ПЛК и системы распределенного ввода CREVIS серии М

Ситуация на рынке

Как показывает практика, в настоящее время рассчитывать исключительно на отечественные бренды в этой области достаточно трудно. К сожалению, объемы производства на сегодня не позволяют гарантировать своевременную поставку продукции в нужном объеме. Особенно это критично для непрерывного производства, где простой из-за отказа ведет к серьезным финансовым убыткам. Соответственно, такая схема работы абсолютно не применима вне рамок долгосрочного бюджетного планирования.

В случае аварии владелец процесса вынужден обращаться к зарубежным поставщикам — в основном из Китая. Но подобное решение сопряжено с риском, ведь китайские производители микроэлектроники известны смелыми экспериментами в области аппаратного и программного обеспечения. В результате заказанный сегодня модуль расширения может не подойти к приобретенному вчера программируемому логическому контроллеру (ПЛК). Это разительно отличается от покинувших Россию консервативных брендов, поддерживавших номенклатуру своих устройств десятилетиями.

В таких реалиях оптимальным решением может стать выбор оборудования южнокорейского бренда CREVIS, свободного от санкционных ограничений. С одной стороны, он в достаточной степени консервативен, чтобы избавить пользователя от проблем совместимости устройств в рамках линейки, а с другой — постоянно развивается и регулярно представляет потребителю новые интересные решения.

Ранее («Control Engineering Россия» № 5–6’2023) мы рассказывали о ПЛК, сетевых адаптерах (или каплерах в номенклатуре некоторых производителей) и модулях ввода/вывода CREVIS серии G (general, или общего применения). Сегодня же речь пойдет об относительно новой (релиз состоялся в 2019 г.) линейке устройств (рис. 1) — серии M (major, иначе — оборудование для ответственных применений).

Рис. 1. Общий вид системы

Серия М: горячая замена и резервирование

Главное отличие данной серии не только черный цвет (многие производители оборудования для АСУ ТП предпочитают именно его для идентификации устройств с расширенными характеристиками), но и наличие горячей замены и возможность резервирования по питанию и сети. Как это работает?

Смысл горячей замены достаточно прост: в серии M все модули смонтированы на специальных шасси, на которых расположены контакты системной и полевой шины. В шасси вставляются сами модули расширения, так что внутри корзины обеспечивается физический контакт не между модулями расширения, как в серии G, а между шасси модулей. В любой момент можно извлечь тот или иной модуль из шасси, при этом связь с последующими ячейками корзины не пропадет, и система продолжит выполнять необходимые функции, за вычетом заменяемого модуля.

Однако есть нюанс: одиночный модуль питания так менять не стоит, поскольку в случае извлечения из шасси вся его нагрузка окажется на том модуле питания, который установлен до него, что вызовет перегрузку. Впрочем, и это ограничение можно обойти, установив два модуля питания, работающие по принципу «основной — резервный».

Что касается резервирования по питанию, здесь тоже все достаточно очевидно: на питание сегмента корзины устанавливаются не один, а два модуля с заданием основного и резервного источников питания посредством перемычки. В отличие от серии G, теперь это не просто блок питания, а именно контроллер питания с возможностью переключения с основного на резервное.

Далее питание подается на основной и резервный модули (разумеется, от разных источников), и в дежурном режиме корзина будет питаться от основного модуля. Если на нем пропадет напряжение, система переключится на резервное устройство.

Резервирование же по сети реализовано на базе дублированных сетевых адаптеров MD — это сборка из двух сетевых адаптеров и двух модулей питания. В линейке предусмотрено два таких адаптера: Modbus RTU/ASCII (MD9273) и Modbus TCP/UDP (MD9289).

Температурный диапазон

Помимо горячей замены и резервирования, серия M отличается от серии G более широким температурным диапазоном: все модули могут работать при –40…+60 °C, тогда как в серии G головные устройства (сетевые адаптеры и ПЛК) не рекомендуется эксплуатировать при температурах ниже –25 °C. Впрочем, не нужно забывать, что при экстремально низких температурах возможно преждевременное старение материалов (особенно это касается пластиков и цветных металлов), поэтому микропроцессорные устройства обычно устанавливают в шкафы с системой контроля микроклимата.

Унификация разъемов

И последней важной особенностью серии M можно считать унификацию в отношении разъемов. В этой линейке все устройства имеют съемный клеммник 18RTB (18 контактов), что удобно при формировании списка аксессуаров для хранения на складе ЗИП. Другая сторона такой унификации — одинаковая высота всех устройств в корзине. И третий момент, связанный с единым стандартом присоединения, заключается в количестве каналов у модулей расширения: с 18-контактным клеммником производить модули, например, с двумя или четырьмя аналоговыми каналами попросту не имеет смысла.

