Реферат - Обзор современных УСО(Устройства связи с объектами)
Подождите немного. Документ загружается.
Федеральное Агентство по Образованию
Пермский Государственный Технический Университет
Кафедра Микропроцессорных Средств Автоматизации
Реферат на тему:
Обзор современных УСО
Выполнил:
студент гр. АТПП
Проверил:
доцент
ПЕРМЬ
Содержание
Введение…………………………………………………………………………..3
Общие сведения………………………………………………………………….4
Варианты реализации…………………………………………………………..5
Характеристики аналоговых и дискретных вводов/выводов…………….6
Основные производители……………………………………………………..10
Octagon Systems………………………………………………………...10
Grayhill Inc……………………………………………………………...12
Advantech………………………………………………………………..14
Diamond Systems……………………………………………………......15
Заключение……………………………………………………………………...16
Список использованных источников……………………………………..…17
2
Введение
Современные АСУ ТП представляют собой гибкие распределенные
системы, состоящие из компонентов различных производителей и
обладающие возможностью расширения, как в количественном, так и
качественном отношении (масштабируемостью).4
Для обзора тенденций развития и применения современных АСУ ТП,
целесообразно воспользоваться моделью некой абстрактной АСУ ТП. АСУ
ТП представлена взаимодействующими между собой компонентами,
расположенными на разных по функциональному назначению уровнях.
Уровень I - объект управления (ОУ). Здесь под ОУ понимается не только
отдельная технологическая установка (например - насос), а все объекты и
установки, участвующие в технологическом процессе (или взаимосвязанных
процессах).
Уровень II - датчики и исполнительные устройства. Этот уровень содержит
компоненты либо предоставляющие информацию о состоянии
технологического процесса (датчики), либо компоненты, воздействующие на
объект управления (исполнительные устройства - ИУ).
Уровень III - устройства связи с объектами (УСО). Уровень включает
компоненты, обеспечивающие сопряжение вычислительных устройств
(управляющих контроллеров) с датчиками и ИУ.
Уровень IV - управляющие контроллеры. Уровень включает
вычислительные устройства, обеспечивающие непосредственное управление
ОУ или его составляющими.
Уровень V - диспетчеризация. Уровень содержит компоненты,
обеспечивающие визуализацию и архивирование параметров
3
технологического процесса, воздействие персонала на технологический
процесс.
4
Общие сведения
Устройства связи с объектами являются неотъемлемой частью любой АСУ
ТП, независимо от способа реализации УСО :
- в виде отдельного модуля4
- на плате управляющего контроллера4
- составной части датчика
- составной части исполнительного устройства
Как правило, на УСО возлагаются следующие функции:
нормализация аналогового сигнала - приведение границ сигнала
первичного источника к одному из стандартных диапазонов аналого-
цифрового преобразования (фильтрация аналогового сигнала);
подавление дребезга источника дискретного сигнала типа "сухой
контакт";
гальваническая изоляция между источником аналогового или цифрового
сигнала и измерительного канала управляющего контроллера;
гальваническая изоляция выходного канала управляющего контроллера,
как цифрового, так и аналогового от исполнительного устройства;
коммутация мощной нагрузки;4
УСО могут как конструктивно объединяться с датчиками, измерительными
устройствами и контроллерами, так и быть выносными модулями.
Примером интегрального исполнения датчика являются термометры
сопротивления НПП "Элемер" (www.elemer.ru) TCM/ТСП 1088 и ТХА 2088
со встроенным в головку измерительным преобразователем с
унифицированным выходным сигналом ПТ055/205.
5
Варианты реализации
Возможно применение УСО в двух вариантах - централизованном
или децентрализованном.
Централизованное УСО. При централизованном варианте модули
связи с объектом располагаются в одном месте - в корзине. Такое решение
удобно, когда источники сигналов сосредоточены недалеко друг от друга.
При централизованной конфигурации УСО чаще всего используются
универсальные модули ввода/вывода, на каждый из которых может быть
установлено от 2 до 4 плат расширения для организации различных типов
каналов ввода/вывода. В случае необходимости используются другие
cпециализированные модули связи с объектом.
Децентрализованное УСО. В том случае, когда источники сигналов
рассосредоточены по достаточно большой территории, применяется
децентрализованное УСО. Децентрализованное УСО представляет собой
модули связи с объектом, расположенные в непосредственной близости от
источников сигналов. Центральный процессор связан с модулями по сети.
Для создания децентрализованногоУСО может быть использован один из
двух вариантов:
1. Децентрализованное УСО на базе семейства изделий PC/CANcompact.
2. Децентрализованное УСО c использованием кольцевой оптоволоконной
сети.
Применение интеллектуальных модулей УСО, подключаемых к
вычислительной системе через локальную промышленную сеть ведет к
значительному росту стоимости оборудования в пересчете на один
обрабатываемый сигнал.
