Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
на дому 900 нет 1003 Специализированные отделения социально-медицинского обслуживания на дому 3 5 нет 78 Отделение срочного социального обслуживания 1...полностью>>
'Конспект'
Методы: словесные, игровые, наглядные, практическая деятельность, использование живых объектов природы, наглядных материалов, мультимедийного проектор...полностью>>
'Регламент'
Первенство Сибирского федерального округа среди младших юношей и младших девушек (12 – 13 лет), юношей и девушек (14-15 лет), юниоров и юниорок (16-17...полностью>>
'Программа'
Актуальность исследования:Авторы (Н.Я. Михайленко, Н.А. Коротковой, С.А. Козловой, Е.О. Смирновой и Т.В. Лаврентьевой, Н.Ф. Комаровой, Н.В. Микляевой)...полностью>>

Главная > Документ

Сохрани ссылку в одной из сетей:
Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

119991, Москва

Ленинский пр., 51

Тел.:

(495) 649-12-70

Web-site:

E-mail:

info@

Факс:

(495) 649-12-75


Рынок контроллеров для АСУТП

До последнего времени роль контроллеров в АСУТП в основном выполняли PLC (Programmable Logic Controller - программируемые логические контроллеры) зарубежного и отечественного производства.

Наиболее популярны в нашей стране PLC таких зарубежных производителей, как Allen-Braidly, Siemens, ABB, Modicon, и такие отечественные модели, как "Ломиконт", "Ремиконт", Ш-711, "Микродат", "Эмикон". В связи с бурным ростом производства миниатюрных PC-совместимых компьютеров последние все чаще стали использовать в качестве контроллеров.

Тенденции рынка:

Можно выделить несколько ключевых тенденций [link], определяющих развитие контроллеров:

  • увеличение спроса на компактные недорогие контроллеры для решения таких задач, как автоматизация отдельных агрегатов, учет энергоресурсов, мониторинг и диспетчеризация территориально распределенных промышленных объектов и объектов ЖКХ: тепловых пунктов, котельных, насосных станций, газораспределительных пунктов и трансформаторных подстанций.

  • наличие у фирмы поставщика широкой линейки PLC различных классов (от Micro до Large) с единой системой программирования. Такой подход дает проектировщику АСУТП возможность выбрать необходимое контроллерное оборудование.

  • в классе "тяжелых", традиционно популярных в России контроллеров, востребованы резервированные структуры с развитой диагностикой и мощные процессоры, снимающие ограничения на масштаб проекта и сложность технологических алгоритмов.

Объём рынка микроконтроллеров для АСУТП

На рынке микроконтроллеров присутствует более двух десятков различных архитектур, причем самая крупная доля (14%) принадлежит «потомкам» одной из старейших разработок — 8-разрядного кристалла Intel 8051, еще 12% – компании Microchip, выпускающей микроконтроллеры PIC, также 8-разрядные [link].

Объём мирового рынка микроконтроллеров (общего назначения), $ млрд. в 2008 году (прогоз)

4 разряда

8 разрядов

16 разрядов

32 разряда

Доля рынка

10%

25%

30%

35%

Объёмы сегментов рынка, $ млрд. в 2008 году (прогноз)

1,5

3,75

4,5

5,25

Рост мирового рынка в течение 2007 года составил 20%, а его объем в 2008 году достигнет почти $15 млрд. (рынок микроконтроллеров общего назначения [link]) По прогнозу, быстрый рост рынка микроконтроллеров продолжится и в дальнейшем [link]. Объем выпуска 8-ми разрядных микроконтроллеров может оцениваться в 4 млрд. штук в год.

Однако секторы рынка с 8-, 16- и 32-разрядной продукцией формировались по-разному. Так, быстрый рост показал сегмент 16- и 32-разрядных устройств, в то время как производство 8-разрядных снижалось. А доходы от продаж 4-разрядных микроконтроллеров показали медленный рост. Эксперты полагают, что эта тенденция сохранится в последующие годы. При этом цены на микроконтроллеры для серийных и универсальных устройств будут по-прежнему снижаться.

Эра 8-разрядных микроконтроллеров закончится через два-три года (примечательно, что та же Microchip уже переходит к выпуску 32-разрядных контроллеров). Согласно прогнозам аналитической компании Semico, в 2010 г. объем рынка 32-разрядных микроконтроллеров (сейчас лидеров является ARM, около 75% рынка) будет примерно вдвое больше (около $10 млрд.), чем сейчас; в 8-разрядном сегменте объемы сохранятся, а вот 16-разрядные кристаллы будут сдавать позиции под натиском 32-разрядных [link].

