ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА «МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ»

Микропроцессорные средства автоматизации

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

(специальность АУЦ)

ПЕРМЬ 2011

Содержание

Введение 5

1. Основные определения и классификация микропроцессорных средств автоматизации 9

2. Дискретная автоматика 13

2.1. Формы представления информации 13

2.2. Способы представления дискретной информации 14

2.3. Системы счисления, используемые в вычислительной технике 16

2.3.1. Способы представлений информации для микропроцессора 17

2.4. Булевы функции 18

2.4.1. Система равносильных преобразований 19

2.5. Синтез систем дискретной автоматики 20

2.5.1. Синтез дискретных схем по таблицам состояний. 21

2.5.2. Синтез многотактных систем дискретной автоматики 23

3. Промышленные сети 27

3.1. Структура промышленных сетей 30

3.1.1. Топология промышленных сетей 32

3.2. Аппаратные интерфейсы ПК 34

3.2.1. Стандарт RS-232C 34

3.2.2. Последовательная шина USB 36

3.3. Универсальный асинхронный приемопередатчик 42

3.4. Физические интерфейсы 45

3.4.1. Интерфейс RS-485 45

3.4.2. Интерфейс «Токовая петля» 49

3.5. Протоколы промышленных сетей 53

3.5.1. Протокол MODBUS 53

3.5.2. HART-протокол 64

3.5.3. AS – интерфейс 68

3.5.4. Сеть PROFIBUS 69

3.5.5. Описание шины CAN 70

Механизм обработки ошибок. 75

Адресация и протоколы высокого уровня 76

CAL/CANopen 78

CAN Kingdom 78

DeviceNet 79

SDS (Smart Distributed System) 80

5.8. Универсальная сеть Foundation Fieldbus 81

5.9. Физическая среда передачи данных 81

3. Языки программирования логических контроллеров 85

3.1 Объекты адресации языков программирования ПЛК 85

3.2 Язык Ladder Diagram (LD) 87

3.3 Язык Functional Block Diagrams (FBD) 91

3.4 Язык Instruction List (IL) 93

3.5. Язык структурированного текста 98

3.5.1. Применение управляющих структур 103

Условное действие IF...END_IF 103

Условное итеративное действие WHILE...END_WHILE 104

Условное итеративное действие REPEAT...END_REPEAT 104

Повторяющееся действие FOR...END_FOR 104

Выход из цикла посредством инструкции EXIT 105

3.6. Язык последовательных функциональных схем 105

5.4. Пример 114

4. Элементы микропроцессорных устройств 116

4.1 Цифро-аналоговые преобразователи 116

4.1.1 Принципы построения основных узлов ЦАП. 118

4.2 Аналого-цифровые преобразователи 119

4.2.1 Метод последовательного счета 120

4.2.2 Метод поразрядного кодирования 122

4.2.3 Метод считывания 123

5. Мини-контроллеры 125

5.1. Мини-контроллеры серии Alpha 127

5.2. Миниатюрные программируемые устройства Easy 129

5.2.1. Управляющее реле Easy 500 130

5.2.2. Управляющее реле Easy 700 131

5.2.3. Управляющее реле Easy 800 131

5.2.4. Модули расширения Easy 133

5.2.5. Средства коммуникации устройств Easy 133

5.3. Интеллектуальные реле Zelio Logic 134

5.3.1. Компактные и модульные интеллектуальные реле 134

5.3.2. Общие технические характеристики реле Zelio Logic 136

5.3.3. Преобразователи Zelio Analog 142

5.3.4. Средства коммуникации интеллектуальных реле Zelio Logic 144

5.3.5. Программное обеспечение интеллектуального реле 150

5.4. Универсальный логический модуль Logo! 151

5.4.1. Типы базовых модулей LOGO! Basic 151

5.4.2. Модули расширения ввода/вывода сигналов Logo! 152

5.4.3. Коммуникационные модули LOGO! 153

5.4.4. Функции Logo! 154

5.4.5. Объем памяти и размер коммутационной программы 163

6. Программируемы логические контроллеры 165

6.1. Программируемые контроллеры SIMATIC S7-22x 165

6.1.1. Модули расширения вводов-выводов 167

6.1.2. Коммуникационные модули 167

6.1.3. Человеко-машинный интерфейс 168

6.2. Программируемый логический контроллер SIMATIC S7-224XP 168

6.2.1. Основы функционирования ПЛК 169

6.2.2. Доступ к данным S7-200 171

6.2.3. Адресация встроенных входов/выходов и входов/выходов модулей расширения 173

6.2.4. Обмен данными в сети 174

6.3. Программируемые контроллеры SIMATIC S7-300 176

6.3.1. Области применения 176

6.3.2. Состав 177

6.3.3. Сертификаты 177

6.4. Программируемые контроллеры SIMATIC S7-400 178

Модификации контроллеров 178

6.4.1. Области применения 179

6.4.2. Состав 180

6.4.3. Сертификаты 181

6.6 Контроллер логический программируемый ОВЕН ПЛК150 181