ATLAS Opis Sistema

ATLAS-MAX/RTL Programabilni sistem za daljinsko i lokalno

upravljanje procesima

Opis sistema

Novembar 2010

Svojina Instituta "Mihajlo Pupin" – neovlašćeno kopiranje i distribucija je zabranjena Strana 2 od 60 Pogledati takodje: http://www.atlas-max.rs

Sadržaj

1. UVOD............................................................................................................................4

2. FUNKCIONALNI OPIS SISTEMA.................................................................................5

2.1 Namena sistema .................................................................................................5 2.2 Funkcije sistema.................................................................................................6

2.2.1 Akvizicija podataka iz procesa............................................................................ 6 2.2.2 Upravljanje procesom ......................................................................................... 7 2.2.3 Lokalne obrade podataka i izveštavanja............................................................. 8

2.2.3.1 Lokalne RTU obrade podataka....................................................................9 2.2.3.2 Lokalne PLC obrade podataka ....................................................................9 2.2.3.3 Lokalno izveštavanje..................................................................................10

2.2.4 Mrežna i daljinska komunikacija ....................................................................... 11 2.2.5 Online testiranja i dijagnostika .......................................................................... 12

2.3 Osobine sistema...............................................................................................13 2.4 Organizacija sistema........................................................................................15

2.4.1 Organizacija hardvera sistema ATLAS............................................................. 15 2.4.1.1 Napajanje - PSU ........................................................................................16 2.4.1.2 Centralna računarska jedinica - CRJ .........................................................16 2.4.1.3 Procesni interfejs – PI ................................................................................17

2.4.2 Organizacija programa (firmvera) sistema ATLAS ........................................... 19 2.4.2.1 RT jezgro sistema ATLAS .........................................................................20 2.4.2.2 Aplikativna programska podrška sistema ATLAS......................................21 2.4.2.3 Programski alati sistema ATLAS ...............................................................23

3. TEHNIČKI OPIS..........................................................................................................24

3.1 Električne i eksploatacione karakteristike......................................................24 3.1.1 Napajanje.......................................................................................................... 24 3.1.2 Centralna računarska jedinica .......................................................................... 24

3.1.2.1 ATLAS CPU – Industrijski PC računar.......................................................25 3.1.2.2 ATLAS XP2 – Mikroračunarski modul .......................................................26

3.1.3 Moduli za spregu sa procesom (procesni interfejs) .......................................... 27 3.1.3.1 ATLAS PI magistrala..................................................................................27 3.1.3.2 Kapacitet procesnog interfejsa ..................................................................30 3.1.3.3 Uslovi ambijenta.........................................................................................31 3.1.3.4 Karakteristike PI modula............................................................................31

3.2 Mehanička konstrukcija ...................................................................................36 3.3 Konfiguracija sistema ATLAS..........................................................................38

3.3.1 Tradicionalna rešenja ....................................................................................... 38 3.3.1.1 Standardni ATLAS-XP2 procesni sistem...................................................39 3.3.1.2 Udvojeni ATLAS-XP2 procesni sistem ......................................................39 3.3.1.3 ATLAS-MAX/RTL – Industrijski procesni sistem .......................................40 3.3.1.4 Udvojeni ATLAS-MAX/RTL – Visoko-pouzdani procesni sistem...............40


3.3.2 ATLAS klaster sistemi....................................................................................... 41 3.3.2.1 ATLAS-XP2 klaster sistem ........................................................................41 3.3.2.2 ATLAS-MAX/RTL klaster sistem................................................................42 3.3.2.3 Kombinovani ATLAS klaster sistemi..........................................................42 3.3.2.4 Zaključak....................................................................................................43

4. START I PROGRAMIRANJE SISTEMA ATLAS........................................................43

4.1 Start i inicijalizacija sistema ATLAS ...............................................................43 4.1.1 Vrući start sistema ............................................................................................ 44 4.1.2 Hladni start sistema .......................................................................................... 44

4.2 Programerski terminal ATLAS-PT...................................................................45 4.2.1 Setovanje i konfigurisanje sistema ATLAS ....................................................... 46 4.2.2 Provera i nadzor rada sistema ATLAS.............................................................. 49 4.2.3 PLC programiranje sistema ATLAS.................................................................. 53

4.2.3.1 FBD Editovanje ..........................................................................................55 4.2.3.2 Spuštanje leder programa .........................................................................59


1. UVOD

ATLAS-MAX/RTL je registrovano ime za poslednju generaciju programabilnih RTU1 sistema familije ATLAS, koji su razvijeni i proizvode se u Institutu “Mihajlo Pupin” u Beogradu, Srbija. ATLAS-MAX/RTL predstavlja usavršenu verziju sistema ATLAS-MAX, rodonačelnika ove generacije, koji je predstavljao pravu prekretnicu u 50-godišnjoj istoriji postojanja sistema ATLAS, unevši niz novina koje su dovele do prodora u nove oblasti primene. ATLAS-MAX/RTL je pomerio performanse i mogućnosti sistema još dalje, integrišući najbolje od onoga što trenutno pružaju savremene tehnologije u domenu hardvera i softvera. Čak i uobičajena terminologija za ovu vrstu opreme zaostaje za potrebama pravog opisa ove generacije sistema ATLAS. Sama skraćenica “RTU” ima u svom korenu konotaciju “jedinica” (engleski: “unit”), što ne opisuje na najbolji način procesne mogućnosti i kapacitete današnje ATLAS opreme, zbog čega je adekvatnije korišćenje termina: “sistem”. Nekadašnje RTU spoljne stanice su prerasle u snažne “sisteme za akviziciju podataka i upravljanje procesima” i u ovom dokumentu se konzistentno koristi takav opis. Nadalje, današnji sistemi ATLAS predstavljaju namenske industrijske procesne računare, odakle dolazi i druga kvalifikacija za ovu opremu: “programabilni”. I to nije sve – zahvaljujući neverovatnim tehničkim karakteristikama savremenih tehnologija, programabilni računarski sistemi ATLAS se smeštaju u samo industrijsko postrojenje sa oštrim ambijentalnim uslovima procesnog okruženja i povezuju u pouzdane pametne računarske mreže. Tako opremljeni, sistemi ATLAS su sposobni da uspešno “samelju” i najsloženije kontrolno-upravljački probleme.

Projekat ATLAS je počeo kasnih 1960-tih godina, i nastavljen kroz rane 1970-te, sa projektovanjem više uredjaja za daljinsko upravljanje elektro-distributivnom mrežom grada Beograda, a za potrebe Elektrodistribucije Beograd – EDB. Ime ATLAS potiče od grčkog naziva za mitske titane koji nose Zemlju – kao alegorija na očekivani značaj i ulogu projekta u upravljanju regionalnim elektro-energetskim sistemom. Ispostavilo se da je dalji razvoj projekta/programa ATLAS u potpunosti potvrdio ova početna predskazanja. Sredinom 1970-tih, prvi komercijalno raspoloživi integrisani mikroprocesor Intel 8080 doneo je veliku promenu – čvrsto-ožičeni ATLAS projekti postaju “prošlost”, a počinje novo doba programskih ATLAS RTU uredjaja2. Od tada, više generacija ATLAS RTU opreme je projektovano i proizvedeno, svaka generacija naprednija i bolja od prethodne. Prelaskom na teren programskih sistema, isti ATLAS hardver dozvoljvao je različite namene i primene, uz evidentna eksploataciona boljšanja. Koristi od programskog koncepta su bile ogromne, a mogućnosti još veće. Sledeći značajan tehnološki korak u razvoju bio je uvodjenje računarskih TCP/IP mreža – čime je omogućeno efektno grupisanje pojedinačnih ATLAS RTU uredjaja u moćnije sisteme, uz značajno ukupno povećanje kontrolno-upravljačkih mogućnosti. Najzad, novi milenijum je doneo nove izazove, ali i nove tehnologije i mogućnosti. PLC funkcije, tradicionalno namenjene drugačijoj vrsti opreme3, su integrisane sa postojećim RTU funkcijama uobičajenim za RTU opremu. Ovo je bio važan korak za realizaciju različitih upravljačkih algoritama u automatskom upravljanju procesima, i otvaranje vrata za primenu ATLAS opreme u novim

1 RTU je skraćenica uobičajenog engleskog naziva “remote terminal unit” za ovu vrstu opreme 2 Tačniji opis je “firmverski uredjaji” 3 PLC - programabilni logički kontroleri


oblastima upravljanja procesima. To je ujedno i glavna prepoznatljiva karakteristika (RTU + PLC funkcionalnost) ove generacije sistema ATLAS-MAX i ATLAS-MAX/RTL. Nezavisno od svega, i ova najnovija generacija sistema ATLAS se kolokvijalno naziva tradicionalnim imenom uobičajenim i za sve ranije generacije, a to je kratko ATLAS, sto je slučaj i u tekstu ovog dokumenta.

2. FUNKCIONALNI OPIS SISTEMA

2.1 Namena sistema

ATLAS-MAX/RTL predstavlja moćni sistem za lokalni i daljinski nadzor i upravljanje, optimalno prilagodjen potrebama velikih distribuiranih upravljačkih sistema kao što su: elektroenergetski sistemi, sistemi za napajanje vodom, sistemi za distribuciju gasa, kao i mnogi kompleksni industrijski upravljački sistemi. Uvek kada se traži složeno lokalno upravljanje, ATLAS-MAX/RTL (kao i njegov predhodnik ATLAS-MAX) predstavlja dobar izbor i rešenje. Osnovna namena ovog sistema ATLAS je da da pravi odgovor na sve postojeće visoko-zahtevne potrebe svakodnevnog pogonskog upravljanja, koja se ostvaruje kroz uspešno ispunjenje sledećih grupa zadataka:

o Akvizicija pogonskih podataka )podataka iz procesa);

o Lokalna online obrada podataka u realnom vremenu;

o RTU i PLC upravljanje pogonom (procesom); o Daljinski i mrežni prenos podataka; o Vizualizacija i prezentiranja podataka; o Obrade i arhiviranja podataka; o Autonomna dijagnostika i održavanje sistema; o Interaktivno programiranje; o SCADA i druga programska nadgradnja.


2.2 Funkcije sistema

Osnovne funkcije sistema ATLAS mogu se sumirati kao:

o Akvizicija pogonskih podataka (iz procesa) o Upravljanje pogonom (procesom) o Lokalne RTU obrade podataka o Lokalne PLC obrade podataka o Lokalna i daljinska komunikacija o On-line testiranje i dijagnostika

2.2.1 Akvizicija podataka iz procesa

Automatska akvizicija pogonskih podataka (različiti podaci iz procesa koji predstavljaju ulazne podatke za sistem ATLAS) se obavlja periodično, sa fiksnim ili promenljivim ciklusom skaniranja. Prikupljeni podaci se smeštaju u internoj memorijskoj (“memory-resident DB) bazi ulaznih podataka iz procesa – IDB4, i odatle podležu daljim lokalnim obradama podataka u skladu sa implementiranim algoritmima obrada za dati tip ulaznih podataka:

Analogni ulazni podaci – različite fizičke i električne veličine (temperature, pritisci, nivoi, naponi, struje itd.) se pretvaraju posredstvom odgovarajućih senzorskih aparata i mernih pretvarača u normalizovane naponske i strujne signale, i u takvoj analognoj formi uvode u sistem ATLAS. Svaka skanirana analogna veličina se nadalje konvertuje u svoj numerički (digitalni) ekvivalent (tipično korišćenjem 12-bitne AD konverzije) i smešta u ulaznu bazu podataka iz procesa IDB za potrebe daljih obrada i prenosa.

Digitalni ulazni podaci – različiti pozicioni i status podaci o pogonskoj opremi (dvopoložajni aparati, prekidači, rastavljači, indikatori stanja: otvoreno, zatvoreno, gornje i donje prekoračenje i krajnjih pozicija, različiti limiteri, itd.), signali upozorenja i alarma se prihvataju kao jednostruki ili dvostruki naponski signali, skaniraju, a po potrebi i filtriraju, i smeštaju u ulaznu bazu pogonskih podataka IDB za potrebe daljih obrada i prenosa.

Brojački ulazni podaci – različiti impulsni signali koje treba sumirati (brojati), a koji odgovaraju različitim mernim kvantitativnim podacima kao što su: proizvodnja, razmena i potrošnja električne energije i drugih energenata, protoci, merenj vremena, itd. Ovi podaci se takodje smeštaju u ulaznu bazu pogonskih podataka IDB za potrebe daljih obrada i prenosa. Iako su ovi podaci u suštini digitalni podaci, poreklo i značaj samih podataka, i način njihove akvizicije čini ih dovoljno specifičnim da se oni tretiraju odvojeno.

4 IDB - od engleskog naziva: “input DB”


2.2.2 Upravljanje procesom

Pogonsko upravljanje, ili kako se češće naziva: upravljanje sa procesom, ili procesno upravljanje, predstavlja krucijalni operativni zahtev u radu sistema ATLAS. Lokalno i daljinsko generisanje upravljačkih naloga i njihovo neposredno izdavanje u proces, sa posebnom kontrolom sigurnog i pouzdanog izvršenja, čine verovatno najvažniji (a sigurno najosetljiviji) deo ukupnih aktivnosti sistema. Posebno, jer lokalno upravljanje procesom podrazumeva i inherentne mehanizme za automatsko donošenje upravljačkih odluka, što uslovljava potrebu za programabilnošću viskog nivoa abstrakcije, što i predstavlja jednu od prepoznatljivih novih osobina poslednje generacije sistema ATLAS. U isto vreme, tradicionalni način daljinskog RTU nadzora i upravljanja, tipičan za SCADA5 sisteme, ostaje u punom pogonu – sistem ATLAS mora da odgovori i svim postojećim SCADA zahtevima, u čemu se u potpunosti oslanja na postojeću proverenu bidirekcionalnu ATLAS komunikaciju i druge standardne tehnike daljinskog upravljanja. Generalno, postoje dva osnovne vrste upravljačkih podataka: analogni i digitalni – ili preciznije, postoje dve osnovne grupe izlaznih upravljačkih signala koje se vode u proces, a koje se nadalje mogu podeliti u više podgrupa prema prirodi samih upravljačkih podataka, nameni i načinu korišćenja. Sledeće podgrupe ili tipovi pogonskih upravljačkih podataka se smatraju standardnim u primeni sistema ATLAS:

Analogni izlazni podaci – naponski ili strujni signali koji predstavljaju referentne i postavne vrednosti za odgovarajuću regulacionu i indikatorsku pogonsku opremu izvan samog sistema ATLAS.

Dvostepene [impulsne] komande – dvostruke komande fiksne širine komandnog naponskog impulsa za komandovanje prekidačima, rastavljačima, pokretačima, diskretnim indikatorima, i sličnom dvopozicionom pogonskom opremom. Ove komande su poznate i kao SBO komande (SBO je engleska skraćenica za: “select before operate”, u prevodu “odaberi bre aktiviranja”) i obavljaju se u dva koraka (stepena). Prvi korak predstavlja izbor komandnog izlaza (komandovanog aparata), koji se nastavlja sa neposrednim izvršenjem komande u drugom koraku (izdavanje impulsnog naponskog signala), ali tek posle potvrde pravilno obavljenog izbora. U protivnom se izvršenje komande blokira. Dvostepene komande su obično organizovane u parovima (komande uključi & isključi) i posebno se proveravaju da se onemoguči jednovremeno izvršenje večeg broja komandi.

Jednostepene [impulsne] komande – jednostruke komande programabilne širine komandnog naponskog impulsa za komandovanje pokretačima, diskretnim indikatorima i kompatibilnom višepozicionom pogonskom opremom. Ove komande su poznate i kao “izaberi-i-izvrši” komande (engleski naziv odgovarajućeg standarda: “select-and-execute”), ili kao direktne impulsne komande (alternativni engleski naziv standarda: “direct execute controls”), jer se sve obavlja samo u jednom komandnom koraku. Trajanje (širina) komandnog naponskog impulsa je programabilna na nivou pojedinačnog komandnog izlaza, a jednovremeno izvršenje većeg broja komandi je dozvoljeno.

5 SCADA – od engleskog naziva “Supervisory, Control and Data Acquisition”


Trajne komande – za direktno komandovanje odgovarajuće kontrolabilne pogonske opreme čiji je dvopoložajni status direktno odredjen samim komandnim izlazom. Trajne komande su najčešće rezultat lokalnih obrada podataka, posebno izvršenja postojećih komandnih PLC algoritama.

AGC komande [Automatic Generation Control] – predstavljaju regulacione impulse promenljivog trajanja koji se koriste za inkrementalnu kontrolu, koji se dobijaju impulsnom modulacijom sa promenljivom širinom odgovarajućeg regulacionog signala. Tipična primena je za povećanje odnosno smanjenje snage generatora.

