Сенсорный панельный контроллер СПК1хх от российской компании ОВЕН — это комплексное решение для широкого круга задач автоматизации, совмещающее в себе функции ПЛК, человеко-машинного интерфейса (HMI) и регистратора данных. В статье рассматриваются технические характеристики и программные возможности этого устройства.
Человеко-машинный интерфейс (HMI) является неотъемлемым элементом систем автоматизации, в которых процесс управления требует участия оператора. В прошлом веке операторский интерфейс мог представлять собой набор светодиодных индикаторов, тумблеров, стрелочных приборов и других подобных устройств. По мере развития технологий им на смену пришли панели оператора с цветными экранами и сенсорными дисплеями, позволяющие компактно отображать всю необходимую оператору информацию. Следующим шагом стало добавление к панелям функций ПЛК, что привело к появлению панельных контроллеров.
В значительном числе случаев применение панельного контроллера обладает рядом преимуществ:
• снижение затрат — обычно стоимость панельного контроллера оказывается существен-но ниже совокупной стоимости ПЛК и панели оператора;
• уменьшение времени, требуемого на создание проекта, — за счет использования единого ПО для разработки логики приложения и визуализации (вместо отдельной IDE для ПЛК и конфигуратора для панели) и отсутствия необходимости в настройке обмена;
• экономия монтажного пространства в шкафу автоматики.
Панельный контроллер СПК1хх (рис. 1), разработанный российской компанией ОВЕН, в дополнение к этому отличается расширенными функциональными возможностями и может использоваться для решения широкого круга задач.
Технические характеристики
Технические характеристики контроллера СПК1хх приведены в таблице. Из особенностей стоит отметить большое число последовательных интерфейсов — 3×RS-485 и 2×RS-232. COM-порты выведены на два разъема DB9 для совместимости с предыдущими модификациями контроллера. Для удобства подключения линий связи в комплект поставки входит адаптер типа «DB9 — пружинные клеммы». Адаптер содержит встроенные согласующие резисторы (120 Ом).
Для записи архивов и импорта рецептов применяются USB- и SD-накопители. Для работы с визуализацией используется резистивный сенсорный экран диагональю 7” или 10.2” (в зависимости от модификации контроллера).
Функциональные возможности
Программирование контроллера осуществляется в среде CODESYS V3.5. В рамках единого ПО пользователь разрабатывает управляющую логику, человеко-машинный интерфейс и настраивает обмен с другими устройствами. CODESYS включает в себя удобные редакторы для языков программирования стандарта МЭК 61131-3 с автодополнением и поддержкой drag-and-drop, широкий набор библиотек (например, блоки ПИД-регуляторов с автонастройкой), удобные средства отладки (доступна возможность отладки проекта без контроллера, с помощью виртуального ПЛК). Среда поддерживает импорт проектов из CODESYS V2.3, что позволяет переиспользовать программный код, разработанный для ПЛК с этой системой исполнения.
СПК1хх предоставляет программисту значительное количество системных переменных — для чтения/записи времени, определения объема памяти подключенных накопителей, получения серийного номера контроллера, считывания отладочной информации, управления яркостью подсветки и т. д.
Для настройки обмена с другими устройствами используются протоколы Modbus RTU/ASCII/TCP (Master/Slave), OPC UA (server), SNMP (Manager/Agent), MQTT. Доступна библиотека протоколов для тепло- и электро-счетчиков («Меркурий», «Энергомера», ВКТ и т. д.). Кроме того, имеется возможность реализации собственных протоколов обмена с помощью системных библиотек. Для передачи данных между несколькими контроллерами, программируемыми в CODESYS, может использоваться внутренний протокол (network variables), который значительно упрощает настройку обмена. Это особенно удобно с учетом того факта, что в один проект CODESYS можно добавить несколько контроллеров и использовать для них общую кодовую базу.
Интеграция с IT-сервисами возможна по протоколам HTPP/HTTPS (REST API) и FTP/FTPS; для подключения к базам данных доступны клиенты MySQL и MsSQL. Поддерживается синхронизация времени по протоколу NTP. Для доступа к виртуальным частным сетям (VPN) поддерживаются технологии OpenVPN и WireGuard. Возможна рассылка электронной почты (протоколы IMAP/POP3).
Контроллер поддерживает подключение модемов для отправки/получения SMS и организации подключения по протоколу GPRS.
Следует отметить, что большинство описанных возможностей не требуют от разработчика программирования и доступны в виде готовых компонентов, требующих лишь минимальной настройки и привязки переменных. Например, для большинства устройств ОВЕН с поддержкой протокола Modbus (модули ввода-вывода Mx110/210, терморегуляторы ТРМ, датчики с интерфейсом RS-485 и т. д.) в среде CODESYS доступны готовые шаблоны опроса.
