ПЛК2хх – новая линейка контроллеров ОВЕН

Клиентам компании ОВЕН хорошо известна линейка контроллеров ПЛК1хх. Эти контроллеры представлены на рынке более 10 лет. Однако с течением времени задачи автоматизации становятся более комплексными, и вместе с этим растут требования к ПЛК – в частности, к их коммуникационным возможностям и удобству программирования. Новая линейка программируемых контроллеров ПЛК2хх разработана в соответствии с этими требованиями и позволяет решать задачи автоматизации любого уровня сложности.

Линейка контроллеров ПЛК2хх включает две модели (ПЛК210 и ПЛК200), которые используют общую аппаратно-программную платформу. Основные технические характеристики устройств приведены в табл. 1. Каждая модель представлена рядом модификаций (табл. 2), отличающихся количеством и типами входов-выходов. Программирование контроллеров осуществляется в среде CODESYS V3.5.

 

Таблица 1. Технические характеристики ПЛК2хх

Параметр	ПЛК210	ПЛК200
Питание
Напряжение питание	10…48 В
Число портов питания	2	1
Вычислительные ресурсы
Частота процессора	800 МГц
Объем флеш-памяти	512 Мбайт (NAND)
Объем оперативной памяти	256 Мбайт (DDR3)
Объем Retain-памяти	64 Кбайт (MRAM)
Коммуникационные интерфейсы
Ethernet	4	2
RS-485	2	1
RS-232	1	-
USB Device	1	1
Подключаемые накопители
USB Host	1	-
MicroSD	1	1
Общие сведения
Габаритные размеры	(105×124×83) ±1 мм	(82×124×83) ±0,5 мм
Температура эксплуатации	-40…+55 °С
Степень защиты корпуса	IP20

 

Таблица 2. Модификации ПЛК2хх

Модификация	ПЛК210	ПЛК200
ПЛК2хх-01	12xFDI, 18xDO-R	8xFDI, 14xDO-R
ПЛК2хх-02	12xFDI, 12xDI, 12xDO-R	8xFDI, 12xDI, 8xDO-R
ПЛК2хх-03	12xFDI, 12xDI, 8xFDO-K, 8xDO-R	8xFDI, 12xDI, 8xDO-K
ПЛК2хх-04	12xFDI, 12xDO-R, 4xAI	8xFDI, 4xDO-R, 4xAI
ПЛК2хх-05	12xFDI, 8xDO-K, 8xFAI, 4xAO	8xFDI, 4xFDO-K, 4xFAI, 2xAO
DI – дискретные входы; FDI – быстрые дискретные входы (до 95 кГц) DO-R – дискретные выходы типа «реле» DO-K – дискретные выходы типа «транзисторные ключи» FDO-K – быстрые дискретные выходы типа «транзисторные ключи» (до 60 кГц) AI – универсальные аналоговые входы FAI – быстрые аналоговые входы AO – универсальные аналоговые выходы

Основной особенностью новой линейки контроллеров являются расширенные коммуникационные возможности. ПЛК200 снабжен двумя независимыми портами Ethernet и одним интерфейсом RS-485. ПЛК210 имеет существенно больше интерфейсов:

• 4 × Ethernet (три объединены в управляемый коммутатор); 
• 2 × RS-485;
• 1 × RS-232;
• 1 × USB Host для подключения флеш-накопителей. 

Обе модели имеют интерфейс MicroUSB (для программирования) и слот для подключения MicroSD-карт.

Наличие нескольких интерфейсов Ethernet позволяет использовать ПЛК2хх в качестве коммуникационного контроллера. Основной задачей таких устройств является сбор и обработка данных с модулей ввода-вывода и других приборов для предоставления их системе верхнего уровня или облачному сервису. ПЛК2хх может выполнять роль шлюза между сетью АСУ и сетью предприятия, чему способствует наличие межсетевого экрана (firewall) и возможности маршрутизации трафика.

Отличительной особенностью ПЛК210 является повышенная отказоустойчивость: 

• два независимых канала питания (основной и резервный);
• поддержка кольцевой топологии в сети Ethernet с использованием протоколов STP/RSTP для устранения сетевых петель;
• поддержка технологии CODESYS Redundancy для горячего резервирования ПЛК (для отдельной модификации).

Корпус и эксплуатационные характеристики 

Корпус контроллера выполнен в едином форм-факторе с модулями ввода-вывода ОВЕН Mx210. Вертикальная ориентация корпуса обеспечивает высокую плотность монтажа и экономию места в шкафу автоматики. Переключатель Старт/Стоп, используемый для запуска/остановки пользовательского приложения, расположен под крышкой, что исключает вероятность случайного воздействия на него обслуживающего персонала. Также под крышкой расположен разъем MicroSD-карты, слот батарейки часов реального времени, кнопка перезагрузки и свободно программируемая сервисная кнопка.
Контроллер может применяться в широком диапазоне температур: от -40 до +55 °С.

