Технология PLC (Power Line Communication) — современная телекоммуникационная технология, базирующаяся на использовании силовых электросетей для высокоскоростного информационного обмена. Эксперименты по передаче данных по электросети велись достаточно давно, но низкая скорость передачи и слабая помехозащищенность были наиболее узким местом данной технологии. Но прогресс не стоит на месте, и появление более мощных DSP-процессоров (цифровые сигнальные процессоры) дало возможность использовать более сложные способы модуляции сигнала, такие как OFDM модуляция (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), что позволило значительно продвинуться вперед в реализации технологии PLC.
Следует учесть, что в своем сравнительно небольшом отрезке исторического развития, применение данной технологии столкнулось с некоторыми трудностями, о которых я расскажу немного позже.
Возможности технологии PLC
Подключение к глобальной сети Интернет широко развивающийся бизнес, интернет-провайдеры предоставляют услуги связи практически повсеместно в офисе и дома. На сегодняшний день построено и эксплуатируется большое число высокоскоростных магистральных сетей, однако, подключение к ним конечных пользователей по-прежнему остается серьезной, часто бюрократической проблемой. Сегодня большинство конечных подключений осуществляется посредством прокладки кабеля от высокоскоростной линии до квартиры или офиса потребителя. Пожалуй, это наиболее дешевое решение, но в силу ряда причин прокладка кабеля крайне затруднительна или даже невозможна. Часто это вызвано разграничением зон влияния между интернет-провайдерами. В определенных территориальных областях конечный клиент вынужден, для осуществления подключения к сети Интернет, обращаться к провайдеру – который является непосредственным владельцем узла связи, территориально близко располагающегося по отношению к узлу клиента.
Не все провайдеры способны осуществить проброс оптико-волоконного кабеля через определенные объекты до конечного клиента, не имея на то разрешения, а стандартный UTP-кабель поддерживает стабильное соединение при длине не более 100 метров. Таким образом, в некоторых областях провайдерам просто невыгодно организовывать высокоскоростной доступ к Интернету, из-за стратегической неокупаемости затрат на специалистов и оборудование.
Так почему же не использовать уже имеющуюся в каждом здании систему силовых электрических коммуникаций. При этом любая электрическая розетка в здании может стать точкой выхода в глобальную сеть Интернет. Причем при грамотном планировании такого вида подключения, все, что требуется от потребителя – лишь наличие PowerLine модема (сетевого адаптера), соответствующим образом настроенного для связи с аналогичным устройством, установленным, как правило, в электрощитовой здания и подключенным к высокоскоростному каналу Интернет.
Такая технология как PLC может быть использована при создании локальной сети в небольших офисах, где основными требованиями к сети являются простота реализации, мобильность устройств и легкая расширяемость. При этом как вся офисная сеть, так и отдельные ее сегменты могут быть построены с помощью PowerLine адаптеров. Очень часто встречается ситуация, когда необходимо включить в уже существующую сеть удаленный компьютер или сетевой принтер, расположенный в другой комнате или даже в другом конце здания. С помощью PowerLine адаптеров эту проблему можно решить за 15 минут. Подобные решения возможны и при других типах соединения, однако PLC не призвана быть их абсолютной заменой, но является мощной альтернативой. Имея некоторые ограничения, данная система ничем не отличается от любых других типов интернет соединения.
Проблемы развития технологии PLC
Именно для успешного разрешения актуальных проблем связи была и создана технология PLC. Но тут следует оговориться! Подобные решения – не панацея, ведь всем известна популярность сетей WI-FI, по которым можно легко осуществлять беспроводную передачу данных, а также 3G и 4G.
На территории западных государств данная технология широко используется локальными провайдерами и простыми пользователями, также PLC применяется некоторыми интернет-провайдерами в РФ. Вообще, для западных систем связи эта технология представлялась и представляется очень перспективной. Тамошние электросети регулярно модернизируются, а электрификация затронула даже самые отдаленные территории и области.
Но беспроводные технологии более привлекательны как для западного, так и отечественного потребителя. Беспроводные сети и способы шифрования передаваемого сигнала первого поколения были не достаточно надежны для применения в ответственных отраслях. Оставляла желать лучшего и пропускная способность беспроводных каналов связи, скорость подобных соединений. В процессе своего развития и совершенствования беспроводные решения взяли вверх над PLC и даже над стандартным кабельным соединением. Появились новые технологические стандарты WI-FI сетей. Повсеместно стали использоваться устройства – репитеры, позволяющие расширить зону охвата беспроводного сигнала. Надо заметить, что во многих странах мира под гражданские системы беспроводной связи, под нужды рядовых граждан выделены самые выигрышные частоты. В наших с вами отечественных реалиях такие частоты закреплены за военными и правительственными учреждениями.
Однако, какими бы оптимистичными ни были результаты работы экспериментальных PLC-сетей за рубежом, в нашей стране эта технология столкнулась с рядом трудностей. Наша электрическая проводка сделана в основном из алюминия, а не из меди, которая используется в большинстве стран мира. Алюминиевые провода обладают худшей электропроводностью, что приводит к более быстрому затуханию сигнала.
Другая проблема заключалась в том, что у нас до сих пор не решены основные вопросы нормативно-правового регулирования использования таких технологий. Впрочем, последняя проблема актуальна и для Запада.
Считалось, что эта технология, а вернее совместимые устройства заполонят в огромных долях рынок HI-TECH оборудования. Открывались новые возможности при реализации идей умного дома, где вся бытовая электроника завязана в единую информационную сеть с возможностью централизованного управления. Электрическая сеть – идеальная среда передачи управляющих сигналов между бытовыми приборами, работающими в сети 110/220В. Но и среди решений умного дома взял верх именно беспроводной способ обмена короткими управляющими сигналами, не особо требовательными к качеству соединения и пропускной способности.
