औद्योगिक प्रोग्रामिंग, या एसीएस टीपी के बारे में कुछ शब्द

ऐसा एक पेशा है - उत्पादन को स्वचालित करने के लिए। संक्षिप्त एसीएस टीपी का अर्थ है "स्वचालित प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली" - यह एक प्रणाली है जिसमें कर्मियों और सॉफ्टवेयर के साथ उपकरणों का एक सेट होता है जिसका उपयोग औद्योगिक सुविधाओं के प्रबंधन में इस कर्मियों के कार्यों को स्वचालित करने के लिए किया जाता है: बिजली संयंत्र, बॉयलर हाउस, पंपिंग, जल उपचार संयंत्र, खाद्य, रसायन धातुकर्म संयंत्र, तेल और गैस की सुविधा, आदि। आदि

वास्तव में, प्रत्येक व्यक्ति जो जंगल में नहीं रहता है और सभ्यता के लाभों का आनंद लेता है, उद्यमों के श्रम के परिणामों का उपयोग करता है जिसमें स्वचालित प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली संचालित होती है।

कभी-कभी इस विषय पर लेख एक कबाड़ पर फिसल जाते हैं। आमतौर पर वे बहुत लोकप्रिय नहीं होते हैं, लेकिन फिर भी मैं आईसीएस के बारे में कुछ समीक्षा लेख लिखना चाहता हूं, जो कि हब्बर के निवासियों को कुछ दिलचस्प बताने की उम्मीद में (और शायद किसी के लिए भी उपयोगी है) और अपने सहयोगियों को हब में आकर्षित करने के लिए।

सबसे पहले, अपने बारे में कुछ शब्द। मैं अभी स्वचालन में अपना जीवन शुरू कर रहा हूं, लगभग दो साल का कार्य अनुभव। इस दौरान मैंने कई गैस क्षेत्रों का दौरा किया, अब मैं तेल क्षेत्र में काम करता हूं।

चूंकि क्षेत्र विशाल है, सब कुछ विकसित होने के बावजूद, कभी-कभी विरोधाभासी और विवादास्पद होने के बावजूद, मैं विश्वसनीयता का त्याग किए बिना इसे संक्षेप में प्रस्तुत करने की कोशिश करूंगा, लेकिन मैं अपने क्षेत्र में एक पूर्वाग्रह से नहीं बच सकता - हार्डवेयर, सॉफ्टवेयर और क्षेत्र जो व्यक्तिगत रूप से सामने आए हैं।

इसलिए, एएसयू टीपी सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर कॉम्प्लेक्स को तीन स्तरों में विभाजित किया गया है: ऊपरी (कंप्यूटर), मध्य (नियंत्रक), निचला (क्षेत्र उपकरण, सेंसर, एक्चुएटर)। मैं निचले स्तर के बारे में बात नहीं करूंगा - यह हब्र के विषय से बहुत दूर है, और लेख बहुत बड़ा हो जाएगा।

शीर्ष स्तर

ऊपरी स्तर सर्वर और उपयोगकर्ता पीसी हैं (हमारे देश में उन्हें AWP - वर्कस्टेशन कहा जाता है)। प्रक्रिया की स्थिति यहां प्रदर्शित की गई है, और यहां से, यदि आवश्यक हो, तो ऑपरेटर अपने मापदंडों को बदलने के लिए आदेश जारी करता है। विकास को सरल बनाने के लिए, बड़ी संख्या में SCADA सिस्टम बनाए गए हैं (अंग्रेजी पर्यवेक्षी नियंत्रण और डेटा अधिग्रहण से - प्रेषण नियंत्रण और डेटा संग्रह)। यह किसी तरह IDE का एक विस्तारित एनालॉग है, जिसमें संकलित "प्रोग्राम" निष्पादित होता है।

SCADA सिस्टम

सामान्य तौर पर, यदि हम शिक्षाविद को त्याग देते हैं, तो सभी के लिए उद्यम में आशुकी को छोड़कर, स्कड इस तरह दिखता है:


और अगर आप भाग्यशाली नहीं हैं, तो इस तरह से:


