Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технические средства систем автоматизации теплоэнергетических процессов. Учебное пособие
.pdf
41
Рис. 5.4. Внешний вид и принципиальная схема модуля
с релейными выходами SM 322; DO 8230 VAC REL
Выходы модуля объединены в четыре группы по два канала,
каждая группа имеет общую точку при условии применения индивидуальных источников питания. Для питания цепей оптронов используется внешний источник постоянного напряжения 24 В. Электромеханическое реле может обеспечить коммутацию достаточно
больших токов – до 8 А.
Данные модули имеют, по сравнению с рассмотренными ранее,
сравнительно невысокое быстродействие и ограниченный ресурс изза искрения и обгорания контактов при их размыкании.
Для коммутации нагрузок, питающихся переменным напряжени-
ем, могут быть использованы модули, представленные на рис. 5.4.
В этих модулях в качестве основных коммутирующих элементов
применены семисторы. Семисторы часто называют «твердотельными
реле». Дискретный сигнал формируется с помощью маломощного
семистора, входящего в состав оптопары, при помощи которого
42
управляется силовой семистор. Силовой семистор замыкает выходную электрическую цепь, подключая нагрузку к источнику питания.
Рис. 5.5. Внешний вид и принципиальная схема
цифрового модуля вывода SM 322; DO 16 120 VAC/1 A
5.1.3. МОДУЛИ АНАЛОГОВОГО ВВОДА
Модули ввода аналоговых сигналов предназначены для аналогоцифрового преобразования внешних аналоговых сигналов в цифровые
сигналы контроллера. К модулям могут подключаться датчики с унифицированными выходными электрическими сигналами, термопары,
термометры сопротивления. Выбор вида входного сигнала (сила тока
или напряжение) производится аппаратно путем установки картриджа
входных сигналов. Точная настройка модуля осуществляется функциями конфигурирования аппаратных средств пакета STEP 7.
Модули способны формировать запросы на прерывание центрального процессора для передачи диагностических сообщений и сообще-
43
ний об ограничении входного сигнала. При необходимости от модуля
может быть получена расширенная диагностическая информация.
На рис. 5.6 показан внешний вид и принципиальная схема модуля
SM 331; AI 8×12.
Рис. 5.6. Внешний вид и принципиальная схема
аналогового модуля ввода SM 331; AI 8 12 Bit
На вход модуля могут быть подключены восемь термопар, или
восемь датчиков с токовым сигналом, или восемь датчиков с сигналом по постоянному напряжению, или четыре термометра сопротивления. Все входы модуля разбиты на восемь групп. Каждая группа
рассчитана на прием только двух датчиков с одинаковыми сигналами
или одного датчика термометра сопротивления.
Настройка канала каждой группы производится с помощью мо-
дулей установки диапазона измерений (рис. 5.7).
44
Рис. 5.7. Метки для модуля установки диапазона измерений
После модуля диапазона измерений сигналы поступают на мультиплексор – устройство, которое имеет несколько информационных входов и один выход. В зависимости от адреса один из входов коммутируется на выход. Это устройство позволяет применить только один аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Гальваническая развязка в модуле находится на линии передачи цифровых (дискретных) сигналов, что
позволило существенно упростить всю схему модуля. Таким образом,
сигнал на выходе АЦП, соответствующий i-тому входу, в дальнейшем
запоминается в i-том регистре локальной памяти модуля.
5.1.4. МОДУЛИ АНАЛОГОВОГО ВЫВОДА
Модули вывода аналоговых сигналов предназначены для цифроаналогового преобразования внутренних цифровых сигналов контроллера в выходные аналоговые сигналы следующего вида: напряжение ± 10 В, от 0 до 10 В, от 1 до 5 В; ток ± 20 мА от 0 до 20 мА; от
4 до 20 мА.
Разрешающая способность модулей равна 12 бит плюс знаковый
разряд. Параметры выходных сигналов определяются программно на
этапе конфигурирования модуля.
Внешний вид и принципиальная схема аналогового модуля вывода SM 332; AO 4×12 Bit представлены на рис. 5.8.
