RU83146U1 - Программируемый логический контроллер (плк) для построения распределенных отказоустойчивых информационно-управляющих систем - Google Patents
Программируемый логический контроллер (плк) для построения распределенных отказоустойчивых информационно-управляющих систем Download PDFInfo
- Publication number
- RU83146U1 RU83146U1 RU2009106097/22U RU2009106097U RU83146U1 RU 83146 U1 RU83146 U1 RU 83146U1 RU 2009106097/22 U RU2009106097/22 U RU 2009106097/22U RU 2009106097 U RU2009106097 U RU 2009106097U RU 83146 U1 RU83146 U1 RU 83146U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- channels
- plc
- units
- microcontroller
- Prior art date
Links
Landscapes
- Programmable Controllers (AREA)
Abstract
Программируемый логический контроллер (ПЛК) для построения распределенных отказоустойчивых информационно-управляющих систем относится к области вычислительной техники, в частности к системам автоматизации управления технологическими процессами, содержит в своем составе блоки управления (микроконтроллер, блок адресации и анализа ошибок), связанные мультиплексной шиной адреса/данных с блоками интерфейсов (Ethernet (2 канала), CAN (2 канала), RS-485 (2 канала)), с блоком ОЗУ и блоком конфигурации и внешней ошибки, отличающийся тем, что включает в себя блок индикации, блоки дискретного/аналогового ввода/вывода, блок питания внешних сигналов, блок Compact Flash, блок часов реального времени, блок анализа температуры, блоки 1-wire (2 канала), а также блок второго канала RS-485.
Description
Полезная модель (ПМ) относится к области вычислительной техники, в частности, к системам автоматизации управления технологическими процессами крупных промышленных объектов, и может быть использована при создании систем управления ответственными объектами с помощью ЭВМ.
Известно устройство для сбора и обработки данных (см. заявку РФ №2002104633, 2003 г.), содержащее управляющий вычислительный комплекс, входные цепи, мультиплексоры, блок предварительной обработки данных, ОЗУ, блок запроса и обработки данных, блок гальванической развязки, регистр адреса, датчик телесигнализации.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками ПМ, являются: блок предварительной обработки данных (в заявляемой ПМ - микроконтроллер), ОЗУ, регистр адреса (в заявляемой ПМ - блок временного хранения адреса и данных).
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются отсутствие линий резервирования каналов связи, ограниченность интерфейсов для ввода/вывода, низкая отказоустойчивость.
Известен многопроцессорный контроллер для управления сложным технологическим объектом (см. патент РФ №2263952), содержащий процессор, блок памяти, блок логического управления, интерфейс последовательной связи (RS 232С), интерфейс локальной сети верхнего
уровня (Ethernet), интерфейс последовательной системной шины, субмодуль ввода-вывода, внутреннюю шину, процессорный модуль, блок интерфейса измерения и управления объектом, блок формирования географического адреса, первую последовательную системную шину, вторую последовательную системную шину, многопроцессорный контроллер, объект управления, локальную сеть верхнего уровня.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками ПМ, являются: процессор, блок памяти, процессорный модуль - в заявляемой ПМ представлены как микроконтроллер, кроме того, субмодуль ввода/вывода - в заявляемой ПМ представлен как интерфейс для подключения модулей ввода/вывода.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, является ограничение интерфейсов для подключения датчиков ввода/вывода, а отказоустойчивость устройства повышается путем усложнения самого устройства.
Известен программируемый логический контроллер (см. патент РФ №2101757, 1998 г.), содержащий микропроцессор, локальную шину, двухпортовое статистическое ОЗУ, интерфейсы шин типа VME и ISA, ПЗУ, EEPROM, часы реального времени, контроллер клавиатуры, системный контроллер, универсальный программируемый сторожевой таймер, последовательные интерфейсы RS232, RS485, периферийную шину, интерфейс шины субмодулей, буферные усилители адреса и приемники/передатчики данных ОЗУ, приемники/передатчики адреса и приемники/передатчики данных интерфейса VME, буферные усилители адреса и приемники/передатчики данных интерфейса ISA, буферные усилители и приемники/передатчики данных периферийной шины.
Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемой ПМ: микропроцессор, ПЗУ, EEPROM, системный контроллер, сторожевой таймер - в заявляемом БФУС представлены как микроконтроллер, кроме того, локальная шина (мультиплексированная шина
адрес/данные в заявляемой ПМ), интерфейс RS-485 (SSI интерфейс - в заявляемой ПМ).