6
Характеристики аналоговых и дискретных вводов/выводов
Аналоговый ввод/вывод
Аналоговый ввод
Разрядность АЦП - 12 бит. Может быть организовано:
1. 8 биполярных сигналов. Диапазон входного сигнала от -10 до + 10 В
и/или от 0 до 20 мА.
2. 16 однополярных сигналов с диапазоном входного сигнала от 0 до10 В.
Входной диапазон для каждого канала устанавливается при помощи
внутреннего переключателя. Для каждого канала имеется встроенный RC-
фильтр с частотой среза 40 кГц.
Аналоговый вывод
Разрядность ЦАП - 12 бит. 8 каналов вывода. Диапазон выходного сигнала
от -10 до +10 В и максимальным током нагрузки 5 мА или токовый выход
от 0 до 2 мА. Тип выходного сигнала устанавливается перемычкой для
каждого канала.
Для обмена данными используется интерфейс CANbus со скоростями 125,
250, 500, 1000 кбит/сек.
Изоляция
Интерфейсные цепи CANbus имеют оптоизоляцию 1000 В постоянного
тока.
Питание
От 10 до 35 В постоянного тока. Потребляемая мощность - 2 Вт.
Температурный диапазон работы
7
От 0° до +50° С. Вариант с расширенным температурным диапазоном - от
-40° до +70° град С.
Защита
Защита от электромагних помех соответствует стандартам TN 5008 1-2 и
EN 5008 2-2 (CЕ).
Дискретный ввод/вывод
24 канала ввода/вывода, конфигурируемые в 3 группы по 8 каналов.
Каждая группа может находиться в одном из следующих режимов:
1. Ввод.
2. Вывод с нагрузочной способностью сигнала 0,35 А.
3. Вывод с нагрузочной способностью сигнала 2 А.
4. Ввод и вывод с нагрузочной способностью сигнала 0,35 А.
5. Ввод и вывод с нагрузочной способностью сигнала 2 А.
Ввод
Уровень входного сигнала - 24/28 В постоянного тока. Уровень
логического нуля - 4 В. Предусмотрена защита от инверсного включения и
повышенного уровня входного сигнала до 40 В.
Вывод 0,35 А
Для организации каналов вывода каждой 8-мибитной группы применяется
внешний источник питания напряжением 7-35 В и нагрузочной
способностью 1,5 А. Имеется встроенная диодная защита для
подключения индуктивной нагрузки.
Вывод 2 А
Для организации каналов вывода каждой 8-мибитной группы применяется
внешний источник питания напряжением 5-34 В. Обеспечивается защита
8
от К.З. на каждый канал. При потреблении каналом тока менее 100 мА
включается светодидный индикатор. При включении или сбросе модуля
все каналы вывода устанавливаются в отключенное состояние. Имеется
программный контроль состояния каналов вывода.
Изоляция
Интерфейсные цепи CANbus имеют оптоизоляцию 1000 В постоянного
тока.
Питание
От 10 до 35 В постоянного тока. Потребляемая мощность - 0,75 Вт.
Температурный диапазон работы
От 0° до +55°С. Вариант с расширенным температурным диапазоном - от -
40° до +70°С.
Зашита
Защита от электромагних помех соответ-ствует стандартам TN 5008 1-2 и
EN 5008 2-2 (CЕ).
9
Основные производители
Рассмотрим несколько фирм-производителей модулей УСО, которые
являются мировыми лидерами в этом секторе рынка.
Octagon Systems
Фирма Octagon Systems (США) является одним из мировых лидеров в
производстве промышленных и встраиваемых IBM PC совместимых
компьютеров для тяжелых условий эксплуатации. Благодаря своим высоким
эксплуатационным характеристикам, открытой архитектуре, высокой
надежности и полной IBM РС совместимости, они достигают
беспрецедентного уровня по критерию «цена-производительность» и
обеспечивают решение практически любых задач автоматизации в различных
отраслях. Фирма имеет международный сертификат качества производства
ISO 9001.
Размеры плат MicroPC (промышленные компьютеры) всего 114x124
мм, что достаточно даже для наиболее компактных конструктивов, а
специальная технология их изготовления обеспечивает работу при
температурах от -40 до +85°С и устойчивость к вибрациям до 5g и ударам до
20g. Таким образом, компьютеры MicroPC успешно работают в
экстремальных условиях, где обычные персональные и промышленные
компьютеры выходят из строя.
Надежность изделий MicroPC обеспечивается на всех этапах
производственного цикла. Среднее время наработки на отказ (MTBF) для
этих изделий составляет порядка 200 000 часов, что соответствует жестким
нормам стандарта MIL-217F. Оборудование фирмы Octagon Systems
используется на самолетах, космических кораблях Space Shuttle, подводных
аппаратах, на железнодорожном транспорте, в нефтяной и газовой
10