Все під контролем

Серійна різноманітність контролерів від VIPA — System 100V, System 200V, System 300V, System 300S, System 500V обумовлює їх застосування в будь-яких областях
Володимир Дишлевий

На сьогоднішній день у різних галузях промисловості Німеччини — автомобільній, керування конвеєрами та автоматизованими складами, а також при виробництві продуктів харчування та напоїв найбільш добре зарекомендували себе контролери VIPA. Оскільки ця техніка стала доступною і підприємствам Східної Європи, пропонуємо короткий її опис.


Модульна побудова

Всі серії PLC від VIPA сумісні за системою команд з контролерами Simatic S7-300 (Siemens), тому використовується єдина інструментальна система розробки (WinPLC7 фірми VIPA або STEP 7 фірми Siemens).

Контролери цього виробника побудовані за модульним принципом. Це означає, що користувач має можливість оптимально підбирати склад модулів для вирішення свого завдання та гнучко модифікувати його при розширенні або зміні вимог до системи. Всі модулі вводу/виводу та інтерфейсні модулі мають властивість універсальності, тобто їх можна застосовувати разом з будь-яким CPU відповідної серії. При цьому є можливість вибору процесорного модуля з оптимальною продуктивністю для вирішення конкретного завдання.

Процесорні модулі мають вбудовану LED-шинну діагностику та моніторинг стану програми, вбудований годинник реального часу, а також літієвий акумулятор для захисту RAM у вимкненому стані. Процесорний модуль контролерів VIPA на відміну від контролерів Siemens може працювати без картки пам'яті, що впливає на його вартість.

Акумулятор гарантує збереження даних протягом 30 днів. Як зовнішня пам'ять для зберігання програм, даних і вихідних текстів, а також архівів використовуються звичайні картки флеш-пам'яті у форматі Multimedia Card.

Процесорні модулі та модулі розширення монтуються безпосередньо на 35-міліметровій DIN-рейці.

Їх підключення до системної шини реалізується за допомогою набірних з'єднувачів на одне, два, чотири або вісім посадкових місць, що поміщаються в поглиблення рейки. Це дозволяє позбавитися використання спеціальної об'єднувальної плати, забезпечуючи при цьому необхідну гнучкість конфігурування системи, коли користувач може підібрати стільки з'єднувачів, скільки йому необхідно.

Для скорочення часу монтажу модулі оснащені знімними пружинними клемами Wagо, що допускають підключення проводів перетином від 0,08 до 2,5 мм2, а для полегшення їх розведення до складу системи входять термінальні модулі. Діапазон робочих температур від 0 до +50 °С.

Кожен процесорний модуль оснащений роз'ємом MP2I, який поєднує в собі два інтерфейси: MPI та RS-232. MPI – багатоточковий інтерфейс, реалізований на базі специфікацій стандарту EIA RS-485. Застосовується для обміну даними між контролерами S7-300 та S7-400, операторськими панелями, програматорами та персональними комп'ютерами, у тому числі під час завантаження програм.

Для підключення комп'ютера до контролера за допомогою MPI потрібен спеціальний адаптер. Підтримка інтерфейсу RS-232, реалізована на незадіяних контактах роз'єму MPI, дозволяє встановити з'єднання «точка-точка» з комп'ютером без використання MPI-адаптера, за допомогою спеціального «зеленого кабелю», призначеного спеціально для контролерів VIPA. За допомогою такого кабелю здійснюються завантаження та налагодження проектів у CPU 11x, 21x, 31x, 51x, обмін даними з ними, наприклад, для завдань візуалізації, а також завантаження конфігурації в інтерфейсні модулі IM 208 та оновлення системного ПЗ комунікаційних та процесорних модулів.


Серія System 100V

Дані модулі інтелектуального введення/виводу з CPU часто називають інтелектуальними клемниками. Завдяки компактному дизайну та вдалому співвідношенню ціна/продуктивність контролери серії System 100V особливо добре підходять для додатків з невеликою кількістю точок введення/виводу. Однак сумісність із SIMATIC S7—300 за набором інструкцій та розвинені комунікаційні можливості дозволяють використовувати їх і в досить складних завданнях, що потребують розподіленого керування, у тому числі у комбінації з іншими контролерами компанії VIPA та третіх виробників.

До складу сімейства входять кілька моделей контролерів із вбудованими каналами вводу/виводу та з підтримкою функцій формування сигналів переривання, швидких лічильників та імпульсних виходів. Кількість каналів введення/виведення може бути збільшена за допомогою модулів розширення. У жорсткому корпусі процесорного модуля розміщується до 32 каналів вводу/виводу. Перші 4 входи можна використовувати як лічильні (до 30 кГц) або як сигнальні модулі, останні 2 виходи з усіх виходів можна використовувати як імпульсні виходи (до 50 кГц). Властивості та поведінка входів/виходів визначається інструментом проектування при параметризуванні CPU, при апаратній конфігурації.

Функція «сигнальні входи» означає, що переривання ініційовано після перекриття затримки часу та власне переривання. Залежно від виду переривання час затримки — це період, доки сигнал є або відсутній, коли переривання вже запущено. Сигнальний вихід спрацьовує, коли поточне значення досягло значення вставки (налаштовується). Лічильники можуть працювати в декількох режимах: робота з інкрементальним енкодером, рахунок до досягнення встановленого значення, обчислення періоду подій, що повторюються, рахунок у прямому і зворотному напрямку.

Останні два виходи можуть бути налаштовані як імпульсні з широтно-імпульсною модуляцією (PWM) з максимальною частотою до 50 кГц. Через конфігурацію ініціалізується час, CPU обчислює послідовність імпульсів відповідно до співвідношення імпульс/пауза.

Крім того, на передній стороні розміщено 2 потенціометри для прямого введення аналогового значення, які можуть бути використані як задатчики, або для інших цілей, що дозволить економити на купівлі додаткових аналогових модулів. Потенціометри займають 1 вхід кожен. Призначення адрес здійснюється через інструмент проектування у параметрах CPU.

У це сімейство входять модулі розподіленого вводу/виводу для мереж PROFIBUS і CANOpen.

Крім того System 100V — єдине у світі сімейство контролерів такого класу, спеціально розроблене для роботи в мережі Profibus як ведені (slave). Тобто, крім «інтелектуальних» процесорних модулів у лінійці System 100V є широкий вибір непрограмовних модулів віддаленої периферії Profibus DP (ведених) з інтегрованими дискретними та аналоговими каналами вводу/виводу .

Хотілося б підкреслити, що за співвідношенням ціна/кількість каналів модулі віддаленого доступу System 100V найвигідніші.

Дані модулі ідеально підходять для завдань, де через мережу необхідно передавати невелику кількість каналів з кожної станції Slave. Модулі дозволяють здійснювати передачу зі швидкістю до 12 МБ для Profibus-DP та швидкістю 10 кБ – 1 МБ для CANopen. Усі модулі мають інтерфейс RS485.

За допомогою модулів розширення можна збільшити кількість вводів/виводів. Більшість модулів мають багаті можливості налаштування та конфігурування, дозволяючи підключати аналогового введення різноманітні датчики та інші джерела сигналів.

Можливо вимірювання напруги в діапазонах 0...50 мВ, ± 10 В, ± 4 В, ± 400 мВ і струмів у діапазонах ± 20 мА та 4...20 мА. Модуль дозволяє гнучко налаштовувати час перетворення та проводити згладжування вхідного сигналу. Таким чином, один і той же модуль можна використовувати для вирішення різних завдань. Можливе збільшення до 4 модулів розширення входів/виходів.

Програмування для систем VIPA типу 100V, 200V, 300V PLC та SIMATIC-S7 типу S7—300, S7—400 та сумісних пристроїв здійснюється як у середовищі WinPLC7 від VIPA, так і в STEP7 від Siemens. Програмування контролера System 100V можливе за допомогою Light Version (полегшена версія), яка постачається з кожним CPU System 100V безкоштовно. Ця версія працює тільки з System 100V, але можна використовувати оновлену повну версію WinPLC7. Програма користувача може використовувати до 8192 маркерів, до 128 таймерів та до 256 лічильників.

Що стосується блоків, то програма може складатися максимум із 1024 функціональних блоків та функцій, 2047 блоків даних. Програма може бути збережена на MMC-карту (контролер може працювати без її використання). Завершена програма, написана однією з трьох мов — STL, FBD або LAD — може бути перевірена на комп'ютері без апаратного забезпечення, використовуючи режим симуляції.


Серія System 200V

У цю групу входять модульні контролери, які з рівним успіхом підходять для створення як централізованих, так і розподілених систем керування. Вона відрізняється великою різноманітністю процесорних модулів, орієнтованих на застосування у системах керування середньої величини (від 100 до 1000 сигналів вводу/вывода), і модулів розширення їм. CPU 214...216 сумісні за набором інструкцій з контролерами SIMATIC S7—300 і можуть програмуватися як за допомогою ПЗ WinPLC7 (VIPA), так і за допомогою STEP 7 (Siemens), а модулі CPU 241... 244 програмуються за допомогою STEP 5.

Окрім процесорних модулів, до складу серії входять модулі введення/виведення, інтерфейсні модулі для PROFIBUS-DP, CANOpen, DeviceNet, Interbus-S та RS-485, а також пристрої розподіленої периферії для цих промислових мереж. І в цю ж серію входить CPU 288, який є компактним IBM PC-сумісним контролером і може програмуватися мовами високого рівня.

Програмне забезпечення для контролерів серії System 200V може створюватися як за допомогою стандартного середовища розробки STEP 7, так і за допомогою недорогих пакетів з обмеженою функціональністю WinPLC7 та WinNCS.

