RU103636U1 - MODULAR DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM - Google Patents
MODULAR DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM Download PDFInfo
- Publication number
- RU103636U1 RU103636U1 RU2010138637/08U RU2010138637U RU103636U1 RU 103636 U1 RU103636 U1 RU 103636U1 RU 2010138637/08 U RU2010138637/08 U RU 2010138637/08U RU 2010138637 U RU2010138637 U RU 2010138637U RU 103636 U1 RU103636 U1 RU 103636U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- controllers
- subsystem
- bus
- output
- control system
- Prior art date
Links
Abstract
1. Модульная распределенная управляющая система, включающая взаимодействующие между собой контроллеры и группы периферийного оборудования с датчиками и исполнительными устройствами, оснащенными микроконтроллерами, отличающаяся тем, что она снабжена материнским устройством, содержащим ЭВМ, источник питания, а также подсистемы внешнего и внутреннего ввода-вывода, при этом указанные контроллеры установлены на внутреннюю шину ввода-вывода материнского устройства и взаимодействуют с подчиненными микроконтроллерами каждый через собственную помехоустойчивую шину с обособленным адресным пространством. ! 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве подсистемы внешнего ввода-вывода использована система типа Ethernet, или USB, или Wi-Fi, или G3, или G4. 1. A modular distributed control system, including interacting controllers and groups of peripheral equipment with sensors and actuators equipped with microcontrollers, characterized in that it is equipped with a mother device containing a computer, a power source, as well as an external and internal input-output subsystem, at the same time, these controllers are installed on the internal input-output bus of the parent device and interact with slave microcontrollers each through its own nnuyu interference-bus with separate address space. ! 2. The system according to claim 1, characterized in that as a subsystem of the external input-output system is used such as Ethernet, or USB, or Wi-Fi, or G3, or G4.
Description
Полезная модель относится к устройствам для телеметрии и программного управления и может быть использована в качестве системы контроля доступа, системы автоматизации зданий, охранной пожарной сигнализации, системы управления технологическими процессами, системы контроля целостности сооружений, системы контроля и управления энергетическими сетями и т.д.The utility model relates to devices for telemetry and program control and can be used as an access control system, building automation system, fire alarm, process control system, building integrity control system, monitoring and control systems for energy networks, etc.
Известна модульная инженерная система для энергетической установки с множеством взаимодействующих между собой частей установки, с выполняющими различные функции в общей для частей установки автоматизированной системе управления приборами автоматики, причем приборы автоматики связаны друг с другом и с управляющим блоком через шину данных, передающую важные для установки данные, в которой приборы автоматики в соответствии с технологической структурой установки объединены в работоспособные независимо друг от друга блоки, причем каждый работоспособный блок соответствует функциональной цепочке (1-n), охватывающей множество частичных функций, причем частичные функции функциональной цепочки связаны через общую линию данных, которая передает только важные для работоспособного блока данные, причем каждая частичная функция охватывает множество подсистем с управляемыми компонентами установки (см. заявка RU 94021650, кл. G05B 15/02, опубл. 20.12.1997). Недостатками данной системы являются сложность настройки, узость функциональных возможностей, ограничивающая разнообразие периферийного оборудования, и низкая надежность контроля состояния объекта и управления исполнительными устройствами.A modular engineering system is known for a power plant with many interacting plant parts that perform various functions in a common automation system for controlling automation devices, for which automation devices are connected to each other and to the control unit via a data bus that transmits important data for the installation in which the automation devices in accordance with the technological structure of the installation are combined into units that work independently of each other, and each The working block corresponds to the functional chain (1-n), covering many partial functions, and the partial functions of the functional chain are connected through a common data line that transmits only data important for the working block, and each partial function covers many subsystems with controlled installation components (see application RU 94021650, class G05B 15/02, publ. 12/20/1997). The disadvantages of this system are the complexity of the settings, the narrowness of the functionality that limits the variety of peripheral equipment, and the low reliability of monitoring the state of the object and controlling actuators.
