1 komponente upravljačkog sustava
Komponente IC -a industrijskog upravljačkog sustava mogu se široko podijeliti u dvije kategorije, ovisno o mjestu na kojem se nalaze: uređaji za upravljanje centrom i uređaji na daljinskim web lokacijama. Uređaji upravljačkog centra nalaze se u upravljačkom centru sustava i uključuju sučelje ljudskog stroja (HMI), radne stanice inženjera i poslužitelje povijesti (povjesničar). Uređaji na daljinskim web lokacijama su uređaji koji se nalaze na proizvodnom mjestu i izravno su povezani s pokretačima i senzorima čija je glavna funkcija nadgledanje i kontrola fizičkog procesa. Iako uređaji na web mjestu obično ne komuniciraju izravno s ljudima, vjerojatnije je da će biti napadnuti i ugroženi jer su proizvodna mjesta obično manje sigurna od kontrolnih centara.
1.1 Oprema upravljačkog centra
HMIS sučelje ljudskog stroja (koji se ponekad nazivaju SCADA sustavi) su sustavi koji omogućuju operatorima da prate i kontroliraju procese. HMIS HMI obično su čiste softverske aplikacije koje rade na računalu opće namjene, a obično se izvode u Microsoft Windows obitelji okruženja operativnog sustava. Uobičajeni HMI-ovi u industriji uključuju Wonderware, Siemensov WinCC, Rockwell's RSView i Areva E-Terra, s tim da su Kinseal također dobar izbor.
Povjesničar poslužitelja povijesti je poslužitelj baze podataka koji bilježi povijest stanja sustava kontrole procesa. U nekim slučajevima, ako je povjesničar dovoljno moćan, može se koristiti i kao HMI za upravljački sustav. Povjesničar obično radi na glavnim operativnim sustavima i uobičajenim hardverskim uređajima, a obično se zrcali na korporativnoj mreži.
1.2 Uređaji za daljinsko mjesto
Uređaji na daljinskim web lokacijama uključuju PLC -ove, RTU -ove daljinske terminale, IED -ove inteligentne elektroničke uređaje i elektroničke releje. Iako se funkcije ovih uređaja uvelike razlikuju, one se mogu približno grupirati na temelju njihove lokacije i sličnosti. Postoje i sličnosti u hardverskoj arhitekturi koja se koristi na ovim uređajima, koja općenito pružaju analogne ili digitalne ulazne/izlaz (I/O) i upravljačke funkcije. Čitaju podatke izravno sa senzora i šalju operativne naredbe pokretačima, a u nekim su slučajevima povezani s drugim uređajima na terenu.
U ovom je članku pojednostavljena rasprava o uređajima. U stvari, svaki od gore spomenutih uređaja (PLCS, RTUS, IEDS i ELECTRONSKE releji) izvodi određeni podskup funkcija u modelu odnosa objekta upravljačkog sustava (ORM). Na primjer, RTU, koji su obično funkcija SCADA sustava koji pružaju samo I/O kontrolu polja, izvode uzorkovanje putem I/O senzora polja, a pojedinačno, RTU će generirati okidače za aktuatore. Elektronski releji uvijek će obavljati funkcije uzorkovanja i pokretanja. RTU će generirati polje statusnih podataka, a u nekim će slučajevima obraditi točke polja podataka naredbe. Releji će generirati točke polja podataka o statusu, ali manje je vjerojatno da će obraditi točke polja podataka o naredbama. Osim komunikacije sa senzorima, pokretačima i funkcijama kontrole više razine, PLC -ovi imaju važne lokalne kontrolne funkcije. Te se funkcije mogu činiti sličnim, ali postoje značajne razlike u ORMS -u.
2 Tipična arhitektura upravljačkog sustava
Na slici 1 prikazana je tipična arhitektura upravljačkog sustava. U njemu, zajedničko komercijalno računalo koje pokreće HMI komunicira s terenskim uređajima kao što su PLCS putem standardnih mrežnih protokola (npr. Ethernet). Inženjerska stanica i baza podataka povijesti također su obično obična komercijalna računala ili poslužitelji koji komuniciraju s terenskim uređajima putem standardnih mrežnih protokola. Terenski uređaji povezuju se s drugim terenskim uređajima koristeći Ethernet protokole za industrijsku kontrolu, kao što je FieldBus. Neki se terenski uređaji povezuju s inteligentnim uređajima koristeći standardne serijske protokole komunikacije sa sabirnicom kao što su RS232 ili RS485, a neki uređaji na terenu povezuju se izravno na senzore, i \ o uređaje i uređaje za strojeve.
3 programabilni logički kontroler plc
PLC je poljski uređaj koji se može povezati izravno senzorima i pokretačima ili drugim poljskim uređajima.plcs se upravljaju lokalno putem logičkih programa (uglavnom u formatu definiranom prema IEC 61131-3 standard), a mogu se primiti upravljačke naredbe i kompozici, a mogu biti u kompoziciji, ili mogu biti u kompoziciji, ili mogu biti u kompleksu, ili mogu biti protokol u kompleksu, ili mogu biti u kompoziciji, ili mogu biti u kompoziciji, a mogu biti u kompoziciji, ali mogu biti fiksni zahtjevi za oblikovanje, ili mogu biti u kompoziciji, ili mogu biti fiksni zahtjevi za oblikovanje, ili mogu biti u kompoziciji, ili mogu biti fiksni zahtjevi za upravljanjem, ili u obali, ili zahtjevi za oblikovanje, ili u kompleksima, ili zahtjeva za oblikovanje, ili zahtjeva za oblikovanje, ili u obavljanju modula, ili mogu biti u kompoziciji, ali zahtjevi za kompoziciju, ili upitni zahtjevi, ali mogu biti u kompoziciji, U osnovi koristite iste temeljne komponente. Vrste u osnovi koriste iste temeljne komponente.