Однією з головних особливостей контролерів цієї серії є універсальність. Добре відомо, що використання розподіленої архітектури АСУ ТП на базі цифрових інтерфейсів передачі даних має низку переваг перед рішеннями на основі класичної централізованої архітектури. Серед них можна згадати зниження витрат на розгортання та обслуговування кабельної мережі, підвищення надійності за рахунок зменшення кількості з'єднань, покращення завадостійкості, переваги при розширенні системи тощо.

Однак централізована архітектура і зараз знаходить своє застосування там, де кількість каналів не дуже велика і всю систему керування можна зосередити на невеликій площі. За допомогою модулів System 200V можна створювати системи збору даних та керування як з централізованою, так і з розподіленою архітектурою.

Іншою їх важливою особливістю є підтримка відкритих інтерфейсів, які широко застосовуються в промисловості. Наявність комунікаційних модулів для Ethernet створює можливість для підключення додаткових апаратних засобів, наприклад, панельних комп'ютерів для побудови людино-машинного інтерфейсу, та полегшує інтеграцію окремих виробничих ділянок в інформаційну мережу підприємства.

За допомогою стандартних промислових інтерфейсів, таких як PROFIBUS, DeviceNet та CANOpen, стає можливим використовувати пристрої цієї серії System 200V спільно з обладнанням інших виробників. Кожен ведений модуль (coupler) підтримує підключення до 32 м.


Серія System 300V

В цю серію входять моделі процесорних модулів з різними комунікаційними можливостями, що підходить для створення систем керування з великою кількістю сигналів, а також задач, критичних на час виконання. У процесорний модуль вбудовані RAM-і FLASH-пам'ять. Вважається, що за функціональністю ці CPU умовно відповідають аналогічним номерам S7-300. При цьому однотипні процесори від VIPA мають більший обсяг пам'яті: CPU 315 з Profibus DP — (робоча/завантажена) 120/160 кБ, CPU317 — 512/1024 кБ, і більший обсяг комунікаційних можливостей.

Процесорні модулі CPU 31x, крім інтерфейсу MP2I, містять також вбудовані інтерфейси PROFIBUS-DP (Master), PROFIBUS-DP (Slave), CANOpen (Master), CANOpen (Slave), Industrial Ethernet-CP 343 з RJ45 для TCP/IP з'єднання. Веденими вузлами можуть бути модулі розподіленої периферії серій 100V, 200V та 300V, а також інших виробників — Wago та Siemens.

Програмування всіх процесорів 31х здійснюється мовою STEP7 за допомогою оригінального ПЗ фірми Siemens (переважно) або WinPLC7 + WinNCS (WinNCS — конфігураційний пакет фірми VIРА для мереж Profibus та Industrial Ethernet).


Серія System 300S

На особливу увагу заслуговує остання розробка фірми — серія високошвидкісних CPU System 300S, сумісних зі STEP 7, які побудовані на базі мікросхеми Speed7 фірми ProfiChip GmbH, що дозволило значно збільшити швидкодію контролера. В результаті операції над числами з плаваючою комою виконуються всього за 84 нс, а час виконання циклу типового завдання, що складається зі 100 тис. інструкцій, може бути трохи більше ніж 2 мс.

У серію високошвидкісних CPU входять процесорні модулі CPU 315S, 314S та 317S, а також Slot-PLC CPU 517S. Причому модулі CPU 314S та 317S оснащені високошвидкісною паралельною шиною SpeedBus для обміну з модулями розширення, яка при використанні відповідних модулів забезпечує дуже швидку реакцію системи на зміну стану параметрів об'єкта.

При можливості підключення на систему, побудовану з використанням SpeedBus, 2—6 модулів, вони не входять до сумарної кількості модулів, які використовує процесор.


Серія System 500V

Контролери даної серії є так званим Slot — PLC — картою у форматі PCI, яка встановлюється в корпус промислового комп'ютера та оснащена інтерфейсом PROFIBUS-DP.

Завдяки великому об'єму пам'яті та високій продуктивності ці контролери здатні вирішувати складні завдання, а шина PCI дозволяє при цьому з високою швидкістю вести обмін даними з комп'ютером. На платі є роз'єм для підключення зовнішнього джерела живлення, що дозволяє контролеру вирішувати свої завдання навіть тоді, коли комп'ютер вимкнено.

В якості програмного інтерфейсу з прикладними програмами користувача застосовується OPC-сервер, що входить до комплекту постачання PLC. Програмування такого контролера можна здійснювати за допомогою STEP 7.

Крім усього перерахованого, фірмою VIPA пропонуються процесорні та периферійні модулі для SIMATIC S5, широкий набір текстових дисплеїв та графічних операторських панелей, призначених для створення людино-машинного інтерфейсу, а також системи розробки програмного забезпечення для контролерів VIPA та Siemens

Версія для друку