КОМПОНЕНТИ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ З РОЗШИРЕННЯМ РЕАЛЬНОГО ЧАСУ



Стаття | Article    

Download

Комп’ютеризовані системи керування процесами реального часу (Run-TimeExtended) базуються на сучасних інформаційних технологіях, операційних системах, апаратно-програмних засобах, комунікаціях і забезпечують детерміновані інтервали часу на збір, обробку і передавання даних в процесі керування технологічними об’єктами. При цьому застосовуються WEB-орієнтовані технології побудови систем управління на базі PLC та SCADA-cистем з елементами віртуалізації і тунелювання каналів промислового зв’язку. Враховуючи сучасні вимоги до систем управління технологічними процесами з високою динамікою інформаційних процесів, системи реального часу в повній мірі їх забезпечують.

Ключові слова: Програмний PLC, операційна система, розширення реального часу, управління в реальному часі, SCADA-система.

COMPONENTS OF CONTROL SYSTEMS WITH REAL-TIME EXTENSION

Computerized control systems with the real-time processes are based on the up-to-date information technologies, operating systems, firmware, and communication and support the allotted time spans for collecting, processing and transmitting data under technological objects control.

Hereat the WEB-based technologies of control systems on the ground of PLC and SCADA-systems with the elements of virtualization and tunnelling of industrial communication links are applied.

Considering the present requirements for the systems of technological processes control with high dynamics of information processes, the real-time systems support them completely.

Keywords: Soft PLC, operation system, real time expansion, controlof real time, SCADA-system.

Nikolajchuk Mykola Jaroslavovich

docent of Departmen of "Information andcommunication technologies and systems", Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas

Ukraine, Ivano-Frankivsk

Розширення IntervalZero RTX корпорації«IntervalZero, Inc.» [1] - програмний пакет, призначений для інтеграції функціональності «жорсткого» реального часу в системи під управлінням операційних систем Microsoft Windows. Програмний продукт RTX був з успіхом випробуваний в тисячах різних автоматизованих систем управління, роботах та інш. Це дозволило добитися підвищення їх ефективності, можливостей, ступеня масштабованості і надійності функціонування при одночасному скороченні термінів і вартості розробки нової продукції.

IntervalZero RTX є справжнім розширенням OS без інкапсуляції Windows і будь-якої взаємодії з інфраструктурою для Windows або її зміни [2]. Завдяки подібному поділу, додатки підсистеми реального часу RTX (real-time subsystem, RTSS) будуть виконуватися навіть при повному збої для Windows.

Розширення RTX IntervalZero лежить в основі нового підходу до проектування систем реального часу, що отримав назву Архітектура Soft-Control (архітектура програмного управління). Його застосування здатне змінити принципи конкуренції в таких областях, як виробництво засобів промислової автоматизації, медичних систем, контрольно-вимірювальної техніки та інших систем завдяки підвищенню вимог до можливостей і точності управління.

Основа архітектури програмного регулювання для систем «жорсткого» реального часу - інтегрована інструментальна платформа на базі багатоядерної архітектури х86, що працює під управлінням операційної системи Microsoft Windows і розширення IntervalZero RTX. Soft-Control Architecture забезпечує OEM-виробникам значну конкурентну перевагу.Soft-Control Architecture дозволяє виробникам відмовитися від застосування спеціалізованих апаратних засобів на основі PLC або додаткових пристроїв управління на користь програмних систем. Використання сучасних платформ спільно з RTX - економічне і багатофункціональне рішення для побудови систем реального часу на базі Windows, з архітектурою х86.

Система INtime є розширенням реального часу Windows, яке було розроблено корпорацією «Radisys Corporation», а в даний час підтримується корпорацією «TenAsys» [3].

INtime комбінує можливості OS реального часу зі стандартними OS Windows, включаючи версії Embedded, без додаткових апаратних засобів. INtime спеціально розроблена під архітектуру процесора x86. Додатки реального часу і не реального часу виконуються на різних віртуальних машинах на єдиному комп’ютері (рис. 1).

INtime, на відміну від RTX, слабо пов’язана з NT. Архітектура INtime базується на механізмі апаратного обслуговування задач(hardware tasking), яке забезпечується процесором Intel. В результаті, два ядра виконуються на одних апаратних засобах. Враховуючи, що вони розділяють одні апаратні засоби, стали потрібними деякі модифікації NT HAL. Такий підхід дозволяє захистити і відокремити середовище виконання і область пам’яті від Windows.Всередині INtime кожний процес додатку має свій власний адресний простір. Крім того, ядро і додатки виконуються на різних пріоритетних рівнях, що дозволяє захистити їх одне від одного.

Рисунок 1 – Архітектура розширення реального часу INtime

INtime показує передбачувану поведінку, але його складна архітектура не дозволяє системі досягнути значної продуктивності.Внаслідок сегментаційних обмежень INtime підходить не для всіх систем реального часу.

Cистеми управління реального часу на базі PC WORX RT BASIC SOFTWARE PLC «Phoenix Contact» є програмним PLC з вбудованими шинами PROFINET, Modbus і підтримкою INTERBUS, на основі промислового або персонального комп'ютера [4].

Simatic WinAC (Windows Automation Center) - це програмне забезпечення з підтримкою функцій S7-сумісних PLC в середовищі операційних систем Windows [5]. Програмне забезпечення WinAC є додатком Windowsі може використовуватися на комп'ютері оператора паралельно з іншими програмами. Ця особливість дозволяє одночасне вирішення завдань автоматизованого управління, візуалізації, комп'ютерної обробки та архівування даних, організації промислового зв'язку та інш.

Після запуску програми відкриється панель параметрів CPU WinLC, як показано на рис. 2 - ця панель використовується для управління роботою WinLC.

Рисунок 2 - Вікно налаштувань програмного контролера WinAC RTX

Панель налаштування призначена для параметрування та перевірки роботи WinLC. Параметрування відповідних значень забезпечує продуктивність та інші параметри контролера.

Крім того, WinLC RTX має розширену панель параметрів, як показано на рис. 3.

Рисунок 3 – Розширена панель параметрів WinLC RTX

Таким чином, до основних компонентів систем керування реального часу відносяться:

- операційні системи (OS)з розширенням реального часу (RTX – Run Time Extension);

- PLC реального часу (RTXPLC);

- SCADA-cистеми;

- комунікаційне обладнання для забезпечення режимів реального часу.

Розширення реального часу модифікують ядро операційної системи і забезпечують детерміновані інтервали часу обробки запитів. В системах керування технологічними процесами рального часу найбільш поширеними є RTX для OS Windows.

Перелік посилань

$1.$ IntervalZero RTX Quick Start Guide (Document Number DOC-RTX-912-010). IntervalZero, June 2010. - 28 p.

$2.$ Hard Real-Time with IntervalZero RTX® on the Windows® Platform (DOC-RTX-004). IntervalZero, January 2010. - 19 p.

$3.$ INtime® 4.0 Software. User’s Manual (31001-6). - TenAsys Corporation, September 2009. – 213 p.

$4.$ Installing and operating the PC WORX RT BASIC software PLC with Valueline industrial PCs and PROFINET. User manual (8047_en_03). - PHOENIX CONTACT, 2016-04-14. – 84 p.

$5.$ Windows Automation Center RTX WinAC RTX (F) 2010. Operating Instructions (A5E00486536-04). – Siemens, 07/2010 - 296 p.

Jun 14, 2017