Абдулин С.Ф. Системы автоматики предприятий стройиндустрии

Подождите немного. Документ загружается.

Модуль ввода сигналов

термосопротивлений ТСМ50,

ТСМ100, ТСП50, ТСП100 (по

трехпроводной схеме)

TRl-8 8 TC,

20-160 мс/канал, погр.<0,2%

Универсальный модуль ввода

аналоговых сигналов и вывода

дискретных сигналов повышенного

быстродействия

МАД 8/8 8 AI, 8 DO, 20 мс на все

каналы, погр.<0,2%

Универсальный модуль ввода

аналоговых сигналов и вывода

дискретных сигналов повышенного

быстродействия

МАД 8/8 8 AI, 8 DO, 20 мс на все

каналы, погр.<0,2%

Модуль ввода дискретных

сигналов

DI 1-16 16 DI (2x8, 24 VDC)

Модули контроля и управления

исполнительными органами (модуль

обслуживает 2 запорные араматуры

или 1 ЭК или электропривода)

МКУ-ЗА

МКУ-ЭК

МКУ-ЭП

8 DI, 24 VDC

8 DO (транзит), 24 VDC

Программируемый

микроконтроллер аналоговый (язык

FBD, расширенная библиотека

алгоритмов контроллера Р-130,

аналоговые и импульсные ПИД-

регуляторы, табличный редактор

технологических программ)

МК-А 8 AI, 4 AO, 8 DI (24 VDC), 8

DO/IO (2x4, 24 VDC)

20-160 мс/канал, погр.<0,2%

Программируемый

микроконтроллер импульсный (язык

FBD, расширенная библиотека

алгоритмов контроллера Р-130,

импульсные ПИД-регуляторы,

табличный редактор технологических

программ)

МК-И 8 AI, 8 DI (24 VDC), 8

DO/IO (2x4, 24 VDC)

20-160 мс/канал, погр.<0,2%

Все модули контроллера выполнены для монтажа на DIN-рейку,

межмодульные соединения осуществляются с помощью гибкого жгута.

Размеры модуля (Ш´В´Г) – 30´130´100мм. Ширина аналогового модуля

ввода-вывода – 60 мм. Соединение модулей с внешними цепями

контроллера осуществляется через терминальные блоки, содержащие

клеммные соединители и ряд блоков преобразования сигналов.

Рис.2.33. Контроллер ломиконт TM

Контроллер ломиконт TM (ОАО «Электроприбор», Россия).

Контроллер ломиконт (рис. 2.33) с встроенной системой Trace Mode

(ломиконт TM) в качестве аппаратной части базового модуля содержит

одноплатный RC-совместимый компьютер на основе процессора i486, а

также Flash-диск, порт RS-485, два порта RS232, порт Ethernet и слот

расширения формата PC-104. Контроллер ломиконт (рис. 2.33) с

встроенной системой Trace Mode (ломиконт TM) в качестве аппаратной

части базового модуля содержит одноплатный RC-совместимый

компьютер на основе процессора

i486, а также Flash-диск, порт RS-

485, два порта RS232, порт Ethernet и

слот расширения формата PC-104.

Новый базовый модуль

обеспечивает преемственность

базовых комплектов на контроллерах

«Ломиконт-110» при условии

перезаписи программы пользователя

с использованием средств Trace

Mode.

Для подготовки программ

пользователя в Trace Mode

предусмотрены 2 языка

технологического программирования

– «ТехноFBD» и «ТехноIL».

«ТехноFBD» – язык функциональных блоков, повторяющий технику

программирования контроллеров «Ремиконт-110». Язык основан на

соединении в цепочки и древовидные структуры библиотечных функций и

алгоритмов. «ТехноIL» – язык последовательных инструкций. Данные

языки являются расширениями языков FBD и IL, входящих в

инструментальную систему технологического программирования

ISaGRAF по стандарту IEC 61131-3.

Система Trace Mode, кроме основной функции отображения на экране

хода технологического процесса и трендов, позволяет решать следующие

задачи:

— объединение технологических процессов, управляемых несколькими

контроллерами ломиконт TM, на одном экране в одну мнемосхему

(используя технологию ОРС);

— составление и оформление отчетов;

— архивирование данных (3 типа архивов);

— связь с различными приложениями Windows;

— защиту информации от несанкционированного доступа (пароли);

— возможность связи с удаленными терминалами через сеть Ethernet и

Рис. 2.34. Контроллер ПКЭМ-3

др.

При оснащении системы радиомодемом и GSM-активатором возможна

связь через сотовую телефонную сеть GSM (GSM-телемеханика).

Контроллер ПКЭМ-3 (ОАО «Электромеханика», Россия).

Контроллер (рис. 2.34) имеет блочно-модульную структуру и является

проектно-компонуемым изделием. Модули

контроллера выполнены в формате 3U

(100´160 мм) шириной 4НР или 8НР.

Базовый комплект контроллера позволяет

компоновать его с различными модулями

для решения конкретной задачи.

В базовый комплект входят:

-процессорный модуль на базе

процессора МС68302/20 МГц со

встроенной ОС РВ OS-9;

-блок питания от сети 24 VDC и 220 VAC (вторичное напряжение +5

В, +/12 В);

-объединительный каркас с интерфейсом VME.

Процессорный блок включает блок монтажный и процессорный

модуль VIUC3318 на шине VME. Внешние подключения и соединения

между модулями и объектом осуществляются посредством разъемов DB-9,

DB-15 (модуль VIUC) фирм Wago и Weidemuller (модули ввода-вывода).

Технические характеристики процессорного модуля приведены в табл.

2.16.

Таблица 2.16

Характеристики процессорного модуля контроллера ПКЭМ-3

Наименование Характеристики

1 2

Процессор МС68302 на базе микропроцессора МС68000,

тактовая частота 20 МГц, коммуникационный

сопроцессор

Память: EPROM SRAM 1 Мбайт программируемого ПЗУ с ядром

программы PB OS-9 и ISaGRAF

512 кбайт – энергонезависимое ОЗУ (литиевая

батарейка)

Быстродействие 0,8 мс на 100 инструкций

Таймер реального времени Использует 44 байта SRAM, включает два 16-

разрядных таймера

Окончание табл. 2.16

1 2

Сторожевой таймер Возможный диапазон программирования от 8

мкс до 1 мс

Интерфейсы Интерфейс связи с ПЭВМ-RS232,

последовательный интерфейс связи по сети Profibus-

RS-485

Характеристики модулей ввода-вывода приведены в табл. 2.17.

Таблица 2.17

Характеристики модулей ввода/вывода контроллера ПКЭМ-3

Тип модуля Тип сигнала Число каналов Гальваническа

я изоляция

Дискретный

ввод

24 VDC 16 каналов (2

группы по 8

каналов)

Индивидуа

льная до 1500

Дискретный

ввод

110/220 VAC 8 каналов Индивидуа

льная до 1500

Дискретный

вывод

24 VDC, 1 A/2 A 16 каналов (2

группы по 8

каналов)

Индивидуа

льная до 1500

Дискретный

вывод

110/220 VAC 8 каналов Индивидуа

льная до 1500

Дискретный

вывод релейный

250 VAC (2 A), 48

VDC (2 A)

8 каналов Защита от

к.з. – плавкий

предохранител

ь, напряжение

изоляции 2500

Аналоговый

ввод

+/-5 V, +/-10 V, 0-5 V,

0-10 V; 50 M, 100 П;

XA(K), XK(L), XK(E)

однопроводных (8

дифференциальных)

Индивидуа

льная до 500

Аналоговый

вывод

+/-5 V, +/-10 V, 0-5 V,

0-10 V; 0-20 мА, 4-20

мА

4 канала Индивидуа

льная до 500

Габаритные размеры плат ввода-вывода – 100´160 мм. Платы

занимают одно место в контроллере, за исключением модуля вывода

переменного тока, занимающего два места. Также имеется модуль

мезонинных плат – дискретный ввод, вывод, аналоговый ввод и вывод,

каналы RS232/RS422/RS485. Программирование контроллера

осуществляется с помощью пакета ISaGRAF по стандарту IEC 61131-3,

поставляемого вместе с контроллером.

