5. Программно-технические комплексы на основе контроллеров КРОСС и др. (1245063), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Поэтому размерность коэффициента усиления регулятора Kp будет равна [1/В] или [1/мА].10-Vin7Изолирующий преобразователь напряженияЕ1-Vin6-Vin5-Vin4Цифровыевыходы-Vin3ЭППЗУАЦП-Vin2-Vin0+Vin7+Vin6Коммутатор-Vin1ИнтерфейсДифференциальныйусилительГальваническаяразвязкаИнтерфейсRS-485МикроконтроллерDout0Dout1Dout2DGNDData+Data-СтабилизаторнапряженияInit+Vin5+Vin4СторожевойтаймерЕ1+Vin3+Vin2+Vin1+Vin0AGNDЕ2Е1+VsВИПЕ3GNDИзолирующийпреобразователь напряженияРис. 7. Структурная схема модуля NL-8AI в режиме одиночных входов. В режиме дифференциальных входовVin0...Vin7 являются неинвертирующими входами каналов с 0-го по 7-й, входы Vin8...Vin15 являются инвертирующими входами каналов с 0-го по7-й.
Например, входом 0-го дифференциального канала являются выводы +Vin0 и -Vin8, 1-го канала - входы +Vin1 и -Vin9 и т.д.Основные и дополнительные характеристики модуля ввода аналоговых сигналов NL-8AIОсновные:1) 8 дифференциальных (16 одиночных) каналов аналогового ввода с программно устанавливаемымидиапазонами ±150 мВ, ±500 мВ, ±1 В, ±5 В, ±10 В, ±20 мА; - 16 разрядов; - интерфейс RS-485;2) напряжение гальванической изоляции 2500 В;3) 11 видов защиты: от перенапряжения и токовой перегрузки по входу, выходу, интерфейсу, от перегрева, статического электричества и др.;4) полоса пропускания 13,1 Гц;5) основная погрешность измерения не хуже ±0,1%;6) коэффициент ослабления помехи общего вида с частотой 50 Гц - не менее 100 дБ;7) диапазон температур от -40 до +70 °С;Дополнительные:1) независимая установка диапазонов измерений для каждого канала (только для режима ASCII);3 изолированных канала дискретного вывода;2) ПИД и релейный регуляторы;3) заказное программирование алгоритма работы ПРК.Ввод дискретных сигналовВ различного типа системах очень распространены двоичные/бинарные сигналы, которые поступают отконцевых выключателей, датчиков заполнения емкостей, датчиков приближения и т.
п.Модули ввода дискретных сигналов имеют различные типы входов:а) "сухой контакт";б) дискретный вход для логических сигналов в форме напряжения;в) вход дискретных сигналов 110...220 В."Сухим" контактом называют источник информации, не имеющий встроенного источника энергии,например, контакты реле.Структура модуля ввода дискретных сигналов приведена на рис. 8.
МК модуля выполняет периодическоесканирование входов или по запросу ПРК, а также устраняет эффект "дребезга" "сухих" контактов.11Команды опроса входов, установления адреса, скорости обмена, формата данных и другие посылаются вмодуль через последовательный интерфейс, обычно RS-485.Din 0…Din 15ЭППЗУВходныебуферыОбщий-5 ВМикроконтроллер(МК)INITData+Data-ИнтерфейсRS-485+VsВИПРис. 8. Структурная схемамодуля ввода дискретныхсигналов NL-16DI.ВИП - вторичный источник питанияЕ1Е1СторожевойтаймерGNDДля правильного применения модулей дискретного ввода необходимо знать структуру и характеристикивходных каскадов (рис. 9, 10).Din 0 R1...C. .
.R2Din 15 R1Рис. 9. Структурная схема входныхкаскадов каналов дискретного вводаCR2ОбщийДискретные входы гальванически развязаны от остальной части модуля ввода. Развязка выпол-няется, какправило, с помощью оптронов с двумя излучающими диодами, включенными встречно. Это обеспечивает возможность подключения ко входам дискретных сигналов любой полярности. Гальваническая изоляция можетбыть поканальной или групповой.
Чаще используется групповая изоляция, поскольку при этом почти вдвоеуменьшается количество входных клемм модуля.Конденсатор используется во входных каскадах модулей для фильтрации высокочастотных помех.Уровень логической единицы дискретных сигналов составляет обычно от 3 В до 30 В, уровень логического нуля - от 0 до 2 В.Для ввода сигналов от источников типа "сухой контакт" используют источник напряжения ЕСК (рис. 10).Аналогично подключают дискретные выходы типа "открытый коллектор".
Источник может быть как встроеннымв модуль дискретного ввода (в модуле NL-16DI фирмы НИЛ АП), так и внешним.Вывод дискретных сигналовВывод дискретных сигналов используется для управления состоянием включено/выключено исполнительных механизмов. Устройства вывода отличаются большим многообразием. Знание структуры выходных каскадовнеобходимо для правильного их применения. Выходные каскады со стандартными ТТЛ или КМОП логическимиуровнями в промышленной автоматизации используются редко. Это связано с тем, что нагрузкой дискретныхвыходов являются не логические входы электронных устройств, а чаще всего электромеханические реле, пускатели, шаговые двигатели и др.
