RU109303U1

RU109303U1 - INDUSTRIAL CONTROLLER

Info

Publication number: RU109303U1
Application number: RU2011118225/08U
Authority: RU
Inventors: Валерий Славович Андреев; Иван Петрович Белов; Александр Васильевич Борисов; Владимир Александрович Смирнов; Алексей Николаевич Фирсов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Каскад-ТехноСервис"
Priority date: 2011-05-05
Filing date: 2011-05-05
Publication date: 2011-10-10

Abstract

Промышленный контроллер, содержащий печатную плату со встроенным накопителем информации и с размещенным на ней микропроцессором, осуществляющим сбор информации с входов и портов RS-232 и RS-485 и передачу по интерфейсу Ethernet, контроллер последовательных портов и контроллер сетевых интерфейсов, связанные с микропроцессором и с блоком колодок и разъемов, предназначенных для подключения сторонних устройств и коммутаторов, энергонезависимую память, часы реального времени с автономным источником питания, отличающийся тем, что он снабжен программным обеспечением для преобразования данных цифрового информационного протокола нижнего уровня в данные информационного протокола верхнего уровня, размещенным на встроенном накопителе информации, содержащем операционную и исполнительную системы, имеет разъем для подключения съемных накопителей информации, связанным с микропроцессором, а также содержит дополнительно, по меньшей мере, по одному контроллеру последовательных портов и контроллеру сетевых интерфейсов, связанных с микропроцессором и с блоком колодок и разъемов. An industrial controller containing a printed circuit board with an integrated information storage device and a microprocessor located on it, collecting information from the inputs and ports of RS-232 and RS-485 and transmitting via Ethernet, a serial port controller and a network interface controller associated with the microprocessor and a block of pads and connectors designed for connecting third-party devices and switches, non-volatile memory, a real-time clock with an independent power source, characterized in that it is equipped with a program There is a socket for connecting removable storage devices connected to a microprocessor for converting data of a lower level digital information protocol data to a higher level information protocol data, which is located on a built-in information storage device containing an operating and executive systems. one serial port controller and one network interface controller connected to the microprocessor and to the block of blocks and connectors.

Description

Заявляемое техническое решение относится к электронике, в частности, к системам программного управления, а именно к программируемым логическим контроллерам, и может быть использовано для мониторинга и управления технологическими процессами в различных областях промышленности.The claimed technical solution relates to electronics, in particular, to software control systems, namely to programmable logic controllers, and can be used to monitor and control technological processes in various industries.

Известен промышленный контроллер, содержащий расположенные в корпусе блоки питания, микроконтроллер, устройства ввода-вывода дискретных сигналов, часы реального времени с энергонезависимым питанием, энергонезависимое ОЗУ, интерфейс RS-485, обеспечивающий удаленное подключение устройств связи с объектом, интерфейс RS-232 для соединения с компьютером, клеммы для подсоединения управляемых объектов, жестко установленные на корпусе контроллера, и ответные съемные клеммы, светодиодные индикаторы. Контроллер содержит алфавитно-цифровой жидкокристаллический дисплей, расположенный на передней панели корпуса, а также клавиатуру (патент РФ на полезную модель №52643, кл. G06F 9/00).A well-known industrial controller containing power supplies located in the housing, a microcontroller, input / output devices for discrete signals, a real-time clock with non-volatile power supply, non-volatile RAM, an RS-485 interface, providing remote connection of communication devices with an object, an RS-232 interface for connecting to computer, terminals for connecting controlled objects, rigidly mounted on the controller body, and reciprocal removable terminals, LED indicators. The controller contains an alphanumeric liquid crystal display located on the front panel of the case, as well as a keyboard (RF patent for utility model No. 52643, class G06F 9/00).

Наличие жидкокристаллического дисплея и клавиатуры усложняют и удорожают конструкцию контроллера, поэтому он не находит широкого использования.The presence of a liquid crystal display and keyboard complicates and increases the cost of the controller design, so it does not find widespread use.