Совместимость G и M

Несмотря на внешнее сходство с серией G, линейки G и M несовместимы между собой (рис. 2). В первую очередь из-за различий в габаритах устройств, но, кроме габаритов, есть еще одно важное отличие — контакты, соединяющие ячейки корзины. У серии G все контакты штыревые, тогда как у серии M контакты информационной шины подпружиненные, соединяются заподлицо, штыревыми остались только контакты питания системной и полевой шины. Таким образом, пользователь просто физически не сможет присоединить модуль расширения серии M к головному устройству серии G, и наоборот. По крайней мере без необратимого повреждения оборудования.

Рис. 2. Несовместимость линеек G и M

Состав линейки

От отличий перейдем к составу линейки. И здесь во главе серии ПЛК в двух исполнениях — стандартное (M937x) и компактное (ML997x). По сравнению с серией G, номенклатура ПЛК не столь обширна: в каждом исполнении доступны по три модели, то есть в стандартном исполнении имеем M9371, M9372 и M9373, а в компактном — ML9971, ML9972, ML9973. Тем не менее эти устройства практически полностью перекрывают потребности производства в своей категории.

В плане технических характеристик ПЛК серии M практически идентичны аналогичным моделям серии G: пользователю все так же предлагаются два разъема RJ-45 и последовательный порт (COM) в стандартном исполнении и два разъема RJ-45 в компактном. Набор сетевых протоколов тот же: Modbus RTU (кроме ML9971), Modbus TCP/UDP, Ethernet IP. Модели M9372, M9373, ML9972 и ML9973 поддерживают OPC DA и OPC UA, а модели M9373 и ML9973 — и веб-визуализацию.

Впрочем, есть и любопытное отличие между ПЛК стандартного исполнения серий G и M. В первом случае это два устройства в одном корпусе — сам ПЛК (сетевая и вычислительная плата) и блок питания. Оболочка устроена таким образом, что при выходе из строя блока питания пользователь не поменяет его, не нарушая гарантию. В серии M ПЛК реализован иначе: перед нами не устройство в одном корпусе, а сборка на шасси. Сетевой и вычислительный модули выполнены в одном блоке и смонтированы на шасси без возможности демонтажа с сохранением гарантии, однако модуль питания съемный и имеет свой отдельный артикул. Таким образом, при выходе из строя модуля питания пользователь может без проблем его заменить.

Несколько изменились по сравнению с серией G высота и глубина ПЛК — за счет шасси и клеммника. Тем не менее ширина обоих исполнений осталась та же: 54 мм для стандартного исполнения и 22 мм — для компактного.

Сетевые адаптеры (каплеры)

В плане сетевых адаптеров выбор также несколько скромнее, но все распространенные протоколы передачи в номенклатуре присутствуют: DeviceNet, ProfiBus, Modbus RTU, ProfiNet, Modbus TCP/IP, Ethernet IP, CC-Link IE Field Basic, EtherCAT, Modbus TCP/UDP. Как уже упоминалось, в линейке имеется два дублированных сетевых адаптера MD9273 и MD9289 для организации сетевого резервирования.

Модули дискретного ввода

Что касается дискретного ввода, на первый взгляд, текущий ассортимент кажется небольшим — всего 10 типов модулей. Однако при ближайшем рассмотрении становится ясно, что это логически обосновано: в серии G номенклатура модулей была значительно шире ввиду наличия нескольких типов разъемов и, как следствие, функционально аналогичных модулей с 4, 8, 16 и 32 каналами.

В серии M у всех модулей разъем один и тот же, поэтому здесь на каждый тип входа по одному модулю (рис. 3). Радует, что таких типов достаточно: это и универсальные вводы 24 и 12 В постоянного тока, и комбинации из вводов и выводов в различных конфигурациях, и настраиваемые вводы и выводы, и вводы переменного тока. Такого ассортимента достаточно для решения большинства задач при построении АСУТП.

Рис. 3. Модули дискретного ввода

Модули дискретного вывода

Примерно такая же картина наблюдается и в модулях дискретного вывода. Их тоже не так много, но все наиболее часто используемые в системах автоматики типы в наличии: транзисторные выводы sink (сток) и source (исток), в том числе с диагностикой, релейные выводы (MOS-реле и сухой контакт) и транзисторные выводы с несколькими общими контактами для удобства подключения.