Известна модульная инженерная система контроля и управления технологическими процессами, содержащая персональную электронную вычислительную машину (ПЭВМ) и группу взаимодействующих с ней объединенных между собой цифровым интерфейсом контроллеров, соединенных через локальную вычислительную сеть между собой, каждый из которых связан с периферийным оборудованием в одной из зон комплекса, включающим датчики, а также исполнительные устройства и оповещатели, объединенные через локальную вычислительную сеть рабочие станции и серверы на базе ПЭВМ, при этом каждый контроллер содержит модуль центрального процессора, предназначенный для управления функциональными модулями и исполнительными механизмами, и функциональные модули с конфигурируемой структурой, предназначенные для обработки сигналов от датчиков и формирования сигналов управления исполнительными механизмами, соединенные через системную шину VME-bus, причем функциональный модуль с конфигурируемой структурой содержит схему интерфейса VME-bus, мезонины ввода и мезонины вывода переменного количества и структуры, соединенные через первую группу разъемов со схемой обработки сигналов и управления, а через вторую группу разъемов - с внешними входами и выходами функционального модуля, соответственно, для подключения внешних датчиков и исполнительных механизмов (см. патент RU 2279117, G05B 15/02, опубл. 27.06.2006). Недостатками данной системы являются сложность настройки, узость функциональных возможностей из-за того, что он имеет фиксированные параметры настройки, не допускающие изменение конфигурации без перезагрузки, и низкая надежность управления исполнительными устройствами, так как системные ресурсы не разделяются на различных уровнях, что и приводит к конфликтам, а также громоздкость и неоправданная сложность.Known modular engineering control system for technological processes, containing a personal electronic computer (PC) and a group of interacting with it interconnected digital interface controllers connected via a local area network to each other, each of which is connected to peripheral equipment in one of the zones of the complex including sensors, as well as actuators and sirens, workstations and servers connected through a local area network a PC, each controller contains a central processor module for controlling functional modules and actuators, and functional modules with a configurable structure for processing signals from sensors and generating control signals for actuators connected via a VME-bus system bus, a function module with a configurable structure contains a VME-bus interface circuit, input mezzanines and output mezzanines of variable quantity and structure, with union of the first group through the connector with the signal processing circuit and the control, and through a second group of connectors - external inputs and outputs of the functional module, respectively, for connecting external sensors and actuators (see. Patent RU 2279117, G05B 15/02, publ. 06/27/2006). The disadvantages of this system are the complexity of the settings, the narrowness of the functionality due to the fact that it has fixed settings that do not allow configuration changes without rebooting, and low reliability of controlling actuators, since system resources are not shared at different levels, which leads to conflicts, as well as bulkiness and unjustified complexity.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по технической сущности является модульная распределенная управляющая система, включающая взаимодействующие между собой контроллеры и группы периферийного оборудования с датчиками и исполнительными устройствами, оснащенными микроконтроллерами (см. патент RU 85010, кл. G06F 9/00, опубл. 20.07.2009). Недостатком известной системы является то, что каждый из указанных контроллеров на самом деле может обслуживать только логически ограниченный объект, например, помещение с одной дверью, одним датчиком температуры и т.п. и не в состоянии напрямую обмениваться данными с другими контроллерами, а, следовательно, система получается не автономной, громоздкой, дорогой, ограниченной по функциям и неудобной при интеграции в автоматическую систему управления более высокого уровня.Closest to the proposed utility model in technical essence is a modular distributed control system, including interacting controllers and groups of peripheral equipment with sensors and actuators equipped with microcontrollers (see patent RU 85010, class G06F 9/00, publ. 20.07. 2009). A disadvantage of the known system is that each of these controllers can actually only service a logically limited object, for example, a room with one door, one temperature sensor, etc. and are not able to directly exchange data with other controllers, and, therefore, the system is not autonomous, bulky, expensive, limited in function and inconvenient when integrated into a higher-level automatic control system.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении надежности и расширении функциональных возможностей системы. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что модульная распределенная управляющая система, включающая взаимодействующие между собой контроллеры и группы периферийного оборудования с датчиками и исполнительными устройствами, оснащенными микроконтроллерами, снабжена материнским устройством, содержащим ЭВМ, источник питания, а также подсистемы внешнего и внутреннего ввода-вывода, при этом указанные контроллеры установлены на внутреннюю шину ввода-вывода материнского устройства и взаимодействуют с подчиненными микроконтроллерами каждый через собственную помехоустойчивую шину с обособленным адресным пространством. При этом в качестве подсистемы внешнего ввода-вывода может быть использована система типа Ethernet или USB или Wi-Fi или G3 или G4.The objective of the utility model is to eliminate these drawbacks. The technical result consists in increasing the reliability and expanding the functionality of the system. The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that a modular distributed control system, including interacting controllers and groups of peripheral equipment with sensors and actuators equipped with microcontrollers, is equipped with a mother device containing a computer, a power source, as well as external and internal subsystems input-output, while these controllers are installed on the internal input-output bus of the parent device and interact with microcontrollers each through its own noise-resistant bus with a separate address space. At the same time, a system such as Ethernet or USB or Wi-Fi or G3 or G4 can be used as an external I / O subsystem.