Дискретные выходы обычно строятся на основе мощных биполярных транзисторов с открытым коллектором (ОК) или полевых транзисторов (обычно МОП) с открытым стоком.12Din 0...R1CR2. . .СК0Din 15СК15R1CR2Рис. 10. Структурная схема входныхкаскадов для источников сигнала типа"сухой контакт"ЕСК-5 ВDC-DCС точки зрения схемотехники применения эти каскады эквивалентны, поэтому мы будем их называть"каскады ОК". Каскады с ОК обеспечивает большую гибкость, позволяя получить необходимые для нагрузки токили напряжения с помощью внешнего ИП.
Кроме того, каскад ОК с помощью внешних резисторов и источниковнапряжения позволяет получить стандартные КМОП или ТТЛ уровни.Наилучшим решением для построения дискретных выходов являются микросхемы интеллектуальныхключей, которые содержат в себе не только мощный транзистор с открытым стоком, но и цепи его защиты от перегрузки по току, напряжению, короткого замыкания, переполюсовки и перегрева, а также электростатическихразрядов.
При перегреве выходного каскада или превышения тока нагрузки интеллектуальный ключ выключается.Для управления нагрузками, питающимися большим током или от источника напряжения 110...220 В используют выходные каскады с электромагнитными или твердотельными (полупроводниковыми) реле, тиристорами, симисторами.Основным достоинством электромагнитных реле является очень низкое падение напряжения на замкнутых контактах, что исключает необходимость их охлаждения. Недостатком является ограниченное количество56срабатываний (порядка 10 ...10 ).
Полупроводниковые реле, наоборот, имеют относительно большое сопротивление в открытом состоянии и требуют отвода тепла, но могут выполнить до 1010 переключений. Кроме того, полупроводниковые реле обладают более высокой надежностью и не имеют эффекта "дребезга контактов".Функции счетчика, частотомера и измерителя периода следования импульсов обычно совмеща-ются в одном и том же модуле ввода. Такие модули могут быть использованы для решения следующих задач: измерениескорости вращения вала двигателя с целью ее стабилизации или изменения по заданному закону; измерение частоты периодического сигнала; работа с датчиками, имеющими импульсный выход (например, энкодеры - датчики угла поворота, электросчетчики или анемометры); автоматическое дозирование счетной продукции; подсчет движения продукции на складе.Модули управления движениемПРК с модулями управления движением используются в роботах, металло- и деревообрабатывающихстанках, для автоматической сварки и лазерной резки и т.
п. В силу специфики задачи ПРК для управления движением занимают отдельное место на рынке ПРК, поскольку отличаются как параметрами модулей ВВ, так испециализированным ПО. Основными отличиями от модулей общего применения являются повышенные требования к быстродействию и особый состав каналов ВВ, оптимизированный для задач управления движением с целью минимизации стоимости.Типовой системой управления движением является электропривод (ЭП), который является частным случаем САР с обратной или прямой связью. В состав ЭП входит эл. двигатель, датчики положения исполнительного механизма, контроллер и сервоусилитель.Эл. привод строится обычно с двумя контурами ОС.
Внутренний контур с сигналом от датчика скорости(тахометра или инкрементного энкодера) используется для управления скоростью двигателя и часто реализуетсявнутри сервоусилителя. Внешний контур с ОС от оси двигателя или от его нагрузки используется для управленияпозицией исполнительного механизма и вращающим моментом. ОС от нагрузки позволяет повысить точность13реализации траектории движения и использовать нежесткие механические связи, однако усложняет настройкузамкнутой системы.Сигнал ОС внешнего контура поступает от датчика положения, в качестве которых используют энкодеры,резольверы, потенциометр, датчики Холла и тахометры.Энкодеры делятся на абсолютные и инкрементные.
Инкрементные энкодеры определяют изменение положения механизма, а абсолютные определяют его абсолютное положение.Резольверы выполняют ту же функцию, что и энкодеры, но имеют аналоговый выходной сигнал, поскольку построены на основе вращающегося трансформатора и выдают синусоидальный и косинусоидальный сигналы,которые позволяют вычислить положение вала двигателя. Недостатком резольвера является низкое быстродействие и необходимость использования АЦП.Сигналы ОС поступают в ПРК, который должен иметь модули для ввода сигналов от перечисленных выше датчиков. В ПРК поступают также сигналы от концевых датчиков, установленных в крайних положениях исполнительного механизма.
Управляющее воздействие из ПРК поступает на двигатель через сервоусилитель. Усилители имеют мощные выходные каскады с радиаторами, поэтому изготавливаются отдельно от ПРК. На их входы могут поступать аналоговые сигналы ±10 В, цифровые или ШИМ-сигналы. Усилители делятся на усилителискорости, усилители момента, усилители с синусоидальным входным сигналом, усилители с импульсным входом, а также гидравлические. Обычно они имеют встроенную защиту от перенапряжения, низкого напряжения,перегрева, к. з., превышения тока, потери фазы. Выбирая усилитель с нужными характеристиками, можно выполнять управление оборудованием любой мощности, от микрозондов для тестирования полупроводниковыхпластин до мощных металлообрабатывающих центров.Основным параметром модулей ВВ для управления движением является количество одновременноуправляемых осей координат.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
