Концептуальной основой проекта являлось не просто разработка нового ряда контроллеров, а создание единойтехнологии построения элементов и систем автоматики произвольного масштаба (от 1 до нескольких тысяч каналов ввода-вывода) и структуры.

Эта технология ориентирована на решение следующих задач:

1. Решения на базе технологии СМ9107

Технология СМ9107 основана на следующем:

Применение указанных принципов положено в основу комплекса эксплуатационных характеристик контроллеров семейства СМ9107, таких как:

в совокупности обеспечивают требуемый уровень надёжности систем при низких затратах на их разработку, развёртывание, обслуживание и дальнейшую модернизацию.

2. Размерные группы ПЛК СМ9107

Технология СМ9107 вывела на рынок средств автоматизации новый класс ПЛК под маркой МИК СМ9107, представляющие собой конструктор из элементов нескольких “размерных групп” для построения систем промышленной автоматики.

Общей и основной особенностью всех указанных “размерных групп” ПЛК МИК СМ9107 является применение единой системы базовых схемотехнических, программных и системных решений для построения ПЛК различного масштаба, представляющих основу технологии СМ9107. Применение единой технологии позволило свести решение многообразия возникающих задач фактически к конструктивной перекомпоновке надёжных апробированных решений, что позволило совместить надёжность устройств МИК СМ9107 с простотой и низкой стоимостью их применения.

В частности, технология СМ9107 позволяет совмещать преимущества централизованных и распределённых систем при решении конкретных задач. Так, многоканальный крейтовый ПЛК МИК СМ9107-ВМ, обеспечивающий минимизацию соотношения “цена-на-канал” для задач с высокой централизацией ввода-вывода и обработки, представляет реализацию в едином конструктиве 2-уровневой сетевой архитектуры, которая эквивалентна территориально-распределённой системе на базе блоков МИК СМ9107-MX и отличается упрощениями и сокращениями (например, в организации питания, внутренней шины, конструктивными), вытекающими из локализации такой системы в одном конструктиве.

В свою очередь контроллеры МИК СМ9107-MX выполнены на базе схемотехнических решений, положенных в основу компонентов нижней “размерной группы” - малоканальных СМ9107-SХ, созданных для систем, ориентированных на приоритет преимуществ децентрализации перед аспектом “цена-на-канал”. В результате, достигается качественно новое сочетание экономических и надёжностных параметров при исключительно высокой производительности (реактивности).

Номенклатура УСО всех 3-х размерных групп ПЛК МИК СМ9107 перекрывает широкий спектр сигналов ввода-вывода за счёт минимизации и унификации аппаратной обработки сигналов и акцента на программную обработку.

ПЛК МИК СМ9107 выпускаются в следующих размерных группах, отличающихся конструктивным исполнением:

Аналоговые входы:

Дискретные входы:

Аналоговые выходы:

Дискретные выходы:

Тип выходного ключа: “сухой контакт” или открытый коллектор.

Коммутация цепей постоянного тока (до 50 В, до 1А) – на базе оптореле. Тип управления – статический, ШИМ (в том числе, “больше-меньше”), ЧИМ, КИМ – выбирается программно. Частота выходного сигнала – до 20 кГц. Коммутация переменного тока – на базе оптосемисторов со схемой безударного включения (при переходе через “0”).

Габаритный и ценовой фактор устройств ввода-вывода нижней размерной группы (МИК СМ9107-SX) позволяют рассматривать эти блоки как интеллектуальную гальваническую развязку с преобразованием сигнальной информации в цифровую (с необходимой пользователю программной обработкой даже на этом уровне).

Сводная таблица модулей МИК СМ9107 приведена в приложении 1.

2.1 Система интеллектуальных УСО (ИУСО) МИК СМ9107–SX и –МX

Наименьшая “размерная группа” - малоканальные (до 4 сигналов) ПЛК семейства СМ9107-SХ (пример на рис. 1). Признаком устройств этой группы является не собственно количество каналов, а то, что это устройство является минимальным (элементарным) ПЛК (со схемой на “1 чипе” и определённым небольшим набором каналов сигнального и сетевого сопряжения) в конструктивно самостоятельном исполнении. Контроллеры имеют микроблочное исполнение с монтажем на рейку DIN-35 и удовлетворяют спецификации IP20.

При использовании только одного канала в аналоговых модулях СМ9107-SХ они являются альтернативой блокам аналоговой развязки, выпускаемым многими зарубежными фирмами (Analog Devices, Grey Hill и др.). Однако, модули СМ9107-SХ имеет следующее преимущества: на выходе блока развязки не аналоговый сигнал, а защищенный цифровой протокол. Кроме того, пользователь может определить необходимый ему алгоритм обработки сигнала уже на этом уровне системы. В расчёте на такое (в основном) применение предусмотрен вариант комплектации блоков МИК СМ9107-SX 2х-строчным дисплеем (ЖКИ с подсветкой).

“Средний” конструктив CM9107-MX обеспечивает удвоение каналов сопряжения и, таким образом, при полной функциональной идентичности обеспечивает уменьшение соотношения “цена-на-канал”. Такой конструктив может комплектоваться контрольным пультом управления и индикации.

Клеммники блоков – для электромонтажа “под отвёртку”. Предусмотрены прямой и зеркальный варианты исполнения блоков, ориентированные на различную организацию электромонтажа в “КИПовском” пространстве.

Блоки СМ9107-МХ могут комплектоваться 2-строчным диспелеем и клавиатурой.

