5. Программно-технические комплексы на основе контроллеров КРОСС и др. (1245063), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Пользовательская программа, написаннаяна одном из языков промышленного программирования стандарта МЭК 61131-3, работает в исполнительной среде CoDeSys RTS.ПРК NLcon-CE построен на базе мощного (для ПРК) процессора PXA270 фирмы Intel; процессорное ядроАRМ. Несмотря на малые размеры, по традиционной классификации ПРК относится к ПРК большой мощности всвязи с высокими техническими характеристиками ЦП. Работает с удаленными модулями ВВ через интерфейсRS-485 по протоколу Modbus RTU или DCON.Рис.
5. Общий вид контроллера NLcon-CE (НИЛ АП)ПРК построен на следующих основных принципах:- открытая архитектура: процессорное ядро ARM, ОС Windows CE, система исполнения программстандарта МЭК 61131-3, порты с интерфейсами RS-485 (RS-232), CAN, Ethernet, USB, протоколы MODBUS RTUи DCON, крепление на DIN-рейку;- новейшая элементная база с температурным диапазоном от –40 до +85 С;- поверхностный монтаж;- групповая пайка в конвекционной печи со строго контролируемым температурным профилем;- утолщенный корпус из ударопрочного полистирола.Примечание: 1) НИЛ АП (RLDA - Research Laboratory of Design Automation) – научно-исследо-вательскаялаборатория автоматизации проектирования; Таганрог.
Торговая марка "RealLab!".2) ARM (Advanced RISC Machines) - британская фирма, добившаяся значительных успехов в области создании 16/32-битных микропроцессорных/микроконтроллерных ядер.Структура ПРК NLcon-CE приведена на рис. 6. ЦП/CPU работает под управлением ОС Windows CE. ВОС запускается система исполнения CoDeSys RTS, которая выполняет программу пользователя, написанную спомощью пакета CoDeSys.ЦП управляет: ОЗУ и ЭППЗУ/NVRAM (Non Volatile Random Access Memory) – энергонезависимая память, а также флэш-картой стандарта micro-SD; портом USB и контроллером Realtek (Davicom DM9000E), который реализует стек протоколов Ethernet.8Дисплей,Системная шинаTouch ScreenсенсорныйэкранЭнергонезависимаяпамять (NVRAM)256/512 kBCMOS LCDEthernetEthernet«Мышь»,клавиатураПК,ЛВСUSBФлеш-картастандартамикро-SD (до 4 GB)Часы реальноговремени,сторожевой таймерСбросCOM1SD / MMCI2 CЦП/CPUРХА-270ВИПRS-232RS-485 или CANМодулиСчет2ВВCOM1RS-485GPIOСчет1COM2+10..+30 ВRS-232driverGPIOРис.
6. Структура контроллера NLcon-CE: ВИП – вторичный импульсный источник питания; RTC– энергонезависимые часы реального времени; Watchdog – сторожевой таймер; GPIO (General Purpose Input/Output) многофункциональный двунаправленный порт.Два порта RS-485 выполнены на основе двух СОМ-портов процессора PXA270: СОМ1 и СОМ2.ИФ RS-232 может быть установлен вместо RS-485 на порту СОМ1, а ИФ CAN - вместо RS-485 на портуСОМ2.
ИФы RS-485 и CAN имеют гальваническую развязку с ПРК и между собой.LCD TFT дисплей с сенсорным экраном подключается непосредственно к ЦП с помощью плоского фольгированного кабеля, через интерфейс CMOS.Мышь или клавиатура подключаются к ПРК с помощью порта USB, который может быть использовантакже для подключения съемной USB-флэш памяти. Для набора текста в системе можно также воспользоватьсяэкранной клавиатурой.В исполнительной системе CoDeSys RTS работает программный сторожевой таймер, который выполняетперезагрузку системы, если программа пользователя перестала выдавать сигнал сброса таймера, т.е.
«зависла». Всостав ПРК входит также аппаратный сторожевой таймер, вырабатывающий сигнал перезагрузки системы, еслиCoDeSys RTS перестает вырабатывать сигнал сброса.Схема питания ПРК содержит вторичный импульсный источник питания (ВИП), преобразующий напряжение питания в диапазоне от +10 до +30 В в напряжения +5 В и +3,3 В.Интерфейс RS-485 выполнен на микросхемах фирмы Analog Devices, удовлетворяющих стандартам EIAдля интерфейса RS-485 и RS-422 и имеющих защиту от электростатических зарядов, от выбросов на линии связи,от короткого замыкания и от перенапряжения.Интерфейс CAN выполнен на микросхеме фирмы Texas Instruments.
В ПРК работают энергонезависимыечасы реального времени (RTC) и два счетчика внешних событий. Для обеспечения энергонезависимости в ПРКустановлен элемент питания CR2032.Входы счетчиков обозначены на корпусе «Счет1» и «Счет2». Эти входы гальванически изолированы отПРК и скомпонованы с 1-м и 2-м последовательными портами соответственно.Примечание: Windows CE (Consumer Electronics - бытовая электроника) - это вариант ОС Microsoft Windows для наладонных компьютеров, смартфонов и встраиваемых систем.
