MultiCon = Miernik + Regulator + Rejestrator + HMI w jednym, cz. 3

W poprzednich artykułach przedstawiliśmy budowę urządzenia oraz możliwości prezentacji wyników i obsługi za pomocą ekranu dotykowego. Aby dopełnić obraz dużych możliwości MultiCon'a, tym razem skupimy się na obróbce danych pomiarowych, funkcjach regulatorowych oraz możliwościach współpracy w systemach sieciowych.

Cechą, która wyróżnia MultiCon'a, jest możliwość realizacji w nim zadań związanych z pomiarami, przetwarzaniem, regulacją i rejestracją danych w tym samym czasie. Aby to umożliwić konstruktorzy zastosowali w nim koncepcję „kanałów logicznych", które stanowią wirtualny pomost pomiędzy fizycznymi wejściami/wyjściami a procesami kontroli i wizualizacji.

Rozbudowane menu konfiguracyjne kanałów logicznych pozwala na ich wyjątkowo precyzyjną konfigurację. Nie dość wspomnieć tu o indywidualnych nazwach, jednostkach, precyzji wyświetlanych danych, czy zakresach wskaźników i wykresów. Projektanci przewidzieli możliwość łatwego przeskalowywania pobieranych danych, a także filtrowania, czy zatrzask danych (hold) sterowany innym kanałem.

W urządzeniach MultiCon użytkownik sam decyduje jak wykorzystać dostępne kanały logiczne. Parametrem, który pozwala wybrać funkcję, jaką pełni kanał, jest „Tryb pracy". Może on być tak ustawiony, aby kanał logiczny:

• reprezentował dane z fizycznych wejść i wyjść,
• przetwarzał dane z innych kanałów logicznych za pomocą funkcji matematycznych i logicznych,
• generował wartości stałe (set-pointy) lub przebiegi czasowe (profile),
• pracował w trybie regulatora PID,
• stanowił wirtualny klawisz funkcyjny

Zależności między kanałami (w tym operacje matematyczne na ich wartościach) mogą być ustawiane bezpośrednio w urządzeniu, bez znajomości jakiegokolwiek języka programowania. Ponieważ istotą każdego przetwarzania danych jest obróbka matematyczna, w urządzeniu przewidziano wiele standardowych funkcji, z których można budować złożone algorytmy.

Oprócz podstawowych funkcji matematycznych, takich jak: dodawanie, odejmowanie, mnożenie i dzielenie, urządzenie pozwala m. in. na operowanie funkcjami trygonometrycznymi, wyznaczanie średniej oraz wartości maksymalnej lub minimalnej z dowolnej liczby kanałów, a także funkcjami logicznymi, porównywania i selekcji. Źródłem danych w funkcjach matematycznych mogą być oczywiście inne kanały logiczne, jak i też bezpośrednio nastawione w menu wartości stałe.

Rys. 1: Przykłady wyboru funkcji matematycznej.

Jedną z najważniejszych funkcji urządzeń MultiCon jest sterowanie. Menu konfiguracyjne wbudowanych wyjść (np. przekaźników) pozwala na bezpośrednie użycie ich jako regulatorów dwupołożeniowych.

Dowolność powiązań wejść z wyjściami pozwala bez problemów tworzyć regulatory wielokanałowe, pracujące całkowicie niezależnie. Dodatkowo koncepcja kanałów logicznych pozwala swobodnie uzależniać wiele (w tym również różnego typu) wyjść od jednego kanału wejściowego, a wprowadzenie operacji matematycznych znacząco rozbudowuje możliwości sterowania.

Rys. 2: Zasada działania regulatora ON/OFF i fragment menu przekaźnika

Oprócz zwykłego sterowania ON/OFF za pomocą wyjść dwustanowych, MultiCon pozwala na regulację PID z użyciem wbudowanych, jak i zewnętrznych wyjść analogowych lub wyjść SSR w trybie PWM.

Każdy z 60 kanałów logicznych może być ustawiony w tryb pracy regulatora: PD, PI, jak i PID z niezależnym set pointem, wejściem i wyjściem. Użytkownik ma do dyspozycji 8 zestawów parametrów regulacyjnych PID (dostępnych w podmenu „Regulatory"), z których każdy może być przypisany do wielu kanałów logicznych pracujących w reżimie regulatora. Jest to idealne rozwiązanie, kiedy należy sterować wieloma podobnymi procesami. Urządzenie MultiCon może w ten sposób pracować jako unikalny, wielokanałowy regulator PID.

Rys. 3: Podstawowe nastawy kanału logicznego w trybie regulatora PID

Niezbędnym uzupełnieniem możliwości regulatorowych urządzenia jest możliwość samoczynnej zmiany wartości zadanej - timery/profile. Pozwalają one na generowanie sygnałów o zdefiniowanym przez użytkownika kształcie i czasie trwania. Co istotne, urządzenie MultiCon pozwala na definiowanie profili o długości do 100 sekcji, przy czym czas trwania każdej z nich może być inny. Dodatkowo można wprowadzać zapętlenia. Zdefiniować można także moment i sposób wyzwalania (np. stanem innego kanału, czy też zegara RTC). Dzięki takiej elastyczności wybrany proces może być inicjowany cyklicznie - np. w wybrany dzień miesiąca o zadanej porze, przy dodatkowych warunkach.

Rys. 4: Przykładowy profil czasowy o zmiennych długościach sekcji

Niewątpliwą zaletą MultiCon'a jest możliwość współpracy z innymi urządzeniami i systemami. Podstawowa konfiguracja zawiera pojedynczy port RS-485 z interfejsem Modbus RTU. Wystarczy jednak dodać moduł komunikacyjny ACM, aby potencjał aplikacyjny wzrósł wielokrotnie. Moduł ten wyposażony jest w izolowane porty RS-485 i RS-485/232, interfejs Ethernet i dodatkowy port USB Host. Każdy z portów szeregowych stanowi oddzielny interfejs z protokołem Modbus RTU i może pracować niezależnie od pozostałych tak w trybie Master, jak i Slave.

Rozbudowane możliwości komunikacyjne są szczególnie przydatne, gdy trzeba sterować bardzo dużą liczbą fizycznych układów wykonawczych lub pobierać dane z wielu odległych źródeł.

MultiCon (poprzez Modbus RTU) może posługiwać się wejściami/wyjściami zewnętrznymi (czyli wejściami i wyjściami, które posiadają inne urządzenia) dokładnie w ten sam sposób, jak modułami wbudowanymi - może czytać dane, jak i sterować wyjściami innych urządzeń znajdujących się w sieci. Dodatkowo w trybie Slave możliwy jest zapis danych do poszczególnych kanałów logicznych MultiCon'a poprzez urządzenia nadrzędne (do trzech jednocześnie). Łącząc w sobie takie możliwości MultiCon stanowić może programowalny koncentrator sieciowy.Interfejs Ethernet opisany został dokładniej w części drugiej cyklu, toteż tylko dla przypomnienia zwrócimy uwagę na implementację protokołu Modbus TCP, dającego możliwość spięcia urządzenia z innymi systemami poprzez Internet. Poprzez sieć globalną można je także konfigurować oraz pobierać dane on-line za pomocą dedykowanego oprogramowania. Co najważniejsze wszystkie narzędzia dostępne są bezpłatnie na stronie producenta.

Rys. 5: Zarządzanie rozbudowaną siecią urządzeń

Podsumowanie

Niepodważalnym atutem urządzeń serii MultiCon jest to, iż produkt ten został zaprojektowany wyłącznie przez polskich inżynierów i stanowi polski know-how.

Mamy nadzieję, że zaprezentowany cykl artykułów przybliżył nieco ogromny potencjał, jaki drzemie w tych urządzeniach pomimo ich niewielkich rozmiarów i zachęcił do samodzielnych prób tworzenia aplikacji z ich wykorzystaniem.

Urządzenie jest nieustannie rozwijane, rozbudowywane są możliwości pomiarowe oraz wprowadzane są nowe udogodnienia programowe i funkcjonalności zgłaszane przez użytkowników, jako pożądane w aplikacjach przemysłowych. Jeżeli na dzień dzisiejszy w urządzeniu brakuje użytkownikowi specyficznych możliwości, proponujemy bezpośredni kontakt z firmą SIMEX. Być może brakujące funkcje są właśnie przygotowywane do wprowadzenia. Określona modyfikacja może też powstać na zlecenie klienta. Takich cech nie posiadają żadne konkurencyjne urządzenia dostępne obecnie na rynku.