Все эти факторы сдерживали и сдерживают повсеместное развитие . Тем не менее, PLC успешно применяется на деле некоторыми интернет-провайдерами в новых зданиях, с современным электрооборудованием, а также энтузиастами в условиях квартиры или загородного дома. На рынке существует немалое количество приборов гибридного типа, совмещающих в себе и PowerLine, и WI-FI технологии одновременно!
Проблемы развития и особенности технологии PLC was last modified: Март 3rd, 2016 by Admin
Для высокоскоростного информационного обмена.
В этой технологии, основанной на частотном разделении сигнала, высокоскоростной поток данных разбивается на несколько низкоскоростных, каждый из которых передается на отдельной частоте с последующим их объединением в один сигнал.
При этом PLC-устройства могут «видеть» и декодировать информацию, хотя обычные электрические устройства - лампы накаливания, двигатели и т. п. - даже «не догадываются» о присутствии сигналов сетевого трафика и работают в обычном режиме.
В настоящий момент технология широко используется в Европе и Америке.
Технические основы технологии PLC
Основой технологии PowerLine является использование частотного разделения сигнала, при котором высокоскоростной поток данных разбирается на несколько относительно низкоскоростных потоков, каждый из которых передается на отдельной поднесущей частоте с последующим их объединением в один сигнал. Реально в технологии PowerLine используются 84 поднесущие частоты в диапазоне 4-21 Мгц.
- Не требует настроек
- Более стабильная связь
- Большая безопасность информации
- Подходит для передачи Multicast-трафика, например, IPTV
- На качество связи не влияет материал и толщина стен в квартире
- В РФ не требуется регистрация оборудования в Роскомнадзоре
Недостатки
Альянс производителей
Несколько крупных лидеров на рынке телекоммуникаций объединились в альянсы, один из которых получил название HomePlug Powerline Alliance, а другой Universal Powerline Assosiation (UPA) с целью совместного проведения научных исследований и практических испытаний, а также принятия единого стандарта на передачу данных по системам электропитания.Прототипом PowerLine является технология PowerPacket фирмы Intellon, положенная в основу для создания единого стандарта HomePlug1.0 specification (принят альянсом HomePlug 26 июня 2001 г.), в котором определена скорость передачи данных до 14 Мб/сек.
Применение PLC технологии
Подключение к Интернет
PLC в Российской Федерации
Коммерческий проект предоставления услуг домашним пользователям с использованием PLC (стандарт UPA) стартовал в 2006 году. Компания «СПАРК» (торговая марка холдинга «Электро-ком») построила пилотную сеть в московском районе Тушино . В дальнейшем, компания начала работать в других районах Москвы и городах Калуга, Рязань, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону.
В сентябре 2008 года появились новости о продаже абонентской сети в Москве интернет-провайдеру 2КОМ, который планирует перевести подключение абонентов на технологию Ethernet .
Региональные компании-партнёры «СПАРК» при этом продолжили работу, предоставляя услуги на базе технологий как PLC, так и Ethernet .
Решения на основе PLC также предлагают компании "ВОКС Телеком" из Москвы, Tellink из Санкт-Петербурга и "Гиперком" из г.Волжский Волгоградской области.
Некоторые из моделей электронных электросчётчиков российского производства марки «Меркурий» имеют функцию передачи данных о собранной ими информации по технологии PLC.
Оборудование
Бытовые PLC-модемы можно приобрести в розничной торговой сети. Производители, PLC-модемов продаваемых в России: Гиперком DefiDev , TelLink, QLAN, D-Link , Q-tech, ZyXEL , TP-Link .
Ссылки
- Ответы на самые частые вопросы по широкополосным модемам 200Мбит
- Интернет через розетку , схема подключения
- Технология PLC - телекоммуникации по сетям электропитания. Журнал «Сети и системы связи», А. В. Никифоров, №5/2002 г.
- Часто задаваемые вопросы по оборудованию и технологии "интернет через электросеть"
Примечания
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Power line communication" в других словарях:
Power line communication - or power line carrier (PLC), also known as power line digital subscriber line (PDSL), mains communication, power line telecom (PLT), power line networking (PLN), or broadband over power lines (BPL) are systems for carrying data on a conductor… … Wikipedia
power line communication - noun The distribution of data and other signals via electric power distribution wires … Wiktionary
Power line carrier communication - (PLCC) is mainly used for telecommunication, tele protection and tele monitoring between electrical substations through power lines at high voltages, such as 110kV, 220kV, 400kV.In a PLCC system the communication is established through the power… … Wikipedia
Power Line Carrier - Als Trägerfrequenzanlage (TFA) bezeichnet man Anlagen zur Sprach oder Datenübertragung über Kommunikations oder Stromnetze, indem die Signale auf eine oder mehrere Trägerfrequenzen moduliert werden. Ein Vorteil des Systems ist, dass vorhandene… … Deutsch Wikipedia
Overhead power line - This article is about power lines for general transmission of electrical power. For overhead lines used to power road and rail vehicles, see Overhead lines. Transmission lines in Lund, Sweden … Wikipedia
Power over Ethernet - or PoE technology describes a system to transfer electrical power, along with data, to remote devices over standard twisted pair cable in an Ethernet network. This technology is useful for powering IP telephones, wireless LAN access points,… … Wikipedia
Технологии связи по электросети (Power Line Communication, PLC) активно развиваются и становятся все более востребованными во всем мире. И Россия - не исключение. Их используют при автоматизации технологических процессов, организации систем видеонаблюдения и даже для управления «умным» домом.
Исследования в области передачи данных с использованием электросети ведутся достаточно давно. Когда-то применение PLC тормозила низкая скорость передачи данных и недостаточная защищенность от помех. Развитие микроэлектроники и создание современных, а главное более производительных процессоров (чипсетов), дали возможность использовать сложные способы модуляции для обработки сигнала, что позволило значительно продвинуться вперед в реализации PLC. Однако о реальных возможностях технологии связи по электросети до сих пор знают лишь немногие специалисты.