Рис. 2.35. Контроллер «Микронт-Р2»

Контроллер «Микроконт-Р2»

(НПО «Системотехника», Россия).

Контроллер «Микроконт-Р2» (рис.

2.35) имеет модульную конструкцию

со свободной компоновкой модулей.

Набор модулей CPU – от одноплатных

IBM-совместимых компьютеров на

базе i486, 133 МГц до процессоров

сбора i80C5l – обеспечивает

оптимальное сочетание цены и

функциональных возможностей. Погрешность аналого-цифрового и

цифроаналогового преобразования составляет +/-0,1%. В единую

локальную сеть могут быть объединены до 256 контроллеров.

В табл. 2.18 приведены основные характеристики процессорных

модулей.

Таблица 2.18

Характеристики процессорных модулей «Микроконт-Р2»

Тип модуля СРU СРU-51 СРU-320DS СРU-482Х(386Х)

Тип процессора i80С51(31) DS80С320 180486DХ4 (СРU

482Х) i80386SX40 (СРU

386Х)

Тактовая частота 12 МГц 24 МГц 40 МГц

Энергонезависимое

ОЗУ

16К 16К 1-32 Мбайт

ППЗУ пользователя 32К 32К 32К

Системное ППЗУ 16К 16К 16К

Flash-диск — — 1-60 Мбайт

Интерфейс ЛВС RS-485

СОМ1:

RS-485.

СОМ2:

232 или

СОМ1: К5232.

СОМ2: К3232/ RS-

485,

Ethernet

скорость обмена

данными

9,6; 19,2; 38,5

кбит/с

1,2-115

кбит/с

115,2 кбит/с… 1

Мбит/с

длина линии связи 3; 0,75; 0,3 км 24-0,75 км —

тип кабеля Экраниров. витая

ра

Экраниров

. витая п

ра

Экраниров. витая пара

Напряжение питания 220 VАС 220 V

АС;

+ 5 VD

С, 2

5 VDC, 2 А

Характеристики модулей ввода/вывода контроллера «Микроконт-Р2»

приведены в табл. 2.19.

Таблица 2.19

Характеристики модулей ввода/вывода контроллера «Микроконт-Р2»

Тип модуля Тип сигнала Число

каналов

Параметры

сигнала

Гальваническая

изоляция

Bi32DC24 Дискретный

ввод

32 24VDC, 5VDC Индивидуальная

до 1000 В

Bi16AC220 Дискретный

ввод

16 220 VAC Индивидуальная

до 1000 В

Bo32DC24 Дискретный

ввод

32 24 VDC Индивидуальная

до 1000 В

Bi16AD220 Дискретный

ввод

16 220VAC Индивидуальная

до 1000 В

Ai-

NOR/RTD

Аналоговый

ввод/вывод

сигналов от ТС

20/10 -10…+10V, 0-10

V, -1

+1 V, 4-20

мА, 0-20мА/50М,

100 М, 50 П, 100 П

Индивидуальная

до 1000 В

Ai-TC Ввод

аналоговых

сигналов от

16 Тип термопар:

ХК(L), XA(K),

ПП(

Индивидуальная

до 1000 В

Ao2/Bi16 Аналоговый

вывод/

ди

кретный

2/16 -10…+10V, 0-10

V, -1

+1 V, 4-20

мА,

Индивидуальная

до 1000 В

В состав контроллера входят средства отображения и ввода данных

(пульт ОР-04, модуль индикации МП-1 и модуль управления

информационным табло С1-192). Пульт оператора ОР-04 предназначен для

организации человекомашинного интерфейса (МMI) в системах контроля и

управления, выполненных на базе контроллеров «Микроконт-Р2»,

имеющих интерфейсы RS–232 и RS–485.

Программирование контроллеров осуществляется с помощью

инструментальной среды Турбо-РКС, объединяющей редактор,

транслятор, отладчик и ряд сервисных программ. Подготовка и отладка

прикладных программ производится с компьютера IВМ РС на одном из

технологических языков – SFC и FBD, а также Ассемблер, С и Visual Basic.

Контроллер МИК СМ9107 (ООО «Электронмаш-Систем», Россия).