2.2.3 Lokalne obrade podataka i izveštavanja

Svi akvizirani pogonski podaci u bazi ulaznih podataka IDB su predmet daljih lokalnih obrada, shodno postojećoj ATLAS programskoj podršci i primenjenim kontrolno-upravljačkim algoritmima. Sistem ATLAS je visoko-programabilan u svojoj inicijalnoj fazi, u vreme SETUP režima rada i konfigurisanja, kada se i obavlja kastomizacija sistema. Kastomizacija se kreće u opsegu od postavljanja standardnih parametara sistema, preko prilagodjavanja pojediničnih ATLAS programa, pa sve do uvodjenja veoma složenih algoritama automatskog upravljanja. U ovoj fazi je čak i integracija drugih opcionih programa, uključujući i programe drugih proizvodjača, izvodljiva. Standardna kastomizacija predstavlja interaktivnu “prijateljsku6” proceduru koja ne zahteva posebna programerska znanja i veštine, i može je obaviti i obučeni korisnik. Medjutim, taj posao zahteva odgovarajući specijalizovani alat, što opet ne predstavlja problem jer program ATLAS obuhvata sve što je potrebno.

Sistem ATLAS pripada “firmverski kontrolisanoj opremi”, što znači da po završetku kastomizacije, odgovarajuća programska podrška se mora upisati u “silicijum” (ovde, u nedestruktivnu fleš memoriju) i ostaje neizmenjena tokom rada sistema. Naknadne re-kastomizacije7 su moguće i kasnije, ali one podrazumevaju prekid rada sistema i njegovo rebutovanje (iako su neke manje promene ponekad moguće i online). Ova inherentna osobina sistema ATLAS: programabilnost, jeste i razlog da se ovakva oprema ponekad specificira i kao “namenski računar8”, da bi se napravila razlika u odnosu na uobičajene “računare opšte namene”. Ova sažeta definicija sistema ATLAS istovremeno ukazuje na njegovu inherentne programske mogućnosti, ali i na njegovu isključivu posvećenost jednom jedinom cilju, ispunjenju svoje osnovne namene.

Lokalne obrade podataka se prvenstveno odnose na različita podešavanja njihovih parametara, validaciju podataka, selekciju podataka (za prenos, štampanja, itd.), aritmetičke i logičke provere, hronološku registraciju, kontrolno-upravljačke obrade (PLC, blokade i sl.), izveštavanja i druge specifične i kastomizirane procedure. Tri glavne grupe poslova u lokalnoj obradi podataka se ističu, i one su detaljnije opisane u nastavku.

6 Termin “prijateljski” se odnosi na “user-friendly menu-driven” dijalog sa korisnikom 7 Reprogramiranje i rekonfiguracija sistema 8 Na engleskom: “dedicated computer”


2.2.3.1 Lokalne RTU obrade podataka

Ovoj grupi pripadaju različite obrade podataka tradicionalno vezane za RTU opremu, i one su jednostavno nazvane kao “RTU obrade podataka”. Glavni fokus obrada je vezan za korektnu identifikaciju sistema, akviziciju pogonskih podataka i daljinsko upravljanje, odredjene lokalne obrade, daljinsku komunikaciju i prenos podataka. Evo kratke liste:

• Identifikacija i konfiguracija sistema

• Identifikacija procesnih podataka (nazivi, adrese, grupisanja, lociranje, namena, itd.

• Validacija procesnih podataka – logičke i matematičke provere podataka (granice, trendovi, brzine, statusi, poredjenja, verovatnoće, obim i dimenzije, itd.)

• Hronološke obrade podataka, kao što je npr. Hronološka registracija dogadjaja – HRD (HRD parametri: kontekst nastanka dogadjaja, opis dogadjaja, format vremenskog zapisa, i druge obrade kao što su: lokalno štampanje, daljinski prenos, itd.

• Upozorenja i alarmi na bazi rezultata obrada podataka.

• Obrade procesnih podataka: agregacije, integracije, podele, i druge matematičke obrade.

• Obrade komunikacionih i mrežnih parametara i podataka.

• Drugo – specijalizovane i obrade podataka na poseban zahtev.

2.2.3.2 Lokalne PLC obrade podataka

Različite obrade podataka tipične za PLC opremu9 – ili kraće “PLC obrade podataka”. Ovde je glavni fokus obrada na automatizaciji podataka: kako organizovati ulazne i druge izvedene podatke u složene funkcionalne mreže koje odgovaraju potrebnim upravljačkim algoritmima. Ovaj složeni posao PLC obrada podataka obuhvata veći broj pojedinačnih zadataka u procesu pripreme i izvršenja upravljanja:

• Interaktivno generisanje kontrolno-upravljačkih algoritama.

• Online validacija i analiza procesnih podataka u realnom vremenu u skladu sa primenjenim kontrolno-upravljačkim algoritmima.

• Generisanja i izdavanja kontrolno-upravljačkih podataka.

• Interne i eksterne provere podataka

• “Pametno” donošenje upravljačkih odluka – prevencija pogrešnog rada.

• Autonomno testiranje i online dijagnostika.

• Upozorenja i alarmiranja. 9 PLC – skračenica engleskog naziva za programabilne logičke kontrolere (Programmable Logic Controllers)


Prvi, i verovatno najizazovniji korak predstavlja interaktivna izrada PLC algoritama koji će se primeniti u upravljanju. Postoji nekoliko standardizovanih programskih tehnika za ovu namenu – one su poznate kao PLC jezici i definisani su u IEC 1131-3 standardu. Sistem ATLAS u potpunosti podržava IEC PLC standarde, i obezbedjuje:

Leder dijagrame (LD) – grafički jezik za programiranje baziran na primeni leder dijagrama (lestvičastih dijagrama), tehnike koja se razvila iz električnih dijagrama povezivanja koji su se koristili u automobilskoj industriji za predstavljanje relejnih šema upravljanja. Danas je to široko korišćena tehnika PLC programiranja. Napisani programi i način na koji su predstavljeni podsećaju na lestve (merdevine, na engleskom “ladder”) odakle i potiče ime LD tehnike programiranje.

Funkcionalni blok dijagrame (FBD) – drugi grafički jezik za PLC programiranje, koji obuhvata veliku biblioteku funkcionalnih blokova, počev od jednostavnih logičkih blokova: I, ILI, komplementa, ekskl. ILI, flip-flopova, brojača, pomeračkih registara, i dr., pa sve do veoma kompleksnih upravljačkih blokova. FBD jezik omogućuje medjusobno povezivanje postojećih bibliotečnih funkcionalnih blokova u cilju kreiranja veoma složenh kontrolno-upravljačkih algoritama. FBD podsećaju u mnogome postojeće alate za kreiranje elektrinih i elektronskih šema i dijagrama, i slično ovim alatima i FBD podržava emulaciju, validaciju podataka, funkcionalna testiranja i otkrivanje grešaka.

Struktuirani tekst (ST) – tekstualni jezik za PLC programiranje višeg nivoa apstrakcije, koji podseća na Pascal, i koji je veoma fleksibilan i intuitivan za efikasno pisanje kontrolno-upravljačkih algoritama. ST koristi uslovne i bezuslovne programske operatore koji obezbedjuju jednostruka i višestruka logička grananja i petlje u programu. Obučeni programeri često smatraju da ST jezik predstavlja najbolji alat za PLC programiranje. Kada se koristi i simboličko adresiranje, ST programi podsećaju na niz opisnih rečenica, što ih čini razumljivim i prihvatljivim i za programere početnike.

Nezavisno od toga koji se programski PLC jezik koristi, krajnji rezultat predstavlja kompilirani upravljački PLC kod koji se prenosi10 na sistem ATLAS i upisuje u postojeću fleš memoriju, čime postaje integralni deo ATLAS firmvera. ATLAS je u potpunosti opremljen potrebnim alatima za prevodjenje PLC programa, konverzije PLC dijagrama i koda izmedju pojedinih PLC jezika, i alatom za spuštanje PLC koda na sam sistem.

2.2.3.3 Lokalno izveštavanje

ATLAS podržava lokalna prezentiranja podataaka i rayličite vrste izveštavanja na: o Štampačima o Video terminalima (X terminali) o Drugim medijima uz potrebnu kastomizaciju.

10 Uobičajeni naziv je “spuštanje koda na uredjaj”, što potiče od engleske reči “download”, iako se za ovaj konkretni postupak koristi engleski naziv “code upload”, pa bi korektniji prevod bio “podizanje koda ...”.


U slučajevima kada se traže lokalna izveštavanja, sistem ATLAS se može konfigurisati i proširiti sa jednim ili više USB (što je uobičajeno) ili mrežnih štampača, video monitorom, ili opcijski X-terminalskim video displejima. Nezavisno od korišćenih medija, fleksibilna i razumljiva lokalna prezentacija podataka je ostvarljiva i u potpunosti podržana. Primeri lokalnog izveštavanja su:

• redovni dnevni izveštaji, • periodični štampani pregledi, i izveštavanje na zahtev, • HRD izveštaji, • dijagnostiško izveštavanje, • izveštavanje o kontrolno-upravljačkim aktivnostima, • različita lokalna upozorenja i alarmi.

2.2.4 Mrežna i daljinska komunikacija

ATLAS je projektovan za potrebe distribuiranog pogonskog upravljanja, posebno u velikim geografski razudjenim procesima. Logično da je i mogućnost fleksibilne distribucije resursa sistema ATLAS bio jedan od ključnih elemenata u njegovom dizajniranju, što je i rezultovalo u ostvarenju pouzdane i efikasne serijske i mrežne komunikacije u okviru sistema:

• Medjusobno povezivanje pojedinačnih ATLAS uredjaja/sistema u lokalu. Ovakva direktna TCP/IP mrežna komunikacija omogućuje operativno grupisanje autonomnih učesnika i formiranje većih upravljačkih sistema: ATLAS klastera, koje karakteriše velika procesna moć, optimalna raspodela resursa, mogućnosti udvajanja kritičnih resursa i visoko-pouzdana rešenja. Ključni element ovakvog grupisanja predstavlja brza i pouzdana TCP/IP mreža koja integriše pojedinačne ATLAS uredjaje u jedinstveni kontrolno-upravljački sistem veće ukupne procesne snage za uspešan rad u realnom vremenu.

• Komunikacija sa nadredjenim upravljačkim centrima, u distribuiranim jednonivoiskih i hijerarhijskim upravljačkim sistemima. Prenos podataka na daljinu je obezbedjen uz stalni dvosmerni protok komunikacionih, upravljačkih i podataka iz procesa. Ova dvosmerna serijska komunikacija se odvija po principu poziv/odziv (“request/response”), upravljana iz nadredjenog upravljačkog centra. To je tradicionalni RTU način komunikacije, gde se pojedini RTU entiteti tretiraju kao “spoljne stanice”, identifikovane jedinstvenom RTU adresom (ID brojem). Daljinski saobraćaj je podržan odgovarajućom telekomunikacionom opremom (serijskim asinhronim modemima), dok primenjeni protokol razmene podataka kompenzira male brzine prenosa podataka. Za tu svrhu razvijen je i interni ATLAS-IEC protokol, koji je kompatibilan i u potpunosti odgovara preporukama IEC 870-5-101 standarda, koji se dokazao u praksi tokom svoje uspešne višegodišnje primene.


• Postojeći ATLAS-IEC protokol se može enkapsulirati (ugraditi) u TCP/IP protokol i koristiti u TCP/IP okruženju. To praktično znači da se daljinska razmena podataka sa udaljenim centrom/centrima može ostvariti i posredstvom postojeće internet infrastrukture (što danas predstavlja vrlo realan scenario). Korišćenjem VPN linka (“virtual private network”), moguće je ostvariti privatni virtuelni prenosni put izmedju sistema ATLAS i udaljenog upravljačkog centra, uz potpuno obezbedjenje intergriteta podataka u razmeni. Koristi od ovakvog pristupa su očigledne, a sama razmena podataka bolja u mnogim aspektima: veće brzine prenosa, efikasnost, cena, čak i pouzdaniji i sigurniji prenos podataka pod odredjenim uslovima.

2.2.5 Online testiranja i dijagnostika

Sistem ATLAS je pod neprekidnim autonomnim nadzorom, testiranjem i detekcijom potencijalnih grešaka i kvarova u svom radu. Veći broj predvidljivih hardverskih i programskih grešaka i nekatastrofalnih kvarova mogu biti blagovremeno detektovani, uz odgovarajuće lokalno i daljinsko izveštavanje. Svaki detektovani problem se automatski analizira i, ako je moguće, preduzima odgovarajuća preventivna akcija: samo-korekcija, funkcionalna samo-izolacija, blokiranje, deaktiviranje, i drugo. Na najvišem nivou obavlja se neprekidni nadzor ispravnog rada sistema uz pomoć posebne hardverske jedinice: za kontrolu vremena izvršenja programa11. Ugradjena on-line dijagnostika je zasnovana na inherentnim SNMP karakteristikama12 primenjenog hardvera, ili test-procedurama karakterističnim za RTU opremu.

Evo kratkog pregleda:

o Kontinuirani nadzor napojnih jedinica (svi naponi napajanja) i automatsko upozorenje ili blokiranje kada je potrebno. U slučaju redundantnog napajanja obezbedjeno je i automatsko prebacivanje napajanja.

o Periodična provera ulaznog dela procesnog interfejsa (sprege sa procesom) – u slučaju otkrivenog kvara: neispravni ulazni modul se suspenduje iz daljeg rada, signalizira pripadajućim LED indikatorom, i o kvaru obaveštava lokalno i daljinski.

o Periodična provera izlaznog dela procesnog interfejsa (sprege sa procesom) – u slučaju otkrivenog kvara: neispravni izlazni modul se signalizira pripadajućim LED indikatorom i o kvaru obaveštava lokalno i daljinski, dok se neispravni izlazni modul blokira i isključuje iz daljeg rada.

o Periodična provera ispravnog rada komunikacionih, serijskih i mrežnih, portova i pripadajuće komunikacione opreme.

11 U pitanju je harversko-programski sklop poznat kao “Watch-Dog Timer - WDT” – ako dodje do nekakvog ozbiljnog problema i zastoja u radu sistema, WDT automatski resetuje i restartuje sistem u cilju povratka u normalni režim rada. 12 SNMP - Simple Network Management Protocol – nove tehnologije podržavaju SNMP standard.


o Online provera centralnih kontrolera i lokalne magistrale procesnog interfejsa, uz automatsko izolovanje neispravnih modula i drugih komponenata, uz lokalno i daljinsko obaveštavanje.

o Perodična provera važnih računarskih resursa: RAM, PROM i fleš memorije, i sistemskih periferija, praćenih odgovarajućom povratnom korektivnom akcijom: odvajanje, blokiranje, suspendovanje, resetovanje, i drugim što je već moguće, uz lokalno i daljinsko obaveštavanje..

Postojeća on-line dijagnostika čini sistem ATLAS robusnijim u eksploataciji, dok rana detekcija predvidljivih grešaka i nekatastrofalnih kvarova sa upozorenjem (ponekada čak i sa automatskom korekcijom) značajno povećava raspoloživost sistema – u odredjenim situacijama sistem je popravljen i pre nego što je otkazao.

2.3 Osobine sistema

ATLAS predstavlja savremeni sistem za nadzor i upravljanje industrijskim i elektroenergetskim objektima, posebno projektovan za najzahtevnije i najsloženije uslove procesnog okruženja. Da bi uspešno postigao ovaj cilj, ATLAS mora da zadovolji niz krajnje oštrih operativnih i eksploatacionih zahteva, što podrazumeva i odgovarajuće vrhunske osobine samog sistema. Evo kratke liste osnovnih osobina sistema ATLAS:

Fleksibilnost – zasnovana na fleksibilnoj organizaciji hardvera i softvera (firmvera), uz potpuno zadovoljenje vodećih industrijskih i RFC (Request for Comments) standarda, ATLAS obezbedjuje veliku fleksibilnost u primeni, i mogućnost jednostavne nadradnje ili razgradnje u eksploataciji.

Skalabilnost – zasnovana na modularnoj arhitekturi hardvera, uz odgovarajuću programsku (firmversku) podršku različitim konfiguracijama sistema ATLAS od najednostavnijih uredjaja sa jednim modulom, do klaster grupisanja oko brzih računarskih mreža.

Konektivnost – velike mogućnosti povezivanja zasnovana na projektovanoj arhitekturi hardvera i firmvera koji obezbedjuju višestruke načine pouzdanog komuniciranja, kao i punu TCP/IP podršku umrežavanju, uz poštovanje i primenu 7-novovskog ISO OSI referentnog modela i drugih postojećih komunikacionih standarda.

Modularnost – zasnovana na modularnoj strukturi i arhitekturi hardvera i firmvera, uz implementaciju vodećih industrijskih i RFC (Request for Comments) standarda i preporuka, obezbedjena je jednostavna modularna izgradnja sistema ATLAS, kao i kasnije nadgradnje, dopune, inovacije i zamene u eksploataciji.

Pouzdanost – zasnovana na redundantnim arhitekturama sistema: dualna, master/slave, vruća rezerva, uz obezbedjeno prebacivanje rada u slučaju kvara (automatsko ili ručno).


Auto-dijagnostika – zasnovana na neprekidnom online auto-nadzoru rada, ugradjenoj dijagnostici i sposobnosti predvidjanja kvarova.

Lako održavanje – zasnovano na modularnoj organizaciji sistema ATLAS, ugradjenoj auto-dijagnostici, zameni modula i postojanju odgovarajućih alata za testiranje i odr-avanje sistema.

Raspoloživost – zasnovana na velikoj inherentnoj pouzdanosti sistema ATLAS i mogućnosti lakog održavanja i brzog i blagovremenog intervenisanja na sistemu.

Kastomizacija – izgradnja sistema ATLAS po posebnom zahtevu i za posebne potrebe korisnika je moguća zahvaljujući otvorenosti sistema po pitanju prilagodjenja modularnog firmvera, ugradjene PLC podrške i mogućnosti uvodjenja novih funkcionalnih programa.

Otpornost – mogućnost primene u najoštrijim abijentalnim uslovima najzahtevnijih procesa zasnovana je na robusno projektovanom hardveru sistema ATLAS, kao rezultat višegodišnjeg akumuliranog iskustva iz eksploatacije, punog poštovanja postojećih standarda, primene savremenih tehnologija i obavljenih atestiranja.

Efikasnost – zasnovana na snažnom računarskom hardveru i pratećoj programskoj podršci (komunikacije, baze podataka, MMI ‘ interfejs sa korisnikom, itd.).

Kapacitet – zasnovan na velikim pojedinačnim kapacitetima procesnog interfejsa (sprege sa procesom) i mogućnostima lokalnog umreženja i grupisanja u još veće ATLAS klaster sisteme.

Lokalno i daljinsko upravljanje – zasnovano na inherentnim RTU i PLC mogućnostima, koji čine sistem ATLAS pogodnim za autonomno lokalno upravljanje, i/ili učešće u velikim distribuiranim i hijerarhijskim upravljačkim sistemima.

Ekonomičnost – zasnovana na posebnom namenskom dizajnu sistema ATLAS, raspoloživoj standardnoj hardverskoj i programskoj podršci, i mogućnosti kastomizacije sistema za potrebe korisnika.

Zaštita životne sredine – sistem ATLAS pripada grupi “zelene opreme” uz puno poštovanje postojećih EPA (Environment Protection Agency) preporuka, i ispunjava uslove za minimalnu potrošnju električne energije, toplotnu disipaciju i EMI zračenja.

2.4 Organizacija sistema

Sistem ATLAS se sastoji od većeg broja gradivnih komponenata koje su medjusobno spregnute na optimalan način radi zadovoljenja postojećih operativnih zahteva u specifičnom pogonskom okruženju (procesu). Pri tome postojeća otvorenost i fleksibilnost sistema omogućuju različite pristupe hardversko/programskoj organizaciji sistema u cilju ispunjenja različitih zadataka, što čini sistem ATLAS pogodnim za različite primene.

Svaka od ATLAS komponenata obuhvata dva gradivna dela: osnovni hardver, i odgovarajuću programski podršku (softver). Strogo govoreći, ATLAS predstavlja programski upravljani sistem, čuju osnovu čini programabilni hardver koji se sastoji od nekoliko računarskih modula i niza programski-kontrolisanih modula procesnog interfejsa. To znači da rad pojedinih hardverskih modula, kao i sama konfiguracija sistema ATLAS, direktno zavise od prateće programske podrške – program je taj koji čini osnovni hardver aktivnim i funkcionalnim13. Činjenica da je interni kontrolno-upravljački program smešten “u silicijumu” (nedestruktivnoj memoriji sistema) i da je nepromenljiv tokom redovnog rada sistema, čini da se ovakva programska podrška identifikuje kao “firmver”14. .

2.4.1 Organizacija hardvera sistema ATLAS

ATLAS predstavlja namenski procesni računar, koji je projektovan za najoštrije procesne uslove (ambijentalne i eksploatacione). Sama organizacija hardvera, u suštini odgovara uobičajenoj arhitekturi procesnih računara i može se dekomponovati u nekoliko funkcioanlnih delova, kao što je predstavljeno na Slici 2.1.

o Napajanje – PSU (Power Supply Unit)

o Centralna računarska jedinica – CRJ

o Procesni interfejs – veći broj različitih ulazno/izlaznih modula sprege sa procesom.

Slika 2.1: Uprošćeni prikaz organizacije hardvera sistema ATLAS

Predstavljena organizaciona podela sistema ATLAS je veoma opšta i strogo funkcionalna. Navedeni funkcionalni delovi se medjusobno značajno razlikuju po pitanju veličine, složenosti i karakteristika. 13 Isti hardver može da obavlja veoma različite funkcije, u zavisnosti od primenjenog programa. 14 U skladu sa usvojenim terminima za hardver i softver (engl. “hardware & software”) uveden je i poseban termin firmver (engl. “firmware”) za ovakve slučajeve.



2.4.1.1 Napajanje - PSU

Napajanje - PSU15 obezbedjuje neprekidno napajanje električnom energijom svih delova sistema ATLAS: centralne računarske jedinice (CRJ) i procesnog interfejsa (PI). U zavisnosti od konfiguracije i izvodjenja sistema, napajanje može biti realizovano kao jednostruki ili udvojeni (redundantni) izvor napajanja, više povezanih izvora napajanja (u slučaju velike potrošnje), kao integralni deo CRJ, ili bilo koja kombinacija prethodnog. Izvor napajanja može biti izveden u posebnom reku (krletki), polu-reku, kao zasebni modul-štampana ploča, ili n apojna jedinica za montažu sa zadnje strane ormana. Nezavisno od konkretne izvedbe, oblika, veličine i specifikacije, napajanje predstavlja nezaobilaznu komponentu i igra važnu ulogu u celokupnom ponašanju sistema.

2.4.1.2 Centralna računarska jedinica - CRJ

Centralna računarska jedinica – CRJ predstavlja centralnu i ključnu ATLAS komponentu – “srce” i “mozak” sistema. CRJ je programska komponenta sistema koja čuva ATLAS firmver i kontroliše rad svih ulazno/izlaznih modula procesnog interfejsa, rukuje internim bazama podataka i upravlja daljinskom i mrežnom komunikacijom. Postoje dve osnovne CRJ varijante sistema ATLAS:

Namenski industrijski PC računar, nazvan ATLAS-CPU – interna arhitektura CRJ može biti bazirana na industrijskoj ISA magistrali (PCI na poseban zahtev). Zadržana je potpuna kompatibilnost u odnosu na sve postojeće standarde industrijske verzije PC računara, čime su omogućene buduće dogradnje, zamene i proširenja.

PC kompatibilni mikroračunar realizovan na jednoj štampanoj ploči, nazvan ATLAS-XP2 – projektovan da zadovolji prosečne potrebe malih, i manjih srednjih upravljačkih sistema. Arhitektura računara je kompatibilna sa PC104 magistralom, sa nakačenom mikroprocesorskom karticom (tzv. “piggy-back” rešenje) i ekstenderom za dopunske PC104 kompatibilne kartice.

Više ATLAS CRJ jedinica se može grupisati u klaster u cilju izgradnje snažnijeg sistema ATLAS, efektivno podižući procesne mogućnosti sistema da zadovolje gotovo svaki upravljački zahtev i u najsloženijim procesima, ili kako se to “pežurativno” može formulisati: “iznad bilo koje realne potrebe u upravljanju procesima”.

U obe navedene varijante, ATLAS CRJ predstavlja kastomizirani namenski PC kompatibilni računar bez čvrstog diska. Umesto diska, CRJ sadrži nedestruktivnu fleš memoriju u kojoj je smešteno “portirano” prekrojeno OS jezgro (“kernel”) koje obezbedjuje neophodno programsko RTE16 okruženje za izvršenje aplikativnih programa, razvijenih za potrebe efikasne akvizicije padataka i upravljanja procesima. 15 PSU – skraćenica engleskog naziva “Power Supply Unit” 16 RTE – skraćenica engleskog termina “Run-Time Environment”, kojom se označava postojanje programskog okruženja za uspešno izvršavanje programa


2.4.1.3 Procesni interfejs – PI Procesni interfejs - PI čini veći broj ulazno/izlaznih modula preko kojih se ostvaruje sprega sa procesom, odnosno sprega izmedju procesorskog/računarskog dela sistema i industrijskog ili elektroenergetskog postrojenja. U zavisnosti od smera kretanja podataka u toj sprezi (u ili iz sistema), PI moduli se mogu grupisati na:

• Ulazni PI moduli prikupljaju pogonske podatke iz različitih industrijskih i elektroenergetskih procesa u realnom vremenu, koji se zatim predaju računarskom delu ATLAS-CRJ na dalje rukovanje i obradu.

• Izlazni PI moduli izdaju (isporučuju) podatke u proces (postavne vrednosti, upravljački podaci i indikatorske veličine) u realnom vremenu, koji najčešće uzrokuju odredjene promene stanja i statusa procesa.

Ulazni podaci iz procesa obuhvataju normalizovane i standardizovane digitalne i analogne električne signale koji odgovaraju različitim fizičkim pogonskim veličinama. Sama normalizacija podataka se obavlja posebnom opremom (releji, transduseri, konvertori, transformatori, itd.) koja ne pripada sistemu ATLAS. ATLAS PI moduli su kompatibilni sa svim postojećim industrijskim i elektroenergetskim snandardima i preporukama, uključujući i zahtevana kondicioniranja ulaznih signala, galvanska odvajanja, tačnost i rezolucije konverzija podataka, koja se obavljaju na samim modulima. Izlazni podaci za proces obuhvataju analogne i digitalne postavne vrednosti, impulsne (uključi/isključi) i trajne komande, AGC komande i druge analogne i digitalne regulacione i indikatorske podatke. Imajući na umu značaj pogonskog komandovanja i posledica koje ono ima na proces, posebna pažnja se mora posvetiti integritetu i sigurnosti svih izlaznih podataka. 2.4.1.3.1 Ulazni PI moduli

Raznovrsnost ulaznih podataka iz procesa prati i raznovrsnost ulaznih PI modula, jer ne postoji nekakav “univerzalni ulazni PI modul” koji bi bio u stanju da prihvati i obradi sve mogiće ulazne signale iz procesa. Ipak, zahvaljujući postojećoj programabilnosti ATLAS PI modula, izdvajaju se tri hardverska tipa ulaznih PI modula17:

Analogni ulazni moduli (AUM) – više tipova modula projektovanih da prihvate i prilagode standardni normalizovani strujni ili naponski signal iz procesa, i obave konverziju u digitalni numerički podatak pogodan za dalju lokalnu obradu. Standardno je primenjena 12-bitna AD konverzija koja obezbedjuje tačnost podataka od 0,2%, što zadovoljava u najvećem broju slučajeva. Potrebno galvansko odvajanje i brzine skaniranja se ostvaruju na različite načine.

Posebna pažnja je posvećena: • kastomizaciji konverzije ulazne struje u

naponski merni opseg; • merenju temperatura - Pt-100 i termoparovi;• pojedinačnim ili grupisanim letećim

kondenzatorima; • pojedinačna ili zajednička AD konverzija; • glavanskom odvajanju (pre ili posle AD

konverzije).

17 Postoje razlike izmedju pojedinačnih modula istog tipa, kao i mogućnost manjih podežavanja na samim modulima


Digitalni ulazni moduli (DUM) – više tipova modula projektovanih za skaniranje i filtriranje binarnih naponskih signala iz procesa. Razlike izmedju postoječih DUM modula se odnose na: • vrednost napona ulaznih signala; • galvansko odvajanje signala; • kapacitet modula (broj ulaznih signaala); • filtriranje signala; • brzine skaniranja ulaznih signala.

Digitalni ulazni signali se skaniraju u oktetima (jedan bajt), ili kao multipli bajta.

Brojački ulazni moduli (BUM) – više tipova modula projektovanih da filtriraju i prebrojavaju (sumiraju) ulaznu sekvencu impulsnih signala iz procesa. Prebrojavanje ulzanih signala je autonomno, hardverski ili programski kontrolisano. Različiti BUM parametri su podešljivi i programabilni: • filtriranje ulaznih signala; • tip i opseg brojanja; • numeričke konverzije; • galvansko odvajanje signala.

Značaj i osetljivost brojačkih podataka uslovaljava potrebu za strogim i preciznim podešavanjima modula, i zadovoljenjem postojećih standarda i preporuka.

2.4.1.3.2 Izlazni PI moduli

U slučaju izlaznih ATLAS PI modula, postoje dva osnovna tipa: analogni i digitalni izlazni PI moduli. Medjutim, u okviru ova dva tipa modula ima veći broj različitih hardverskih rešenja:

Analogni izlazni moduli (AIM) – više tipova modula projektovanih za izdavanje standardnih referentnih strujnih ili naponskih signala u proces, za potrebe analognih regulatora ili indikatora. Zahtevana operativna fleksibilnost modula se postiže hardverskim podešavanjem ili programskim kontrolom, a odnosi se na: • opseg izlaznog signala; • tačnost izlaznog signala; • usaglašavanje impedansi; • galvansko odvajanje signala.

Digitalni izlazni moduli (DIM) – više tipova postavnih i komandnih modula. Funkcionalna raznolikost komandnih naloga uslovljava i raznolikost odgovarajućih DIM modula. Razlike u harverskom dizajnu modula su posebno izražene po pitanju izdavanja komandnih signala u proces: • tranzistorski ili relejni izlazi; • trajni ili impulsni izlazi; • fiksni ili modulisani izlazi; • jednostepena ili dvostepena operacija; • galvansko odvajanje izlaza; • opseg naposnkih izlaza.

Drugi specijalizovani PI moduli – postoji odredjeni broj specijalizovanih modula (kao što je npr. modul za GPS sinhronizaciju vremena), dok se drugi mogu realizovati na zahtev. Generalno, pristup je da se svi specifični zahtevi prebace u domen programiranja – medjutim, ponekad to nije moguće (najčešće zbog postojećih vremenskih ograničenja), i tada je jedino reženje dizajniranje novog PI modula.


2.4.2 Organizacija programa (firmvera) sistema ATLAS

Kada se govori o sistemu ATLAS, uglavnom se misli na njegov hardver i tehničke i ekploatacione karakteristike. Medjutim, ATLAS prestavlja i složeni i moćni programski sistem – bez te programske podrške svi navedeni hardverski moduli bi predstavljali bezživotne i bezkorisne komade neoperabilne “gvoždjurije”18. Istina, nije lako opisati na sažeti i razumljivi način razgranatu i sofisticiranu programsku strukturu i organizaciju sistema ATLAS, a još je teže razumeti u potpunosti kako je sve to integrisano u jedinstven “pametni” programski sistem. Ipak, u ovom delu se nalazi jedan takav pokušaj uprošćenog opisa programskog dela sistema ATLAS. ATLAS program je organizovan kao skup kontrolabilnih programskih entiteta specifičnih namena, koji medjusobno dele i razmenjuju podatke kroz postojeće, unapred definisane programske medjuveze (interfejse): protokole, standarde i sistemska pravila. Ovakva “modularna programska organizacija” donosi neposredne koristi po pitanju programske fleksibilnosti, skalabilnosti, lakšeg održavanja i nadgradnje, kao i u efikasnijoj i ekonomičnijoj realizaciji sistema ATLAS. Glavni programski entiteti (celine) sistema ATLAS su:

ATLAS RT JEZGRO – centralni programski deo sistemskog i aplikativnog firmvera koji obezbedjuje potrebne radne uslove (tzv. “run-time” okruženje) za uspešno izvršenje programa i rad sistema ATLAS.

ATLAS MODULI – veća zaokružena aplikativna programska celina organizovana oko odredjenog posla (ili grupe zadataka), i čiji je cilj izvršenje tog posla, odnosno grupe zadataka u okviru sistema ATLAS.

ATLAS PLUGINS – aplikativna programska celina čiji je cilj izvršenje odredjenog zadatka (ili funkcije) u okviru sistema ATLAS. Glavna karakteristika plugina jeste njegova jednostvana implementacija – kao što njegov engleski naziv na to i neposredno ukazuje (“plugin” je engleska reč za “utikač”), ATLAS plugin se može jednostavno “uključiti u”, ili “isključiti iz” firmvera sistema ATLAS.

