АСУ ТП для самых маленьких. Как происходит управление оборудованием


Просмотров: 585

Увидел на Хабр Q&A вопрос как физически происходит управление оборудованием в АСУ ТП, начал писать ответ, в итоге накатал целую статью 🙂


Технически, управлять оборудованием можно по-разному:

  1. Подавая питание (фазу либо низковольтное — зависит что за прибор). Подали питание — поехало, сняли — остановилось. Здесь подойдёт реле, магнитный пускатель, транзистор/тиристор/симистор…
  2. Аналоговое управление — когда параметры на прибор подаются конкретным значением напряжения/тока. Например, подали 12В — поехало быстро, снизили до 5В — поехало пропорционально медленнее, до 0В — остановилось. Вариант — пропорциональное управление, когда управляющее воздействие зависит от каких-то факторов. Например, нам надо максимально быстро разогнать дрыгатель до штатных оборотов, а потом поддерживать эти обороты. Мы сначала вкачиваем в него максимальную мощность чтобы он резво стартовал, потом по определённому закону её снижаем до достижения нужных оборотов, потом регулируем эту мощность в зависимости от нагрузки на двигатель так чтобы он поддерживал нужные обороты. Разумеется, аналоговым способом можно не только управлять мощным оборудованием, но и малыми напряжениями/токами управлять контроллером, который уже будет качать мощь. Управление напряжением годится на малых дистанциях т.к. при её увеличении становятся значимыми потери в проводах и на выходе линии напряжение м.б. совсем не то что мы подавали, соответственно, контроллер будет работать неправильно. В этом случае мы можем перейти на управление током, см. «токовая петля».
  3. Сухой контакт/Открытый коллектор/Оптопара. Смысл в том что мы маленькой дохлой кнопкой можем управлять чем-то мощным. Пример: на пульте стоит кнопка, к станку тянется провод. Замыкая кнопку, мы подаём 12В на маленькое (промежуточное) реле, которое подаёт фазу на большой пускатель, который подаёт 3 фазы на 100-киловаттный мотор. Или стоит задача сделать пульт дистанционного управления прибором. Есть прибор, возможно имеющий свои собственные кнопки, а мы хотим сделать дополнительный пост управления, который будет дублировать кнопки прибора. Для этого у него м.б. разъём GPI (General Purpose Interface, интерфейс общего назначения), замыкая контакты на котором мы прикидываемся соответствующими кнопками.

Все перечисленные способы, как можно заметить, «однонаправленные», т.е. команду мы дали, а что там на той стороне произошло… можно только догадываться, ну или высунуть ухо, послушать: зажужжало или нет 🙂
Но ничто нам не мешает прокинуть ещё одну или несколько пар проводов и использовать их в качестве «обратного канала»:

  • подали фазу, на той стороне сработало реле и вернуло нам нашу фазу, у нас зажглась лампа, дрыгатель физически стартовал — сработал датчик, у нас зажглась вторая лампа, установка вышла на режим — третья, произошёл аварийный останов — большая красная 🙂
  • подали напряжение, установка завелась, мы сняли обороты с помощью «динамо-машинки» и вернули напряжение на пульт, на котором напряжометр вольтметр показывает обороты;
  • на приборе с GPI м.б. не только входы, но и выходы (иногда их называют Tally), которые сигнализирую о состоянии прибора. Мы может забрать их себе на пульт и, например, поджигать лампу в кнопке независимо от того это мы её нажали или Васян вдавил на самом приборе.
    Конечно, все эти способы можно комбинировать, например, туда напряжение, обратно GPI.
  1. RS-232/422/485, Ethernet. Это последовательные интерфейсы, а выше перечисленные были параллельные. В отличие от «просто кнопки» они могут передавать сложные команды, используя одну пару проводов, по которой бегут последовательные биты. Благодаря этому мы можем сложные пульты подключать тонким проводом. К примеру: у нас на пульте 8 кнопок. В случае с GPI нам бы понадобилось 8 проводов + общий (земля). По RS-… на можем упаковать все 8 кнопок в один байт (каждый бит — состояние одной кнопки) и передавать его постоянно, заодно контролируя состояние линии: есть данные — линия цела. Надо больше кнопок — передаём несколько байт. Далее, я сказал одна пара, на самом деле обычно их минимум две. Вторая — это как раз обратный канал для передачи состояния прибора.
    Да, ничего не мешает использовать только «половинку» RS-232/422/485 для односторонней передачи, но так обычно не делают. А ещё бывает режим 422/485 с передачей по одной паре с временным уплотнением (линия переключается: сначала «туда», потом «обратно»). Смысл в том что эти интерфейсы «из коробки» двунаправленные.