Интересной особенностью серии M является наличие модуля вывода типа «сухой контакт» с перекидными контактами (в серии G предусмотрены только нормально открытые контакты).

Модули аналогового ввода

Модули аналогового ввода представлены четырьмя модулями несимметричного ввода по 16 каналов каждый (два модуля токового ввода 12 и 16 бит, два модуля ввода напряжения 12 и 16 бит) и четырьмя 8-канальными модулями дифференциального ввода (аналогично — ток и напряжение 12 и 16 бит).

Сюда же относятся измерительные модули для подключения термосопротивления (трёхпроводный на 8 каналов и четырехпроводной на 4 канала), термопар (8 каналов) и измерения электрических параметров (10-проводная схема, один канал).

По сравнению с серией G, отсутствуют модули ввода от весовой ячейки и от датчиков NTC. Впрочем, нужно иметь в виду, что серия развивается и новые модули выходят регулярно — возможно, в ближайшем будущем мы увидим их в номенклатуре. А вот что не может не радовать, так это возможность подключения к термометрическим модулям множества типов датчиков. У большинства китайских производителей ситуация совершенно иная: для каждого типа датчика необходим свой модуль аналогового ввода и это может стать неприятным сюрпризом для пользователя в случае замены датчика в ходе эксплуатации.

Модули аналогового вывода

Номенклатура модулей аналогового вывода аналогична серии G, за исключением количества каналов: все модули, кроме 4–20 мА с повышенным сопротивлением нагрузки, имеют восемь каналов.

Точно так же имеются модули вывода 0–20 и 4–20 мА (в том числе с повышенным сопротивлением нагрузки), 0–10 В и комбинированные модули ввода/вывода.

В категории специальных модулей (рис. 4) можно обнаружить двухканальный универсальный модуль счетчика/энкодера с возможностью подключения нулевой точки (канал Z энкодера), коммуникационные модули, модули вывода ШИМ и импульсного вывода, а также модуль аналогового ввода 4–20 мА с поддержкой HART.

Рис. 4. Рендер специального модуля

Модули питания

Если говорить о модулях питания, то здесь мы обнаружим новый тип модулей M700x, в серии G ближайший его аналог — модуль расширения системного питания GT-7511. Однако важно отметить, что модули M700x являются не блоками, а контроллерами питания: приоритетная функция этого модуля состоит не в фильтрации входного напряжения и обеспечении защиты по питанию, а в переключении питания с основного на резервное.

Из этого следует, что на данные модули нужно подавать качественное стабилизированное питание, желательно через фильтр питания. Еще одной особенностью M700x является то, что они не разрывают системную и полевую шину, это нужно учитывать при проектировании корзины. Остальной состав модулей питания аналогичен серии G: модули распределения потенциалов 0 и 24 В (16-канальные), полевого питания и фильтры. Модули распределения заземления в номенклатуру не вошли. Опыт эксплуатации показал, что экраны кабелей лучше заземлять независимо от корзины, с помощью клемм и зажимов заземления.

Другие преимущества

В плане нормативного обеспечения серии М для пользователя немаловажно, что серия внесена в Госреестр по метрологии, метрологические характеристики были подтверждены и указаны в описании типа. В перспективе — внесение устройств серии M в Российский морской регистр судоходства (РМРС).

Важно отметить и техническое обеспечение продукции на русском языке. На официальном сайте ООО «Кревис» представлены 2D-чертежи и 3D-модели ПЛК, сетевых адаптеров и модулей расширения, позволяющие быстро внести устройство в проект при разработке. Кроме того, создан и выложен на сайте альбом электрических схем, содержащий исчерпывающую информацию о подключении устройств и выполненный конкретно для отечественных проектных организаций. Соответственно, адаптировать схемы под ЕСКД, как это часто бывает с зарубежными продуктами, не придется.

Отдельно стоит подчеркнуть складскую политику ООО «Кревис»: популярные позиции серии M, как и серии G, поддерживаются в наличии на складе, поэтому в большинстве случаев сроки поставки крайне сжаты.

И не стоит забывать о технической русскоязычной поддержке, которую предоставляет CREVIS на территории России и стран СНГ. Она не ограничивается пересылкой сообщений пользователя производителю — большинство вопросов решаются непосредственно специалистами ООО «Кревис» по принципу «здесь и сейчас».

В любом случае, начав работать с брендом CREVIS, заказчик может быть уверен в том, что ему всегда помогут и в кратчайшие сроки подберут решение с учетом индивидуальных требований. Через специальную форму на сайте www.crevis.ru можно задать любой вопрос по оборудованию и получить квалифицированную консультацию специалиста.