Лекция: Интеграция ПЛК в систему управления предприятием
Контроллеры традиционно работают в нижнем звене автоматизированных систем управления предприятием (АСУ) — систем, непосредственно связанных с технологией производства (ТП). ПЛК обычно являются первым шагом при построении систем АСУ. Это объясняется тем, что необходимость автоматизации отдельного механизма или установки всегда наиболее очевидна. Она дает быстрый экономический эффект, улучшает качество производства, позволяет избежать физически тяжелой и рутинной работы. Контроллеры по определению созданы именно для такой работы.
Далеко не всегда удается создать полностью автоматическую систему. Часто «общее руководство» со стороны квалифицированного человека — диспетчера необходимо. В отличие от автоматических систем управления такие системы называют автоматизированными. Еще 10 — 15 лет назад диспетчерский пульт управления представлял собой табло с множеством кнопок и световых индикаторов. В настоящее время подобные пульты применяются только в очень простых случаях, когда можно обойтись несколькими кнопками и индикаторами. В более «серьезных» системах применяются ПК.
Появился целый класс программного обеспечения реализующего интерфейс человек—машина (HMI). Это так называемые системы сбора данных и оперативного диспетчерского управления (Supervisory Control And Data Acquision System — SCADA). Современные SCADA-системы выполняются с обязательным применением средств мультимедиа. Помимо живого отображения процесса производства, хорошие диспетчерские системы позволяют накапливать полученные данные, проводят их хранение и анализ, определяют критические ситуации и производят оповещение персонала по каналам телефонной и радиосети, позволяют создавать сценарии управления (как правило, Visual Basic), формируют данные для анализа экономических характеристик производства.
Создание систем диспетчерского управления является отдельным видом бизнеса. Разделение производства ПЛК, средств программирования и диспетчерских систем привело к появлению стандартных протоколов обмена данными. Наибольшую известность получила технология ОРС (OLE for Process Control), базирующаяся на механизме DCOM Microsoft Windows. Механизм динамического обмена данными (DDE) применяется пока еще достаточно широко, несмотря на то что требованиям систем реального времени не удовлетворяет.
Все это «многоэтажное» объяснение призвано подчеркнуть еще одно немаловажное преимущество ПЛК — средства системной интеграции являются составной частью базового программного обеспечения современного ПЛК, Допустим, вы написали и отладили автономный проект на контроллере при помощи системы подготовки программ. Как теперь нужно доработать программу, чтобы связать ПЛК с системой диспетчерского управления, базой данных или интернет-сервером? Ответ: никак. Никакого программирования далее вообще не потребуется. В комплекс программирования ПЛК входит ОРС-сервер. Он умеет получать доступ к данным ПЛК также прозрачно, как и отладчик. Достаточно обеспечить канал передачи данных ПЛК — ОРС-сервер. Обычно такой канал уже существует, вы использовали его при отладке. Вся дальнейшая работа сводится к определению списка доступных переменных, правильной настройке сети, конфигурированию ОРС-сервера и SCADA-системы. В целом, операция очень напоминает настройку общедоступных устройств локальной сети ПК.
Второй часто возникающей задачей является интеграция нескольких ПЛК с целью синхронизации их работы. Здесь появляются сети, обладающие рядом специфических требований. В целом это требования, аналогичные требованиям к ПЛК: режим реального времени, надежность в условиях промышленной среды, ремонтопригодность, простота программирования. Такой класс сетей получил название промышленных сетей (fieldbus). Существует масса фирменных реализаций и достаточно много стандартов таких сетей (Bitbus, Modbus, Profibus, CANopen, DeviceNet), позволяющих интегрировать аппаратуру различных фирм, но ни один из них нельзя признать доминирующим.
Рис.3.2 Место ПЛК в АСУ ТП
Благодаря продуктивному развитию средств сетевой интеграции появилась возможность создания распределенных систем управления. В 80-х гг. XX в. доминировали ПЛК с числом входов-выходов несколько сотен. В настоящее время большим спросом пользуются микроПЛК с количеством входов-выходов до 64. В распределенных системах каждый ПЛК решает локальную задачу. Задача синхронизации управления выполняется компьютерами среднего звена АСУ. Распределенные системы выигрывают по надежности, гибкости монтажа и простоте обслуживания.