Новый модульный, свободно программируемый контроллер K15.CPU.LX1, разработанный группой компаний «КАСТОМ», – это симбиоз мощности, компактности и лаконичности, попытка задать новый тренд в построении современных модульных систем. В статье рассмотрены его технические характеристики, интерфейсы связи, возможности расширения. Приведено сравнение с другими контроллерами известных брендов.
Группа компаний «КАСТОМ», г. Уфа
Требования к контроллерам с программируемой логикой постоянно растут. ПЛК – центральное звено любой системы автоматизации, а автоматизация сегодня – обязательное условие для всех отраслей промышленности. Рынок заставляет разработчиков контроллерного оборудования постоянно совершенствовать свои ПЛК, программируемые интеллектуальные реле и модули расширения, искать возможности сделать их еще более высокоскоростными и одновременно с этим более дешевыми.
На рынке контроллерного оборудования, несомненно, заслуживает внимания новинка группы компаний «КАСТОМ» – программируемый логический контроллер K15.CPU.LX1 (рис. 1) из большой линейки К15.
Рис. 1. ПЛК K15.CPU.LX1
ГК «КАСТОМ» – отечественный производитель средств промышленной автоматизации
Сразу скажем несколько слов о разработчике и производителе нового ПЛК. ГК «КАСТОМ», которая за годы работы накопила богатый опыт удачных внедрений, стремится стать серьезным игроком на рынке промышленной автоматизации. Занимаясь разработкой измерительных и модульных контроллеров, компания не боится экспериментировать. Наряду с проверенными схемотехническими решениями и надежной элементной базой ее инженеры применяют новаторские идеи и современные технологии проектирования.
Каждое изделие проходит строгий контроль качества, причем наряду с основными тестами и методиками проверки постоянно разрабатываются новые стенды, придумываются способы ускорить, упростить цикл производства, чтобы сократить сроки поставки оборудования, сохранив высокое качество изготовления. Каждое изделие проходит через стенд диагностики и предпродажной подготовки, на котором выполняется тестирование аппаратной части, программирование и калибровка. Этот стенд сокращает число манипуляций тестировщика и снижает вероятность ошибки из-за человеческого фактора. Все этапы производства сосредоточены в одном месте, благодаря чему минимизируются сроки поставки, оперативно выполняется гарантийный, послегарантийный ремонт и замена приборов, упрощаются логистические цепочки.
ПЛК K15.CPU.LX1: возможности персонального компьютера
Новый ПЛК K15.CPU.LX1 (или просто – LX1) представляет собой флагманскую модель линейки К15. Технические и функциональные возможности контроллера позволяют ему решать широкий круг задач, благодаря чему с его помощью можно реализовать практически любой проект, начиная от небольших систем автоматизации и заканчивая локальными или распределенными системами управления со сложной логикой.
В компактном корпусе линейки К15, шириной всего 45 мм, заключены возможности стационарного компьютера. Выделяется своей производительностью мощный шестиядерный 64‑разрядный процессор RK3399 с тактовой частотой 1,8 МГц. В помощь ему установлена двухканальная 64‑разрядная оперативная память DDR3 объемом до 4 ГБ, а в качестве хранилища (ПЗУ) используется высокоскоростная память eMMC 5.1 емкостью до 128 ГБ. Энергонезависимая память FRAM емкостью 64 кБ позволяет контроллеру ничего не забыть при выключении питания.
Продолжая аналогию с персональным компьютером, отметим, что на борту контроллера установлена ОС Ubuntu 18.04, которая позволяет правильно распределять нагрузку и ресурсы, а также предоставляет доступ к периферии. Кстати, а как с ней обстоят дела? Ведь любой ПЛК хорош настолько, насколько хороша его периферия.
