5.2. Регулирующий микропроцессорный контроллер

Ремиконт Р-130

Контроллер предназначен для построения современных автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) и позволяет выполнять оперативное управление с использованием персональных ЭВМ, автоматическое регулирование, автоматическое логико-программное управление, автоматическое управление структурой, защиту и блокировку, сигнализацию, регистрацию событий. Контроллеры Р-130 могут быть объединены в кольцевую сеть «Транзит» на основе интерфейса ИРПС, а также могут работать с резервированием.

Контроллер Р-130 является проектно компонуемым изделием малой канальности (до 4 каналов) с базовым и переменным составом аппаратуры. Физическая структура Р-130 представлена на рис. 5.5.

Рис. 5.5. Физическая структура контроллера Р-130

В состав контроллера входят конструктивно законченные следующие элементы:

∙ Блок контроллера БК-1;

∙ Пульт настройки ПН-1;

∙ Блок питания БП-1;

∙ Клеммно-блочные соединители КБС-0/1/2/3;

∙ Средства связи с объектом ССО, в состав которых входят блоки: БУТ-10 усилителей сигналов низкого уровня (термопар), БУС-10 усилителей сигналов резистивных датчиков (термосопротивлений), БУМ-10 усилителей мощности (4 сильноточных реле), БПР-10 (8 слаботочных реле) для управления резервом, защиты, сигнализации и т.п.

В базовую часть БК-1 входят модуль МКП оперативного контроля процесса и программирования, модуль процессора ПРЦ-10 и модуль МСН стабилизированного питания блока БК-1 и пульта ПН-1.

Переменная часть БК-1 имеет два посадочных места УСО-А и УСО-Б, в каждом из которых могут быть установлены по одному следующие модули ввода/вывода:

МАС-модуль аналоговых сигналов (на входе до 8 сигналов 0–2В, а на выходе до 2 сигналов 0–5 (20) мА);

МДА-модуль аналоговых и дискретных сигналов (на входе до 8 аналоговых сигналов 0–2В, на выходе до 4 дискретных или импульсных сигналов, представленных состоянием транзисторных ключей);

МСД-модули дискретных сигналов (5 модификаций МСД-1/2/3/4/5) с числом входов/выходов соответственно: 0/16, 4/12, 8/8, 12/4,16/0).

Изготовитель по заказу может поставить две модели контроллера БК-01 и/или БК-02: первая модель – регулирующая для решения в основном задач регулирования, вторая – логическая модель для решения задач логического управления. Каждая из моделей имеет 30 модификаций, отличающихся числом и типом модулей ввода/вывода.

Контроллер получает от датчиков Д входные и выдает исполнительным устройствам ИУ выходные сигналы различного типа и диапазона.

Входные сигналы:

∙ Сигналы от термопар ТХК, ТХА, ТПР, ТВР, ТПП;

∙ Сигналы от термометров сопротивлений ТСМ, ТСП;

∙ Унифицированные аналоговые сигналы постоянного тока 0–5, 0–20 мА; 0–10 В.

Дискретные сигналы:

∙ логическая «1» напряжением от18 до 30 В;

∙ логический «0» напряжением от 0 до 7 В.

Выходные сигналы:

∙ Унифицированные аналоговые сигналы постоянного тока 0–5, 0–20, 4–20 мА;

∙ Дискретные сигналы

а) транзисторный выход:

- максимальное напряжение коммутации 40 В;

- максимальный ток нагрузки 0,3 А

б) сильноточный релейный выход:

- максимальное напряжение коммутации 220 В;

- максимальный ток нагрузки 2 А.

Технические характеристики контроллера:

∙ Объем памяти: ПЗУ – 32 кбайт, ОЗУ – 8 кбайт, ППЗУ – 8 кбайт.

∙ Текущее время (таймеры, программные задатчики и т.д.), постоянные времени и интервалы времени от 0 до 819 с/мин/ч.

∙ Время цикла – от 0,2 до 2 с;

∙ Количество алгоблоков – 99;

∙ Количество алгоритмов в библиотеке – 76;

∙ Время сохранения информации при отключении питания –10 лет.

По интерфейсному входу/выходу контроллеры Р-130 могут объединяться в локальную управляющую сеть «Транзит», которая с помощью блока ШЛЮЗА БШ-1 может взаимодействовать с любым внешним абонентом (например, с ЭВМ).

Параметры интерфейса (локальной сети «Транзит»):

∙ Топология сети – кольцо;

∙ Максимальное число контроллеров в сети – 15;

∙ Максимальное расстояние между соседними контроллерами сети и между ШЛЮЗОМ и ЭВМ–500м;

∙ Вид кабеля связи – витая пара;

∙ Вид интерфейса – ИРПС/RS232C;

∙ Скорость обмена 1,2; 2,4; 4,8; 9,6 кбит/с.

