Система ввода-вывода CREVIS представляет собой модульную систему, в которой контроллер, модули ввода-вывода, интерфейсные устройства и модули питания объединяются в общую станцию через внутреннюю шину.
ПЛК - это головной модуль, у него есть процессор, память, среда исполнения программы и коммуникационные интерфейсы. Он располагается в начале сборки, определяет состав подключённых модулей, Рабочие каналы создаются за счёт подключаемых модулей ввода-вывода. Они принимают сигналы от оборудования и передают контроллеру уже подготовленные цифровые данные либо преобразуют рассчитанные ПЛК значения в выходные электрические сигналы. Все компоненты модульной системы выполнены в виде отдельных устройств. Их состав и количество подбираются под конкретную задачу.В классической модульно (крейтовой) системеконтроллер, модули ввода-вывода и источники питания устанавливаются в общий каркас с посадочными местами и объединительной платой. Такой каркас называют крейтом, корзиной или шасси.
Модульная система может быть построена и без отдельной корзины. В оборудовании CREVIS контроллер и модули устанавливаются рядом на DIN-рейку и последовательно соединяются через боковые разъёмы внутренней шины. Собранная группа устройств образует единую станцию ввода-вывода, которую также можно называть крейтом или модульной корзиной.
Из чего состоит модульная система CREVIS
| Элемент системы | Функция |
|---|---|
| Программируемый контроллер | Выполняет пользовательскую программу, обрабатывает входные данные, формирует команды и обеспечивает обмен с внешними устройствами |
| Внутренняя шина | Передаёт данные, команды и служебную информацию между контроллером и подключёнными модулями |
| Модули ввода-вывода | Подключают датчики, кнопки, измерительные преобразователи, приводы, клапаны, реле и другое полевое оборудование |
| Интерфейсные модули | Добавляют каналы RS-232, RS-422, RS-485 и другие интерфейсы для связи с внешними устройствами |
| Специальные модули | Работают с энкодерами, счётчиками импульсов, тензодатчиками, термопарами и другим специализированным оборудованием |
| Модули питания | Обеспечивают питание внутренних цепей, полевых нагрузок и дополнительных групп модулей |
| Съёмные клеммные блоки | Используются для подключения полевых кабелей, датчиков и исполнительных устройств |
Контроллер и подключённые модули объединяются внутренней шиной (G-bus, M-bus). По ней передаются входные значения, рассчитанные выходные команды, диагностическая и служебная информация. Через внутреннюю шину также может подаваться питание на электронные цепи подключённых модулей.
Способы соединения модулей
В классическом крейтовом модульном ПЛК модули устанавливаются в посадочные места общего шасси или корзины. В основании корзины располагается объединительная плата с разъёмами и общей магистралью. После установки модуля его контакты соединяются с шиной питания и обмена данными.
В системах без отдельного шасси модули устанавливаются последовательно на DIN-рейку. Электрическое соединение выполняется через боковые шинные разъёмы. Каждый установленный модуль продолжает внутреннюю шину и обеспечивает её передачу следующему устройству.
В оборудовании CREVIS используется модульная конструкция с последовательным подключением устройств. Контроллер является головной частью станции, а модули ввода-вывода, интерфейсные, специальные и питающие модули подключаются к нему через разъёмы внутренней шины. Собранная группа устройств образует модульную станцию, которую также называют крейтом или корзиной ввода-вывода.
Модульная архитектура позволяет не только подобрать первоначальный состав ПЛК, но и расширять систему в дальнейшем. Если появляются новые датчики или исполнительные устройства, в станцию добавляют соответствующие модули без замены контроллера и остальной части сборки.
При расширении необходимо учитывать совместимость серии, максимальное количество модулей, допустимый объём данных и мощность внутреннего источника питания. Порядок установки отдельных устройств и возможность их замены во время работы определяются документацией конкретной серии.
