Будь-який протокол – за проводами: рішення Texas Instruments для PLC-систем передачі даних. Технологія PLC (Power Line Communication)

Інтерфейс для підключення датчиків та виконавчих механізмів, званий скорочено AS-i, є комунікаційною системою, що призначена для використання на нижньому рівні ієрархії промислового автоматизованого комплексу – рівні керованого процесу. Неодмінний атрибут цього рівня – розвинена мережа з'єднувальних кабелів, що заміщується одним єдиним кабелем AS-інтерфейсу. За допомогою AS–i кабелю та провідного пристрою AS-інтерфейсу найпростіші бінарні датчики та виконавчі пристроїможуть підключатися до засобів управління на польовому рівні за допомогою модулів інтерфейсу AS.

Місце AS-інтерфейсу в системі автоматизації

AS-interface- Це найменування продуктів сімейства SIMATIC, призначених для реалізації AS-i технології. У складі продукції для AS-інтерфейсу фірма випускає інтерфейсні модулі провідних пристроїв для ПК у промисловому виконанні та програмованих контролерів. Номенклатура провідних інтерфейсних модулів безперервно розширюється.

Наступна діаграма ілюструє положення, яке займає інтерфейс AS в рамках системи автоматизованого управління.

Рисунок 1 Інтерфейс AS у системах АСУ

Відмінними рисами AS-інтерфейсу є такі основні характеристики:

  • AS-інтерфейс оптимальний для підключення бінарних датчиків та виконавчих механізмів. Кабель AS–i використовується як для обміну даними між датчиками/виконавчими механізмами (відомими пристроями AS–i) та провідним пристроєм AS–i, так і для подачі напруги живлення на датчики/виконавчі механізми.
  • Простіший та економічніший монтаж з'єднань. Завдяки використанню методу проколювання ізоляції спрощується монтаж кабелю та досягається висока гнучкість, необхідна для побудови деревоподібної топології.
  • Малий час реакції: провідному пристрою AS-i потрібно не більше 5 мс для циклічного обміну даними з 31 вузлом мережі.
  • Як вузли (AS–i ведомих) кабелю AS–інтерфейсу можуть виступати або датчики/виконавчі механізми з вбудованим AS–i інтерфейсом, або модулі AS–i, до яких можна підключити до 4 звичайних бінарних датчиків/виконавчих механізмів.
  • При використанні стандартних AS-i модулів на кабелі AS-i може бути до 124 виконавчих механізмів/датчиків.
  • Якщо використовуються AS–i модулі з розширеним режимом адресації, один провідний пристрій з розширеним режимом адресації може працювати до 186 виконавчих механізмів і 248 датчиків.
  • Розширені провідні пристрої AS-інтерфейсу сімейства SIMATIC NET забезпечують надзвичайно простий доступ до аналогових датчиків/виконавчих механізмів або модулів, функціонування яких відповідає профілю відомих пристроїв AS-інтерфейсу 7.3/7.4.

AS–i – відкритий стандарт для побудови мереж на рівні керованого процесу

Електричні та механічні характеристики AS-інтерфейсу були розроблені за участю одинадцяти компаній, що спеціалізуються в галузі бінарних датчиків та виконавчих механізмів. Специфікації доступні для всіх компаній, що мають відношення до цієї галузі. AS-інтерфейс є відкритим гетерогенним стандартом. За просування та розповсюдження AS-i систем відповідає "Асоціація підтримки інтерфейсів для підключення бінарних виконавчих механізмів і датчиків у шину" ("Asociation AS-i"). Зокрема, Асоціація відповідає за специфікації, характеристики, стандартизацію, сертифікацію та користувальницьку інформацію загального призначення.

Для високошвидкісного інформаційного обміну.

У цій технології, заснованої на частотному розділенні сигналу, високошвидкісний потік даних розбивається на кілька низькошвидкісних, кожен з яких передається на окремій частоті з наступним об'єднанням в один сигнал.

При цьому PLC-пристрої можуть «бачити» та декодувати інформацію, хоча звичайні електричні пристрої- лампи розжарювання, двигуни тощо - навіть «не здогадуються» про присутність сигналів мережевого трафікута працюють у звичайному режимі.

У теперішній моменттехнологія широко використовується в Європі та Америці.

Технічні основи технології PLC

Основою технології PowerLine є використання частотного поділу сигналу, при якому високошвидкісний потік даних розбирається на кілька відносно низькошвидкісних потоків, кожен з яких передається на окремій частоті, що піднесе, з подальшим їх об'єднанням в один сигнал. Реально в технології PowerLine використовуються 84 частоти, що піднесуть, в діапазоні 4-21 МГц.

  • Не вимагає налаштувань
  • Більш стабільний зв'язок
  • Велика безпека інформації
  • Підходить для передачі Multicast-трафіку, наприклад IPTV
  • На якість зв'язку не впливає матеріал та товщина стін у квартирі
  • У РФ не потрібна реєстрація обладнання в Роскомнагляді

Недоліки

Альянс виробників

Декілька великих лідерів на ринку телекомунікацій об'єдналися в альянси, один з яких отримав назву HomePlug Powerline Alliance, а інший Universal Powerline Assosiation (UPA) з метою спільного проведення наукових досліджень та практичних випробуваньПрототипом PowerLine є технологія PowerPacket фірми Intellon, покладена в основу для створення єдиного стандарту HomePlug1.0 specification (прийнятий альянсом HomePlug 26 червня 2001 р.), в якому визначено швидкість передачі даних до 14 Мб/с.

Застосування технології PLC

Підключення до Інтернету

PLC в Російській Федерації

Комерційний проект надання послуг домашнім користувачам із використанням PLC (стандарт UPA) стартував у 2006 році. Компанія «СПАРК» (торгова марка холдингу «Електро-ком») збудувала пілотну мережу в московському районі Тушино. Надалі, компанія почала працювати в інших районах Москви та містах Калуга, Рязань, Нижній Новгород, Ростов-на-Дону.

У вересні 2008 року з'явилися новини про продаж абонентської мережі в Москві інтернет-провайдеру 2КОМ, який планує перевести підключення абонентів на технологію Ethernet.

Регіональні компанії-партнери «СПАРК» при цьому продовжили роботу, надаючи послуги на базі технологій як PLC, так і Ethernet.

Рішення на основі PLC також пропонують компанії "ВОКС Телеком" з Москви, Tellink з Санкт-Петербурга та "Гіперком" з Волжської Волгоградської області.

Деякі з моделей електронних електролічильників російського виробництвамарки "Меркурій" мають функцію передачі даних про зібрану ними інформацію за технологією PLC.

Устаткування

Побутові PLC-модеми можна придбати у роздрібній торгової мережі. Виробники, PLC-модемів, що продаються в Росії: Гіперком DefiDev, TelLink, QLAN, D-Link, Q-tech, ZyXEL, TP-Link.

Посилання

  • Відповіді на найчастіші питання щодо широкосмугових модемів 200Мбіт
  • Інтернет через розетку
  • Технологія PLC – телекомунікації по мережах електроживлення. Журнал «Мережі та системи зв'язку», А. В. Никифоров, №5/2002 р.
  • Часті питання з обладнання та технології "інтернет через електромережу"

Примітки


Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "Power line communication" в інших словниках:

    Power line communication- або Power Line Carrier (PLC), або як відомо, як Power Line Digital Subscriber Line (PDSL), mains communication, Power Line Telecom (PLT), Power Line Networking (PLN), або Broadband over Power Lines (BPL) є системами для перевезення data on a conductor… … Wikipedia

    power line communication- noun The distribution of data and other signals за допомогою електричної напруги wires … Wiktionary

    Power line carrier communication- (PLCC) є основним чином використані для телекомунікацій, тел.

    Power Line Carrier- Але в Trägerfrequenzanlage (TFA) безіїхнет людина Anlagen zur Sprach oder Datenübertragung über Kommunikations oder Stromnetze, indem die Signale auf eine oder mehrere Trägerfrequenzen moduliert werden. Ein Vorteil des Systems ist, dass vorhandene… … Deutsch Wikipedia

    Overhead power line- Цей article is about power lines for general transmission of electrical power. Для overhead lines використовується для моторних доріг і вантажних автомобілів, viz Overhead lines. Transmission lines in Lund, Sweden … Wikipedia

    Power over Ethernet- або PoE technology describes a system to transfer electrical power, along with data, to remote devices over standard twisted pair cable in ethernet network. Ця технологія використовується для використання IP-телефонів, бездротових LAN access points, ... ... Wikipedia

Технології зв'язку з електромережі (Power Line Communication, PLC) активно розвиваються і стають все більш затребуваними у всьому світі. І Росія – не виняток. Їх використовують при автоматизації технологічних процесів, організації систем відеоспостереження і навіть для управління розумним будинком.