ПЛК МИК СМ9107 (серий ЕМ-9000, ТМ-8000 и ВМ2000) входит в состав

комплекса МИКСИС. Контроллер поддерживает сетевой протокол Bitbus и

позволяет создавать распределенные системы управления с удалением до

12 км и скоростью передачи до 2 Мбит/с. Модули УСО обеспечивают

ввод-вывод нормированных сигналов.

В состав ПО входят:

— встроенная ОС, поддерживающая до восьми задач в реальном

масштабе времени;

— кросс-система подготовки программ на Ассемблере;

— система разработки и поддержки графического интерфейса оператора

на ПЭВМ;

— система организации многозадачного режима работы в реальном

времени;

— программное и алгоритмическое обеспечение обработки входных

сигналов, управления, регулирования и оптимизации параметров

настройки регуляторов;

— программное обеспечение процесса архивации данных в реальном

масштабе времени;

— диагностическая система контроля работоспособности системы

управления и

— ряд др.

Серия ЕМ9000. В состав базового комплекта ЕМ9015 контроллера

входят центральный процессор, блок питания, блок вентиляторов и 19"

крейт на 15 модулей УСО. В состав базового комплекта ЕМ9008 вместо

крейта входит настольный корпус на 8 модулей УСО.

Для процессорных модулей РС-based контроллеров к числу

основных характеристик также относятся:

· напряжение питания и габариты;

· тип шины расширения;

· тип встроенной ОС;

· наличие и тип встроенной SСАDА- системы;

· возможность подключения гибких и жестких дисков, дисплея;

· возможность подключения жидкокристаллической или

электролюминесцентной панели.

Характеристики модулей контроллера представлены в табл. 2.20.

Таблица 2.20

Характеристики модулей контроллера серии ЕМ9000

Тип модуля Характеристика модуля Число

каналов

Параметры сигнала

ЕМ3105 Аналоговый ввод 32 0-5 мА, 4-20 мА

ЕМ3104 Ввод сигналов от ТП/ ТС 16/8 10 мВ, 100мВ, 5 В

ЕМ3154 Ввод сигналов от

термопар

48 Встроен драйвер преобраз.

характеристик термопар

ЕМ3202 Аналоговый вывод 8 0-10 В, 0-5 мА

ЕМ3202 Аналоговый вывод 16 0-10 В, 0-5 мА

ЕМ2151 Дискретный ввод/вывод 24/16 24VDC, 150 мA

Процессорный модуль ПЛК выполняет следующие функции:

- обеспечение работы операционной системы реального времени

(ОС РВ);

- организация коммуникаций между модулями внутри ПЛК;

- хранение и выполнение программы управления технологическим

процессом;

- хранение информации, обусловленной программой управления;

- осуществление связи с ПК или программатором.

Операционная система реального времени (ОС РВ) предназначена

для выполнения программ, записанных в контроллере, и обеспечения

непрерывности процесса обработки данных, поступающих от модулей

ввода/вывода, сетевых и т.д.

Работа контроллера состоит из определенного количества операций,

которые выполняются циклически или периодически. Многие

процессорные модули поддерживают параллельное выполнение

нескольких операций, каждая из которых может выполняться в свою

очередь циклически или периодически. У некоторых модулей имеется

возможность выполнять задачи по обработке прерываний. Все задачи кон-

фигурируются при программировании контроллера. Существуют

различные варианты реализации цикла работы процессорного модуля

ПЛК, но в большинстве случаев его можно охарактеризовать следующей

схемой (рис. 2.36).

Временная диаграмма работы процессора в многозадачном режиме

приведена на примере процессорных модулей ПЛК ТSХ Рremium фирмы

Shneider Electric (рис. 2.37).

Временная диаграмма для процессорных модулей контроллеров

других производителей может отличаться от приведенной выше и зависит

от конкретной реализации процессорного модуля. На этом рис. 2.38 Event,

Fast, Master, System – соответственно задачи, выполняемые процессором.

Event – задача обработки прерывания, Fast – «быстрая» задача, Master –

мастер-задача, System – системная задача. Периоды работы каждой за дачи

обозначены соответственно I, Р и Q, где I – обработка входов; Р –

выполнение программы; Q – обновление сигнала на выходах.

