Реальность и фантастика контроллеров: от смартхауса до такси самообслуживания. Часть 2
5. КОНТРОЛЬ
Существует множество систем управления объектами с использованием одной шины. Наиболее известными являются Modbus, Profibus, Profinet, CANbus, CClink, DeviceNet. В начале века был принят стандарт KNX для автоматизации зданий. Отсутствие единого стандарта в автоматике создает проблему: каким пользоваться?
Принципиальных различий в контроле промышленных процессов, средств транспорта или жилых домов нет. Разрабатывать новый стандарт пока не требуется. Хотя вопрос дискуссионный, считаю Modbus наиболее подходящим для данного проекта. Он был разработан фирмой Modicon в 80-х гг. прошлого века. Modbus является свободным (не нужно получать разрешение или платить авторский гонорар) и широко распространенным протоколом связи между машинами в промышленности.
Все объекты подключаются к двум проводам (плюс два провода — шина питания), один из объектов является мастером, остальные — слейвы (slave — раб англ.). Отсылать команды может только мастер, а слейвы их исполняют. У каждого слейва свой адрес от 1 до 247 (в конкретных реализациях обычно меньше (например, в FX3URS485ADP-MB от фирмы Mitsubishi максимум 32). В начале каждой команды стоит адрес слейва, которому она предназначена. Если адрес ноль, то команда предназначена всем слейвам. Далее идет код команды. Чаще всего применяются команда 3 — передай информацию о содержании n регистров, начиная с регистра m, и команда 16 — запиши следующую информацию в n регистров, начиная с регистра m. Далее в команде 16 следуют 2 х n байтов с информацией для записи. В конце каждой команды — два байта с кодом ошибки для подтверждения. Код регенерируется на месте приема и сравнивается с принятым. Если значения совпадают — команда принята правильно. В противном случае она удаляется. Слейвы выполняют команды и шлют обратно сообщения подтверждения или ошибки. Существуют различные типы системы Modbus. Для данного применения наиболее предпочтительным является RTU RS485. Потребуется кабель с четырьмя проводами (два для питания и два для передачи информации).
Пока не готов описываемый контроллер, для проверки опытных образцов автоматики и транспорта подходит контроллер серии FX от фирмы Mitsubishi с упомянутым выше узлом связи FX3U-RS485ADPMB. Они имеют аналогичные дизайн и размеры, а также сравнительно недороги. На рис. 11 показан контроллер FX3G фирмы Mitsubishi с двумя дополнительными блоками ввода и вывода, а также с насадкой связи Modbus. Контроллер и дополнительные блоки (их может быть несколько десятков) соединены между собой с помощью разъемов (поз. 7). Схему и тип используемого разъема, а также описание сигналов мне найти не удалось. По фотографии видно, что в нем находится 26 контактов, у контроллеров серии Q той же фирмы их 60. Аналогичный разъем для контроллера S7-300 фирмы Siemens содержит 14 контактов, у CJ1 фирмы OMRON их 80, TWIDO SCHNEIDER — 40, а у контроллеров от фирм BECKHOFF и WAGO всего по 6.
Мастер-контроллер является важной частью всей системы и достаточно дорогой. Но он всего один в доме или в транспортном средстве. Периферийных датчиков в системе может быть очень много. В каждой комнате дома или квартиры должны быть датчики температуры и дыма, в каждой форточке — активатор для управления, а на кухне — в каждом приборе (микроволновке, духовке и т. д.) плюс котел отопления. В общей сложности несколько десятков. В автомобиле ненамного меньше. Соответственно, требования к цене периферийных датчиков и активаторов гораздо жестче.
Продолжение статьи читайте в июльском номере журнала "Наука и техника" за 2019 год. Доступна как печатная, так и электронная версии журнала. Оформить подписку на журнал можно здесь.
На нашем сайте вы можете приобрести уникальные монографии-фотоальбомы Анатолия Верстюка, посвященные эскадренным миноносцам. В магазине на сайте также можно купить магниты, календари, постеры с авиацией, кораблями, сухопутной техникой.
