Обзор программируемых логических контроллеров Ge Fanuc

Обзор программируемых  логических контроллеров Ge Fanuc 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание 
 

1. Автоматизация и программируемые логические контроллеры…...........................3-5 

2. Компания Ge Fanuc……………………………………………………………………..6 

3. Программируемые  логические контроллеры фирмы Ge Fanuс

      3.1 Series 90-30…………………………………………………………………....7-9

      3.2 Series 90-70………………………….……………………………………….9-12

      3.3 PAC Systems RX3i……………………………………………………..…..12-14

      3.4 PAC Systems RX7i…………………………………………………………14-16

      3.5 VersaMax…………………………………………………………………...16-19

      3.6 VersaMax Nano и Micro……………………………………………………19-21

      3.7 ПЛК Durus………………………………………………………………….21-23

      3.8 TranSphere Wireless………………………………………………………..23-25 

4. Список использованной  литературы……………………………………………….26

1.Автоматизация и  программируемые логические контроллеры 

     Рассмотрим  проблему выбора аппаратной части, стоящую  перед инженером по автоматизации, в частности выбор контроллера, на базе которого и будет автоматизирован  тот или иной процесс.

     Быстроменяющаяся  экономическая ситуация и большое разнообразие задач, встающих перед предприятиями в современных рыночных условиях, изменили старые взгляды на СА производства. Сегодня от такой системы требуется уже не только следить за ситуацией и управлять ТП. Крайне необходимо иметь доступ к постоянному источнику информации целым группам людей и получать информацию в удобной форме, чтобы принимать конструктивные решения в вопросах управления производством в целом.

     Современный рынок средств автоматизации  предлагает широкий спектр аппаратных и программных устройств для построения надежных и удобных в эксплуатации систем. Специалистам предприятий подчас трудно правильно сориентироваться в море контроллеров, промышленных компьютеров, пакетов ПО, чтобы выбрать оптимальное по производительности оборудование и сохранить при этом одного поставщика технических средств и единую среду разработки ПО.

     Не  существует отрасли промышленности, в которой не было бы потребности  применения АСУТП. Одними из главных  преимуществ АСУТП являются снижение, вплоть до полного исключения, влияния так называемого человеческого фактора на управляемый процесс, сокращение персонала, минимизация расходов сырья, улучшение качества исходного продукта, и в конечном итоге существенное повышение эффективности производства. Основные функции, выполняемые подобными системами, включают в себя контроль и управление, обмен данными, обработку, накопление и хранение информации, формирование сигналов тревог,  построение графиков и отчетов.

     Инженеры, занимающиеся автоматизацией ТП, часто  встречаются с проблемой выбора аппаратных средств для решения своих задач. В настоящее время появился доступ к хорошим зарубежным аппаратно-программным средствам: во многих технических журналах, каталогах и в Интернете рекламируются промышленные контроллеры известных фирм. Можно купить все что угодно в области промышленной автоматизации, вплоть до красивых маркировок на проводники – были бы деньги, а именно их всегда у нас и не хватает.

     Отечественные производители тоже кое-что предлагают в области промышленных контроллеров и даже сравнительно недорого, но применение их изделий в СА требует известной хитрости и смекалки, связанной с адаптацией к конкретному ТП, поэтому зачастую бывает проще разработать и изготовить контроллер самостоятельно. Но и в этом случае остается большая проблема – специалист по автоматике должен изучить программирование однокристальных контроллеров с применением кросс-средств, надежность такого устройства, как правило, очень сильно зависит от квалификации конкретного разработчика.

     Рассмотрим  основные особенности промышленных контроллеров, которые согласно зарубежной терминологии делятся на три категории: программируемые логические контроллеры (ПЛК), распределенные управляющие системы (distributed control systems DCS) и контроллеры на базе РС - технологий (PC-based).