Сегментация рынка

АСУТП удобно разделить на классы. Первым в процессе такого разделения является размер системы, определяемый по количеству входных и выходных сигналов. По нему системы можно разделить на четыре класса [link]

  • Малые системы - число сигналов измерения/управления - до 100, и все они собраны в одном месте.

  • Средние системы - число сигналов- несколько сотен, но их тоже можно собрать в одном помещении.

  • Крупные однородные системы могут быть представлены набором распределенных однотипных малых или средних систем.I" Крупные разнородные системы - обладают большим количеством входов и выходов и требуют одновременной реализации различных алгоритмов контроля и управления.

Сегментируем рынок по объёму (сложности) системы, которую надо автоматизировать [link].

Малые АСУТП

Этот класс АСУТП - зона господства программируемых логических контроллеров (PLC). Они представлены на рынке в широком ассортименте и от различных поставщиков, в числе которых такие гиганты, как Schneider Electric, Siemens, Mitsubishi Electric. Все PLC-контроллеры имеют достаточно однотипные конструктивные решения, в них применяются стандартные языки программирования IEC-61131. Да и удельная цена одного канала измерения/управления у них одного порядка.

Большинство респондентов сообщают, что основная часть их ПЛК работает автономно (32,9%). Несколько меньший показатель у ПЛК, подключенных к персональному компьютеру по сети (26,5%). Некоторые респонденты также сообщали об использовании сетевых соединений с другими ПЛК (22,8%) и распределенными системами управления (17,6%). Судя по данным опроса, основная масса ПЛК (более двух третьих) подключена к сети того или иного типа [link].

Средние АСУТП

Для этого сегмента АСУ ТП наиболее эффективно применение магистрально-модулыных систем, на рынке которых присутствуют решения от всех крупных поставщиков контроллерного оборудования. Рассмотрим основные открытые архитектуры.

Наиболее заметными соперниками на этом рынке до последнего времени являлись PC-совместимые архитектуры и архитектуры, связанные со стандартом VME. Хотя шине VME скоро исполнится 20 лет, она по-прежнему занимает в мире ведущее место при создании систем автоматизации средней и высокой сложности.

Открытый стандарт VME обладает гибкостью архитектуры, мощной системой прерываний, позволяет создавать одно- и многопроцессорные программно совместимые комплексы различной производительности. Несомненным его достоинством является определенная консервативность, что очень важно для промышленных систем, цикл жизни которых составляет несколько десятков лет. К сожалению, эта архитектура не нашла широкого применения в Украине, хотя опыт применения для ряда подсистем на АЭС Украины доказал возможность и эффективность ее использования.

Лидерами на рынке являются PC-совместимые архитектуры. Их важным достоинством является обеспечение возможность прототипирования систем на обычных офисных компьютерах. Однако, как и прогнозировали многие аналитики, динамика развития офисного рынка привела к тому, что системы автоматизации, созданные 3-5 лет назад на основе PC-совместимых технологий, остались без запасных частей.

Основными достоинствами стандарта являются:

  • программная совместимость с офисными PC;

  • полное соответствие механического конструктива требованиям промышленных систем;

  • возможность обеспечения горячейзамены модулей;

  • возможность построения сложных многопроцессорных систем;

  • процессорная независимость, позволяющая наряду с процессорами архитектуры Intel применять другие, на пример PowerPC; поддержка стандарта многочислен ной группой фирм, объединенных в международную ассоциацию.

Таким образом, системы среднего класса могут быть реализованы огромным числом вариантов с применением как магистрально-модульных систем различных архитектур, так и нескольких типов PLC-контроллеров. При этом одним из важнейших критериев выбора является цена проекта, включающая стоимость оборудования, разработки и поддержки, а для конечного пользователя - и эксплуатации.

Крупные АСУТП

В этом классе АСУ ТП строятся обычно как распределенные системы, состоящие из множества повторяющихся малых или средних подсистем. Соответственно, обязательным условием при выборе оборудования для таких систем является поддержка одной из промышленных сетей: Profibus, CAN, Industrial Ethernet и др. К числу технических новинок в этой области следует отнести GSM-модемы концерна Siemens AG, которые часто позволяют существенно снизить цену проекта или обойти проблему прокладки кабелей в переполненных проходках.

Особое место в классе крупных систем занимают сложные неоднородные объекты, например, АСУ ТП энергоблоков теплоэлектростанций, выдвигающие целый комплекс проблем: большие объемы контроля и управления, высокие требования к надежности системы в целом, техническое обслуживание и т. д.

Ведущие производители микроконтроллеров

Среди потребляемых отечественными разработчиками микроконтроллеров есть явно выраженная группа лидеров - семейство х51, поддерживаемое различными производителями [link]:

  • PIC-контроллеры фирмы Microchip (лидер рынка 8-битных микроконтроллеров). Оборот компании около $1 млрд. в год.