ATLAS TOOLS – veći broj programa za konfigurisanje, PLC editovanje, dijagnostiku i održavanje, kao i drugih programa za podršku sistema ATLAS. Iako ovi programski alati formalno nisu deo firmera sistema ATLAS, oni su mu potpuno posvećeni i podržavaju njegov rad, tako da je bez njih teško i zamisliti sveobuhvatnu kontrolu sistema ATLAS. Da bi uspešno ispunili ovu svoju namenu, programske ATLAS alate prati i odgovarajući hardver opremljen potrebnim interaktivnim interfejsom prema korisniku i prema samom sistemu ATLAS.

Navedeni programski entiteti odgovaraju programskoj organizaciji “od-gore-ka-dole”, pri čemu niže navedeni entiteti mogu biti konstituenti viših programskih celina. Ovakva programska sistematizacija može pomoći u lakšem opisivanju i razumevanju programske podrške sistema ATLAS. Ona takodje direktno ukazuje i na važne osobine sistema: fleksibilnost, skalabilnost i nadgradljivost – jednostavno, zamenom odredjenog programskog entiteta, moguće je poboljšanje stare instalacije novim i boljim tehnološkim rešenjem. 18 “Gvoždjurija” i jeste originalno značenje engleske reči “hardware”.


2.4.2.1 RT jezgro sistema ATLAS

ATLAS RT (real-time) jezgro predstavlja centralni deo ATLAS programa/firmvera, i obezbedjuje neophodno programsko RTE okruženje za izvršenje ostalih aplikativnih programa u realnom vremenu. ATLAS RT jezgro uključuje kastomizirani operativni sistem – OS sa svojim kernelom, bibliotečnim funkcijama i drajverima, zatim OS “runtime-utility” programe, distributere programa i rukovanje interaptima, podršku za debagovanje programa, i druge potrebne specifične programe. ATLAS RT jezgro mora da ispuni sledeće uslove:

• Korišćenje novih tehnologija koje zadovoljavaju stroge industrijske standarde: PHMIIX POSIX (IEEE1003.1) za Linux sisteme, X Windows R11 distribuirani grafički sistem, HMIF /MOTIF 1.2.4 bazirani HMI ( Human Machine Interface) u skladu sa uputstvima iz “Motif Style Guide” i TCP/IP bazirane LAN /WAN mreže.

• Korišćenje otvorenih tehnologija koje dozvoljavaju medjusobno povezivanje hardversko/softverskih proizvoda različitih proizvodjača.

• Skalabilnost – fleksibilnu promenu veličine potrebnih resursa, jednostavna proširenja sistema, slobodno alociranje rpogramskih komponenata u okviru postojećih računarskih mreža i lako povezivanje svih sistemskih komponenata.

• Podršku za: grafičko prezentiranje podataka i štampanja.

• Primenu “windows” okruženja uz jednovremeno korišćenje više prozora za različite prikaze i izveštaje, i jednostavno prilagodjavanje potrebama korisnika.

• Punu mrežnu transparentnost, uključujući PC/MSDHMI/ WINDOWS čvorove u LAN i WLAN okruženju.

• Visoku pouzdanost u radu koja se postiže kroz redundantno konfigurisanje sistema.

• Apsolutnu sinhronizaciju vremena svih sistemskih komponenti, koja uključuje korišćenje GPS (Global Positioning System) i NTP (Network Time Protocol) tehnologija.

Postoje dve verzije ATLAS RT jezgra koje su u upotrebi:

ATLAS-MAX koristi prilagodjeni (kastomizirani) VRTX operativni sistem za rad u realnom vremenu (VRTX real-time OS). Niz godina to je bilo i jedino, ali veoma pouzdano rešenje – danas, se isporučuje samo na posebni zahtev korisnicima koji već poseduju ovakvu ATLAS opremu. VRTX je skraćenica za “Versatile Real-Time Executive”, prizvod kompanije Hunter & Ready, koja je kasnije bila kupljena od strane druge kompanije Mentor Graphics.


ATLAS-MAX/RTL koristi prilagodjeni (kastomizirani) Real-Time Linux operativni sistem, odakle i potiče sufiks “RTL” u imenu. Ovaj proizvod otvorenog koda (”open source”) je prenesen i instalisan (portiran) na ATLAS-MAX hardver, čime su stvoreni programski uslovi za uspešno korišćenje najsavremenijeg računarskog hardvera čije se sve novije verzije pojavljuju na tržištu svake godine. Rezultat je bio kompatibilni, ali savremeniji i moćniji RTU/PLC sistem, koji danas predstavlja standardni ATLAS proizvod.

2.4.2.2 Aplikativna programska podrška sistema ATLAS

Najviši nivo u programskoj hijerarhiji ATLAS firmvera predstavlja aplikativna programaka podrška sistema ATLAS. Ona obuhvata veliki broj aplikativnih programa, pri čemu opseg njihove primene varira izmedju različitih konfiguracija sistema ATLAS. Dok su odredjeni programi standardni u svakoj primeni, drugi su opcijski i koriste se samo po potrebi i na poseban zahtev. Generalno, struktura aplikitavnog programskog paketa sledi funkcionalnu specifikaciju sistema ATLAS – svaka prepoznatljiva funkcija sistema je podržana odgovarajućim skupom aplikativnih programa. U skladu sa ranijim opisom “modularne programske organizacije”, sada se može uvesti novi pojam: “funkcionalni programski modul”. Kao glavni funkcionalni programski moduli izdvajaju se:

o Kontrola procesnog interfejsa – više programskih modula za kontrolu rada postojećeg hardvera procesnog interfejsa: akviziciju analognih, digitalnih i brojačkih pogonskih podataka, i analogno i digitalno pogonsko upravljanje. Ova kratka uopštena lista se dalje deli na mnoštvo manjih specifičnih zadataka vezanih za pojedinačne PI module, i predstavlja pravi programerski izazov. Sve obrade podataka: selekcija, detekcija, filtriranja, identifikacija, validacije i ostalo se moraju obaviti u realnom vremenu, a sva vremenska i procesorska ograničenja prevazići u svakom trenutku i pod svim uslovima. Akvizirani “sirovi” pogonski podaci se interno smeštaju u memorijsku bazu podataka19 spremni za dalje obrade i prenos na daljinu. Sa druge strane izdavanje kontrolnih i komandnih naloga može biti inicirano lokalno ili daljinski, uz neophodne medju-korake u validaciji i verifikaciji podataka, kao i prihvata povratnih informacije iz procesa. Razmena podataka izmedju programskih modula se prevashodno odvija kroz postojeću bazu podataka, ali i uz asistenciju drugih programskih komunikacionih mehanizama: zajedničke deljive memorije (“shared memory”), semafora, flagova i slično.

o Lokalne obrade podataka – čine drugi kompleksni posao koji se mora obaviti efikasno i pouzdano. I ovaj posao obuhvata više programskih modula za ispunjenje pojedinačnih faza obrada podataka. Ono što je ovde specifično jeste činjenica da je obrada podataka isključivo programski posao, nezavistan od samog PI hardvera. Ulazni i izlazni podaci obrada se uzimaju i vraćaju u bazu podataka20, a sve ostalo je specificirano u okviru samih programa. Tri glavne grupe potrebnih obrada se izdvajaju:

19 Umesto “baza podataka” adekvatniji opis bi bio “pul podataka” (engl. “data pool”) 20 Treba imati u vidu da se interna programska organizacija sistema ATLAS oslanja na više namenskih baza podataka (pulova podataka), tako da je korektnije za bazu podataka koristiti množinu


RTU obrade podataka, obuhvataju lokalne obrade akviziranih pogonskih podataka (podataka iz procesa) za potrebe daljinskog prenosa u nadredjene kontrolno-upravljačke centre, kao i daljinskog upravljanja procesima. Pogonski podaci različite vrste i porekla podležu različitima obradama (po pitanju procedura i kriterijuma), što uslovlajava potrebu za brojnim lokalnim programskim podešavanjima (granice, HRD registracija, izbor podataka, identifikacija, itd.), što treba uraditi u vreme konfigurisanja i inicijalizacije sistema.

PLC obrade podataka, obuhvataju lokalne programske tehnike za implementaciju lokalno-specifičnih upravljačkih algoritama u veoma osetljivom domenu automatskog autonomnog izdavanja komandnih pogonskih naloga. Ove programski i procesno intenzivne obrade podataka predstavljaju pravi izazov pred sistemom ATLAS, i zahtevaju dopunske, “pametne” alate u praktičnoj primeni. Upravljački PLC algoritmi se kreću od trivijalnih komandnih blokada i leder diajgrama, do veoma kompleksnih i sofisticiranih FBD i ST algoritama.

Ponekad lokalne obrade podataka zahtevaju i lokalna izveštavanja, najčešće u formi štampanih izveštaja. Da bi se dobili razumljivi i za korisnika upotrebljivi izveštaji, potrebno je obezbediti oderedjeni nivo lokalnog programiranja i dopunskih obrada podataka direktno zavisnih od konkretne implementacije.

o Lokalna i daljinska komunikacija – dvosmerna razmena podataka je standardni posao sistema ATLAS, podržan od strane komunikacionih programskih modula, koji slede preporuke sedmo-nivoiskog ISO/OSI referentnog modela21. Dva tipa komunikacionih kontrolera su potpuno podržana: asinhroni serijski (prvenstveno za potrebe daljinske komunikacije preko modema) i TCP/IP mrežna komunikacija (prvenstveno za LAN i WAN komunikaciju). Medjutim, oba tipa komunikacije mogu biti kombinovana i korišćena za lokalni i daljinski prenos podataka na više različitih načina. Primenjeni protokoli u razmeni podataka su usaglašeni sa postojećim standardima, i omogućuju jednostavno povezivanje sa nadredjenim upravljačkim i distributivnim centrima, kao i korićenje raznovrsne komunikacione opreme različitih proizvodjača. Podržana serijska master-slave komunikacija je zasnovana na internom ATLAS-IEC protokolu, koji poštuje preporuke IEC 870-5-101 standarda. Ukoliko postoji TCP/IP mreža, moguća je enkapsulacija ATLAS-IEC protokola u TCP/IP protokole i obezbedjenje ekstremno brze komunikacije. Drugi podržani protokoli su: IEC 60870-5 serija, IEC 61850, OPC, ASEA/SINDAC 9000, DNP 3.0, MODBUS, BACNET i EASYIP. Lokalna mrežna komunikacija u potpunosti podržava četvoro-nivoiski TCP/IP stek22 i odgovarajuće RFC23 preporuke.

o On-line testiranje i dijagnostika – ova važna i “skrivena” grupa programskih modula čini da sistem ATLAS predstavlja stvarno pouzdanu i “fault-tolerant”-nu

21 International Standard Organization / Open System Interconnection Reference Model – sedmo-nivoiski ISO/OSI referentni model obuhvata standardnu specifikaciju komunikacione programske podrške 22 TCP/IP Stack Architecture – četvoro-nivoiski TCP/IP stek predstavlja alternativni komunikacioni model direktno primenljiv kod TCP/IP organizacije 23 RFC – Request for Comments, nezvanična Biblija novih tehnologija


opremu. Istovremeno ovi programski moduli podupiru i redundantne visoko-pouzdane konfiguracije sistema, preventivno održavanje i, shodno tome, povećanu raspoloživost sistema. Oni neprekidno nadgledaju sve bitne aktivnosti sistema (direktno ili indirektno), uz rano upozorenje ili alarmiranje kada uoče neki problem u radu. U pojedinim kritičnim situacijama, čak se i pokušava sa on-line otklanjanjem problema, resetovanjem pojedinačnih hardverskih i programskih komponenata, preventivnom izolacijom i blokadom programa, pa sve do rebutovanja/restartovanja celokupnog sistema ATLAS.

2.4.2.3 Programski alati sistema ATLAS

U svojoj osnovi, postojeći ATLAS programski alati predstavljaju snažne autonomne programske sisteme koji se i izvršavaju na odvojenoj računarskoj platformi. Medjutim, ovi alati bi bili neupotrebljivi bez saradnje i odgovarajuće podrške samog sistema ATLAS – svaki alat mora biti prepoznat i prihvaćen od sistema na koji se vezuje. Ova podrška se kreće od kontrole komunikacije i razmene podataka, pa sve to potrebe za instalisanjem složenih programskih klijenata na strani sistema.

Tri osnovna tipa programskih alata sistema ATLAS su na raspolaganju:

• Alati za nadzor rada i dijagnostiku Ovi alati se u najvećoj meri oslanjaju na interne mogućnosti merenja performansi sistema ATLAS (interni task menadžeri, kontrola izvršenja programa i statistika, merenje performansi, i drugi interni Linux alati i komande), koje se onda interpretiraju na za korisnika razumljiv način.

• Alati za PLC editovanje i proveru rada Fokus ovih alata su programske mogućnosti sistema ATLAS, i supervizija primenjenih kontrolno-upravljačkih algoritama (pojedinačno i grupno izvršenje komandi, blokada komandi, i druge slične aktivnosti). Izrada kontrolno-upravljačkih algoritama uvek zavisi od lokalnih uslova procesnog okruženja, i mora biti koordinisana sa tekućim statusom procesa dobijenim kroz komunikaciju sa sistemom ATLAS. Očigledno da lokalni program rada sistema ATLAS u velikoj meri utiče na samu proceduru interaktivnog PLC programiranja.

• Alati za razvoj programa Ovu grupu alata čine programi višeg nivoa nadzora rada koji se koriste tokom razvoja i izrade programske podrške sistema ATLAS, kao što su: ICE emulatori i drugi simulatori, najčešće proizvedeni i isporučeni od strane specijalizovanih proizvodjača ove vrste programske opreme. Ovi alate veoma zavise od hardverskog dizajna samog sistema ATLAS, i arhitekture primenjenog računara. Koriste se tokom razvoja, proizvodnje i integracije sistema ATLAS, a nikada tokom ekploatacije.

3. TEHNIČKI OPIS

3.1 Električne i eksploatacione karakteristike

3.1.1 Napajanje

Ovde je prikazan jedan tip izvora napajanja, nazvan NAP03. Ovaj izvor je realizovan kao štampana ploča (standardne visine 6HE24), i može se jednostavno utaknuti sa prednje strane reka (krletke) visine 6HE. Vrlo je jednostavan za održavanje. Razvod napajanja je izveden posebnog konektora napajanja montiranog na prednjoj ploči izvora (beli konektor u donjem desnom delu). Postoji više različitih tipova izvora napajanja koji se mogu koristiti u sistemu ATLAS. Ovaj tip izvora je veoma pogodan u primenu zbog svojih standardnih dimenzija i kompaktnog smeštaja.

Specifikacija napajanja:

Ulazni napon napajanja: 220 VAC ±10%, 110VAC and 110/220 VDC na zahtev

Izlazni naponi napajanja: +5 VDC / 15A, +12 VDC / 8A ili 24 VDC / 4A)

Frekvencija: 50/60 Hz ± 1%

Distorzija: < 5 %

Potrošnja: tipično, 25 W za CCU i 15 W za svaki PI U/I rek

Temperatura: 0 – 50 C

Galvansko odvajanje: 2 KV izmedju ulaznog i izlaznih napona napajanja

Zaštita od kratkog spoja: ugradjena

Specijalna izvodjenja: na zahtev Napomena: Napajanje se u daljem tekstu označava skraćenicom PSU (od engleskog naziva: „Power Supply Unit“). 3.1.2 Centralna računarska jedinica Dva tipa centralne računarske jedinice (CRJ) su u upotrebi, a koriste se u skladu sa potrebama u konkretnoj primeni sistema ATLAS:

o Industrijski PC računar – ATLAS CPU o Mikroračunarski modul – ATLAS XP2


24 6HE predstavlja standardnu oznaku za visinu štampane ploče od 233,4 mm

3.1.2.1 ATLAS CPU – Industrijski PC računar

Projektovan za potrebe visoko-zahtevnih primena, ATLAS-CPU obezbedjuje veliku procesnu snagu, fleksibilnost i pouzdanost u radu u najoštrijim uslovima okruženja. Obuhvata više namenskih modula kompatibilnih sa standardnom PC arhitekturom (neki od ovih modula su opisani u tekstu koji sledi), koji su smešteni u kompaktno i robustno kućište zaštićeno od elektro-magnetnih smetnji (EMI), pogodno za primenu u industrijskim i elektro-energetskim objektima.

