- •Микропроцессорные средства автоматизации
- •Содержание
- •Глава 14. Применение микро-эвм в системах регулирования и управления 184
- •Введение
- •1. Основные определения и классификация микропроцессорных средств автоматизации
- •2. Дискретная автоматика
- •2.1. Формы представления информации
- •2.2. Способы представления дискретной информации
- •2.3. Системы счисления, используемые в вычислительной технике
- •2.3.1. Способы представлений информации для микропроцессора
- •2.4. Булевы функции
- •2.4.1. Система равносильных преобразований
- •2.5. Синтез систем дискретной автоматики
- •2.5.1. Синтез дискретных схем по таблицам состояний.
- •2.5.2. Синтез многотактных систем дискретной автоматики
- •3. Промышленные сети
- •3.1. Структура промышленных сетей
- •3.1.1. Топология промышленных сетей
- •3.2. Аппаратные интерфейсы пк
- •3.2.1. СтандартRs-232c
- •3.2.2. Последовательная шинаUsb
- •3.3. Универсальный асинхронный приемопередатчик
- •3.4. Физические интерфейсы
- •3.4.1. ИнтерфейсRs-485
- •3.4.1.1. Автоматический преобразователь интерфейсовUsb/rs-485 овен ас4
- •3.4.2. Интерфейс «Токовая петля»
- •3.4.2.1. Адаптер интерфейса овен ас 2
- •3.5. Протоколы промышленных сетей
- •3.5.1. ПротоколModbus
- •3.5.2.Hart-протокол
- •3.5.4. Сеть profibus
- •3.5.5. Описание шиныCan
- •2.8.1.1. Организация сети can
- •2.8.1.2. Физический уровень канала can.
- •2.8.1.3. Арбитраж шины can.
- •2.8.1.4. Структура формата передачи данных
- •2.8.1.1. Форматы кадра
- •Механизм обработки ошибок.
- •Адресация и протоколы высокого уровня
- •5.8. Универсальная сеть Foundation Fieldbus
- •5.9. Физическая среда передачи данных
- •3. Языки программирования логических контроллеров
- •3.1 Объекты адресации языков программирования плк
- •3.2 ЯзыкLadderDiagram(ld)
- •3.3 Язык Functional Block Diagrams (fbd)
- •3.4 ЯзыкInstructionList(il)
- •3.5. Язык структурированного текста
- •3.5.1. Применение управляющих структур Условное действиеIf...End_if
- •Условное итеративное действие while...End_while
- •Условное итеративное действиеRepeat...End_repeat
- •Повторяющееся действиеFor...End_for
- •Выход из цикла посредством инструкции exit
- •3.6. Язык последовательных функциональных схем
- •5.4. Пример
- •4. Элементы микропроцессорных устройств
- •4.1 Цифро-аналоговые преобразователи
- •4.1.1 Принципы построения основных узлов цап.
- •4.2 Аналого-цифровые преобразователи
- •4.2.1 Метод последовательного счета
- •4.2.2 Метод поразрядного кодирования
- •4.2.3 Метод считывания
- •5. Мини-контроллеры
- •5.1. Мини-контроллеры серииAlpha
- •5.2. Миниатюрные программируемые устройстваEasy
- •5.2.1. Управляющее релеEasy500
- •5.2.2. Управляющее реле Easy 700
- •5.2.3. Управляющее реле Easy 800
- •5.2.4. Модули расширенияEasy
- •5.2.5. Средства коммуникации устройств Easy
- •5.3. Интеллектуальные релеZelioLogic
- •5.3.1. Компактные и модульные интеллектуальные реле
- •5.3.2. Общие технические характеристики релеZelio Logic
- •5.3.3. ПреобразователиZelioAnalog
- •5.3.4. Средства коммуникации интеллектуальных релеZelio Logic
- •5.3.4.1. Коммуникационный модемный интерфейс
- •5.3.4.2. Протокол связиModbusslave
- •5.3.4.3. Протокол связиEthernetserver
- •5.3.5. Программное обеспечение интеллектуального реле
- •5.4. Универсальный логический модульLogo!
- •5.4.1. Типы базовых модулей logo!Basic
- •5.4.2. Модули расширения ввода/вывода сигналовLogo!
- •5.4.3. Коммуникационные модули logo!
- •5.4.4. ФункцииLogo!
