Этап 1. "Исследование модульной структуры и архитектуры программного обеспечения опытного образца универсального программируемого логического контроллера. Работка принципиальной электрической схемы опытного образца универсального программируемого логического контроллера. Разработка печатной платы и компоновки элементов опытного образца универсального программируемого логического контроллера. Проведение исследований соответствия разработанного опытного образца универсального программируемого логического контроллера отраслевым требованиям, выявление недостатков и определение путей их решения. Доработка опытного образца универсального программируемого логического контроллера. Доработка программного обеспечения опытного образца универсального программируемого логического контроллера в соответствии с проведенными исследованиями" (промежуточный).

Отчет 56 с., 31 рис., 4 табл., 26 источников. ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЛЕР, АВТОМАТИЗАЦИЯ, ЦИФРОВИЗАЦИЯ, ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ, ПРОШИВКА, ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА, СИСТЕМА ВВОДА-ВЫВОДА, IIOT, ОБЛАЧНЫЙ СЕРВИС, ДИСТАНЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ. Объект исследования – системы логического управления автоматизированным технологическим оборудованием. Предмет исследования – является методы, модели, программно-аппаратное обеспечение для разработки прототипа универсального программируемого логического контроллера. Цель исследования – разработать и испытать опытный образец универсального программируемого логического контроллера для промышленной автомати-зации широкого спектра задач, а также для управления отдельными устройствами различного назначения и условий эксплуатации. Задачи исследования: 1. Исследование модульной структуры и архитектуры программного обеспечения опытного образца универсального программируемого логического контроллера. 2. Работка принципиальной электрической схемы опытного образца универ-сального программируемого логического контроллера. 3. Разработка печатной платы и компоновки элементов опытного образца универсального программируемого логического контроллера. 4. Проведение исследований соответствия разработанного опытного образца универсального программируемого логического контроллера отраслевым требованиям, выявление недостатков и определение путей их решения. 5. Доработка опытного образца универсального программируемого логического контроллера. 6. Доработка программного обеспечения опытного образца универсального программируемого логического контроллера в соответствии с проведенными исследованиями. 7. Моделирование механический и электрических воздействий опытного об-разца универсального программируемого логического контроллера. 8. Разработка трехмерной модели корпуса опытного образца универсального программируемого логического контроллера. 9. Сборка опытного образца. 10. Разработка комплекса программного обеспечения для настройки и диагностики опытного образца универсального программируемого логического контроллера 11. Тестирование программного обеспечения и отработка логики алгоритмов опытного образца универсального программируемого логического контроллера. 12. Испытания доработанного опытного образца универсального программируемого логического контроллера. Научная новизна исследования: 1. Предлагаемая структурная схема ПЛК на базе одноплатного вычисли-тельного модуля с 64-разрядным четырехъядерным процессором позволит объ-единить преимущества ПЛК и персонального компьютера и одновременно с этим снизить стоимость конечного продукта в 3 раза по сравнению с конкурирующими продуктами. Применение подобной схемы позволит расширись функционал до IIoT-контроллеров. 2. В разработке предлагается использовать разработанный метод по работе с фильтрацией шума на вводах/выводах контроллера, что позволит повысить помехозащищенность в условиях промышленных помех, что повышает стабиль-ность работы в 10 раз, чем у существующих аналогов. 3. В работе предлагается разработанный методологический базис технологий обработки поступающих с объекта управления больших данных для принятия правильных управляющих решений благодаря поддержке расширенного списка протоколов связи TCP, UDP, SSH, VNC(RFB), MODBUS и многих других. 4. Подключение дополнительных программных и аппаратных модулей позволит преобразовывать предлагаемый ПЛК в полноценный IIoT-контроллер для надежной и безопасной передачи журналов данных в облачные системы для группировки и анализа. 5. При реализации предложенного программируемого логического контроллера предлагается использовать методологию построения цифровой экосистемы предприятия на основе применения высокоскоростных протоколов по взаимо-действию с системами управления и исполнительными устройствами путем наращивания количества подключаемых модулей посредством встроенных шин, Ethernet, RS-485 или других шин и протоколов связи, расширение функционала за счет подключения различных устройств к встроенным портам USB. 6. В проекте предлагается разработка библиотеки гибких алгоритмов реализации исполняемого программного обеспечения за счет использования языка вы-сокого уровня Python, языков программирования стандарта МЭК 61131-3 и др. При этом в отличие от существующих аналогов не требуется соблюдение соответствии версий как это требуется для среды программирования CoDeSys прошивок и target-файла контроллера для нее. Процедура программирования, то есть закладки алгоритма в каждый модуль, существенно упрощена по сравнению с классическим ПЛК. Цель промежуточного этапа исследования – разработка архитектуры программно-аппаратного обеспечения прототипа универсального программируемого логического контроллера, функционально ориентированного в соответствии с концепцией «Индустрии 4.0». Особенности выполнения работы в промежуточном отчетном периоде очерчены следующим кругом задач: – Исследование модульной структуры и архитектуры программного обеспечения опытного образца универсального программируемого логического кон-троллера. – Работка принципиальной электрической схемы опытного образца универсального программируемого логического контроллера. – Разработка печатной платы и компоновки элементов опытного образца универсального программируемого логического контроллера. – Проведение исследований соответствия разработанного опытного образца универсального программируемого логического контроллера отраслевым требованиям, выявление недостатков и определение путей их решения. – Доработка опытного образца универсального программируемого логического контроллера. – Доработка программного обеспечения опытного образца универсального программируемого логического контроллера в соответствии с проведенными исследованиями. Методами исследования являются: методы математического и компьютер-ного моделирования, механических и электрических частей. Способы имитационного моделирования, трехмерного моделирования. Моделирование механических и электрических воздействий. Результатом исследования является прототип универсального программируемого логического контроллера, возможности которого позволяют: - отслеживать состояние дискретных входных сигналов; - управлять дискретными выходами; - осуществлять прием / передачу данных по интерфейсам RS-232, RS-485 и Ethernet; - осуществлять по протоколам modbus RTU, TCP, UDP поддержку стороннего оборудования; - через встроенный порт HDMI подключать монитор для вывода информации, при этом, если монитор не имеет порта HDMI, то он может быть подклю-чен через переходник. - вести журналы с сохранением их на удаленных серверах в сети Интернет; - осуществлять прямое подключение к сети Интернет, а также возможность создания приватной распределенной сети благодаря подключению к OpenVPN. Областью применения прототипа универсального программируемого логического контроллера является промышленная автоматизация широкого спектра задач, а также для управление отдельными устройствами различного назначения и условий эксплуатации Категории потенциальных потребителей – корпоративный сегмент, индивидуальные предприниматели, частные заказчики, имеющие потребности в автоматизации широкого спектра задач, а также для управления отдельными устройствами различного назначения и условий эксплуатации. Это и инжиниринговые компании, системные интеграторы, а также конечные заказчики – промышленные предприятия, имеющие в своем составе линии автоматизации и цеха, автоматик и приобретающие для этих целей программируемые логические контроллеры.