स्कड्स को स्पष्ट रूप से सर्वर और क्लाइंट भागों में विभाजित किया जा सकता है। फ़ील्ड डिवाइस को परागित किया जाता है और डेटा सर्वर (आमतौर पर पीएलसी के माध्यम से) द्वारा एकत्र किया जाता है, और क्लाइंट इस डेटा को सर्वर से मॉनिटर पर ले जाते हैं। "सर्वर" और "क्लाइंट" भागों की अवधारणाएं स्वयं में मनमानी हैं। वास्तव में, पृथक्करण को स्काडा के घटकों के लिए लाइसेंस के तहत बनाया गया है, और प्रत्येक निर्माता की अपनी लाइसेंसिंग नीति है। में विभाजन के लिए: क्षेत्र से संसाधित संकेतों की संख्या, प्रोटोकॉल ड्राइवर, कार्यस्थानों की संख्या, वेब इंटरफ़ेस बनाने की क्षमता, एक मोबाइल इंटरफ़ेस और वास्तव में कार्यक्षमता के पूरे टुकड़े व्यक्तिगत denjacks के लिए हो सकते हैं। लाइसेंस के चयन में मदद करने के लिए परियोजना के लिए स्रोत डेटा प्रदान करना, आपूर्तिकर्ता से संपर्क करना अक्सर आसान होता है।

दो ऑपरेटिंग मोड निहित हैं: विकास मोड और रनटाइम मोड। जरूरी नहीं कि ये मोड परस्पर अनन्य हों: आप प्रोजेक्ट को एक वर्कस्टेशन, इंजीनियरिंग पर संपादित कर सकते हैं, अपलोड कर सकते हैं, इसे यूजर को अपडेट किया जाएगा। डाउनटाइम और शटडाउन के बिना परियोजना को बदलना बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि तकनीकी प्रक्रिया को बाधित नहीं किया जा सकता है, और ऑपरेटरों को हमेशा इसे नियंत्रित करने में सक्षम होना चाहिए। स्कैड में ग्राफिकल इंटरफेस बनाए जाते हैं, फील्ड डिवाइसेस से डेटा स्रोतों को कॉन्फ़िगर किया जाता है, यह उपयोगकर्ता (ऑपरेटर, डिस्पैचर, टेक्नोलॉजिस्ट) के इंटरैक्शन के लिए जिम्मेदार है, जो उत्पादन में हो रहा है, साथ ही डेटाबेस में सभी आवश्यक डेटा को संग्रहीत करने के लिए।

संग्रह करना अनिवार्य कार्यों में से एक है, कुछ धीमी और लंबी प्रक्रियाओं के दौरान कुछ अनपेक्षित या वैश्विक विश्लेषण के मामले में उड़ानों को पार्स करने के लिए "समय में वापस जाना" करने में सक्षम होना बहुत महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, हाल ही में, भूवैज्ञानिकों ने मुझे पिछले एक साल में कुओं पर तेल के दबाव पर डेटा के साथ एक प्लेट उतारने के लिए कहा।

समय-समय पर, स्कोडा डेटाबेस में एकत्रित सभी डेटा को जोड़ता है। फिर उन्हें ग्राफ़ के रूप में देखा जा सकता है (हम उन्हें ट्रेंड कहते हैं), और यदि आवश्यक हो, यदि प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली के लिए तकनीकी विशिष्टताओं पर सहमति व्यक्त की जाती है, तो उन्हें एक्सेल या किसी अन्य तरीके से रिपोर्ट के रूप में अपलोड किया जाता है। संग्रह अलग तरीके से किया जाता है: एमएस एसक्यूएल में; एमएस एक्सेस; एक ही एमएस एसक्यूएल में, लेकिन अतिरिक्त संग्रह के साथ अपने चालाक एल्गोरिथ्म में; और अपने स्वयं के बाइनरी डेटाबेस में कोई और।

