Гл1_06 (1031650), страница 6
Текст из файла (страница 6)
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.
Помимо основных, на САУ возложенысервисные функции по отображению состояния процесса, сигнализации о выходе параметровза установленные допуски и отработки аварийных ситуаций, ведения трендов процесса (неРябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru29RS-232RS-232RS-232RS-232прерывная запись параметров и их архивирование). Функциями коррекции цели является перепрограммирование процесса в диалоговом режиме.В системе управления можно выделить три основных модуля. На промышленный компьютер ПК, являющийсяРППТв сети центральным, возДУ АКMложены сервисные функШИМции по отображению соЭПАКстояния процесса, сигнализациио выходе параДУАКВАКTРКПметров за установленныеПКдопуски, ведению трендов процесса и функцииУСОДУкоррекции цели. Для этоМониторго он имеет монитор,клавиатуру и жесткиеМК1МК2МК3диски для хранения и арДКхивации трендов.При составлении,Системный блокI2 Cуправляющая программаСКформируется в виде текстового файла, содержаМК4СМКщего информацию по веК сети Ethernetдению и взаимодействиюРис.
1.20.основных процессов технологии. Оператор может составлять листинг заново в диалоговом режиме, либо непосредственно редактировать текстовый файл в редакторе. Работает промышленный компьютер подуправлением универсальной операционной системы, например Windows XP и имеет сетевойадаптер и выход в сеть Ethernet для связи с системой управления высшего уровня, напримерцеховой системой. По сети можно скачивать тренды процессов, получать доступ к цеховойбазе данных и задания на обработку очередных деталей и т.п.С помощью канала RS-232, подключенного к одному из Com-портов промышленногокомпьютера управляющая программа в упакованном виде передается в специализированныймикроконтроллер СМК, поддерживающий выполнение целевых функций САУ.
По сути, этоузловой контроллер. Специализированный микроконтроллер содержит на печатной плате четыре микроконтроллера МК1 … МК4, объединенных сетью I2C. Это магистральная сеть сраспределенным управлением, подробные сведения о ней приведены в разделе П1.1. Микроконтроллер МК4 выполнен на базе однокристального микроконтроллера серии MCS-51 (см.раздел 3). В его функции входит связь с промышленным компьютером и координация работычетырех основных процессов технологии: откачки, нагрева и сжатия свариваемых образцов.Однокристальный микроконтроллер МК1 серии PIC (см.
Приложение П1.2.) управляетработой вакуумной системы и ведет процесс высоковакуумной откачки. Своими сигналамидискретного управления он включает и выключает соответствующие вакуумные насосы иуправляет электромагнитными клапанами. Линии дискретного контроля сигнализируют о состоянии клапанов и насосов. Выдаются эти сигналы на линии связи через смонтированное натой же плате устройство связи с объектом УСО. С помощью канала RS-232 МК1 связан смногофункциональным вакуумметром ВАК, позволяющим контролировать давление на различных участках вакуумной системы.Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
