Компьютер в качестве контроллера

Компьютер может быть превращен в полноценный контроллер, если на него установить:

• систему программирования контроллеров (например, CoDeSys или ISa-GRAF), подробнее см. главу 9;электронный диск вместо обычного жесткого диска;платы ввода-вывода или внешние модули ввода-вывода;сторожевой таймер.

К достоинствам персональных компьютеров (ПК) при их использовании в качестве контроллеров относятся:

• на порядок большая емкость оперативной памяти;наличие жесткого диска с практически неограниченной емкостью;на порядки более высокое быстродействие;

. Промышленные компьютеры

Промышленные компьютеры существенно отличаются от офисных по кон­структивным признакам, однако используют те же микропроцессоры и архи­тектуру. Основными отличиями являются следующие:

• разъемы для сменных плат устанавливаются на пассивной объединитель­ной панели, а не на материнской плате;

• для сменных плат используются надежные штырьковые разъемы;

• для смены плат не нужно раскрывать корпус;

вместо жесткого диска может быть использована флэш-память;

• наличие сторожевого таймера;

• применение вентиляторов со сменным пылеулавливающим фильтром или отсутствие вентиляторов; и т.д.

Устройства ввода-вывода. Особенности ввода-вывода аналоговых сигналов, подключения термопар, термометров сопротивления, тензосопротивлений. Источники погрешностей. Ввод-вывод дискретных сигналов. Счетчики. Модули управления движением

Устройства ввода-вывода

Устройства (модули) ввода-вывода являются интерфейсом между процес­сором ПЛК и реальным миром. В идеальном случае было бы желательно иметь в процессоре значения измеренных сигналов в любой момент времени. Однако поскольку количество каналов ввода-вывода в некоторых системах мо­жет достигать тысяч, а измерительные каналы всегда имеют ограниченную пропускную способность, измеренные значения поступают в процессор в дис­кретные моменты времени.

Существует несколько уровней и способов опроса множества каналов ввода. Современный модуль ввода имеет свой собственный микроконтроллер, который выполняет циклический опрос всех своих каналов и помещает полученные дан­ные в буфер.

Опрос модулей может выполняться циклически с одинаковой частотой для всех модулей или с разной частотой. Второй вариант позволяет уменьшить загруженность шины, по которой выполняется обмен данными между модуля­ми ввода и процессорным модулем.

Модули ввода и вывода в промышленной автоматизации имеют гальваниче­скую изоляцию между входными (выходными) зажимами и шиной контроллера.

Ввод аналоговых сигналов

Для уни­фикации (сокращения числа типов) модулей ввода используют устройства нормирования сигналов, которые преобразуют измеряемую физическую величи­ну в стандартный электрический сигнал. Фактически в промышленной автоматизации используют­ся следующие стандартные диапазоны аналоговых сигналов: 0...10 В, 0...±10 В, 1...5 В и 4...20 мА, 0...20 мА.., кроме универсальных модулей ввода, получили распространение специализированные модули ввода сигналов термопар, термопреобразователей сопротивления и тензорезисторов.

Основной частью модуля ввода является аналого-цифровой преобразова­тель (АЦП). В модулях ввода обычно используют дифференциальные входы, которые позволяют выполнить более помехозащищенный канал передачи аналогового сигнала по сравнению с одиночными (не дифференциальными) входами.

Современная элементная база позволяет строить недорогие модули анало­гового ввода с погрешностью измерений ±0,05

Микропроцессор типового модуля ввода выполняет следующие функции:

• реализует протокол обмена с ПЛК;исполняет команды, посылаемые ПЛК в модуль;реализует выполнение функций автоматической калибровки, диагностики обрыва или к.з. в цепи датчика;преобразует форматы вводимых данных (инженерный формат — в едини­цах измеряемой величины, шестнадцатеричный формат, проценты от диа­пазона измерений);устанавливает скорость обмена с ПЛК (для ПЛК с распределенными мо­дулями ввода-вывода);выполняет цифровую фильтрацию входного сигнала (в модулях RealLab! эта операция выполняется контроллером, встроенным в АЦП).

Термопары являются самым распространенным средством измерения тем­пературы в промышленности и лабораториях

. Термопара представляет собой два провода из различных металлов, соединенных на одном конце («рабочий конец», «горячий спай») и предназначенных для измерения температуры (рис. 6.8). Вторые концы термо­пары («свободные концы», «холодный спай») соединены со средством измере­ния напряжения с помощью проводов из металла одного типа, например меди.

Для подключения термопары к модулю ввода используют специальные термопарные провода, выполненные из того же материала, что и сама термо­пара. Для этой цели можно использовать и обычные медные провода, одна­ко в этом случае необходим выносной датчик температуры холодного спая, который должен измерять температуру в месте контакта термопары с мед­ными проводами.

Погрешность измерений. Основная проблема построения измеритель­ного канала на базе термопары связана с ее малым выходным напряжением (около 50 мкВ на градус

Погрешность измерений складывается из следующих составляющих:

• случайная погрешность, вызванная технологическим разбросом характери­стик

• погрешность, вызванная постепенной деградацией характеристик при вы­сокой температуре;

• систематическая погрешность компенсации нелинейности (погрешность ли­неаризации) характеристики преобразования;

• динамическая погрешность;

• погрешность, вызванная внешними помехами;

• погрешность аналого-цифрового канала.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: