Читайте также:
|
5.2.1. Процессорный модуль (центральный процессор).
Процессорный модуль определяет основное функциональное назначение и технические характеристики ПЛК. К техническим характеристикам относятся:
- способ выполнения программы;
- тактовая частота микропроцессора;
- объем памяти программ и памяти данных;
- скорость выполнения логической операции (команды);
- встроенные функции (счетчики, ШИМ, ПИД, позиционирование);
- число встроенных каналов аналогового и дискретного входа/выхода;
- энергонезависимые часы/календарь;
- тип и число последовательных портов (COM, Rs-432/485 и др.);
- интерфейсы промышленных сетей (Profibus, Canbus, и др.);
- основные размеры и габариты.
При выборе процессорного модуля для контроллера руководствуются следующими соображениями:
- оценивается информационная ёмкость процесса автоматизации (под информационной
ёмкостью понимают число дискретных и аналоговых сигналов, необходимых для контроля и управления);
- определяется объем требуемой памяти; объем может складываться из следующих элементов памяти:
- для решения задач ПЛК (связь модулей, конфигурация, алгоритмы);
- для обработки дискретных точек ввода/вывода;
- для обработки аналоговых точек ввода/вывода;
- для организации сетевого обмена;
- рассматривается необходимость решения задач управления:
- ПИД-регулирование,
- адаптивное управление,
- нечеткая логика,
- нейросетевые алгоритмы;
- предусматриваются возможности расширения функций процессорного модуля:
- расширение памяти, добавление блоков связи с промышленными сетями,
- повышение ремонтноспособности (замена «горячих блоков»).
5.2.2. Модули ввода/вывода дискретных сигналов.
Напряжение питания блоков: 12, 24, 36, 48, 125, 250В. Токи дискретного вывода: 100, 200 мА.
Основные характеристики каналов дискретного ввода/вывода:
- число каналов в модуле;
- характеристика канала:- релейный, -сухой контакт (СК) (рис.5.2.2), -транзисторный коллектор» (ОК)-вывод (рис.5.2.1);
- уровень сигнала;
- напряжение гальванической развязки;
- напряжение канала дискретного вывода;
- индикация состояния канала.
|
Дискретные входы могут быть следующих типов:
- нормальные дискретные входы;
- запирающиеся входы;
- входы прямого, обратного или реверсивного счетчиков;
- вход RUN/STOP (запуск/останов);
- управляющий вход для передачи данных из оперативной памяти (Rundom Access Memory)-(RAM) во флэш-память.
Запирающиеся входы должны обеспечить принятие коротких импульсов, длительность которых меньше, чем время рабочего цикла ПЛК. Функция «защелка» воспринимает импульс так, чтобы он мог быть обработан в течение следующего цикла без прерывания работы ПЛК.
Подсчет импульсов на дискретных входах позволяет их использовать для организациисчетчика трех типов: прямого, обратного, реверсивного. Максимальная частота обычно ограничена 500 Гц для входов 24 В постоянного тока. Для выполнения счетных функций возможно использование и входов 110/120 В переменного тока, но частота обычно при этом ограничена 20 Гц. Для подсчета для подсчета импульсов более высокой частоты обычно используют специальные счетные модули.
Функция RUN/STOP используется для того, чтобы запустить или остановить выполнение прикладной программы при помощи специального дискретного входа. Сигнал, поступающий с данного входа, имеет приоритет над сигналами, поступающими с программируемого терминала или из сети.
Функцияпередачи данных из оперативной памяти (ОЗУ) во флэш-память обеспечивает пересылку прикладной программы из внутренней оперативной памяти во внутреннюю флэш-память.
На уровне выходов реализуются также следующие функции:
- текущий контроль напряжения питания исполнительных устройств;
- защита от коротких замыканий и перегрузок;
- защита от изменения полярности;
- защита от скачков напряжений;
- защита контактов выходных реле;
- переход на аварийный режим.
В случае сбоя прикладной программы или перехода ПЛК в состояние остановки выходы могут быть зафиксированы в состоянии, которое не вредит объекту управления.
5.2.3 Модули ввода/вывода аналоговых сигналов.