На чертеже представлена схема предлагаемой управляющей системы.The drawing shows a diagram of the proposed control system.
Аппаратная архитектура модульной распределенной управляющей системы состоит, по сути, из трех уровней:The hardware architecture of a modular distributed control system consists essentially of three levels:
1ый уровень представляет собой материнское устройство, содержащее ЭВМ, источник питания, а также подсистему внешнего ввода-вывода типа Ethernet или USB или Wi-Fi или G3 или G4 и подсистему внутреннего ввода-вывода для подключения оборудования 2го уровня, встроенную в ЭВМ (материнская ЭВМ может быть оснащена часами для обеспечения автономного переключения режимов работы по заданному алгоритму);1 the first level is a parent device comprising a computer, a power source, and the external input-output subsystem Ethernet type or USB or Wi-Fi or G3 or G4 and subsystem internal IO for connecting equipment 2 level, built in the computer ( the mother computer can be equipped with a clock to provide autonomous switching of operating modes according to a given algorithm);
2ой уровень представляет собой совокупность зональных и специальных контроллеров (на чертеже - К1, К2…Кn), установленных на внутреннюю шину ввода-вывода материнского устройства и содержащих микроЭВМ, интерфейс с шиной ввода-вывода материнского устройства и интерфейс ввода-вывода помехоустойчивой шины для подключения микроконтроллеров 3го уровня; 2nd level represents a set zone and special controllers (in the drawing - K1, K2 ... Kn) fitted to the internal bus IO parent device and comprising a microcomputer, an interface with the IO bus parent device and an input-output interface noiseproof tires for connection of microcontrollers of the 3rd level;
3ий уровень представляет собой совокупность микроконтроллеров, монтируемых непосредственно на датчики и исполнительные устройства периферийного оборудования (оконечные устройства). 3rd level is a set of microcontrollers mounted directly on sensors and actuators of peripheral equipment (terminal devices).
Все контроллеры и ЭВМ имеют стандартную комплектацию: процессор, систему ввода-вывода, постоянную, оперативную и энергонезависимую память.All controllers and computers have standard equipment: processor, input-output system, permanent, operational and non-volatile memory.
Программная архитектура также разделена на 3 уровня, соответствующих аппаратным:The software architecture is also divided into 3 levels corresponding to the hardware:
1ый уровень - операционная система, включающая пользовательский интерфейс, визуальный интерпретатор сценариев, подсистему обмена сообщениями с устройствами низшего уровня, подсистему обмена сообщениями с устройствами высокого уровня, подсистему ввода-вывода (I/O); 1st level - an operating system that includes a user interface, a visual script interpreter, a subsystem for exchanging messages with lower-level devices, a subsystem for exchanging messages with high-level devices, and an I / O subsystem;
2ой уровень - программное обеспечение зональных и специальных контроллеров (микроЭВМ), включающее подсистему ввода-вывода (I/O), подсистему обмена сообщениями с устройствами высшего уровня, подсистему обмена сообщениями с устройствами низшего уровня, подсистему исполнения сценариев; 2nd level - software for zone and special controllers (microcomputers), including an input-output subsystem (I / O), a subsystem for exchanging messages with higher-level devices, a subsystem for exchanging messages with lower-level devices, and a subsystem for executing scripts;
3ий уровень - микрокод для управляющих/контролирующих микроконтроллеров. 3rd level - microcode for control / monitoring microcontrollers.
Таким образом, в полезной модели предлагается все различия в функциональном назначении периферийного оборудования опустить на уровень адресных микрочипов, а контроллеры сделать аппаратно идентичными, реализовав их специфические функции на программном уровне. Более того, объединение их общей шиной дает возможность свободного обмена информацией, реализации совместных сценариев, замены функций контроллеров при неисправностях и перегрузках и т.д. При этом все указанные манипуляции осуществляются путем загрузки в i-ый контроллер 2го уровня программного обеспечения и/или сценариев из j-ого контроллера. Материнское устройство 1го уровня необходимо для того, чтобы можно было подать команду на изменение конфигурации системы, то есть материнское устройство служит банком сценариев, хранилищем накопленной информации и приемопередатчиком системы в целом (для связи с пользователем или системой автоматического управления более высокого уровня). При этом материнское устройство для работы контроллеров 2го уровня не критично: те функции и сценарии взаимодействия, которые обусловлены уже установленным программным обеспечением, они могут выполнять самостоятельно. Материнское устройство необходимо только тогда, когда надо сменить режим работы, передать наверх информацию, скоординироваться с пользователем или другими автоматическими системами управления и т.п.Thus, the utility model proposes to lower all differences in the functional purpose of peripheral equipment to the level of addressable microchips, and to make the controllers hardware-identical, realizing their specific functions at the software level. Moreover, combining them with a common bus makes it possible to freely exchange information, implement joint scenarios, replace controller functions in the event of malfunctions and overloads, etc. Moreover, all these manipulations are carried out by loading into the i-th controller of the 2nd level software and / or scripts from the j-th controller. The 1st level parent device is necessary in order to be able to give a command to change the system configuration, i.e. the parent device serves as a script bank, a store of accumulated information and the transceiver of the system as a whole (for communication with a user or a higher level automatic control system). In this case, for Level 2 controllers parent device is not critical: the functions and interaction scenarios, which are caused by installed software, they can perform independently. The mother device is necessary only when it is necessary to change the operating mode, transmit information to the top, coordinate with the user or other automatic control systems, etc.
В результате образуется как бы единая ЭВМ, в некотором роде вычислительная сеть, но архитектурно приспособленная к задачам автоматической системы управления, разделенная на множество аппаратно-идентичных и автономных модулей, каждый из которых способен выполнять уникальную функцию, заданную программно, что позволяет повысить надежность и производительность системы. Возможности такой архитектуры обширны. Например, посредством шины в одной сети могут быть установлены адресные микрочипы, стоящие на турникетах, и встроенные в датчики задымления. Система позволяет посредством одной команды на материнском устройстве перестроить всю систему на СКУД, оперативно увеличив количество пропускных пунктов, например, за счет временного ограничения функции пожарной сигнализации, отдав ее контроллеры в СКУД. Можно также сделать так, чтобы по сигналу пожарной сигнализации СКУД переходила из режима "проверять на вход" в режим "эвакуация".The result is a kind of unified computer, a kind of computer network, but architecturally adapted to the tasks of an automatic control system, divided into many hardware-identical and autonomous modules, each of which is capable of performing a unique function defined by software, which allows to increase reliability and performance system. The possibilities of such an architecture are vast. For example, through a bus on the same network, addressable microchips can be installed on turnstiles and built into smoke detectors. The system allows using one command on the mother device to rebuild the entire system on an ACS, quickly increasing the number of checkpoints, for example, due to the temporary restriction of the fire alarm function, giving its controllers to the ACS. It is also possible to make the ACS switch from the "check for entry" mode to the "evacuation" mode by a fire alarm signal.
В предпочтительном варианте исполнения система представляет собой настенный либо промышленный 19-дюймовый конструктив, дополняемый необходимыми модулями и управляющий оконечными устройствами посредством внешних микроконтроллеров, подключаемых к основному конструктиву через помехоустойчивую шину. Пользовательский интерфейс основан на WEB-технологии и позволяет управлять системой, а также осуществлять ее настройку с помощью любого WEB-браузера, в том числе и с помощью сенсорного экрана. Интуитивность интерфейса, наличие готовых шаблонов конфигураций и сценариев, а также мастер конфигураций и сценариев позволяют осуществлять запуск и простое конфигурирование системы пользователю, не имеющему специальных навыков.In a preferred embodiment, the system is a wall-mounted or industrial 19-inch construct, supplemented by the necessary modules and controlling the terminal devices via external microcontrollers connected to the main construct through the noise-resistant bus. The user interface is based on WEB technology and allows you to manage the system, as well as to configure it using any WEB browser, including using the touch screen. The intuitiveness of the interface, the presence of ready-made configuration templates and scripts, as well as the configuration and script wizard allow you to run and easily configure the system for a user who does not have special skills.
