Проектирование автоматизированнь2х станков и комплексов (831035), страница 27

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 27)

Он также полу­чает и квитирует уставки. Часто адаптер сети бывает конструктивно встроенв вычислительное ядро, на котором бывает несколько последовательных ка­налов и сетевых адаптеров (см. рис.13.2).По последовательному каналу контроллер может получать информацию от«интеллектуальных» датчиков, оснащенных собственными контроллерами.При этом информация будет поступать не в виде, например, токового сигнала4 ...

20мА в интервале20 ... 100 °С,а как цифровой последовательный код. Поспециальным командам «интеллектуальный» датчик может проводить самоте­стирование, переключать шкалу измерения и т. д. К одному каналу может бытьподключено несколько таких датчиков и устройств управления мощностью.Периферийные компоненты системы управления служат для управленияэнергетическими потоками, поступающими на исполнительные механизмы идругие компоненты машины, нуждающиеся в энергопитании.

Обмен с нимиидет,какправило,элементарнымисигналамидискретногоианалогового13.1.137Функции микроэлектронных устройствуправления. Управляют энергетическими потоками преобразователи, напри­мер, ключи-устройства, способные преобразовать информационный сигналв энергетический поток с требуемыми параметрами.Датчики, входящие в состав периферийных компонентов, выдают на ли­нии связи сигналы, характеризующие состояние объекта управления. Это, какправило, элементарные сигналы аналогового и дискретного контроля.Построение для широкого класса оборудования систем энергообеспече­ния и управления требует три типа контроллеров в соответствии с тремяуровнями иерархии.1.Контроллеры верхнего уровня, или центральные, управляют отдель­ными машинами, производственными участками, цехами и имеют развитыесервисные возможности (вычислительные, графические, накопления инфор­мации, встраивания в локальные вычислительные сети и др.).

Конструктивноони представляют собой многоплатное устройство и содержат вычислитель­ное ядро и блок связи с объектом, ведущий информационный обмен с от­дельными элементами машины. Центральный контроллер координирует ра­боту всей системы, выдает задания на исполнение локальным и узловым кон­троллерам и стоит во главе системы управления.2.Контроллеры среднего уровня, или узловые, управляют достаточно раз­витой подсистемой машины, командуют фрагментом управляющей сети илиотдельнымисложнымимеханизмами,когда разместитьна однойплатеустройство, совмещающее функции управления и энергообеспечения, не уда­ется.

От центральных они отличаются меньшими вычислительными и сер­висными возможностями (как правило, отсутствие дисплея и клавиатуры,небольшие объем памяти и быстродействие и, как следствие, меньшая стои­мость).3.Контроллеры низшего уровня, или локальные, совмещают функциипреобразования энергии и информации.

Это контроллеры, располагаемые напериферии системы управления, встраиваемые в управляемое устройство иимеющие, как правило, одноплатную конструкцию.Деление контроллеров на три группы несколько условно. В реальном обо­рудовании наличие контроллеров всех трех уровней не обязательно и одни мо­гут успешно заменять другие. Узловые и центральные контроллеры благодарягибкой модульной конфигурации достаточно универсальны, могут управлятьшироким классом технологического оборудования и поэтому выпускаются се­рийно. Локальные контроллеры, как правило, узко специализированны, поэто­му их разрабатывают под конкретный механизм.Имеющиеся в настоящее время различные микропроцессорные средствауправления в соответствии с особенностями их построения, комплектации,использования и программирования подразделяют на несколько групп.Локальные регуляторы (рис.13.3, а) управляют каким-либо исполнительныммеханизмом широкого применения, например нагревателем или электродвигате­лем (асинхронным, постоянного тока, шаговым).

Часто локальный регулятор13813.Микроэлектронные устройства в станках и станочных комплексахсовмещает функции электропитания и управления. Программирование сводитсякзаданиюконстанти уставкипропорционально-интегрально-дифференци­ального закона регулирования. Большинство современных локальных регулято­ров имеют возможность автоматического определения констант закона регули­рования, память и последовательный канал связи, по которому могут получать ихранить параметры ряда этапов технологии.

Локальный регулятор может поми­мо формирования управляющего воздействия на энергетический поток обмени­ваться с объектом управления и другими командами дискретного контроля иуправления, а также сообщать о состоянии объекта управления. Такой регуляторможет полностью взять на себя функции локального контроллера и по возмож­ностям адаптации и универсальности часто приближается к программируемомулогическому контроллеру.баРис.13.3. Локальный регулятор(6)(а) и программируемый логи­ческий контроллерВ отличие от локальных регуляторов программируемые логические кон­троллеры не привязаны к исполнительному механизму. Конструктивно онисостоят из отдельных модулей в собственных корпусах, объединенных междусобой системной шиной (рис.13.3, 6).Модули исполняют функции вычислительного ядра, устройств связи собъектом и коммуникационных устройств и могут комплектоваться исходяиз потребностей заказчика.