45
Рис. 5.8. Внешний вид и принципиальная схема
аналогового модуля вывода SM 332; AO 4×12 Bit
В представленной схеме аналоговый вывод реализован с обратны-
ми связями как по току, так и по напряжению. В случае использования
в качестве выходного сигнала тока нагрузка подключается на клеммы 3
и 6. Сила тока при этом контролируется встроенным микроконтроллером по падению напряжения на внутреннем шунте R, предварительно
преобразованному с помощью АЦП. При использовании в качестве выходного сигнала напряжения применяется четырехпроводная схема
подключения нагрузки. При этом непосредственно к нагрузке дополнительно подключаются измерительные провода (клеммы 4 и 5), с помощью которых измеряется падение напряжение на нагрузке, и затем этот
сигнал через АЦП поступает на встроенный микроконтроллер, который
корректирует значение на входе ЦАП. За счет этого обеспечивается заданное напряжение на нагрузке. Так как АЦП обладает большим входным сопротивлением, ток в этой цепи очень мал, а значит, и падение
46
напряжения в измерительных проводах мало, что исключает погрешность задания выходного напряжения.
5.1.5. КОММУНИКАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССОРЫ
Коммуникационные процессоры (СР) предназначены для подключения к сетям PROFIBUS, Industrial Ethernet, AS-интерфейсу или
организации связи по PPI (point to point)-интерфейсу.
Одним из перспективных направлений организации передачи
данных между устройствами комплекса S7-300 является связь по сети Industrial Ethernet. Для этих целей во многих комплексах технических средств используется встроенный порт в контроллере. В системе
контроллеров S7-300 для использования сети Industrial Ethernet предусмотрен коммуникационный контроллер CP 343-1.
Коммуникационный процессор CP 343-1 позволяет производить
подключение контроллеров SIMATIC S7-300 к сети Industrial
Ethernet. Он разгружает центральный процессор контроллера от выполнения коммуникационных задач и способен поддерживать S7функции связи и интерфейс приемопередатчика SEND/RECEIVE. Переключение между интерфейсами AUI и промышленной витой парой
выполняется автоматически. Передача данных производится в дуплексном режиме со скоростью 100 Мбит/с. Скорость передачи в сети
определяется коммуникационным процессором автоматически.
Коммуникационный процессор CP 343-1 обеспечивает поддержку:
− транспортных протоколов ISO и TCP/IP;
− PG/OP-функций связи (связь с программаторами и устройства-
ми человеко-машинного интерфейса);
− S7-функций связи;
− S5-функций связи через ISO и TCP/IP.
47
С его помощью может выполняться дистанционное программирова-
ние контроллеров по сети, а также подключение контроллеров к офис-
ной сети Ethernet. Конфигурирование коммуникационного процессора
выполняется с помощью пакета NCM S7 для Industrial Ethernet. Этот пакет входит составной частью в STEP 7 V5 и более поздние версии.
С помощью CP 343-1 может устанавливаться связь:
− с программаторами, компьютерами, устройствами и системами
человеко-машинного интерфейса;
− с другими контроллерами SIMATIC S7;
− с системами автоматизации SIMATIC S5.
Особенности конструкции:
− пластиковый корпус двойной стандартной ширины модулей
SIMATIC S7-300;
− 15-полюсное гнездо соединителя D-типа для подключения к
сети Industrial Ethernet. Автоматическое переключение интерфейсов
AUI и промышленной витой пары. Автоматическое определение скорости передачи;
− гнездо RJ 45 для подключения к сети Ethernet;
− 4-полюсный терминал для подключения внешнего источника
питания =24 В;
− монтаж на стандартную профильную шину DIN. Подключение
к контроллеру через шинный соединитель. Установка на любое посадочное место монтажной стойки;
− естественное охлаждение. Отсутствие буферных батарей;
− возможность установки в стойку расширения, подключенную
через интерфейсные модули IM 360/361;
− возможность замены модуля без его повторного конфигури-
рования.
5.1.6. ИНТЕРФЕЙСНЫЕ МОДУЛИ
Интерфейсные модули используются для построения многорядных
структур контроллера, включающих в свой состав одну центральную
(CR) и до трех стоек расширения (ER). Такие структуры могут быть по-
48
строены только на основе контроллеров, оснащенных центральным
процессором CPU 314 или более мощным. Каждая стойка соединяется с
другими стойками через интерфейсные модули (рис. 5.9).
