Контроллеры Modicon M171/M172

В данной обзорной статье рассмотрим контроллеры фирмы Schneider Electric серии Modicon M171/M172. Данная линейка позиционируется производителем, как контроллеры для HVAC систем, то есть их основное применение — это системы отопления, вентиляции и кондиционирования (Heating, Ventilation, & Air Conditioning), а также насосные установки.

В качестве аналогов данных ПЛК, довольно схожих по характеристикам и часто применяемых на реальных объектах, можно отметить ПЛК Segnetics, ОВЕН ПЛК63.

Контроллеры данной серии появились у Schneider Electric сравнительно недавно и призваны заменить линейку контроллеров Modicon М168, которые были сняты с производства в 2016 г. и ранее применялись для подобных задач.

Всего в состав серии входит несколько типов контроллеров — Modicon M171 Optimized, Modicon M171 Perfomance и M172 Optimized и Performance, которые в свою очередь подразделяются на различные модификации.

По сравнению с M171O , Modicon M171P и M172 обладают большим функционалом, коммуникационными возможностями, что позволяет их применять в многофункциональных системах более высокого уровня сложности. Преимуществами M171O в свою очередь являются компактность и цена, благодаря чему они оптимально подходят для управления простыми локальными системами, такими как холодильные установки с воздушным или водяным охлаждением, тепловые насосы, компрессоры.

Конечно, M171 и M172 не могут сравниться по своей производительности с топовыми моделями контроллеров Schneider Electric, такими как Modicon M340 или Modicon M580, но это и не требуется. Для решения заявленных производителем задач, их возможностей вполне достаточно.

Аппаратная часть Modicon M171/M172

Помимо непосредственно самого модуля ПЛК, каждый контроллер может быть оснащен дополнительными модулями расширения входов и выходов, коммуникационными модулями связи.

В базовой комплектации, M171O оснащены 14/22 интегрированными дискретными и аналоговыми входами и выходами (I/O), количество которых можно увеличить в общей сложности до 44 за счет модулей. В качестве коммуникационных портов, имеется разъем для LAN и опционально для Modbus.

В зависимости от типа, они могут быть со встроенным дисплеем, либо без дисплея. В этом случае могут использоваться выносные графические терминалы, в частности TM171DLCD2U, которые подключаются к контроллеру по шине расширения LAN, которая также обеспечивает их питанием.

Также, наряду с терминалами, могут использоваться электронные термостаты TM171DWAL2U или TM171DWAL2L.

Стоит отметить, что как контроллеры, так и модули, причем это относится ко всей линейке, поставляются изначально без клеммных колодок, их придется заказывать отдельно, что на мой взгляд несколько неудобно. Также к минусам конкретно M171O я бы отнес необходимость в специальном кабеле для программирования типа TM171ADMI (Преобразователь USB <->TTL).

Что касается других контроллеров этой серии, то здесь в плане комплектации все интереснее, особенно это касается Modicon M172. В зависимости от модели, они могут иметь 7,18, 28 или 42 входа и выхода, при этом максимальное количество, при наличии модулей расширения, может достигать 238.

Так, M172P на 28 I/O, имеет на борту по 8 дискретных входов и выходов, 8 аналоговых входов и 4 аналоговых выхода. Для примера, у тех же Segnetics Pixel имеется 6 дискретных входов и 3 выхода, 6 аналоговых входов и 2 выхода.

1. Дискретные выходы (DO)
2. Источник питания 24В
3. Аналоговые входы (AI)
4. Фиксатор
5. Дискретные входы (DI)
6. Быстродействующие входы
7. Аналоговые выходы (AO)
8. Последовательный порт RS-485
9. Шина расширения CAN
10. Слот карты памяти Micro SD
11. Батарейный отсек
12. Дисплей
13. Соединитель модуля связи
14. Светодиоды
15. Клавиши
16. USB типа Mini-B для подключения к ПК
17. USB типа A для съемного накопителя
18. Ethernet Modbus TCP/IP или BACnet IP

Дискретные входы (DI)

Рабочее напряжение дискретных входов составляет 24В пост. тока, или 24В перем. тока, максимальная мощность 5 мА. Логика работы входов, в зависимости от модели, может быть только положительной (sink), или положительной и отрицательной (source).

Быстродействующие входы имеют такое же рабочее напряжение, максимальную измеряемую частоту 2 кГц и минимальную длину обнаружения импульса 0,15 мс. Логика работы — sink. Могут использоваться, как обычные дискретные входы.

Дискретные выходы (DO)

Дискретные выходы большинства модификаций контроллеров релейные электромеханические, за исключением моделей, которые имеют букву S на конце — TM172•••18S, TM172•••42S. У них имеется 2 выхода с твердотельными реле (SSR).

Максимальный ток нагрузки для выходов не должен превышать 3А.