Известен промышленный контроллер, содержащий печатную плату, на которой расположены микропроцессор, осуществляющий сбор информации с каналов и передачу по интерфейсам RS-232, RS-485 и CAN, обеспечивающим удаленное подключение с объектом, литиевый элемент, энергонезависимую память, канал телеуправления, часы реального времени. Контроллер снабжен блоком питания, дополнительной печатной платой с зажимами для подключения импульсных каналов, часы реального времени выполнены со встроенной энергонезависимой памятью, a CAN контроллер выполнен отдельной микросхемой (патент РФ №61900, Кл. МПК G06F 9/00).Known industrial controller containing a printed circuit board on which a microprocessor is located, which collects information from channels and transfers via RS-232, RS-485 and CAN interfaces, providing remote connection with an object, a lithium cell, non-volatile memory, a telecontrol channel, a real-time clock . The controller is equipped with a power supply, an additional printed circuit board with clamps for connecting pulse channels, the real-time clock is made with built-in non-volatile memory, and the CAN controller is made with a separate microcircuit (RF patent No. 61900, Cl. IPC G06F 9/00).

Однако это контроллер имеет сложную систему сбора информации и ограниченные функциональные возможности устройства, поскольку он может работать лишь с ограниченным перечнем протоколов. Поэтому он не может найти широкого применения в системах управления с большим разнообразием оборудования, технологий и функций, выполняемых при сборе, переработке и последующей передаче информации по цифровым каналам связи, где имеет место использование большого числа как стандартных, так и специализированных информационных протоколов взаимодействия, в том числе протоколов Modbus, МЭК 60870-5-101/103/104, OPC DA с последующим решением задач управления и конфигурирования оборудования вплоть до обновления программного обеспечения. Для обеспечения возможности выполнения указанных функций пользователь должен подбирать соответствующие контроллеры с установленным в нем конкретным программным обеспечением.However, this controller has a complex information collection system and limited device functionality, since it can only work with a limited list of protocols. Therefore, it cannot be widely used in control systems with a wide variety of equipment, technologies and functions performed during the collection, processing and subsequent transmission of information via digital communication channels, where a large number of both standard and specialized information interaction protocols are used in including Modbus protocols, IEC 60870-5-101 / 103/104, OPC DA with the subsequent solution of the tasks of control and configuration of equipment up to software updates. To ensure the ability to perform these functions, the user must select the appropriate controllers with specific software installed in it.

Техническим результатом заявляемого решения является расширение области использования контроллера путем обеспечения возможности его функционирования с различными протоколами.The technical result of the proposed solution is to expand the scope of use of the controller by ensuring the possibility of its functioning with various protocols.

Технический результат достигнут за счет того, что промышленный контроллер, содержащий печатную плату со встроенным накопителем информации и с размещенным на ней микропроцессором, осуществляющим сбор информации с входов и портов RS-232 и RS-485 и передачу по интерфейсу Ethernet, контроллер последовательных портов и контроллер сетевых интерфейсов, связанные с микропроцессором и с блоком колодок и разъемов, предназначенных для подключения сторонних устройств и коммутаторов, энергонезависимую память, часы реального времени с автономным источником питания, снабжен программным обеспечением для преобразования данных цифрового информационного протокола нижнего уровня (например устройства связи с объектом, расходомеры, счетчики) в данные информационного протокола верхнего уровня (например система управления), размещенным на встроенном накопителе информации, содержащем операционную и исполнительную системы, разъемом для подключения съемных накопителей информации, связанным с микропроцессором, а также содержит дополнительно, по меньшей мере, по одному контроллеру последовательных портов и контроллеру сетевых интерфейсов, связанных с микропроцессором и с блоком колодок и разъемов.The technical result was achieved due to the fact that the industrial controller containing a printed circuit board with an integrated information storage device and with a microprocessor located on it, collecting information from the RS-232 and RS-485 inputs and ports and transmitting via Ethernet, serial ports controller and controller network interfaces associated with the microprocessor and with the block of blocks and connectors designed for connecting third-party devices and switches, non-volatile memory, real-time clock with an autonomous source power supply, is equipped with software for converting low-level digital information protocol data (for example, communication devices with an object, flow meters, counters) into upper-level information protocol data (for example, a control system) located on an integrated information storage device containing an operating and executive system and a connector for connecting removable storage devices associated with a microprocessor, and also contains at least one controller in series x ports and network interface controller associated with a microprocessor unit and with pads and connectors.