Рис. 2.36. Схема реализации цикла работы процессорного модуля ПЛК

Рис. 2.37. Цикл работы процессорного модуля ПЛК

Основные отличия процессорных модулей ПЛК различных

производителей характеризуются параметрами:

· производительность процессора;

· объем памяти программ и данных;

· максимальное число обрабатываемых дискретных и аналоговых

каналов.

В качестве базовых процессоров в процессорных модулях

контроллеров широко применяются процессоры фирм Intel (i80С186ЕС,

i80188, i80386ЕХ(SХ), i80486DХ4, i80586, Pentium ММХ и др.), Motorola

(МС68302, МС68360 и др.), Zilog (80182), AMD, NEC, Hitachi, Atmel и др.

Для сбора и обработки данных используются вспомогательные процессоры

(сопроцессоры) типов i80С188 (8 МГц), i80051(31), Р1С16С73А и др., а

также RISC-встроенные сопроцессоры.

Для примера рассмотрим базовый микропроцессор фирмы Motorola

МС68000, выпуск которого относят к 1979 г. (одновременно с началом

выпуска фирмой Intel микропроцессоров 8080). Базовая архитектура МП

предполагает общий для всех моделей комплект регистров, набор единых

способов адресации, а также базовую систему команд. Общими также

являются принципы обращения к памяти и реализация внутреннего

интефейса системы. МП МС68000 имел 16-разрядную шину данных и 24-

разрядную шину адреса, обеспечивая объем адресного пространства до

16 Мбайт. При этом внутренняя структура МП имела 32-разрядную

организацию с 16-ю 32-разрядными регистрами для хранения данных и

адреса, что дает основание отнести данный МП к семейству 32-разрядных

МП. Тактовая частота МП составляла 16,7 МГц. К МП могли

подключаться ряд периферийных устройств: параллельные и

последовательные порты ввода-вывода данных, таймеры, контроллеры

прерываний и др.

С развитием базовой модели МП с 1983 по 1993 гг. фирмой Motorola

были выпущены четыре модели 32-разрядных микропроцессоров:

МС68020, МС68030, МС68040 и МС68060, отличающихся объемом

внутренней кэш-памяти, наличием блока управления памятью, процессора

для операций над числами с плавающей запятой и др. МП 68020 и 68030

имеют 32-разрядные шины адресов (А0-А31) и данных (DО-D31),

внутреннюю кэш-память 256 байт (у МС68030 две кэш-памяти) и

возможность подключения сопроцессоров. В МС68030 введено устройство

управления памятью ММU (Memory Management Unit) с использованием

конвейерного выполнения последовательности команд.

2.8.2.3. Коммуникационные модули

Коммуникационные модули предназначены для обмена данными

между контроллером и внешними устройствами по вычислительным сетям

передачи данных. В последнее время получают распространение

универсальные процессорные модули, выполненные по мезонинной

технологии. В качестве внешних устройств выступают интеллектуальные

терминалы, промышленные компьютеры, контроллеры, факсы, модули

удаленного ввода-вывода и др. Среди коммуникационных модулей

находят широкое применение коммуникационные модули локальных сетей

СAN, Device Net, Profibus-DP, Ethernet, сети GSM и др.,

коммуникационные модули интерфейсов RS-232, RS-422/485.

Характеристиками коммуникационных модулей являются допустимая

скорость обмена (бит/с), число обслуживаемых устройств обмена

данными, количество портов ввода-вывода, напряжение гальванической

изоляции, напряжение питания, диапазон рабочих температур и ряд др.

С целью недопущения снижения вычислительных ресурсов базового

процессора, отвечающего за ввод-вывод, обработку информации и работу

системы в целом, целесообразно использовать автономный процессор для

реализации процедуры последовательного обмена данными по сети, так

называемый сетевой коммуникационный контроллер.

В качестве коммуникационных контроллеров широко используются

контроллеры фирмы Моtоrо1а МС68302, МС68360, МРС8хх/82хх [57,59].

В состав коммуникационного контроллера фирмы Моtorola входят 3