Причинами, препятствующими достижению необходимого технического результата, являются:
- наличие в аналоге интерфейсов ISA, VME, не имеющих аппаратных средств защиты от сбоя и не обеспечивающих возможность удаленного расположения ЭВМ относительно пункта контроля, кроме того, аналог не имеет никаких дополнительных интерфейсов для подключения датчиков и устройств управления, использующих в качестве каналов промышленные интерфейсы типа СапOpen, DeviceNet, InterBus, ProfiBus, и т.д., которые в настоящее время получили широкое распространение;
- отсутствие возможности расширения количества вводов/выводов;
- отсутствие аппаратных модулей анализа состояния устройства и обнаружения отказов;
- отсутствие возможности эксплуатации устройства в аварийном режиме в случае сбоя.
Из известных устройств наиболее близким к заявляемой ПМ является блок формирования управляющих сигналов (см. заявку РФ №2006102082, 2006 г.), содержащий микроконтроллер, блок ОЗУ, блок временного хранения адреса и данных, блок анализа ошибок, блок приемника CLK RS-485, блок приемопередатчика RS-485, блок гальванической развязки RS-485 №1, блок гальванической развязки RS-485 №2, блок приемопередатчика CAN №1, блок приемопередатчика CAN №2, блок гальванической развязки CAN №1, блок гальванической развязки CAN №2, блок контроллера Ethernet №1, блок контроллера Ethernet №2, блок гальванической развязки Ethernet №1, блок гальванической развязки Ethernet №2, блок гальванической развязки сигналов БФУС, мильтиплексированая шина адрес/данные, шина адреса, интерфейс SSI, канал CAN №1, канал CAN №2, канал Ethernet №1, канал Ethernet №2, канал для подключения модулей ввода/вывода.
Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками ПМ, являются блоки: ОЗУ, сетевого контроллера Ethernet №1 и №2, адресации и анализа ошибок, одного интерфейса RS-485, каналов CAN №1 и №2, одного интерфейса SSI, микроконтроллера.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются:
- отсутствие дублирования каналов SSI и RS485;
- отсутствие интерфейсов для считывания электронных ключей;
- отсутствие возможности подключение и работы с Compact Flash;
- отсутствие встроенных часов реального времени;
- отсутствие востренного датчика температуры;
- отсутствие, возможности непосредственного подключения дискретных линий ввода/вывода.
Задачей, на решение которой направлена ПМ, является создание устройства с программно задаваемым алгоритмом обработки данных для использования его в составе автоматизированных систем управления и контроля в реальном времени, устойчивого к любому единичному отказу, с возможностью дублирования каналов связи, обеспечением «горячего» резервирования, а так же возможностью ведения протоколов работы с записью в энергонезависимую память и расширенными функциями самодиагностики.
Для этого в ПЛК включены следующие блоки (фиг.):
1. блок дискретных выходов;
2. блок питания внешних сигналов;
3. блок аналоговых входов;
4. блок дискретных входов;
5. блок аналоговых выходов;
6. блок приема и передачи данных;
7. блок индикации;
8. блок питания №2;
9. блок Compact Flash;
10. блок адресации и анализа ошибок;
11. блок ОЗУ;
12. блок сетевого контроллера Ethernet №1;
13. блок сетевого контроллера Ethernet №2;
14. блок интерфейса RS-485 №1;
15. блок интерфейса RS-485 №2;
16. блок микроконтроллера;
17. блок канала CAN №1;
18. блок канала CAN №2;
19. блок конфигурации и внешней ошибки;
20. блок электронного ключа (1-wire) №1;
21. блок электронного ключа (1-wire) №2;
22. блок часов реального времени;
23. блок анализа температуры;
24. блок питания №1;
25. мультиплексированная шина адрес/данные;
26. шина адреса;
27. шина управления;
28. канал для подключения дополнительных модулей;
Микроконтроллер осуществляет управление всеми функциональными узлами ПЛК, отвечает за загрузку изменяемой управляющей программы, анализ принятой и формирование передаваемой информации, организацию связи с другими устройствами через блоки соответствующих интерфейсов.
Блок адресации и анализа ошибок обеспечивает организацию связи микроконтроллера с другими функциональными узлами по шине адрес/данные, а так же вырабатывает управляющие сигналы для дополнительных модулей по шине управления. Кроме того, этот блок отвечает за аппаратную диагностику работоспособности микроконтроллера и состояния дополнительных модулей.
