 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Режим реального времени, время реакции ПЛК
Программируемые логические контроллеры: общие определения и понятия Определение ПЛК
Контроллер – «мозг» машины, обеспечивающий логику работы устройства. Технологически контроллер может представлять собой механическое устройство, пневматический или гидравлический автомат, релейная или электронная схема, компьютерная программа.
Контроллеры (с точки зрения проектирования/программирования) можно разделить на: - контроллеры с «жесткой» логикой; - программируемые логические контроллеры (ПЛК).
Первые выполнены на основе реле или микросхем с «жесткой» логикой (Шкаф с набором контактов/реле/микросхем. Функционирование определяется последовательностью соединения контактов/реле/микросхем). Такие контроллеры невозможно научить делать другую работу без существенно переделки (без изменения аппаратной части). ПЛК обладают такой возможностью.
Пример: В первых ПЛК, пришедших на замену релейным логическим контроллерам, логика работы программировалась схемой соединений LD (Ladder Diagram – язык релейной логики). Устройство имело тот же принцип работы, но реле и контакты (кроме входных и выходных) были виртуальными, то есть существовали в виде программы, выполняемой микроконтроллером (микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами - электронная схема произвольной сложности/кристалл, изготовленная на полупроводниковой подложке (пластине/плёнке) и помещённая в неразборный корпус, или без такового) ПЛК. Современные ПЛК являются свободно программируемыми. Физически, типичный ПЛК представляет собой блок, имеющий определенный набор входов и выходов, для подключения датчиков и исполнительных механизмов (рисунок 1).
Рисунок 1.1 – принцип работы ПЛК
Логика управления описывается программно, поэтому абсолютно одинаковые ПЛК могут выполнять совершенно разные функции. Аппаратная реализация входов и выходов ПЛК ориентирована на сопряжение с унифицированными приборами и мало подвержена изменениям.
Программируемый контроллер – это программно управляемый дискретный автомат, имеющий некоторое множество входов, подключенных к датчикам. ПЛК контролирует состояние входов и вырабатывает определенные последовательности программно заданных действий, отражающихся в изменении выходов.
Устройство ПЛК ПЛК подобны компьютерам, но обладают возможностями присущими непосредственно им как контроллерам. Это: 1) Они прочные и сконструированы, чтобы выдерживать вибрации, различные температуры, влажность и всевозможные помехи. 2) Они легко программируются и имеют легко понимаемый программный язык.
PLC система состоит из 5 основных компонентов: - Источник энергии - Программатор (РС) - Процессор CPU - Входной модуль - Выходной модуль
Источник энергии должен предусматривать преобразование энергии переменного сигнала в стандартные напряжения 5В, необходимое для работы процессора и 24 В, необходимое для блоков входа/входа. Программатор (РС) – персональный компьютер, с которого программа с помощью стандартного кабеля вводится в память контроллера. Процессор (CPU). Аппаратно PLC является вычислительной машиной. Поэтому архитектура его процессорного ядра практически не отличается от архитектуры компьютера. Современный микроконтроллер - это однокристальная микросхема, в состав которой входит: - 8-, 16- или 32-разрядный процессор, имеющий:
- таймеры, - счётчики, - аналого-цифровые преобразователи, - широтно-импульсные модуляторы, - модули обработки сигналов в реальном времени.
Счетчик – регистр процессора – блок ячеек памяти ОЗУ – содержит адрес выполняемой команды. Широтно-импульсный модулятор – преобразует информативный сигнал x(t) в последовательность импульсов, характерных длительностью импульса и длительностью паузы. Отличия в периферии:
- отсутствует видеоплата, - отсутствуют средства ручного ввода (ПЛК в своём составе не имеют интерфейса для человека, типа клавиатуры и дисплея. Их программирование, диагностика и обслуживание производится подключаемыми для этой цели программаторами); - дисковая подсистема.
Вместо них PLC имеет блоки входов и выходов.
Входные и выходные модули PLC – это соединения микропроцессора с реальным миром. Существует три вида входов дискретные, аналоговые и специальные.
Один дискретный вход ПЛК способен принимать один бинарный электрический сигнал, описываемый двумя состояниями – включен или выключен. Все дискретные входы (общего исполнения) контроллеров обычно рассчитаны на прием стандартных сигналов с уровнем 24 В постоянного тока. Типовое значение тока одного дискретного входа (при входном напряжении 24 В) составляет около 10 мА.
Дискретный выход также имеет два состояния – включен и выключен. Они нужны для управления: электромагнитных клапанов, катушек, пускателей, световые сигнализаторы и т.д. В общем, сфера их применения огромна, и охватывает почти всю промышленную автоматику.
Аналоговый электрический сигнал отражает уровень напряжения или тока (0-5 мА, 0-20 мА, 4-20мА (живой ноль), 0-1В, 0-5В, 0-10В), соответствующий некоторой физической величине, в каждый момент времени. Это может быть температура, давление, вес, положение, скорость, частота и т. д. Выход 4-20 мА имеет так называемый "живой ноль". То есть нулевым значениям измеряемого параметра соответствует 4 мА, а не 0 мА как в распространенных ранее аналоговых интерфейсах 0-5 мА и 0-20 мА. Таким образом, вторичное оборудование может гарантированно отличить нулевые показания датчика и его отказ или обрыв соединительного провода. Интерфейс 4-20 мА может дополнительно "нести на себе" цифровые данные HART, которые накладываются поверх основного аналогового сигнала постоянного тока, и служат для дистанционной настройки оборудования или диагностирования его состояния Аналоговый сигнал 4-20 мА постоянного тока менее восприимчив к шумам датчика и помехам со стороны других сигналов, чем унифицированные выходные сигналы напряжения 0-1В, 0-5В, 0-10В и др.