स्कैड्स में एक विशेष बिंदु ऑपरेटर को सूचित कर रहा है: वर्तमान संदेश और अलार्म। वे भी आवश्यक रूप से संग्रहीत हैं। सामान्य तौर पर, संदेशों को वर्तमान और महत्वपूर्ण (आपातकालीन) में विभाजित किया जाता है। वर्तमान वाले दूर छिपे हुए हैं, लेकिन आपातकालीन लॉग हमेशा ऑपरेटर की स्क्रीन पर प्रदर्शित होता है। ध्वनि अलार्म टेक्स्ट अलार्म से जुड़े होते हैं ताकि कोई व्यक्ति आपातकाल से बच न जाए :-)

SCADA मार्केट

मेरी राय में, सबसे आम, Invensys Wonderware, Iconics, Siemens, Indusoft, AdAstra, Emerson, Rockwell स्वचालन द्वारा निर्मित ढलान हैं।

मैंने व्यक्तिगत रूप से Windows के साथ काम किया: Invensys Wonderware InTouch और एक अधिक शक्तिशाली सिस्टम प्लेटफ़ॉर्म, Iconics Genesis32 के साथ - और (अभी भी?) SLES के लिए छोटे-से ज्ञात B & R APROL (औपचारिक रूप से, यह पूरी तरह से थोड़ा सा नहीं है, लेकिन अधिक अचानक - नियंत्रकों को स्वयं एप्रोल के तहत प्रोग्राम किया जाता है। )।

खोज प्रश्नों के लिए, उदाहरण के लिए, SCADA , HMI, आप इंटरफेस और नकल चित्र के उदाहरण देख सकते हैं।

प्राथमिकता के आधार पर उपस्थिति और प्रयोज्य, अंतिम स्थान पर हैं। इसके अलावा, यह न केवल रनटाइम पर लागू होता है, बल्कि विकास के लिए भी। विकास के लिए, प्रत्येक स्केड में, कम से कम डिफ़ॉल्ट प्रतीक पुस्तकालय हैं - बटन और अन्य नियंत्रणों से पंप, पाइप, वाल्व, टैंक की ग्राफिक छवियों तक। यह वह जगह है जहाँ स्मार्ट SCADA- पैकेज डेवलपर्स (हमारे साथ भ्रमित नहीं होने के लिए, इन पैकेजों में सहपाठियों - परियोजना डेवलपर्स) विचारशील पुस्तकालयों बनाकर प्रतियोगियों पर एक मौलिक लाभ प्राप्त कर सकते हैं, जिसमें से डिजाइन और उपयोगिता से सबसे दूर के इंजीनियर भी बनेंगे। ह्यूमेन इंटरफेस और मेनामोनिक डायग्राम होंगे। दुर्भाग्य से, अब यह क्षेत्र व्यापक विकास के मार्ग का अनुसरण कर रहा है, जिसके साथ आईटी ने हाल ही में विकसित किया है - कार्यक्षमता का निर्माण, बन्स को जोड़ना, अधिक, उच्च, मजबूत, कठिन, बेहतर , और अब तक वे उपयोगकर्ताओं के बारे में बहुत कम सोचते हैं।

मध्यवर्ती स्तर

इंटरमीडिएट स्तर - पीएलसी, प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर। यहां सब कुछ काफी सरल है, अक्सर शारीरिक रूप से पीएलसी में अलग-अलग मॉड्यूल होते हैं। प्रोग्रामिंग के लिए प्रत्येक पीएलसी का अपना विकास वातावरण होता है, कभी-कभी इसे SCADA बनाने के लिए पर्यावरण के साथ जोड़ा जाता है।

पीएलसी रचना

मॉड्यूल निम्नानुसार हैं:

• बिजली की आपूर्ति इकाई;
• प्रसंस्करण;
• असतत जानकारी;
• असतत आउटपुट;
• एनालॉग इनपुट;
• एनालॉग आउटपुट;
• तापमान आदानों;
• इंटरफ़ेस / संचार।

B & R X20 सीरीज नियंत्रक

मुझे बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता क्यों है - काफी। पीएसयू को इस पीएलसी लाइन के साथ संगतता की गारंटी देने के लिए एक अलग मॉड्यूल नहीं, एक उपकरण बनाया जाता है। सबसे अधिक, पीएसयू का इनपुट वोल्टेज 220 वी एसी है, आउटपुट वोल्टेज 24 वी डीसी है।