Дослідження у сфері передачі з використанням електромережі ведуться досить давно. Колись застосування PLC гальмувала низька швидкість передачі даних та недостатня захищеність від перешкод. Розвиток мікроелектроніки та створення сучасних, а головне більше продуктивних процесорів(чіпсетів), дали можливість використовувати складні способи модуляції для обробки сигналу, що дозволило значно просунутися вперед у реалізації PLC. Однак про реальні можливості технології зв'язку з електромережі досі знають лише деякі фахівці.

Технологія PLCвикористовує електричні мережі для високошвидкісної передачіданих і заснована на тих же принципах, що і ADSL, яка застосовується для передачі даних телефонної мережі. Принцип роботи наступний: сигнал високої частоти (від 1 до 30 МГц) накладається на звичайний електричний сигнал (50 Гц) із застосуванням різних модуляцій, а сама передача сигналу відбувається через електричні дроти. Обладнання може прийняти та обробити такий сигнал на значній відстані - до 200 м. Трансфер даних може здійснюватися як по широкосмуговим (BPL), так і вузькосмуговим (NPL) лініям електропередачі. Тільки у першому випадку передача даних йтиме зі швидкістю до 1000 Мбіт/с, тоді як у другому значно повільніше — лише до 1 Мбіт/с.

На межі швидкості?

Сьогодні користувачам доступні технології PLC третього покоління. Якщо в 2005 році, з появою стандарту HomePlug AV, швидкість передачі даних зросла з 14 до 200 Мбіт/с (це достатньо для надання так званих «Triple Play» послуг, коли користувачам одночасно надаються високошвидкісний доступ в інтернет, кабельне телебаченняі телефонний зв'язок), останнє покоління PLC використовує вже подвійний фізичний рівень передачі — Dual Physical Layer. Разом з FFT OFDM застосовується Wavelet OFDM-модуляція, тобто ортогональне частотно-розділене мультиплексування, але із застосуванням вейвлетів. Це дозволяє в кілька разів підняти швидкість передачі даних до 1000 Мбіт/c.

Однак важливо розуміти, що йдеться про фізичну швидкість. Реальна швидкість передачі залежить від багатьох чинників і може бути у рази менше. Якість електропроводки в будинку, скручування в лінії, її неоднорідність (наприклад, в алюмінієвій проводці загасання сигналу сильніше, ніж у мідній, що скорочує дальність зв'язку приблизно вдвічі) — все це деструктивно впливає і на фізичну швидкість і якість передачі даних. Також PLC - всі адаптери повинні знаходитися на одній фазі електричної мережі, в електромережі між адаптерами не повинно бути гальванічних розв'язок (трансформаторів, ДБЖ), пілоти, фільтри та ПЗВ знижують швидкість передачі даних. Виняток - QPLA-200 v.2 та QPLA-200 v.2P, т.к. Особливістю даних адаптерів є унікальна технологія Clear Path. Використовуючи технологію Clear Path, можна створити мережу навіть тоді, коли PLC пристрої підключені різних фаз, тобто. ця технологія динамічно вибирає менш зашумлені канали передачі інформації, цим збільшуючи швидкість передачі. В одній PLC-мережі можуть бути до 8 пристроїв.

Говорячи про PLC-технологію, за швидкість прийнято брати напівдуплексну або односпрямовану швидкість. Тобто якщо зазначена швидкість дорівнює 200 Мбіт/c, то реальна становитиме 70-80 Мбіт/c. У реального життяфізичну швидкість з великою впевненістю можна ділити навпіл, і пропорційно зменшувати на 10% при підключенні кожного потужного домашнього пристрою - праска, чайник, кондиціонер, холодильник та ін.

У звичайних побутових умовах по проводам з допомогою PLCсигнал може передаватися на відстань близько 200 м. Наприклад, будинок площею 200 кв. м можна покрити без проблем. Якість зв'язку при цьому залежатиме від якості електричної мережі. Перешкодою для проходження сигналу може стати звичайний мережевий фільтр, який часто буває вбудований в подовжувач безперебійного живленнячи трансформатор. Слід пам'ятати і те, що розповсюдження мережі електропроводкою обмежується електричним щитком із запобіжниками. Тож створити мережу, наприклад, із сусідом по квартирі не вийде. Для цього краще підійде Wi-Fi.

Плюси та мінуси PLC

PLC-технології, безумовно, заслуговують на увагу, проте поряд з плюсами, у них є і очевидні недоліки. Але про все по порядку. PLC допомагає налагодити якісне надання послуг Triple Play, не вимагає прокладання проводів для передачі даних, а отже, і додаткових витрат. Швидкий монтаж і можливість підключення до існуючих мереж теж очко на користь PLC. Крім того, PLC-мережа можна легко розібрати та налаштувати, наприклад, при переїзді офісу в іншу будівлю. Така мережа легко масштабується - можна організувати практично будь-яку її топологію з мінімальними витратами (залежно кількості додаткових PLC-адаптерів). У складних умовах (залізобетонні конструкції, високий рівеньелектромагнітних перешкод) на відміну від бездротових технологій Wi-Fi, WiMAX та LTE PLC-мережа буде працювати без збоїв. При цьому за рахунок застосування самих сучасних алгоритмівшифрування забезпечена та безпечна передача даних через мережу.

Недоліків у PLC менше, але знати про них варто. По-перше, пропускна спроможність мережі електропроводкою ділиться між усіма її учасниками. Наприклад, якщо в одній PLC-мережі дві пари адаптерів активно обмінюються інформацією, швидкість обміну для кожної пари становитиме приблизно по 50% від загальної пропускну здатність. По-друге, на стабільність та швидкість роботи PLC впливає якість виконання електропроводки (наприклад, мідного та алюмінієвого провідника). І по-третє, PLC не працює через мережеві фільтри та джерела безперебійного живлення, не обладнані спеціальними розетками PLC Ready.

Застосування PLC на практиці

Сьогодні PLC знаходить широке практичне застосування. У зв'язку з тим, що технологія використовує існуючу електромережу, вона може бути використана в автоматизації технологічних процесів для зв'язування блоків автоматизації електропроводами (наприклад, міські електролічильники).

Нерідко PLC застосовують при створенні систем відеоспостереження або локальної мережіу невеликих офісах (SOHO), де основними вимогами до мережі є простота реалізації, мобільність пристроїв та легка масштабованість. При цьому як вся офісна мережа, так і її окремі сегменти можуть бути побудовані за допомогою PLC-адаптерів. Часто до вже існуючої офісної мережі необхідно включити віддалений комп'ютерабо мережевий принтер, розташований в іншій кімнаті або навіть в іншому кінці будівлі, за допомогою PLC-адаптерів цю проблему можна вирішити за кілька хвилин.

Крім того, PLC-технологія відкриває нові можливості для реалізації ідеї «розумного» будинку, в якому вся побутова електронікамає бути зав'язана до єдиної інформаційної мережі з можливістю централізованого управління.

Технологія передачі даних мереж електроживлення (PLC — power line communications) дозволяє ввести автоматизовану систему управління в нову або вже існуючу інфраструктуру, мінімізуючи витрати при розробці проекту інфраструктури, і під час прокладання додаткових мереж передачі.

Ідея PLC започатковується з 1838 року, коли Едвард Дейві запропонував використовувати подібну технологію для дистанційного вимірювання рівнів напруги батарей на Ліверпульській телеграфній системі. Однак лише з появою сучасних компонентів, що дозволяють бюджетно реалізувати необхідну обчислювальну потужність(OFDM, про який буде сказано нижче, досить довго «пилився на полиці» через складність реалізації), технологія PLC дійсно стала актуальною і доступною в промисловому та домашньому секторах, забезпечивши необхідну надійність, швидкість і простоту розгортання.

В даний час PLC використовується в основному в системах енергообліку, простої автоматизації (освітлення, приводи механізмів). Рідше це «остання миля» в мережах передачі даних (Інтернет), в голосовому зв'язку. Розвиток технології зробив можливим використанняне лише в мережах змінного струму. Відсутність додаткових проводів виявилася настільки привабливою, що зараз здійснюється інтеграція PLC навіть у системи електропроводки автомобілів.

Технологія

Основа PLC – модуляція фази силової лінії, використання її як несучої. Варіантів модуляції чотири: частотна ( FSK - Frequency Shift Keying), частотна з рознесеними частотами ( S-FSK - Spread Frequency Shift Keying), двійкова фазова ( BPSK - Binary Phase Shift Keying) та ортогональне мультиплексування з частотним поділом каналів ( OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Вибір варіанта визначається двома критеріями — ефективністю використання смуги частот і складністю реалізації, що, своєю чергою, визначає швидкість передачі і перешкодоустойчивость. OFDM — найбільш швидкісний і стійкий до перешкод, але складний у реалізації, оскільки вимогливий до обчислювальних ресурсів, у той час як BPSK і FSK легко реалізуються, але забезпечують лише низькі швидкості. Для FSK потрібна синхронізація під час переходу фази через нуль, що обмежує його використання лише мережами змінного струму.

Крім того, PLC-системи реалізуються з урахуванням вимог стандартів (IEC 61334, PRIME, G3 та інших) або місцевих регуляторних вимог (CENELEC, FCC тощо).

У таблицях 1 та 2 показані порівняльні характеристикиосновних варіантів модуляції, стандартів та вимог.

Таблиця 1. Основні стандарти для PLC, які підтримує компанія TI

Стандарт Модуляція Діапазон
частот, кГц 		Кількість
піднесених 		Максимальна швидкість обміну
даними, кБод
IEC 61334 SFSK 60…76 2 1,2…2,4
PRIME OFDM 42…90 97 128
G3 OFDM 35…90 36 34
G3-FCC OFDM 145…314 36 206
314…478 36 206
145…478 72 289
P1901.2 OFDM 35…90 36 34
P1901.2-FCC OFDM 145…314 36 217
314…478 36 217
145…478 72 290
PLC-Lite OFDM 35…90 49 21

Таблиця 2. Регуляторні інструкції

Регіон Інструкція Діапазон частот, кГц Примітки
Європа CENELEC A 3…95 для постачальників електроенергії
CENELEC B 95…125
CENELEC C 125…140 для додатків користувача (стандарт CSMA)
CENELEC D 140…148,5 для додатків користувача
США FCC 10…490 —
Японія ARIB 10…450 —
Китай EPRI 3…500 (3…90) —

PRIME

Альянс PRIME розробив стандарт із можливістю адаптації до параметрів фізичного середовища передачі. Експериментальним методом було виявлено, що для досягнення оптимальних результатів передачі даних необхідно 96 піднесе. Топологія мережі – деревоподібна, з двома типами вузлів – базовим (корінь дерева мережі) та сервісними. Сервісні вузли здатні працювати у двох режимах — терміналу та комутатора, причому, перемикання між режимами можливе будь-якої миті, залежно від вимог мережі, а режим комутатора поєднує в собі режим терміналу. Всього в мережі може бути 1200 вузлів, 32 з яких можуть перебувати в режимі комутатора, і здійснюється адресація до 3600 підключень.

Основна перевага цього стандарту у відкритості технології, високої швидкостіпередачі даних та підтримці величезним числом виробників, що забезпечує взаємозамінність обладнання, а також можливість роботи в режимі SFSK, забезпечуючи сумісність з більш старим обладнанням.

G3

На відміну від PRIME, стандарт G3 розроблявся компанією Maxim Integrated для французької компанії ERDF, і лише пізніше відбулося об'єднання більше десяти компаній в G3-PLC Alliance, що зробило G3 відкритим.

G3 має більш складну систему кодування (код Ріда-Соломона), топологію комірчастої мережі з максимальною кількістю вузлів — 1024. Стандарт більш завадостійкий, ніж PRIME, але швидкість передачі даних суттєво нижча.

Крім топології та швидкості, у G3 є дві серйозні переваги перед PRIME: перший – це можливість здійснювати зв'язок через трансформатори. Зважаючи на те, що дальність зв'язку без повторювачів може досягати 10 км, ця особливість знижує кількість концентраторів до максимально ефективного числа, що зменшує загальну вартість проекту.

Друга особливість — наявність рівня 6LoWPAN, що дозволяє здійснювати передачу IPv6-пакетів для інтеграції з мережею Інтернет.

G3 не підтримує пристрої SFSK, але допускає паралельну роботу з ними на одній лінії.

PLC-Lite

Крім міжнародних стандартів, Існують інші рішення. Компанія Texas Instruments пропонує свій стандарт PLC-Lite.

Перевага цього стандарту — більш гнучкий підхід до реалізації PLC, розробники обладнання можуть оптимізувати характеристики для покращення передачі даних, і там, де G3 і PRIME мають труднощі через перешкоди, PLC-Lite успішно впорається. Крім того, реалізація PLC-Lite має низьку вартістьщо дозволяє використовувати його в недорогих проектах.

Існує ще одна важлива властивість PLC-Lite: невеликих завданьпередбачено використання мікроконтролера PLC-модему, що дозволяє уникнути використання хост-контролера. Це настільки спрощує розробку пристроїв та знижує вартість, що стає економічно можливою інтеграція PLC-модемів у мережу на побутовому рівні «вимикач – лампочка». Нижче буде описано один із проектів, що показує ефективність такого рішення.

Апаратна реалізація

Для реалізації цієї технології використовуються PLC-модеми, які умовно можна розділити на три складові: узгоджуючий модуль із силовою мережею, аналогова та цифрова частини. Реалізація модемів різноманітна — існують одночіпові рішення, так і багатоелементні. На малюнку 1 показана типова схема PLC-модему для OFDM (для FSK і G3 додатково знадобиться детектор переходу фази через нуль (Zero-Cross detector).

Мал. 1.

Для забезпечення обробки аналогового сигналу компанія TI пропонує мікросхеми AFE030 , AFE031і AFE032,які відрізняються величиною вихідного струмового навантаження передавача, кількістю детекторів переходу фази через нуль (два – у AFE030 та AFE031, три – у AFE032) та можливістю програмування фільтра (AFE032). Ці мікросхеми дозволяють реалізувати FSK-, SFSK- та OFDM-модуляцію відповідно до вимог CENELEC. Блок-схема мікросхем на прикладі AFE031 представлена ​​малюнку 2, а докладна функціональність та особливості описані в нашому журналі раніше: НЕ №10/2012: «Будь-який протокол — з проводів: рішення Texas Instruments для PLC-систем передачі даних» та НЕ №7/2011: «Концерт для лічильника та мережі: PLC-модеми компанії Texas Instruments».

Мал. 2. Блок-схема AFE031 - аналогової частини PLC-модему

"Мозком" модему є мікроконтролер сімейства C2000 компанії TI, оптимізований для роботи в PLC-модемах як DSP. На даний момент компанія TI пропонує кілька рішень, що базуються на регіональних вимогах та стандартах і враховують оптимальність потрібних параметрів. Наприклад, якщо потрібна розгалужена мережа системи збору даних енергообліку відповідно до CENELEC та стандартів G3 та/або PRIME, то ідеальним рішеннямбуде PLC-модем, побудований на базі F28PLC83у зв'язці з аналоговим блоком AFE031 , це рішення з використанням FlexOFDM (PLC-Lite) дозволить здійснити зв'язок в умовах сильних перешкод. Якщо ж потрібна відносно проста система на рівні «крапка-крапка», то пара F28PLC35/AFE030стандарту PLC-Lite підійде якнайкраще. Зокрема, F28PLC35/AFE030 ідеально підходить для побудови зв'язків усередині одного об'єкта, наприклад, для керування/автоматизації освітлення, водопостачання та інших систем.

Зрозуміло, рішення можна використовувати комплексно, наприклад, недорогий F28PLC35/AFE030 може використовуватися для передачі даних від енерголічильника до домашнього дисплея і колектора даних, потужніший від колектора до дата-центру.

У таблиці 3 наведено порівняльні характеристики вищезгаданих рішень.

