18) CPC107 (CPU188R)

Модуль процессора

Дополнительная информация

• Спецификация (PDF  301 КБ)

Характеристики

• Процессор: innovASIC™ IA188ES, 40 МГц (80188 совместимый набор команд)

• Системная память: SRAM 1024 кбайт или 512 кбайт

• Возможность установки энергонезависимого ОЗУ: 32 кбайт или 128 кбайт

• Flash-диск: 32 Mбайт с поддержкой файловой структуры

• Возможность установки DiskOnChip™

• Порт для подключения LCD: текстовые и графические модели; разъем для подключения LED-подсветки; потенциометр для регулировки контрастности

• UNIO48™ универсальный цифровой порт: 48 CMOS/TTL линий; выходная нагрузка 20 мА (для опто-модулей); 12 мА (0,4 В); 4 мА (2,4 В); возможность изменения функций (схемы) порта в системе

• Восемь изолированных аналоговых входов: разрешение 12 бит; диапазон входных сигналов 0…+5 В; ±5 В; 0…+10 В; ±10 В; 0…20 мА; ±20 мА; аппаратное усреднение на N=1, 4, 8 или 16 выборок; время преобразования 12,5 мкс×N; защита от перенапряжения ±16,5 В; изоляция от системы 500 В

• Два изолированных аналоговых выхода: разрешение 12 бит; выходные диапазоны 0…+5 В; ±5 В; 0…+10 В; максимальное время преобразования 10 мкс; выходная нагрузка 2 кОм; изоляция от системы 500В

• Два последовательных порта: COM1: RS-232 или изолированный RS-485 (изоляция от системы 500 В); COM2: RS-232 или изолированный RS-422/485 (изоляция от системы 500 В); скорость обмена по RS232 до 200 кбит/с; скорость обмена по RS422/RS485 до 2,5 Мбит/с; защита от ESD 15 кВ (IEC1000-4-2)

• Порт клавиатуры PS/2

• Порт матричной клавиатуры (4×4, 4×5)

• Часы реального времени с встроенной литиевой батарейкой 3В (CR2032)

• Генерация NMI при понижении напряжения питания модуля ниже уровня 4,7 В

• Генерация NMI по активному (низкому) уровню сигнала IOCHK# шины ISA

• Два сторожевых таймера (WDT), внутренний – без генерации аппаратного сигнала сброса, внешний – с генерацией аппаратного сброса

• PC-зуммер

• Изолированный удаленный RESET

• FASTWEL™ BIOS: 256 кбайт с возможностью модификации в системе и резервной копией; ROM-DOS; возможность быстрой загрузки (< 1,5 с)

• Операционные системы: Microsoft™ MS-DOS®6.22; Fastwel™ FDOS 6.22

• Напряжение питания: +5 В ± 5%, -12 В

• Потребляемый ток (без внешних устройств), не более: 400 мА/600 мА/750 мА

• Диапазон рабочих температур от –40 до +85°С

• Температура хранения: от –55 до +95°С

• Влажность: от 5% до 95%, при +25°С

• Устойчивость к многократным ударам: 50g

• Вибростойкость: 5g

• Среднее время безотказной работы (MTBF) не менее 300 000 часов

Сторожевой таймер может использоваться для исключения программных зависаний: „ Срабатывание внутреннего сторожевого таймера происходит при отсутствии программных подтверждений (см. раздел 6.9 Расширенный сервис программного прерывания INT17h) в течение примерно 1,6 с. Запуск внутреннего сторожевого таймера осуществляется в SYSTEM BIOS SETUP (см. раздел 3.2 Конфигурирование параметров модуля). Срабатывание внутреннего сторожевого таймера происходит без формирования аппаратного сигнала RESET. „ Срабатывание внешнего сторожевого таймера происходит при отсутствии программных подтверждений в течение примерно 1,6 с. Для запуска внешнего сторожевого таймера необходимо установить переключатель W10 [9-10] (см. подраздел 3.1.3 Подключение энергонезависимого ОЗУ, внешнего сторожевого таймера). Срабатывание внешнего сторожевого таймера происходит с формированием аппаратного сигнала RESET

Модуль процессора CPC107 (CPU188R) выполнен в стандарте MicroPC и предназначен для использования в системах управления, сбора данных, контроля и т. п. Модуль может работать в автономном или подчиненном режиме. Подключение основных средств ввода-вывода (карты VGA, LCD, матричные и AT-клавиатуры, принтеры, FDD) позволяет использовать модуль процессора в системах с участием оператора. Кроме того, CPC107 может быть подключен к сетям RS-232/422/485, что дает возможность использовать контроллер в распределенных системах. Благодаря своей компактности, низкому потреблению и функциональной насыщенности, модуль CPC107 (CPU188R) является оптимальным решением для широкого диапазона встраиваемых приложений.