3.1 PLC programiranje
PLC -ovi se mogu programirati pomoću jednog od jezika navedenih u IEC 61131-3:
Dijagram ljestvi (LD), grafički
Dijagram funkcionalnog bloka (FBD), grafički
Strukturirani tekst (ST), tekstualni
Popis uputa (IL), tekstualni
Grafikon funkcije slijeda (SFC), grafički
PLC djeluje u cikličkim ciklusima nazvanim "skeniranje", koji se sastoje od ulaza, logičkog izvršenja i izlaza.
3.2 Opća modularna arhitektura PLC
Modularni PLC sastoje se od pojedinačnih modula povezanih stražnjom ravninom. Ne-modularni PLC integrira sve komponente u jednu ploču.
3.3 PLC interakcija modula
U arhitekturi PLC-a opće namjene prikazane na slici 2, svaki modul ima fizički utor i dodijeljen mu je niz adresa stražnje ravnine. Registri sučelja i memorije međuspremnika izloženi su u rasponu adresa stražnjeg plana. Poruke šalju i primaju moduli čitanje i pisanje registra ili drugih međuspremnika modula.
3.4 procesorski modul
Modul procesora je srce PLC -a. Provodi koordinaciju između modula, a ponekad se koristi kao arbitar stražnjeg ravnine. Modul procesora konfigurira druge module pri napajanju ako ne pohranjuju vlastite konfiguracije.
Modul procesora tumači i izvršava logiku ljestvi, čita vrijednosti komunikacijskog modula ili I/O modula, održava operativno stanje, pokreće cikluse "skeniranja" logike ljestvice i piše izlazne vrijednosti na komunikacijski modul ili I/O modul.
3.5 Komunikacijski modul
Komunikacijski moduli uzimaju kôd povezan s protokolom komunikacije iz procesorskog modula. Oni uzimaju vremenski osjetljive podatke o interakciji s protokolom iz procesorskog modula, osiguravajući da je procesorski modul u vlastitoj vremenskoj kontrolnoj petlji. Budući da su neki protokoli upravljačkog sustava vrlo složeni, komunikacijski modul može imati visoku moć obrade, tako da komunikacijski modul može biti jednako složen kao i modul procesora.
3.6 I/O moduli
I/O moduli pretvaraju signale između niskog napona (3,3 volta ili 5 volti), upravljačke logike niske struje (razina miliampere) i visokog napona (24 volti ili više), kontrole procesa visoke struje (razina ampere). Analogni I/O moduli sadrže analogno-digitalne pretvarače (ADC) i digitalno-analogne pretvarače (DACS). Ovi moduli imaju relativno jednostavnu logiku i relativno malo inteligentnog hardvera, a njihov je jedini zadatak pretvoriti između analognih i digitalnih signala.
3.7 procesori opće namjene
Postoje tri vrste arhitektura procesora koje se najčešće nalaze u PLCS -u:
Arhitektura ruku (7 ili 9 serija)
Motorola/Freescale 68000 serija arhitektura
IBM -ova arhitektura snage
Arhitekturu ARM dizajnirala je ARM, tvrtka sa sjedištem u Velikoj Britaniji s više od 1.700 zaposlenika .Amm ne proizvodi čipove, već dizajnira i licencira intelektualno vlasništvo (IP) za njih. (1) Arhitektura ARM -a široko se koristi u ugrađenim sustavima i uređajima, a ima posebno velik udio potrošačke elektronike, poput mobitela i osobnih digitalnih pomoćnika (PDAS), s tržišnim udjelom od preko 90%. (2) ARM procesori mogu se pokrenuti u velikom endijskom ili malo-endijskom načinu, a mogu koristiti i ruku (32- bit) i palca (16- bit) skupovi uputa.arm procesori često su dio prilagođenih sustava na čipsima (SOCS).
Motorola (sada Freescale) 68000 serija je {32- Bit složeni set uputa (CISC) mikroprocesor. Naširoko se koristi u ugrađenim sustavima. Bio je to najprodavaniji svjetski procesor arhitekture 32-, a serija 68000 je velika.
Arhitektura napajanja uključuje PowerPC, mikroprocesorsku arhitekturu smanjenog skupa uputa (RISC) koji su implementirali IBM, Freescale, AMCC, Tundra i PA Semi, između ostalog. Arhitektura snage koristi sekvence velikih endinskih bajtova.
3.8 Izgled memorije
PLC-ovi obično koriste nehlapljivu flash memorijsku pohranu za pohranjivanje firmvera i logičkih programa modula procesora (ili drugih IEC 61131-3 jezika). Adresa flash memorije preslikana je u adresni prostor procesora, kao i kontrolni registri drugih uređaja na brodu.RAM se koristi za pohranjivanje statusa vremena izvođenja.
3.9 Ugrađeni operativni sustavi
Mnogi ugrađeni operativni sustavi također su operativni sustavi u stvarnom vremenu (RTOS). Da bi se smatrao RTOS-om, operativni sustav mora biti "deterministički odgođen ili jamčiti najgori prekid prekida ili vrijeme prekidača konteksta".
PLC-ovi često koriste komercijalne RTOS implementacije kao što su VXWorks, Windows CE ili QNX, ali mogu koristiti i prilagođene "interne" operativne sustave. Iako još nisu uobičajeni, neki su proizvođači počeli koristiti operativne sustave temeljene na Linuxu na PLCS-u.