Таблиця 3. Рішення PLC-модемів від TI

Особливості F28PLC35/AFE030 (PLC-Lite) F28PLC83/AFE031 (CEN-A/BCD) F28M35 /AFE032 (FCC)
Регіональний діапазон частот CELENEC A, CENELEC BCD half band CENELEC A, B, C, D with Tone Masks CENELEC A, B, C, D, FCC, ARIB
Стандарт FlexOFDM PRIME/G3/IEC 61334/FlexOFDM P1901.2/G3-FCC
Швидкість передачі
даних, кБод 		21 64…128 200
Вартість дуже низька низька середня
CPU, МГц 60 90 (VCU-I) 150 (VCU-I)
Переваги низька вартість надійність OFDM гнучкий вибір діапазону висока продуктивність NBI CLA для додатків CSMA/CA MAC безліч стандартів сертифікований SW покращений алгоритм прийому простий інтерфейс користувача безліч стандартів висока продуктивність додаткові методи надійності Adaptive Tone Mask перевірено практикою
Використання In-Home Display (IHD) Home Area Network (HAN) Automatic Meter Reading (AMR) Advanced Metering Infrastructure (AMI) In-Home Display (IHD) (Home Area Network) HAN Energy Gateway Automatic Meter Reading (AMR) Advanced Metering Infrastructure (AMI) Electric Vehicle Supply Equipment (EVSE) In-Home Display (IHD) (Home Area Network) HAN Energy Gateway

Практичне застосування

Здатність легкої інтеграції технології PLC практично скрізь, де є силові мережі, відкрила широкі можливості для енергозбутових компаній, дозволивши реалізувати управління споживачем Зворотній зв'язокзі споживачем. Оснащення приладів обліку PLC-модемами дозволить:

  • спростити фіскальність;
  • здійснювати збір статистики за якістю та кількістю енергопостачання з дуже точною прив'язкою до часу;
  • прогнозувати енергопостачання;
  • оцінювати стан ліній;
  • оперативно втручатися в поточний станнаприклад, здійснювати пріоритетне підключення споживачів в аварійних ситуаціях;
  • знизити можливість виникнення аварійних ситуацій за рахунок «спрямованої превентивності» в обслуговуванні ліній енергопередач.

на Наразііснує потреба у лічильниках для ЖКГ різного типу. Компанія TI готова запропонувати різні варіантирішень (у тому числі програмно-налагоджувальні засоби), що дозволяють побудувати «розумну» мережу практично під будь-які вимоги (рисунок 3). Розглянемо практичний приклад енергообліку з урахуванням цих рішень.

Мал. 3.

Зазвичай у будинках присутні як мінімум три лічильники — лічильник електроенергії та два лічильники водопостачання. Однак їх може бути набагато більше: існують проекти будинків, де є газопостачання, водопостачання підводиться двічі, що потребує наявності вже чотирьох лічильників. І якщо з електролічильником особливих проблем немає, то з іншими необхідно здійснити достовірний зв'язок за допомогою іншого інтерфейсу. Та й існування в мережі кожного лічильника індивідуально не є практичним. Додамо необхідність аварійного відключення систем енергопостачання (а за кордоном — ще й відключення після закінчення оплати) — це вимагатиме додаткових датчиківта виконавчих механізмів. Крім того, кінцевого користувачавкрай цікаво, скільки, де, коли і чого витрачено, а можливості «розумної» мережі повідомити таку інформацію набагато вище, ніж у простого лічильника. Отже, необхідний модуль відображення інформації. А тепер давайте помножимо все це на кілька квартир у будинку, районі…

Тому в автоматизованій вимірювальній інфраструктурі (AMI) є важливий елемент — концентратор даних (рисунок 4).

Мал. 4.

Умовно модуль концентратора можна розділити на чотири частини: основний процесор додатків, модуль зв'язку з сервером даних (і з деякими лічильниками) на базі PLC-модему, блок живлення та інтерфейсні модулі для зв'язку з лічильниками та користувачами по безлічі різних інтерфейсів.

Основою концентратора служить процесор TI сімейства SitaraAM335x(ARM Cortex-A8) або сімейства Stellaris(Cortex-M4) або ARM-DSP, що дозволяє розробнику вибрати оптимальне за вартістю рішення в залежності від технічних умов.

Велика кількість інтерфейсів у концентратора даних дозволить зібрати дані з лічильників або забезпечити зв'язок із сервером там, де застосування технології PLC з якихось причин виявилося неможливим.

Завдяки можливості процесора PLC-модему від TI виконувати користувацькі програми, Схема автоматизованої системи вимірювання стає досить проста, а її побудова дуже гнучко: електролічильник спільно з PLC-модемом і додатковими інтерфейсами здатний здійснювати збір даних з інших лічильників, управляти виконавчими механізмами і відображати інформацію для користувача. На малюнку 5 показано типове рішення електролічильника, розрахованого на широку універсальність.

Мал. 5.

Типові рішення лічильників газо- та водопостачання виконані на базі мікроконтролерів TI серії MSP430 , що відрізняються низьким споживанням струму, що уможливлює батарейне живлення. На малюнку 6 і 7 видно, що, крім основних систем вимірювання, відображення та зв'язку, є RFID-модуль. який забезпечує режим авансової оплати послуг газо- та водопостачання.

Мал. 6.

Мал. 7.

Крім можливості контролю показань безпосередньо на лічильниках, в розумній мережі присутній In-Home Display - центральний інформаційний дисплей (рисунок 8), завдяки якому немає необхідності перевіряти кожен лічильник окремо, все можна побачити відразу. Це дозволяє монтувати лічильники зручніше і/або не порушувати дизайн будинку - як правило, у звичайних випадках або доступ до лічильника утруднений, і зчитування показань стає проблемою для користувача, або лічильник стає несимпатичною частиною інтер'єру.

Мал. 8.

Оснащення ЖКГ системами такого роду дозволяє отримати безліч позитивних моментів:

  • централізований збір інформації про кількість спожитої енергії від усіх користувачів мережі дозволяє своєчасно виставляти рахунки із зазначенням точної суми, вводити різні системи тарифікації та здійснювати запобіжні та обмежувальні заходи при перевищенні ліміту чи порушенні правил енергоспоживання;
  • більш грамотний розподіл коштів на модернізацію та ремонт систем на основі інформації про збої в системах енергоспоживання та потреби на окремих ділянках;
  • можливість оперативно локалізувати та вирішувати аварійні ситуації.

Крім того, система настільки гнучка, що дозволяє вносити суттєві доповнення без будь-якої глобальної перебудови. Наприклад, інтеграція в систему датчиків витоків газу дозволить внести превентивні заходи щодо безпеки.

На жаль, для впровадження такої системи потрібне вирішення серйозних організаційних питань (і деякі капіталовкладення) з боку енергозбутових компаній та ЖКГ. Однак, така система цілком виправдовує своє існування заради зручності користувача.

Автоматизація вимірювань – лише один із напрямків застосування технології PLC. Важлива частина – можливість автоматизованого керування різними системами, такими як освітлення, вентиляція, електроприводи воріт та жалюзі, системи альтернативного електроживлення (рис. 9).

Мал. 9.

Завдяки широким можливостям мікроконтролера концентратора даних TI здійснюється ціла низка зручних, а іноді і необхідних можливостей управління:

  • контроль та управління всіма системами;
  • віддалене підключення через інтернет;
  • автоматичне включення освітлення за календарем або датчиком;
  • автоматичне підключення аварійного джерела живлення із «розумним» підключенням споживачів;
  • вибіркове чи загальне відключення систем при аварійних ситуаціях;
  • дистанційне керування з пульта (наприклад, відкриття воріт гаража).

Зрозуміло, існують альтернативні рішення: власні рішення виробників освітлення, електроприводів воріт та ін. Перевага ж рішення на базі PLC-компонентів від TI — у можливості інтеграції до вже існуючого об'єкта без будь-яких значних змін, а також — в універсальності.

Зрештою, єдине управління набагато простіше, надійніше і зручніше (непоганим прикладом можуть служити два варіанти аудіо-відео техніки: одного виробника з єдиним пультом керування та кількох різних, з відповідною кількістю пультів), і дає можливість легкогорозширення системи.

У деяких випадках використання PLC-модемів може бути єдиним простим і економічно вигідним рішенням. Розглянемо наступний типовий приклад: котедж, вітальня із чотирма точками входу (вулиця, двір, сходи на другий поверх, кухня). Увімкнення освітлення у вітальні стає проблематичним. дешеве рішення(один вимикач) просто незручно. Зручна наявність чотирьох перехресних (прохідних) вимикачів, по одному в кожній точці входу. Це дозволить керувати освітленням з будь-якої точки, не роблячи зайвих рухів (при вимкненні – у темряві). Але для реалізації необхідно до двох вимикачів провести три дроти, а ще до двох – чотири.

І це управління однією лампою. Якщо ж у люстрі дві і більше груп ламп, кількість дротів різко зростає. Вартість двоклавішного перехресного вимикача навіть без урахування вартості проводів вже можна порівняти з вартістю PLC-модему. Вартість робіт із монтажу такої системи також досить висока. Спробуємо створити таку саму систему з можливістю регулювання яскравості і доведеться інтегрувати щось дистанційне безпосередньо в лампу.