  • Motorola. Она делает хорошие изделия, но со своей концепцией не вписывается в российский рынок. Motorola всегда ориентировалась на крупных потребителей. Специально для них была разработана технология изготовления микроконтроллеров под заказ — не как у Intel, где использовалась одна и та же архитектура и менялась только маска для заносимой программы, а с добавлением или удалением любых аппаратных средств — количество таймеров, портов и т.п.

  • Контроллеры семейства AVR фирмы Atmel. Активно работает на рынке 8-разрядных микроконтроллеров Atmel. У нее сегодня 4 или 5 дистрибьюторов, они все дают статьи в журналы, поэтому об Atmel знают все. Ее 89-е семейство хорошо заняло нишу 51-х, с которой года два–два с половиной назад ушла Intel. В процессе передела рынка микроконтроллеров у архитектуры ARM есть неплохие шансы занять лидирующие позиции (сейчас их доля составляет порядка 1%, но и у большинства других 32-разрядных архитектур, например IBM PowerPC, Renesas M32R или Freescale 68K/ColdFire, цифры примерно такие же; на этом фоне выделяется, пожалуй, только Atmel, контроллеры AVR которой занимают около 3% рынка) [link].

  • Futjitsu. О них, правда, у нас мало кто знает. Эти 16-разрядные микропроцессоры отличаются чрезвычайно высоким быстродействием — более 10 MIPS, чрезвычайно развитой периферией— 3 последовательных интерфейса, 10 таймеров, АЦП, ЦАП, ШИМ, очень большое количество портов ввода/вывода (68 или 96— это нормальное количество), до 256кбайт флэш-ПЗУ и 4–6 кбайт ОЗУ. Программируются внутрисистемно.

  • Toshiba (10 MIPS, 16-разрядные). Такой контроллер в розницу стоит 12 долларов. Еще более мощный, 32-разрядный, с производительностью 20 MIPS, стоит 16 долларов. Их самый большой минус— отсутствие внутренней памяти программ, нужен кристалл внешнего ПЗУ. Правда, его не надо подключать через регистр-защелку типа 555ИР22, все сигналы вырабатываются на соответствующих ножках, а их вполне достаточно — контроллеры выпускаются в корпусах PQFP-100 и выше. К плюсам можно отнести чрезвычайно развитую периферию и способность поддерживать модули памяти типа SIMM, используемые в IBM. За рубежом эти контроллеры ставятся в DVD-проигрыватели, CD-проигрыватели, автоответчики — словом туда, где надо работать с большими объемами памяти. Вследствие своей массовости они очень дешевы.

  • Texas Instruments. Предлагают уникальное семейство MSP430. Потребление на уровне долей микроампера в спящем режиме и долей миллиампера в активном. Является конкурентным преимуществом для разработчиков мобильной техники. Лидирует в области сигнальных процессоров. Микроконтроллеры MSP430 производства компании Texas Instruments были разработаны специально для энергосберегающих технологий. Все серии этих микроконтроллеров могут работать в пяти различных режимах потребления при напряжении питания от 2,2 до 5,5 В, с минимальным током потребления 0,1 мкА (режим наименьшего потребления) и 400 мкА в активном режиме.

  • В последнее время обозначился спрос на контроллеры ACE. Это — экзотика, самые маленькие в мире микроконтроллеры. Размер — примерно 3х4 мм, 8-разрядные, из 8 ног 6 — это порты ввода/вывода. Генератор — внутри, сброс — внутри, в общем, все внутри. В целом, по возможностям похож на Microchip или AVR, но в очень маленьком корпусе, и людям это нравится. Вообще, 8-ногие контроллеры довольно популярны. Их можно взять в SOIC, сделать минимальное обрамление и запихнуть в ручку какого-то изделия.

  • Philips 80С552 имеют на борту АЦП, таймеры, компараторы временных интервалов, ШИМ, шину I2C, большое количество портов. Это очень удачные контроллеры, они сейчас хорошо продаются.

  • Dallas Semiconductor. Контроллеры, производимые этой компанией, очень быстрые, но дорогие. Их приобретают большей частью те, кто занимается системами разграничения доступа — им очень нравится, что у этих МК два независимых последовательных порта. К тому же, у некоторых из этих контроллеров 1 кбайт ОЗУ на кристалле, что тоже очень нравится разработчикам. Но Dallas — это не массовый контроллер, как PIC, перед ним не ставится задача завалить им весь рынок, контроллеры ценой от 8 до 30 долларов — это не ширпотреб, а эксклюзив. Идут они только в специальные разработки, где разработчикам не хочется уходить от х51, но нужна повышенная скорость, два последовательных порта и т.д.