Рис. 5.9. Интерфейсные модули
Модуль IM 365 позволяет организовать связь между одной центральной стойкой и одной стойкой расширения. Расстояние между стойками не должно превышать 1 м. Стойка расширения не имеет связи с
коммуникационной шиной, поэтому в эту стойку нельзя устанавливать
модули центральных процессоров, а также функциональные модули.
Питание стойки расширения осуществляется по соединительному
кабелю от центральной стойки. Модули поставляются парами в комплекте с соединительным кабелем.
Модули IM 360 и IM 361 позволяют создавать конфигурации,
включающие в свой состав одну центральную стойку и до трех стоек
расширения. IM 360 устанавливается в центральную стойку, модули
IM 361 – в каждую стойку расширения. Расстояние между двумя соседними стойками может достигать 10 м. Каждый модуль IM 361
49
требует внешнего источника питания напряжением =24 В. В качестве
источников питания используются модули PS 307. В стойки расширения могут устанавливаться любые модули.
Для удаленного расширения системы и создания распределенного
ввода-вывода применяются модульные станции ЕТ 200М. Станции
распределенного ввода-вывода ЕТ 200М позволяют использовать в
своем составе всю гамму сигнальных модулей контроллера SIMATIC
S7-300. В сети PROFIBUS-DP станция ЕТ 200М выполняет функции
пассивного (ведомого) устройства. Скорость передачи данных может
достигать 12 Мбит/с.
Станция ЕТ 200М имеет модульную конструкцию и включает в
свой состав:
− интерфейсный модуль IM 153;
− до восьми сигнальных модулей;
− модуль блока питания.
Сигнальные и функциональные модули могут располагаться в
любом порядке и в любом сочетании.
Типовые структуры систем управления на базе SIMATIC S7-300. Два
основных направления построения автоматизированных систем управления – с локальной сетью PROFIBUS-DP и с локальной сетью Ethernet.
Для построения системы управления по интерфейсу PROFIBUS-
DP используются центральные процессоры серии CPU 315-2DP;
CHU 316-2DP; CPU 318-2DP со встроенным интерфейсом
PROFIBUS-DP или CPU 313; CPU 314; CPU 315 совместно с комму-
никационным процессором CP 345-2.
Протокол PROFIBUS-DP (распределенная периферия) определяет,
как передаются данные по шине между участниками [1]. В данном
протоколе достигается быстрая передача данных. Протокол
PROFIBUS-DP оптимизирован для быстрого обмена данными специально для коммуникаций между системами автоматизации и децентрализованной периферией. Здесь определен ряд профилей, благодаря чему приборы разных производителей могут обмениваться информацией.
50
В качестве основного способа организации сети PROFIBUS-DP
Скорость передачи, кбит/с
9,6-187,5
500
1500
1200
Длина сегмента, м
1000
400
200
100
применяется объединение устройств с помощью экранированной витой пары. В табл. 5.1 приведена максимальная допустимая длина сегмента между терминаторами. Эта длина зависит от скорости передачи. Внутри сегмента может быть до 32 узлов. Для подключения
большего количества узлов нужно использовать несколько шинных
сегментов, которые соединяются друг с другом через повторители.
Так, например, можно последовательно включить до девяти повторителей. Таким образом длина сети может быть увеличена в 10 раз по
сравнению с данными табл. 5.1.
Таблица 5.1
Максимальная длина сегмента в зависимости от скорости
На рис. 5.10 представлена структура АСУ ТП с обменом информацией по сети PROFIBUS-DP.
В качестве основных устройств в системе используются центральные процессоры CPU 316-2DP, причем один из них является ведущим.
К каждому центральному процессору может быть подключено до восьми сигнальных модулей. Для расширения системы применено устройство распределенного ввода-вывода информации ET 200M с набором
сигнальных модулей. Система управления может быть расширена за
счет дополнительного ведомого центрального процессора или за счет
модулей расширения. Аналоговые и дискретные сигналы принимаются
сигнальными модулями SM 331, SM 321. Управляющие воздействия
формируются сигнальными модулями SM 322. Состав сигнальных модулей зависит от количества аналоговых сигналов, сигналов дискретного ввода-вывода объекта управления. Для питания контроллерной части
используются блоки питания PS 305.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]