Технология PLC использует электрические сети для высокоскоростной передачи данных и основана на тех же принципах, что и ADSL, которая применяется для передачи данных в телефонной сети. Принцип работы следующий: сигнал высокой частоты (от 1 до 30 МГц) накладывается на обычный электрический сигнал (50 Гц) с применением различных модуляций, а сама передача сигнала происходит через электрические провода. Оборудование может принять и обработать такой сигнал на значительном расстоянии - до 200 м. Трансфер данных может осуществляться как по широкополосным (BPL), так и по узкополосным (NPL) линиям электропередачи. Только в первом случае передача данных будет идти со скоростью до 1000 Мбит/с, а во втором значительно медленнее — только до 1 Мбит/с.
На пределе скорости?
Сегодня пользователям доступны технологии PLC третьего поколения. Если в 2005 году, с появлением стандарта HomePlug AV, скорость передачи данных выросла с 14 до 200 Мбит/с (этого достаточно для предоставления так называемых «Triple Play» услуг, когда пользователям одновременно предоставляются высокоскоростной доступ в интернет, кабельное телевидение и телефонная связь), то последнее поколение PLC использует уже двойной физический уровень передачи данных — Dual Physical Layer. Вместе с FFT OFDM применяется Wavelet OFDM-модуляция, то есть ортогональное частотно-разделенное мультиплексирование, но с применением вейвлетов. Это позволяет в несколько раз поднять скорость передачи данных— до 1000 Мбит/c.
Однако важно понимать, что речь идет о физической скорости. Реальная скорость передачи данных зависит от многих факторов и может быть в разы меньше. Качество электропроводки в доме, скрутки в линии, ее неоднородность (например, в алюминиевой проводке затухание сигнала сильнее, чем в медной, что сокращает дальность связи примерно в два раза) — все это деструктивно влияет и на физическую скорость и качество передачи данных. Также PLC - все адаптеры должны находится на одной фазе в электрической сети, в электросети между адаптерами не должно быть гальванических развязок (трансформаторов, ИБП), пилоты, фильтры и УЗО снижают скорость передачи данных. Исключение - QPLA-200 v.2 и QPLA-200 v.2P, т.к. особенностью данных адаптеров является уникальная технология Clear Path. Используя технологию Clear Path, можно создать сеть даже тогда, когда PLC устройства подключены к разным фазам, т.е. эта технология динамически выбирает менее зашумленные каналы для передачи информации, тем самым увеличивая скорость передачи данных. В одной PLC -сети могут находиться до 8 устройств.
Говоря о PLC-технологии, за скорость принято брать полудуплексную или однонаправленную скорость. То есть, если указанная скорость равна 200 Мбит/c, то реальная будет составлять 70-80 Мбит/c. В реальной жизни физическую скорость с большой уверенностью можно делить пополам, и пропорционально уменьшать на 10% при подключении каждого мощного домашнего устройства -утюг, чайник, кондиционер, холодильник и пр.
В обычных бытовых условиях по проводам с помощью PLC сигнал может передаваться на расстояние около 200 м. Например, дом площадью 200 кв. м можно покрыть без проблем. Качество связи при этом будет зависеть от качества электрической сети. Преградой для прохождения сигнала может стать обыкновенный сетевой фильтр, который часто бывает встроен в удлинитель, источник бесперебойного питания или трансформатор. Следует помнить и то, что распространение сети по электропроводке ограничивается электрическим щитком с предохранителями. Так что создать сеть, например, с соседом по квартире не получится. Для этого лучше подойдет Wi-Fi.
Плюсы и минусы PLC
PLC-технологии, безусловно, заслуживают внимания, однако наряду с плюсами, у них есть и очевидные недостатки. Но обо всем по порядку. PLC помогает наладить качественное предоставление услуг Triple Play, не требует прокладки проводов для передачи данных, а, значит, и дополнительных затрат. Быстрый монтаж и возможность подключения к существующим сетям — тоже очко в пользу PLC. Кроме того, PLC-сеть можно легко разобрать и сконфигурировать, например, при переезде офиса в другое здание. Такая сеть легко масштабируется — можно организовать практически любую ее топологию с минимальными затратами (в зависимости от количества дополнительных PLC-адаптеров). В сложных условиях (железобетонные конструкции, высокий уровень электромагнитных помех) в отличие от беспроводных технологий Wi-Fi, WiMAX и LTE PLC-сеть будет работать без сбоев. При этом за счет применения самых современных алгоритмов шифрования обеспечена и безопасная передача данных по сети.
Недостатков у PLC меньше, но знать о них стоит. Во-первых, пропускная способность сети по электропроводке делится между всеми ее участниками. Например, если в одной PLC-сети две пары адаптеров активно обмениваются информацией, то скорость обмена для каждой пары будет составлять примерно по 50% от общей пропускной способности. Во-вторых, на стабильность и скорость работы PLC влияет качество выполнения электропроводки (например, медного и алюминиевого проводника). И в-третьих, PLC не работает через сетевые фильтры и источники бесперебойного питания, не оборудованные специальными розетками PLC Ready.
Применение PLC на практике
Сегодня PLC находит широкое практическое применение. В связи с тем, что технология использует существующую электросеть, она может быть использована в автоматизации технологических процессов для связки блоков автоматизации по электропроводам (например, городские электросчетчики).
Нередко PLC применяют при создании систем видеонаблюдения или локальной сети в небольших офисах (SOHO), где основными требованиями к сети являются простота реализации, мобильность устройств и легкая масштабируемость. При этом как вся офисная сеть, так и отдельные ее сегменты могут быть построены с помощью PLC-адаптеров. Часто в уже существующую офисную сеть необходимо включить удаленный компьютер или сетевой принтер, расположенный в другой комнате или даже в другом конце здания — c помощью PLC-адаптеров эту проблему можно решить за несколько минут.