     ПЛК представляют собой устройство, предназначенное  для сбора, преобразования, обработки, хранения информации и выработки  команд управления. Они реализованы  на базе микропроцессорной техники  и работают в локальных и распределенных системах управления в РВ в соответствии с заданной программой. От небольших до мощных и высокоскоростных систем ПЛК обеспечивают самых требовательных  заказчиков исчерпывающими возможностями и гибкостью при реализации современных сетевых решений в распределенных системах управления и контроля. По техническим возможностям, которые определяют уровень решаемых задач, ПЛК делятся на классы: нано-, микро-, малые, средние и большие. Первоначально они предназначались для замены релейно-контактных схем, собранных на дискретных компонентах – реле, счетчиках, таймерах, элементах жесткой логики.

     Принципиальное  отличие ПЛК от релейных схем заключается  в том, что все его функции  реализованы программно. На одном  контроллере можно реализовать  схему, эквивалентную тысячам элементов  жесткой логики. При этом надежность работы схемы не зависит от ее сложности. 

Программировать ПЛК, как правило, можно на пяти языках стандарта IEC-61131.3. Для тех, кто привык к релейно-контактным схемам, будет  удобно работать с языком, созданном  на их основе (Ladder Diagram), тем, кому понятней электронные схемы, могут воспользоваться языком функциональных блоковых диаграмм (Functional Block Diagram). Опытные программисты могут использовать возможности всех языков. Современный ПЛК может обрабатывать дискретные и аналоговые сигналы, управлять клапанами, шаговыми двигателями, сервоприводами, преобразователями частоты, осуществлять регулирование (ПИД регулятор). Высокие эксплуатационные характеристики делают целесообразным применение ПЛК везде, где требуется логическая обработка сигналов от датчиков.

     Применение  ПЛК обеспечивает высокую надежность, простое тиражирование и обслуживание устройств управления, ускоряет монтаж и наладку оборудования, обеспечивает быстрое обновление алгоритмов управления (в том числе и на работающем оборудовании).

       2. Компания Ge Fanuc 

     Компания "GE Fanuc Automation" является совместным предприятием "General Electric Company" и "FANUC LTD" (Япония) с головным международным  офисом в г.Шарлотсвиль (Charlottesville), штат Вирджиния (США).

     Компания GE Fanuc разрабатывает и производит продукты автоматизации для различных  применений, от систем машинной обработки  данных в крупномасштабных аэрокосмических  проектах и систем противопожарной  защиты нефтяных платформ и других объектов повышенной опасности до автоматизированных систем управления технологическими процессами в сточно-очистных сооружениях. В число предлагаемой продукции входят промышленные контроллеры и системы распределенного ввода/вывода, промышленные ПК и операторские панели, низковольтное оборудование и приводная техника, программное обеспечение для систем автоматизации, т.е. комплекс программно-технических средств, позволяющих создавать единую интегрированную систему от локальных регуляторов до АРМ заместителя руководителя по производству. Изготавливаемая продукция характеризуется простотой установки, отсутствием дефектов и дает возможность заказчикам воспользоваться ее гибкостью и широким функциональным диапазоном.

      3. Программируемые  логические контроллеры  фирмы Ge Fanuc

     3.1 Series 90-30

     (Внешний вид) 

     Универсальный контроллер начального и среднего уровня. Выполняя функции простого реле или  являясь более совершенным средством  АСУТП среднего класса, этот универсальный  ПЛК со своей новаторскими архитектурой и модульной конструкцией подходит для широкого ряда промышленных применений.

     Контроллер  имеет модульную структуру, что  позволяет гибко подбирать конфигурацию из потребностей каждого отдельного заказчика. GE Fanuc Series 90-30 имеет в своем  составе свыше 14 моделей процессора, более 100 моделей модулей ввода-вывода, коммуникационных модулей, программируемых сопроцессорных модулей и специализированных. 

     Установка

     Модули Series 90-30 устанавливаются на базовую  плату. Базовая плата крепится к  монтажной панели шкафа 4 винтами. ПЛК  90-30 спроектированы так, что для их снятия/установки не требуется никакого инструмента. Существуют базовые платы, интегрированные с центральным процессором. В этом случае все слоты могут использоваться для модулей ввода/вывода.  

