Как автоматизировать производство - Ниеншанц

Как автоматизировать производство: современное оборудование для АСУТП
Промышленные регионы России №5/2004
Создание на предприятиях автоматизированных систем управления технологическими процессами
(АСУТП) является в сегодняшних условиях гарантией роста производительности труда, улучшения качества
выпускаемой продукции, повышения эффективности использования ресурсов производства.
Автоматизированные системы управления технологическими процессами охватывают все основные
производственные функции промышленного объекта, будь то производственный участок, цех, завод или
электростанция, функции же человека ограничиваются при этом управлением работой самого
автоматизированного комплекса.
Как правило, выделяют 3 уровня промышленной автоматизации: (1) нижний уровень, охватывающий
датчики и исполнительные механизмы; (2) средний уровень, включающий промышленные контроллеры,
локальные и распределенные системы сбора и обработки данных; (3) верхний уровень, объединяющий
управляющие компьютеры, промышленные рабочие станции, панельные PC и т.д.
Петербургская компания «Ниеншанц-Автоматика» (www.nnz-ipc.ru) поставляет оборудование для
промышленной автоматизации от 20-ти фирм-производителей, что позволяет создавать гибкие технические
решения, оптимизировать их по цене/качеству и успешно внедрять на производственных объектах. На
примере линейки продукции «Ниеншанц-Автоматика» будет рассмотрено оборудование, необходимое в
современных условиях для автоматизации производства, а именно: промышленные компьютеры и рабочие
станции, а также промышленные контроллеры и системы сбора данных.
Промышленные компьютеры и рабочие станции:
PC-совместимые промышленные компьютеры представляют собой устройства повышенной
надежности, способные работать в неблагоприятных условиях окружающей среды, таких как пыль, влага,
низкие/высокие температуры, вибрация и т.д. Промышленные компьютеры имеют ряд конструктивных
особенностей, отличающих их от обычных офисных PC. Вместо стандартных системных плат, в корпус
промышленных компьютеров устанавливаются пассивные объединительные шины, которые содержат
разъем питания и слоты расширения для установки процессорных плат формата ISA, PICMG, PCISA, PIAGP
и периферийных плат ISA, PCI, AGP, служащих для связи с внешними устройствами (различными
датчиками, исполнительными устройствами и каналами коммуникации). Такая конструкция позволяет
производить замену любой платы (в том числе процессорной) за считанные минуты. Некоторые модели
пассивных шин позволяют собирать на одной плате до 4 независимых компьютерных систем.
Корпуса промышленных компьютеров могут быть предназначены для установки в 19” стойку, иметь
настольное или настенное исполнение, а также монтироваться на DIN-рейку. Для предохранения от
загрязнений и несанкционированного доступа корпуса часто оборудованы специальной дверцей с замком.
Практически все модели промышленных корпусов имеют вентилятор со сменным фильтром.
Современные промышленные компьютеры снабжены специализированными источниками питания,
которые отличаются от обычных высокой надежностью и долговечностью, имеют широкий диапазон
входных напряжений, а также могут поддерживать защиту от перенапряжений и коротких замыканий по
выходу. Существуют также резервируемые блоки питания для использования в высоконадежных серверных
системах.
Широкое распространение получили промышленные рабочие станции, у которых системный блок и
дисплей размещены в одном защищенном корпусе, а клавиатура, выполненная по мембранной технологии,
встроена непосредственно в переднюю панель. Рабочие станции имеют, как правило, защиту IP-65
(практически полная защита от пыли и воды) по передней панели и могут устанавливаться в
непосредственной близости от промышленного объекта. В одном ряду с рабочими станциями также стоят
панельные компьютеры и устройства человеко-машинного интерфейса (HMI). Они отличаются от рабочих
станций гораздо меньшей толщиной (несколько сантиметров), позволяют подключать не более 1
периферийной платы и не имеют встроенной клавиатуры. Панельные компьютеры и устройства человекомашинного интерфейса используются для отображения информации, а также для визуализации
технологических процессов и управления. И рабочие станции, и панельные PC, и устройства HMI, могут
быть, как правило, оснащены сенсорным экраном (touch screen).
Помимо конструктивных отличий, промышленные компьютеры, по сравнению с офисными, имеют
дополнительные функции, например, сторожевой таймер (watchdog), автоматически перезапускающий
систему в случае зависания программы, или возможность хранения параметров технологического процесса
в энергонезависимой памяти для защиты от сбоев питания. Часто операционная система загружается из
ПЗУ, а в качестве накопителей используются электронные диски, в том числе на базе флэш-памяти.
Компания «Ниеншанц-Автоматика» предлагает широчайший спектр решений для построения
промышленных компьютеров, включающий продукты компаний ICP Electronics, ICOP, Tipro, Transcend,
PQI:
 процессорные платы: полноразмерные платы SAGP, ROCKY, платы половинного размера JUKI,
PCISA, PSB, одноплатные компьютеры POS, высоконадежные платы CompactPCI, платы формата 5.25”
NOVA, платы формата 3.5” WAFER, платы формата 2.5” Tiny, мини-платы Mity-Mite, модульные платы
ETX, платы формата PC/104;
 пассивные шины ISA, PCISA, PICMG, AGP, двухсторонние пассивные шины;
 блоки питания PS/2 AT-типа, PS/2 ATX-типа, специализированные и компактные блоки питания;
 флэш-диски: CompactFlash, DiskOnChip, DiskOnModule;
 клавиатуры: мембранные, защищенные, с возможностью настольного, настенного монтажа или
установки в стойку 19”;
 корпуса: 1U-2U, 3U-6U, 4U и 5-7U для стойки 19”, настольные и настенные, для одноплатных
компьютеров;
 мониторы: Drawer мониторы (в специализированном закрывающемся 19” исполнении), ЖКмониторы от 6.2” до 18”, мониторы повышенной яркости, ЖК-мониторы без корпуса и передней панели;
 рабочие станции, панельные PC, устройства HMI.