Она не является «урезанной» версиейWindows для настольных ПК, она основана на совершенно другом ядре и является ОС РВ.ЦП управляет ОЗУ, ЭППЗУ, ЖКИ-дисплеем и внешними портами с помощью вспомогательных контроллеров ВВ, исполняя ОС Windows CE и программу пользователя, написанную с помощью пакета CoDeSys. ЖКИдисплей подключается непосредственно к ЦП с помощью плоского кабеля, через параллельный интерфейсCMOS. Мышь и клавиатура подключаются к ПРК с помощью двух USB портов, которые могут быть использованы также для подключения съемной USB-флэш памяти.ПРК выполнен полностью по идеологии открытых систем: стандартный ИФ RS-485; протоколы ModbusRTU и DCON; поддержка Ethernet; работа под ОС РВ Windows CE; программирование на языках C++, VisualBasic, C#; программирование на 5-ти языках МЭК61131-3 с помощью CoDeSys; ОРС-сервер, функционирующийв среде Windows CE; стандартная мышь и клавиатура; крепление на DIN-рейку.9Характеристики процессора: (270/271/272)- ядро: ARM 5TE; - разрядность СРU: 32-bit;- 32-разряда, набор команд ARM версии 5TE ISA, с ядром (микроархитектурой) XScale;- суперконвейерная RISC-архитектура процессора; глубина конвейера 7; - частота: 312–614 MHz- частота системной шины: 104, 208 MHz; - разрядность шины: 64-bit;- сопроцессор: MAC (Multiply Accumulate Unit); - разрядность/шина: 40/32-bit;- дополнительные инструкции: Wireless MMX/SSE (64-bit), 16 регистров;- контроллер памяти: SDRAM, 64-bit, 104 MHz;- DMA-контроллер: 32-bit, 63 устройства;- модуль управления энергопитанием: Wireless Intel SpeedStep; - тактовая частота 520 МГц;- скоростной интерфейс с флэш-памятью; - имеет режимы пониженного потребления;- кэш-память процессора емкостью 32 Кб для данных и 32 Кб для команд; - мини-кэш емкостью 2 Кбдля обработки потока данных; - контроллер флэш-памяти с тактовой частотой шины 100 МГц;Современные процессоры являются CISC-процессорами (классические) с RISC-ядром.В целом можно отметить следующие характеристики модуля контроллера NLcon-CE- максимальное число каналов при подключении модулей ввода-вывода достигает 8000 шт.;- программируется с помощью CoDeSys (6 языков МЭК 61131-3), а также на С++, Visual Basic, C#;- ОС РВ Windows CE 5.0;- один порт Ethernet 10/100Base-T с гальванической развязкой;- два порта RS-485 с индивидуальной гальванической развязкой (протоколы Modbus RTU, DCON);- вместо одного из интерфейсов RS-485 может быть установлен RS-232 или CAN (опция);- один порт USB для мыши, клавиатуры, флэш-диска, принтера;- параллельный CMOS интерфейс для подключения TFT LCD дисплея, сенсорного экрана;- процессор Intel XScale PXA270 520 МГц; - ОЗУ 64/128 Мбайт;- системная флэш-память 32/64 Мбайт;- флеш-карта SD до 2 Гбайт;- сторожевой таймер;- возможность "горячей замены";- энергонезависимые часы реального времени и 2 счетчика внешних событий (ТТЛ уровни);- напряжение питания от 10 до 30 В;- расширенный температурный диапазон (-25...+70 град.);Модуль ввода аналоговых сигналов NL-8AI (рис.
7)Базовые принципы построения данного модуля характерны для современных модулей ввода аналоговыхсигналов. В нем используют дифференциальные входы, позволяющие выполнить более помехозащищенный канал по сравнению с одиночными (не дифференциальными) входами. При этом конфигурация входов (дифференциальные или одиночные) может задаваться программно. Основной частью модуля является АЦП. Обычно используют один АЦП для ввода нескольких (обычно 8 или 16) аналоговых сигналов. Для подключения источниковсигнала к АЦП используется аналоговый коммутатор на МОП-транзисторах.
Ввод нескольких сигналов выполняется последовательно во времени. В случаях, когда необходим одновременный ввод, используют модули, в которых каждый канал имеет свой АЦП.ПИД регулятор. Модули NL-8AI имеют встроенный алгоритм релейного и ПИД-регулирования. Релейныйрегулятор - если контур регулирования не содержит звеньев с большой инерционностью. В наиболее типичномслучае с массивными инерционными нагревателями релейное регулирование не позволяет избежать колебанийстабилизируемого параметра с недопустимо большой амплитудой.
В этом случае необходимо использовать ПИДрегулятор.В модуле NL-8AI регулируемый параметр в виде напряжения или тока подается на вход Vin0. Управляющее воздействие на исполнительный механизм поступает с дискретных выходов модуля Dout0 и Dout1. Величинауправляющего воздействия задается в виде длительности замкнутого состояния ключа дискретного выхода, которое повторяется с заданным периодом, т.е.
с помощью ШИМ. На выход Dout0 подается ШИМ-сигнал, еслиуправляющее воздействие на объект больше нуля или на выход Dout1, если управляющее воздействие меньшенуля.Алгоритм работы регулятора. Использованный в модуле алгоритм регулирования основан на дискретиt1dx(t ) зации классического уравнения ПИД регулятора y (t ) K p x (t ) x( )d Td где y(t), x(t) - выходTi 0dt ная и входная величина регулятора; Kp - коэффициент пропорциональности регулятора; Ti - постоянная времениинтегрирования, [c]; Td - постоянная времени дифференцирования, [c].Входной величиной для модуля NL-8AI является напряжение или ток входа Vin0. Выходной величиной длявсех модулей является скважность импульсов (отношение длительности импульса к его периоду).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