     Коммуникационные  модули

     Контроллеры Series 90-30 поддерживают связь Ethernet, Genius, SNP и RTU. Ethernet TCP/IP- обеспечивает передачу данных между ПЛК и станциями оператора, поддерживает одновременно обмен данными  с несколькими устройствами, обеспечивает программирование ПЛК по сети. Контроллер шины Genius-интеллектуальный модуль, позволяющий передавать данные между контроллерами Series 90-30, Series 90-70 и другими устройствами. Обеспечивает взаимодействие ЦПУ с модулями ввода/вывода по полевой шине. Модуль программируемого сопроцессора имеет два последовательных порта с различными встроенными протоколами, такими как SNP/SNPX (Master/Slave), CCM и Modbus RTU. Модуль свободно программируется на языках "Mega Basic" и "С". 

     ЦПУ

• Основные характеристики ЦПУ 90-30
• 4 уровня защиты программ с помощью паролей
• Структурное программирование
• Диагностика модулей ввода/вывода и самодиагностика
• Математика с плавающей точкой
• PID регулирование
• Программный блок перемещения, массивы
• Косвенная адресация
• Расширенная поддержка модулей управления температурой, движением, сети Ethernet, сетевых модулей и других.

     Модули  ввода/вывода

     Насчитывается свыше 100 наименований модулей ввода/вывода. Это модули позиционирования, высокоскоростные счетчики, модули ввода сигналов от термопар и термометров сопротивления. Series 90-30 предлагает на выбор 32 дискретных модуля ввода/вывода, 17 аналоговых модуля ввода/вывода и широкий ассортимент специализированных модулей.

• Высокоскоростной счетчик
• Модуль управления температурой
• Модуль управления сервоприводами
• Модуль ввода от термометров сопротивления
• Модуль ввода от термопар

     Все модули имеют изоляцию входных/выходных цепей от системной шины ПЛК, прочность  изоляции составляет от 1500 до 2000В.  

     Программное обеспечение 

     Для создания прикладных программ и конфигурирования системы GE Fanuc предлагает программное обеспечение Proficy ME.  

     Открытая  архитектура 

     GE Fanuc тесно сотрудничает с независимыми  производителями периферийных устройств,  что позволяет в полной мере  охватить все прикладные задачи, используя контроллеры Series 90-30. Поддерживаются сети

     Profibus-DP(Master&Slave)

     Interbus-S(Slave)

     World FIP(Master&Slave)

     LonWorks(Master)

     DeviceNet(Master)

     SDS(Master)

     CAN Open(Master)

     Modbus RTU(Master&Slave) 
 
 
 

     3.2 Series 90-70

     (Внешний вид) 
 

     Мощнейший промышленный контроллер (ПЛК) для ответственных приложений и для крупных систем промышленной автоматизации. Имеет возможности тройного модульного резервирования и высокоскоростной обработки. Подобные высокопроизводительные контроллеры могут работать с большими объемами данных.  

     ПЛК GE Fanuc Series 90-70 предназначены для решения  сложных задач автоматического  управления, требующих как высокого быстродействия контроллера, так и  больших ресурсов процессора.Обеспечивают тройное резервирование, улучшенную пакетную обработку и др.

     На  основе ПЛК Series 90-70 возможно построение АСУТП для большинства технологических  процессов. Эти ПЛК имеют в  своем составе модули управления движением, высоко-скоростные счетчики, модули программируемого сопроцессора. Если базовой корзины недостаточно для размещения требуемого количества модулей, возможно подключение нескольких корзин расширения.  

     Установка

     Модули Series 90-70 устанавливаются в 5 или 9 слотовую корзину. Корзина крепится на монтажную  панель или непосредственно в 19' стойку. Для замены модуля требуется открутить 2 винта. Системная шина контроллеров Series 90-70 выполнена в стандарте VME, контроллер поддерживает VME-устройства третьих фирм. Допускается использование блоков питания на 24В, 48В (постоянного тока) и 120/240В (переменного тока). 

