1. Проблема управления и логико-вычислительные средства в системах управления (1245059), страница 5
Текст из файла (страница 5)
В результате появляется возможность составлять несколько комбинацийпроцессорного ядра и разных силовых плат без корректировки ПО.При необходимости процессор (ПРЦ) можно заменить даже в готовой системе. Например, для одного изПРК (Германия) – сверхминиатюрное ядро выполнено в виде модуля, рассчитанного на установку в стандартную14колодку микросхем, имеющих корпус DIP40; несмотря на скромные размеры, модуль включает 16-разрядныйПРЦ, память данных, энергонезависимую память программ, встроенное ядро системы исполнения (CoDeSys), 8дискретных входов и 8 выходов, 4 аналоговых входа, 2 парных входа квадратурных шифраторов, интерфейсыRS-232, SPI и обеспечивает работу сети CANopen.Таким образом, ПРК – это конструктивно законченное изделие, физическое исполнение которого определяется требуемой степенью защиты (Таблица 1), начиная от ПРК в легких пластиковых корпусах, предназначенных для монтажа в шкафу (IP20), и до герметичных устройств в литых металлических корпусах, предназначенных для работы в особо жестких условиях.Степень защиты корпусов (Табл.
1). Для обозначения степени защиты от воздействий окружающей средыиспользуется система кодов IP согласно МЭК 529.Кодировка в виде IPXY, где X – степень защиты от твердых тел и пыли, а Y – степень защиты от влаги.Например:1) Для обычного помещения достаточно степени защиты IP20.2) В помещения с повышенной влажностью, например в ванне, IP44.3) Пылевлагонепроницаемый - IP66.Таблица 1СтепеньзащитыЗащитаот твердых телЗащитаот влаги0Защита отсутствуетЗащита отсутствует1Защита от тел диаметром более 50 ммЗащита от вертикально падающих капель воды2Защита от тел диаметром более 12 ммЗащита от капель воды, падающих под углом до 1503Защита от тел диаметром более 2,5 ммЗащита от капель воды, падающих под углом до 6004Защита от тел диаметром более 1 ммЗащита от брызг воды, попадающих с произвольного направления5Проникновение пыли не приводит кнарушению работоспособности изделияЗащита от струи воды, выбрасываемой с произвольного направления6Проникновение пыли полностьюисключаетсяЗащита от сильной струинаправления7Не предусмотреноЗащита от проникновения воды при погружении на 150 мм8Не предусмотреноЗащита от проникновения воды при погружении на глубину, определяемую производителемводы, выбрасываемой с произвольного1.9.
Типовой состав и взаимодействие компонентов УВК/ПРКДля реализации управляющих и других функций в состав УВК должны входить (рис.13):- процессор/микропроцессор/микроконтроллер, выполняющие заданные программой преобразования информации и осуществляющие управление вычислительным процессом и взаимодействием компонентов вычислительной системы;- постоянные и оперативные ЗУ для хранения информации, программ управления и т. п.;- набор модулей с развитой системой ВВ и УСО;- система приоритетных прерываний - обеспечение режима реального времени;- счетчик реального времени (таймер);- развитая система аппаратно-программного контроля;- развитая система команд, обеспечивающая удобство в программировании и т.д.На рис.13,а штриховой контур означает, что рассматривается не конкретное управляющее устройство, а набор возможных основных компонентов.Обмен информацией между отдельными компонентами системы управления осуществляется посредством интерфейсов, под которыми понимают совокупность унифицированных аппаратных, программных и конструктивных средств, необходимых для реализации алгоритма взаимодействия различных функциональных блоков в системах управления и обработки информации.
При условиях, предписанных стандартом и направленныхна обеспечение информационной, электрической и конструктивной совместимости указанных блоков.Реализация обмена между цифровой частью и УСО осуществляется на основе системного интерфейса(рис.13,б). В некоторых системах управления логико-вычислительные устройства не выполняют сложных вычислений с высокой точностью, а ориентированы на реализацию интенсивного обмена.15Управляющее устройствоа)УСОТаймерб)УСОПроцессор,памятьy1.…..КонтроллерпрерыванийДЧИМx1x2y2ИМОУymДЧ.
.….xnДЧСистемный интерфейсМодули УСОКоммуникационныемодули (CO)ИМВводдискретныхсигналов (DI)Вводаналоговыхсигналов (AI)ДЧДЧ...ДЧВыводаналоговыхсигналов (AO)ИМИМ...Выводдискретныхсигналов (DO)Модулиспециальногоназначения (SP)ИМОбъект управленияРис. 13. Типовой состав компонентов УВК: ДЧ – датчики; ИМ – исполнительные механизмыАналоговые входы. Т.к. ПРК является цифровым устройством, аналоговые входные сигналы обязательно подвергаются аналого-цифровому преобразованию. В результате образуется дискретная переменная определенной разрядности (как правило 8-12 разрядов).