Визуализация
Редактор визуализации CODESYS предоставляет широкие возможности по созданию графического интерфейса. Пользователю доступен большой набор графических элементов (в том числе тренды, XY-графики, таблицы и т. д.), каждый из которых имеет множество параметров, которые можно изменять из кода программы прямо в процессе ее работы (например, менять цвет элементов, их расположение на экране и т. д.). Поддерживаются стили (по аналогии с CSS) и векторная графика (.svg), доступны средства для создания мультиязычных проектов и ограничения прав пользователей.
Контроллер поддерживает подключение клавиатуры и мыши через порт USB, а также других HID-устройств (например, сканеров штрихкодов).
Логотип, отображаемый на дисплее СПК в процессе его загрузки, а также при работе с остановленным приложением или без него, может быть заменен на пользовательский.
Web-визуализация и web-конфигуратор
Отдельной особенностью CODESYS является поддержка web-визуализации. Эта технология позволяет оператору подключиться и работать с экранами контроллера через любой современный web-браузер. При этом набор экранов может как совпадать с экранами, отображаемыми на дисплее контроллера, так и быть уникальным. В относительно небольших проектах эта технология позволяет заменить собой по функционалу SCADA-систему.
Web-конфигуратор контроллера также доступен через web-браузер и позволяет осуществить мониторинг, диагностику и настройку СПК1хх без использования специализированного ПО.
Настройку основных параметров СПК1хх можно также осуществить через экранный конфигуратор, доступный из сервисного меню контроллера.
Архивы и рецепты
СПК1хх можно использовать в качестве регистратора данных, архивируя значения параметров технологического процесса в память контроллера или на USB/SD-накопитель. Для записи файлов в формате .csv используется специально разработанный компонент для CODESYS, для произвольного формата файлов — библиотеки.
Система верхнего уровня может считывать архивы по протоколу FTP(S) или же по протоколу Modbus TCP (с помощью функции 20 — Read File Record). В будущих версиях CODESYS запланирована поддержка чтения архивов по протоколу OPC UA (профиль Historical Access).
Для работы с рецептами (наборами уставок) CODESYS включает в себя компонент «Менеджер рецептов». Оператор может создавать, редактировать и удалять рецепты, а также экспортировать/импортировать их с USB/SD-накопителя.
Экосистема ОВЕН
Панельные контроллеры СПК1хх не имеют встроенных входов и выходов; для подключения сигналов полевого уровня применяются модули ввода-вывода. Компания ОВЕН выпускает две линейки модулей расширения, отличающиеся коммуникационным интерфейсом — Mx210 (Ethernet/Modbus TCP) и Mx110 (RS-485/Modbus RTU). Обе линейки включают в себя модули с дискретными и аналоговыми входами и выходами, а также модули измерения пара-метров электрической сети.
Кроме того, ОВЕН производит и другое оборудование, которое может использоваться совместно с панельным контроллером для создания законченных решений в системах автоматизации:
• блоки питания БП100K/120K/240K с интерфейсом Ethernet для мониторинга параметров;
• неуправляемые коммутаторы КСН210 для одновременного подключения к СПК нескольких устройств с интерфейсом Ethernet;
• web-панель оператора ВП110, которая позволяет дублировать экран панельного контроллера в удаленном помещении или использовать дополнительный экран, установленный в шкафу автоматики вместе с СПК1хх.
Отдельно следует упомянуть OwenCloud — облачный сервис компании ОВЕН, используемый для удаленного мониторинга и управления. Для подключения контроллеров СПК1хх к облачному сервису не требуется создания каких-либо отдельных каналов и переменных (ни в программе контроллера, ни в сервисе) — импорт параметров происходит автоматически. Для подключения к облачному сервису не требуется наличия внешнего статического IP-адреса. Функционал OwenCloud постоянно развивается — в 2021 году появилась поддержка мнемосхем и отправка СМС с аварийными со-общениями, в данный момент идет работа по созданию механизма отчетов.
Поддержка и обучающие материалы
Важным фактором при выборе контроллера является наличие русскоязычной документации и технической поддержки. Компания ОВЕН разработала множество документов, примеров и видеороликов по программированию своих устройств в среде CODESYS V3.5. Учебный центр ОВЕН регулярно проводит обучающие курсы, а группа технической поддержки всегда готова ответить на вопросы клиентов. Также за-дать вопросы по программированию контроллеров ОВЕН можно на форуме компании.
ПО для панельных контроллеров СПК1хх постоянно развивается — раз в год выходит крупное обновление, включающее в себя свежую версию системы исполнения CODESYS, новые функции и исправление ошибок.
Перечисленные возможности позволяют эффективно использовать сенсорные панельные контроллеры ОВЕН СПК1хх для построения систем автоматизации в различных отраслях промышленности.