SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Новые видеографические регистраторы серии Ш932.9А

В статье описаны технические характеристики и особенности новых видеографических регистраторов фирмы НПФ «Сенсорика». Эти приборы отличаются сенсорными дисплеями, высоким быстродействием, богатыми возможностями программирования и встроенным веб-сервером, а также обеспечивают воз­можность беспроводных подключений.

ООО НПФ «Сенсорика», г. Екатеринбург

Sensorika_logo.jpg

В последнее время в системах автоматизации все большее распространение находят устройства, совмещающие в едином конструктиве программируемый контроллер, графическую панель отображения и встроенные блоки (модули) ввода/вывода. В отличие от традиционных свободно программируемых ПЛК такие устройства готовы к эксплуатации сразу после приобретения – как сейчас модно говорить, «прямо из коробки». Вместо громоздких средств разработки ПО, требующих отдельного рабочего места, квалификации и времени, к услугам пользователя дружественное меню и отработанная, надежная программная функциональность. За оснащенность графическим дисплеем и функцию регистрации (основную, позволяющую заменять бумажные самописцы) такие устройства называют видеографическими регистраторами (ВГР).

В настоящее время НПФ «Сенсорика» выпускает следующие типы регистраторов:
- Ш932.9А‑29.010/1 – одноканальный регистратор с монохромным графическим дисплеем размером 3,2 дюйма и круговым светодиодным барграфом; в габаритах механических самописцев типа ДИСК‑250;
- Ш932.9А‑29.010/2 – одноканальный регистратор с монохромным графическим дисплеем размером 3,2 дюйма и линейным светодиодным барграфом; в габаритах механических самописцев типа КСМ, КСП;
- Ш932.9А‑29.010/3 – одноканальный регистратор с монохромным графическим дисплеем размером 3,2 дюйма; в габаритах механических самописцев типа К1П;
- Ш932.9А‑29.015/1 – компактный регистратор с цветным графическим дисплеем размером 6,5 дюйма; количество измерительных каналов 3 или 6;
- Ш932.9А‑29.015/2 – регистратор с цветным графическим дисплеем размером 10,4 дюйма; количество измерительных каналов 1, 2 или 4;
- Ш932.9А‑29.013/1 – регистратор с цветным графическим дисплеем размером 6,5 дюйма; количество измерительных каналов от 8 до 32;
- Ш932.9А‑29.016/С1 – регистратор с цветным графическим дисплеем 10,4 дюйма; количество измерительных каналов 8 или 16;
- Ш932.9А‑29.016 – регистратор с цветным графическим дисплеем 10,4 дюйма; количество измерительных каналов от 8 до 48 (число каналов можно увеличить до 64 с помощью внешних модулей).

Ris_1.png

Рис. 1. Видеографические регистраторы серии Ш932.9А

За десять лет выпуска видеографических регистраторов НПФ «Сенсорика» накопила большой опыт разработки, производства, внедрения, авторского надзора, эксплуатации и ремонта таких устройств. Выработано множество технических решений, делающих приборы эффективными в решении задач автоматизации, удобными в эксплуатации, надежными и ремонтопригодными. В то же время существовали ограничения, не позволявшие наращивать функциональность приборов и снижать их себестоимость. Было принято решение о разработке нового поколения безбумажных самописцев, оснащенных сенсорными экранами, имеющих всю функциональность предыдущего поколения, современные процессоры, программное обеспечение и интерфейсы обмена информацией. Новая серия приборов получила индекс Ш9329А018.

Регистраторы Ш9329А018 будут выпускаться в трех исполнениях:
- общепромышленном;
- с искробезопасными входными цепями;
- для атомной энергетики.

Новая программно-аппаратная платформа

В основу семейства приборов Ш9329А018 положена новая, современная программно-аппаратная платформа: современная импортная элементная база, современная надежная операционная система, сопутствующее программное обеспечение и библиотеки.