Для взаимодействия с периферийными устройствами LX1 имеет отличные возможности. Он оснащен двумя портами Fast Ethernet со скоростью обмена до 100 Мбит/с и собственными MAC-адресами. Также имеются три гальванически изолированных порта RS‑485 с независимой развязкой, один гальванически изолированный порт RS‑232 с дополнительными линиями управления потоком RTS, CTS и классическая интерфейсная шина CAN для взаимодействия с локальной и удаленной корзинами модулей ввода/вывода.
Возникает вопрос: раз мы сравниваем контроллер с полноценным настольным ПК, то нельзя ли подключить к нему монитор, мышь и клавиатуру? Конечно, можно! Для этого предусмотрены порт mini-HDMI, к которому подключается монитор, а также два USB-порта, к которым можно подключить, как в любом компьютере, клавиатуру, мышь, беспроводные адаптеры и даже расширители USB-портов, если возникнет такая необходимость. Ведь не забываем, что внутри ПЛК полноценная ОС Ubuntu со всеми ее возможностями, драйверами и утилитами.
Однако прежде всего LX1 – это ПЛК, поэтому для служебных нужд предусмотрены: разъем для вывода отладочной информации и слот для SD-карты. Хотя этот контроллер позиционируется как модульный и его сигнальная часть должна реализовываться с помощью модулей ввода/вывода, на клеммы выведены три сигнала дискретного ввода DI с гальванической развязкой и два сигнала DO в виде транзисторных ключей. Также имеется встроенный зуммер для подачи сервисных сигналов.
Программирование LX1 можно выполнять по-разному: разработчики контроллера предусмотрели несколько вариантов для разных групп пользователей. Обычно программируемые контроллеры ассоциируются с языками МЭК, которые позволяют быстро реализовать задуманные проекты или перенести их с других ПЛК. Для этого предлагаются версии LX1, которые поддерживают популярную среду разработки контроллерных программ Codesys 3.5 с ее понятным интерфейсом и мощным инструментарием. Для более продвинутых программистов или тех, кто желает работать непосредственно из-под ОС и использовать все возможности языков высокого уровня (C, C++, Python и др.), подойдут более доступные по цене версии LX1 без предустановленной среды программирования Codesys.
Сравнение с конкурентами
Наберемся смелости и сопоставим новый контроллер LX1 с теми изделиями, которые предлагают современные производители. Причем, хотя многие зарубежные игроки покинули российский рынок промышленной автоматизации, упомянем в этой связи и их решения. Это будет полезно, так как позволит оценить возможности модернизации уже существующих объектов.
Возьмем несколько популярных моделей ПЛК: B&R X20 CP1301, Schneider Electric ScadaPack 314, «ИНКОМСИСТЕМ АБАК К2» и ОВЕН ПЛК200‑01. Все они представляют собой модульные контроллеры, рассчитанные на широкий круг задач автоматизации. Сначала оценим процессоры, которыми оснащены модели. Все ПЛК имеют по 1 ядру, а тактовая частота самого производительного, «АБАК К2», составляет 1 ГГц. По этому параметру LX1 далеко впереди конкурентов, учитывая распределение нагрузки по шести ядрам.
Следующий важный параметр – объем оперативной памяти. По этому показателю с контроллером LX1, который имеет 4 ГБ, более или менее можно сопоставить отечественные ПЛК: «АБАК К2» (512 МБ) и ОВЕН ПЛК200‑01 (256 МБ). Зарубежные контроллеры из нашего списка существенно отстают.
Теперь ПЗУ. Насколько большое хранилище предоставляют модели? И тут LX1 на голову выше остальных: объем ПЗУ 32 ГБ против 4 ГБ у самого «вместительного» из остальных – «АБАК». Возможно, кто-то скажет, что такой объем избыточен, но, как говорится, запас карман не тянет. Всегда неплохо иметь резерв на случай масштабирования проекта.