प्रोसेसर मॉड्यूल पीएलसी का प्रमुख है। इसके अंदर, CPU, RAM और ROM, फर्मवेयर के लिए एक सर्विस पोर्ट और संभवतः, एक संचार पोर्ट (ईथरनेट, RS232 / 422/485, Profibus, आदि)। कभी-कभी संचार पोर्ट का उपयोग सेवा पोर्ट के रूप में भी किया जाता है। कभी-कभी मॉड्यूल पर एक स्विच होता है (एलन ब्रैडली का कूलर भी - एक कीहोल के साथ एक प्राकृतिक कुंजी है) पीएलसी को विभिन्न ऑपरेटिंग मोड में स्थानांतरित करने के लिए। सर्वश्रेष्ठ मामले में, अलग-अलग / बंद बटन नहीं है, अन्यथा स्विच, अन्यथा, अगर बिजली है, तो पीएलसी शुरू होता है और बंद हो जाता है और बिजली को बंद करके "बर्बर" पुनरारंभ होता है।


एलेन ब्रैडली कॉम्पैक्टलॉगिक्स श्रृंखला नियंत्रक

असतत और एनालॉग मॉड्यूल संबंधित संकेतों को संसाधित करते हैं। इनपुट मॉड्यूल क्षेत्र से इन संकेतों को प्राप्त करते हैं, आउटपुट मॉड्यूल उन्हें बनाते हैं।

असतत संकेत आमतौर पर एक 24 वोल्ट सर्किट वोल्टेज है। 24 हैं - यह "1" है, नहीं - "0"। 220V के लिए मॉड्यूल हैं, सर्किट अखंडता जांच के साथ मॉड्यूल हैं। क्षेत्र से आने वाले असतत संकेत, उदाहरण के लिए, पंप के चालू / बंद होने की सूचना दे सकते हैं। असतत नियंत्रण संकेत इस पंप को शुरू या रोक सकते हैं। यहां अनुकूलन का औचित्य नहीं है, इसलिए शुरू करने के लिए एक अलग श्रृंखला होगी, जिसे रोकने के लिए एक अलग श्रृंखला होगी।

एक ही प्रकार के I / O मॉड्यूल को जोड़ा जा सकता है: उदाहरण के लिए, 16 डिजिटल इनपुट और 16 डिजिटल आउटपुट के साथ एक मॉड्यूल।

एनालॉग इनपुट सिग्नल - यह सेंसर से रीडिंग है। यहां, एक 4-20 एमए वर्तमान लूप का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है, जिसके अनुसार सेंसर माप की सीमा निर्धारित की जाती है। यह एक खुले सर्किट का निदान करने के लिए 4 एमए से शुरू होता है (यदि 4 एमए से कम है, तो कहीं तारों के साथ कुछ गलत है)।

एक टैंक में तरल स्तर के उदाहरण पर विचार करें। एक स्तर गेज है, यह 0 से 2 मीटर तक के स्तर को मापता है। तब: 0 मीटर का स्तर 4 एमए है, 2 मीटर का स्तर 20 एमए है। मध्यवर्ती मानों को स्थिति के अनुसार कैलिब्रेट किया जाता है, न कि हमेशा 1 मीटर 4+ (20-4) / 2 = 12 mA से मेल खाता है, एक छोटी सी त्रुटि हो सकती है, 1 मीटर का स्तर कुछ 12.7553 mA हो सकता है।

एक एनालॉग सप्ताहांत एक ही है, केवल नियंत्रण के लिए। मैं इस्तेमाल नहीं देखा है, क्योंकि हमेशा लीड होते हैं। माप में, यह एक स्वीकार्य त्रुटि है; नियंत्रण में, यह नहीं है। हां, और यह असुविधाजनक है। इसके बजाय, वे संचार मॉड्यूल के माध्यम से विभिन्न प्रोटोकॉल पर डिजिटल डेटा ट्रांसमिशन का उपयोग करते हैं।

