×
20.05.2019
219.017.5d09

СПОСОБ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕРРИТОРИАЛЬНО-РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к автоматизированным системам управления. Способ функционирования территориально-распределенной системы управления, состоящей из однотипных программируемых логических контроллеров, объединенных последовательными каналами связи, включает операции опроса датчиков и формирование управляющих воздействий в исполнительные механизмы, прием команд и отображение состояния объекта управления. Операции общего алгоритма управления распределены между центральным и периферийным контроллером. Каждый периферийный контроллер хранит в своей памяти данные о текущих значениях только тех датчиков и исполнительных механизмов, которые связаны с реализуемой им частью алгоритма. Данные в памяти о состоянии подключенного оборудования каждый периферийный контроллер формирует самостоятельно. Повышается надежность системы управления. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Область применения

Предлагаемый способ относится к автоматизированным системам управления территориально-распределенными производственными объектами, работающими в тяжелых климатических условиях, и может быть использована для построения систем управления объектами наземной инфраструктуры ракетно-космических комплексов, а также химических и нефтегазовых установок.

Уровень техники

Известен способ функционирование систем управления территориально-распределенными объектами, когда весь алгоритм управления реализуется в одном (центральном) узле (промышленная ЭВМ, ПЛК), а периферийные ПЛК выполняют только рутинные операции по сбору данных и низкоуровневому управлению исполнительными механизмами, Например, система мониторинга и управления инженерным оборудованием объекта (Патент РФ № 2133490), содержащая центральный вычислительный модуль с устройством ввода-вывода, с которым по каналам информационной сети связаны датчики контроля, измерения, и управления и устройства управления узлами и агрегатами инженерного оборудования. Реализация чисто централизованного управления требует значительной производительности и большой памяти центрального управляющего узла (ЭВМ, ПЛК), большой объем передаваемых данных, недостаточная надежность.

1) Известна интеллектуальная сетевая система (Патент США «Intelligent grid system» US 7499762 B2), содержащая центральный блок управления, сеть распределения ресурсов (коммуникационная среда), интеллектуальные устройства обработки данных и локального управления, расположенные в узлах сети распределения ресурсов. Чисто распределенное управление снижает объем передаваемых в системе данных, т.к. контроллеры работают в значительной степени автономно, а обмен информацией между сокращен, однако используемая традиционная реализация сетевого взаимодействия ПЛК (протоколы Ethernet, TCP/IP) приводит к возрастанию требований к их производительности и увеличению требований к физическим характеристикам каналов связи, затрудняющие передачу данных на большие расстояния, значительно усложняется синхронизация работы отдельных узлов.

Технический результат

Техническим результатом предлагаемого способа является снижение требований к производительности и памяти используемых в ПЛК микропроцессоров, снижение объема передаваемой между ПЛК информации и требования к пропускной способности каналов связи, повышение надежности и возможности масштабирования АСУ.

Технический результат достигается за счет распределении функций единого общего алгоритма управления между периферийными ПЛК и центральный ПЛК, распределенной организации памяти данные о текущих значениях датчиков и исполнительных механизмов, организации синхронизации работы периферийных ПЛК и обмена данными между ними под управлением центрального ПЛК по многофазному циклическому алгоритму управления, и актуализации данных в памяти периферийных ПЛК центральным ПЛК с помощью специальных таблиц, преобразующих виртуальные адреса памяти состояний датчиков и исполнительных механизмов всей системы в физические адреса памяти периферийных ПЛК и адреса протокола, который реализует доступ к этой памяти.

Краткое описание чертежей

На фигуре 1 приведена возможная структурная схема системы, реализующей заявляемый способ, где 1 – центральный ПЛК, периферийный ПЛК, 3 - модуль центрального процессора, 4 – связной модуль, 5- модули ввода-вывода, 6 – внутренняя шина ПЛК, 7 – каналы связи, 8 –пульт управления, 9 - устройство отображения, 10 – датчика и исполнительные механизмы, 11 – внешняя память (регистратор).

На фигуре 2 представлены циклограммы работы: а - центрального ПЛК, б- периферийного ПЛК.

На фигуре 3 показаны а – организация памяти данные о текущих значениях датчиков и исполнительных механизмов в памяти периферийных ПЛК, б- организация таблицы преобразования виртуальных адресов памяти состояний датчиков и исполнительных механизмов в физические адреса памяти периферийных ПЛК.

Осуществление способа

Территориально-распределенная система управления включает несколько ПЛК, соединенными по схемам «Звезда» и/или «Общая шина» интерфейсами RS-485/422 (фиг. 1). Все ПЛК однотипны, имеют магистрально-модульную организацию и содержат модули центрального процессора, один или несколько связных модулей и модули модули вывода –вывода, состав и количество которых определяется подключенными в ПЛК датчиками, механизмами и другими устройствами (таким ПЛК может быть представленный полезной моделью «Программируемый логический контроллер для территориально-распределенной системы управления» № RU 171 436).

