Учебное пособие по интерфейсам систем промышленной автоматизации (1015600)
Текст из файла
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»И.А. ДАНИЛУШКИНАППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ИПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕСИСТЕМ ПРОМЫШЛЕННОЙАВТОМАТИЗАЦИИУчебное пособиеРекомендовано УМО по образованию в области радиотехники,электроники, биомедицинской техники и автоматизациив качестве учебного пособиядля студентов высших учебных заведений,обучающихся по специальности 210100«Управление и информатика в технических системах»Самара 2007УДК 004.(384+7) + 681.58Аппаратные средства и программное обеспечение систем промышленной автоматизации: Учеб. пособ.
/ И.А. Данилушкин; Самар. гос. техн. ун-т. Самара, 2005. 168 с.Посвящено вопросам построения систем автоматизированного управлениятехническими системами и технологическими процессами на базе современныхпромышленных контроллеров.Рассматриваются принципы применения вычислительной техники в системахавтоматизированного управления. В первой главе рассмотрены основные компоненты систем управления, выделены вопросы защиты измерительной системы отвлияния электрических помех. Во второй главе рассмотрены устройство и принципы функционирования программируемых логических контроллеров с магистрально-модульной архитектурой соответствующих стандарту МЭК 61131. Приведены типовые электрические схемы модулей ввода-вывода информации, рассмотрены основные характеристики типовых модулей контроллера.
Третья глава посвящена общим принципам функционирования вычислительных сетей и использующихся для их построения последовательных интерфейсов. В четвёртой главеприведены принципы функционирования и основные технические характеристики популярных протоколов промышленных сетей.Предназначено для студентов старших курсов обучающихся по специальности «Управление и информатика в технических системах».ISBNИл.: 86. Табл.: 28. Библиогр.: 62 назв.Печатается по решению редакционно-издательского совета Самарского государственного технического университетаРецензенты: д-р техн. наук, проф.
С.Я. Галицков;д-р техн. наук, проф. М.Ю. Лившиц.© И.А. Данилушкин, 2007© Самарский государственный техническийуниверситет, 2007ISBN2ПРЕДИСЛОВИЕКомпьютерные технологии проникли практически во все сферы человеческой жизни. И, если первые компьютеры использовались исключительно для выполнения различных вычислений, то сейчас компьютер воспринимается в первуюочередь как средство для организации отдыха, развлечения и общения. Настоящееучебное пособие посвящено применению вычислительной техники в ещё однойобласти человеческой жизнедеятельности – области автоматизации техническихсистем и технологических процессов.
Рассмотрен круг вопросов связанных спринципами построения современных автоматизированных систем управления набазе промышленных контроллеров и систем распределённого сбора данных.В первой главе рассматриваются принципы и особенности применения вычислительной техники в системах управления технологическими процессами.
Набазе типовой структуры системы управления рассматриваются основные компоненты системы и их характеристики. Особое внимание посвящено вопросам объединения отдельных компонентов системы с помощью электрических проводников. Рассмотрены вопросы согласования сигналов и подбора входных и выходныхсопротивлений подключаемых устройств; защиты сигнальных проводов от воздействия электрических помех; выбора тока или напряжения в качестве носителяинформационного сигнала.Вторая глава посвящена вопросам аппаратной организации управляющихЭВМ.
Наиболее подробно рассмотрен такой класс управляющих ЭВМ, как магистрально-модульные программируемые логические контроллеры (ПЛК). Приведены сведения о возможных конструктивных исполнениях контроллеров на базеоткрытых и закрытых системных интерфейсов. Рассмотрены принципы функционирования ПЛК в соответствии с требованиями стандарта МЭК 61131: функциональная структура, принципы исполнения рабочего цикла, режимы работы, приведены основные функциональные характеристики модулей центрального процессора.
Для модулей дискретного и аналогового ввода-вывода приведены типовые функциональные и электрические схемы, варианты подключения датчиков иисполнительных устройств, их основные характеристики.В третьей главе рассматриваются общие принципы построения промышленных сетей: основные типы сетевых топологий, способы управления доступомк среде передачи, организация сетей на базе модели взаимодействия открытыхсистем. Достаточно часто на физическом уровне промышленных сетей используются последовательные интерфейсы. В учебном пособии приведены их технические характеристики, принципы организации асинхронной и синхронной передачи данных.3В четвёртой главе рассмотрены наиболее часто применяемые стандартыпромышленных сетей.