6. Контроллеры для систем автоматизации

Слово "контроллер" произошло от английского " control" (управление), а не от русского "контроль" (учет, проверка). Контроллером в системах автоматизации называют устройство, выполняющее управление физическими процессами по записанному в него алгоритму, с использованием информации, получаемой от датчиков и выводимой в исполнительные устройства.

Первые контроллеры появились на рубеже 60-х и 70-х годов в автомобильной промышленности, где использовались для автоматизации сборочных линий. В то время компьютеры стоили чрезвычайно дорого, поэтому контроллеры строились на жесткой логике (программировались аппаратно), что было гораздо дешевле. Однако перенастройка с одной технологической линии на другую требовала фактически изготовления нового контроллера. Поэтому появились контроллеры, алгоритм работы которых мог быть изменен несколько проще - с помощью схемы соединений реле. Такие контроллеры получили название программируемых логических контроллеров (ПЛК), и этот термин сохранился до настоящего времени. Везде ниже термины "контроллер" и "ПЛК" мы будем употреблять как синонимы.

Немного позже появились ПЛК, которые можно было программировать на машинно-ориентированном языке, что было проще конструктивно, но требовало участия специально обученного программиста для внесения даже незначительных изменений в алгоритм управления. С этого момента началась борьба за упрощение процесса программирования ПЛК, которая привела сначала к созданию языков высокого уровня, затем - специализированных языков визуального программирования, похожих на язык релейной логики. В настоящее время этот процесс завершился созданием международного стандарта IEC (МЭК) 1131-3 [Bertocco], который позже был переименован в МЭК 61131-3 [IEC]. Стандарт МЭК 61131-3 поддерживает пять языков технологического программирования (см. раздел "Программное обеспечение"), что исключает необходимость привлечения профессиональных программистов при построении систем с контроллерами, оставляя для них решение нестандартных задач.

В связи с тем, что способ программирования является наиболее существенным классифицирующим признаком контроллера, понятие "ПЛК" все реже используется для обозначения управляющих контроллеров, которые не поддерживают технологические языки программирования.

С появлением мощных и дешевых микроконтроллеров в 1972 г. рынок ПЛК начал расти экспоненциально и за период с 1978 по 1990 год увеличился с 80 млн. долл. до 1 млрд. долл. и к 2002 г. составил 1,4 млрд. долл. [Webb]. В настоящее время мировой рынок ПЛК продолжает расти, хотя и гораздо меньшими темпами. Однако последнее замечание не относится к России, где события изменяются очень быстро в связи с возрождением экономики, появлением сильных отечественных производителей и системных интеграторов [Ицкович], а также огромными инвестициями международных корпораций в Российскую экономику.

ПЛК используются практически во всех сферах человеческой деятельности для автоматизации технологических процессов, в системах противоаварийной защиты и сигнализации, в станках с ЧПУ, для управления дорожным движением, в системах жизнеобеспечения зданий, для сбора и архивирования данных, в системах охраны, в медицинском оборудовании, для управления роботами, в системах связи, при постановке физического эксперимента, для управления космическими кораблями, для автоматизации испытаний продукции и т. д. Тем не менее, до сих пор остается много отраслей экономики, куда контроллерная автоматизация только начинает проникать.

Согласно последнему опросу по Интернет, проведенному журналом Control Engineering совместно с Reed Research, большая часть опрошенных использует ПЛК в задачах управления станками. На втором месте - задачи, связанные с управлением технологическими процессами, далее идет управление перемещениями и задачи диагностики. Чаще всего контроллеры используют для решения собственных задач (54%), реже для производства оборудования для продажи (25%), или для того и другого (17%).

Контроллеры используются не только как автономные средства локального управления технологическим установками, но и в составе широкомасштабных систем автоматизированного управления целыми предприятиями.

В настоящее время на Российском рынке преобладают контроллеры иностранных фирм: Siemens, Mitsubishi, ABB, Schneider Electric, GE Fanuc, однако с течением времени увеличивается доля рынка, занятая отечественной продукцией Российских фирм (НИЛ АП, Текон, Фаствел, ДЭП, Овен, Элемер, Эмикон и др.), что соответствует общемировой тенденции, когда в большинстве стран отечественные фирмы занимают большую долю рынка, чем иностранные. Это объясняется следующими факторами:

• благодаря использованию западных технологических линий и материалов качество изготовления Российских контроллеров часто превосходит зарубежное качество в связи с более высоким уровнем подготовки Российских специалистов;

• Российские фирмы обеспечивают более квалифицированную техническую поддержку и русскоязычную документацию;

• большую роль играет срок поставки и территориальная близость производителя к потребителю;

• соответствие отечественных разработок Российским стандартам, чего часто нельзя сказать об импортных контроллерах;

• лучшее знание Российского рынка отечественными производителями.

Широкому распространению ПЛК в большой степени способствует рост компьютерной грамотности населения, спецкурсы в ВУЗах, множество курсов повышения квалификации, проводимых ведущими системными интеграторами.