Входы и выходы

Контроллеры имеют обширный набор входов и выходов. Все модификации ПЛК имеют быстрые дискретные входы, способные воспринимать сигналы с частотой до 95 кГц и позволяют подключать инкрементальные AB- и ABZ-энкодеры. Отдельные модификации снабжены быстрыми дискретными выходами типа «транзисторный ключ», способными генерировать импульсы с частотой до 60 кГц. Для удобного подключения проводов используются съемные клеммники с невыпадающими винтами. Для программной обработки быстрых входов и выходов применяется отдельный сопроцессор (PRU).

Программное обеспечение

Линейка контроллеров ПЛК2хх программируется в среде CODESYS V3.5. В текущих версиях прошивок используется система исполнения CODESYS V3.5 SP14 Patch 3. По мере выхода новых версий CODESYS будет осуществляться их поддержка в прошивках контроллеров. 
ПЛК2хх имеет встроенный сервер web-визуализации, позволяющий разрабатывать в CODESYS человеко-машинный интерфейс (HMI). Для работы с web-визуализацией можно использовать любое устройство с web-браузером (например, ПК или смартфон) или web-панель оператора ОВЕН ВП110.

Контроллеры поддерживают следующие промышленные и прикладные протоколы:

• Modbus RTU/ASCII/TCP (через стандартные средства CODESYS или библиотеку);
• OPC UA (Server);
• MQTT (через библиотеку);
• http, ftp, протоколы электронной почты (через библиотеку);
• интеграцию с облачным сервисом OwenCloud.

Для удобства создания пользовательских проектов компания ОВЕН разработала для CODESYS ряд дополнительных компонентов: 

• шаблоны для быстрой настройки обмена с модулями ОВЕН Mx110 и Mx210;
• компонент OwerArchiver для сохранения архивов в памяти контроллера или на подключенных накопителях;
• компонент Modem для работы с GSM/GPRS-модемами (например, ОВЕН ПМ01);
• библиотеку ПИД-регуляторов с автонастройкой;
• библиотеку OwenCommunication, позволяющую гибко настраивать обмен по протоколам Modbus RTU/ASCII/TCP и реализовывать нестандартные протоколы;
• дополнительные узлы в таргет-файле, упрощающие работу с системным временем, сторожевым таймером (watchdog) и т.д.

Использование большинства компонентов не требует навыков программирования – пользователю достаточно объявить переменные и привязать их к каналам соответствующих узлов дерева проекта.
Особенностью ПЛК2хх является наличие web-конфигуратора, который значительно упрощает настройку контроллера и отладку проектов. Web-конфигуратор позволяет:

• осуществлять мониторинг состояния ПЛК и приложения CODESYS;
• производить настройку сервисов и служб контроллера (сетевые настройки, NTP, FTP, DynDNS, Firewall и т.д.);
• получить доступ к логам операционной системы и CODESYS;
• получить доступ к терминалу Linux;
• обновить прошивку контроллера;
• создать резервную копию прошивки, включающую проект CODESYS и сетевые настройки;
• выгрузить из контроллера пакет таргет-файлов CODESYS.

Среда CODESYS V3.5 поддерживает импорт проектов из CODESYS V2.3 – то есть пользователи, привыкшие работать с ПЛК1хх, могут перенести значительную часть своих наработок в новую версию среды. Стоит отметить, что существует несколько ситуаций, при которых переход с ПЛК1хх на ПЛК2хх будет затруднен:

• Наличие жестких требований к таймингам обмена (единицы миллисекунд). Время цикла ПЛК2хх превышает время цикла ПЛК1хх из-за наличия операционной системы с вытесняющей многозадачностью и значительным количеством служб и сервисов.
• В ПЛК2хх возможность прямого доступа к сопроцессору быстрых входов-выходов (PRU) и работы по прерываниям отсутствует. Синхронизация данных CODESYS и PRU происходит в рамках задачи CODESYS, цикл которой измеряется миллисекундами.

Экосистема ОВЕН

В современных условиях производства проекты автоматизации становятся все более сложными и комплексными, и часто для их реализации требуется не одно, а несколько устройств. Поэтому для эффективного решения широкого спектра задач компания ОВЕН разработала экосистему приборов, которые легко комбинируются друг с другом. На рис. 2 приведена структурная схема экосистемы ОВЕН. Ее ядром являются программируемые контроллеры ПЛК2хх и СПК1хх, которые осуществляют контроль и управление техпроцессом по заданным алгоритмам.

