Гл1_06 (1031608), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Их, в соответствии с особенностями построения, комплектации, использования и программирования делят на рядгрупп.Локальные регуляторы (ЛР) управляют каким либо исполнительным механизмомширокого применения, например, нагревателем, электродвигателем (асинхронным, двигателем постоянного тока, шаговым). Часто локальный регулятор совмещает функции электропитания и управления. Программирование сводится к заданию констант и уставки пропорционально-интегрально-дифференциального закона регулирования. Большинство современных локальных регуляторов имеют возможность автоматического определения констант закона регулирования, имеют память и последовательный каналсвязи, по которому могут получать и хранить параметры наряд этапов технологии.
Например, подъем температуры в печи с заданной скоростью до определенного предела, затемвыдержка температуры в течении заданного времени, охлаждение с заданным градиентом до заданной температуры и т.п.Локальный регулятор может, помимо формирования управляющего воздействия на энергетический поток, обмениватьсяРис. 1.16, а).с объектом управления и другими командами дискретногоконтроля и управления, сообщать о состоянии объекта управления, имеет средства местного и дистанционного программирования.
Такой регулятор может полностью взять на себя функции локального контроллера и по своим возможностямадаптации и универсальности приближается к программируемым логическим контроллерам.Программируемые логические контроллеры (ПЛК) уже не привязаны к исполнительному механизму, как локальный регулятор. Конструктивно состоят из отдельных модулей в собственных корпусах, объединенных между собой системной шиной (рис.
1.16, б).Модули исполняют функции вычислительного ядра и устройств связи с объектом и коммуникационных устройств и могуткомплектоваться исходя из потребностей заказчика, естественнос некоторыми ограничениями по их количеству. Для программирования ПЛК разработаны специальные языки программирования, закрепленные в международном стандарте МЭК 61131-3, окоторых речь пойдет в следующем разделе. Эти языки представРис. 1.16, б).ляют программисту достаточно широкие возможности для разработки управляющих программ.Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н.
Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru27ПЛК по уровню сложности делят на три группы или уровня. Особенно выражено программу выпуска всех трех уровней поддерживает фирма Siemens. Простейшие ПЛК (SiemensLOGO) призваны заменить системы на жесткой логике и выполняют функции локальных илиузловых МК, хотя могут и полностью управлять простыми технологическими объектами.ПЛК среднего уровня (Siemens SIMATIC) обслуживают уже до сотни и более линийаналогового и дискретного контроля и управления и могут поддерживать более сложное программное обеспечение и выполнять функции центральных и узловых МК.ПЛК высокого уровня сложности (Siemens PC) имеют развитый человеко-машинныйинтерфейс и выполняют функции центральных контроллеров.Промышленные компьютеры (ПК) еще более гибко комплектуются под объектуправления.
Их главным отличием от ПЛК высокого уровня сложности заключается в том,что они могут работать под управлением универсальных операционных систем и выполнятьширокий круг задач общего применения. Работать в распределенных сетях с базами данных,использовать ACAD, Word, Excel и т.п. Главным отличием ПК от обычного офисного компьютера является отсутствие материнской платы. Она выполнена в том же конструктиве, чтои платы УСО и подключается в какую либо системную шину наряду с другими платами.
Однако программно и аппаратно ПК совместим с офисными компьютерами семейства РС иможно плату УСО вставить в офисный компьютер и работать с ней.На рис. 1.17 представлен промышленный компьютер вконструктиве «рабочая станция», когда все средства вводавывода, обработки и визуализации информации объединены водном корпусе.Достаточно сложно провести четкую грань между ПЛКвысокого уровня сложности и ПК. Главным отличием ПЛКявляется наличие специальной системной шины и заложеннаяв базовое программное обеспечение способность работать вжестком реальном времени, в то время как для работы промышленного компьютера в жестком реальном времени следуРис. 1.17.ет применять специальное программное обеспечение.Далее мы будем подробно изучать отдельные виды ПК,однако уже сейчас, в общем обзоре следует выделить так называемые встраиваемые ПК, отличающиеся от упомянутыхвыше типовых ПК компактностью, повышенной надежностью, жесткими требованиями к условиям эксплуатации.