Виртуальная структура контроллера как управляющего устройства автоматической системы представлена на рис. 5.6.

Виртуальная структура содержит как элементы, выполненные аппаратным способом (модули ввода/вывода АЦП, ЦАП, аппаратура ИК и АОУН), так и элементы, реализуемые программно (библиотека алгоритмов, размещенных в ПЗУ контроллера, и алгоблоки, образующие область управления контроллера при его программировании).

Рис. 5.6. Виртуальная структура контроллера Р-130

Модули ввода/вывода обеспечивают прием и выдачу двух видов сигналов – аналоговых и дискретных. Выходные импульсные сигналы для управления исполнительными механизмами (ИМ) постоянной скорости формируются программно и поступают каждый из них на ИМ через два дискретных выхода.

Аппаратура АОУН включает в свой состав лицевую панель контроллера (блока БК-1) и пульт ПН-1, имеющие каждый набор клавиш, световые и цифровые индикаторы, с помощью которых оператор управляет технологическим процессом («ведет» процесс), осуществляет программирование и настройку контроллера.

Интерфейсный канал имеет приемопередатчики, преобразующие последовательный код в параллельный и обратно. Все сигналы передаются через интерфейс последовательно.

Алгоблоки в исходном состоянии отсутствуют, и никакие функции по обработке сигналов контроллером не выполняются. Алгоблок появляется в процессе программирования, когда в него помещается тот или иной алгоритм из библиотеки алгоритмов. В общем случае каждый алгоритм имеет входы, выходы и функциональное ядро. Входы алгоритма делятся на две группы (рис. 5.7): сигнальные и настроечные. На первые входы поступают сигналы для обработки, на вторые – сигналы для установки параметров настройки алгоритма. Так сигнал х, поступающий на сигнальный вход алгоритма интегрирования (см. рис. 5.7), интегрируется, а сигнал Т, поступающий на его настроечный вход с пульта ПН-1, определяет постоянную времени интегрирования.

Настроечные сигналы обозначают символом настраиваемого параметра.

Дискретные входные сигналы обозначают символом С, а дискретные выходные сигналы – символом D.

Все входы алгоритма, как сигнальные так и настроечные, имеют сквозную нумерацию (коды) от 01 до 99, а его выходы нумеруются от 01 до 25.

Рис. 5.7. Входы/выходы интегратора

В общем случае библиотечный алгоритм имеет три реквизита: а) библиотечный номер (от 01 до 99); б) модификатор m, определяющий дополнительные свойства алгоритма (например, число участков в программном задатчике, число однотипных операций, которые может выполнить данный алгоритм и т.п.); в) масштаб времени МВ для алгоритмов, работающих в реальном времени (при настройке контроллера на младший диапазон времени МВ индивидуально в каждом алгоблоке задает «секунды» (код 00) или «минуты» (код 01). Для старшего диапазона времени МВ задает «минуты» (код 00) или «часы» (код 01)).

В алгоблоки алгоритмы помещают согласно следующим правилам:

• Любой алгоритм можно поместить в любой алгоблок, кроме алгоритмов оперативного контроля ОКО, ОКЛ, которые размещаются в первые 01, 02, 03, 04 алгоблоки;

• Один и тот же алгоритм можно многократно использовать (помещать в разные алгоблоки), кроме алгоритмов ввода/вывода информации, которые используются только один раз для программного соединения модулей ввода/вывода с процессором контроллера (с функциональными алгоритмами).

Библиотека алгоритмов включает в себя 76 алгоритмов (функций), которые делятся на следующие группы:

0 – алгоритмы лицевой панели для организации оперативного контроля и управления процессом;

1 – алгоритмы ввода/ вывода для организации программируемых связей для входов/выходов контроллера;

2 – алгоритмы регулирования для формирования сигналов аналогового и/или импульсного регулирования;

3 – алгоритмы динамического преобразования сигналов (интегрирование, фильтрация и т.п.);

4 – алгоритмы статического преобразования сигналов (суммирование, масштабирование, извлечение корня квадратного и т.п.);

5 – алгоритмы аналого-дискретного преобразования сигналов (пороговый контроль, нуль-орган и т.п.);

6 – алгоритмы логических операций (и, или и др.);

7 – алгоритмы дискретного управления;

8 – алгоритмы группового непрерывно-дискретного управления;

9 – стандартные конфигурации (готовые структуры автоматических регуляторов аналогового и импульсного).

В качестве примера построения алгоритмов контроллера Р-130 рассмотрим структуру и свойства алгоритма РАН.20 аналогового регулирования (рис. 5.8).

Рис. 5.8. Функциональная схема алгоритма РАН.20

Входы/выходы алгоритма имеют следующее назначение (табл. 5.2):

Таблица 5.2