Аналоговые входы (AI)

Аналоговые входы конфигурируются для работы с различными типами сигналов — NTC, PTC, Pt1000, 0-20 мА или 4-20 мА, 0-5 В или 0-10 В. Настраиваются попарно, то есть два входа должны принадлежать к одному типу — AI1-AI2 — первая пара, AI3-AI4 — вторая и так далее. Такова особенность схемотехники контроллера. Можно также использовать их, как дискретные входы, это также настраивается программно.

Ниже показаны различные схемы подключения аналоговых входов, в зависимости от типа сигнала:

NTC

Pt1000

0-20 мА или 4-20 мА

Аналоговые выходы (AO)

ПЛК оснащены низковольтными аналоговыми выходами 0 — 10В DC, которые также, как и аналоговые входы, конфигурируются программно для работы с сигналами 0-10В, 4-20 мА, либо ШИМ (2кГц, 24 DC).

0-10В

4-20 мА

PWM (ШИМ)

Также хотел отметить богатые коммуникационные возможности M172. Помимо 4 встроенных портов (2 RS-485, 1 CANopen, 1 Ethernet), есть разъем для подключения различных коммуникационных модулей. Имеется большой выбор вариантов предлагаемых модулей — CAN, Modbus TCP/RTU, Profibus, BACnet, LonWorks.

Помимо этого, все контроллеры Modicon M172P имеют 2 USB порта. Один порт mini-B для соединения с компьютером для программирования и отладки и порт типа A для флеш-накопителя. Помимо USB, для программирования может быть использован Ethernet порт. Также на передней панели есть гнездо для карты Micro SD, которую можно использовать для хранения данных Web-сервера, файлов журнала, либо для расширения внутренней памяти файловой системы.

Питание всех модификаций M172 осуществляется от 24В постоянного или переменного тока, в то время, как M171O могуть быть как от 24В, так и от 220В.

ПО для программирования и отладки

Все ПЛК Modicon M171/M172 являются свободно-программируемыми. В качестве среды разработки применяется EcoStruxure Machine Expert — HVAC (ранее SoMachine HVAC). Причем, данное ПО, предназначено исключительно для этой серии ПЛК, для программирования других контроллеров Schneider Electric требуются разные версии EcoStruxure.

Так, средой разработки для Modicon M221, является EcoStruxure Machine Expert Basic (бывший SoMachine Basic), для M238, M241, M251, M258 — EcoStruxure Machine Expert (SoMachine), для M340, M580, Quantum — EcoStruxure Control Expert (Unity Pro). Такой подход, на мой взгляд, вносит некоторую путаницу и недопонимание.

В отличии от других версий, за исключением по моему EcoStruxure Machine Expert Basic, EcoStruxure Machine Expert — HVAC является бесплатной, ее можно свободно скачать с официального сайта Schneider Electric. Из минусов, сразу же отмечу то, что документации, особенно на русском языке, в сети мало. По сравнению с CODESYS или TIA Portal. Но тем не менее, среда достаточно дружелюбная и освоить ее вполне реально.

Разработчику предоставляется возможность выбора одного из пяти стандартных языков программирования, имеются достаточно развитые средства отладки, библиотечные готовые блоки для работы с различными системами HVAC, частотными преобразователями Altivar.

Интерфейс программы

Изначально, EcoStruxure представлял собой 5 отдельных приложений для настройки контроллера, разработки, дисплея, интерфейсов, но в новых версиях все приложения объединены в единой среде разработки и расположены на четырех вкладках.

Вкладка Configuration служит для настройки конфигурации устройства, создания сетевых подключений и настройки протоколов передачи данных, добавления сетевых переменных, создания страниц веб-сайта и т.д.

Вкладка Programming содержит различные окна для разработки и тестирования непосредственно самой программы.

Вкладка Display предназначена для создания графических интерфейсов для встроенных и выносных дисплеев.

И наконец вкладка Commissioning служит для загрузки проекта в ПЛК, изменения параметров устройства, конфигурации типа сигналов, масштабирования аналоговых значений.

При запуске EcoStruxure Machine Expert — HVAC появляется окно создания нового проекта, в котором можно выбрать ПЛК, из списка поддерживаемых устройств, который будет использоваться. В этом же окне можно открыть уже существующий проект, либо импортировать старый проект, который был создан еще на SoMachine HVAC. Но надо учитывать, что не всегда это получится, возможны несовместимости между SoMachine HVAC и EcoStruxure Machine Expert — HVAC.

При сохранении проекта, файлы будут иметь расширение .plcprj или .ppjs и и содержать исходный код программы, текущую конфигурацию оборудования, настройки и параметры проекта.

После создания проекта, открывается непосредственно главное окно программы, где уже можно перейти на интересующую нас вкладку.

Более подробно  EcoStruxure Machine Expert — HVAC рассматривать не будем, так как данная тема требует отдельной статьи, но я надеюсь, что мы еще вернемся к этому вопросу.