• Концепция построения систем управления с распределенным интеллектом

• Простой способ организации промышленной связи между интеллектуальными устройствами управления в масштабах производственного предприятия 

• Централизованное графическое проектирование систем связи

• Интеграция Ethernet и сетей полевого уровня

• Поддержка вертикальной интеграции на основе применения IT-стандартов в автоматизации

• Поддержка стандарта PROFInet организации пользователей PROFIBUS (PNO): простой вариант организации связи между технологическими компонентами различных производителей

Область применения

Сокращение времени от начала проектирования до ввода готовой системы в эксплуатацию является одним из важнейших требований, предъявляемых к современным системам автоматизации. Одним из наиболее эффективных путей достижения этой цели является использование модульных систем управления.

Модульные системы управления предполагают использование распределенного интеллекта, который формируется применением программируемых устройств полевого уровня, приводов и других периферийных устройств из которых образуются самостоятельные технологические единицы.

Преимущества:

• Сокращение времени разработки и внедрения системы за счет параллельного выполнения работ по нескольким модулям.

• Получение готовой системы сводится лишь к определению характера взаимодействия заранее созданных и протестированных модулей.

• Стандартизация модулей: применение модулей позволяет быстро реагировать на запросы заказчика, поскольку новая система разрабатывается на основе готового набора модулей.

Модульные приложения с распределенным управлением используют менее интенсивный обмен данными по сравнению с системами распределенного ввода-вывода с одним центральным устройством управления.

Component based Automation - это концепция упрощения построения модульных систем управления с распределенным интеллектом.

Подобные системы находят применение для автоматизации:

• машин пищевой промышленности

• упаковочных машин

• уашин для изготовления резиновых и пласмассовых изделий

• печатающих машин

• машин специального назначения и т.д.

Дизайн

Системы CBA (Component based Automation) включают в свой состав:

• Промышленные сети:
  • Industrial Ethernet (обязательно)
  • PROFIBUS, например, для решения задач в реальном масштабе времени (опционально)

• Станции Industrial Ethernet

• Станции PROFIBUS

Станции Industrial Ethernet должны поддерживать коммуникационную технологию PROFInet. Этим требованиям отвечают:

• Системы компьютерного управления SIMATIC WinAC PN

• PROFInet-совместимые коммуникационные процессоры CP 343-1 PN/ CP 343-1 V2, используемые для подключения программируемого контроллера S7-300 к сети Ethernet
• PROFInet-совместимый центральный процессор CPU 317-2 PN/DP с встроенным интерфейсом Industrial Ethernet
• PROFInet-совместимый коммуникационный процессор CP 443-1 Advanced V2, используемый для подключения программируемого контроллера S7-400 к сети Ethernet 

• PROFInet OPC сервер, обеспечивающий доступ компьютерных приложений и систем визуализации к данным PROFInet-устройств

• Системы визуализации, поддерживающие функции OPC клиента. Например, SIMATIC ProTool/Pro, SIMATIC WinCC, системы человеко-машинного интерфейса других производителей. В SIMATIC iMap обеспечено тесное взаимодействие с SIMATIC ProTool/Pro.

Связь между сегментом PROFIBUS и Industrial Ethernet осуществляется через PROFInet Proxy. При этом PROFInet Proxy выполняет функции ведущего устройства PROFIBUS. Для этой цели могут использоваться:

• Системы компьютерного управления Control SIMATIC WinAC PN
• Центральный процессор CPU 317-2 PN/DP 

• Модуль SIMATIC NET IE/PB Link, обеспечивающий межсетевой обмен данными между Industrial Ethernet и PROFIBUS

В качестве станций PROFIBUS можно применять:

• Станции распределенного ввода-вывода SIMATIC ET 200X и ET 200S с интеллектуальными интерфейсными модулями для подключения к PROFIBUS

• Центральные процессоры S7-300 с встроенным DP-интерфейсом, работающие в режиме интеллектуальных ведомых устройств PROFIBUS. Например, CPU313C-2 DP или CPU314-2 DP

• Все стандартные ведомые DP-устройства, интегрируемые в систему с помощью GSD-файлов

Кроме того, система должна дополняться ведущим устройством PROFIBUS, подключенным к Industrial Ethernet и поддерживающим функции PROFInet.