Блок Compact Flash предназначен для подключения карты памяти Compact Flash и организации обмена данными между Compact Flash и микроконтроллером через блок адресации и анализа ошибок.
Блоки каналов CAN предназначены для обеспечения поддержки интерфейсов CAN стандарта ISO 11898-2 (hight speed). Поддержка протоколов верхнего уровня обеспечивается микроконтроллером и может быть различной (CanOpen, DiviceNet и т.д.) в зависимости от программных средств. Блоки имеют гальваническую развязку внешних линий данных от внутренних цепей ПЛК.
Блоки интерфейса RS-485 предназначены для поддержки физического уровня сигналов стандарта EIA-485. При этом данные блоки позволяют выбирать полнодуплексный или полудуплексный режим работы. Полнодуплексный режим может использоваться для организации интерфейсов SSI или для работы по стандарту интерфейса RS-422 (EIA-422). К тому же блок интерфейса RS-485 №1 может работать в режиме интерфейса RS-232 (стандарт EIA/TIA-232E). Выбор режима работы блока №1 (RS-485 или RS-232) осуществляется микроконтроллером. Так же микроконтроллер отвечает за организацию протоколов верхнего уровня на RS-485 (ModBus RTU, ModBus ASCII, ProfiBus DP, IntrBus и т.д.). Блоки имеют гальваническую развязку внешних линий данных от внутренних цепей ПЛК.
Блоки интерфейсов Ethernet служат для организации каналов связи 100-Base-Tx (стандарт 802.3u). Эти блоки полностью поддерживают протокол обмена в соответствии со стандартом IEEE 802.3. За формирования поля данных и организацию протоколов верхнего уровня (TCP/IP, UDP, HTTP и т.д.) отвечает микроконтроллер. Блоки имеют гальваническую развязку внешних линий данных от внутренних цепей ПЛК.
Блоки электронного ключа предназначены для подключения считывателей электронного ключа по интерфейсу 1-wire (так же возможно подключение и других устройств, поддерживающих 1-wire). Блоки имеют гальваническую развязку внешних линий данных от внутренних цепей ПЛК.
Блок конфигурации и внешней ошибки представляет собой набор дискретных входов, которые служат для конфигурирования ПЛК на различные режимы работы, а так же эти входы могут использоваться как сигналы внешней неисправности и читаться непосредственно блоком адресации и анализа ошибок для идентификации внешней ошибки на аппаратном уровне без участия микроконтроллера.
Блок анализа температуры осуществляет измерение температуры в диапазоне от минус 55 до плюс 125°С.
Блок часов реального времени предназначен для подсчета года, месяца, даты, дня недели, часов, минут и секунд. Этот блок имеет место для установки батареи, что позволяет ему работать даже при отсутствии питающего напряжения.
Блок приема и передачи данных предназначен для связи микроконтроллера через блок адресации и анализа ошибок с блоками аналоговых и дискретных входов/выходов, а так же блоком индикации.
Блок дискретных выходов обеспечивает коммутацию напряжения с блока питания выходов на необходимую дискретную линию. Выбор, какую линию коммутировать, а так же выбор коммутации на +U или -U осуществляется микроконтроллером. Так же блоки дискретных выходов обеспечивают аппаратную диагностику выходов от короткого замыкания, замыкания на +U или +U, обрыв нагрузки, защиту от статического напряжения, тепловую защиту и выдачу информации о своем состоянии на блок адресации и анализа ошибок, а так же на микроконтроллер. Блоки имеют гальваническую развязку внешних выходных линий от внутренних цепей ПЛК.
Блок дискретных входов обеспечивает чтение дискретных линий, и передачу их состояния микроконтроллеру, а так же обеспечивает гальваническую развязку входных линий от внутренних цепей ПЛК.
Блок аналоговых входов обеспечивает чтение аналогового сигнала 4-20 мА и имеет гальваническую развязку от внутренних цепей ПЛК.
Блок аналоговых выходов обеспечивает выдачу сигнала 4-20 мА. Уровень выходного тока задается микроконтроллером. Имеет гальваническую развязку от внутренних цепей ПЛК.
Блок индикации предназначен для организации человеко-машинного интерфейса и выдачи информации о состоянии ПЛК, состоянии датчиков или другой информации, в зависимости от выполняемой программы.