Отличительные черты платформы:
- высокопроизводительный процессор с ядром ARM;
- объем ОЗУ 256 МБ;
- объем ППЗУ 4 ГБ;
- низкое энергопотребление и тепловыделение;
- высоконадежная операционная система с ядром Linux 4.x;
- поддержка резистивных и емкостных сенсорных экранов;
- высокопроизводительная графическая подсистема, поддержка дисплеев с разрешением до 1280 × 1024 и количеством цветов до 256 тыс.;
- усовершенствованные модули ввода/вывода с улучшенными характеристиками (период измерения не более 100 мс);
- проводные (Ethernet, USB, RS‑485) и беспроводные (Wi-Fi, Bluetooth) сетевые интерфейсы.


Варианты конфигурации

Выполняется несколько вариантов конфигурации видеографических регистраторов Ш9329А018, в том числе – по техническому заданию (табл. 1).

Таблица 1. Варианты конфигурации регистратора Ш9329А018

Tab_1.png


Модули ввода/вывода

Специально для серии Ш9329А018 были разработаны модули аналогового ввода, обеспечивающие высокую точность измерений (класс точности 0,1 %) и высокое быстродействие за счет параллельного опроса каналов (период опроса 100 мс). На одной плате расположены 4 универсальных канала аналогового ввода (допускается подключение сигналов термо-ЭДС, сопротивления, напряжения, тока).


Интерфейс оператора

Основные средства ввода информации оператором: сенсорный экран и 8 кнопок.

Выпускаются модификации:
- сенсорный экран без кнопок;
- 8 кнопок без сенсорного экрана;
- сенсорный экран и 8 кнопок.

Дополнительно (в особенности при решении сервисных задач) могут использоваться мышь и клавиатура, подключаемые к USB-порту.

В серии Ш9329А018 были сохранены основные черты интерфейса предыдущей серии приборов, в то же время появились нововведения (рис. 2), в частности:
- два варианта ориентации прибора – альбомный и планшетный (устанавливается в меню прибора);
- вертикальная и горизонтальная диаграммная лента;
- квитирование срабатывания уставок по каждому каналу;
- назначение имен каналам и каждому состоянию дискретного сигнала;
- удобная экранная клавиатура с большими кнопками;
- прокрутка диаграммной ленты архива пальцем или стилусом.

Ris_2.png

Рис. 2. Ш9329А018/1 в режиме просмотра архивов: вертикальный график, альбомная ориентация экрана

Последняя функция дает возможность с высокой скоростью и точностью позиционироваться в архиве. Переработанное меню позволяет оперативно ориентироваться в конфигурации прибора, экранная клавиатура и меню разработаны специально для удобной работы пальцами или стилусом.


Мнемосхемы

С особой наглядностью, с помощью графических изобра­жений, мнемосхемы позволяют представить общую архитектуру системы и ее состояние, а также состояние технологического процесса в целом и функционирование отдельных агрегатов, устройств, значения параметров.

Реализация механизма мнемосхем в новой серии видеографических регистраторов «Сенсорика» подразумевает выделение следующих частей:
- статическое фоновое изображение;
- графические элементы, соз­данные пользователем или взятые из библиотеки (насосы, клапаны, датчики и прочие устройства автоматики и механизмы). Все библиотечные элементы выполнены в векторном формате графики, что позволяет масштабировать каждое изображение на мнемосхеме в отдельности;
- графики изменения заданных параметров во времени;
- специальные индикаторы (барграфы, стрелочные индикаторы и др.);
- геометрические примитивы (эллипсы, прямоугольники, треугольники);
- цифровые и буквенные индикаторы, изображающие текущее состояние входов, выходов, переменных;
- интерактивные элементы (кнопки, слайдеры, энкодеры и др.).

Как и сама мнемосхема, ее элемент имеет набор свойств, которые могут:
- задаваться статически при создании мнемосхемы;
- привязываться к состоянию какой-либо технологической переменной при создании мнемосхемы;
- динамически изменяться в управляющих программах ECMAScript.

Специальное программное обеспечение для разработки мнемосхем поставляется бесплатно  в комплекте с прибором.