Приводятся сведения о технических и электрических характеристиках сетей, используемых методах кодирования и передачи данных;рассматривается реализация протокола доступа к среде передачи и форматы передаваемых сообщений. Каждый из рассмотренных стандартов имеет свою «изюминку» – оригинальное решение в одном из аспектов функционирования промышленных сетей. Например, протокол Modbus абстрагировался от реализациифизического уровня, ограничившись только самыми общими требованиями, апротокол CAN использует для обмена данными исключительно широковещательные передачи.
Таким образом, знакомство с приведёнными в учебном пособиистандартами сетей позволит читателю в дальнейшем быстро разобраться с любымвновь встретившимся сетевым протоколом.Автор выражает благодарность своей жене и родителям, оказавшим неоценимую поддержку в процессе написания пособия; коллегам Колпащикову С.А. иСеренкову В.Е., чей практический опыт разработки и внедрения АСУ ТП позволил автору глубже разобраться во многих изложенных в пособии вопросах; заведующему кафедрой автоматики и управления в технических системах СамГТУ –проф. Рапопорту Э.Я., неустанно напоминавшему о необходимости довести начатое пособие до конца.Автор надеется, что данное учебное пособие окажется полезным при изучении дисциплин, рассматривающих современные средства промышленной автоматизации, а также на этапе становления специалиста по автоматизации при разработке его первой системы.41.
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ1.1. РОЛЬ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ В УПРАВЛЕНИИТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИПрименение вычислительной техники в автоматическом управлении – важнейшая черта технической инфраструктуры современного общества. Промышленность, транспорт, системы связи и защита окружающей среды существенно зависят от компьютерных систем управления. Практически ни одна техническаясистема – от железной дороги до ядерного реактора – не работает без той илииной формы управления. ЭВМ играют здесь ключевую роль; во многих случаяхне существует реальной альтернативы компьютерному управлению процессами.Что же подразумевается под термином «процесс»? Физический процесс – этопоследовательная смена состояний объектов физического мира. Процессами вэтом смысле являются движение, химические реакции или теплообмен. Примерыпроцессов – промышленное или химическое производство, кондиционированиевоздуха в помещении (изменение физических параметров – температуры и влажности), движение транспортного средства (изменение его скорости и положения).Технический или технологический процесс – это процесс, физические переменные которого можно измерить и изменить техническими средствами [1].Разница между физическим и технологический процессом заключена в том,что физический процесс не обязательно должен управляться извне, а технологический процесс включает обработку информации для достижения заданной целевой функции.Любой физический процесс характеризуется входом и выходом в виде:• материальных компонентов;• энергии;• информации.Некоторые примеры приведены в табл.
1.1.В общем случае материальные компоненты (энергию и информацию) можнорассматривать как входные и выходные потоки, которые изменяются в ходе физических/технических процессов.Материалы и энергия являются основными составляющими физическогопроцесса. Информация – тоже неотъемлемая часть всякого процесса, однако,осознание этого факта произошло не так давно.51.Вход/выходВход материальныхресурсовВыход материальныхкомпонентов(продукции)Вход энергииВыход энергииВвод информацииВывод информацииТаблица 1.1.Примеры технологических процессовКондиционированиеХимический реакторвоздухаПотоки исходных реагентовОдин или несколько новыхпродуктовНагревание или охлаждениеПолучение тепла от реакцииУправление входными потокамиреагентов и дополнительнымнагревомИзмерение температуры,давления, интенсивностипотоков, концентрацииНагревание или охлаждениеИзлучение или поглощение теплаУправление температурой иинтенсивностью поступлениянагревающей/ охлаждающейжидкостиИзмерение температурыПроцесс производства (рис.
1.1) заключается в выпуске продукции из сырья ссоответствующими затратами (вводом) энергии. Входной информацией являютсятехнологические инструкции, выраженные в виде набора параметров, которыеможно явно контролировать. Выходная информация есть набор измеряемых переменных и параметров, которые описывают текущее состояние процесса и егоизменение. Большое количество информации заключено в самом конечном продукте. Информация, следовательно, есть не только данные для наблюдения иуправления, но и технологические и организационные процедуры вплоть до циркулирующих по кабинетам служебных документов и заявок на поставку.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