Достоинствами предлагаемой системы являются:The advantages of the proposed system are:
- гибкость аппаратной и программной платформы;- flexibility of hardware and software platform;
- универсальность применения;- universality of application;
- реализация функций, специфических для конкретной задачи, на программном уровне;- implementation of functions specific to a specific task at the program level;
- наличие единого API для модификации и расширения программной части;- the presence of a single API for modifying and expanding the software;
- осуществление монтажа и эксплуатации не требует наличия специальных навыков;- the implementation of installation and operation does not require special skills;
- законченность и автономность (при полном функционале не требуется управляющий сервер и т.п);- completeness and autonomy (with full functionality, a managing server, etc. is not required);
- надежность, отказоустойчивость, вследствие отсутствия единой точки отказа;- reliability, fault tolerance, due to the lack of a single point of failure;
- возможность изменения аппаратной и программной конфигурации без остановки всей системы;- the ability to change the hardware and software configuration without stopping the entire system;
- возможность удаленного управления.- the ability to remote control.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010138637/08U RU103636U1 (en) | 2010-09-20 | 2010-09-20 | MODULAR DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010138637/08U RU103636U1 (en) | 2010-09-20 | 2010-09-20 | MODULAR DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU103636U1 true RU103636U1 (en) | 2011-04-20 |
Family
ID=44051715
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010138637/08U RU103636U1 (en) | 2010-09-20 | 2010-09-20 | MODULAR DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU103636U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2665225C1 (en) * | 2017-10-05 | 2018-08-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Information handling unit |
-
2010
- 2010-09-20 RU RU2010138637/08U patent/RU103636U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2665225C1 (en) * | 2017-10-05 | 2018-08-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Information handling unit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8255095B2 (en) | Modular avionics system of an aircraft | |
CN100392539C (en) | Method and process managment system for operation of technical plant | |
CN111585875B (en) | Fire-fighting and security-protection integrated edge computing gateway and application thereof | |
CN101876825B (en) | Human-computer interface device of small PLC | |
US7013184B2 (en) | Fieldbus device | |
KR101243441B1 (en) | Simulator based on reconfigurable components | |
RU2446446C1 (en) | Modular distributed control system | |
US7636796B2 (en) | Smart interconnect for modular multi-component embedded devices | |
RU103636U1 (en) | MODULAR DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM | |
CN201489345U (en) | Double-processor motion control card | |
CN106547218B (en) | Direct-current transmission field layer real-time simulation system, simulation system and closed-loop test system | |
CN115705267A (en) | Monitoring acquisition equipment, and main/standby switching method and system based on monitoring acquisition equipment | |
JP6163735B2 (en) | SAFE SLAVE UNIT, ITS CONTROL METHOD, CONTROL PROGRAM, AND SAFETY CONTROL SYSTEM | |
Andrei et al. | Raspberry Pi, an Alternative Low-Cost PLC | |
US10991235B2 (en) | Fire-prevention control unit | |
JP5753508B2 (en) | Program verification system and verification method thereof | |
JP4832536B2 (en) | Equipment controller | |
RU101551U1 (en) | CONTROLLER FOR MANAGING COMPLEX OBJECTS | |
CN105988398A (en) | PC-based industrial robot control system and method for unmanned machine room | |
RU85244U1 (en) | AUTONOMOUS ALARM AND STARTING DEVICE | |
KR20200083017A (en) | Dual PLC Control System Based on Multi Core Processor | |
EP3506032B1 (en) | Apparatus for control of building management systems, residential domotics and iot systems | |
KR20110090694A (en) | Facilities control system and operating method of the same | |
Sita et al. | Interfacing city resources management system with SIMATIC WINCC | |
KR20160106987A (en) | Integrated PLC/HMI system using SCADA |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110921 |