Они выполняют следующие функции:
- аналогово-цифровое преобразование (АЦП) сигнала и выдача результата на внутреннюю шину контроллера;
- цифро-аналоговое преобразование (ЦАП) сигнала, полученного от процессорного модуля по внутренней шине;
- фильтрацию масштабирование, линеаризацию входных сигналов;
- сигнализацию о выходе значений измеряемого сигнала за допустимые пределы;
- самодиагностику и др.
Основными характеристиками модуля ввода/вывода аналоговых сигналов являются:
- разрядность;
- количество каналов;
- диапазон входных и выходных сигналов;
- быстродействие;
- точность преобразования;
- обнаружение обрыва датчика;
- гальваническая развязка сигналов;
- подавление помех на входе;
- напряжение питания;
- потребляемая мощность;
- габариты.
Количество каналов ввода/вывода: 2-32 в зависимости от класса ПЛК:
- младший класс:2-4; - средний класс; 4,8,16; - старший класс: 16,32.
Физически входной сигнал представляет собой электрические напряжение или ток, пропорциональные измеряемому параметру, Стандартные значения сигналов: 0…5, 0…10, 1…5,
В; 0…5, 0…20. 4…20мА.
Для ввода в ПЛК сигналов от датчиков, имеющих нестандартный выход (термопар и
термосопротивлений), предусмотрены специальные модули.
Выходные сигналы обычно также представляют собой напряжение или ток: 0…5. 0…20,
4…20мА; 0…10, В.
Основным компонентом модуля аналогового ввода/вывода является АЦП следующих типов:
- последовательный АЦП со ступенчатым пилообразным напряжением, состоящий из
компаратора, счетчика и ЦАП;
- АЦП с двоично-взвешенным приближением;
- параллельные АЦП, в которых происходит одновременное квантование сигнала с помощью набора компараторов, включаемых параллельно источнику сигнала;
- последовательно-паралелльные АЦП.
В настоящее время широко используются интегральные функционально-законченные АЦП,
в одном корпусе которых находятся все необходимые для работы компоненты (за исключением источника питания).
Гальваническая развязка сигналов осуществляется за счет передачи сигнала по оптопаре от
светодиода к фотодиоду. Так как так можно передать только цифровой сигнал, то развязка ставится после АЦП. Стоимость модулей с гальванической развязкой выше, чем без таковой. Но увеличение
точности часто оправдывает расходы.
Точность АЦП зависит, прежде всего, от его разрядности. Обычно разрядность рана 8-16 бит.
Повышение помехоустойчивости достигается принятием следующих мер:
- подавление на входе помех от силовых линий 
=50, 60 Гц;
- подключение сигналов на дифференциальные входы для исключения поперечной помехи;
- заземление приемника и экранирование соединительных проводов для исключения продольной помехи;
- использование экранированных витых пар;
- группирование однотипных сигналов в мультипарных кабелях;
- сигнальные кабели отделяются от силовых кабелей.
Модули аналогового ввода/вывода обычно питаются от модуля питания. Постоянное напряжение питания составляет 12 или 24В. Переменное напряжение равно 110/220В.
Потребляемая мощность модулем аналогового ввода/вывода составляет около 2Вт.
5.2.4. Коммуникационные модули.
Предназначены для обмена данными между ПЛК и внешними устройствами по вычислительным сетям передачи данных.
В качестве внешних устройств выступают интеллектуальные терминалы, промышленные компьютеры, факсы, модули удаленного ввода/вывода. Находят широкое распространение модули
локальных сетей: Modbus, HART- протокол, CAN, Profibus-DP, Ethernet, and сети GSM и др. Также коммуникационные модули интерфейсов: RS-232, RS-422/485.
Основные характеристики:
- допустимая скорость обмена (бит/сек);
- число устройств обмена данными;
- количество портов ввода/вывода;
- напряжение гальванической изоляции;
- напряжение питания;
- диапазон рабочих температур.