Застосування PLC-модему виробництва компанії TI позбавляє необхідності прокладання додаткових кабелів, більше того, змушує трохи по-іншому поглянути на класичну систему: PLC-модем в ролі вимикача і регулятора може бути інтегрований не тільки в точку підключення вимикача, але і в лінію розеток . Підключення ламп також спрощується (не потрібно розведення з вимикачами). Кількість та характер управління лампами стає несуттєвим. Дизайн вимикачів (регуляторів) отримує безграничні можливості. Крім того, об'єднання у загальну «розумну» мережу дозволяє реалізувати систему аварійного освітлення, не прокладаючи жодного додаткового кабелю.

Налагоджувальні засоби виробництва TI

Для розробки систем на базі технології PLC компанія TI пропонує таке:

  • MODEM DEVELOPER'S KIT
  • TMDSDC3359

Набір TMDSPLCKIT-V3 включає два PLC-модеми, дві керуючі карти на базі TMS320F28069 , має вбудований USB-JTAG-емулятор та все необхідні кабелі. Також додається програмне забезпеченнядля PLC, що підтримує стандарти OFDM (PRIME, G3 та FlexOFDM) та S-FSK, та середовище розробки Code Composer Studio v4.x з обмеженням розміру виконуваного коду 32 кбайт. Використовувана мікросхема аналогової обробки сигналу AFE031 . Зовнішній вигляд одного з модемів показаний малюнку 10.

Мал. 10.

Data Concentrator Evaluation Module TMDSDC3359(Рис. 11). Цей продукт дозволяє налагодити системи з урахуванням концентратора даних. Побудований на процесорі AM335x сімейства Sitara ARM Cortex-A8 із OC Linux BSP. Плата має широку периферію:

  • 2x USB;
  • 2x Ethernet;
  • 2x RS-232;
  • 3x RS-485;
  • інфрачервоний приймач;
  • датчик температури;
  • Sub-1ГГц та 2,4ГГц RF; AM335x.

Мал. 11.

Є можливість підключення модуля для комунікації з трифазним мережам. Імпульсний блок живлення вбудований.

Підтримувані стандарти G3, PRIME.

Висновок

Використання технології PLC для передачі даних має безліч переваг, дозволяючи в найкоротші терміни та з мінімальними витратами розгорнути «розумну» мережу, здатну швидко адаптуватися під необхідні завдання, а завдяки можливостям стандартів G3 та PRIME — під середовище передачі даних.

Компанія Texas Instruments надає комплексне рішення, від мікросхем до програмного забезпечення, для реалізації PLC-мереж у системах управління та збору інформації. Завдяки своїй гнучкості, таке рішення дозволяє реалізувати систему для будь-якого типу протоколу та задовольняє можливі вимоги регуляторних інструкцій.

Компанія КОМПЕЛ є офіційним дистриб'ютором Texas Instruments і може забезпечити розробників як процесорами і аналоговими мікросхемами, так і засобами розробки для реалізації власних PLC-проектів.

Література

4. Андрій Самоделов. Концерт для лічильника та мережі: PLC-модеми компанії Texas Instruments//Новини Електроніки №7/2011.

5. Олексій Пазюк. Будь-який протокол — з проводів: рішення Texas Instruments для PLC-систем передачі даних//Новини Електроніки №10/2012.

Отримання технічної інформації, замовлення зразків, постачання - e-mail:

Bluetooth Smart SensorTag від TI полегшує розробку Bluetooth-додатків у пристроях на AndroidTM 4.3

Компанія Texas Instrumentsоголосила про вихід на ринок програми для ОС Android під назвою Bluetooth Smart SensorTag,після інтеграції підтримки програми Bluetooth Smart Ready в ОС Android 4.3 "Jelly Bean". Новий продукт, доступний для безкоштовного скачуванняза адресою www.ti.com/sensortag-app-android-eu,усуває перешкоди для розробників додатків, які бажають скористатися перевагами мільйонів смартфонів та планшетів на ОС Android, які незабаром будуть оснащені Bluetooth Smart Ready. Розробка блоку додатків Bluetooth Smart, що підтримуються тепер ОС Android та iOS, стала простішою і швидше за допомогою набору розробника Sensor Tagна базі CC2541.У набір входять шість датчиків широкого застосування, розміщених на одній платі швидкої оцінкита демонстрації. Додаткову інформацію про набір Sensor Tag розміщено за адресою www.ti.com/lprf-stdroid-pr-eu.

Набір Sensor Tag не вимагає знань у галузі програмного чи апаратного забезпечення, щоб швидко запустити програми Bluetooth Smart на смартфоні або планшеті. Розробники діляться своїми досягненнями, зробленими за допомогою Sensor Tag, на сторінці Texas Wiki ( http://processors.wiki.ti.com/index.php/Bluetooth_SensorTag?DCMP=lprf-stdroid-eu&HQS=lprf-stdroid-pr-wiki1-eu) та в Твіттері з хештегу #SensorTag.

Шість вбудованих датчиків набору Sensor Tag, включаючи безконтактний інфрачервоний температурний датчик TMP006від TI, допомагають розробити численні програми у таких галузях, як охорона здоров'я та освіта, а також створювати нові аксесуари для мобільних пристроїв. З набором працює безкоштовне, оновлюване «по повітрю», BLE-Stack TM від TI. Набір Sensor Tag на базі CC2541 служить доповненням до інших рішень від TI – дворежимного Bluetooth на базі СС2564 та WiLink TM .

Про компанію Texas Instruments

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

гарну роботуна сайт">

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Програмований логічний контролер (ПЛК) (англ. Programmable Logic Controller, PLC) або програмований контролер - електронна складова промислового контролера, спеціалізованого (комп'ютеризованого) пристрою, що використовується для автоматизації технологічних процесів. Як основний режим тривалої роботи ПЛК, найчастіше у несприятливих умовах довкілля, виступає його автономне використання, без серйозного обслуговування і майже без втручання людини.

Іноді ПЛК будуються системи числового програмного управління верстатом (ЧПУ, англ. Computer numerical control, CNC).

ПЛК є пристроями реального часу.

На відміну від:

мікроконтролера (однокристального комп'ютера), мікросхеми, призначеної для управління електронними пристроями, областю застосування ПЛК зазвичай є автоматизовані процеси промислового виробництва, у контексті виробничого підприємства; комп'ютерів, ПЛК орієнтовані працювати з машинами і мають розвинений " машинний " введення-виведення сигналів датчиків і виконавчих механізмів на противагу можливостям комп'ютера, орієнтованого людини (клавіатура, миша, монітор тощо. п.);

вбудованих систем - ПЛК виготовляється як самостійний виріб, окремо від керованого за його допомогою обладнання.

Перші логічні контролери з'явилися як шаф з набором з'єднаних між собою реле і контактів. Ця схема ставилася жорстко на етапі проектування і не могла бути змінена далі.

Перший у світі ПЛК - MOdular DIgital CONtroller (Modicon) 084, що має пам'ять 4 кБ, вироблений в 1968 році. Пристрій мав той же принцип роботи, але реле та контакти (крім вхідних та вихідних) були віртуальними, тобто існували у вигляді програми, що виконується мікроконтролером ПЛК. Сучасні ПЛК є «вільно програмованими». У системах управління технологічними об'єктами логічні команди переважають над числовими операціями, що дозволяє при порівняльній простоті мікроконтролера (шини шириною 8 або 16 біт) отримати потужні системи діють в режимі реального часу. У сучасних ПЛК числові операції реалізуються нарівні з логічними. У той самий час, на відміну більшості процесорів комп'ютерів, в ПЛК забезпечується доступом до окремих біт пам'яті.

1. Інтерфейси ПЛК

ПЛК у своєму складі не мають інтерфейсу для людини, типу клавіатури та дисплея. Їх програмування, діагностика та обслуговування проводиться програматорами, що підключаються для цієї мети. спеціальним пристроємабо пристроями на базі більше сучасних технологій -- персонального комп'ютераабо ноутбука, зі спеціальними інтерфейсами та спеціальним програмним забезпеченням (наприклад, SIMATIC STEP 7 у разі ПЛК SIMATIC S7-300 або SIMATIC S7-400). У системах управління технологічними процесами ПЛК взаємодіють з різними компонентами систем людино-машинного інтерфейсу (наприклад, операторськими панелями) або робочими місцями операторів на базі ПК, часто промислових, зазвичай через промислову мережу.