Системы сбора данных и промышленные контроллеры:
В качестве периферийных плат промышленных компьютеров используются встраиваемые системы
сбора данных, представляющие собой устанавливаемые в компьютер платы ввода/вывода для сопряжения
компьютера с любыми исполнительными устройствами. Спектр плат сбора данных включает АЦП, ЦАП,
платы дискретного ввода/вывода, платы со встроенными реле, платы сбора данных с термодатчиков
(терморизисторов и термопар), устройства управления шаговыми двигателями, счетчики/таймеры. Этот
набор инструментов позволяет решать любые задачи контроля и управления – от построения
интеллектуальных зданий до автоматизации навигационных систем. Как правило, все платы сбора данных
имеют драйвера для DOS, Windows, Linux и совместимы с популярной программой визуального контроля и
управления LabView. Компания «Ниеншанц-Автоматика» предлагает недорогие и надежные платы сбора
данных для шины ISA, платы высокоскоростного сбора данных для шины PCI, платы для жестких условий
эксплуатации стандарта CompactPCI, встраиваемые платы для шины PC/104 – промышленного аналога
шины ISA.
В случае если управляющий компьютер нельзя поставить в непосредственной близости к
промышленному объекту, используются системы удаленного сбора данных. «Ниеншанц-Автоматика»
поставляет контроллеры и модули удаленного сбора данных фирм ICP-DAS (ICPCon I-7000/8000) и SIXNET
(EtherTRAK, RemoteTRAK, SixTRAK).
Модули ICPCon I-7000 имеют компактный размер, монтируются на DIN-рейку и используют для
связи с компьютером последовательный коммуникационный интерфейс RS-485, что позволяет объединять в
одну сеть до 256 модулей и строить сеть протяженностью до 1 км без повторителей. Их вычислительную
поддержку обеспечивают контроллеры 7000 серии, представляющие собой PC-совместимые миниконтроллеры связи и управления. Они также поддерживают любые датчики и исполнительные механизмы с
интерфейсами связи RS-232/422/485 или Ethernet. Модули ICPCon I-8000 предназначены для установки в
контроллеры 8000 серии и контроллеры WinCon и имеют гораздо более высокие скорости сбора данных – до
100 КГц. В отличие от контроллеров 7000 серии, контроллеры 8000 серии предназначены для создания
распределенных систем сбора и обработки данных и предусматривают возможности подключения модулей
ввода/вывода как по внутренней шине контроллера, так и по последовательным портам или через сеть. В
свою очередь, в отличие от контроллеров 7000/8000 серии, контроллеры WinCon оснащены Windows CE.Net
и имеют мощность современных PC. Встроенные порты клавиатуры, мыши и монитора позволяют
пользователям кодировать, отлаживать и тестировать программу управления на самом контроллере, а также
непосредственно с него осуществлять управление технологическими процессами.
Устройства сбора EtherTRAK и RemoteTRAK конструктивно выполнены в виде стационарного
базового модуля и сменного модуля. Сменный модуль осуществляет непосредственно входные/выходные
преобразования, а базовый процессорный модуль отвечает за передачу данных по сети и хранит
конфигурацию сменного модуля. Такой конструктив позволяет легко заменять сменный модуль в случае его
выхода из строя без выключения питания системы и дополнительной реконфигурации. Обеспечивая доступ
к аналоговым и цифровым устройствам по сетям Ethernet и RS-485, модули могут подключаться не только к
контроллерам, но и напрямую к PC. Отличительными особенностями модуля SixTRAK, по сравнению с
EtherTRAK и RemoteTRAK, являются расширенный диапазон рабочих температур (-30 - +70ºС),
использование шины SIXNET I/O для высокоскоростного обмена данными с контроллерами или
удаленными терминальными устройствами SIXNET, до 1024 точек ввода/вывода в одной сети. Что касается
контроллеров SIXNET, их основное назначение – критические применения: они способны выполнять
возложенные на них функции в очень жестких промышленных условиях при температурах -40+85ºС.
Выступая авторизованным представителем компании Rockwell Automation на Северо-западе,
компания «Ниеншанц-Автоматика» также осуществляет поставки серии контроллеров Allen Bradley
компании Rockwell Automation. Как правило, оборудование Allen Bradley используется при реализации
больших дорогостоящих проектов и устанавливается на крупных предприятиях «под ключ». Однако
предусмотрены и модели, предназначенные для автоматизации систем управления технологическими
процессами малых и средних размеров, - компактные контроллеры MicroLogix. Широкий выбор
интерфейсов ввода/вывода делает MicroLogix очень гибким решением для управления. В различных
моделях MicroLogix используются аналоговые и цифровые входы и множество типов выходов – от
быстродействующих полупроводниковых до мощных релейных.
Компания «Ниеншанц-Автоматика» также выступает разработчиком собственной серии контроллеров
NZ-6000. Их отличительной особенностью является возможность адаптации под конкретную задачу.
Изначально спроектированные для жестких условий эксплуатации, контроллеры серии NZ-6000 выполнены
в пылевлагозащищенном ударопрочном корпусе, который, включая элементы доступа к сети и модулям
ввода/вывода контроллеров, имеет степень защиты IP-65.
Компания «Ниеншанц-Автоматика» осуществляет сборку, гарантийное обслуживание и ремонт
поставляемого оборудования, оказывает помощь в разработке и внедрении конкретных проектов
автоматизации «под ключ», а также предлагает своим клиентам консультации технических
специалистов при выборе оборудования, возможности тестирования новой техники и т.д.