Очень часто возникают вопросы по поводу энергонезависимой памяти: как она организована, каков ее ресурс и, конечно же, объем. Уставки, типоразмеры датчиков, настройки надо где-то хранить. По этому параметру LX1 не отстает от отечественных ПЛК: классическое решение предполагает использование FRAM Retain-памяти объемом 64 кБ. Зарубежные изделия обладают более скромными характеристиками, а Scadapack к тому же более устаревшим типом памяти EEPROM.
Наконец, сравним интерфейсы. На первый взгляд, тут неоднозначная картина, потому что «АБАК К2» заткнул за пояс конкурентов со своими двумя портами Ethernet и целыми четырьмя RS‑485. Но и LX1 на уровне: у него тоже два Ethernet-порта, три RS‑485 и один RS‑232, который, к слову, легко превращается в RS‑485 c помощью недорогого внешнего адаптера. К тому же у LX1 есть интерфейс, которого нет у прочих контроллеров, – HDMI, дающий возможность подключать дисплеи и мониторы. Что касается зарубежных конкурентов, то у них весьма скудный набор портов: B&R X20 CP1301 предлагает всего один Ethernet и один RS‑232, а Scadapack 314 и вовсе не имеет интерфейса Ethernet, но зато оснащен парой микс-портов RS‑232/485. У ПЛК ОВЕН тоже два Ethernet-порта, но RS‑485 всего один.
Справедливости ради стоит отметить, что по отдельным параметрам контроллеры из приведенного списка хороши и даже лучше LX1, но, если брать все параметры в совокупности, то LX1 – очевидный фаворит с большим аппаратным и программным потенциалом.
Возможности масштабирования
Как мы уже упоминали, смысл любого логического контроллера – в его периферии. Именно по этой характеристике контроллер в основном и подбирают при проектировании систем автоматизации. А потому поговорим о расширении возможностей ПЛК LX1.
Он спроектирован с учетом всех требований, предъявляемых к модульным контроллерам, и совместим с модулями ввода/вывода классической линейки К15, в частности, с его предшественниками K15.F4 и K15.H7. Но, в отличие от более ранних модификаций, число модулей в корзине увеличено до 32. Впоследствии оно может быть доведено до 128 – именно столько способна «переварить» интерфейсная шина LX1.
В случае, если потребуется больше сигналов ввода/вывода, на помощь придут модули K15 модификации с интерфейсом RS‑485 и поддержкой стандартного протокола Modbus RTU. С их помощью можно еще больше расширить сигнальные возможности ПЛК, разместив на каждом из трех портов RS‑485 по 32 модуля. Хотя они будут иметь более длительный цикл опроса, но зато на гораздо большем удалении, если возникнет такая необходимость.
Также не стоит забывать о портах Ethernet c индивидуальными MAC- и IP-адресами и о протоколе Modbus TCP Client, с помощью которого можно организовать опрос внешних модулей ввода/вывода сторонних производителей.
Заключение
Любое, даже самое хорошее изделие, всегда можно усовершенствовать. Разработчики нового контроллера поддерживают обратную связь с клиентами, открыты для конструктивной критики и пожеланий. Команда готова рассмотреть все трудности, которые могут возникнуть у коллег по цеху, и совместно преодолеть их. В техподдержке участвуют не просто высококвалифицированные инженеры, программисты и схемотехники, но и непосредственные разработчики линейки K15, поэтому можно с уверенностью сказать, что ни одна проблема не останется без решения.
Новый контроллер LX1 – это симбиоз мощности, компактности и лаконичности, попытка задать новый тренд в построении современных модульных систем. Он открывает дорогу целой линейке производительных универсальных контроллеров, которые представляют собой удобный инструмент для решения любой задачи автоматизации.
Опубликовано_в журнале ИСУП № 4(106)_2023
Д. А. Гришин, инженер-разработчик,
ООО «Эй энд Ти Текнолоджис»,
ГК «КАСТОМ», г. Уфа,
тел.: 8 (800) 775‑7470,
e‑mail: info@custom-eng.ru,
сайт: custom-eng.ru