Системы автоматизации и управления технологическими процессами
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
»ибо на единую монтажную шину. Коммутация между модулями осуществляется через единый монтажный кросс.
Такой конструктив позволяет широко варьировать количество используемых модулей и оптимально подстраивать физическую архитектуру контроллера к решаемой задаче. Кроме того, такое построение удобно в обслуживании, модернизации и ремонте. При необходимости заменяются лишь отдельные модули без изменения архитектуры всей системы.
Основными функциональными элементами контроллеров являются:
корпус;
источник питания;
процессорный модуль;
модули ввода-вывода (модули Устройство Связи с Объектом);
модули связи и интерфейсов (коммуникационные модули);
специализированные модули.
Источник питания должен обеспечивать непрерывность и надежность работы всех узлов контроллера. Особое внимание уделяется наличию резервного источника питания (как правило, аккумуляторная батарея), который, позволяет сохранять информацию при отключении внешнего электропитания.
Модуль процессора в зависимости от используемой элементной базы может быть 8-, 16- и 32- разрядным. Объем оперативной памяти существенно различается в различных моделях контроллеров: от десятков килобайт до десятков мегабайт. По логическому построению модуль процессора контроллера аналогичен системному блоку персонального компьютера, где вместо дисковых накопителей в контроллерах используются перепрограммируемые ПЗУ (ППЗУ) и flash-память. В некоторых моделях контроллеров flash-память отсутствует, в других - может достигать десятков, а иногда и сотен мегабайт. В модуле процессора встроены также часы реального времени (RTC).
Модули ввода-вывода предназначены для преобразования входных аналоговых и дискретных сигналов в цифровую форму и выдачи управляющего воздействия в виде аналогового или дискретного сигнала. Модули аналогового ввода рассчитаны на ввод унифицированных сигналов тока (0 … 5мА, 4… 20мА) и напряжения (0 … 10В, 10В). Имеются специализированные модули аналогового ввода, рассчитанные на непосредственное подключение различных датчиков (например, термопар, термосопротивлений). Модули аналогового вывода преобразуют цифровой сигнал в унифицированный сигнал тока или напряжения. Модули дискретного ввода-вывода чаще всего работают с низкоуровневыми дискретными сигналами (24В постоянного тока). Некоторые модели контроллеров располагают модулями дискретного ввода высокоуровневых сигналов постоянного или переменного тока (до 250В) и модулями дискретного вывода, организованных с использованием тиристоров, симисторов (до 250В, 300 … 500 мА) и сильноточными реле (250В, 2 А).
Модули связи и интерфейсов обеспечивают связь контроллеров с верхним уровнем, а также между собой. В практике построения САУ ТП используются различные интерфейсы и протоколы передачи данных посредством сети: последовательные интерфейсы: RS-232, 422, 485 и т.д.; сетевые протоколы: Ethernet, Profibus, CAN, Modbus и др. Все современные программируемые логические контроллеры (ПЛК) обладают развитыми программными средствами. Несмотря на существование международного стандарта на языки программирования программируемых логических контроллеров IEC 61131-3 многие производители снабжают свои контроллеры технологическими языками собственного производства. Технологические языки программирования позволяют проводить опрос входов и инициализацию выходов, обрабатывать арифметические и логические инструкции, управлять таймерами-счетчиками, осуществлять связь с другими ПЛК и компьютером.
Ввод программы в память контроллера осуществляется с помощью специальных программаторов или через интерфейс компьютера. Почти каждый производитель вместе с контроллерами поставляет пакет программ для создания и отладки контроллерного ПО на компьютере. Поставляются также различные симуляторы и специализированные редакторы, в том числе графические. После отладки программ контроллеры могут сохранять их в энергонезависимых ПЗУ, из которых программа перегружается в ОЗУ после включения питания или инициализации контроллера.
Многие современные контроллеры комплектуются программируемыми терминалами для отображения выполняемого процесса, что позволяет организовать удобное место оператора, не используя персональные компьютеры.
Все универсальные микропроцессорные САУ ТП подразделяются на классы, каждый из которых рассчитан на определенный набор выполняемых функций и соответствующий объем получаемой и обрабатываемой информации об объекте управления.
4.2 Классификация микроконтроллеров САУ ТП
Контроллер на базе персонального компьютера (PC)
Это направление существенно развилось в последнее время, что объясняется в первую очередь, следующими причинами:
Повышением надежности РС;
Наличием множества модификаций персональных компьютеров в обычном и промышленном исполнении;
Использование открытой архитектуры;
Легкости подключения любых блоков ввода/вывода, модулей УСО, выпускаемых третьими фирмами;
Возможностью использования широкой номенклатуры наработанного программного обеспечения для операционных систем реального времени, баз данных, пакетов прикладных программ контроля и управления. Контроллеры на базе PC, как правило, используют для управления небольшими замкнутыми объектами, а промышленности, в специализированных системах автоматизации в медицине, научных лабораториях, средствах коммуникации. Общее число входов/выходов такого контроллера обычно не превосходит нес