Кроме того, PLC-технология открывает новые возможности для реализации идеи «умного» дома, в котором вся бытовая электроника должна быть завязана в единую информационную сеть с возможностью централизованного управления.
Приборы учета электроэнергии становятся все более удобными и совершенными. Сегодня потребители могут и трехфазный, одно- и многотарифный, соответствующие требованиям о высокой точности сбора показаний. А с недавнего времени в эксплуатацию начали вводить устройства с интегрированным PLC-модемом. Какими характеристиками и преимуществами обладает новое оборудование?
Плюсы счетчиков с PLC-модемом
В европейских странах технология PLC (Power Line Communication Modem), позволяющая передавать данные по электрической сети, известна уже давно. В России применять ее начали порядка 10 лет назад, а на сегодняшний день в Санкт-Петербурге купить счетчик электроэнергии с PLC-модемом можно практически в любом специализированном магазине. Суть заключается в том, что информация о потреблении электроэнергии автоматически передается в центральный пункт сбора данных. Среди других преимуществ этих устройств стоит выделить следующие.
- Простота монтажа и эксплуатации. Для установки не нужно прокладывать отдельные кабеля, сверлить стены, использовать специальные инструменты и навыки.
- Связь по силовым линиям более стабильна, чем Wi-Fi.
- Удобна для пользователей (автоматическая передача показаний счетчика) и ресурсоснабжающих организаций (высокая точность переданных от потребителей данных, возможность вычислять суточное количество потраченной энергии и собирать другую статистическую информацию).
Преимущества PLC-модемов очевидны, поэтому все больше потребителей предпочитает покупать электрические счетчики однофазные или трехфазные с поддержкой этой новой технологии. А есть ли у приборов учета с PLC-недостатки?
Минусы счетчиков с PLC модемом
В нашей стране электрические сети – одна из самых распространенных и разветвленных структур. С этой точки зрения передача данных по силовым линиям является наиболее удобной и доступной. Однако изначально сети не были предназначены для подобных операций, поэтому на практике встречаются определенные препятствия.
- Изношенность сетей приводит к появлению шумов и помех.
- Качество связи снижает срок использования некоторых приборов, например, энергосберегающих ламп, импульсных источников питания.
- Пропускную способность сети приходится делить между всеми ее потребителями.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
Программируемый логический контроллер (ПЛК) (англ. Programmable Logic Controller, PLC) или программируемый контроллер -- электронная составляющая промышленного контроллера, специализированного (компьютеризированного) устройства, используемого для автоматизации технологических процессов. В качестве основного режима длительной работы ПЛК, зачастую в неблагоприятных условиях окружающей среды, выступает его автономное использование, без серьёзного обслуживания и практически без вмешательства человека.
Иногда на ПЛК строятся системы числового программного управления станком (ЧПУ, англ. Computer numerical control, CNC).
ПЛК являются устройствами реального времени.
В отличие от:
микроконтроллера (однокристального компьютера), микросхемы предназначенной для управления электронными устройствами, областью применения ПЛК обычно являются автоматизированные процессы промышленного производства, в контексте производственного предприятия; компьютеров, ПЛК ориентированы на работу с машинами и имеют развитый "машинный" ввод-вывод сигналов датчиков и исполнительных механизмов в противовес возможностям компьютера, ориентированного на человека (клавиатура, мышь, монитор и т. п.);
встраиваемых систем -- ПЛК изготавливается как самостоятельное изделие, отдельно от управляемого при его помощи оборудования.
Первые логические контроллеры появились в виде шкафов с набором соединённых между собой реле и контактов. Эта схема задавалась жёстко на этапе проектирования и не могла быть изменена далее.
Первый в мире ПЛК -- MOdular DIgital CONtroller (Modicon) 084, имеющий память 4 кБ, произведен в 1968 году.В первых ПЛК, пришедших на замену обычным логическим контроллерам, логика соединений программировалась схемой соединений LD (Ladder logic Diagram). Устройство имело тот же принцип работы, но реле и контакты (кроме входных и выходных) были виртуальными, то есть существовали в виде программы, выполняемой микроконтроллером ПЛК. Современные ПЛК являются «свободно программируемыми».В системах управления технологическими объектами логические команды преобладают над числовыми операциями, что позволяет при сравнительной простоте микроконтроллера (шины шириной 8 или 16 бит), получить мощные системы действующие в режиме реального времени. В современных ПЛК числовые операции реализуются наравне с логическими. В то же время, в отличие от большинства процессоров компьютеров, в ПЛК обеспечивается доступ к отдельным битам памяти.
1. Интерфейсы ПЛК
ПЛК в своём составе не имеют интерфейса для человека, типа клавиатуры и дисплея. Их программирование, диагностика и обслуживание производится подключаемыми для этой цели программаторами -- специальным устройством или устройствами на базе более современных технологий -- персонального компьютера или ноутбука, со специальными интерфейсами и со специальным программным обеспечением (например, SIMATIC STEP 7 в случае ПЛК SIMATIC S7-300 или SIMATIC S7-400). В системах управления технологическими процессами ПЛК взаимодействуют с различными компонентами систем человеко-машинного интерфейса (например операторскими панелями) или рабочими местами операторов на базе ПК, часто промышленных, обычно через промышленную сеть.
2. Языки программирования ПЛК
Для программирования ПЛК используются стандартизированные языки МЭК (IEC) стандарта IEC61131-3
Языки программирования (графические)
LD -- Язык релейных схем -- самый распространённый язык для PLC
FBD -- Язык функциональных блоков -- 2-й по распространённости язык для PLC
SFC -- Язык диаграмм состояний -- используется для программирования автоматов
CFC -- Не сертифицирован IEC61131-3, дальнейшее развитие FBD
Языки программирования (текстовые)
IL -- Ассемблер
ST -- Паскале-подобный язык
Структурно в IEC61131-3 среда исполнения представляет собой набор ресурсов (в большинстве случаев это и есть ПЛК, хотя некоторые мощные компьютеры под управлением многозадачных ОС представляют возможность запустить несколько программ типа softPLC и имитировать на одном ЦП несколько ресурсов). Ресурс предоставляет возможность исполнять задачи. Задачи представляют собой набор программ. Задачи могут вызываться циклически, по событию, с максимальной частотой.
