Гудинов В.Н., Корнейчук А.П. Технические средства автоматизации: Конспект лекций
Подождите немного. Документ загружается.
Рис. 45. Примеры конфигураций сети Ethernet
61
7.4. HART – протокол
Унифицированный сигнал 4-20 мА для передачи аналоговых сигналов
известен несколько десятков лет и широко используется при создании АСУ ТП в
различных отраслях промышленности. Достоинством данного стандарта является
простота его реализации, использование его во множестве приборов, возможность
помехоустойчивой передачи аналогового сигнала на относительно большие
расстояния. Однако при создании нового поколения интеллектуальных приборов и
датчиков потребовалось наряду с аналоговой информацией передавать и цифровые
данные, соответствующие их новым расширенным возможностям.
С этой целью американской компанией Rosemount был разработан протокол
HART (Highway Addressable Remote Transducer). HART-протокол основан на
методе передачи данных с помощью частотной модуляции, при этом цифровой
сигнал накладывается на аналоговый токовый сигнал.
Частотно-модулированный сигнал является двухполярным и при
использовании соответствующей фильтрации не искажает основной аналоговый
сигнал 4-20 мА. Основные технические параметры, определяемые стандартом на
HART-протокол:
– Топология «Точка-точка» (стандартная) или шина;
– Максимальное количество устройств - одно ведомое и два ведущих
устройства (стандартный режим), 15 ведомых и 2 ведущих устройств (многото-
чечный режим с удаленным питанием);
– Максимальная протяженность линии связи - 3 км (стандартный режим), 100 м
(многоточечный режим);
– Тип линии – экранированная витая пара;
– Интерфейс – 4-20 мА, токовая петля (аналоговый);
– Время цикла обновления данных - около 500 мс.
HART-протокол может использоваться в двух режимах работы:
1. Стандартный вариант - соединение «точка-точка», т.е. непосредственное
соединение прибора низовой автоматики (датчика, исполнительного механизма,
преобразователя) и не более двух ведущих устройств. В качестве первичного
ведущего устройства используется устройство связи с объектом (УСО) или
программируемый логический контроллер (ПЛК). В качестве вторичного
применяется портативный HART-терминал или персональный компьютер с HART-
модемом. При этом аналоговый сигнал является однонаправленным (например, от
датчика к ПЛК или от ПЛК к исполнительному механизму), а цифровые сигналы
могут передаваться и приниматься как от ведущего, так и от ведомого устройства.
2. Многоточечный режим - 15 ведомых устройств могут соединяться параллельно
двухпроводной линией с теми же двумя ведущими устройствами. При этом
осуществляется только цифровая связь. Сигнал постоянного тока 4 мА
обеспечивает вспомогательное питание ведомых приборов по сигнальным линиям.
62
7.5. CAN – протокол
Протокол CAN (Controller Area Network) был предложен компанией Bosch для
создания сети контроллеров в автомобилях. В настоящее время CAN-сети активно
применяются в самых разных областях (от стиральных машин до космических
аппаратов). Протокол CAN определяет только первые два уровня модели ISO/OSI -
физический и канальный. На основе этого протокола реализовано огромное
количество полнофункциональных сетей, таких как CANOpen, DeviceNet, SDS и
др. Количество узлов промышленных сетей, работающих на основе CAN,
исчисляется десятками миллионов. Практически у каждого крупного
производителя микроконтроллеров есть изделие с CAN-интерфейсом.
Широкому распространению CAN способствуют его многочисленные
достоинства, среди которых:
– Невысокая стоимость, как самой сети, так и ее разработки;
– Высокая степень надежности и живучести сети, благодаря развитым механизмам
обнаружения ошибок, повтору ошибочных сообщений, самоизоляции
неисправных узлов, нечувствительности к электромагнитным помехам;
– Простота конфигурирования и масштабирования сети, отсутствие теоретических
ограничений на количество узлов;
– Поддержка разнотипных физических сред передачи данных, от витой пары до
оптоволокна и радиоканала;
– Эффективная реализация режима реального времени.
8. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Александров К.К., Кузьмина Е.Т. Электротехнические чертежи и схемы. – 2-е
изд., испр. и доп. – М.: Изд-во МЭИ, 2004. – 300 с.
2. Аристова Н.И., Корнеева А.И. Промышленные программно-аппаратные
средства на отечественном рынке АСУ ТП. – М.: ООО «Изд-во
Научтехлитиздат», 2001. – 402 с.
3. ГОСТ 19.701-90 Схемы алгоритмов, программ, данных и систем.
4. ГОСТ 2.701-84 Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.
5. ГОСТ 2.702-75 Правила выполнения электрических схем.
6. ГОСТ 2.710-81 Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах.
7. ГОСТы: 2.721-74 – 2.792-74 Обозначения условные графические в схемах.
8. Гудинов В.Н., Котелевский Ю.П. Бесконтактные путевые выключатели: Метод.
указания – Омск: ОмПИ, 1990. – 20 с.
9. Гудинов В.Н., Корнейчук А.П. Исследование статических и динамических
характеристик электромагнитных реле: Метод. указания – Омск: ОмПИ, 1996. –
16 с.
10.Гусев С. Краткий экскурс в историю промышленных сетей // Современные
технологии автоматизации. 2000. № 4. с. 78-84.
11.Елизаров И.А. и др. Технические средства автоматизации. Программно-
технические комплексы и контроллеры: Учеб. пособие. – М.: Изд-во
Машиностроение-1, 2004. – 180 с.