Модули ввода-вывода ОВЕН Mx210

Модули Mx210 позволяют увеличить число точек ввода-вывода для ПЛК. В линейку входят модификации с дискретными и аналоговыми входами/выходами (DI, DO, DI+DO, AI, AO), а также модуль измерения параметров электрической трехфазной сети. Для подключения модулей к ПЛК используется интерфейс Ethernet (протокол Modbus TCP), что обеспечивает высокую скорость обмена и возможность одновременного опроса модуля несколькими мастер-устройствами. 
Наличие двух портов Ethernet позволяет подключать модули по цепочке (топология Daisy Chain), при этом данные будут переданы из одного порта в другой даже в случае отказа модуля или пропадании питания – то есть отказ одного модуля не приводит к обрыву канала связи.

Помимо Modbus TCP, модули поддерживают протоколы MQTT и SNMP, а также могут подключаться к облачному сервису OwenCloud. Встроенная flash-память позволяет вести архив параметров, который может быть считан облачным сервисом или пользовательским программным обеспечением после разрыва и восстановления связи. Конфигурирование модулей производится с помощью ПО «ОВЕН Конфигуратор» через интерфейс MicroUSB или Ethernet. 

Web-панель оператора ОВЕН ВП110

Сенсорная web-панель оператора ВП110 применятся для отображения web-визуализации ПЛК, созданной в среде CODESYS. Для настройки панели достаточно указать в ее настройках IP-адреса нужных контроллеров. Панель имеет ёмкостный multi-touch дисплей с диагональю 10,1 дюйма (разрешение 1280×800, 16.7 млн. цветов) и интерфейсы Ethernet, Wi-Fi и 3G. Два интерфейса USB A могут использоваться для подключения мыши и клавиатуры.

Устройства связи

Основным коммуникационным интерфейсом новых устройств ОВЕН является Ethernet. Поскольку Ethernet-портов на борту контроллера может не хватать для подключения всех нужных приборов – их число можно увеличить с помощью неуправляемого сетевого коммутатора ОВЕН КСН210. Коммутатор имеет четыре порта Fast Ethernet (100 Мбит/с) и один комбо-порт, позволяющий работать либо по интерфейсу Gigabit Ethernet (1000 Мбит/с), либо по оптоволоконной линии связи через SFP-модуль.
Для интеграции в сеть Ethernet приборов с интерфейсом RS-485 применяется конвертер протоколов ОВЕН МКОН, который осуществляет взаимное преобразование протоколов Modbus RTU/ASCII и Modbus TCP. Для каждого из протоколов поддерживается режим Master и Slave. Настройка конвертера производится в ПО «ОВЕН Конфигуратор».

Блоки питания ОВЕН БП60К и БП120К

Блоки питания БП60К (60 Вт) и БП120К (120 Вт) предназначены для питания стабилизированным напряжением 24 В контроллеров, модулей ввода-вывода и других приборов. Поддерживается параллельное подключение двух блоков (для резервирования) без дополнительных устройств. Блоки питания данной линейки обеспечивают высокую стабильность выходного напряжения (допустимое отклонение менее 2 %), минимальный уровень пульсаций (менее 0,5 %) и имеют защиту от короткого замыкания, перегрева и перегрузки. Встроенное выходное реле (DC OK) позволяет передавать состояние блока другому прибору (например, устройству сигнализации). Особенностью БП120К является наличие интерфейса Ethernet (протокол Modbus TCP), с помощью которого можно считывать параметры электропитания (выходную мощность и напряжение, ток нагрузки, информацию о срабатывании защит и т.д.) и осуществлять регулировку выходного напряжения. 

Облачный сервис OwenCloud

Облачный сервис OwenCloud позволяет производить мониторинг и управление подключенными устройствами через web-интерфейс и мобильный клиент для iOS и Android. Сервис поддерживает хранение архивов данных и рассылку аварийных сообщений по настраиваемым пользователям событиям – по электронной почте, через Telegram-бот или push-уведомления в мобильном клиенте. Для интеграции сервиса с другими системами используется протокол OPC UA или открытое API.

Приборы ОВЕН с интерфейсом Ethernet подключаются к OwenCloud как автоопределяемые устройства – пользователю достаточно подключить прибор к локальной сети, имеющей доступ в Интернет, активировать подключение к сервису в приборе и ввести в личном кабинете идентификатор устройства (серийный номер или MAC-адрес). Добавлять по отдельности параметры прибора не требуется – они будут импортированы автоматически. Для подключения к OwenCloud устройств с интерфейсом RS-485 используется линейка сетевых шлюзов Пx210, которые соединяются с облачным сервисом по интерфейсу GPRS, Ethernet или Wi-Fi. Описанный функционал доступен пользователям сервиса бесплатно. В будущем ожидается добавление дополнительных платных функций – например, мнемосхем и рассылки аварийных уведомлений с помощью СМС.

Заключение

Новые контроллеры ОВЕН ПЛК2хх отличаются расширенными коммуникационными возможностями и удобством программирования. Их использование в рамках экосистемы ОВЕН позволяет эффективно решать широкий спектр задач автоматизации в различных областях промышленности.