Модульные контроллеры CREVIS
В каталоге CREVIS представлены модульные ПЛК серий G и M. Контроллеры различаются конструкцией, производительностью, средой программирования, поддерживаемыми протоколами и сервисными функциями. Контроллер и подключаемые модули должны относиться к совместимой серии.
| Серия | Контроллеры | Модули ввода-вывода | Модульная структура |
|---|---|---|---|
| G | GL-9971, GL-9972, GL-9973, GL-9974, GL-9975, GN-9371, GN-9372, GN-9373, GN-9481, GN-9482, GN-9483, GL-9981-C, GL-9981-L | Модули с обозначением GT | Внутренняя шина G-Bus. В зависимости от модели контроллера подключается до 10 или до 63 модулей. Горячая замена не поддерживается |
| M | M9371, M9372, M9373, ML9973 | Модули с обозначением M | Внутренняя шина M-Bus, до 63 модулей. Поддерживается горячая замена подключённых модулей ввода-вывода |
| S | NA-9371, NA-9372, NA-9373 | Модули с обозначением ST | Модульная система предыдущего поколения. Серия снята с производства в 2024 году и используется при обслуживании ранее установленных станций |
Модули разных серий имеют собственную конструкцию и внутреннюю шину, поэтому не устанавливаются в одну корзину и не являются напрямую взаимозаменяемыми.
Преимущества модульных ПЛК
Главное преимущество модульного ПЛК заключается в возможности собрать конфигурацию под конкретную систему управления. В состав станции включают только необходимые компоненты: процессорный модуль, источники питания, дискретные и аналоговые модули ввода-вывода, интерфейсные и специальные модули.
Модульные ПЛК особенно удобны для средних и крупных систем автоматизации, состав которых может изменяться или расширяться. По сравнению с моноблочными контроллерами они обычно занимают больше места и имеют более высокую начальную стоимость, но предоставляют больше возможностей для проектирования, обслуживания и модернизации системы.
- Гибкая конфигурация. Можно подобрать необходимое количество входов и выходов, типы сигналов, интерфейсы связи и дополнительные функции.
- Масштабирование системы. При увеличении количества датчиков и исполнительных механизмов станцию можно дополнить новыми модулями без полной замены ПЛК.
- Поддержка разных типов сигналов. В одной станции могут работать дискретные, аналоговые, температурные, тензометрические, счётные, интерфейсные и другие модули.
- Удобство модернизации. При изменении технологического процесса можно заменить или добавить отдельные компоненты, сохранив основную часть установленного оборудования.
- Оптимизация стоимости. В систему включают только необходимые модули и требуемое количество каналов, не переплачивая за неиспользуемые функции.
- Распределённое размещение станций ввода-вывода. Станцию с сетевым адаптером можно установить ближе к датчикам и исполнительным устройствам, сократив длину полевых кабелей.
- Упрощение ремонта. При неисправности обычно заменяют отдельный модуль, а не весь контроллер, что позволяет сократить время простоя оборудования.
- Расширение коммуникационных возможностей. Интерфейсные модули позволяют подключать приводы, счётчики, измерительные приборы и другое оборудование. Возможности обмена по промышленным сетям определяются головным контроллером или сетевым адаптером.
- Удобство диагностики и обслуживания. Светодиодные индикаторы и диагностические данные помогают контролировать состояние каналов и быстрее находить неисправности.
- Разделение цепей питания. Модульная архитектура позволяет создавать отдельные группы системного и полевого питания, а при использовании соответствующих устройств разделять и фильтровать электрические цепи.
- Сохранение модулей при замене головного устройства. В пределах совместимой серии процессорный модуль или сетевой адаптер можно заменить, сохранив установленные модули ввода-вывода. Совместимость и порядок настройки необходимо проверять по документации.
- Горячая замена и резервирование. В системах, где предусмотрены эти функции, отдельные модули можно заменять без полной остановки станции, а отказ основных компонентов компенсировать резервными. В оборудовании CREVIS горячая замена модулей ввода-вывода реализована в серии M.