     Модули  ввода/вывода

      Контроллеры Series 90-70 содержат в своем составе  блоки прерывания и PID-регуляторов  для различных требований к модулям  ввода/вывода. Например, аналоговые модули Series 90-70 обеспечивают высокое разрешение, масштабирование входного сигнала в инженерные единицы, предупреждение о верхней и нижней границе, автоматическое размещение в регистрах и программное конфигурирование уровней сигналов. GE Fanuc предлагает широкий выбор релейных модулей, модулей постоянного и переменного тока в вариантах высокой плотности и стандартной, а также различные варианта модулей по напряжению и току. 

     Специализированные  модули

     Модуль  программируемого сопроцессора -однослотовый модуль может быть запрограммирован для подключения операторского интерфейса, обработки в реальном режиме времени, хранения и передачи данных. Программируется с помощью MegaBasic и С. Многозадачность позволяет использовать Mega Basic или С при применении модуля программируемого сопроцессора в качестве коммуникационного интерфейса.Три светодиода на передней панели модуля указывают о его состоянии.

     Высокоскоростной  счетчик обеспечивает прямую обработку  импульсного сигнала до 200 кГц. Тип  А - 4 независимо программируемых однонаправленных 16 битных счетчиков. Каждый имеет 3 входа:

     1)Предустановки 

     2)Счетный  вход 

     3)Строб. 

     Тип В - 2 идентичных программируемых 32 битных счетчиков. Каждый счетчик может  быть независимо сконфигурирован на работу с инкрементом и декрементом.

     Тип С - 1 дифференциальный двунаправленный счетчик с входом запрещающим счет. Счетчик типа С также обеспечивает начальный цикл для инициализации аккумулятора для предопределения начальной позиции. Входной маркер используется для указания начального положения.

     Тип D - 4 двунаправленных 32 битных счетчика, которые могут быть сконфигурированы для счета с инкрементом и декрементом.

     Каждый  счетчик включает входной маркер, который может быть использован  для установки значения его аккумулятора, определяющего начальное состояние  счетчика.

     Тип Е - 2 идентичных 16 битных счетчика со стробированием и входами предварительной загрузки, обеспечивающие счет с инкриментом и декрементом. Каждый имеет запрещение счета и строба.

     Power Mate I (Модуль управления движением) - обеспечивает возможность управления  движением, интегрирован с ПЛК для широкого диапазона приложений, начиная с простого позиционирования и измерения скорости до комплексного многоосевого управления позиционированием. Модуль поддерживает до 4 осей. Около 400 настроек движения может быть сохранено в модуле.  

     Программное обеспечение

     Для создания прикладных программ и конфигурирования системы GE Fanuc предлагает программное  обеспечение Proficy ME. Имеются средства разработки программых модулей на "С", "State Logic" и "SFC". 
 
 
 

     3.3 PAC Systems RX3i

     (Внешний вид) 
 
 

     Интегрированное решение на базе нового поколения  микропроцессорных управляющих  систем (PAC).  Три в одном: Управление, Визуализация, Перемещение.

      Плюсы: чрезвычайное быстродействие (благодаря мощнейшему процессору и высокоскоростной системной шине), обратная совместимость с серией контроллеров 90-30, горячая замена модулей, единый движок, унифицированная среда программирования Proficy Machine Edition.

            Новаторская технология PACSystems RX3i позволяет пользователям: - Решать такие технические и хозяйственные проблемы, как повышение производительности и ужесточение контроля за расходами - Повышать производственные показатели внедренных АСУТП - Понижать расходы на инженерно-техническое обеспечение и пуско-наладочные работы - С легкостью внедрять новые технология в установленные базовые системы - В значительной степени устранять проблемы, связанные с ближайшими и отдаленными перспективами переноса процессов на новые технологические платформы и их сроком службы. 