Программа -- это один из типов программных модулей POU. Модули (Pou) могут быть типа программа, функциональный блок и функция.
В некоторых случаях для программирования ПЛК используются нестандартные языки, например:
Блок-схемы алгоритмов
Си-ориентированная среда разработки программ для ПЛК.
HiGraph 7 -- язык управления на основе графа состояний системы.
Инструменты программирования ПЛК на языках МЭК 61131-3 могут быть специализированными для отдельного семейства ПЛК
(например, STEP 7 для контроллеров SIMATIC S7-300/400) или универсальными, работающими с несколькими, но далеко не всеми.
3. SIMATIC S7-200
программированный автоматизированный контроллер
Программируемые контроллеры SIMATIC S7-200 предназначены для построения относительно простых систем автоматического управления, отличающихся минимальными затратами на приобретение аппаратуры и разработку системы. Контроллеры способны работать в реальном масштабе времени и могут быть использованы как для построения узлов локальной автоматики, так и узлов, поддерживающих интенсивный коммуникационный обмен данными через сети:
Industrial Ethernet, PROFIBUS-DP, AS-Interface, MPI, PPI,
MODBUS, системы телеметрии, а также через модемы.
Программируемые контроллеры SIMATIC S7-200 имеют:
* Сертификат Госстандарта России, подтверждающий соответствие требованиям стандартов ГОСТ Р.
* Метрологический сертификат Госстандарта России.
* Разрешение на применение федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору.
* Экспертное заключение о соответствии функциональных показателей интегрированной системы автоматизации
SIMATIC S7 отраслевым требованиям и условиям эксплуатации энергопредприятий РАО “ЕЭС России”.
* Морские сертификаты Российского реестра, LRS, ABS, GL,
* Международные сертификаты DIN, UL, CSA, FM, CE.
Программируемые контроллеры S7-200 характеризуются следующими показателями:
* Эффективное программирование на языках STL, LAD и FBD.
* Высокое быстродействие. Время выполнения 1К логических инструкций не превышает 0.22мс.
* Наличие конфигурируемых реманентных областей памяти для необслуживаемого сохранения данных при перебоях в питании контроллера.
* 3-уровневая парольная защита программы пользователя.
* Универсальность входов и выходов центральных процессоров: стандартные дискретные входы и выходы, входы скоростного счета, импульсные выходы.
* Наращивание количества обслуживаемых входов и выходов за счет использования модулей расширения и/или систем распределенного ввода-вывода на основе AS-Interface.
* Универсальность встроенного интерфейса центральных процессоров: поддержка протоколов PPI/ MPI/ USS/ MODBUS, свободно программируемый порт.
* Наличие съемных клеммных блоков для подключения внешних цепей, упрощающих выполнение операций монтажа и замены вышедших из строя модулей.
* Поддержка обработки рецептурных данных.
* Использование картриджа памяти для регистрации данных и сохранения электронных версий технической документации.
* Возможность редактирования программы без перевода центрального процессора в режим STOP.
* Использование страничной адресации блоков данных.
4. Модульный ряд SIMATIC S7-200
Семейство объединяет в своем составе модули центральных процессоров; коммуникационные модули; модуль позиционирования EM 253; модуль весоизмерения, модули ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов; модули
блоков питания.
Максимально может быть использовано 7 различных модулей расширения. Все модули способны работать в диапазоне температур от 0 до +55°C. Для более жестких условий эксплуатации могут использоваться модули семейства SIPLUS
S7-200 с диапазоном рабочих температур от -20 до +70°C.
Конструктивные особенности:
* Компактные пластиковые корпуса со степенью защиты IP20.
* Простое подключение внешних цепей через клеммные блоки с контактами под винт. Защита всех токоведущих частей открывающимися пластиковыми крышками.
* Наличие штатных или опциональных съемных клеммных блоков, позволяющих выполнять замену модулей без демонтажа их внешних цепей.
* Монтаж на стандартную 35мм профильную шину или на плоскую поверхность с креплением винтами.
* Соединение модулей с помощью плоских кабелей, вмонтированных в каждый модуль расширения.
5. Модули ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов
С помощью модулей ввода-вывода программируемые контроллеры S7-200 легко адаптируются к требованиям решаемой задачи. Они позволяют увеличивать количество входов и выходов, обслуживаемых одним центральным процессором, дополнять систему ввода-вывода не только дискретными, но и аналоговыми каналами с требуемыми параметрами входных и выходных сигналов.
6. Аппаратура человеко-машинного интерфейса
Для решения задач человеко-машинного интерфейса в системах управления на основе программируемых контроллеров S7-200 может использоваться практически весь спектр продуктов семейства SIMATIC HMI. В то же время в состав этого
семейства входит целый ряд текстовых дисплеев и панелей оператора, предназначенных для работы только с контроллерами S7-200.
Все они поддерживают работу с русским языком.
7. Программное обеспечение
Основной набор стандартных инструментальных средств для работы с программируемыми контроллерами S7-200 сконцентрирован в пакете STEP 7 MicroWin. Пакет позволяет:
* Программировать контроллеры на языках LAD, FBD и STL, выполнять автономную или интерактивную отладку программы.
* Выполнять настройку параметров аппаратуры.
* Использовать символьную адресацию.
* Использовать широкий набор мастеров для конфигурирования
коммуникационных модулей, модуля позиционирования, текстовых дисплеев TD 100C / TD 200 / TD 200C, / TD 400C
ПИД-регуляторов, скоростных счетчиков и импульсных выходов, встроенных интерфейсов, управления рецептурными данными и т.д.
* Выполнять удобный просмотр всех данных проекта.