АЦП большей разрядности не оправдывают себя (как правило), в первую очередь из-за высокого уровня помех, характерных для условий работы ПРК.Практически все модули аналогового ввода являются многоканальными. Входной коммутатор (мультиплексор) подключает вход АЦП к необходимому входу модуля. Управление коммутатором и АЦП выполняетдрайвер системного ПО ПРК. Прикладной программист работает с готовыми значениями аналоговых величин вОЗУ.Дискретные входы. Один дискретный вход ПРК способен принимать один бинарный/дискретный электрический сигнал, описываемый двумя состояниями – включен или выключен.
На уровне программы это одинбит информации. Кнопки, выключатели, контакты реле, датчики обнаружения предметов и множество приборовс выходом типа «сухой контакт» или «открытый коллектор» непосредственно могут быть подключены к дискретным входам ПРК.Если состояние некоторых устройств определяется целым цифровым словом, то для их подключения используют несколько дискретных входов.Все дискретные входы (общего исполнения) ПРК обычно рассчитаны на прием стандартных сигналов суровнем 24 В постоянного тока.Дискретные выходы.
Один дискретный выход ПРК способен коммутировать один электрический сигнал. Так же, как и дискретный вход, с точки зрения программы это один бит информации.Нагрузкой дискретных выходов могут быть реле, соленоиды, силовые пускатели, пневматические клапаны, индикаторы, лампы и т.д.Специальные входы. Необходимость применения таких входов возникает в случаях, когда непосредственная обработка некоторого сигнала программно затруднена, например, требует много времени.Часто ПРК оснащаются счетными входами для измерения длительности, фиксации фронтов и подсчетаимпульсов, входами для приема или формирования ШИМ-сигналов.Например, при измерении положения и скорости вращения вала очень распространены устройства, формирующие определенное количество импульсов за один оборот – поворотные шифраторы.
Частота следованияимпульсов может достигать нескольких МГц. Даже если процессор ПРК обладает достаточным быстродействием, непосредственный подсчет импульсов в пользовательской программе будет весьма расточительным по времени. В этом случае желательно иметь спец. аппаратный входной блок, способный провести первичную обработку и сформировать необходимые для прикладной задачи величины.Вторым распространенным типом спец.
входов являются входы, способные очень быстро запускать заданные пользовательские задачи с прерыванием выполнения основной программы, - входы прерываний.161.10. Персональный компьютер (ПК) в роли ПРКФункции ПРК могут быть реализованы также на базе ПК, оснащенного платами ВВ. Благодаря наличиюмногозадачной ОС в нем можно совместить: ПРК, среду программирования и SCADA-пакет.
Становится возможным в кратчайшие сроки производить разработку новых систем, легко их модернизировать (смена программы), а также использовать готовые блоки.ПРК на базе ПК используют, как правило, для управления небольшими локальными ОУ, в специализированных системах автоматизации в медицине, научных лабораториях, средствах коммуникации. Общее числовходов-выходов такого ПРК обычно не превосходит нескольких десятков, а набор функций предусматриваетсложную обработку информации с расчетом нескольких управляющих воздействий.Рациональные области применения ПРК на основе ПК:- большой объем вычислений за достаточно малый интервал времени при небольшом количестве входоввыходов ОУ (нужна большая вычислительная мощность);- работа в окружающей среде, не слишком отличающейся от условий работы офисных ПК;- в силу нестандартности реализуемых ПРК функций целесообразно их программировать не на специальных технологических языках, а на обычном языке программирования уровня С++, Паскаль и др.;- практически не требуется мощная аппаратная поддержка работы в критических условиях, которая обеспечивается обычными ПРК, а именно:- глубокая диагностика работы вычислительных устройств,- автоматическое резервирование и устранение неисправностей без остановки работы ПРК,- модификация программных компонентов во время работы системы автоматизации ит.д.Большой недостаток такого использования ПК – большое время выхода на рабочий режим после включения питания или зависания компьютера.
Загрузка ОС может отнимать несколько минут, в это время система оказывается неуправляемой. Для ПРК время “холодного” запуска измеряется миллисекундами.Если же предъявляются особенные требования (работа в условиях тряски, расширенном диапазоне температур и т.д.), то используются промышленные варианты ПК.1.11. Промышленные компьютеры (ПКОМП)ПКОМП - под общим термином "промышленные компьютеры" понимают не столько компьютеры именнодля применения в промышленности, сколько вычислительную технику для применения в жестких условиях эксплуатации вообще.
Такие условия характерны для целого ряда задач: полевые (в смысле - не в "тепличных" лабораторных условиях) измерения, приложения для практически любых подвижных объектов, транспорт, связь и др.Кроме того, некоторые черты ПКОМП - такие, например, как высокая надежность, хорошая ремонтопригодностьи большая наработка на отказ - востребованы в таких сферах, как телекоммуникационные приложения, в медицина, в военное дело и во многих других областях.Неблагоприятные внешние воздействия, защита от которых должна быть обеспечена, обычно подразделяются на несколько групп.Первая, самая простая в смысле защиты - расширенный температурный диапазон (при работе и/или хранении)и повышенная влажность; защититься от этих воздействий относительно просто.Вторая, более сложная - пыле- и влагозащита, сюда же относятся т.н.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