2. Мови програмування ПЛК

Для програмування ПЛК використовують стандартизовані мови МЕК (IEC) стандарту IEC61131-3

Мови програмування (графічні)

LD -- Мова релейних схем -- найпоширеніша мова для PLC

FBD -- Мова функціональних блоків -- 2-а за поширеністю мова для PLC

SFC - Мова діаграм станів - використовується для програмування автоматів

CFC -- Не сертифіковано IEC61131-3, подальший розвиток FBD

Мови програмування (текстові)

IL - Асемблер

ST - Паскале-подібна мова

Структурно в IEC61131-3 середовище виконання є набір ресурсів (у більшості випадків це і є ПЛК, хоча деякі потужні комп'ютери під управлінням багатозадачних ОС дають можливість запустити кілька програм типу softPLC та імітувати на одному ЦП кілька ресурсів). Ресурс надає можливість виконувати завдання. Завдання є набір програм. Завдання можуть викликатись циклічно, за подією, з максимальною частотою.

Програма – це один із типів програмних модулів POU. Модулі (Pou) можуть бути типу програма, функціональний блок та функція.

У деяких випадках для програмування ПЛК використовуються нестандартні мови, наприклад:

Блок-схеми алгоритмів

Сі-орієнтоване середовище розробки програм для ПЛК.

HiGraph 7 - мова керування на основі графа станів системи.

Інструменти програмування ПЛК мовами МЕК 61131-3 можуть бути спеціалізованими для окремого сімейства ПЛК

(наприклад, STEP 7 для контролерів SIMATIC S7-300/400) або універсальними, що працюють з кількома, але не всіма.

3. SIMATIC S7-200

програмований автоматизований контролер

Програмовані контролери SIMATIC S7-200 призначені для побудови щодо простих системавтоматичного управління, що відрізняються мінімальними витратами на придбання апаратури та розробку системи. Контролери здатні працювати в реальному масштабі часу і можуть бути використані як для побудови вузлів локальної автоматики, так і для вузлів, що підтримують інтенсивний комунікаційний обмін даними через мережі:

Industrial Ethernet, PROFIBUS-DP, AS-Interface, MPI, PPI,

MODBUS, системи телеметрії, а також через модеми.

Програмовані контролери SIMATIC S7-200 мають:

* Сертифікат Держстандарту Росії, що підтверджує відповідність вимогам стандартів ГОСТ Р.

* Метрологічний сертифікат Держстандарту Росії.

* Дозвіл на застосування федеральної служби з екологічного, технологічного та атомного нагляду.

* Експертний висновок про відповідність функціональних показників інтегрованої системи автоматизації

SIMATIC S7 галузевим вимогам та умовам експлуатації енергопідприємств РАТ "ЄЕС Росії".

* Морські сертифікати Російського реєстру, LRS, ABS, GL,

* Міжнародні сертифікати DIN, UL, CSA, FM, CE.

Програмовані контролери S7-200 характеризуються такими показниками:

* Ефективне програмування мовами STL, LAD та FBD.

* Висока швидкодія. Час виконання 1К логічних інструкцій вбирається у 0.22мс.

* Наявність конфігурованих реманентних областей пам'яті для збереження даних, що не обслуговується, при перебоях у живленні контролера.

* 3-рівневий парольний захист програми користувача.

* Універсальність входів та виходів центральних процесорів: стандартні дискретні входи та виходи, входи швидкісного рахунку, імпульсні виходи.

* Нарощування кількості входів і виходів, що обслуговуються, за рахунок використання модулів розширення та/або систем розподіленого вводу-виводу на основі AS-Interface.

* Універсальність вбудованого інтерфейсу центральних процесорів: підтримка протоколів PPI/MPI/USS/MODBUS, вільно програмований порт.

* Наявність знімних клемних блоків для підключення зовнішніх ланцюгів, що спрощують виконання операцій монтажу та заміни модулів, що вийшли з ладу.

* Підтримка обробки рецептурних даних.

* Використання картриджа пам'яті для реєстрації даних та збереження електронних версій технічної документації.

* Можливість редагування програми без переведення центрального процесора в режим STOP.

* Використання сторінкової адресації блоків даних.

4. Модульний ряд SIMATIC S7-200

Сімейство поєднує у своєму складі модулі центральних процесорів; комунікаційні модулі; модуль позиціонування EM 253; модуль ваговимірювання, модулі введення-виведення дискретних та аналогових сигналів; модулі

блоки живлення.

Максимально може бути використано 7 різних модуліврозширення. Всі модулі можуть працювати в діапазоні температур від 0 до +55°C. Для більш жорстких умов експлуатації можуть використовуватись модулі сімейства SIPLUS

S7-200 із діапазоном робочих температур від -20 до +70°C.

Конструктивні особливості:

* Компактні пластикові корпуси зі ступенем захисту IP20.

* Просте підключення зовнішніх ланцюгів через клемні блоки з контактами під гвинт. Захист всіх струмопровідних частин пластиковими кришками, що відкриваються.

* Наявність штатних або опціональних знімних клемних блоків, що дозволяють виконувати заміну модулів без демонтажу зовнішніх ланцюгів.

* Монтаж на стандартну 35мм профільну шину або плоску поверхню з кріпленням гвинтами.

* З'єднання модулів за допомогою плоских кабелів, вмонтованих у кожний модуль розширення.

5. Модулі введення-виведення дискретних та аналогових сигналів

За допомогою модулів вводу-виводу програмовані контролери S7-200 легко адаптуються до вимог задачі. Вони дозволяють збільшувати кількість входів і виходів, що обслуговуються одним центральним процесором, доповнювати систему введення-виводу не лише дискретними, а й аналоговими каналамиз необхідними параметрами вхідних та вихідних сигналів.

6. Апаратура людино-машинного інтерфейсу

Для вирішення задач людино-машинного інтерфейсу в системах управління на основі програмованих контролерів S7-200 може використовуватися практично весь спектр продуктів SIMATIC HMI. У той же час до складу цього

сімейства входить цілий ряд текстових дисплеїв та панелей оператора, призначених для роботи тільки з контролерами S7-200.

Усі вони підтримують роботу з російською мовою.

7. Програмне забезпечення

Основний набір стандартних інструментальних засобівдля роботи із програмованими контролерами S7-200 сконцентрований у пакеті STEP 7 MicroWin. Пакет дозволяє:

* Програмувати контролери мовами LAD, FBD та STL, виконувати автономне або інтерактивне налагодження програми.

* Виконувати налаштування параметрів апаратури.

* Використовувати символьну адресацію.

* Використовувати широкий набір майстрів для конфігурування

комунікаційних модулів, модуля позиціонування, текстових дисплеїв TD 100C / TD 200 / TD 200C, / TD 400C

ПІД-регуляторів, швидкісних лічильників та імпульсних виходів, вбудованих інтерфейсів, управління рецептурними даними тощо.

* Виконувати зручний перегляд усіх даних проекту.

* Завантажувати необхідні дані в опціональний картридж пам'яті і т.д.

Оболонка пакету STEP 7 MicroWin перекладена російською мовою. Пакет S7-200 PC Access забезпечує можливість організації обміну даними між комп'ютерними програмамиі центральними процесорами або комунікаційними модулями програмованого контролера S7-200 через інтерфейс OPC.

Для організації обміну даними можуть використовуватись будь-які варіанти зв'язку, що підтримуються контролером S7-200. До одного комп'ютера може підключатися трохи більше 8 контролерів S7-200.

MicroWin Instruction Library є опціональним пакетом, що інтегрується в середу STEP 7 Micro/WIN від V3.2 і вище. Він містить бібліотеку функціональних блоків, що дозволяють використовувати вбудований інтерфейс центрального процесора S7-200 для підтримки USS протоколу або протоколу MODBUS RTU в режимі провідного та ведучого пристрою. SINAUT Micro SC для ПК для керування установкою з'єднань з віддаленими станціямита їх моніторингу дозволяє організовувати розподілені системи керування та диспетчеризації на базі GSM, використовуючи протокол передачі даних GPRS. Модем SINAUT MD720-3 підключається до контролера за допомогою кабелю PC/PPI, який використовується для програмування. Для роботи використовуються стандартні SIM-картки.

Пакет SIWATOOL MS забезпечує можливість конфігурування модуля ваги SIWAREX MS. Для завантаження установок потрібний кабель підключення SIWAREX MS до ПК (RS 232). WinCC flexible Micro дозволяє конфігурувати панелі оператора TP 177 micro та OP 73 micro. Для завантаження проекту в панель потрібний кабель PC/PPI.

8. Центральні процесори

У S7-200 використовується 5 моделей центральних процесорів, що відрізняються обсягами вбудованої пам'яті, кількістю та видом вбудованих входів та виходів, кількістю вбудованих інтерфейсів RS 485, кількістю потенціометрів аналогового завдання цифрових величин та іншими показниками. Кожна модель має дві модифікації:

* З напругою живлення =24В та дискретними виходами =24В/0.75А на основі транзисторних ключів.