Управляющие программы

Простейшими инструментами для создания управляющих программ являются математические каналы и временные диаграммы. В математических каналах могут производиться периодические вычисления значений формул с использованием различных библиотечных функций. Временные диаграммы позволяют создавать автоматы состояний с условиями переходов по значениям, рассчитанным в математических каналах или истечению временных интервалов. Оба механизма в совокупности принципиально позволяют решить любую задачу программирования, однако в силу ограниченности ресурсов – количества математических каналов, временных диаграмм и состояний в них – далеко не всякая задача автоматики может быть ими решена.

В новой серии видеографических регистраторов в дополнение к математическим каналам и временным диаграммам реализован новый механизм, позволяющий соз­давать программы управления любой сложности. Он основан на стандартизированном универсальном высокоуровневом языке программирования ECMAScript. Общая длина скриптов ECMAScript ограничена только памятью прибора, сложность программ – только решаемыми задачами и квалификацией разработчика.

Пользователям доступна богатая библиотека встроенных объектов и функций:
- объекты и функции доступа ко всем технологическим переменным;
- таймеры, автоматы состояний, временные диаграммы;
- расчет полиномов, расчет НСХ по ГОСТ, расчет расходов жидкостей и газов и др.;
- библиотеки ГОСТ для расчета номинальных статических характеристик первичных преобразователей;
- алгоритмы сигнализации (пороговая, диапазон и др.), формирования сигналов (ШИМ, ЧИМ);
- алгоритмы регулирования (двух-, трехпозиционное, ПИД, ПДД);
- алгоритмы автоматической настройки ПИД-регуляторов на объект управления и многое другое.

Библиотека постоянно совершенствуется и может расширяться за счет объектов и функций, разработанных пользователями.

Управляющие программы могут быть назначены на запуск по так называемым событиям мнемосхемы и ее элементов (истечение периода времени, изменение состояния, касание оператора и пр.). Таким образом, мнемосхема становится интерактивной.


Протоколы и интерфейсы

Приборы Ш9329А018 оснащены интерфейсами RS‑485, Ethernet, USB, Wi-Fi, Bluetooth (опции). Wi-Fi позволяет подключать прибор в сеть при отсутствии проводных интерфейсов в месте установки или может быть резервным каналом связи (табл. 2).

Таблица 2. Протоколы и интерфейсы, поддерживаемые Ш9329А018

Tab_2.png


Встроенный http-сервер

Одна из самых распространенных задач при работе с видеографическими регистраторами – удаленное конфигурирование прибора. Ш9329А018 выступает в качестве веб-сервера (рис. 3), который позволяет пользователю с помощью любого стандартного веб-браузера, на различных устройствах (ПК, планшеты, ноутбуки, смартфоны), посредством различных интерфейсов (Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth) соединяться с прибором и конфигурировать его, работая, как с обычным веб-сайтом сети интернет.

Ris_3.jpg

Рис. 3. Страница встроенного веб-сервера


Ш9329А018 ПЛК на базе CoDeSys

В настоящее время разрабатывается новая модификация приборов серии Ш9329А018 – Ш9329А018 ПЛК. Прибор выполнен на той же аппаратной платформе, на нем установлена такая же операционная система, и он представляет собой полноценный ПЛК. Отличие этой версии в том, что вместо разработанного НПФ «Сенсорика» программного обеспечения в прибор устанавливается исполнительная система CoDeSys. Разработка ПО производится на ПК с использованием среды разработки CoDeSys. Если сравнивать с концептом «контроллер + панель оператора + модули ввода/вывода отдельно друг от друга», то преимущество такого решения – в отсутствии необходимости отлаживать связи между устройствами, весь обмен выполняют ОС и исполнительная система CoDeSys, адаптированная для Ш9329А018. В таком случае обмен с внутренними модулями производится по оптимальной временной диаграмме, поддерживается автоматическое распознавание модулей и многое другое. Возможности ПЛК ограничены только вычислительной емкостью алгоритмов и памятью устройства.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 6(66)_2016

В. А. Кутрубас, ведущий инженер-программист,
ООО НПФ «Сенсорика», г. Екатеринбург
тел.: +7 (343) 365‑8220,
e‑mail: mail@sensorika.ru,
www.sensorika.ru