemens.

Программирование всех процессоров 31х осуществляется на языке STEP7 с помощью оригинального ПО фирмы Siemens (предпочтительно) или WinPLC7 + WinNCS (WinNCS — конфигурационный пакет фирмы VIРА для сетей Profibus и Industrial Ethernet).

Серия System 300S

Особого внимания заслуживает последняя разработка фирмы — серия высокоскоростных CPU System 300S, совместимых со STEP 7, которые построены на базе микросхемы Speed7 фирмы ProfiChip GmbH, что позволило значительно увеличить быстродействие контроллера. В результате операции над числами с плавающей запятой выполняются всего за 84 нс, а время выполнения цикла типовой задачи, состоящей из 100 тыс. инструкций, может быть чуть более 2 мс.

В серию высокоскоростных CPU входят процессорные модули CPU 315S, 314S и 317S, а также Slot-PLC CPU 517S. Причем модули CPU 314S и 317S оснащены высокоскоростной параллельной шиной SpeedBus для обмена с модулями расширения, которая при использовании соответствующих модулей обеспечивает очень быструю реакцию системы на изменение состояния параметров объекта.

При возможности подключения на систему, построенную с использованием SpeedBus, 2—6 модулей, они не входят в суммарное количество модулей, которые использует процессор.

Серия System 500V

Контроллеры данной серии представляют собой так называемый Slot — PLC — карту в формате PCI, устанавливаемую в корпус промышленного компьютера и оснащенную интерфейсом PROFIBUS-DP.

Благодаря большому объему памяти и высокой производительности эти контроллеры способны решать сложные задачи, а шина PCI позволяет при этом с высокой скоростью вести обмен данными с компьютером. На плате имеется разъем для подключения внешнего источника питания, что позволяет контроллеру решать свои задачи даже тогда, когда компьютер выключен.

В качестве программного интерфейса с прикладными программами пользователя применяется OPC-сервер, входящий в комплект поставки PLC. Программирование такого контроллера можно осуществлять при помощи STEP 7.

Кроме всего перечисленного, фирмой VIPA предлагаются процессорные и периферийные модули для SIMATIC S5, широкий набор текстовых дисплеев и графических операторских панелей, предназначенных для создания человеко-машинного интерфейса, а также системы разработки программного обеспечения для контроллеров VIPA и Siemens

Версія для друку