      Возможности:

• Высокоскоростной процессор и запатентованная технология для повышения пропускной способности без создания информационных заторов.
• Двойная поддержка объединяющей шины на модульный слот:
• Высокоскоростной стандарт PCI для повышения производительности новых улучшенных каналов ввода-вывода
• Последовательная объединяющая шина для легкого переноса существующих систем ввода-вывода Series 90-30
• Процессор Celeron (Pentium III) 300 МГц для продвинутого программирования и повышенной производительности с 10 Мбайт памяти
• Увеличенная память (10 Мбайт) - для документации релейно-контактной логики и машинной документации (Word, Excel, PDF, САПР и другие файлы в будущих выпусках) в контроллере для уменьшения простоев при сбоях и повышения эффективности устранения неисправностей
• Поддержка открытых коммуникаций, включая Ethernet, GENIUS, Profibus, DeviceNet, и последовательной связи
• Поддерживает высокоплотный дискретный ввод-вывод, универсальный аналоговый (термапара, резисторный датчик температуры, тензиометр, напряжение и ток с возможностью поканального конфигурирования), аналоговый с развязкой, высокоплотный аналоговый, высокоскоростной счетчик и модули управления перемещением
• Улучшенный ввод-вывод с расширенными возможностями для повышения скорости обработки, продвинутая диагностика и ряд конфигурируемых прерываний
• Установка как новых, так и перенесенных модулей без отключения питания
• Изолированная клемма 24В постоянного тока для модулей ввода-вывода и планка заземления, которая сокращает потребность в пользовательской разводке

                  Интегрированная программная среда Proficy Machine Edition предоставляет единый инструмент для управления, перемещения и визуализации, предоставляет единую универсальную инженерную среду разработки для всех средств программирования, конфигурирования и диагностики, что сокращает сроки решения задач, уменьшает время на обучение и позволяет создавать более компактные и универсальные решения. 
 
 
 

3.4 PAC Systems RX7i

      (Внешний вид) 
 

      Мощнейшая линия контроллеров! Как и другие PAC-системы, имеет единый центр управления и универсальные возможности  программирования для различных  вариантов управления.  Как и RX3i - это решение "три в одном": Управление, Визуализация, Передвижение. Но рассчитано на приложения среднего и высшего класса. RX7i - развитие линии контроллеров серии 90-70. Имеет полную обратную заменяемость к этой серии. PAC Systems RX7i - формула успеха для самых взыскательных заказчиков!

       Платформа с полностью открытой архитектурой, основанной на стандартах систем (VME64), поддерживающая многие платы сторонних  производителей и пользовательской разработки.

      Обеспечена  быстрая модернизация CPU для непрерывного повышения производственных показателей. 

      Легкое  переоснащение существующих систем

      Модернизация  аппаратных систем для повышения  производительности, работа в сети Ethernet, улучшенное техническое обслуживание

      Легкость  установки - возможность заменить главный  крейт, CPU, источник питания, сохранить модуль ввода-вывода 

      Проверенная технология

      Наращивание на базе используемой системы Series 90-70

      Поддерживает  все функциональные возможности Genius® 

      Повышенная  производительность:

• Pentium III CPU 700MHz;
• 10 MB полностью конфигурируемой памяти;
• Встроенный Ethernet 10/100MB Auto Sensing Auto Switching;
• Повышена производительность шины VME;
• Мощные модули питания.

Полное  наследование - В/В  и ПО:

• Построен на базе существующего Series 90-70;
• Простота модернизации - замените главный крейт, ЦП и модуль питания, сохраняя В/В.

      Интегрированная программная среда  Proficy Machine Edition предоставляет единый инструмент для управления, перемещения и визуализации, предоставляет единую универсальную инженерную среду разработки для всех средств программирования, конфигурирования и диагностики, что сокращает сроки решения задач, уменьшает время на обучение и позволяет создавать более компактные и универсальные решения.

      3.5 VersaMax

      (Внешний вид) 
 
 

      VersaMax - универсальное, простое в использовании  и доступное решение для современных открытых систем. VersaMax - одно из немногих изделий, которое может использоваться как ПЛК, как система ввода/вывода или как устройство распределенного управления более чем на 1500 каналов ввода-вывода.

      VersaMax является первым контроллером, созданным по уникальной методике проектирования Six Sigma, разработанной на основе всестороннего анализа потребностей клиентов и с учетом жестких норм стандартов контроля над качеством. Система ввода/вывода VersaMax обеспечивает обширное семейство модулей и вариантов сетевых интерфейсов, расширяющее ваши возможности управления. Обладая прогрессивной диагностикой, горячим подключением компонентов и быстродействующей системой соединений, она способствует максимально сокращать время, уменьшает затраты на инжиниринг и обучение и радикально снижает затраты. 