* З напругою живлення ~115/230В і дискретними виходами у вигляді замикаючих контактів реле з здатністю навантаження до 2А на контакт.

Вбудований інтерфейс RS 485 (один або два) використовується:

* без додаткового програмного забезпечення:

Для програмування контролера;

Для включення контролера мережі PPI чи MPI зі швидкістю передачі до 187.5 Кбіт/с;

Як вільно програмований порт з підтримкою ASCII протоколу і швидкістю до 38.4 Кбіт/с;

* з додатковим програмним забезпеченням Instruction Library:

Для підтримки протоколу MODBUS RTU та роботи в режимі провідного та провідного мережевого пристрою;

Для підтримки протоколу USS із швидкістю передачі даних до 19.2 Кбіт/с та можливістю підключення до 30 перетворювачів частоти (наприклад, перетворювачів серій MICROMASTER або SINAMICS).

Усі центральні процесори оснащені вбудованим блоком живлення =24В для живлення датчиків чи іншого навантаження. Дискретні входи всіх центральних процесорів розраховані на вхідну напругу = 24В.

9. SIMATIC S7-300

SIMATIC S7-300 - це модульний програмований контролер, призначений для побудови систем автоматизації низького та середнього ступеня складності.

Модульна конструкція, робота з природним охолодженням, можливість застосування структур локального та розподіленого введення-виводу, широкі комунікаційні можливості, Багато функцій, що підтримуються на рівні операційної системи, зручність експлуатації та обслуговування забезпечують можливість отримання рентабельних рішень для побудови систем автоматичного управління в різних галузях промислового виробництва.

Ефективному застосуванню контролерів сприяє можливість використання кількох типів центральних процесорів різної продуктивності, наявність широкої гами модулів вводу-виводу дискретних та аналогових сигналів, функціональних модулів та комунікаційних процесорів.

* Усі модулі встановлюються на профільну шину S7-300 і фіксуються в робочих положеннях гвинтами. Об'єднання модулів у єдину систему виконується за допомогою шинних з'єднувачів (входять до комплекту поставки кожного модуля), що встановлюються на тильну частину корпусу.

* Довільний порядок розміщення модулів у монтажних стійках. Фіксовані посадкові місця займають лише модулі PS, CPU та IM. Наявність знімних фронтальних з'єднувачів (замовляються окремо), що дозволяють проводити швидку заміну модулів без демонтажу зовнішніх ланцюгів і спрощують виконання операцій підключення зовнішніх ланцюгів модулів. Механічне кодування фронтальних з'єднувачів унеможливлює виникнення помилок при заміні модулів.

* Застосування гнучких і модульних з'єднувачів TOP Connect, які суттєво спрощують виконання монтажних робіт і знижують час їх виконання.

Контролери SIMATIC S7-300 мають модульну конструкцію та можуть включати до свого складу:

* Модуль центрального процесора (CPU). Залежно від ступеня складності розв'язуваної задачі в контролерах можуть бути використані різні типи центральних процесорів, що відрізняються продуктивністю, обсягом пам'яті, наявністю або відсутністю вбудованих входів-виходів та спеціальних функцій, кількістю та видом вбудованих комунікаційних інтерфейсів тощо.

* Модулі блоків живлення (PS), що забезпечують можливість живлення контролера від мережі змінного струму напругою 120/230В або джерела постійного струмунапругою 24/48/60/110В.

* Сигнальні модулі (SM), призначені для введення-виведення дискретних та аналогових сигналів з різними електричними та часовими параметрами.

* Комунікаційні процесори (CP) для підключення до мереж PROFIBUS, Industrial Ethernet, AS-Interface або організації зв'язку за інтерфейсом PtP (point to point).

* Функціональні модулі (FM), здатні самостійно вирішувати завдання автоматичного регулювання, позиціонування, обробки сигналів. Функціональні модулі мають вбудований мікропроцесор і здатні виконувати покладені на них функції навіть у разі відмови центрального процесора ПЛК.

* Інтерфейсні модулі (IM), що забезпечують можливість підключення до базового блоку (стійка з CPU) стійок розширення вводу-виводу. Контролери SIMATIC S7-300 дозволяють використовувати у своєму складі до 32 сигнальних та функціональних модулів, а також комунікаційних процесорів, розподілених за 4 монтажними стійками. Усі модулі працюють із природним охолодженням.

Області застосування.

Області застосування SIMATIC S7-300/ S7-300C охоплюють:

* Автоматизацію машин спеціального призначення.

* Автоматизацію текстильних машин.

* Автоматизацію пакувальних машин.

* Автоматизацію машинобудівного обладнання.

* Автоматизацію обладнання для виробництва технічних засобів керування та електротехнічної апаратури.

* Побудова систем автоматичного регулювання та позиціонування.

* Автоматизовані вимірювальні установки та інші.

Центральні процесори S7-300C оснащені набором вбудованих входів та виходів, а також набором вбудованих функцій, що дозволяє застосовувати ці процесори як готові блоки управління.

SIMATIC S7-300 Outdoor є ідеальним виробом для експлуатації у важких промислових умовах, що відрізняються сильним впливом вібрації та тряски, підвищеної вологості, широким діапазоном робочих температур. Він здатний керувати роботою:

* Світлофорів.

* Систем управління рухом.

* Очисних споруд.

* Холодильних установок.

* Спеціальними транспортними засобами.

* Рухомим складом.

* Будівельними машинами і т.д.

Програмовані контролери SIMATIC S7-300F у поєднанні зі станціями розподіленого вводу-виводу SIMATIC ET 200S PROFIsafe та SIMATIC ET 200M, оснащеними F-модулями, дозволяють створювати розподілені системи безпечного управління (F-системи), в яких виникнення аварійних ситуацій обслуговуючого персоналу та загрози для навколишнього природного середовища. На основі розподілених структур можуть створюватися системи безпечного управління, які відповідають вимогам безпеки рівнів SIL 1...SIL 3 стандартів IEC/EN 61508, а також категорій 1...4 стандарту EN 954-1. Системи безпечного керування застосовуються:

* В автомобільній промисловості.

* У машино- та верстатобудуванні.

* Для керування конвеєрами.

* В обробній промисловості.

* У системах управління пасажирським транспортом.

* У системах матеріально-технічного забезпечення тощо.

Центральні процесори.

Усі центральні процесори S7-300 характеризуються такими показниками:

* Висока швидкодія,

* Завантажувана пам'ять у вигляді мікро карти пам'яті MMC ємністю до 8 МБ,

* Розвинені комунікаційні можливості, одночасна підтримка великої кількості активних комунікаційних з'єднань,

* робота без буферної батареї.

MMC використовується для завантаження програми, збереження даних при перебоях у живленні CPU, зберігання архіву проекту з символьною таблицею та коментарі, а також для архівування проміжних даних.

Центральні процесори CPU 3xxC і CPU 31xT-2 DP оснащені набором вбудованих входів і виходів, а їхня операційна система доповнена підтримкою технологічних функцій, що дозволяє використовувати як готові блоки управління. Типовий набір вбудованих технологічних функцій дозволяє вирішувати завдання швидкісного рахунку, вимірювання частоти або тривалості періоду, ПІД-регулювання, позиціонування, переведення частини дискретних виходів у імпульсний режим. Всі центральні процесори S7-300 оснащені вбудованим інтерфейсом MPI, який використовується для програмування, діагностики та побудови найпростіших мережевих структур. У CPU 317 перший вбудований інтерфейс має подвійне призначення і може використовуватися для підключення до мережі MPI, або до мережі PROFIBUS DP.

Цілий ряд центральних процесорів має другий вбудований інтерфейс:

* CPU 31…-2 DP мають інтерфейс провідного/відомого пристрою PROFIBUS DP;

* CPU 31 ... C-2 PtP мають інтерфейс для організації PtP зв'язку;

* CPU 31 ... - ... PN / DP оснащені інтерфейсом Industrial Ethernet, що забезпечує підтримку стандарту PROFI net;

* CPU 31 ... T-2 DP оснащені інтерфейсом PROFIBUS DP/Drive, призначеним для обміну даними та синхронізації роботи перетворювачів частоти, що виконують функції відомих DP пристроїв.

Система команд центральних процесорів включає до свого складу понад 350 інструкцій та дозволяє виконувати:

* Логічні операції, операції зсуву, обертання, доповнення, операції порівняння, перетворення типів даних, операції з таймерами та лічильниками.