Снабжение контроллера размещенным на встроенном накопителе информации программным обеспечением для преобразования данных цифрового информационного протокола нижнего уровня в данные информационного протокола верхнего уровня, содержащем операционную и исполнительную системы, обеспечивает возможность интеграции контроллера в системы мониторинга и управления в качестве коммуникационного устройства, связывающего данные нижнего и верхнего уровней с использованием расширенного перечня протоколов опроса устройств, а также нестандартных информационных протоколов.Providing the controller with software located on the built-in storage device for converting the lower level digital information protocol data into the upper level information protocol data, containing the operating and executive systems, enables the controller to be integrated into monitoring and control systems as a communication device connecting the lower and upper levels using an extended list of device polling protocols, as well as non-standard ny information protocols.

Снабжение контроллера разъемом для подключения съемных накопителей информации обеспечивает возможность упрощения и повышения удобств установки в контроллер исполнительной системы, а также возможность использования накопителя для хранения различной информации, появляющейся в процессе работы контроллера.Providing the controller with a connector for connecting removable storage devices provides the ability to simplify and improve the convenience of installation in the controller of the executive system, as well as the ability to use the drive to store various information that appears during the operation of the controller.

Наличие нескольких сетевых интерфейсов Ethernet позволяет повысить безопасность и надежность работы всей системы мониторинга и управления за счет сегментирования сетей устройств полевого и верхнего уровней.The presence of several Ethernet network interfaces makes it possible to increase the safety and reliability of the entire monitoring and control system by segmenting the networks of field and upper level devices.

На прилагаемом чертеже представлена блок-схема заявляемого промышленного контроллера.The accompanying drawing shows a block diagram of the inventive industrial controller.

Промышленный контроллер содержит печатную плату с размещенным на ней микропроцессором 1 (см. чертеж), встроенным накопителем информации 2, оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) 3, часами реального времени 4, связанными с микропроцессором 1 и автономным источником питания 5.The industrial controller contains a printed circuit board with microprocessor 1 located on it (see the drawing), an integrated information storage device 2, random access memory (RAM) 3, real-time clock 4, connected to the microprocessor 1 and an autonomous power source 5.

Микропроцессор 1 через блок питания 6 связан с клеммной колодкой 7. Непосредственно к микропроцессору 1 подключены контроллеры 8, 8', 8" последовательных портов и контроллеры 9, 9', 9" сетевых интерфейсов, имеющие на выходе клеммные колодки 10 и разъемы 11, предназначенные для физического подключения к микропроцессору 1 сторонних устройств и коммутаторов (на чертеже не показаны).The microprocessor 1 is connected to the terminal block 7 through the power supply unit 6. Directly connected to the microprocessor 1 are controllers 8, 8 ', 8 "of serial ports and controllers 9, 9', 9" of network interfaces having terminal blocks 10 and connectors 11 for output for physical connection to the microprocessor 1 of third-party devices and switches (not shown in the drawing).

Встроенный накопитель информации 2 снабжен программным обеспечением для преобразования данных цифрового информационного протокола нижнего уровня в данные информационного протокола верхнего уровня и содержит операционную и исполнительную системы.The built-in storage device 2 is equipped with software for converting the data of the digital information protocol of the lower level into the data of the information protocol of the upper level and contains operating and executive systems.

Для обеспечения возможности переноса программного обеспечения и ее сохранения микропроцессор 1 снабжен разъемом 12 для подключения съемных накопителей информации.To ensure the ability to transfer software and save it, the microprocessor 1 is equipped with a connector 12 for connecting removable storage devices.

Промышленный контроллер работает следующим образом.Industrial controller operates as follows.

Через блок питания 6 и клеммную колодку 7 контроллер подключают к источнику питания, посредством сетевого кабеля Ethernet организуют физическую связь контроллера с ПК. Посредством сетевых и коммуникационных кабелей подключают разъемы и клеммные колодки 10 и 11 к интерфейсам устройств и сетям нижнего уровня. Наличие нескольких контроллеров 10 и 11 обеспечивает возможность подключения большего числа устройств нижнего уровня.Through the power supply unit 6 and terminal block 7, the controller is connected to a power source, and a physical connection between the controller and a PC is established via an Ethernet network cable. Using network and communication cables, connect the connectors and terminal blocks 10 and 11 to the device interfaces and lower-level networks. The presence of several controllers 10 and 11 provides the ability to connect more devices of the lower level.

Подготавливают необходимые файлы и переносят их на съемный накопитель информации, который затем устанавливают в разъем 12 контроллера. Включают питание контроллера, при помощи специализированного программного обеспечения устанавливают связь с контроллером и, используя команды операционной системы контроллера, переносят на встроенный накопитель информации 2 исполнительную систему со съемного накопителя и запускают ее.Prepare the necessary files and transfer them to a removable storage device, which is then installed in the connector 12 of the controller. They turn on the power of the controller, using specialized software, establish communication with the controller and, using the controller’s operating system commands, transfer the executive system 2 to the built-in storage device from a removable storage device and start it.

На ПК запускают инструментальную среду программирования контроллеров и, в соответствии с документацией на нее, создают конфигурацию контроллера, включающую в себя описание всех устройств нижнего уровня, математическую обработку данных, карту адресов контроллера, настройку связи с верхним уровнем и другие необходимые операции системы.The instrumental programming medium for the controllers is launched on the PC and, in accordance with the documentation for it, the controller configuration is created, which includes a description of all lower-level devices, mathematical data processing, a controller address map, communication settings with the upper level and other necessary system operations.

Посредством инструментальной среды программирования контроллеров производят загрузку конфигурации в контроллер. В режиме отладки наблюдают состояния и значения интересующих параметров, и по возможности сверяют их с реальными данными.Using the instrumental programming environment of the controllers, the configuration is loaded into the controller. In debug mode, the states and values of the parameters of interest are observed, and if possible, they are checked against real data.

Исполнительная система контроллера, в соответствии с загруженной в него конфигурацией, производит опрос устройств нижнего уровня, в соответствии с заданной математической обработкой и алгоритмами управления осуществляет преобразование полученных данных, используя при этом ОЗУ 3. Исполнительная система отслеживает запросы, поступившие от системы верхнего уровня и в соответствии с ними, формирует и передает необходимые оперативные или архивные данные, сопровождая их, по необходимости, временной меткой, получаемой от часов реального времени 4.The executive system of the controller, in accordance with the configuration loaded into it, polls the devices of the lower level, in accordance with the specified mathematical processing and control algorithms, converts the received data using RAM 3. The executive system monitors requests received from the upper level system and according to them, generates and transmits the necessary operational or archive data, accompanying them, if necessary, with the time stamp received from the real-time clock Meni 4.

В систему верхнего уровня импортируют карту адресов контроллера, производят настройку канала связи с ним и получают необходимые состояния и значения параметров.The controller’s address map is imported into the top-level system, the communication channel with it is configured, and the necessary states and parameter values are obtained.

Claims

An industrial controller containing a printed circuit board with an integrated information storage device and a microprocessor located on it, collecting information from the inputs and ports of RS-232 and RS-485 and transmitting via Ethernet, a serial port controller and a network interface controller associated with the microprocessor and a block of pads and connectors designed for connecting third-party devices and switches, non-volatile memory, a real-time clock with an autonomous power source, characterized in that it is equipped with a program There is a socket for connecting removable storage devices connected to a microprocessor for converting data of a lower level digital information protocol data to a higher level information protocol data, which is located on a built-in information storage device containing an operating and executive systems. one serial port controller and one network interface controller connected to the microprocessor and to the block of blocks and connectors.