Благодаря тому что последовательные интерфейсы «умные», через них можно передавать сложные команды. Например, нам надо управлять прибором с высокой точностью, доли секунды. Конечно, речь идёт не о кнопках, а об автоматизированных контроллерах. GPI тут не годится так как не гарантирует время срабатывания. Но мы можем заранее дать такую команду: «Включись в 10:11:12.16» или «Откатись на 5 сек от точки входа и запустись так чтобы в 17:18:19.00 выйти на режим» или «Примерно в 12:00:00.00 переключись с источника 5 на источник 55, но не раньше чем там появится стабильный сигнал», а умный контроллер, имея источник точного времени, выполнит команду как надо и отрапортует чем-то вроде «CAPSTAN LOCK«. Конечно, всё даётся не просто так, последовательные интерфейсы сложнее в реализации. Если надо передавать что-то сложнее состояния 8 кнопок, уже требуется протокол обмена — набор правил формирования пакетов данных, благодаря которому оборудование разных производителей может понимать друг друга. Могут быть протоколы поверх протоколов, например, физический транспорт RS-422, в котором живёт логический транспорт Modbus, поверх которого для передачи команд реализован оригинальный протокол фирмы «Васян и пацаны, Ltd.». Ну или см. «модель OSI» — это про то как организована иерархия (стек) протоколов поверх физического интерфейса Ethernet.


В этой статье мы очень кратно рассмотрели основные физические интерфейсы передачи данных, наиболее используемые для управления всяким оборудованием в народном хозяйстве. Это, конечно, далеко не всё. Например, совсем не затронута важнейшая тема помехозащищённости тех или иных типов линий, передача сигналов на дальные расстояния, использование других физических сред кроме медного провода (радио, оптика и др.). Но об этом как-нибудь в другой раз.

Реактивный Aliexpress :)


Просмотров: 12 854
Проверяем конденсатор транзистор-тестером

Заказал на Aliexpress электролитические конденсаторы, получил, проверил транзистор-тестером.

Читать далее

Электрика в Европе. Охренеть, не встать….


Просмотров: 6 453

У нас принято чморить местных рукожопов, которые берутся за работу, в которой не понимают, и пользуясь некомпетентностью и жадностью заказчиков, делают её по-своему, по рукожопски 🙂

Но я тут случайно наткнулся на видео.
Сказать что я оторопел — не сказать ничего… Эт ж какой пипеццц в элитной недвижке!

Читать далее

Arduino: прерывания по таймеру


Просмотров: 8 085

Arduino Nano

Arduino Nano

Предположим, нам надо чтобы Ардуино выполняла какие-то действия периодически. Опрашивала клавиатуру, датчики, выводила данные на дисплей или в монитор и пр. Надо чтобы это выполнялось «фоном», прозрачно для основной программы.  Читать далее

Паук с ИК-управлением на Arduino


Просмотров: 8 476

Робожук на Arduino

Робожук на Arduino

Попалось мне на глаза такое чудо-юдо 🙂 Вспомнил что несколько лет назад делал свой первый подход к Arduino. Вот, решил нафоткать и поделиться ссылочками.

Читать далее

Защита аккумулятора от разряда (BMS)


Просмотров: 15 045

Что-то попаять захотелось… Не отказывать же себе в таком удовольствии 🙂

Защита аккумулятора от разряда (BMS)

Защита аккумулятора от разряда (BMS)

Читать далее

Программирование под Android для среднего школьного возраста


Просмотров: 13 084

Управление по Bluetooth

Управляем машинкой с телефона!

Я уже писал что у меня есть один приятель  🙂 Щас он уже большой — первоклашка! И он жоско зарубается на тему роботов. У него есть примерно ведро всяких деталек Lego и он постоянно констролит из них всяких персонажей. Причём ему не интересно собирать по инструкции, гораздо круче ваять собственных франкенштейнов 🙂

Ну я и подумал что роботы хорошо, а самодвижущиеся роботы — лучше!

Читать далее

Ssang Yong Kyron, замена свечей накаливания


Просмотров: 17 512

Ssang Yong Kyron, замена свечей накаливания

Еду, значит, никого не трогаю… И вдруг замечаю — горит «спиралька», что говорит о срабатывании диагностики свечей накаливания в дизельном двигателе. Меня это сильно опечалило т.к. откуда-то из глубины памяти вылезло что замена свечей на дизеле — это тот ещё геморрой, чуть ли не разбирать мотор надо чтобы до них добраться. Но всё оказалось не так жутко!

Читать далее

Однушка в новостройке, весна 2015. Часть 8


Просмотров: 8 233

Монтаж розеток

Чистовая электрика

Так! Надо всё быстро заканчивать и валить в деревню! Там тоже стройка. Пока я ковырялся с сантехкоробом, хозяйка поклеила обои, т.е. можно приступать к чистовой электрике!

Читать далее

Однушка в новостройке, весна 2015. Часть 7


Просмотров: 8 081

Сантехнический короб

Сантехнический короб

Как вы думаете, чем занимается электрик когда ему нечем заняться? Так, кто сказал «сантехникой»? Откуда вы знаете? Что, сюрприза не вышло? А вот для меня был сюрприз!

Читать далее