Все устройства СМ9107-SX и -МХ имеют цифровой канал многоточечного подключения в управляющую систему. Используется надёжный и недорогой интерфейс RS485 с протоколом Modbus (ModbusPlus). Поддерживаются стратегии “ведущий-подчинённый”, “издатель-подписчик” а также передача функций (маркера) ведущего узла, позволяющие легко организовать сеть с необходимым сочетанием вертикального и горизонтального (одноуровневого) потоков информации, создавать произвольные схемы резервирования (и вообще, перемещения сервиса).

С учётом высокой функциональной самостоятельности такого блока УСО благодаря возможностям реализации на уровне любого ПЛК МИК СМ9107 значительного объёма пользовательских алгоритмов обработки и управления, требования к пропускной способности межблочного цифрового канала резко снижаются вплоть до скоростей обмена в диапазоне от 9600 Бит/c до 115200 Бит/c.

При построении информационных систем модули УСО СМ9107-SX и –MX могут быть просто подсоединены к инженерной/операторской станции (к компьютеру). Если необходима управляющая система, то модули ввода/вывода подключаются к контроллеру технологического узла МХ1750, который является мастером подсети модулей ввода/вывода, имеет канал сетевого включения в управляющую систему объекта и реализует алгоритмы управления, обеспечивающие функциональную самостоятельность всей подсистемы.

Все блоки СМ9107–SX и –MX программируются в составе системы (без демонтажа). Реактивность контура управления средней сложности на уровне 1 блока от 1 до 100 мс. Реактивность контура на базе сегмента 50-500 мс.

Все модули имеют средства энергонезависимого хранения оперативной информации (в частности, архива событий и трендов, параметров алгоритма, накопленных значений для продолжения обработки после включения). Средства синхронизации часов всех блоков сети обеспечивают возможность ведения распределённого по блокам синхронизированного архива событий и трендов.

Электропитание блоков СМ9107–SХ и –MX – от сети нестабилизированного постоянного напряжения 9 – 40 В. Схема блоков выдерживает пропадания питания до 100 мс со скважностью не более 50 % (для базового исполнения). Это, в частности, позволяет использовать для питания сеть переменного напряжения 12 – 30 В (действующее значение). Потребляемый ток блоков в базовом исполнении – 30-60 мА, что позволяет компоновать территориально-распределённые системы с единым удалённым источником питания и одним недорогим кабелем (с 2 витыми парами: одна - RS485, другая - питание).

2.2 Компоновка систем на базе элементов СМ9107–SХ и –МХ

Эффективность применения блоков СМ9107–SX и –MX определяется следующим:

2.3 Многоканальный ПЛК СМ9107–ВМ

8-местный конструктив обеспечивает прямое подключение (по отдельности): до 128 дискретных входов “сухой контакт”, до 64 дискретных выходов “сухой контакт”, до 48 аналоговых входов низкого / среднего уровня, до 64 аналоговых выходов среднего уровня, до 256 цифровых датчиков температуры сети microLAN, и множества смешанных сочетаний, а также – подключение локальных пультов.

В отличие от сети на базе СМ9107–SX и –MX в СМ9107–ВМ в качестве шины используется быстродействующий канал SPI (до 2 Мбит/c), что позволяет сократить максимальное время реакции всей 2-х уровневой подсистемы на базе СМ9107–ВМ до значения 1 мс.

Исполнение СМ9107-ВМ позволяет существенно снизить соотношение “цена-на-канал” и может быть эффективным для ситуаций с высокой концентрацией смешанных каналов (около 1000) и с размещением (в приборных стойках) в машинных залах.

3. Инструментальные средства

Единая инструментальная среда для всех устройств МИК СМ9107 ориентирована на рациональную организацию разработки и обслуживания системы автоматизации. Одним из основных условий такой рациональной организации на практике является закрепление всей системы целикомза одним специалистом, который должен персонально отвечать за ее работоспособность. (Альтернативная специализация по отдельным элементам обычно ведёт к тому, что система как целое становится жертвой коллективной безответственности.)

Возможность одному специалисту вести систему целиком обеспечивается CASE-системой CONfield, включающей инструментальные средства комплексного решения вопросов, возникающих при разработке и обслуживании системы, причем эти средства не требуют от специалистов служб КИПиА или АСУ знаний, выходящих за рамки их должностных обязанностей и ориентированы на их квалификацию и их понимание автоматизации.

Общими методами организации интерфейса всех программ CASE-системы CONfield являются следующие:

ASE-система CONfield, представляя собой пограммную часть конструктора СМ9107, обеспечивает построение (распределённого) приложения автоматизации с единым пользовательским интерфейсом уровня IEC1131-3, отличаясь от широко распространённых CASE-систем кардинальным расширением спектра поддерживаемых микроконтроллерных платформ в сторону 8- и 16- разрядных (имеющих неоспоримые преимущества по объёмам выпуска и цене, вариантности исполнения и некоторым другим показателям при вполне достаточных ресурсах в контексте технологии СМ9107).

CASE-система CONfield включает в себя пять базовых блоков ПО:

Блочная компонентная структура CONfield обеспечивает гибкости компоновки инструментальной среды в соответствии с решаемой задачей и существенно упрощает её поддержку и масштабирование.

Опыт применения технологии СМ9107, компонентов МИК СМ9107, инструментальных средств CONfield при решения разнообразных задач АСУТП промышленных предприятий горно-добывающей и металлургической отрасли, а также опыт решения задач встаиваемой автоматики продукции группы опытных заводов объединения “Нефтеавтоматика”, другие внедрения, - подтверждают расчёты на качественно новый уровень надёжности (готовности) систем при снижении затрат на их разработку, развёртывание, обслуживание и развитие.

Контроллеры МИК СМ9107 выпускаются серийно с 1999, имеют сертификат соответствия и включены в реестр средств измерения.

Назад