63
12.Ицкович Э.Л. Классификация микропроцессорных программно-технических
комплексов // Промышленные АСУ и контроллеры. 1999. № 10. с. 10-15.
13.Ицкович Э.Л. Особенности микропроцессорных программно-технических
комплексов разных фирм и их выбор для конкретных объектов // Приборы и
системы управления. 1997. № 8. с.1-5.
14.Камнев В.Н. Чтение схем и чертежей электроустановок. – М.: Высшая школа,
1990. – 144 с.
15.Коновалов Л.И., Петелин Д.П. Элементы и системы электроавтоматики:
Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 1985. – 216 с.
16.Кругляк К. Промышленные сети: Цели и средства // Современные технологии
автоматизации. 2002. №4. с. 6-17.
17.Михайлов О.П., Стоколов В.Е. Электрические аппараты и средства
автоматизации. – М.: Машиностроение, 1982. – 183 с.
18.Мишель Ж. Программируемые контроллеры: Архитектура и применение /Пер.
с франц. – М.: Машиностроение, 1992. – 320 с.
19.Петров И.В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы
прикладного программирования / Под ред. В.П. Дьяконова. – М.: СОЛОН-Прес,
2004. – 256 с. – (Серия «Библиотека инженера»)
20.Программирование микроконтроллеров SIMATIC S7 на языке Step7-Micro:
Метод. указ. /Составит.: В.Н.Гудинов, А.Н. Компанейц – Омск: ОмГТУ, 2001. –
20 с.
21.Программируемый логический контроллер LOGO: Метод. указ. /Составит.:
В.Н.Гудинов, Д.Л. Назаров, М.В. Чуринов – Омск: ОмГТУ, 2000. – 20 с.
22.Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник /В.Я. Баранов
и др.; Под ред. В.В. Черенкова. – Л.: Машиностроение, 1987. – 847с.
23.Ремизевич Т.В. Современные программируемые логические контроллеры //
Приводная техника. 1999. № 1-2. с. 8-20; № 3-4. с. 6-17.
24.Родионов В.Д., Терехов В.А., Яковлев В.Б. Технические средства АСУТП.
– М.: Высшая школа, 1989. – 263 с.
25.Ряховский О.А., Иванов С.С. Справочник по муфтам. – Л.: Политехника, 1995.
– 384 с.
26.Соболев О.С. Системы визуализации в сравнении // Приборы и системы
управления. 1996. № 10. с.56-59.
27.Технические средства автоматизации химических производств: Справ. изд. /
В.С.Балакирев и др. – М.: Химия, 1991. – 272 с.
28.Технические описания, инструкции по программированию и эксплуатации,
рекламные проспекты и каталоги технических средств автоматизации ведущих
фирм-производителей.
29.Управляющие вычислительные комплексы: Учебн. пособие. / Под ред. Л.Н.
Прохорова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Фин.и стат., 2003. – 352 с.
30.Федотов А.В. Автоматизация управления в производственных системах: Учеб.
пособие – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001. – 368 с.
31.Чунихин А.А. Электрические аппараты: Общий курс. Учебник для ВУЗов. –
М.: Энергоатомиздат, 1988. – 720 с.
64
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Общие сведения о ТСА. Основные понятия и определения……………………. 3
1.1. Классификация ТСА по функциональному назначению в САУ…………. 4
1.2. Тенденции развития ТСА................................................................................ 5
1.3. Методы изображении ТСА………………………………………………….. 5
1.4. Основные принципы построения ТСА………………………………………6
2. Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации..7
2.1. Функционально-иерархическая структура ГСП…………………………… 7
2.2. Конструктивно-технологическая структура ГСП………………………….. 9
2.3. Система стандартов ГСП……………………………………………………. 16
3. Входные устройства средств автоматики…………………………………………17
3.1. Коммутационные аппараты ручного ввода информации…………………. 17
3.2. Контрольные устройства (датчики)………………………………………….21
3.3. Основные схемы включения входных устройств в САУ…………………..24
4. Выходные устройства автоматики………………………………………………...27
4.1. Контакторы……………………………………………………………………27
4.2. Магнитные пускатели……………………………………………………….. 28
4.3. Электромагнитные муфты……………………………………………………29
5. ТСА центральной части (устройства обработки информации)…………….........30
5.1. Примеры контактных устройств обработки информации…………………33
5.2. Бесконтактные устройства обработки логической информации………….35
6. Программируемые промышленные контроллеры………………………………..36
6.1. Определение, история появления и развития……………………………… 36
6.2. Особенности в сравнении с традиционными ТСА и ЭВМ………………...37
6.3. Классификация ПЛК, как основных компонентов ПТК………………….. 38
6.4. Функционально-конструктивная схема модульного ПЛК………………...41
6.5. Архитектура и общая организация модульного ПЛК……………………..43
6.6. Понятие цикла работы ПЛК…………………………………………………45
6.7. Центральная память ПЛК……………………………………………………46
6.8. Модули ввода-вывода ПЛК………………………………………………….47
6.9. Устройства программирования ПЛК………………………………………..50
6.10.Программно-математическое обеспечение ПЛК…………………………..50
7. Средства промышленных сетей…………………………………………………...54
7.1. AS-интерфейс…………………………………………………………………56
7.2. PROFIBUS...…………………………………………………………………..58
7.3. ETHERNET.…………………………………………………………………. 60
7.4. HART-протокол………………………………………...……………………..62
7.5. CAN-протокол………………………………………………………………. 63
8. Библиографический список……………………………………………………….. 63
65