За ПЛК закреплены следующие функции:

- один ПЛК, называемый в дальнейшем центральным, обслуживает пульт управления оператора, ведет журнал процесса управления, синхронизирует работу остальных ПЛК, а так же распределяет текущую информацию о состоянии датчиков между ними.

- остальные ПЛК, называемые в дальнейшем, периферийными, ведут сбор и обработку аналоговых и дискретных сигналов с подключенных датчиков, а так же реализуют часть общего алгоритма управления, вырабатывая управляющие воздействия в исполнительные механизмы, непосредственно подключенные к данному ПЛК.

Каждый периферийный ПЛК хранит в своей памяти данные о текущих значениях только тех датчиков и исполнительных механизмов, которые непосредственно связаны с реализуемой им частью алгоритма управления. Данные от подключенных к нему датчиков каждый ПЛК формирует самостоятельно, а данные о состоянии датчиков, подключенных к другим ПЛК, доставляются центральным ПЛК по каналам связи.

Текущее значение сигнала каждого датчика и сигнала, переданного в исполнительный механизм, сохраняется в памяти ПЛК в виде записи, формат которой показан на фиг. 3а. и включает виртуальный адрес - номер источника данного сигнала в системе, тип (дискретный, аналоговый разрядность и т.д), значение и флажки: М –признак модификации (изменения) значения, Т – запись относится датчику, значения сигнала с которого используются другими ПЛК, В - запись относится к датчику, подключенному к другому ПЛК, И – запись относится к исполнительному механизму.

Обмен данными между ПЛК с помощью связных модулей выполняется по принципу «ведущий-ведомый», роль ведущего выполняет центральный ПЛК. Предпочтительным коммуникационным протокол может быть Modbus RTU. Каждая запись памяти периферийного ПЛК адресуется коммуникационным протоколом как отдельный регистр.

Система реализует циклический алгоритм управления. Каждый цикл разбит на ряд фаз, инициируемых центральным ПЛК:

- опрос периферийных ПЛК об изменении состояний подключенных к ним датчиков,

- обновление информации в устройстве отображения и пульте,

- рассылка транзитных данных между периферийными ПЛК,

- формирование управляющий воздействий в периферийных ПЛК,

- сбор данных с датчиков в периферийных ПЛК.

В различных ПЛК фазы перекрываются.

Актуализация данных в памяти периферийных ПЛК выполняется центральным ПЛК с помощью специальных таблиц и указателей, преобразующих виртуальные адреса памяти состояний датчиков всей системы в физические адреса памяти периферийных ПЛК и адреса протокола, который реализует доступ к этой памяти.

Цикл работы системы задает центральный ПЛК от собственных часов, формируя широковещательную команду «Начало цикла», рассылаемую во все ПЛК.

Периферийные ПЛК, получив команду «Начало цикла»:

- временно прекращают регистрацию в своей оперативной памяти данных от подключенных к нему датчиков, хотя модули ввода-вывода продолжают отслеживать их текущие значения;

- формируют битовую таблицу изменений состояния датчиков, каждый бит которой соответствует одной записи в памяти и его значение равно флажку М;

- по запросу таблица изменений состояния передается в центральный ПЛК, который затем считывает записи, отражающие изменения состояния соответствующих датчиков.

- после чтения записей их флажки М сбрасываются, и разрешается обновление записей а случае изменения состояния контролируемых данным ПЛК датчиков;

- принимает и размещает в памяти записи об измененном состоянии датчиков с других ПЛК, пересылаемых центральным ПЛК.

Периферийные ПЛК, получив команду «Конец обмена»:

- выполняют вычисление значений управляющих воздействий, используя данные из собственной памяти, корректируя записи, соответствующие исполнительным механизмам;

- передают значения управляющий воздействий в исполнительные механизмы;

- контролирует работоспособность аппаратуры ПЛК.

Центральный ПЛК, передав команду «Начало цикла»:

- последовательно опрашивает периферийные ПЛК, считывая и анализируя битовую таблицу изменений состояния датчиков каждого, и в случае наличия, считывает записи, отражающие изменения состояния соответствующих датчиков;

- анализирует флажки Т считанных записей, в случае их установки, рассылает запись соответствующего датчика в память других ПЛК, использующих состояния этого датчика для выработки управляющих воздействий, при этом для определения канала связи и адреса регистра назначения используется таблица, показанная на фиг. 3б;

- одновременно принятые данные используются для отображения и регистрируются во внешней памяти, где ведет журнал процесса управления, а также принимаются и исполняются команды пульта, если они поступают;

- контролирует работоспособность аппаратуры ПЛК и каналов связи.


