Системы, предназначенные для работы в условиях малых производственных фирм и научно-исследовательских центров, должны удовлетворять требованиям простоты установки и эксплуатации, а также обеспечивать достаточно простую модернизацию, то есть обновление. Это касается не только автоматизации, но и других направлений.
Под понятием максимальной эффективности обычно понимается соотношение производительность/цена, однако в последнее время это понятие часто объединяется с понятием минимальной избыточности системы.
Избыточность - это когда в системе имеются функции, которые используются очень редко или никогда. В универе нас учили делать функционально-стоимостной анализ системы (ФСА). При таком анализе все функции системы проверяются на соотношение “востребованность/стоимость реализации”). И если стоимость реализации слишком высокая, а востребованность (необходимость) - низкая, то от такой функции лучше отказаться, поскольку экономического эффекта от неё не будет (исключением могут быть функции, связанные с безопасностью или надёжностью).
Можно выделить следующие виды избыточности:
- Аппаратная. Например, неиспользуемые узлы аппаратуры или излишние сигналы управления.
- Программная. Неоправданно сложные алгоритмы или ненужный (редко используемый) функционал.
- ВременнАя. Например, передача излишней информации по сетям.
- Информационная. Хранение ненужных или очень редко используемых данных.
При желании можно найти и другие виды избыточности. Но эти основные.
Очень важным принципом построения современных сложных универсальных автоматизированных систем (как на ПЛК, так и на основе других управляющих устройств, таких как микроконтроллеры и микропроцессоры) является магистрально-модульный принцип. И вот наконец мы добрались до модульности…
Модульность - свойство территориально сосредоточенных элементов системы (станций), означающее конструктивное выполнение всех узлов в виде набора функционально законченных автономных модулей, имеющих одинаковый интерфейс с общей магистралью или шиной.
Вот могут же в умных книжках сказать так, что с первого раза вообще ничего непонятно, особенно новичку ))) Попробую попроще.
Модульная система - это система, построенная из отдельных модулей. Каждый модуль представляет собой полностью законченное устройство или функциональный блок.
Например, вы строите систему, которая должна отображать какие-то числовые параметры (допустим, температуру). Тогда блок отображения данных можно выполнить в виде отдельного модуля (функционального блока - блока, выполняющего функцию отображения температуры), у которого будут стандартные разъёмы для подключения питания и обмена данными (например, +24В и RS-485).
Тогда в следующий раз, когда вы будете строить похожую систему, которая будет отображать числовые параметры (необязательно температуру), вам уже не надо разрабатывать заново этот узел - вы можете использовать уже разработанный когда-то модуль, и тем самым сэкономите время на разработку.
Понятие модульности системы также тесно связано с понятием магистрали (или шины) системы, то есть подразумевается, что все модули связаны между собой через одинаковые разъемы с параллельно соединенными контактами - магистраль (шину). Каждый контакт и соединяющая их линия имеют определенное назначение и наименование. Временные и электрические параметры сигналов обычно также определены правилами, созданными для конкретного типа магистрали.
Сегодня для обмена данными между модулями часто используется RS-485 и Ethernet. Хотя, конечно, есть и другие универсальные интерфейсы (как последовательные, так и параллельные). Кроме того, многие производители оборудования для автоматизации имеют шины собственной разработки, несовместимые с другими. Это, конечно, по большей части чистый маркетинг - чтобы купив, например, ПЛК Омрон, вы затем покупали модули только Омрон.
Модульные системы обладают рядом преимуществ:
- Модульность позволяет легко заменять вышедшие из строя модули, то есть повышается ремонтопригодность системы.
- Гибкость - это свойство модульных систем легко изменять структуру изделий за счет различного сочетания модулей. Кроме того, под гибкостью системы понимается возможность осуществления модернизации системы за счет независимой модернизации каждого из модулей. Облегчается разработка новых систем и увеличивается срок морального старения за счет применения комбинации новых и уже существующих модулей, обеспечивается простота переориентации системы на другой объект регулирования или исследования.
- Наращиваемость - свойство системы, заключающееся в возможности простого увеличения или уменьшения количества модулей в станции или станций в сети.
- Многофункциональность - свойство станции, означающее, что она не имеет жесткой специализации и привязки к объекту регулирования или исследования и, соответственно, может выполнять разные функции.
- “Интеллектуальность” - свойство большинства модулей современных станций, связанное с наличием в них микроконтроллеров или микропроцессоров, работающих по своей индивидуальной программе. Уровень интеллектуальности можно легко увеличивать в уже работающей системе путем доработки программного обеспечения модулей.
- Конструктивное единство - понятие, означающее конструктивное единообразное исполнение всех модулей станции.
- Мультимагистральность - понятие, означающее использование в одной станции одновременно несколько различных магистралей. Такое техническое решение широко используется и в современных персональных компьютерах, и во многих магистрально-модульных системах.
Лично для меня основными преимуществами являются:
- Возможность использования готовых модулей в новых системах (то есть сокращение времени на разработку за счёт повторного использования уже готовых решений). Вот пример одной моей разработки, которую я попытался сделать по модульному принципу.
- Упрощение эксплуатации. Не надо тратить время на поиски сложных неисправностей - просто меняем неисправный модуль на такой же исправный и всё.
- Возможность модернизации системы по частям. Для обновления каких-то критических участков не надо переделывать всю систему. Достаточно усовершенствовать или заменить только тот модуль, который управляет этим участком.
На этом всё. Подписывайтесь на канал, чтобы ничего не пропустить…