ИНЖИНИРИНГ ЗЛЕКТРОПРИВОДОВ

Выбор средств автоматизации

Выбор программируемых контроллеров. Роль и место ПЛК в автоматизиро­ванных системах управления промышленными механизмами и технологичес­кими комплексами подробно рассмотрены в [8]. Однако наличие различных ПЛК ставит вопрос об их выборе для решения поставленных задач. Большин­ству потребителей требуется не превосходство одной какой-то характеристи­ки, а некая интегральная оценка, позволяющая сравнить различные ПЛК по совокупности характеристик и свойств.

Программно реализуемые функции системы управления во многом опреде­ляют технические характеристики технологического контроллера, а точнее, тех­нические характеристики микропроцессорных устройств — однокристальных микроконтроллеров (ОМК) или микропроцессоров (ОМП), на основе кото­рых он реализуется. Основными характеристиками, по которым ведут выбор технологических контроллеров, являются: разрядность процессора, быстродей­ствие, объем адресуемой памяти (ОЗУ и ПЗУ), особенности системы команд.

Важную роль при выборе технологических контроллеров играют номенкла­тура встроенных или внешних периферийных устройств (таймеров, последо­вательных интерфейсов, параллельных портов ввода-вывода, АЦП, модулей ШИМ, модулей обработки прерываний и др.), возможность использования режимов пониженного электропотребления, характеристики питающего на­пряжения. В некоторых случаях промышленного применения контроллеров важны такие параметры, как диапазон рабочих температур и потребляемая мощность.

Один из самых важных параметров ПЛК — быстродействие — в каталогах фирм указывается в совершенно разных вариантах: время выполнения бинар­ных команд, время опроса 1К дискретных входов, время выполнения сме­шанных команд и т. д.

При выборе технологического контроллера важна также его цена, которую одни фирмы приводят в американских долларах, а другие — в евро, при этом курсы иностранных валют очень разные и всегда завышенные. А с учетом мно­гочисленных систем скидок задача выбора еще усложняется.

При выборе контроллера важным является наличие развитого инструмен­тального обеспечения по его программированию: кросс-компиляторов с язы­ков высокого уровня, программ отладчиков, операционных систем реального времени, инструментальных сред разработки программного обеспечения с использованием CASE-средств.

Спектр ПЛК, предлагаемых сегодня, чрезвычайно широк. В подразд. 3.4 при­ведены некоторые сведения о ПЛК наиболее распространенных в России фирм. Кроме параметров CPU указывают параметры для интеллектуальных модулей. Все контроллеры строятся по магистрально-модульному принципу, монтиру­ются на панель или DIN-рейку, работают от напряжения +24 В, поддержива­ют протоколы обмена Fieldbus и имеют широкий набор модулей: дискретных входов/выходов, коммуникационные, аналогового ввода/вывода, терморегу­ляторов, позиционирования, ПИД-регулятора, контроля движения.

Из обзора контроллеров видно, что все они имеют равные функциональ­ные возможности, близкие технические и эксплуатационные характеристики и даже почти одинаковые габаритные размеры и массу. В такой ситуации необ­ходимо определить критерии оценки и выбора ПЛК, удовлетворяющего кон­кретной поставленной задаче.

Учитывая специфику данных устройств, критерии оценки можно разде­лить на три группы: технические характеристики, эксплуатационные характе­ристики, потребительские свойства. При этом критерием выбора следует счи­тать потребительские свойства, т. е. соотношение затрат, производительности и надежности, а технические и эксплуатационные характеристики — ограни­чениями для процедуры выбора.

Выбор ПЛК производится в четыре этапа.

1. Определение соответствия технических характеристик предъявленным требованиям.

2. Определение соответствия эксплуатационных характеристик предъявлен­ным требованиям.

3. Оценка потребительских свойств выбираемой аппаратуры.

4. Ранжирование изделий.

На первом этапе каждая техническая характеристика анализируемого ПЛК сравнивается с предъявленными к проектируемой системе требованиями, и если данная характеристика не удовлетворяет этим требованиям, ПЛК сни­мается с рассмотрения.

На втором этапе проводят анализ эксплуатационных характеристик. И толь­ко если технические и эксплуатационные характеристики соответствуют по­ставленной задаче и предъявленным требованиям, оценивают потребитель­ские свойства ПЛК, используя различные методы, например аддитивный (ГОСТ 15467-79).

Определение весовых коэффициентов характеристик ПЛК является ответ­ственной задачей, так как от их правильного расчета зависит достоверность результатов анализа. Для этого составляют таблицу эксперт-коэффициентов, в которой проставляют полученные от каждого эксперта оценки коэффициен­тов по определенной шкале (например, от 0 до 10).

Ранжирование изделий, т. е. расположение их в порядке возрастания (или убывания) соотношения показателей производительность/надежность/затра - ты, целесообразно проводить по формуле Р = П + Н + 3, где П — производи­тельность; Н — надежность; 3 — затраты.

Отдельными фирмами (например, EMERSON Process Management) разра­ботан опросный лист для выбора технологического контроллера, в котором необходимо ответить на следующие вопросы:

Наименование системы (объекта управления);

Назначение контроллера (только сбор данных, дискретное управление, непрерывное управление и т. д.);

Число сигналов ввода/вывода (аналоговый вход, аналоговый выход, вход «сухой контакт», дискретный вход 24 В, дискретный выход 24 В, дискретный выход релейный, импульсный вход и т. п.);

Число и тип коммуникационных портов (RS232 до 15 м, RS485 до 1500 м и др.);

Поддерживаемые коммуникационные протоколы (Profibus, Modbus, Hart

И др.);

Условия размещения контроллера (в отапливаемом помещении, в неотап­ливаемом помещении, вне помещения и др.);

Защитный кожух (не требуется, требуется (IP66), для монтажа на открытой площадке, для монтажа на стене/трубе и т. д.);

Внешний жидкокристаллический дисплей (не требуется, требуется); температура окружающей среды;

Напряжение питания на объекте (220 В переменного тока, 24 В постоянного тока, 12 В постоянного тока, отсутствует);

Комплект программного обеспечения (для сбора и отображения данных — SCADA, ОРС-сервер, DDE-сервер и др.).

Выбор датчиков. При выборе датчиков учитываются следующие показате­ли: линейность и однозначность статической характеристики; высокие чув­ствительность (крутизна) и разрешающая способность; стабильность харак­теристик во времени; отсутствие влияния нагрузки на статические характе­ристики; минимальная инерционность; минимальное влияние внешних факторов (температуры, вибраций и т. д.); устойчивость к химическим воз­действиям контролируемой и окружающей среды; простота и технологич­ность конструкции; взаимозаменяемость (повторяемость характеристик); удоб­ство монтажа и обслуживания. Выбор типа датчика определяется требовани­ями по точности системы, ее назначением и условиями эксплуатации (см. подразд. 3.1.10).