Работа устройства начинается с подачи питающего напряжения на все функциональные узлы ПЛК через блоки питания (24, 8). Далее инициализируется микроконтроллер (16). Затем микроконтроллер через блок 10 и шину 25 производит диагностику основных функциональных узлов 6, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 23, определяет наличие дополнительных модулей на шине 28, выполняет проверку состояния входов/выходов 1, 4, 3, 5, с помощью блока 23 измеряет температуру внутри корпуса (температура должна находится в диапазоне от минус 40 до плюс 85°С). Если микроконтроллер 16 не обнаруживает неисправности, тогда он определяет, установлена или нет карта памяти Compact Flash в блоке 9. Затем микроконтроллер 16 ищет программу для выполнения на карте Compact Flash и во внутренней памяти. Если во внутренней памяти микроконтроллера 16 нет программы, то он загружает туда программу с карты Compact Flash, если же во внутренней памяти программа есть, то микроконтроллер 16 сначала сравнивает с программой на Compact Flash и, если они разные, загружает новую программу во внутреннюю память. После этого микроконтроллер 16 начинает выполнение загруженной программы из внутренней памяти. ПЛК ориентирован на работу в различных системах управления процессами, поэтому используемые интерфейсы связи, алгоритмы управления, управляющие воздействия и команды определяются программой, загружаемой с Compact Flash. Данная программа разрабатывается для управления различными технологическими процессами отдельно.
Claims (1)
- Программируемый логический контроллер (ПЛК) для построения распределенных отказоустойчивых информационно-управляющих систем относится к области вычислительной техники, в частности к системам автоматизации управления технологическими процессами, содержит в своем составе блоки управления (микроконтроллер, блок адресации и анализа ошибок), связанные мультиплексной шиной адреса/данных с блоками интерфейсов (Ethernet (2 канала), CAN (2 канала), RS-485 (2 канала)), с блоком ОЗУ и блоком конфигурации и внешней ошибки, отличающийся тем, что включает в себя блок индикации, блоки дискретного/аналогового ввода/вывода, блок питания внешних сигналов, блок Compact Flash, блок часов реального времени, блок анализа температуры, блоки 1-wire (2 канала), а также блок второго канала RS-485.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009106097/22U RU83146U1 (ru) | 2009-02-20 | 2009-02-20 | Программируемый логический контроллер (плк) для построения распределенных отказоустойчивых информационно-управляющих систем |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009106097/22U RU83146U1 (ru) | 2009-02-20 | 2009-02-20 | Программируемый логический контроллер (плк) для построения распределенных отказоустойчивых информационно-управляющих систем |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU83146U1 true RU83146U1 (ru) | 2009-05-20 |
Family
ID=41022184
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009106097/22U RU83146U1 (ru) | 2009-02-20 | 2009-02-20 | Программируемый логический контроллер (плк) для построения распределенных отказоустойчивых информационно-управляющих систем |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU83146U1 (ru) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2510526C2 (ru) * | 2012-07-04 | 2014-03-27 | Закрытое акционерное общество "Компания Безопасность" | Система охраны периметра и центральный контроллер для нее |
WO2014088460A1 (ru) * | 2012-12-05 | 2014-06-12 | Bogachuk Yury Fedorovich | Информационное обеспечение и управление нефтедобычей в реальном масштабе времени |
US9665412B2 (en) | 2012-12-19 | 2017-05-30 | Schneider Electric Industries Sas | Programmable logic controller and event-driven programming method thereof |
RU171436U1 (ru) * | 2016-12-30 | 2017-05-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") | Программируемый логический контроллер для территориально-распределенной системы управления |
RU2641251C1 (ru) * | 2013-12-19 | 2018-01-16 | Нр Электрик Ко., Лтд. | Способ и устройство для автоматического обмена сигналами между встроенными мультиплатами центрального процессора |
RU184136U1 (ru) * | 2017-12-20 | 2018-10-16 | Акционерное Общество "Приборный Завод "Тензор" (Ао "Тензор") | Модуль электронных ключей коммутации цепей нагрузки |
RU194703U1 (ru) * | 2019-07-15 | 2019-12-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина" (Технологии. Дизайн. Искусство)" | Устройство для промышленной и бытовой автоматизации с возможностью реализации концепции интернета вещей |
WO2020135912A1 (ru) * | 2018-12-26 | 2020-07-02 | Владимир Саулович АЙЗИН | Программируемый логический контроллер и система ввода/вывода |
RU215248U1 (ru) * | 2022-06-28 | 2022-12-06 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований Российской академии наук (ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН) | Универсальный программируемый логический контроллер "БАГЕТ-ПЛК3" |
-
2009
- 2009-02-20 RU RU2009106097/22U patent/RU83146U1/ru active
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2510526C2 (ru) * | 2012-07-04 | 2014-03-27 | Закрытое акционерное общество "Компания Безопасность" | Система охраны периметра и центральный контроллер для нее |
WO2014088460A1 (ru) * | 2012-12-05 | 2014-06-12 | Bogachuk Yury Fedorovich | Информационное обеспечение и управление нефтедобычей в реальном масштабе времени |
RU2541937C2 (ru) * | 2012-12-05 | 2015-02-20 | Юрий Федорович Богачук | Способ информационного обеспечения и управления нефтедобычей в реальном масштабе времени и автоматизированная система для его осуществления |
US9665412B2 (en) | 2012-12-19 | 2017-05-30 | Schneider Electric Industries Sas | Programmable logic controller and event-driven programming method thereof |
RU2629431C2 (ru) * | 2012-12-19 | 2017-08-29 | Шнейдер Электрик Эндюстри Сас | Программируемый логический контроллер и способ его событийно-управляемого программирования |
RU2641251C1 (ru) * | 2013-12-19 | 2018-01-16 | Нр Электрик Ко., Лтд. | Способ и устройство для автоматического обмена сигналами между встроенными мультиплатами центрального процессора |
RU171436U1 (ru) * | 2016-12-30 | 2017-05-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") | Программируемый логический контроллер для территориально-распределенной системы управления |
RU184136U1 (ru) * | 2017-12-20 | 2018-10-16 | Акционерное Общество "Приборный Завод "Тензор" (Ао "Тензор") | Модуль электронных ключей коммутации цепей нагрузки |
WO2020135912A1 (ru) * | 2018-12-26 | 2020-07-02 | Владимир Саулович АЙЗИН | Программируемый логический контроллер и система ввода/вывода |
RU194703U1 (ru) * | 2019-07-15 | 2019-12-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина" (Технологии. Дизайн. Искусство)" | Устройство для промышленной и бытовой автоматизации с возможностью реализации концепции интернета вещей |
RU215248U1 (ru) * | 2022-06-28 | 2022-12-06 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований Российской академии наук (ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН) | Универсальный программируемый логический контроллер "БАГЕТ-ПЛК3" |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU83146U1 (ru) | Программируемый логический контроллер (плк) для построения распределенных отказоустойчивых информационно-управляющих систем | |
JP4459509B2 (ja) | プロセス制御システムにおけるイベントシーケンスの検出 | |
US7424328B2 (en) | Apparatus and method for wireless process control | |
US8344880B2 (en) | Field device of automation technology | |
JP6284043B2 (ja) | プロセス制御システム | |
EP2222003B1 (en) | Field control system | |
CN102809950A (zh) | 用于基金会现场总线告警的系统和方法 | |
WO2004070480A2 (en) | Interface module for use with a modbus device network and a fieldbus device network | |
CN107924171B (zh) | 从装置、从装置的控制方法以及记录介质 | |
RU149610U1 (ru) | Промышленный контроллер | |
EP3306422B1 (en) | Arithmetic device and control apparatus | |
US7617011B2 (en) | Automation system | |
US20220398211A1 (en) | Input/output unit for data acquisition with a field-bus system | |
CN102289226A (zh) | 现场通信系统 | |
Idachaba et al. | Review of Remote Terminal Unit (RTU) and Gateways for Digital Oilfield delpoyments | |
RU101551U1 (ru) | Контроллер для управления сложным объектом | |
RU204931U1 (ru) | Устройство сбора и передачи данных | |
CN210377133U (zh) | 基于can总线的主从可配置plc控制器 | |
KR101535254B1 (ko) | 제철공정을 위한 에어 슈터 제어시스템 | |
RU53030U1 (ru) | Блок формирования управляющих сигналов (бфус) | |
CN115705267A (zh) | 监控采集设备、基于监控采集设备的主备切换方法及系统 | |
CN102314161A (zh) | 低成本现场总线远程输入输出系统 | |
Toma et al. | Application of SCADA System in an Electrical Substation and Remote Terminal Unit Parametrization | |
Spirleanu et al. | Distributed control system for robotic cells and intelligent building automation using agents | |
RU150636U1 (ru) | Контроллер телемеханики |