Типовая плата вычислительного ядра в формате MicroPC приведена на рис. 1.18. На этой плате интегрировано практическивсе необходимое для полноценной работы: твердотельныеflesh-диски, видеоконтроллер, порты клавиатуры, Ethernet, жестких дисков, последовательных каналов и т.д.Средства распределенного сбора данных и управленияРис. 1.18.ориентированы на применение в САУ, охватывающих большиеплощади.
Состоят из согласованных между собой блоков ввода-вывода, устройств аналоговой обработки информации и нормализации сигналов датчиков, программируемых логических контроллеров, способных выполнять функции локальных и узловых контроллеров. Все это охвачено единой сетью, едиными средствами программирования.Далее мы более подробно остановимся на аспектах выбора и особенностях серийновыпускаемых контроллеров.Сеть, положенная в основу САУ может иметь различную организацию и архитектуру.По способу объединения абонентов сети бывают радиальные, когда по линии связи могутРябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru28общаться только два абонента (рис. 1.19, а).
Они могут общаться между собой либо последовательно, посылая сообщение, затем ответ (полудуплексный режим), либо на линиях связимогут одновременно присутствовать посылки в обеих направлениях (дуплексный режим).Отдельный цикл обмена (запрос – ответ, транзакция) может инициироваться либо одним изабонентов (централизованное управление ведущий – ведомый, master – slave), либо каждымиз абонентов (децентрализованное управление доступом).В радиально-кустовых сетях (рис. 1.19, б), в отличиеот радиальных, сообщение между абонентами организуетсяМК1МК2через ряд узлов, благодаря чему появляется, в отличие отрадиальных линий, возможность адресации и связи раза)личных абонентов сети.
В таких сетях также возможен дуМК1.1МК1.3.1плексный режим связи и централизованное, либо децентрализованное управление.В кольцевых сетях (рис. 1.19, в) все абоненты замкМК1.2МК1.3.2МК1нуты в кольцо и сообщение последовательно проходит посети от одного абонента к другому. Простой вариант кольцевой сети можно получить, последовательно объединяяМК1.3МК1.3.3междусобой ряд радиальных линий. Здесь также возможенб)дуплексный режим связи и централизованное, либо децентрализованное управление.МК2МКМК1В магистральных сетях все абоненты подсоединенык одной линии связи (рис. 1.19, г). Здесь, как правило, дуплексный режим невозможен, но управление также можетбыть централизованным (master – slave), либо децентралиМК(n)МК(n-1)МКзованным (сети с произвольным доступом).в)Каждый способ организации сети обладает своимипреимуществами и недостатками.
Наличие многих говоритоб отсутствии наилучшего для различных условий применения. Радиальные сети наиболее просты. Практически каМК1МК2МК(n)ждый микроконтроллер обладает хотя бы одним портомпоследовательного канала. Но такие сети не дают возможг)ности выбора абонентов. Радиально-кустовые сети даютРис. 1.19.возможность выбора, но требуют наличия в микроконтроллерах нескольких портов последовательных каналов, либо применения специальных маршрутизаторов.
Кольцевые сети часто применяют в системах, объединяющих большое количество одинаковых устройств, но выход из строя одного из контроллеров, если не принятыспециальные меры, ведет к разрыву сети. Магистральные сети гибки с точки зрения выбораабонента, способны «на лету» проводить подключение и отключения абонентов, но протоколы (правила обмена, см. раздел 1.5.) работы таких сетей сложнее. Реальные управляющие сети строятся, как комбинация описанных здесь способов соединения и организации обмена.На рис. 1.20 показана структура управляющей сети установки диффузионной сварки всверхвысоком вакууме. Техпроцесс включает откачку камеры до сверхвысокого вакуума,ступенчатый нагрев образцов до требуемой температуры с учетом того, чтобы газовыделениеиз них не приводило к выходу давления за установленные пределы. После чего следует сжатие свариваемых элементов строго заданным во времени усилием, выдержка и ступенчатоеохлаждение.Это основные целевые функции технологии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