* Загружать необходимые данные в опциональный картридж памяти и т.д.
Оболочка пакета STEP 7 MicroWin переведена на русский язык. Пакет S7-200 PC Access обеспечивает возможность организации обмена данными между компьютерными приложениями и центральными процессорами или коммуникационными модулями программируемого контроллера S7-200 через OPC интерфейс.
Для организации обмена данными могут использоваться любые варианты связи, поддерживаемые контроллером S7-200. К одному компьютеру может подключаться не более 8 контроллеров S7-200.
MicroWin Instruction Library является опциональным пакетом, интегрируемым в среду STEP 7 Micro/WIN от V3.2 и выше. Он содержит библиотеку функциональных блоков, позволяющих использовать встроенный интерфейс центрального процессора S7-200 для поддержки USS протокола или протокола MODBUS RTU в режиме ведомого и ведущего устройства. SINAUT Micro SC для ПК для управления установкой соединений с удаленными станциями и их мониторинга позволяет организовывать распределённые системы управления и диспетчеризации на базе GSM, используя протокол передачи данных GPRS. Модем SINAUT MD720-3 подключается к контроллеру с помощью PC/PPI кабеля, который используется для программирования. Для работы используются стандартные SIM карты.
Пакет SIWATOOL MS обеспечивает возможность конфигурирования весоизмерительного модуля SIWAREX MS. Для загрузки настроек необходим кабель подключения SIWAREX MS к ПК (RS 232). WinCC flexible Micro позволяет конфигурировать панели оператора TP 177 micro и OP 73 micro. Для загрузки проекта в панель необходим кабель PC/PPI.
8. Центральные процессоры
В S7-200 используется 5 моделей центральных процессоров, отличающихся объемами встроенной памяти, количеством и видом встроенных входов и выходов, количеством встроенных интерфейсов RS 485, количеством потенциометров аналогового задания цифровых величин и другими показателями. Каждая модель имеет две модификации:
* С напряжением питания =24В и дискретными выходами =24В/0.75А на основе транзисторных ключей.
* С напряжением питания ~115/230В и дискретными выходами в виде замыкающих контактов реле с нагрузочной способностью до 2А на контакт.
Встроенный интерфейс RS 485 (один или два) используется:
* без дополнительного программного обеспечения:
Для программирования контроллера;
Для включения контроллера в сети PPI или MPI со скоростью передачи данных до 187.5 Кбит/с;
В качестве свободно программируемого порта с поддержкой ASCII протокола и скоростью до 38.4 Кбит/с;
* с дополнительным программным обеспечением Instruction Library:
Для поддержки протокола MODBUS RTU и работы в режиме ведомого и ведущего сетевого устройства;
Для поддержки протокола USS со скоростью передачи данных до 19.2 Кбит/с и возможностью подключения до 30 преобразователей частоты (например, преобразователей серий MICROMASTER или SINAMICS).
Все центральные процессоры оснащены встроенным блоком питания =24В для питания датчиков или другой нагрузки. Дискретные входы всех центральных процессоров рассчитаны на входное напряжение =24В.
9. SIMATIC S7-300
SIMATIC S7-300 - это модульный программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности.
Модульная конструкция, работа с естественным охлаждением, возможность применения структур локального и распределенного ввода-вывода, широкие коммуникационные возможности, множество функций, поддерживаемых на уровне операционной системы, удобство эксплуатации и обслуживания обеспечивают возможность получения рентабельных решений для построения систем автоматического управления в различных областях промышленного производства.
Эффективному применению контроллеров способствует возможность использования нескольких типов центральных процессоров различной производительности, наличие широкой гаммы модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, функциональных модулей и коммуникационных процессоров.
* Все модули устанавливаются на профильную шину S7-300 и фиксируются в рабочих положениях винтами. Объединение модулей в единую систему выполняется с помощью шинных соединителей (входят в комплект поставки каждого модуля), устанавливаемых на тыльную часть корпуса.
* Произвольный порядок размещения модулей в монтажных стойках. Фиксированные посадочные места занимают только модули PS, CPU и IM. Наличие съемных фронтальных соединителей (заказываются отдельно), позволяющих производить быструю замену модулей без демонтажа их внешних цепей и упрощающих выполнение операций подключения внешних цепей модулей. Механическое кодирование фронтальных соединителей исключает возможность возникновения ошибок при замене модулей.
* Применение гибких и модульных соединителей TOP Connect, существенно упрощающих выполнение монтажных работ и снижающих время их выполнения.
Контроллеры SIMATIC S7-300 имеют модульную конструкцию и могут включать в свой состав:
* Модуль центрального процессора (CPU). В зависимости от степени сложности решаемой задачи в контроллерах могут быть использованы различные типы центральных процессоров, отличающихся производительностью, объемом памяти, наличием или отсутствием встроенных входов-выходов и специальных функций, количеством и видом встроенных коммуникационных интерфейсов и т.д.
* Модули блоков питания (PS), обеспечивающие возможность питания контроллера от сети переменного тока напряжением 120/230В или от источника постоянного тока напряжением 24/48/60/110В.
* Сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов с различными электрическими и временными параметрами.
* Коммуникационные процессоры (CP) для подключения к сетям PROFIBUS, Industrial Ethernet, AS-Interface или организации связи по PtP (point to point) интерфейсу.
* Функциональные модули (FM), способные самостоятельно решать задачи автоматического регулирования, позиционирования, обработки сигналов. Функциональные модули снабжены встроенным микропроцессором и способны выполнять возложенные на них функции даже в случае отказа центрального процессора ПЛК.
* Интерфейсные модули (IM), обеспечивающие возможность подключения к базовому блоку (стойка с CPU) стоек расширения ввода-вывода. Контроллеры SIMATIC S7-300 позволяют использовать в своем составе до 32 сигнальных и функциональных модулей, а также коммуникационных процессоров, распределенных по 4 монтажным стойкам. Все модули работают с естественным охлаждением.