तापमान मॉड्यूल एक सर्किट या थर्मो-ईएमएफ में प्रतिरोध को मापते हैं। यदि प्रतिरोध थर्मामीटर उनके साथ जुड़ा हुआ है - जब धातु गर्म होती है, तो इसका प्रतिरोध, भौतिकी के नियमों के अनुसार, उगता है, और तापमान तदनुसार निर्धारित होता है। यदि एक थर्मोकपल जुड़ा हुआ है (विभिन्न टांके के दो सोल्डर कंडक्टर, जब संयुक्त गरम होता है, तो दूसरे छोरों के बीच एक संभावित अंतर होता है), वोल्टेज मापा जाता है।

इंटरफ़ेस (या संचार) मॉड्यूल हमें आरजे 45, डीबी 9, डीबी 15 के लिए बंदरगाहों के साथ प्रदान करते हैं, बस टर्मिनल ब्लॉकों या निर्माता की आत्मा को भगवान और क्या कहेंगे। इंटरफ़ेस को सीधे लागू करने के अलावा (कनेक्टर के लिए एक भौतिक कनेक्टर, ओएसआई मॉडल की एक भौतिक परत), वे इस कनेक्टर के माध्यम से एक एक्सचेंज प्रोटोकॉल भी लागू करते हैं।

प्रोटोकॉल और इंटरफेस

उन्होंने प्रोटोकॉल का एक गुच्छा का आविष्कार और उपयोग किया: मॉडबस (आरटीयू, टीसीपी, एएससीआईआई), प्रोफिबस, प्रॉफिनेट, कैन, हर्ट, डीएफ 1, डीएच 485, आदि। कुछ विशेष रूप से चालाक निर्माता आम तौर पर स्वीकृत लोगों के शीर्ष पर अपने प्रोटोकॉल को लागू करते हैं।

मैं RS232 / 485 इंटरफेस और मोडबस प्रोटोकॉल से काफी परिचित हूं। RS232 एक परिचित COM पोर्ट है, जिसमें तीन मुख्य लाइनें हैं: Tx (संचारित, संचारित), Rx (प्राप्त करें, प्राप्त करें) और GND (ग्राउंड)। RS485 2 से 10 वोल्ट प्रत्येक जोड़ी पर संभावित अंतर के साथ 2 तारों (संयुक्त Tx / Rx + और Tx / Rx-) या 4 तारों (अलग से Tx +, Tx-, Rx +, Rx-) पर एक अतुल्यकालिक अर्ध-द्वैध धारावाहिक इंटरफ़ेस है।

और modbass मूल रूप से एक साधारण बात है, चेक राशि द्वारा पैकेज की अखंडता की जांच के साथ, डिलीवरी की पुष्टि और अनुरोध की शुद्धता - या जवाब क्यों अनुरोध गलत है। मोडबास नेटवर्क पर दो प्रकार के डिवाइस हैं: मास्टर - एक्सचेंज शुरू करता है; दास - गुरु के अनुरोध को पूरा करता है। मास्टर से पैकेट सभी दासों को विचलित करता है, जो गंतव्य पते की तुलना अपने स्वयं के साथ करते हैं, अगर ऐसा होता है, तो वे अगले दो बाइट्स को देखते हैं - यह मेमोरी रजिस्टरों के साथ काम करने के लिए एक कमांड है - पढ़ें / लिखें (कुछ दुर्लभ सेवा कमांड के अपवाद के साथ), फिर बाइट्स और डेटा को सीधे संबोधित करें। जाँच के अंत में। पर्याप्त विस्तृत और स्पष्ट रूप से विकिपीडिया पर चित्रित।

सॉफ्टवेयर भराई

पहली बात यह है कि पीएलसी में कार्यक्रम को एक निश्चित आवृत्ति के साथ चक्रीय रूप से निष्पादित किया जाता है। क्षमताओं नियंत्रक पर निर्भर करती हैं, आमतौर पर लगभग 20, 50, 250 एमएस, 1, 2, 3, 4, 5 एस। स्वाभाविक रूप से, यह इस तरह की अवधि के लिए कोड के निष्पादन की गारंटी नहीं देता है, आप बड़े कार्यक्रमों को 20 एमएस चक्र में नहीं हिला सकते हैं, और अगले चक्र की शुरुआत तक, पिछले एक को पूरा किया जाना चाहिए।