Specifikacija modula industrijskog PC računara:

o Industrijski procesorski modul (ATLAS-CPU) (Napomena: minimalni zahtevi)

Mikroprocesor: AMD® Geode GX-466 processor 333MHz

Sistemski sat: 333 MHz

Memorija: RAM.128 Mb na ploči, 1x200-pin SO-DIMM DDR 266MHz do 512MB

SSD: CF Type II

Interapti: 16

Magistrala i slotovi: industrijski ISA - 6 slotova (opcija: PCI)

WD Timer (WDT): 15 ms rezolucija

RT sat (RTS): 1 ms rezolucija

Eksterni interfejsi: 2xserijski RS 232C, 1xRS-232/422/485, 2xUSB, 2x100 bps UTP (RJ45), 1xparalelni, VGA, tastatura & miš (opcije), DVD (opcija)

o Modul memorijskog proširenja (MEM1M)

RAM 1M

Baterijski napajani RAM

1M

RT sat (RTC) opcija


o Kontroler signala za procesni interfejs (Gateway - PTA02) Napomena: tehničke karakteristike kontrolera pogledati u 3.1.3.1

o Serijski komunikacioni kontroler i modem (AMD-AMS)

• Standard: V.23 • Brzina: 1200 bps • Tip prenosa: asinhroni • Način prenosa: puni ili polu-dupleks • Prenosni link: žičani • Impedance: 600 Ohm (simetrično) • Modulacija: FSK (za 1200 bps)

mark – 1300 Hz space – 2100 Hz

Napomena: Moguće je korišćenje i drugih PC ISA kompatibilnih modema.

3.1.2.2 ATLAS XP2 – Mikroračunarski modul

Projektovan kao namenski mikroračunar na štampanoj ploči, ATLAS-XP2 obuhvata sve što je potrebno za rad centralne računarske jedinice (CPJ) sistema ATLAS, uz zadržanu kompatibilnost i otvorenost za buduću nadogradnju. Njegova kompaktna realizacija čini ga pogodnim za mnoge primene gde je kritičan prostor (zauzima samo jedan slot u PI reku, isto kao i kontroler PI magistrale, ili bilo koji drugi PI modul). Istovremeno, njegove procesne mogućnosti su približne mogućnostima ATLAS-CPU – vidi paragraf 3.1.2.1. Komunikacija sa spoljnim svetom je obezbedjena preko prednje ploče, a sa ATLAS PI magistralom preko 64-pinskog DIN konektora.

ATLAS-XP2 obuhvata više integrisanih funkcionalnih blokova:

o Procesorsku ploču: Single Board Computer (SBC) WAFER GX(LX); o Interfejs PC104 prema ATLAS PI magistrali; o DC/DC konvertor - 12 VDC na 5 VDC; o Nedestruktivnu memoriju SRAM i RTC (real-time sat); o Kontroler za sinhronizaciju vremena (eksterni RS485 PPM/PPS/PPH signal)


Prednja ploča ATLAS-XP2 je prikazana na Slici 3.1.

Slika 3.1: Prednja ploča ATLAS-XP2

3.1.3 Moduli za spregu sa procesom (procesni interfejs) Svi moduli procesnog interfejsa sistema ATLAS (PI moduli) su projektovani u skladu sa postojećim preporukama za mehaničku i električnu izgradnju sistema ATLAS. U tom okviru je razvijen i interni standard poznat kao “ATLAS PI magistrala”, koji definiše tip, režim rada i raspored svih signala procesnog interfejsa krucijalnih za rad sistema ATLAS. U pitanju su adresni signali, signali podataka, kontrolno-upravljački signali, signali za identifikaciju (”plug-and-play”) i neki specifični opcijski signali. Svi PI moduli su u potpunosti uskladjeni sa ovim standardom, što znači i da su svi realizovani kao štampane ploče visine 6HE (dvostruka Evropa kartica) i sa zadnjim 64/96-pinskim DIN konektorom prema ATLAS PI magistrali na zadnjoj ploči reka u koji se smeštaju PI moduli. Povezivanje sa procesom (postrojenjem), odnosno uvodjenje “sirovih” signala iz procesa se ostvaruje preko drugih konektora (često smeštenih na prednjoj strani modula) koji su fizički i galvanski odvojeni od ATLAS PI magistrale.

3.1.3.1 ATLAS PI magistrala Specifikacija ATLAS PI magistrale je data na Slici 3.2. Važno je razumeti da je ATLAS PI magistrala isključivo interna magistrala u okviru reka, realizovana kao štampana ploča koja nisi utične konektore, smeštena na zadnjoj strani reka. To znači da je ATLAS PI magistrala zaštićena od smetnji spolja – što se ovde lako postiže oklopljavanjem samog reka.


Raspored signala ATLAS PI

magistrale

Raspored signala PTA-ATP

Slika 3.2: Specifikacija ATLAS PI magistrale

Eksterna povezivanje PI rekova su ostvareno posredtvom oklopljenih (šildovanih) PTA-ATP kablova sa upletenim paricama. Svaki od potrebnih signala se vodi diferencijalno po jednoj parici, čime je obezbedjena maksimalna zaštita od elektro-magnetnih i elektro-statičkih smetnji. Raspored signala je predstavljen na Slici 3.2. U slučaju potrebe za većim brojem PI rekova, isti se medjusobno lančano povezuju (“daisy-chain”).

Potrebna konverzija i multipleksiranje signala obezbedjuju dva uparena modula-kontrolera identifikovani kao: PTA02 i ATP02 – sledi njihova kratka specifikacija.

o Kontroler signala za procesni interfejs (Gateway - PTA02)

Kontroler PI signala PTA02 predstavlja jednu od ploča (kartica) industrijskog PC-a ATLAS-CPU. Ovaj “gateway” modul radi u paru sa kontrolerom PI magistrale ATP02, i generiše potrebne signale adresa, podataka i kontrole za upravljanje radom PI modula (modula procesnog interfejsa) - videti Sliku 3.2. Svi generisani signali se multipleksiraju i prenose diferencijalno prema PI modulima u susednim rekovima.


Specifikacija PTA02:

Addresa: A0 - A10

Addresa-dif: AD0 - AD10 (dif)

Podaci: D0 - D7

Podaci-dif: DD0 - DD7 (dif)

Kontrola: write, read, reset, power supply check

Kontrola-dif: IOW, IOR, RES, IRQ (dif)

Električna kompatibilnost: RS 485

Eksterni interapti: Sinhronizacija vremena

Taster-prekidač: vrući/hladni start

Status indikatori: LED indikatori napona napajanja i glavnih signala rada i kvarova

Naponi napajanja: +5 VDC, +12 VDC

o Kontroler ATLAS PI magistrale (ATP02)

Kontroler ATLAS PI magistrale je smešten u PI reku i direktno upravlja sa PI modulima u tom reku. Ovaj modul radi u paru sa kontrolerom PI signala PTA02, i konvertuje i multipleksira signale adresa, podataka i kontrole ATLAS PI magistrale. Prenos PI signala prema centralnoj računarskoj jedinici ATLAS-CCU, odnosno kontroleru PTA02 u njenom sastavu (videti Sliku 3.2) se obavlja diferencijalno. Dva 50-pinska konektora (obeležena kao “INPUT” i “OUTPUT”) služe za medjusobno lančano (“daisy-chain”) povezivanje modula u susednim PI rekovima.

Specifikacija ATP02:

Addresa: A0 - A10

Addresa-dif: AD0 - AD10 (dif)

Podaci: D0 - D15

Podaci-dif: DD0 - DD7



Kontrola: write, read, reset, interrupt

Kontrola-dif: IOW, IOR, RES, IRQ (dif)

Električna kompatibilnost: RS 485 interface

Status indikatori: LED indikatori napona napajanja i glavnih signala rada i kvarova

Naponi napajanja: +5 VDC, +12 VDC, -12 VDC (modul obezbedjuje potrebno napajanje za PI rek)

3.1.3.2 Kapacitet procesnog interfejsa

Inherentna fleksibilnost u primeni i mogućnosti konfigurisanja sistema ATLAS čine da pitanje kapaciteta procesnog interfejsa praktično i ne postoji. Jednostavno, izgradnjom i umreženjem više uredjaja ATLAS u jedinstven sistem za nadzor i upravljanje, može se praktično pokriti bilo koji realni proces. Prema tome, specifikacija koja sledi se odnosi na kapacitete sistema ATLAS realizovanog oko jedne centralne računarske jedinice: ATLAS-CPU ili ATLAS-XP. o Maksmalni kapacitet ATLAS-MAX/RTL (varijanta: Industrijski ATLAS-CPU):

• do 16 PI rekova; • do 208 PI modula, 13 modula po reku; • do 2048 digitalnih ulaznih signala; • do 2048 digitalnih izlaznih signala; • do 512 analognih ulaznih signala; • do 512 analognih izlaznih signala; • do 64 brojačkih ulaznih signala.

o Maksimalni kapacitet ATLAS-MAX/RTL (varijanta: ATLAS-XP2): • Jedan PI rek; • do 13 modula, 13 modula po reku; • do 416 digitalnih ulaznih signala; • do 208 digitalnih izlaznih signala; • do 208 analognih ulaznih signala; • do 104 analognih izlaznih signala; • do 52 brojačkih ulaznih signala.

Napomena: U slučaju redundantnih konfiguracija sistema ATLAS, navedeni maksimalni kapaciteti se umanjuju.

3.1.3.3 Uslovi ambijenta

Temperatura Skladištenje & transport: -25 to 70 C Radni opseg (standardni) 0 to 60 C Na posebni zahtev: -20 to 60 C

Relativna vlažnost 5 to 95 %

Vibracije Ubrzanje: 2G Frekvencija: 10 - 55 Hz

Zaštita Standardna IP 55 Na posebni zahtev: IP 67

Dozvoljene EMI smetnje Širokopojasna 1V/m/MHz

Opšta ambijentalna ograničenja Za standardni smeštaj opreme u ormane, nije dozvoljeno sledeće: • Agresivni korozioni gasovi • Previsok stepen prašine, soli i/ili metalne

prašine, • Prskajuća voda, ulje i/ili hemijski rastvori. Drugačiji smeštaj opreme je moguć na poseban zahtev.

3.1.3.4 Karakteristike PI modula

Nekoliko PI modula sistema ATLAS su prikazani na Slici 3.3 – oni su samo deo game ulazno/izlaznih modula procesnog interfejsa različite namene, koji u potpunosti pokrivaju standardne potrebe u nadzoru i upravljanju različitim procesima.

Slika 3.3: Nekoliko primera PI U/I modula

Svaki PI modul je realizovan kao štampana ploča visine 6HE koja odgovara dvostrukoj Evropa kartici. Moduli su kompatibilni sa internim standardom za ATLAS PI magistralu, sa 64-pinskim igličastim DIN konektorom (muški) na zadnjem donjem delu ploče koji se utiče



u odgovarajući konektor (ženski) smeštenim na zadnjoj ploči reka. Signali iz procesa se dovode elastičnim signalnim PI kablovima na druge, robusnije konektore, koji su smešteni na prednjoj strani štampane ploče modula (PI moduli tipa “A” – tradicionalno rešenje), ili u gornjoj zadnjoj strani štampane ploče modula (PI moduli tipa “B” – ovi moduli nose prefiks “B” u svom nazivu).

Iako se pojedini PI moduli iste namene u svojoj praktičnoj realizaciji mogu razlikovati u mnogim detaljima i tehničkim karakteristikama, specifikacija PI modula koja sledi je organizovana na način da su moduli iste namene grupisani zajedno. To znači da ako je specificirano više različitih karakteristika (ili opseg karakteristika) za PI modul odredjene namene, one nisu važeće za svaki od modula te vrste – naprotiv, one važe za pojedinačne module u okviru te vrste. 3.1.3.4.1 Digitalni ulazni moduli

Naziv (ID) modula: DIS32, BIS32

Broj ulaza: 16, 32

Uvodjenja signala: Diferencijalno Zajednički kraj po grupisanim ulazima (4, ili 8)

Tip sprege: Optička (optokapler)

Galvansko odvajanje: 2 kV (ulaz prema elektronici)

Ulazni napon: standardni Vs: 24 VDC, 48 VDC (ostalo na zahtev)

Ulazna struja: 4.5 mA / 48VDC

Kašnjenje ulaznog signala: < 100 ns

Učestanost akvizicije: 100 Hz

Filtriranje signala: programabilno

Obrada signala: programabilno

3.1.3.4.2 Brojački ulazni moduli

Naziv (ID) modula: CIN10, DBS32

Broj ulaza: 10, 32

Tip sprege: Optička (optokapler)


Galvansko odvajanje: 2 kV izmedju ulaza i elektronike

Ulazni napon: Nominalna vrednost: Vs = 24/48 VDC logička "0" : 0 to Vs/4 logička "1" : Vs/2 to 5Vs/4

Ulazna struja: 4.5 mA/48VDC

Min. širina impulsa: 4 ns

Max. frekvencija: 100 kHz

3.1.3.4.3 Analogni ulazni moduli

Naziv (ID) modula: AIR16, V16, I16, R16, BV16, BI16, BAI16, BR16

Broj ulaza: 16

Uvodjenje signala: diferencijalno, zajednički kraj

Tip sprege: "leteći" kondenzator, optički odvojen AD konvertor

Galvanska izolacija: 1 kV izmedju ulaza i elektronike

Ulazni opseg:

Struja Napon Struja Napon

0 - 5 mA 0 - 5 V -2.5 - 2.5 mA -2.5 - 2.5 V

0 - 10 mA 0 - 10 V -5 - 5 mA -5 - 5 V

0 - 20 mA -10 - 10 mA -10 – 10 V

Uni

pola

rno

4 - 20 mA 0 - 40 mA (16 bita)

Bip

olar

no

-20 - 20 mA (16 bita)

Otpornost kod strujnog ulaza:

25 - 250 Ohm

Otpornost kod naponskog ulaza:

10 kOhm - 100 MOhm

A/D konverzija: rezolucija: 12 do 24-bitna tačnost: ±0.05% (±0.01%) / ±1 K vreme konverzije: 30 ns do 20 ms

Učestanost skaniranja:

10 Hz


Merenje temperature:

Termoparovi Otpornost (R-2W, R-3W, R-4W)

Tip Opseg (ºC) Tip Opseg (ºC) -100..309.5 (ºC) 0..409.5 (ºC)

TP J 1 ÷ 750 TP B 1 ÷ 1700 PT100 Ni100 PT100

TP K 1 ÷ 1232 TP U 1 ÷ 400 PT200 Ni120 0..850 (º C)

TP T 1 ÷ 350 TP L 1 ÷ 760 PT500 Ni250 PT100

TP F 1 ÷ 1230 TP N 1 ÷ 1300 PT1000 Cu10 R (Ohm)

TP R 1 ÷ 1500 TP E 1 ÷ 661 Cu100 0..250

TP S 1 ÷ 1500 TP XJ 200 ÷ 609.5 Cu53 0..2000 3.1.3.4.4 Digitalni ulazni moduli

Naziv (ID) modula: DOR16, DIR16, DDR16, DAR16, DOF32, BOF32

Broj izlaza: 16 nezavisnih, ili 32 sa zajedničkim krajem (4/8-u-grupi) izlaza

Način povezivanja: beznaponski NO kontakt releja, tranzistor, FET, drugo na zahtev

Galvansko odvajanje: 2 kV izmedju izlaza i elektronike

Karakteristike izlaza: max. napon: 300 VDC, 250 VAC max. struja: do 8 A max. snaga: 40 W @ 48 VDC min. struja: 0.1 mA @ 0.1 VDC

Očekivani vek trajanja: za 60 VDC, 0.8A: 4 x 106 [prebačaja kontakta] za 220 VAC, 0.35A: 2 x 106

mehanički: 2 x 107

Trajanje impulsa: 100 ms do 25.5 s (selektivno, ili programabilno) 3.1.3.4.5 Analogni izlazni moduli

Naziv (ID) modula: AOS08, BAO08

Broj izlaza: 8 nezavisnih izlaza

Tip sprege: optička (opto-električna)

Galvansko odvajanje: 0.5 -1 kV izmedju izlaza i elektronike

Opseg strujnih izlaza: 4 do 20 mA 0 do 20 mA (±10 mA) 0 do 10 mA (±5 mA) 0 do 5 mA (±2.5 mA) max. otpornost opterećenja: 500 Ohms


Opseg naponskih izlaza: ± 5 V ± 10 V 0 do 10 V (± 5 V) 0 do 5 V (± 2.5 V) min. otpornost opterećenja: 5 kOhms

A/D konverzija: rezolucija: 12-bit linearnost: ± 0.03% učestanost konverzije: 30 kHz

3.1.3.4.6 Specijalni moduli

Postoji nekoliko specijalizovanih PI modula izvan uobičajene sistematizacije:

o Modul: KNV – Modul serijskog interfejsa

• način povezivanja: 5-žični RS232, or 3-žični RS485 • kapacitet: 1 RS232 i 3 RS485 • standard: V23 • brzina prenosa: do 19600 bps • tip prenosa: asinhroni • način prenosa: puni-dupleks, polu-dupleks • prenosni link: telefonske linije, radio modem, optički

modem • kontrolni signali (RS232): RTS (request-to-send)

CTS (clear/ready-to-send) DCD (data-carrier-detect)

o Modul: BPC02 – Modul za digitalno merenje obrtaja

• broj ulaza: 2 • način povezivanja: diferencijalno • tip sprege: optički (optokapler) • galvansko odvajanje: 2 kV (ulaz prema elektronici) • ulazni napon: 24 VDC • ulazna struja: 4 mA / 24 VDC • učestanost akvizicije: 1 kHz (1 ms) • indicacija: RS232C • merenje obrtaja: opseg: 0 – 5000 rot/min tačnost: 0.1 %

3.2 Mehanička konstrukcija

Primenjeni mehanički standard za ATLAS module jeste štampana ploča formata dvostruke Evropa kartice visine 6HE, prikazana na Slici 3.4.

Slika 3.4: Dva tipa ATLAS PI modula

Specifikacija štampane ploče ATLAS modula:

Dimenzije (Š x V): 233.4 x 162.5 [mm]

Debljina: 3-4 [mm]

Konektori: (za ATLAS PI magistralu)

Donji zadnji 64-pinski DIN konektor

Konektori: (za sugnale iz procesa, preko priključnih regleta)

Jedan ili dva prednja konektora (tip “A”), Ili gornji zadnji konektor (tip “B”)

ATLAS moduli se smeštaju u jedan ili više 19-inčevskih rekova (krletki), prikazanih na Slici 3.5.

Slika 3.5: ATLAS Rekovi (Krletke)


Specifikacija ATLAS reka:

Dimenzije reka (Š x V x D): 44 x 26.5 x 25 [cm]

Težina popunjenog U/I reka: 6 kg

Ukupan broj slotova: 14

ATLAS rekovi se smeštaju u jedan ili više samostojećih ormana, zavisno od konkretne konfiguracije i kapaciteta sistema ATLAS, a u skladu sa postojećim uslovima na samom mestu ugradnje. Primeri sistema ATLAS smešteni u jednom ili više ormana su prikazani na Slici 3.6.

Slika 3.6: Smeštaj sistema ATLAS u jednom i više ormana

Specifikacija ATLAS ormana:

Dimenzije (Š x V x D): 210 x 50 x 55 [cm]

Capacitet: max. 5 rekova

Težina (puni kapacitet / 5 rekova): 70 kg

Sam orman može imati jedna (prednja) vrata, ili dvoja (prednja i zadnja) vrata. Zadnja vrata se uvek preporučuju (ukoliko uslovi ugradnje dozvoljavaju) jer obezbedjuju lakši pristup svim delovima sistema, što je veoma poželjno tokom ugradnje, kao i kasnijeg održavanja sistema.

Uvodjenje signalnih kablova iz procesa se obavlja kroz postojeće namenske otvore na podu ormana, i zatim dovodi na odgovarajuće vezne reglete. Uvodnici za napajanja uredjaja iz mreže su takodje obezbedjeni na dnu ormana, uključujući i zaštitno uzemljenje.


Vezne reglete se smeštaju u posebne ormane ili u zadnjem delu ATLAS ormana. One se nastavljaju fleksibilnim signalnim kablovima prema PI modulima smeštenim u instalisanim PI rekovima sistema ATLAS. Vezne reglete su opremljene i potrebnim držačima dovodnih signalnih kablova i kanalicama, kako bi bilo olakšano povezivanje, provere i održavanje tokom ekploatacije. Snimak dela veznih regleta iz jedne od postojećih ATLAS instalacija je prikazan na Slici 3.7.

Slika 3.7: Priključne reglete (delimični prikaz)

3.3 Konfiguracija sistema ATLAS

Jedna od glavnih osobina sistema ATLAS-MAX/RTL je njegova velika fleksibilnost u primeni. Postojeće komponente sistema ATLAS se mogu kombinovati na različite načine, ostvarujući različite konfiguracije sistema, a sve u cilju postizanja i zadovoljavanja različitih operativnih zahteva. Potvrda ovog stava se može naći u tekstu koji sledi, gde će biti prikazano nekoliko različitih konfiguracija sistema ATLAS – počev od jednostavnijih primena, pa sve do veoma složenih i zahtevnih rešenja. Pri tome su korišćeni simboli blokova i dijagrama dovoljno intuitivni i razumljivi da ne postoji potreba za nekakvim dopunskim tumačenjima

3.3.1 Tradicionalna rešenja

Istorijski gledano, RTU sistemi su bili projektovani kao autonomni uredjaji kod kojih je jednostruki ili udvojeni (redundantni) centralni resurs (nazvan i “centralna logika”) upravlja radom preostalog dela uredjaja, tj procesnim interfejsom (identifikovanim često i kao “sprežna logika”)25. Takav tradicionalni pristup je i danas preovladjujući medju RTU sistemima, tako da su ovde prvo razmatrana neka tradicionalna ATLAS reženja.

25 Videti Sliku 2.1


3.3.1.1 Standardni ATLAS-XP2 procesni sistem

Sistem ATLAS čini jedan rek koji obuhvata jedan mikroračunarski modul ATLAS-XP2 (obično, ali ne i obavezno, smešten u slotu #1) i do 13 PI modula bilo kog tipa. Tu je još jedna komponenta koja se ne može izbeći, a to je izvor napajanja – PSU koji direkto napaja modul ATLAS-XP2 i preko njega celokupni PI rek.

Modul ATLAS-XP2 ima potpunu kontrolu nad svim resursima: pripadajućim PI modulima, eksternom komunikacijom i svim obradama podataka. U ovom primeru, komunikacija je ostvarena preko TCP/IP mreže, ali se isto može uraditi i uz pomoć USB modema, ili na još nekoliko drugih načina.

3.3.1.2 Udvojeni ATLAS-XP2 procesni sistem

Ovo je verzija visoko-pouzdanog sistema ATLAS koji je bip predstavljen u predhodnom primeru 3.3.1.1. Centralni procesorski resurs, mikroračunar ATLAS-XP2 je udvojen i konfigurisan za rad u master/slave režimu rada. Uobičajeno je da dva mikroračunarska modula zauzimaju prva dva slota u reku (što nije obavezno), ostavljajući preostalih 12 slotova za smeštaj različitih PI modula. Eksterna komunikacija je obezbedjena preko mrežnih TCP/IP priključaka i postojeće LAN mreže, i takodje je redundantna (udvojena). Isto važi i za napojne jedinice PSU.

Samo jedan, master modul ATLAS-XP2, je aktivan u jednom trenutku, i on upravlja PI modulima i eksternom komunikacijom. Istovremeno, moduli ATLAS-XP medjusobno razmenjuju status i podatke iz procesa posredstvom postojećeg master/slave linka, ostajući svo vreme medjusobno sinhronisani. Ako master ATLAS-XP2 otkaže, odmah dolazi do automatske promene uloga i prebacivanja rada na slave jedinicu, bez ikakvog impakta na rad celokupnog sistema


3.3.1.3 ATLAS-MAX/RTL – Industrijski procesni sistem

Centralna računarska jedinica ATLAS-CRJ (industrijska verzija) upravlja sa radom jednog ili više PI rekova sa pripadajućim PI modulima različite vrste. U ovom primeru reč je o dva PI reka, koji su lančano povezani (”daisy-chain”) medjusobno, kao i sa ATLAS-CRJ jedinicom (za tu svrhu koriste se signalni PI kablovi opisani u paragrafu 3.1.3.1). ATLAS-CCU obezbedjuje i daljinsku modemsku i/ili mrežnu TCP/IP komunikaciju. Ovaj primer predstavlja uobičajeniju i najčešću konfiguraciju sistema ATLAS koja je našla široku praktičnu primenu. Ona prestavlja optimum izmedju performansi i cene sistema, i uspešno se uklapa u “prosečni sistem za nadzor i upravljanje procesom.

3.3.1.4 Udvojeni ATLAS-MAX/RTL – Visoko-pouzdani procesni sistem

Ovde je prikazana visoko-pouzdana konfiguracija sistema ATLAS-MAX/RTL. To je potpuno redundanti sistem, gde su kritične komponente sistema: izvori napajanja (PSU) i centralne računarske jedinice (CRJ), udvojeni. Redundantnu hardversku konfiguraciju prati i redundantni firmver koji kontroliše rad sistema i obezbedjuje automatsko prebacivanje na rezervnu CRJ u slučaju kvara. Uobičajen je master/slave pristup: master CRJ je aktivan, dok slave CRJ pasivno prati rad sistema i ostaje sinhronizovan sa masterom. U slučaju kvara na aktivnom CRJ uloge se menjaju.


3.3.2 ATLAS klaster sistemi

Arhitektura sistema ATLAS omogućuje jednostavno grupisanje pojedinačnih ATLAS uredjaja u veće sisteme tipa klaster (u daljem tekstu “ATLAS klaster sistemi”, ili kraće “ATLAS klasteri”). Grupisanjem u klaster praktično se prevazilaze postojeća ograničenja pojedinačnih uredjaja po pitanju obrada podataka i kapaciteta, što ATLAS klaster čini krajnje pogodnim za gotovo svaku praktičnu implementaciju. Uspešno grupisanje u klaster je zasnovano na TCP/IP razmeni podataka izmedju pojedinačnih učesnika u klasteru (članova klastera) preko ultra brze lokalne mreže, što omogućuje da se klaster ponaša kao veći ekvivalentni sistem za nadzor i upravljanje procesom.

U osnovi, klaster konfiguracije donose niz pogodnosti: klaster sistemi su robusniji (gubitak jednog, čak i više članova, ne dovodi do potpunog ispada klaster sistema) i veoma pogodni za implementaciju, posebno po pitanju raspoloživog prostora i mogućnosti alociranja resursa. Najzad, veličina klastera i raspodela poslova izmedju članova klastera mogu biti organizovani na više različitih načina, a sve u skladu sa konkretnim operativnim i ekploatacionim potrebima i zahtevima.

3.3.2.1 ATLAS-XP2 klaster sistem

Ovde predstavljeni ATLAS-XP2 klaster obuhvata samo dva člana, ali se on može lako proširiti sa dopunskim ATLAS-XP2 uredjajima. Članovi klastera medjusobno komuniciraju posredtvom postojeće brze TCP/IP mreže (tipa LAN, ili WAN) – oni dele sve potrebne informacije i podatke iz procesa kroz zajedničke baze podataka (“data pools”). Rezultat ovakve klaster konfiguracije jeste efikasni distribuirani sistem za lokalno i daljinsko upravljanje procesom.

U ovom primeru prvi član klastera igra i ulogu komunikacionoh čvora prema udaljenom upravljačkom centru – ovde se predpostavlja komunikacija preko USB modema, iako to može biti uradjeno i na druge načine. Takodje u ovom primeru, drugi član klastera je redundantni ATLAS-XP2 uredjaj, što ima za cilj da ilustruje mogućnosti različitih scenarija u organizaciji ATLAS-XP2 klastera.


3.3.2.2 ATLAS-MAX/RTL klaster sistem

Ovaj ATLAS klaster obuhvata veći broj ATLAS-MAX/RTL članova organizovanih oko brze TCP/IP mreže, sa zajedničkim ciljem efikasne kontrole procesa. Svaki član klastera obavlja svoj deo posla, i deli informacije i podatke sa ostalima. Jedan od članova ima vodeću ulogu u radu klastera, i obezbedjuje odredjene zajedničke servise (kao što je, u ovom primeru, komunikacija sa udaljenim centrom). Medjutim, treba imati u vidu potrebni zajednički servisi mogu biti delegirani i drugim članovima klastera, čime se ravnomernije raspodeljuje opterećenje i odgovornost..

Predstavljena klaster konfiguracija podseća u mnogim detaljima na visoko-pouzdanu ATLAS-MAX/RTL konfiguraciju iz paragrafa 3.1.4.4. To je, medjutim, tačno samo u pogledu hardverske organizacije – sve ostalo izvan toga je veoma drugačije. I još nešto, predstavljeni ATLAS klaster sa dva člana se lako može proširiti proizvoljnim brojem novih ATLAS uredjaja.

3.3.2.3 Kombinovani ATLAS klaster sistemi

Ova konfiguracija ATLAS klastera je nazvana “kombinovani klaster” zbog svog heterogenog sastava. Dva različita tipa sistema ATLAS: ATLAS-MAX/RTL i ATLAS-XP2 se mogu kombinovati na različite načine u okviru zajedničkog klaster sistema – ovde prikazani klaster predstavlja samo jedan ilustrativni primer. I ovde više sistema ATLAS (sada različitog tipa), organizovanih oko zajedničke brze TCP/IP mreže, medjusobno razmenjuju potrebne podatke i poslove, u cilju ostvarenja efikasnog složenog sistema za kontrolu procesa.



3.3.2.4 Zaključak

Grupisanje u klastere predstavlja efikasni način za prevazilaženje mnogih praktičnih kontrolno-upravljačkih ograničenja. Inherentna fleksibilnost klastera u primeni obećava uspešno ispunjenje posebnih zahteva i potreba – uvek postoji nekakav način da se optimalno primeni deo opreme koji najviše odgovara specifičnom problemu. To i jeste koncept ATLAS klastera: raznolikost ATLAS opreme, njihove dokazane tehničke i eksploatacione karakteristike, kao i akumulirano znanje i iskustvo ATLAS projektanata i korisnika – sve su to ključni elementi za pronalaženje najboljeg mogućeg rešenja i izgradnju još jednog ATLAS KLASTER USPEHA.

4. START I PROGRAMIRANJE SISTEMA ATLAS

U ovom poglavlju se razmatraju dve značajne teme: start i inicijalizacija sistema ATLAS, i Programerski terminal ATLAS-PT - specijalizovani autonomni uredjaj koji se koristi za postavljanje osnovnih parametara i konfigurisanje sistema ATLAS, operativni nadzor njegovog rada i PLC programiranje. Ove dve teme su odabrane jer su krucijalne za potpuno sagledavanje i razumevanje sistema ATLAS-MAX/RTL.

4.1 Start i inicijalizacija sistema ATLAS

ATLAS-MAX/RTL predstavlja programirani sistem čiji je rad odredjen upravljačkim programom smeštenim u firmveru sistema. Kao i svaki programirani sistem, ATLAS po svom startu mora najpre da prodje kroz inicijalizacionu fazu, da bi dostigao operativno stanje u kome može da obavlja svoje regularne poslove (za šta je programiran). Inicijalizaciona faza, ili kraće: inicijalizacija, predstavlja proceduru uspostavljanja potrebnog programskog RTE okruženja za izvršenje aplikativnih programa, bez koga je dalji rad sistema ATLAS nemoguć26.

Postoje dva tipa startovanja sistema:

o vrući start – po uključenju sistema, programskom restartu sistema, ili na zahtev. o hladni start – po prvom uključenju i startu sistema, ručnom resetu, ili na zahtev.

Inicijalizaciju sistema prati odgovarajuća svetlosna indikacija – svi ATLAS moduli su opremljeni LED indikatorima koji svetle u skladu sa trenutnim stanjem sistema. Ako je inicijalizacija nadgledana preko Programerskog terminala ATLAS-PT, sam tok inicijalizacije se može pratiti na detaljniji i razumljivij način. 26 U računarskoj terminologiji, ova procedura se naziva i “rebutovanje sistema”


4.1.1 Vrući start sistema

Vrući start je uobičajeni način startovanja sistema po uključenju, kratkotrajnim prekidima u napajanju, i eventualnim problemima u radu. Vrući start dovodi sistem u ono stanje u kome je bio neposredno pre nastajanja uzroka za restartovanje sistema, što podrazumeva vraćanje svih podataka sistema u njihova ranija stanja (uključujući i reinicijalizaciju svih sistemskih parametara koji bi mogli biti oštećeni), kao i osvežavanje podataka iz procesa. Vrući start je moguć i ručnim aktiviranjem reset tastera, ili preko Programerskog terminala

Na početku vrućeg starta, svi hardverski resursi se inicijalizuju i testiraju. Zatim se anulira RAM memorija sistema i iniciraju baze podataka:

• ulazni digitalni i analogni podaci iz procesa se inoviraju/osvežavaju; • izlazni digitalni i analogni podaci se vraćaju u predhodno stanje; • ulazni i izlazni podaci se proveravaju (validacija padataka); • nastavlja se sa lokalnim obradama podataka.

Po inicijalizaciji baza podataka, nastavlja se sa inicijalizacijom ostalih programskih struktura:

• Linux RT (run-time) jezgro;

• ulazno/izlazni podsistem OS;

• funkcionalne biblioteke OS;

• alokacija memorijskog prostora;

• sinhronizacija vremena; • obrada procesnih zadataka (tasks processing);

• rasporeda procesnih zadataka (task scheduling).

Po uspešno obavljenoj inicijalizaciji sistema, kontrola nad programima prelazi na Linux RTE jezgro i nastavlja se sa regularnim programskim aktivnostima sistema.

4.1.2 Hladni start sistema

Hladni start predstavlja potpuno rebutovanje sistema iz početnog neaktivnog statusa do potpunog operativnog stanja. Aktivira se ručno, pritiskom i držanjem reset tastera odredjeno vreme, ili na zahetv preko Programerskog terminala ATLAS-PT. Hladni start uzrokuje resetovanje celokupnog hardvera sistema, deaktiviranje svih PI modula, i resetovanje svih lokalnih obrada podataka. U koordinaciji sa sačuvanom konfiguracionom bazom podataka, obavlja se i automatska provera i dijagnostika hardvera, zasnovana na ugradjenim “plug-and-play” karakteristikama hardvera sistema.

Start sistema prvi put predstavlja specijalni slučaj hladnog starta, koji predpostavlja “default” konfiguraciju sistema. Početne vrednosti svih konfiguracionih podataka odgovaraju “fabričkim default vrednostima” koje se mogu promeniti posredstvom


Programerskog terminala ATLAS-PT27. Sve promene ostaju sačuvane u nedestruktivnoj memoriji sistema, a svaki naredni hladni start predpostavlja tako promenjenu konfiguraciju sistema, pa i dovodi sistem u to stanje..

Hladni start obavlja sve poslove iz “repertoara vrućeg starta”, i još po nešto:

• resetovanje izračunatih digitalnih i analognih parametara;

• resetovanje internih bit varijabli;

• resetovanje bafera podataka za prenos (u lokalnoj i daljinskoj komunikaciji);

• resetovanje sumiranih vrednosti brojila i parametara za filtriranje; • deaktiviranje trajnih, AGC, jednostepenih i dvostepenih komandi; • anuliranje bafera za hronološku registraciju dogadjaja; • dovodjenje postavnih analognih veličina na minimalnu vrednost; • automatsko inventarisanje hardvera i provera konfiguracije sistema;

(bazirano na “plug-and-play” karakteristikama sistema ATLAS) ; • provera hardvera i softvera sistema, verifikacija i validacija.

4.2 Programerski terminal ATLAS-PT

Programerski terminal ATLAS-PT predstavlja samostalni prenosni uredjaj projektovan za potrebe podrške sistemima ATLAS: setovanje i konfigurisanje sistema, on-line proveru, nadzor i testiranje sistema, održavanje sistema i PLC programiranje. ATLAS-PT čini korisnički orijentisan programski paket koji se može izvršavati praktično na svakom prenosmo PC računaru, laptopu ili notebook-u (što danas predstavlja standard u korišćenju računara). Jedna od mogućih realizacija Programerskog terminala je i na ekranskom terminalu osetljivom na dodir (“touch screen”), koji se opcijski može ugraditi u vrata ormana samog sistema ATLAS. Povezivanjem ATLAS-PT sa sistemom ATLAS, i uspostavljanjem bidirekcionalne serijske veze izmedju njih, korisniku/operatoru je omogućeno da “posmatra sistem ATLAS iznutra”. ATLAS-PT nudi nekoliko veoma važnih opcija za rad sistema ATLAS: o Setovanje i konfigurisanje sistema ATLAS, o Proveru i nadzor rada sistema ATLAS, o PLC programiranje sistema ATLAS.

Izbor jedne od ponudjenih opcija je moguć po uspešno obavljenoj login proceduri i autorizaciji korisnika/operatora. Posle toga započinje razumljivi dijalog u savremenom prozorskom okruženju (“windows-based”) podržan odgovarajućim menijima (“menu-driven”).

ATLAS-PT je nezavisan uredjaj – on ne predstavlja obavezni deo opreme sistema ATLAS prosečne konfiguracije. Medjutim, on jeste veoma važan u svakoj implementaciji sistema ATLAS, ako ništa drugo a ono u početnoj fazi instalacije i konfigurisanja samog sistema. Iz ugla korisnika, ATLAS-PT ne predstavlja “obavezni deo opreme koja se mora imati”, ali 27 U SETUP režimu rada – pogledati deo 4.2.1

se toplo preporučuje. A u slučaju sistema ATLAS PLC28, Programerski terminal postaje nezaobilazni deo PLC opreme. ATLAS-PT je neverovatno koristan i u održavanju sistema ATLAS. U bilo kom trenutku rada sistema ATLAS, moguće je obaviti on-line proveru ispravnosti glavnih komponenata sistema, testiranje hardvera, kao i promene u konfiguraciji – ukratko sve što je potrebno za efikasno održavanje sistema – videti Sliku 4.1.

Slika 4.1: ATLAS PT na terenu – održavanje sistema ATLAS

U ovom delu dat je sažeti uvod i prikaz glavnih opcija Programerskog terminala ATLAS-PT, sa idejom da se čitalac u osnovnim crtama upozna sa time “šta je ATLAS-PT, i kako on radi”. Za bolje upoznavanje i korišćenje Programerskog terminala na raspolaganju je nekoliko priručnika, a po potrebi se organizuju i seminari (“tutorials”) za obuku PLC korisnika. Treba imati u vidu da PLC programiranje predstavlja veoma kompleksnu materiju, i da je potrebno mnogo treninga i praktičnog rada da bi neko postao PLC ekspert.

4.2.1 Setovanje i konfigurisanje sistema ATLAS Rad sistema ATLAS je predodredjen njegovom konfiguracijom koja je zapisana u bazi konfiguracionih podataka. Inicijalno, konfiguracioni podaci su postavljeni na početne “default” vrednosti (“factory defaults”), koje se mogu automatski prepisati (shodno “plug-and-play” osobinama hardvera) u vreme prvog starta sistema, ili ručno u SETUP režimu rada (uz pomoć Programerskog terminala). To praktično znači da tokom redovnog rada sistema, izmedju dve SETUP procedure, konfiguracioni podaci ostaju neizmenjeni sačuvani u nedestruktivnoj memoriji sistema ATLAS. 28 Slučaj kada sistem ATLAS obavlja i PLC funkcije – funkcije programabilnog logičkog kontrolera



Spisak konfiguracionih podataka koji se mogu menjati (automatski ili ručno) obuhvata:

o Osnovna konfiguracija sistema: • setovanje mikroprocesora; • alociranje procesnog interfejsa; • konfigurisanje ormana, rekova i

modula.

o Prenos podataka (za svaki asinhroni serijski port): • brzina prenosa (0, 200, 300, 600,

1200, 2400, 4800 i 9600 bps - 0 znači neaktivan);

• zaštita na parnost (bez zaštite, na parnost ili neparnost);

• broj bitova po karakteru (7 or 8); • broj STOP bitova (1 or 2); • tip protokola (modem, X-on/X-off); • način prenosa (polu-dupleks, ili puni-

dupleks).

o Prenos podataka (za svaki mrežni Ethernet port): • tip protokola; • zadavanje IP addrese.

o Digitalni ulazni podaci i HRD (hronološka registracija dogadjaja): • kapacitet – broj aktivnih digitalnih ulaza

(0 to 2048); • HRD parametri: veza izmedju HRD i

digitalnih ulaza, kriterijumi nastaka dogadjaja, štampanja u lokalu, daljinski prenos, tekstualni opisi;

• max. frekvencija i filtriranja ulaznih signala;

• programirani digitalni signali - (prvih 32 su rezervisani za sistemske status bitove);

• opisi.

o Brojački ulazni podaci: • kapacitet – broj aktivnih ulaza (0 to 128); • frekvencija divajdera (delitelja – posebno

za svaki ulaz); • opisi..

o Analogni ulazni podaci: • kapacitet – broj aktivnih analognih ulaza

(0 to 512); • opisi.

o Trajne komande: • kapacitet – broj aktivnih trajnih komandi; • opisi..

o Jednostepene i dvostepene komande: • kapacitet – broj aktivnih komandi; • daljinska i lokalna autorizacija izvršenja

komandi; • trajanje komandnoh impulsa (u opsegu:

0.1 - 25.5 s, u inkrementima od 0.1 s); • opisi.

o AGC komande: • kapacitet – broj aktivnih AGC komandi; • daljinska i lokalna autorizacija izvršenja

AGC komandi; • opisi.

o Analogni izlazni podaci: • kapacitet – broj aktivnih analognih

postavnih izlaznih veličina; • daljinska i lokalna autorizacija za

izdavanje postavnih vrednosti; • opisi.

Da bi bolje ilustrovali SETUP proceduru na Programerskom terminalu, nekoliko “setup” primera su detaljnije prikazani. Po uspešnoj login proceduri korisnika/operatora i izbora setup opcije (režima rada), otvoriće se Setup meni

:

Setup meni nudi izbor sledećih konfiguracionih opcija (poredjanih od leva na desno): Podaci o daljinskoj stanici, Komunikacioni parametri, Digitalni ulazi, Analogni ulazi, Brojački ulazi, Opis komandi, Master 101 konfiguracija i Konfiguracija rekova.

Konfigurisanje serijskih i mrežnih komunikacionih portova:

Za svaki serijski asinhroni COM port, sledeći parametri (od levo na desno) mogu da se konfigurišu: Bodna brzina porta, Parnost, Broj bita, Stop biti, Tip modema, Tip veze, Rezervni put, Tip protokola i kontrola vremenskog rasporeda RTS/CTS/DCD signala.

Za svaki mrežni interfejs mogu se konfigurisati tip protokola i IP adresa. U ovom primeru svi mrežni portovi su jednako konfigurisani, uključujući i postavljene IP adrese.

Setovanje procesnog interfejsa podrazumeva specificiranje aktivnih PI rekova i modula. U osnovi, ovo setovanje je zasnovano na ugradjenim “plug and play” karakteristikama ATLAS modula, i tehnički se obavlja automatski. Ipak, automatsko konfigurisanje PI rekova se dozvoljava samo u vreme prvog starta sistema ATLAS po njegovoj instalaciji, ili na poseban zahtev. Sva kasnija hendlovanja PI rekova su ručna i uvek nadgledane od strane korisnika/operatora. Za tu svrhu je razvijen poseban program nazvan Konfigurator reka.

Konfigurator reka omogućuje ručne promene konfiguracije rekova, dodavanja modula, aktiviranje i deaktiviranje postojećih modula u reku, deaktiviranje neispravnih modula i korišćenje specifičnih nestandardnih modula. Može da hendluje do pet PI reka sa 14 utičnih mesta (slotova), koji su prikazani tabelarno u 5 kolona imenovanih ATP1 – ATP5. Svakom slotu u reku (polju u tabeli) je pridodat padajući meni sa listom modula koji se mogu dodeliti tom slotu.

Najveći deo posla oko konfiguracije sistema se odnosi na procesni interfejs (sprega sa procesom) – svaki pojedinačni ulaz i izlaz je predmet nekakvog setovanja (podešavanja). Sledeći primer se odnosi na setovanje analognih ulaznih podataka.


Analogni ulazni podaci su identifikovani rednim (sekvencijalnim) brojevima. Za svaki predstavljeni analogni ulaz, sledeći parametri (poredjani od leva na desno) se mogu zadati (ukoliko vrsta analognog ulaza to dozvoljava): Tip analognog ulaza, Opseg, Filter, Tip hladnog kraja, Tip prenosa, Tip AD konvertora, “Tara mernog opsega”, Pojačanje i zastavicu za prenos podatka.

U slučaju komandi (primer se odnosi na dvostepene komande) setup procedura obuhvata tri glavna dela: identifikaciju, autorizaciju i vremenski parametri.

Padajući meni nudi izbor vrste komandnog izlaza izmedju (od gore na dole): Trajne komande, Jednostepene komande, Dvostepene komande, AGC komande i Analognog izlaza. Komandni izlazi su predstavljeni u prvoj koloni, identifikovani rednim (sekvencijalnim) brojevima. Ostale kolone specificiraju parametre za autorizaciju izdavanja komande (do tri nezavisna udaljena centra i lokalno PLC upravljanje), vremenske parametre komandi i zastavicu za prenos podatka.

4.2.2 Provera i nadzor rada sistema ATLAS

Programerski terminal ATLAS-PT omogućuje online nadzor rada sistema ATLAS bez prekida redovnih operativnih aktivnosti. Sam nadzor obuhvata i veći broj procedura za proveru ispravnog rada različitih hardverskih i programskih komponenti sistema. Na ovaj način se mnogi nekatastrofalni kvarovi i greške u radu mogu otkriti blagovremeno i saopštiti grafički ili tekstualno na krajnje razumljiv način. Online provera i nadzor sistema obuhvataju:


o Podešavanje datuma i vremena; o Prikaz konfiguracije sistema; o Prikaz tekućih digitalnih ulaznih podataka; o Selektivno skaniranja digitalnih ulaznih podataka; o Prikaz trenutnih vrednosti brojila; o Selektivna obrada brojačkih ulaznih podataka;

o Postavljanje brojačkih podataka na željenu vrednost; o Prikaz analognih ulaznih podataka; o Selektivno skaniranje analognih ulaznih podataka; o Postavljanje analognih podataka na želejnu vrednost; o Selektivna lokalna obrada komandnih podataka (komandni algoritmi) ; o Postavljanje/forsiranje komandnih izlaza; o Postavljanje/forsiranje izlaza jednostepenih i dvostepenih komandi; o Postavljanje/forsiranje izlaza AGC komandi; o Postavljanje/forsiranje izlaza trajnih komandi; o Provera komunikacionih kontrolera i kanala: prikaz primljenih poruka i slanje

test poruka.

I ovog puta, za lakše razumevanje i upoznavanje sa mogućnostima Programerskog terminala u režimu rada PROVERE sistema ATLAS, biće prikazano nekoliko primera sa nešto više detalja. Npr., za predstavljanje osnovnih podataka o radu sistema (uključujući i komunikacione konfiguracione parametre) na raspolaganju je sledeći grafičko-tekstualni izveštaj:

U gornjem delu dat je hronološki prikaz svih reseta sistema iz prošlosti – svaki red uključuje datum i vreme, tip, raylog i kraći komentar. U centralnom delu prikazani su komunikacioni parametri serijskih asinhronih COM portova. U donjem delu su prikazani komunikacioni parametri mrežnih interfejsa.

Prikaz trenutnog stanja hardvera sistema daje jasnu sliku o njegovoj organizaciji i alokaciji celokupnog procesnog interfejsa – PI rekova i modula (uključujući i njihov trenutni status):


Ovaj razumljivi grafički prikaz predstavlja stvarnu konfiguraciju PI rekova (rekova za spregu sa procesom) sa postojećim PI modulima. Aktivni slotovi u rekovima su obojeni zeleno, sa ispisanim nazivima modula. Crvenom bojom su označene neaktivne komponente. Očigledno da se u ovom slučaju dva donja reka ne koriste.

Postoje 256 sistemskih status bitova (tzv. “health-check” bitovi) o trenutnom stanju sistema ATLAS. Ovi status bitovi daju potpunu online sliku o celokupnom hardveru i firmveru sistema u bilo kom trenutku, i sigurno predstavljaju dobar izbor za početak provere sistema, uz kasnije detaljnije specifične provere i dijagnosticiranja rada sistema. Deo jednog takvog prikaza, stranica sa prvih 20 status bitova, je predstavljena u nastavku:


Za nastavak daljeg detaljnijeg nadzora procesnog interfejsa (ulaznih ili izlaznih podataka iz/ka procesu) na raspolaganju je sledeći padajući meni:

Po uspešno okončanoj proceduri autentikacije i autorizacije, ovaj padajući meni prikazuje sve ulazne i izlazne podatke iz procesa koji su pod nadzorom.

Npr., izborom opcije “Analogni ulazi”, otvara se stranica sa trenutnim stanjem i vrednostima analognih podataka (ovde je prikazan samo mali deo jedne starnice).

Uz svaki analogni ulaz je pridodat detaljniji opis signala: status, vrednost, opseg i tip i alokacija odgovarajućeg modula. Boje i grafički simboli imaju posebno značenje po pitanju statusa ulaznih signala (povezani ili otkačeni), ulazne vrednosti (stvarna ili zadata/forsirana) i prekoračenja opsega merenja.

Nadzor i online testiranje komandnih izlaza (u ovom primeru dvostepenih komandi) su prikazani ovde:


Prvi korak: Klikom na dugme Selektuj komandu započinje procedura izbora komande. Po uspešnom adresiranju odgovarajućeg komandnog izlaza, leva strana simbola prekidača postaje zelena, uz istovremenu pojavu yelene poruke o uspešnoj selekciji komande.

Drugi korak: Klikom na dugme Izvrši komandu aktivira se izvršenje komande, ili klikom na dugme Obustavi komandu prekida se dalja komandna procedura. Po uspešnom izvršenju komande, simbol prekidača se boji zeleno i pojavljuje se druga zelena poruka o uspelom izvršenju komande.

4.2.3 PLC programiranje sistema ATLAS

Najsloženiji i najosetljiviji programski deo Programerskog terminala ATLAS-PT predstavlja alat za PLC programiranje, koji čini PLC programski paket (poznat i pod imenom FBD programski paket) za potpunu podršku PLC mogućnosti sistema ATLAS. FBD programski paket se sastoji od većeg broja grafičkih alata, razvijenih i napisanih u TCL jeziku na Linux OS platformi. Centralno mesto u FBD programskom paketu zauzima FBD editor - FBDE (Function Block Diagram Editor), koji predstavlja editor leder dijagrama u skladu sa standardom IEC 1131-3. Ostali raspoloživi alati i korisnički programi podrzavaju rad sa leder dijagramima: prevodjenje ledera u ST kod, kompilaciju u izvrsni kod ATLAS sistema, simulacije ledera, debagovanja ledera, online testiranja i spuštanje aplikativnih izvršnih programa na ATLAS sistem.

PLC programiranje je organizovano u okviru pojedinačnih PLC projekata, a sa leder dijagramima projektovanim i razvijenim za odredjene ATLAS uredjaje/sisteme. U skladu sa ovakvim pristupom, na samom početku se FBD programski paket aktivira sa jednim obaveznim argumentom, a to je ime projekta. Po uspešnom završetku “login” procedure korisnika-programera, odnosno uspešno obavljenoj “autentikaciji i autorizaciji” korisnika (proveri identiteta i prava korisnika), dalji scenario PLC programiranja se odvija manje-više na način.opisan u nastavku.

Kada se aktivira programski paket FBD, otvara se prozor koji se zove PROJEKAT, sa imenom projekta u zaglavlju (u ovom primeru: DRMNO_B1). Sa desna na levo nalaze se tri dugmeta za izbor daljeg rada, kao i dugme IZLAZ za izlazak iz programa: • RTU: - za ponovni izbor ATLAS PLC uredjaja koji

je bio izabran kada je poslednji put korišćen ovaj program.

• Trazenje uredjaja – za izbor odredjenog leder dijagrama (ime LD se unosi u sledećem koraku).

• Izbor RTU – za izbor iz liste (spiska) postojećih ATLAS PLC uredjaja, što je opisano u nastavku.


Pritiskom na polje Izbor RTU otvara se prozor koji sadrži listu svih RTU-ova (ATLAS PLC uredjaja) koji učestvuju u projektu. Po izboru jednog od ponudjenih RTU-ova, postoje dve mogućnosti: potvrda ili poništenje obavljenog izbora, pritiskom na dugme Potvrdi ili Odustani.

Po potvrdi izabranog ATLAS PLC uredjaja, otvara se prozor GLAVNI MENI.

FBD (grafički) EDITOR – (FBDE) - Pritiskom na ovo polje otvara se novi prozor u kome se,

kreiraju funkcionalni blokovi i programi – za tu svrhu na raspolaganju je veći broj komandi različite namene.

Konfigurator taska - Pritiskom na ovo polje otvara se meni u kome se nalaze svi dijagrami

kreirani u datom projektu sa datim FBD EDITOR-om.

Kreiranje programa - Od jednog ili više taskova kreiramo jedan program. U zavisnosti da li je FBDE povezan sa odgovarajućom MySQL bazom, pritiska se jedno od dva polja.

Selektor ledera - Nakon izbora date opcije otvara se prozor sa spiskom svih ledera koji

postoje u datom projektu. Nakon izbora ledera ime odabranog ledera će se pojaviti u polju : “TEKUCI LEDER“.

TEKST EDITOR – Otvara ST kod izabranog ledera (u “emacs” editoru) upisanog u polje :

“TEKUCI LEDER“.

Compile “Tekući Leder“ – Pritiskom na to polje startuje se kompilacija ledera (upisanog unutar polja : “TEKUCI LEDER“ – u ovom primeru “RTU01_dbg_single“) u izvršni fajl.

KOMUNIKACIJA - Polje kojim se definišu komunikacioni parametri u razmeni podataka sa sistemom ATLAS: master/slave IP adrese i fizička PLC adrese.


PLC L, PLC D – ATLAS sistemi podržavaju “dual head” master-slave režim rada (kada

postoje dva PLC uređaja koja su međusobno povezana i povezana na iste ulazno/izlazne PI module), sa automatskim prebacivanjem u slučaju kvara. Ova polja služe za prozivanje odredjenog uredjaja kao i za identifikaciju ko je „master“ a ko „slave“ (žuta boja označava da je u pitanju master, crvena označava slejv, dok plava boja govori korisniku da nema komunikacije). Ako je polje sa plavim slovima, pritiskom na njega prozivamo odgovarajući uredjaj sve dok se komunikacija ne uspostavi, tj. slova dobiju žutu ili crvenu boju.

Ledcopy – Dato polje služi za “upload” ledera na ATLAS sistem (ime ledera se nalazi u

polju : “TEKUCI LEDER“.

TEKUCI LEDER – Sve operacije nad lederima koje se izvršavaju pomoću alata FBD EDITOR-a se odnose na leder čije se ime nalazi u ovom polju (u ovom primeru “RTU01_dbg_single”).

Stop komunikacije – Datom komandom prekida se prethodno uspostavljena komunikacija

sa sistemom ATLAS. Posle toga, ponovna komunikacija se uspostavlja prozivanjem preko polja PLC L i/ili PLC D.

On-Line – Aktiviranjem datog polja otvara se spisak svih potprograma (slika) ledera koji je

odabran, tj. čije se ime nalazi u polju : “TEKUCI LEDER“. Kada se izabere određeni leder i klikne na dugme “POTVRDA“, otvara se izabrana slika u on-line režimu rada, sa živim ulazima iz procesa, izlazima ka procesu, kao i sa živim vezama među blokovima.

IZLAZ – Ovo je komanda kojom se izlazi iz glavnog menija.

Video ON Levo – Klikom na ovo polje otvara se video ekran PLC uredjaja koji je

selektovan (klikom na polje PLC L ili PLC D) na kome su prikazani svi parametri vezani za izabrani uredjaj. Prozor se zatvara klikom na isto dugme.

Stampanje – stampanje logičkih šema po završetku projekta na beloj pozadini sa crnim

elementima i linijama.

Od svih navedenih opcija iz GLAVNOG MENIJA, dve su teme od posebnog značaja, i one će biti kratko opisane: o FBD Editovanje o Spuštanje leder programa

4.2.3.1 FBD Editovanje

Funkcionalni blok dijagram – FBD predstavlja dijagram koji opisuje funkcionalnu vezu izmedju ulaznih i izlaznih varijabli (promenljivih veličina). Sama funkcija je opisana skupom medjusobno povezanih elementarnih blokova. Ulazne i izlazne varijable su povezane sa blokovima posredstvom odgovarajućih veznih linija. Izlaz iz jednog bloka moze biti povezan na ulaze drugog bloka. Funkcionalni blok dijagrami predstavljau jedan od pet jezika za PLC programiranje (PLC jezika) koji su definisani standardom IEC 61131-3, i važi sa najpopularniji. Tekst koji sledi se isključivo odnosi na FBD programiranje i editovanje.


http://en.wikipedia.org/wiki/IEC_61131-3

http://en.wikipedia.org/wiki/IEC_61131-3

Prvo treba razumeti: šta je to funkcionalni blok? Sledeći primer može da pomogne u tome.

Blok MUX_R odgovara releju (prikazanom desno) koji prenosi ulaz R1 i R2 na izlaz R, zavisno od stanja bita S (stanja namotaja releja). Njegova prenosna funkcija jeste:

Ovaj prosti multiplekserski blok MUX_R je unapredjen uvodjenjem “enable bita” E koji dopunski kontroliše blok:

Ako je E=0 tada je Q=0 i R=0. Ako je E=1 tada je Q=1 a R je jednako jednom od ulaza R1 ili R2, zavisno od ulaynog bita S.

Blok MUX_R je primer funkcionalnog bloka koji obezbedjuje jednostavnu funkciju jednog prostog multipleksera. Postoje stotine drugih blokova koji obezbedjuju druge, ponekad veoma složene, funkcije. Iz programerskog ugla, svaki blok predstavlja programsku celinu (programski entitet, rutinu) sa dobro definisanim odnosom izmedju ulaza i izlaza, i koja tokom izvršenja obezbedjuje predpostavljenu funkcionalnost.

Nadalje, funkcionalni blokovi se mogu kombinovati u još složenije funkcionalne mreže (opisane odgovarajućim dijagramima) u cilju ispunjenja još kompleksnijih funkcija – takvi dijagrami su poznati pod nazivom “leder dijagrami”, prema engleskom nazivu: “ladder” za merdevine/lestve (naš prevod bi bio “lestvičasti dijagrami”). Primer koji sledi ilustruje ovakav pristup.

Dva bloka za konverziju podataka su definisana na sledeći način:

Ulazni signali blokova CONV_WTR i CONV_RTW su: • GG: real, max. vrednost ulaznog podatka (gornja granica) • DG: real, min. vrednost ulaznog podatka (donja granica) • IN: word (real), vrednost ulaznog podatka

Izlazni signali blokova CONV_WTR i CONV_RTW su: • OUT: real (word), vrednost konvertovanog podatka


Blok CONV_RTW konvertuje opseg (GG-DG) u opseg (0-4095).

Blok CONV_WTR konvertuje opseg (0-4095) u opseg (GG-DG).

CONV_RTW:

CONV_WTR:

Zadatak je da se ulazna vrednost merene aktivne snage predstavi procentualno (kao procenat njene max. vrednosti), kao i da se signalizira ako je njena trenutna vrednost iznad neke postavljene granične vrednosti..

Sve ulazne analogne veličine prolaze kroz 12-bitnu AD konverziju, što znači da odgovaraju nekoj numeričkoj vrednosti u opsegu (0-4095). Blokovi za konverziju podataka CONV_RTW i CONV_WRT, zajedno sa blokom komparatorom Word_Comp, povezani su u prikazani funkcionalni blok dijagram koji konvertuje vrednost ulazne aktivne snage (obeležena kao: “AKTIVNA SNAGA”) u odgovarajuću procentualnu vrednost (opseg 0-100), i indicira ako je ta vrednsot iznad 55,5%. Prikazani izlazi odgovaraju stanju kada je ulazna aktivna snaga 72% max. vrednosti, a indikatorski bit 1.

FBD Editor predstavlja grafički alat koji omogućuje crtanje leder dijagrama. Pod predpostavkom da je izabrana opcija FBDE u GLAVNOM MENIJU, otvoriće se FBDE prozor za specificirani PLC pojekt, izabrani ATLAS uredjaj, i odgovarajući leder dijagram. Ukoliko je u pitanju novi leder dijagram, procedura editovanja se može ukratko opisati na sledeći način:

Kreiranje novog logičkog dijagrama počinje od mesta gde se postavi kursor uz pomoć levog dugmeta miša..


Klikom na desno dugme miša na praznom delu dijagrama, otvara se padajući opcijski meni za kreiranje i editovnja dijagrama. Za jednostavnija logička kola koriste se prve dve opcije, dok su za složenije funkcionalne blokove na raspolaganju sledeće dve opcije (uključujući i koračnu “state mašinu” STM). Preostale opcije za editovanje se koriste za brisanje i ubacivanje redova. Poslednja opcija je za izlazak iz programa.

Kada se doda blok, klikom desnim dugmetom miša na sam blok otvara se blok meni. Svaki blok ima jedinstveni redni (sekvencijalni) broj (u ovom primeru B#11), i meni se direktno odnosi na taj blok. Blok se može izmestiti, izmeniti (modifikovati broj bloka ili tip bloka), obrisati, povezati sa bazom podataka, ili učiniti transparentnim. Blok meni može imati i više opcija od ovde prikazanih, zavisno od konkretnih osobina samog bloka.

Po levoj ivici prostora za dijagram, vertikalno su poredjani ulazni signali, predstavljeni kao zelene tačke. Klikom na desno dugme miša, najbliži raspoloživi ulazni signal se može dovesti na ulaz bloka.

Krajnji rezultat FBD editovanja predstavlja željeni leder dijagram na kome smo radili. Veličina i složenost jednog takvog ledera može da varira u neverovatno velikom obimu – uopšte uzevši, PLC programiranje traži puno znanja i umešnosti. Ovaj tekst je bio posvećen samo tehničkom delu programiranja (nekim tehničkim procedurama), i samo predstavlja mali osvrt na veliku oblast PLC programiranja. Jedan primer tako kreiranog leder dijagrama je predstavljen na Slici 4.2.

Slika 4.2: Jedan primer leder dijagrama


4.2.3.2 Spuštanje leder programa

Po kreiranju leder dijagrama preostaje još nekoliko koraka do njegove stvarne primene. Leder dijagram mora da bude testiran off-line, preveden u izvršni kod sistema ATLAS, debagovan online, i na kraju (ako je sve prethodno prošlo bez problema) prebačen na sam sistem ATLAS i smešteno u njegov firmver. Procedura prebacivanja leder programa se u žargonu naziva “spuštanje ledera”29 i koristi se u ovom tekstu. Inače to i jeste jedina tema ovog paragrafa, iako postoje i druga “spuštanja programskih podataka” (npr. konfiguracioni podaci, simulacioni podaci, aplikativni podaci, itd) koja se obavljaju na gotovo identičan način.

Generalno, spuštanje ledera na sistem ATLAS može biti uradjen na tri načina, ili preciznije rečeno u tri režima spuštanja podataka:

• U off-line režimu, kada je sistem ATLAS izvan pogona;

• U servisnom režimu, kada je sistem ATLAS trenutno izvan operativnog rada;

• U on-line režimu, kada je sistem ATLAS u redovnom radu.

Svaki od navedenih režima spuštanja ledera se može realizovati sa Programerskog terminala ATLAS-PT. Medjutim, prva dva režima dozvoljavaju čak i ručnu direktnu zamenu “hot-pluggable” memorijskih čipova u samom sistemu ATLAS, što predstavlja najednostavniji postupak zamene programa i uvek se preporučuje ako je moguć. U ovom paragrafu se pak, razmatra samo spuštanje ledera posredstvom Programerskog terminala ATLAS-PT, posebno u on-line režimu rada.

Konvencionalno, kompilirane podatke ledera u izvršnom kodu predstavljaju fajlovi sa ekstenzijom “exp”. Shodno tome, “spuštanje ledera” predstavlja “spuštanje odgovarajućih exp fajlova”, koji se potom povezuju sa lokalnim ATLAS programima za izvršenje PLC programa.

Tehnički, ovo je precisno-definisana i uredjena procedura jednostavna za korišćenje. Po izboru opcije Ledcopy u GLAVNOM MENIJU, otvara se prozor za spuštanje ledera (Upload Window). Jedan od izbora (TAB-ova) u prozorskom meniju jeste: “Copy Ladder“, a posle toga sledi preostali deo posla koji je krajnje intuitivan.

Padajući meni Kopiranje ledera nudi dve opcije: • Otvori datoteku sa lederom – za izbor leder

“exp” fajla za spuštanje na sistem ATLAS; • Spusti leder na stanicu – iniciranje spuštanja

odabranog ledera na sistem ATLAS..

Sam tok komunikacije sa ATLAS sistemom tokom spuštanja ledera se može pratiti online (po izboru: “Prosledjivanje ledera stanici”), ali to znatno povećava ukupno vreme spuštanja ledera.

Instalacija novog ledera uvek nosi odredjeni rizik u “živoj” implementaciji. Zbog toga, uvek kada se vrši zamena novim lederom, veoma je važno biti spreman za vraćanje na staro stanje ako do toga dodje. Povratak na stari leder predstavlja takodje uhodanu proceduru


29 Pogledati fusnotu 10 na strani 10


obuhvaćenu postojećim menijima, ali ipak uzima odredjeno vreme u kome je sam leder suspendovan i neoperabilan.

U slučaju redundantnog master/slave PLC sistema ATLAS, mogući scenariji za spuštanje ledera na sistem su:

o Ako se novi leder spušta na master PLC uredjaj, predhodni (“stari”) leder se suspenduje i startuje novi. Ako nešto krene naopako, doći će do automatskog prebacivanja rada na slave PLC uredjaj, a samim tim i na stari leder (slave PLC uredjaj i ne zna za novi leder).

o Ako se novi leder spušta na slave PLC uredjaj, za proveru njegove funkcionalnosti potrebno je forsirati prebacivanje rada sistema kako bi isti postao master i bila moguća provera ledera. Ako sada nešto krene naopako, doći će do automatskog prebacivanja rada na predhodni master PLC uredjaj (koji je još uvek sa starim lederom) i “stari dobri leder” će biti ponovo u pogonu.

U oba slučaja, kada novi leder otkaže, potrebno je da se prethodna operabilna verzija ledera (stari leder) reinstališe na “oštećenom” PLC uredjaju. Srećom, u to vreme je “oštećeni PLC uredjaj” uvek slave uredjaj, tako da procedura povratka na stari leder nije u koliziji sa tekućim operativnim zadacima.

Documents

ATLAS Opis Sistema