Области применения.
Области применения SIMATIC S7-300/ S7-300C охватывают:
* Автоматизацию машин специального назначения.
* Автоматизацию текстильных машин.
* Автоматизацию упаковочных машин.
* Автоматизацию машиностроительного оборудования.
* Автоматизацию оборудования для производства технических средств управления и электротехнической аппаратуры.
* Построение систем автоматического регулирования и позиционирования.
* Автоматизированные измерительные установки и другие.
Центральные процессоры S7-300C оснащены набором встроенных входов и выходов, а также набором встроенных функций, что позволяет применять эти процессоры в качестве готовых блоков управления.
SIMATIC S7-300 Outdoor является идеальным изделием для эксплуатации в тяжелых промышленных условиях, отличающихся сильным воздействием вибрации и тряски, повышенной влажности, широким диапазоном рабочих температур. Он способен управлять работой:
* Светофоров.
* Систем управления движением.
* Очистных сооружений.
* Холодильных установок.
* Специальными транспортными средствами.
* Подвижным составом.
* Строительными машинами и т.д.
Программируемые контроллеры SIMATIC S7-300F в сочетании со станциями распределенного ввода-вывода SIMATIC ET 200S PROFIsafe и SIMATIC ET 200M, оснащенными F-модулями, позволяют создавать распределенные системы безопасного управления (F-системы), в которых возникновение аварийных ситуаций не создает опасности для жизни обслуживающего персонала и угрозы для окружающей природной среды. На основе распределенных структур могут создаваться системы безопасного управления, отвечающие требованиям безопасности уровней SIL 1 … SIL 3 стандартов IEC/EN 61508, а также категорий 1 … 4 стандарта EN 954-1. Системы безопасного управления применяются:
* В автомобильной промышленности.
* В машино- и станкостроении.
* Для управления конвейерами.
* В обрабатывающей промышленности.
* В системах управления пассажирским транспортом.
* В системах материально-технического обеспечения и т.д.
Центральные процессоры.
Все центральные процессоры S7-300 характеризуются следующими показателями:
* высокое быстродействие,
* загружаемая память в виде микро карты памяти MMC емкостью до 8 МБ,
* развитые коммуникационные возможности, одновременная поддержка большого количества активных коммуникационных соединений,
* работа без буферной батареи.
MMC используется для загрузки программы, сохранения данных при перебоях в питании CPU, хранения архива проекта с символьной таблицей и комментарии, а также для архивирования промежуточных данных.
Центральные процессоры CPU 3xxC и CPU 31xT-2 DP оснащены набором встроенных входов и выходов, а их операционная система дополнена поддержкой технологических функций, что позволяет использовать в качестве готовых блоков управления. Типовой набор встроенных технологических функций позволяет решать задачи скоростного счета, измерения частоты или длительности периода, ПИД-регулирования, позиционирования, перевода части дискретных выходов в импульсный режим. Все центральные процессоры S7-300 оснащены встроенным интерфейсом MPI, который используется для программирования, диагностики и построения простейших сетевых структур. В CPU 317 первый встроенный интерфейс имеет двойное назначение и может использоваться для подключения либо к сети MPI, либо к сети PROFIBUS DP.
Целый ряд центральных процессоров имеет второй встроенный интерфейс:
* CPU 31…-2 DP имеют интерфейс ведущего/ ведомого устройства PROFIBUS DP;
* CPU 31…C-2 PtP имеют интерфейс для организации PtP связи;
* CPU 31…-… PN/DP оснащены интерфейсом Industrial Ethernet,обеспечивающим поддержку стандарта PROFI net;
* CPU 31…T-2 DP оснащены интерфейсом PROFIBUS DP/Drive, предназначенным для обмена данными и синхронизации работы преобразователей частоты, выполняющих функции ведомых DP устройств.
Система команд центральных процессоров включает в свой состав более 350 инструкций и позволяет выполнять:
* Логические операции, операции сдвига, вращения, дополнения, операции сравнения, преобразования типов данных, операции с таймерами и счетчиками.
* Арифметические операции с фиксированной и плавающей точкой, извлечение квадратного корня, логарифмические операции, тригонометрические функции, операции со скобками.
* Операции загрузки, сохранения и перемещения данных, операции переходов, вызова блоков, и другие операции. Для программирования и конфигурирования S7-300 используется пакет STEP 7.
Кроме того, для программирования контроллеров S7-300 может использоваться также весь набор программного обеспечения Runtime, а также широкий спектр инструментальных средств проектирования.
10. SIMATIC S7-400
* Модульный программируемый контроллер для решения сложных задач автоматического управления.
* Широкий спектр модулей для максимальной адаптации к требованиям решаемой задачи.
* Использование распределенных структур ввода-вывода и простое включение в сетевые конфигурации.
* “Горячая” замена модулей.
* Удобная конструкция и работа с естественным охлаждением.
* Свободное наращивание функциональных возможностей при модернизации системы управления.
* Высокая мощность благодаря наличию большого количества встроенных функций.
Программируемые контроллеры SIMATIC S7-400 имеют:
* сертификат Госстандарта России
* метрологический сертификат Госстандарта России
* разрешение на применение федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору
* экспертное заключение о соответствии функциональных показателей интегрированной системы автоматизации SIMATIC S7 отраслевым требованиям и условиям эксплуатации энергопредприятий РАО “ЕЭС России”.
* сертификат о типовом одобрении Российского Морского Регистра Судоходства.
* морские сертификаты ABS, BV, DNV, GLS, LRS;
* cертификаты DIN, UL, CSA, FM, IEC, CE;
Области применения.
S7-400 находит применение в машиностроении, автомобильной промышленности, в складском хозяйстве, в технологических установках, системах измерения и сбора данных, в текстильной промышленности, на химических производствах и т.д.