СПОСОБ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕРРИТОРИАЛЬНО-РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
СПОСОБ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕРРИТОРИАЛЬНО-РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
СПОСОБ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕРРИТОРИАЛЬНО-РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
СПОСОБ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕРРИТОРИАЛЬНО-РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 12.
25.06.2018
№218.016.65e2

Устройство для абразивной обработки, обеспечивающее планетарное движение на малых межосевых расстояниях

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при финишной обработке свободным абразивом наружных поверхностей сложнопрофильных деталей. Устройство содержит контейнер с эластичными стенками, заполненный абразивной средой, входной вал с приводом вращения и вал с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002658542
Дата охранного документа: 21.06.2018
22.01.2019
№219.016.b26b

Способ получения пьезокерамического материала

Изобретение относится к технологии пьезоэлектрической керамики с низкими температурами синтеза и спекания, обладающей высокими значениями пьезоэлектрических параметров, и может быть использовано при изготовлении керамики на основе ниобата-цирконата-титаната свинца для ультразвуковых устройств,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677723
Дата охранного документа: 21.01.2019
31.01.2019
№219.016.b5a7

Способ диспетчеризации очередей в коммутаторах с поддержкой качества обслуживания

Изобретение относится к области телекоммуникаций и может быть использовано в коммутаторах с поддержкой качества обслуживания для регулирования доступа очередей коммутатора к физическому каналу. Технический результат - повышение качества обслуживания для регулирования доступа очередей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678404
Дата охранного документа: 29.01.2019
11.04.2019
№219.017.0b30

Способ экспресс-диагностики инфицирования экссудата при панкреатогенном перитоните

Изобретение относится к медицине и может быть применено для определения показаний к ранней повторной лапароскопической санации брюшной полости у пациентов с панкреатогенным перитонитом. Способ экспресс-диагностики инфицирования экссудата при панкреатогенном перитоните, заключающийся в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684424
Дата охранного документа: 09.04.2019
07.07.2020
№220.018.303b

Способ ксенопластики при хирургическом лечении болезни пейрони

Изобретение относится к медицине, а именно к урологии и андрологии, и может быть использовано для хирургического лечения болезни Пейрони. Имплантат выполняют из модифицированного ксеноперикарда, из которого для закрытия дефекта выкраивают лоскут на 3-4 мм больше размера дефекта иссеченной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725837
Дата охранного документа: 06.07.2020
20.04.2023
№223.018.4d47

Устройство для проведения массажа десен

Изобретение относится к медицине применительно к стоматологии. Устройство представляет собой замкнутую герметичную гибкую оболочку цилиндрической формы из эластичного атравматичного материала. Внутри оболочки находятся не менее двух массажных объемных элементов цилиндрической формы, прилегающих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002793938
Дата охранного документа: 10.04.2023
20.04.2023
№223.018.4e3d

Способ удаления зубных отложений

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии, и предназначено для использования при нехирургическом лечении острых и хронических форм пародонтита. Осуществляют два этапа лечения. На первом этапе механическим способом с помощью кюрет Грейси проводят удаление грануляций, участков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002793930
Дата охранного документа: 10.04.2023
11.05.2023
№223.018.53c8

Способ определения емкости датчика и измерительная цепь для его осуществления

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к способам для измерения емкости датчика. Способ определения емкости датчика заключается в формировании двух гармонических напряжений на измеряемой и образцовой емкостях датчика, сдвинутых относительно друг друга на 90°. Компенсацию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795381
Дата охранного документа: 03.05.2023
21.05.2023
№223.018.6af7

Газоаналитический мультисенсорный чип на основе zno и способ его изготовления на основе золь-гель технологии

Изобретение относится к области сенсорной техники и нанотехнологий, в частности к разработке мультисенсорных линеек хеморезистивного типа, используемых для селективного детектирования газов. Способ изготовления газоаналитического мультисенсорного чипа на основе оксида цинка с иерархической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795666
Дата охранного документа: 05.05.2023
23.05.2023
№223.018.6e11

Мотор-колесо

Изобретение относится к области машиностроения. Мотор-колесо содержит электродвигатель, планетарный редуктор, тормозной механизм и колесный диск. Электродвигатель имеет крепежные отверстия, через которые крепится солнечная шестерня с установленным внутри игольчатым подшипником, который с одной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002758228
Дата охранного документа: 26.10.2021
Показаны записи 1-3 из 3.
31.01.2019
№219.016.b5a7

Способ диспетчеризации очередей в коммутаторах с поддержкой качества обслуживания

Изобретение относится к области телекоммуникаций и может быть использовано в коммутаторах с поддержкой качества обслуживания для регулирования доступа очередей коммутатора к физическому каналу. Технический результат - повышение качества обслуживания для регулирования доступа очередей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678404
Дата охранного документа: 29.01.2019
12.04.2019
№219.017.0b93

Способ стохастической диспетчеризации очередей коммутатора и устройство, его реализующее

Изобретение относится к области телекоммуникаций. Технический результат направлен на расширение арсенала средств того же назначения. Устройство стохастической диспетчеризации в составе коммутатора или маршрутизатора содержит разделяемую память, блок выбора очередей, включающий узел надзора,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684581
Дата охранного документа: 09.04.2019
02.10.2019
№219.017.d135

Способ передачи ethernet сообщений в распределенной системе жесткого реального времени

Изобретение относится к передаче Ethernet сообщений в распределенной системе управления жесткого реального времени. Технический результат - уменьшение задержки кадров в сети. Способ передачи Ethernet сообщений в распределенной системе реального времени, реализующей циклический алгоритм...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002700190
Дата охранного документа: 13.09.2019
+ добавить свой РИД