Функции

Режим работы

Программные компоненты

Для организации связи в системах Component based Automation используются технологические программные компоненты. Технологический программный компонент - это программное описание полных функциональных возможностей машины или устройства. Обмен данными между такими машинами и устройствами осуществляется через интерфейс технологических программных компонентов, через который можно получить доступ к переменным, которые необходимы для обмена данными с другими компонентами или для визуального отображения на MES-уровне. Механизм доступа к интерфейсу компонента точно описан в стандарте PROFInet.

Инструментальные средства проектирования

Системы связи между отдельными компонентами проектируются графически. Для этого используются отдельные инструментальные средства, обеспечивающие возможность обзора технологического вида всего приложения. В стандарте PROFInet подобные инструментальные средства названы „Визуальным редактором PROFInet". Конкретные функциональные возможности этого редактора определяются разработчиком данных инструментальных средств. Основное назначение редактора - упрощение организации связи между оборудованием различных производителей и замена программирования систем связи их графическим проектированием.

Интеграция Ethernet и сетей полевого уровня

Component based Automation обеспечивает оптимальную интеграцию PROFIBUS-DP и Industrial Ethernet. Связь между PROFIBUS и Ethernet осуществляется через PROFInet Proxy-устройство. Межсетевой обмен данными может проектироваться с помощью пакета SIMATIC iMap, позволяющего оптимально использовать функциональные возможности обеих сетей.
Proxy-мастер PROFIBUS координирует обмен данными между всеми станциями PROFIBUS и осуществляет обмен данными с Ethernet. Протоколы передачи данных в PROFIBUS остаются неизменными, что позволяет использовать широкий спектр существующих PROFIBUS-устройств без их адаптации к CBA системам.

Вертикальная интеграция

PROFInet использует для обмена данными между системами автоматизации распространенные стандарты информационных технологий. Благодаря этому пользователь имеет возможность производить непосредственное обращение к данным PROFInet компонентов из имеющихся приложений Windows с использованием стандартных коммуникационных процедур (ActiveX, COM/DCOM и OPC).

Программирование, конфигурирование

Программирование Component based Automation систем выполняется в два этапа::

• Программирование отдельных технологических модулей средствами STEP 7 и формирование технологических программных компонентов
• Проектирование коммуникационных связей между технологическими программными компонентами с помощью SIMATIC iMap
  

Программирование модулей

Разработка технологических программных компонентов сводится к  разработке программы управления и описанию технологического интерфейса данного модуля. Программирование выполняется с помощью стандартных инструментальных средств соответствующего производителя. Для генерации технологического программного компонента эти инструментальные средства должны поддерживать соответствующие функции.
Для изделий SIMATIC для этой цели могут использоваться языки LAD, FBD или STL пакета STEP 7, а также весь спектр инструментальных средств проектирования (S7-GRAPH, S7-SCL и т.д.). Описание технологического интерфейса оформляется в виде блока данных. Программирование коммуникационных связей между устройствами становится не нужным.
При разработке технологического интерфейса определяется состав переменных, к которым должно производиться обращение. В STEP 7 после выполнения указанных операций генерация соответствующего XML-файла выполняется щелчком мыши на изображении данной станции. XML-файл генерируется автоматически и содержит полное описание технологического программного модуля в соответствии с требованиями стандарта PROFInet.

Проектирование коммуникационных связей

Проектирование коммуникационных связей между интеллектуальными устройствами автоматизации выполняется с помощью пакета SIMATIC iMAP в графической форме. SIMATIC iMap позволяет выводить общий технологический вид всего приложения.
XML-файлы различных технологических программных компонентов загружаются в библиотеки SIMATIC iMap. Проектирование сводится к извлечению из библиотеки требуемого технологического компонента и его позиционированию на технологическом плане. Каждый технологический компонент изображается в виде блока с определенным количеством входов и выходов (технологических интерфейсов). Затем выполняется соединение входов и выходов соответствующих технологических компонентов. Все необходимые данные для организации обмена данными генерируются SIMATIC iMap автоматически.
Проектирование топологии сети производится в специальном окне SIMATIC iMap. Изменения, производимые в этом окне, не изменяют связей, установленных на технологическом виде.
Кроме того, iMAP обеспечит возможность интерактивного выполнения операций тестирования и диагностики всех компонентов. При этом отпадает необходимость вмешательства в программное обеспечение отдельных модулей.