Для программирования логического контроллераразработаны специальные языки, закрепленные в международном стандартеМЭК61131-3.Эти языки предоставляют программисту достаточно широкиевозможности для разработки управляющих программ.Промышленные компьютеры еще более гибко комплектуются под объектуправления. Их главное отличие от логических контроллеров заключается втом, что они могут работать под управлением универсальных операционныхсистем и выполнять широкий круг задач общего назначения; работать в рас­пределенных сетях с базами данных, использоватьAutoCAD, Word, Excelи т. п.

Главным отличием промышленного компьютера от обычного офисно­го является отсутствие материнской платы, которая у первого выполнена также, как и платы устройства связи с объектом и подключена в какую-либо си-13.1.139Функции микроэлектронных устройствстемную шину наряду с другими платами. Однако программно и аппаратнопромышленный компьютер совместим с офисными компьютерами семействаРС и можно плату устройства связи с объектом поместить в офисный компь­ютер и работать с ней.Следует выделить так называемые встраиваемые промышленные ком­пьютеры, отличающиеся от упомянутых выше типовых компактностью, по­вышенной надежностью, жесткими требованиями к условиям эксплуатации.На плате такого компьютера интегрированы практически все устройства,необходимые для его полноценной работы: твердотельные флеш-диски, ви­деоконтроллер, порты клавиатуры,Ethemet,жесткие диски, последователь­ные каналы и т.

д.Средства распределенного сбора данных и управления ориентированына применение их в системах управления станочными комплексами, зани­мающими большие площади. Состоят они из согласованных между собойблоков ввода-вывода, устройств аналоговой обработки информации и нор­мализации сигналов датчиков, а также программируемых логических кон­троллеров, способных выполнять функции локальных и узловых контрол­леров. Все эти устройства имеют единую сеть, единые средства программи­рования.Сеть, положенная в основу системы управления, может иметь различнуюорганизацию и архитектуру. В радиальных сетях по линии связи могут «об­щаться» только два контроллераKlи К2 (рис.13.4, а), причем либо последо­вательно, посьшая сообщение, затем ответ (полудуплексный режим), либоодновременно в обоих направлениях (дуплексный режим).

Отдельный циклобмена (запрос-ответ, транзакция) может инициироваться либо одним изконтроллеров (централизованное управление ведущий-ведомый), либокаждым контроллером (децентрализованное управление доступом).К2KiK(n - 1)K(i + 1)аКl. 3 . 1вKl .3.2Kl .3.3бРис.13.4.G~ GгСтруктурные схемы информационно-управляющих сетей систе­мы управления:а-радиальной; б -радиально-кустовой; в -кольцевой ; г -магистральной14013.Микроэлектронные устройства в станках и станочных комплексахВ радиально-кустовых сетях (рис.13.4,б) сообщение между контролле­рами передается через ряд узлов, благодаря чему в отличие от радиальныхсетей появляется возможность связи различных контроллеров.

В таких сетяхтакже возможен дуплексный режим связи и централизованное либо децен­трализованное управление.В кольцевых сетях (рис.13.4, в)все контроллеры замкнуты в кольцо и со­общение последовательно проходит по сети от одного к другому. Здесь такжевозможен дуплексный режим связи и централизованное или децентрализо­ванное управление.В магистральных сетях все контроллеры подсоединены к одной линии свя­зи (рис.13.4, г).В этих сетях, как правило, дуплексный режим невозможен, ноуправление может быть как централизованным, так и децентрализованным (се­ти с произвольным доступом).Каждый способ организации сети обладает своими преимуществами и не­достатками.Наличиемногихрешенийсвидетельствуетоботсутствиинаилучшего для различных условий применения.

Радиальные сети наиболеепросты. Практически каждый контроллер обладает хотя бы одним портомпоследовательного канала. Но такие сети не дают возможности выбора або­нентов. Радиально-кустовые сети обеспечивают возможность выбора, но тре­буют наличия в контроллерах нескольких портов последовательных каналовлибо применения специальных маршрутизаторов. Кольцевые сети часто при­меняютвсистемах,объединяющихбольшоеколичествоодинаковыхустройств, но выход из строя одного из контроллеров, если не приняты спе­циальные меры, ведет к разрыву сети. Магистральные сети гибки с точкизрения выбора абонента, способны «на лету» проводить подключение и от­ключение абонентов, но протоколы работы таких сетей сложнее. Реальныеуправляющие сети представляют собой комбинации описанных здесь спосо­бов соединения и организации обмена.13.2.

Характеристики

Список файлов книги