दूसरी प्रोग्रामिंग लैंग्वेज है। सिद्धांत रूप में, पीएलसी IEC61131 मानक द्वारा परिभाषित भाषाओं में क्रमादेशित हैं:

1. IL (निर्देश सूची) एक निम्न-स्तरीय असेंबलर जैसी भाषा है।
   
2. LD (सीढ़ी आरेख) - एक चित्रमय भाषा, विद्युत चुम्बकीय रिले के आधार पर विद्युत सर्किट का एक सॉफ्टवेयर कार्यान्वयन है। उन आशिकी के लिए जर्जर वर्षों में आविष्कार किया गया जो प्रोग्रामर की तुलना में अधिक बिजली वाले हैं।
   
   आईएल और एलडी आसानी से एक-दूसरे में परिवर्तित हो जाते हैं, ऐसा लगता है, सभी प्रोग्रामिंग वातावरण द्वारा। वे बहुत पठनीय नहीं हैं, और इसलिए विकास के लिए असुविधाजनक हैं, लेकिन ऐसी स्थितियों में जहां नियंत्रक की आंतरिक मेमोरी छोटी है, आपको उन्हें लिखना होगा।
3. ST (संरचित पाठ) एक पास्कल-जैसी पाठ भाषा है। मेरी राय में, सभी पाँचों में, सबसे सुविधाजनक।
   
4. FBD (फंक्शन ब्लॉक डायग्राम) एक तरह की ग्राफिक भाषा है, "ब्लॉक-केम-लाइक।" कार्यक्रम कार्यात्मक ब्लॉकों से बना है, जो IEC61131 मानक की किसी भी भाषा में लिखे गए उपप्रोग्राम हैं। प्रत्येक FB में इनपुट और आउटपुट होते हैं जो अन्य FB के इनपुट और आउटपुट से कनेक्ट होते हैं। किसी व्यक्ति के लिए एक ही एसटी पर सब कुछ लिखने की तुलना में ऐसा करना अधिक सुविधाजनक हो सकता है।
   
5. एसएफसी (अनुक्रमिक कार्य चार्ट) एक ग्राफिकल उच्च-स्तरीय भाषा है। पेट्री नेट के गणितीय तंत्र के आधार पर बनाया गया। राज्यों और संक्रमण की स्थिति का एक क्रम बताता है। मैं कभी नहीं मिला या सुना है कि यह कहीं इस्तेमाल किया गया था।
   

यह "सिद्धांत रूप में" है। लेकिन, उदाहरण के लिए, सीमेंस अपने भाषाओं के नाम का पालन करता है, और B & R में ANSI C में लिखने की क्षमता है।

सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले नियंत्रक, बिना शर्त के, सीमेंस और एलेन ब्रैडली हैं (उत्तरार्द्ध, वैसे, रॉकवेल ऑटोमेशन का संबंध इसकी स्काडा-पैकेज RSView की लाइन से है)। श्नाइडर इलेक्ट्रिक उनकी एड़ी पर है; एआरआईएस; सामान्य इलेक्ट्रिक; AutomationDirect; ICP DAS; Advantech; मित्सुबिशी इलेक्ट्रिक; बी एंड आर

निष्कर्ष

पोस्ट हर चीज का संपूर्ण संदर्भ विवरण होने का दिखावा नहीं करती है - बहुत अलग उपकरण, सॉफ्टवेयर और सामान्य रूप से उनके लिए दृष्टिकोण। प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली के बारे में सबसे औपचारिक रूप से त्रुटि मुक्त कहानी प्रासंगिक संघीय कानून, GOSTs, तकनीकी मानकों और नियमों की एक सूची होगी। इन दस्तावेजों के साथ टाइपोस के सभी संभावित विसंगतियों पर विचार करें ;-) टिप्पणियां, सुधार और, यदि रुचि हो, तो निम्नलिखित लेखों के लिए सुझाव स्वागत योग्य हैं।