Все чаще и чаще в контроллерах используются интерфейсные модули Ethernet, подсоединенные к веб-серверу. Веб-сервер находится либо внутри центрального прцессора ПЛК, либо на отдельной плате, установленной на кросс-панели. Благодаря связи по Ethernet становятся
доступными такие функции, как:
- детальная диагностика систем управления;
- просмотр данных реального времени;
- отображение данных ПЛК в виде мнемосхем, графиков, таблиц и пр.
5.2.5. Модули специального назначения.
К модулям специального назначения относятся:
- модули позиционирования;
- счетчики;
- часы реального времени;
- вычислительные, логические и диагностические модули;
- модули энкодера;
- технического зрения;
- модули барьеров искробезопасности;
- модули питания.
Модуль позиционирования используется при автоматизации процессов перемещения изделий в различных отраслях промышленности:
- упаковка изделий,
- робототехника,
- складские помещения.
Модули позиционирования работают в следующих режимах:
- установка скорости движения и торможения;
- абсолютный пошаговый режим – координаты точек позиционирования задаются в виде абсолютных координат, сохраняемых в памяти в табличной форме;
- относительный пошаговый режим – перемещение определяется пройденным путем;
- режим контрольных точек – выполнение операций синхронизаций при прохождении
контрольных точек.
Дополнительными функциями модуля позиционирования являются:
- смещение нуля;
- установка контрольных точек;
- удаление информации о пройденном пути.
Модуль позиционирования осуществляет управление шаговыми двигателями (ШД) через
силовую секцию; при этом количество импульсов определяет длину пути, а частота следования их-
скорость перемещения. В качестве двигателей используются шаговые и асинхронные двигатели.
Модуль позиционирования может иметь до 64 входов/выходов, обслуживает несколько независимых осей позиционирования (2,3,4).
Модуль счетчиков используется для счета импульсов большой частоты (несколько кГц и более). Помимо основных функций счета реализуются дополнительные функции:
- сравнение содержимого счетчика с заданными значениями;
- подсчет импульсов, формируемых инкрементальным датчиком положения.
Счетчики работают в следующих режимах:
- бесконечный счет, когда после запуска выполняется непрерывный счет;
- одиночный цикл, когда после запуска выполняется один цикл счета: - в режиме суммирования: от нуля до прграммно-заданного значения; - в режиме вычитания: от программно-
заданного значения до нуля;
- периодический счет, когда после запуска циклы счета периодически повторяются;
- измерение частоты и длительности периода.
Модуль взвешивания предназначен для приема и преобразования сигналов от датчиков веса.
Число входных каналов 1,,,8. Модуль имеет, как правило, дисплей, аналоговые и дискретные выходы, интерфейс RS-232 или RS-485.
Модули памяти это модули флэш-диска на базе Disk On Chip; модули IDE флэш-диска с поддержкой Compact Flech; объем памяти от 8 до 32 Мбайт и более.
Вычислительные модули реализуют различные вычислительные функции контроля и управления:
- обработки входных сигналов;
- ПИД-регулирование;
- нечеткая логика;
- адаптивное управление;
- нейросетевые алгоритмы управления;
- модули статистического контроля и управления.
Диагностические модули предназначены для непрерывного контроля состояния оборудования, технических средств:
- первичных преобразователей сигналов, исполнительных механизмов, сетей, контроллеров, программ контроля и управления.
Состояние любого узла индицируется на передней панели модуля, и передается по сети на дисплей АРМ-оператора.
Модуль энкодера: один или несколько входов от шифратора приращений (энкодер).
Дополнительные функции энкодера:
- измерение частоты и длительности импульсов;
- счет на базе счетчика сигналов с дифференциальными или TTL -уровнями сигналов;
- измерение скорости и пр.
Модуль технического зрения служит для обработки входных сигналов от телепередатчиков
различного назначения. Это могут быть:
- телевизионные камеры видеонаблюдения и охраны;
- телекамеры робототехнических комплексов (РТК);
- телекамеры контроля качества, её маркировки и упаковки.
Модули искробезопасности предназначены для гальванической развязки электротехнического оборудования, находящегося во взрывоопасной зоне.
К модулям специального назначения относят также модули компараторов, модули имитации для тестирования программ, модули декодирования и тп.
Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 81 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |