198349. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés helyi mérésadatgyűjtő és vezérlő egységhez
1 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés helyi mérésadátgyűjtő és vezérlő egységhez, melynek felhasználásával ipari, technológiai folyamatok különböző számú és típusú paramétereit mérő és feldolgozó, továbbá megfelelő beavatkozókon keresztül a folyamatot vezérlő elosztott intelligenciájú rendszer alakíthatók ki. Kiemelkedő nemzetgazdasági jelentősége miatt az dpari mérésadatgyűjtő és vezérlés műszaki élet igen dinamikusan fejlődő területe. Ezt bizonyítja, hogy pl. a CONTROL ENGINEERING folyóirat 1987 januári számában a 70-74 oldalon mintegy 70 cég többszáz rendszerének táblázatos összehasonlítása található. Mérésadatgyűjtésre és vezérlési feladatok ellátására jó példák az osztrák FESTŐ cég FPC 606 és FPC 404 típusú mikroszámítógépes rendszerei. Mindkét rendszer moduláris felépítésű, különböző számú és típusú jel fogadására, illetve előállítására alkalmas. Mivel a be és kimenetek száma sok esetben igen nagy lehet, célszerű a rendszereket a folyamathoz olyan közel telepíteni, ahogy csak lehet. A rendszereket éppen ezért úgy tervezik, hogy mostoha környezeti feltételek mellett is megbízhatóan üzemeltetni lehessen. Bonyolultabb folyamat esetén egy központi számítógép és rá soros felülettel illeszkedő több FPC 404 ’illetve FOC 606 alkotja a teljes rendszert. Az irányítástechnikai rendszer mind a FESTŐ mind a legtöbb mérésadatgyűjtő és vezérlő rendszereket gyártó cég esetében általában két szintre bonthatók, az elsősorban diszpécser, archiválási és kommunikációs feladatokra alkalmas központra, valamint a helyi mérésadatgyűjtő és vezérlő egységekre. Tekintve, hogy a helyi egységek többnyire csak a központon keresztül kapcsolódnak egymáshoz, továbbá a soros felület viszonylag kissebességűadatátvitelt tesz lehetővé a helyi egységek kiépítettsége, bonyollultsága erősen feladatfüggő. Ha pl. sok bemenőjel alapján kell bizonyos vezérlési feladatot ellátni, bonyolultabb helyi egységeket kell kialakítani, mivel az összes bemenő jel aktuális értékére ott, helyben és azonnal szükség van, a központon keresztül csak az alkalmazások szempontjából elfogadhatatlanul nagy időkéséssel lehetne ezeket begyűjteni. Más esetben a teljes irányítástechnikai rendszer sok kisebb, önmagában zárt egységre bontható, sőt térbe is elszórtan helyezkedik el. Ehhez több helyi egység megfelelően kis kiépítettségű változatát gazdaságos alkalmazni. A fentiekkel összhangban a FESTŐ cég bonyolultabb feladatokra a maximum 512 technológiai jel lekezelésére alkalmas FPC 606-ot, egyszerűbb esetekben max. 120 jelig az FPC 404-et javasolja. Mindkét típusra jellemző továbbá, hogy elemi modulokból rakható össze. Ilyen modulok pl. processzor modul, digitális bemeneti modul, digitális kifbemeneti modul, kommunikációs modul, stb., amelyekből szükség esetén egy egységen belül több is üzemeltethető. A modulok mind logikai, mind villamos, mind mechanikai értelemben szabványos sínredszeren kapcsolódnak egymáshoz. Az elemi modulokból való építkezésnek, Sietve a különböző bonyolultsághoz illeszkedő termékcsaládoknak az alkalmazása az alábbi hátrányokkal jár együtt:- Gyártás szempontjából kedvezőtlen, hogy a fenti elemii modulokból felépíthető termékek sokfélesége, illetve különbözősége és az ebből fakadó viszonylagosan kisebb sorozatnagyság- tesztelés, szerviz szempontból bár igen kedvező, hogy a modulok könnyen tesztelhetők, továbbá a szerviz modulcserére vezethető vissza, nehéz feladat a rendszer szintű végellenőrzés még akkor is ha a modulok elvileg teljesen csereszabatosak,- a modulok cserélhetőségét, kombinálhatóságát redundáns áramköri kialakításokkal kell biztosítani, mely növeli a költségeket és a megbízhatóság rovására van,- a bemenetek lekérdezésének, feldolgozásának, valamint a kimenetek aktualizálásának ciklusideje a jelek számának függvénye, sok jel esetén ez az idő vagy nagyon megnő, vagy különleges nagysebességű áramkör alkalmazását igényli,- a modulok cseréjének ideje alatt nemcsak az adott modulhoz hanem a teljes berendezéshez, adott esetben a teljes rendszerhez tartozó mérésadatgyűjtési és vezérlési feladatok végrehajtása szünetel,- a megbízhatóság növelése érdekében meleg tartalékok üzemeltetése bonyolult feladat esetén igen költséges lehet,-- az összetettebb feladatot ellátó egységet sok esetben nem lehet térben kellően közel telepíteni a folyamathoz, így a technológiai jelek hozzávetése költséges, sőt méréstechnikai problémát is felvethet,- az összetettebb feladatot ellátó egység adatbázisa is aránytalanul felduzzadhat, továbbá a központ és a helyi egységek közötti kommunikációs csatornák terhelése is erősen eltérő lehet,- programozás szempontjából kellemetlen, ha a különböző nehézségű feladatokra készítendő felhasználói programok bonyolultsága is széles tartományban változik, az összetettebb feladatokat realizáló programok nehezen tekinthetők át, így nehezen is módosíthatók, bővíthetők,- rendszertervezéshez, továbbá kezelői felület kialakításához mind a folyamatirányítás technikai részét, mint pedig az alkalmazható modul választékot részletekbe menőkig ismerni kell, a nagy variációs lehetőségekből kell kiválasztani a megfelelő konfigurációt. A találmány feladata egy olyan helyi egység létrehozása, mely a fenti műszaki és gazdasági problémákat egyidejűleg kiküszöböli, ugyanakkor az alkalmazási terület korlátozása nélkül a mérésadatgyűjtési és vezérlési feladatoknak maradéktalanul eleget tesz. A fenti cél a gyártás, a tesztelés, a szerviz, a rendszertervezés, a programozás és telepítés szempontjából csaknem azonos, olyan önálló intelligenciával rendelkező helyi egység létrehozásával valósul meg, amelyből a megoldandó feladat függvényében több darab alkalmazandó. Ezen egységeknek ugyanakkor, a hagyományos rendszerekhez viszonyítva kevesebb (max. 32 vagy 64) ki/bemenetük van, de a gyors adatátvitelt biztosító csatolásukkal egy bonyolult irányítástechnikai rendszer is kialakítható. A kitűzött célt olyan kapcsolási elrendezéssel valósítjuk meg, mely ismert áramköri megoldások kombinatív egyesítésével lehetővé teszi, hogy egy komplex irányítástechnikai probléma a helyi egységekre szabottan részekre bontható anélkül, hogy az egységek rendszerbe integrálását bonyolult feladatok végrehajtása esetén megnehezítené, a realizálást fölösleges redundanciókkal gazdaságtalanná tenné. A kitűzött cél érdekében olyan helyi mérésadat198.349 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