      Установка

      (Схема  установки)

       Сборка устройства VersaMax начинается с установки на DIN-рельс  центрального процессора (CPU). Затем  на него монтируется блок питания. Далее  на DIN-рельс рядом с CPU устанавливается шасси для модулей ввода/вывода. Шасси соединяются друг с другом и с CPU при помощи встроенных разъемов. К одному CPU можно подключить до 8 шасси ввода/вывода. 

      Модули  ввода/вывода

      Ассортимент модулей ввода/вывода позволяет  рационально строить системы управления для разнообразных объектов. Изготавливаются модули дискретного ввода на 220В переменного тока - 16 каналов, 24В постоянного тока - 16 и 32 канала. Модули дискретного вывода выпускаются на 24В - 8 канальный с нагрузочной способностью 2А на канал, 16 и 32 канальные - 0.5 А на канал. Они имеют электронную защиту от короткого замыкания, что сокращает среднее время ремонта системы в целом (MTTR) по сравнению с использованием плавких предохранителей. Выпускаются также релейные модули дискретного вывода и комбинированные модули ввода/вывода. Состояние каналов дискретных модулей идентифицируется светодиодами. Среди аналоговых модулей выпускаются 4 канальные модули для ввода сигналов от термометров сопротивления и 7 канальные для термопар, имеющие 16 разрядные АЦП. Для работы с термопарами выпускаются шасси с компенсацией температуры холодного спая. 

      ЦПУ

      Выполненное на современном уровне ЦПУ VersaMax обладает следующими чертами:

• 20 К памяти для программы пользователя
• Flash - память для хранения программ
• Батарейка резервного питания для программы, данных и часов
• Переключатель RUN/STOP
• Поддержка операций с плавающей точкой
• Встроенный порты RS - 232 и RS -485
• Расширенная индикация состояния светодиодами на передней панели
• Производительность 1.8 мс/к

      ЦПУ выполняет все операции, требуемые  для управления промышленным объектом - действия дискретной логики, арифметические операции и вычисление математических функций с поддержкой плавающей точки, PID - регулирование.   ЦПУ VersaMax при использовании встроенных портов является Slave-устройством. Оно работает по протоколам SNP И Modbus RTU. Хранящиеся в ЦПУ программа и данные имеют 4 уровня доступа, каждому из которых можно задать отдельный пароль. Это обеспечивает гибкую и эффективную защиту системы от неквалифицированного вмешательства. 

      Коммуникационные  модули

      Как универсальная система ввода/вывода, VersaMax можно подключить к контроллерам других типов, включая ПЛК, системы сбора данных и системы управления на основе персональных компьютеров, посредством DeviceNet, Profibus-DP, и шины Genius. Кроме того, она полностью поддерживает систему управления Cimplicity на основе ПК с ее мощностью и открытой архитектурой. 

      Программное обеспечение 

      Для программирования контроллеров VersaMax используется пакет VersaPro. Это современная система, работающая в среде Windows 95/98/NT.

      Пользователю  предоставляется возможность писать программу в представлении релейно-контактной логики, как в Logicmaster - системе для программирования PLC GE Fanuc, в текстовой форме в виде списка команд и в виде блок-схемы. Пользователю программы VersaPro предоставляется богатый сервис. Так, в справочную систему (Help)VersaPro наряду с обычными описаниями программы приведены справочные данные о выпускаемых модулях, что позволяет сэкономить значительный объем рабочего времени. При конфигурировании системы автоматически подсчитывается потребляемая от блоков питания мощность, что обеспечивает возможность быстро подобрать комплектацию станции VersaMax. Кроме VersaMax, система VersaPro поддерживает программирование контроллеров GE Fanuc Series 90-30 и Series 90-70. Таким образом, можно иметь единый инструмент разработчика как для давно выпускаемых PLC, так и для нового продукта. VersaMax может импортировать программы написанные на Logicmaster. Для пользователей, уже имеющих лицензионный Logicmaster 90-30, возможен Upgrade до VersaPro.