Примечание: наибольшую мобильность в миграции от одного микроконтроллера к другому демонстрируют относительно молодые специалисты с достаточно узкой специализацией [link];

Критерии выбора контроллера потребителем

Основные критерии выбора микроконтроллера представлены ниже в порядке значимости. Каждый критерий детально объясняется в дальнейшем.

  • Пригодность для прикладной системы.

  • Может ли она быть сделана на однокристальном микроконтроллере или максимально соответствует спецификации с несколькими добавочными микросхемами?

  • Имеет ли микроконтроллер требуемое число контактов/портов ввода/ вывода, т. к. в случае их недостатка он не сможет решать поставленные задачи, а в случае избытка цена может оказаться слишком высокой?

  • Имеет ли он все требуемые периферийные устройства, такие как последовательные порты ввода/вывода, RAM, ROM, A/D, D/A и т. д.?

  • Имеет ли он другие периферийные устройства, которые не нужны?

  • Имеет ли ядро CPU соответствующую пропускную способность, т. е. вычислительную мощность, позволяющую обрабатывать системные запросы с учетом программирования на выбранном прикладном языке? Слишком много — расточительно, слишком мало – не будет работать.

  • Выделено ли в бюджете проекта достаточно средств, чтобы позволить себе использовать данный микроконтроллер. Чтобы ответить на этот вопрос, обычно требуются расценки производителя. Если данный микроконтроллер не приемлем для проекта, все остальные вопросы становятся несущественными, и вы должны начать поиски другого микроконтроллера.

  • Доступность.

  • Существует ли устройство в достаточных количествах?

  • Производится ли оно сейчас?

  • Что ожидается в будущем?

  • Поддержка разработчика.

  • Ассемблеры.

  • Компиляторы.

  • Средства отладки.

  • Оценочный модуль (EVM).

  • Внутрисхемные эмуляторы.

  • Насадки для логических анализаторов.

  • Отладочные мониторы.

  • Отладчики программ в исходных текстах.

  • Доска объявлений в On-line (BBS).

  • Исполнительная система реального времени.

  • Примеры применения.

  • Сообщения об ошибках.

  • Утилиты, в том числе «бесплатные» ассемблеры.

  • Образцы исходных текстов.

  • Поддержка применений.

  • Есть ли специальная группа, которая занимается только поддержкой применений?

  • Есть ли инженеры, техники или продавцы?

  • Насколько квалифицирован поддерживающий персонал, действительно ли он заинтересован в помощи вам при решении вашей проблемы?

  • Поддерживаются ли телефон и/ или FAX?

  • История производителя.

  • Компетентность, подтвержденная разработками.

  • Надежность микросхем, т. е. качество продукции.

  • Срок поставки.

  • Время работы в этой области.

  • Финансовый отчет.

Для служебного пользования

27 Ноябрь 2013 г.

7




Похожие документы:

  1. Учебно-практическое пособие для студентов специальности 2202 Москва 2004

    Учебно-практическое пособие
    ... ры) по месту; исполнительные устройства; электропусковая аппаратура; ло- кальные микропроцессорные устройства (контроллеры для ... а) Аппаратурная. 2.Концепция построения б) Программная. АСУТП? в) Аппаратурно-программная. а) Одновариантный. 3. ...
  2. Приоритетный национальный проект «образование» Т. А. Пьявченко, В. И. Фиhаев автоматизированные информационно-управляющие системы таганpог 2007

    Документ
    ... производства, перепрофилирование предприятий в условиях рынка сопровождаются ростом сложности процессов управления ... для работы в контроллерах (например, поддержка сторожевого таймера). 5.1.2. Оперативный уровень. Для верхнего уровня АСУТП ...
  3. Реестр продукции и разработок для тэк предприятий сфо

    Документ
    ... оптовом и розничном рынке электроэнергии; организации автоматизированного ... управления. Основные функции АСУТП «Мир»: сбор, обработка ... 159 Промышленные диагностические контроллеры безвентиляционного, пыле-, ... м3/ч для Ду32 10±1,0 для Ду50 25±2,5 для Ду80 ...
  4. Руководство системного администратора

    Руководство
    ... , субъектами Оптового рынка электроэнергии Украины и ... АСУТП В проекте интегрированной АСУТП Сумской группы подстанций для синхронизации времени АРМ АСУТП ... промышленного контроллера «ЛОГИКОНТ S200» Для настройки, параметризации контроллера «ЛОГИКОНТ ...
  5. Практикум по автоматизированным информационно-управляющим комплексам и системам

    Документ
    ... управления производством и АСУТП – автоматизированных систем ... рынков сбыта, качества и объема сырья, а также квалификации обслуживающего персонала. К функциям АСУТП ... стабилизатора напряжения и контроллера ATMEGA8L для преобразования аналоговых сигналов ...

Другие похожие документы..