Наиболее часто ПЛК оснащаются специализированными счетными входами для измерения длительности, фиксации фронтов и подсчета импульсов.
Например, при измерении положения и скорости вращения вала очень распространены устройства, формирующие определенное количество импульсов за один оборот – поворотные шифраторы. Частота следования импульсов может достигать нескольких мегагерц. Даже если процессор ПЛК обладает достаточным быстродействием, непосредственный подсчет импульсов в пользовательской программе будет весьма расточительным по времени. Здесь желательно иметь специализированный аппаратный входной блок, способный провести первичную обработку и сформировать, необходимые для прикладной задачи величины.
Конструкция ПЛК может быть самой разнообразной от стойки, заполненной арматурой, до миниатюрных ПЛК.
Конструктивно ПЛК подразделяются на: - моноблочные; - модульные; - распределенные.
Моноблочные контроллеры имеют фиксированный набор входов и выходов.
Рисунок 1.4 – Внешний вид ПЛК MicroLogix 1000
В модульных контроллерах модули входов – выходов устанавливаются в разном составе и количестве в зависимости от предстоящей задачи.
Рисунок 1.5 – Модульная система МСТС
В распределенных системах модули или даже отдельные входа-выхода, образующие единую систему управления, могут быть разнесены на значительные расстояния. (Для непрерывных гибридных процессов. Децентрализованное управление).
Так же характерным для современных контроллеров является использование многопроцессорных решений. В этом случае модули ввода-вывода имеют собственные микропроцессоры, выполняющие необходимую обработку данных. Модуль центрального процессора имеет выделенную скоростную магистраль для работы с памятью и отдельную магистраль для общения с модулями ввода вывода.
Еще одним вариантом построения ПЛК является мезонинная технология. Все силовые цепи (Электрическая цепь, содержащая элементы, функциональное назначение которых состоит в производстве или передаче основной части электрической энергии, ее распределении, преобразовании в другой вид энергии или в электрическую энергию с другими значениями параметров.), устройства защиты контроллера выполняются на несущей плате. Процессорное ядро контроллера, включающее систему исполнения, выполнено на отдельной сменной (мезонинной) плате.
В результате появляется возможность составлять несколько комбинаций процессорного ядра и разных силовых плат без необходимости корректировки программного обеспечения.
Датчики и исполнительные устройства подключаются к ПЛК:
-централизованно: в корзину ПЛК устанавливаются модули ввода-вывода и датчики, и исполнительные устройства подключаются отдельными проводами непосредственно, либо при помощи согласовательных модулей, к входам/выходам сигнальных модулей; -или по методу распределённой периферии, когда удалённые от ПЛК датчики и исполнительные устройства связаны с ПЛК посредством каналов связи и, возможно, корзин-расширителей с использованием связей типа «ведущий-ведомый» (англ. Master-Slave).
Режим реального времени, время реакции ПЛК Время реакции ПЛК Время реакции – это время с момента изменения состояния системы до момента выработки соответствующей реакции. Для ПЛК время реакции зависит от распределения моментов возникновения события и начала фазы чтения входов.
Рисунок – Время реакции ПЛК Если изменение значения входов произошло непосредственно перед фазой чтения входов, то время реакции будет наименьшим и равным времени сканирования (рисунок 2.1). Если же изменение значения входов произошло сразу после фазы чтения входов, тогда время реакции будет наибольшим и равным удвоенному времени сканирования минус время одного чтения входов (худший вариант). Т.е. Время реакции не превышает удвоенного времени сканирования. Помимо времени реакции ПЛК существенное значение имеет время реакции датчиков и исполнительных механизмов, которое так же необходимо учитывать при оценке общего времени реакции системы. Для уменьшения времени реакции сканирующих контроллеров алгоритм программы разбивается на несколько задач с различным периодом исполнения. В наиболее развитых системах пользователь имеет возможность создавать программы, исполняемые по прерыванию, помимо кода, исполняемого в рабочем цикле. Такая техника позволяет ПЛК существенно форсировать ограничение реакции временем сканирования при небольшом количестве входов, требующих сверхскоростной реакции. ПЛК предназначен для работы в режиме реального времени в условиях промышленной среды. Поэтому корректное функционирование ПЛК определяется не только правильно принятым решением, но и временем реакции на изменения, происходящие в объекте управления, т.е. в самом технологическом процессе. Логически верное решение, полученное с задержкой более допустимой, не является приемлемым. Принято различать: - системы жесткого реального времени; - системы мягкого реального времени. В системах жесткого реального времени существует жесткий временной порог. При его превышении наступают необратимые катастрофические последствия. В системах мягкого реального времени характеристики системы ухудшаются с увеличением времени управляющей реакции. Система может работать плохо, но без катастрофических последствий. Для решения задач жесткого реального времени применяют классический подход, т.е. построение событийно управляемой системы. Где для каждого события в системе устанавливается четко определенное время реакции и определенный приоритет. Практическая реализация таких систем сложна и всегда требует тщательной проработки и моделирования.
|
