ЖУРНАЛ «СТА» №1/2007

● максимально унифицировать основ- ные узлы контроллеров и модулей вводавывода, обеспечив тем самым возможность в короткие сроки рас- ширять номенклатуру модулей вво- давывода; ● создать единый каркас системного программного обеспечения контрол- леров, переносимый на различные операционные системы, который позволяет разработчикам наращи- вать набор функций, добавляя новые подсистемы по мере необходимости, а пользователям – разрабатывать прикладное программное обеспече- ние как на промышленных языках стандарта IEC 611313, так и на язы- ке общего применения Си. В общем, автору данной статьи повез- ло участвовать в этой амбициозной, рискованной и очень интересной рабо- те, о результатах которой и пойдет речь далее. С ТРУКТУРА И ФУНКЦИИ F ASTWEL I/O Небольшое лирическое отступление. Автору категорически не нравится идея сравнения современных высокотехно- логичных систем со зданиями и соору- жениями, как и стремление некоторых идеологов от системотехники и инже- нерии упорно проводить параллели ме- жду процессом создания и реализации строительных проектов и процессом разработки сложных аппаратнопро- граммных систем. Почему это так – те- ма для отдельной статьи, а может быть, и целой книги. Так или иначе, здесь не будет ни слова об архитектуре и других подобных понятиях, которые каждый «архитектор» понимает и представляет посвоему. Вместо этого разговор пой- дет о структуре, которая, в понимании автора, является набором некоторых функционально обособленных состав- ных частей и взаимосвязей между ними. При описании какоголибо коммер- ческого изделия или системы обычно делается упор на его структуру, то есть на совокупность составных частей, ко- торые потребитель может увидеть (ска- жем, в прайслисте) и потрогать рука- ми. А информация о внутреннем уст- ройстве изделия зачастую остается за кадром – либо по причине нежелания производителя раскрывать свое ноухау, либо изза убеждённости в том, что по- требителю такие сведения не интерес- ны. Отдавая дань традиции, для начала представим структуру Fastwel I/O. Назначение Fastwel I/O Fastwel I/O является аппаратнопро- граммным комплексом, предназначен- ным для создания автоматизированных систем сбора данных и управления. Он может использоваться для построения как автономных программируемых кон- троллеров, так и распределённых систем сбора данных и управления. Фраза по по- воду распределённых систем прежде все- го относится к контроллерам CPM701 с сетевым интерфейсом CAN и протоко- лом прикладного уровня CANopen. Кон- троллеры CPM702 и CPM703, являю- щиеся подчинёнными узлами сетей Modbus RTU/ASCII и Modbus/TCP соот- ветственно, также могут использоваться для реализации распределенных систем управления, роль координатора в кото- рых играет мастер сети Modbus. Дада, я не оговорился, уважаемые оппоненты, думающие, что распределённая система управления – это обязательно чтото вроде DeltaV с распределённым разде- ляемым пространством переменных. Структура аппаратных средств В комплекс Fastwel I/O входят сле- дующие аппаратные средства: ● контроллеры узла сети; ● модули вводавывода; ● вспомогательные модули (модули питания, модули размножения по- тенциала, модули расширения внут- ренней шины и т.п.). Контроллер узла сети является вычис- лительным устройством на базе микро- процессора R1610C фирмы RDC, со- вместимого с 80186 и имеющего такто- вую частоту 100 МГц. Контроллер имеет интерфейс с модулями вводавывода, называемый внутренней шиной, и ин- терфейс внешней сети. Интерфейс внешней сети предназначен для обмена данными между контроллером и рабочи- ми станциями, автоматизированными рабочими местами верхнего уровня ав- томатизированных систем сбора данных и управления, а также при использова- нии CANopen с другими контроллерами. Модули вводавывода, подключае- мые к внутренней шине контроллера, предназначены для приёма информа- ции от датчиков и формирования управляющих воздействий на исполни- тельные устройства и механизмы. Структура программного обеспечения Fastwel I/O В комплекс Fastwel I/O входит сле- дующее системное и инструментальное программное обеспечение (рис. 1): АППА РАТ НЫ Е С Р Е Д С Т В А / КОН Т Р ОЛЛ Е Р Ы 59 СТА 1/2007 www.cta.ru При этом у неё не было специализирован- ного решения для задач АСУ ТП, особен- ностью которого являются тяжёлые усло- вия эксплуатации при пониженных и по- вышенных температурах. Следует отме- тить, что применение плат в формате MicroPC в системах промышленной авто- матизации предполагает определённые инженерные усилия пользователя по соз- данию функционально и конструктивно законченного решения, что не всегда при- емлемо. Одним словом, было стремление стать ближе к рынку АСУ ТП, сохранив при этом свою марку «–40…+85°С». В связи с этим было заключено соглашение с фирмой WAGO на разработку семейст- ва продукции, по функциональным воз- можностям и конструкции схожего с WAGOI/OSYSTEM, но ориентирован- ного на применение в широком диапазо- не рабочих температур и не совмести- мого по внутренней межмодульной шине с модулями WAGOI/OSYSTEM. Перечисленные причины требовали принятия непростого управленческого решения – либо собрать две команды, нацеленные на решение двух озвучен- ных задач, либо попытаться реализовать оба проекта в рамках единой концепции силами одной команды. Учитывая тот факт, что у специалистов компании не было опыта создания аппаратнопро- граммных комплексов такого класса, можно предположить, что риски, со- пряжённые с выбором любого вариан- та, были примерно одинаковы. Так или иначе, руководство компа- нии выбрало второй вариант: разработ- чикам была поставлена задача в рамках работ над проектом КАУД разработать и реализовать единую концепцию аппа- ратнопрограммного комплекса, кото- рый сейчас носит название Fastwel I/O. При этом к разрабатываемой концеп- ции были предъявлены следующие об- щие требования: ● обеспечить возможность примене- ния в пользовательских проектах, где период исполнения прикладной программы исчисляется единицами миллисекунд, при наличии несколь- ких сотен каналов дискретного вво- давывода и десятков каналов анало- гового вводавывода; ● достичь лучшей пропускной способ- ности, предсказуемости и универ- сальности межмодульной внутрен- ней шины по сравнению с сущест- вующими аналогами; ● достичь наилучшей для изделий дан- ного класса точности измерения ана- логовых сигналов;