Конструктивные особенности
Программируемые контроллеры S7-400 могут включать в свой состав:
* Модуль центрального процессора (CPU). В зависимости от степени сложности решаемых задач в программируемом контроллере могут использоваться различные типы центральных процессоров. При необходимости можно использовать мультипроцессорные конфигурации, включающие до 4 центральных процессоров.
* Сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода и вывода дискретных и аналоговых сигналов.
* Коммуникационные процессоры (CP) для организации сетевого обмена данными через Industrial Ethernet, PROFINET, PROFIBUS или PtP интерфейс.
* Функциональные модули (FM) - интеллектуальные модули для решения задач скоростного счета, позиционирования, автоматического регулирования и других.
* Интерфейсные модули (IM) для подключения стоек расширения к базовому блоку контроллера
* Блоки питания (PS) для питания контроллера от сети переменного или постоянного тока.
Конструкция контроллера отличается высокой гибкостью и удобством обслуживания:
* Все модули устанавливаются в монтажные стойки и фиксируются в рабочих положениях винтами. Объединение модулей в единую систему выполняется через внутреннюю шину монтажных стоек. К одному базовому блоку допускается подключать до 21 стойки расширения.
* Произвольный порядок размещения модулей в монтажных стойках. Фиксированные посадочные места должны занимать только блоки питания.
* Наличие съемных фронтальных соединителей (заказываются отдельно), позволяющих производить быструю замену модулей без демонтажа их внешних цепей и упрощающих
выполнение операций подключения внешних цепей модулей. Механическое кодирование фронтальных соединителей исключает возможность возникновения ошибок при замене модулей.
* Применение модульных и гибких соединителей TOP Connect, существенно упрощающих выполнение монтажных работ и снижающих время их выполнения.
Блоки питания.
Каждый центральный процессор S7-400 имеет встроенный блок питания с входным напряжением =24В. Для питания центрального процессора и других модулей контроллера используются блоки питания PS 405 и PS 407. PS 405 используют для своей работы входное напряжение постоянного тока, PS 407 - входное напряжение переменного тока промышленной частоты. Возможна установка двух специальных резервированных блоков питания в корзину для дублирования питания стойки.
Особые функциональные возможности.
Центральные процессоры S7-400 обеспечивают поддержку изохронного режима работы систем распределенного ввода-вывода и технологии CiR (Configuration in Run). Технология CiR позволяет вносить изменения в конфигурацию существующей системы управления без остановки производственного процесса.
* Добавлять новые или удалять существующие станции распределенного ввода-вывода и приборы полевого уровня, выполняющие функции ведомых устройств на шине PROFIBUS-DP/PA.
* Добавлять новые или удалять существующие модули в станциях распределенного ввода-вывода ET 200M.
* Отменять введенные конфигурации.
* Выполнять перенастройку модулей станции ET 200M. Например, в случае замены одних датчиков другими.
Центральные процессоры.
Программируемые контроллеры S7-400 могут комплектоваться различными типами центральных процессоров, которые отличаются вычислительными возможностями, объемами памяти, быстродействием, количеством встроенных интерфейсов и т.д.
При построении сложных систем управления S7-400 позволяет использовать в своем составе до 4 центральных процессоров, выполняющих параллельную обработку информации. Большинство параметров центральных процессоров может быть настроено с помощью Hardware Configuration STEP 7. Для программирования и конфигурирования контроллеров S7-400 используется пакет STEP 7, весь спектр инструментальных средств проектирования и программное обеспечение Runtime.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие и функциональные особенности программируемого логического контроллера, внутренняя структура и взаимосвязь элементов данного устройства. Advantech - контроллеры и модули ввода / вывода, ПТК КОНТАР производства МЗТА, ОВЕН (ПЛК ОВЕН), Сегнетикс.
реферат , добавлен 22.03.2014
Особенности работы с последовательным портом в среде Visual Studio. Тестирование работы протокола Modbus RTU в режиме Slave. Описание и технические характеристики программируемого логического контроллера Овен 100. Построение диаграммы передачи фреймов.
отчет по практике , добавлен 19.07.2015
Разработка алгоритма автоматизации технологического участка производственного предприятия машиностроительного профиля. Составление программы для реализации релейно-контактной схемы управления объектом на основе программируемого логического контроллера.
контрольная работа , добавлен 30.04.2012
Изучение истории появления, усовершенствования и области применения центральных процессоров - главных частей аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Конвейерная, суперскалярная архитектура. Понятие кэширования.
реферат , добавлен 13.02.2012
Изучение сущности, функций и основных задач центрального процессора - микросхемы, исполнителя машинных инструкций (кода программ), главной части аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Основные характеристики.
контрольная работа , добавлен 26.12.2010
Разработка автоматизированной системы управления технологическими процессами очистки, компримирования и осушки нефтяного газа на базе программируемого логического контроллера SLC-500 фирмы Allen Bradley. Расчёт системы автоматического регулирования.
дипломная работа , добавлен 06.05.2015
Изучение процессорных устройств, разработанных учеными корпорации Intel, совокупности инновационных технологий, повлиявших на их развитие. Анализ методик разработки микросхем, аппаратного обеспечения компьютера и программируемого логического контроллера.
реферат , добавлен 09.05.2011
Разработка алгоритма работы и структуры контроллера кэш-памяти с полностью ассоциативным отображением основной памяти. Представление операционной и управляющей частей черного ящика устройства. Схема алгоритма контроллера кэш на уровне микроопераций.
курсовая работа , добавлен 19.03.2012
Технико-экономическое обоснование создания автоматизированной системы. Выбор программируемого логического контроллера. Выбор модулей ввода-вывода. Средства разработки человеко-машинного интерфейса. Контроль обрыва датчиков. Контроль исправности насосов.
дипломная работа , добавлен 14.11.2017
Способы повышения комфорта в здании с помощью систем автоматики. Важнейшие функции автоматизации зданий. Конфигурируемые и свободно программируемые контроллеры, используемые в системах автоматизации зданий. Алгоритм управления вентиляцией и отоплением.