* Арифметичні операції з фіксованою та плаваючою точкою, вилучення квадратного кореня, логарифмічні операції, тригонометричні функції, операції зі дужками.

* Операції завантаження, збереження та переміщення даних, операції переходів, виклику блоків, та інші операції. Для програмування та конфігурування S7-300 використовується пакет STEP 7.

Крім того, для програмування контролерів S7-300 може використовуватися весь набір програмного забезпечення Runtime, а також широкий спектр інструментальних засобів проектування.

10. SIMATIC S7-400

* Модульний програмований контролер для вирішення складних завдань автоматичного керування.

* Широкий спектр модулів для максимальної адаптації до вимог розв'язуваної задачі.

* Використання розподілених структур введення-виводу та просте включення в мережеві конфігурації.

* "Гаряча" заміна модулів.

* Зручна конструкція та робота з природним охолодженням.

* Вільне нарощування функціональних можливостейпід час модернізації системи управління.

* Висока потужність завдяки наявності великої кількості вбудованих функцій.

Програмовані контролери SIMATIC S7-400 мають:

* Сертифікат Держстандарту Росії

* метрологічний сертифікат Держстандарту Росії

* дозвіл на застосування федеральної служби з екологічного, технологічного та атомного нагляду

* Експертний висновок про відповідність функціональних показників інтегрованої системи автоматизації SIMATIC S7 галузевим вимогам та умовам експлуатації енергопідприємств РАТ "ЄЕС Росії".

* Сертифікат про типове схвалення Російського Морського Регістру Судноплавства.

* Морські сертифікати ABS, BV, DNV, GLS, LRS;

* Сертифікати DIN, UL, CSA, FM, IEC, CE;

Області застосування.

S7-400 знаходить застосування в машинобудуванні, автомобільній промисловості, у складському господарстві, у технологічних установках, системах вимірювання та збору даних, у текстильній промисловості, на хімічних виробництвах і т.д.

Конструктивні особливості

Програмовані контролери S7-400 можуть включати до свого складу:

* Модуль центрального процесора (CPU). Залежно від ступеня складності розв'язуваних завдань у програмованому контролері можна використовувати різні типи центральних процесорів. При необхідності можна використовувати мультипроцесорні конфігурації, що включають до чотирьох центральних процесорів.

* Сигнальні модулі (SM), призначені для введення та виведення дискретних та аналогових сигналів.

* Комунікаційні процесори (CP) для організації мережевого обміну даними через Industrial Ethernet, PROFINET, PROFIBUS або PtP інтерфейс.

* Функціональні модулі (FM) – інтелектуальні модулі для вирішення завдань швидкісного рахунку, позиціонування, автоматичного регулювання та інших.

* Інтерфейсні модулі (IM) для підключення стійок розширення до базового блоку контролера

* Блоки живлення (PS) для живлення контролера від мережі змінного чи постійного струму.

Конструкція контролера відрізняється високою гнучкістю та зручністю обслуговування:

* Усі модулі встановлюються в монтажні стійки та фіксуються у робочих положеннях гвинтами. Об'єднання модулів у єдину систему виконується через внутрішню шину монтажних стояків. До одного базового блоку допускається підключати до 21 стійки розширення.

* Довільний порядок розміщення модулів у монтажних стійках. Фіксовані посадкові місця мають займати лише блоки живлення.

* Наявність знімних фронтальних з'єднувачів (замовляються окремо), що дозволяють проводити швидку заміну модулів без демонтажу їх зовнішніх ланцюгів та спрощують

виконання операцій підключення зовнішніх ланцюгів модулів Механічне кодування фронтальних з'єднувачів унеможливлює виникнення помилок при заміні модулів.

* Застосування модульних та гнучких з'єднувачів TOP Connect, що суттєво спрощують виконання монтажних робіт та знижують час їх виконання.

Блоки живлення.

Кожен центральний процесор S7-400 має вбудований блок живлення із вхідною напругою =24В. Для живлення центрального процесора та інших модулів контролера використовують блоки живлення PS 405 і PS 407. PS 405 використовують для своєї роботи вхідну напругу постійного струму, PS 407 - вхідну напругу змінного струму промислової частоти. Можливе встановлення двох спеціальних резервованих блоків живлення у кошик для дублювання живлення стійки.

Особливі функціональні можливості.

Центральні процесори S7-400 забезпечують підтримку ізохронного режиму роботи систем розподіленого введення-виводу та технології CiR (Configuration in Run). Технологія CiR дозволяє вносити зміни до конфігурації існуючої системикерування без зупинки виробничого процесу.

* Додавати нові або видаляти існуючі станції розподіленого вводу-виводу та прилади польового рівня, що виконують функції керованих пристроїв на шині PROFIBUS-DP/PA.

* Додавати нові або видаляти існуючі модулі в станціях розподіленого введення-виведення ET 200M.

* Скасувати введені конфігурації.

* Виконувати переналаштування модулів станції ET 200M. Наприклад, у разі заміни одних датчиків на інші.

Центральні процесори.

Програмовані контролери S7-400 можуть комплектуватись різними типами центральних процесорів, які відрізняються обчислювальними можливостями, обсягами пам'яті, швидкодією, кількістю вбудованих інтерфейсів тощо.

При побудові складних систем керування S7-400 дозволяє використовувати у своєму складі до 4 центральних процесорів, що виконують паралельну обробку інформації. Більшість параметрів центральних процесорів можуть бути налаштовані за допомогою Hardware Configuration STEP 7. Для програмування та конфігурування контролерів S7-400 використовується пакет STEP 7, весь спектр інструментальних засобів проектування та програмне забезпечення Runtime.

Розміщено на Allbest.ru

...

Подібні документи

    Поняття та функціональні особливостіпрограмованого логічного контролера, внутрішня структурата взаємозв'язок елементів даного пристрою. Advantech - контролери та модулі введення/виведення, ПТК КОНТАР виробництва МЗТА, ОВЕН (ПЛК ОВЕН), Сегнетикс.

    реферат, доданий 22.03.2014

    Особливості роботи з послідовним портом у Visual Studio. Тестування роботи протоколу Modbus RTU як Slave. Опис та технічні характеристикипрограмованого логічного контролера Овен 100. Побудова діаграми передачі кадрів.

    звіт з практики, доданий 19.07.2015

    Розробка алгоритму автоматизації технологічної ділянки виробничого підприємства машинобудівного профілю. Складання програми для реалізації релейно-контактної схеми керування об'єктом на основі програмованого логічного контролера.

    контрольна робота , доданий 30.04.2012

    Вивчення історії появи, удосконалення та сфери застосування центральних процесорів - головних частин апаратного забезпечення комп'ютера або програмованого логічного контролера. Конвеєрна, суперскалярна архітектура. Концепція кешування.

    реферат, доданий 13.02.2012

    Вивчення сутності, функцій та основних завдань центрального процесора - мікросхеми, виконавця машинних інструкцій (коду програм), головної частини апаратного забезпечення комп'ютера або програмованого логічного контролера. Основні характеристики.

    контрольна робота , доданий 26.12.2010

    Розробка автоматизованої системи управління технологічними процесами очищення, компримування та осушення нафтового газу на базі програмованого логічного контролера SLC-500 фірми Allen Bradley. Розрахунок системи автоматичного регулювання.

    дипломна робота , доданий 06.05.2015

    Вивчення процесорних пристроїв, розроблених вченими корпорації Intel, сукупності інноваційних технологій, які вплинули на розвиток. Аналіз методик розробки мікросхем, апаратного забезпечення комп'ютера та програмованого логічного контролера.

    реферат, доданий 09.05.2011

    Розробка алгоритму роботи та структури контролера кеш-пам'яті з повністю асоціативним відображенням основної пам'яті. Подання операційної та керуючої частин чорної скриньки пристрою. Схема алгоритму контролера кеш лише на рівні мікрооперацій.

    курсова робота , доданий 19.03.2012

    Техніко-економічне обґрунтування створення автоматизованої системи. Вибір програмованого логічного контролера. Вибір модулів вводу-виводу. Засоби розробки людино-машинного інтерфейсу. Контролює обрив датчиків. Контролює справність насосів.

    дипломна робота , доданий 14.11.2017

    Способи підвищення комфорту будівлі за допомогою систем автоматики. Найважливіші функціїавтоматизації будівель. Конфігуровані та вільно програмовані контролери, що використовуються в системах автоматизації будівель. Алгоритм управління вентиляцією та опаленням.



ПОХОДЖЕННЯ СТАТТІ