- •5.4.4.1.6. Биты регистра сдвига
- •5.4.4.1.7. Клавиши управления курсором
- •5.4.4.1.8. Постоянные уровни
- •5.4.4.2. Группа базовых функций
- •5.4.4.3. Специальные функции
- •5.4.4.3.1. Список специальных функций
- •5.4.4.3.2. Примеры специальных функций
- •5.4.5. Объем памяти и размер коммутационной программы
- •6. Программируемы логические контроллеры
- •6.1. Программируемые контроллеры simatic s7-22x
- •6.1.1. Модули расширения вводов-выводов
- •6.1.2. Коммуникационные модули
- •6.1.3. Человеко-машинный интерфейс
- •6.2. Программируемый логический контроллер simatics7-224xp
- •6.2.1. Основы функционирования плк
- •6.2.1.1. Порядок чтения входов
- •6.2.1.2. Исполнение программы
- •6.2.1.3. Запись значений в выходы
- •6.2.2. Доступ к данным s7-200
- •6.2.3. Адресация встроенных входов/выходов и входов/выходов модулей расширения
- •6.2.4. Обмен данными в сети
- •6.3. Программируемые контроллеры simatic s7-300
- •6.3.1. Области применения
- •6.3.2. Состав
- •6.3.3. Сертификаты
- •6.4. Программируемые контроллеры simatic s7-400
- •Модификации контроллеров
- •6.4.1. Области применения
- •6.4.2. Состав
- •6.4.3. Сертификаты
- •6.6 Контроллер логический программируемый овен плк150
- •Глава 14. Применение микро-эвм в системах регулирования и управления
- •14.1. Управляющие эвм
- •14.2. Использование микро-эвм для оптимизации резки катаной заготовки ножницами
- •14.4. Система управления положением вторичного зеркала телескопа
- •14.5. Прямое цифровое регулирование
- •14.8. Микропроцессор как универсальный регулятор
- •14.9. Микропроцессор как основа нового поколения систем автоматизации
- •7 Системы диспетчерского управления и сбора данных
- •7.1 Scada-система InTouch ("Wonderware", сша)
- •7.2 Scada-система Trace Mode ("AdAstra Research Group", Россия)
- •7.3Scada-системаSimaticWinCc("Siemens", Германия)
- •7.4Scada-системы, встраиваемые в плк
- •9. Методика выбора по различных производителей
- •Список литературы
3.4.1.1. Автоматический преобразователь интерфейсовUsb/rs-485 овен ас4
Устройство предназначено для взаимного преобразования сигналов интерфейсов USBиRS-485. Позволяет подключать к промышленной сетиRS-485 персональный компьютер, имеющийUSB-порт
Обеспечивает автоматическое определение направления передачи данных, гальваническую изоляцию входов и создание виртуального COM-порта при подключении прибора к ПК, что позволяет без дополнительной адаптации использовать информационные системы (SCADA, конфигураторы), работающие с аппаратнымCOM-портом. Питание преобразователя осуществляется от шиныUSB. Схема подключения преобразователя АС4 к сетевым приборам показана на рис. 3.21.
Рис. 3.21. Схема подключения преобразователя АС4
При построении сети с использованием интерфейса связи RS-485 к линии, выполненной витой парой, может быть подключено до 32 приборов, а при использовании усилителя сигнала – до 256 приборов. В качестве усилителя можно использовать повторитель сигналов интерфейса RS-485 АС5.
Преобразователь АС4 имеет встроенные согласующие резисторы сопротивлением 100 и 120 Ом.
Подключение АС4 к ПК производится с помощью стандартного USB-кабеля.
Технические характеристики преобразователя АС4 приведены в табл. 3.7.
Таблица 3.7. Технические характеристики преобразователя АС4
Питание | |
Постоянное напряжение (на шине USB) |
4,75…5,25 В |
Потребляемая мощность |
не более 0,5 ВА |
Допустимое напряжение гальванической изоляции входов |
не менее 1500 В |
Интерфейс USB | |
Стандарт интерфейса |
USB2.0 |
Длина линии связи с внешним устройством |
не более 3 м |
Скорость обмена данными |
до 115200 бит/с |
Используемые линии передачи данных |
А(D+),В(D–) |
Интерфейс RS-485 | |
Стандарт интерфейса |
TIA/EIA-485 |
Длина линии связи с внешним устройством |
не более 1200 м |
Количество приборов в сети: – без использования усилителя сигнала – с использованием усилителя сигнала |
не более 32 не более 256 |
Используемые линии передачи данных |
А(D+),В(D–) |
3.4.2. Интерфейс «Токовая петля»
Интерфейс предназначен для передачи информации между устройствами с радиальной последовательной связью (ИРПС) и обеспечивает единые способы обмена информацией для различных устройств.
Подключение устройств осуществляется радиально посредством кабеля. Допускается использование в качестве соединительных линий выделенных пар в многожильных телефонных кабелях.
Интерфейс обеспечивает асинхронную передачу постоянным током (токовая петля) по 4-проводной дуплексной связи. В технически обоснованных случаях допустима и цепь взаимосвязи, указывающая состояние устройств. Взаимосвязью называется соединение для передачи последовательных двоичных сигналов с регулярной скоростью, определяемой стандартом или соглашениями.
Цепи взаимосвязи приведены в табл. 3.8. Сигналы в цепи 1 возникают в источнике и проходят к приемнику.
Таблица 3.8. Цепи интерфейса ИРПС
Номер |
Наименование |
Обозначение |
Направление |
1 |
Передаваемые данные |
ПД+/ПД– |
От И к П/ от П к И |
2 |
Принимаемые данные |
ПрД+/ПрД– |
От П к И / от И к П |
3 |
Готовность приемника (необязательная цепь) |
ГП+/ГП– |
От П к И / от И к П |
Знаки «+», «–» указывают направление тока в петле
Цепи 1, 2 и интервале между передаваемыми знаками или словами находятся в состоянии 1. Состояние 1 или 0 должно удерживаться в течение целого интервала сигнала. В случае, если устройство предназначено только для приема, цепь 1 остается разомкнутой. Цепь 3 в состоянии 1/0 указывает готовность/неготовность приемника к приему новой информации.
Формат передаваемой информации (в битах) следующий: старт – 1; передаваемые данные – 5,7 или 8; четность – 1 или отсутствует; стоп – 1,5 или 2. Формат кадра при последовательном асинхронном протоколе связи приведен на рис. 3.22.
Рис. 3.22. Формат кадра
В активном/пассивном режиме цепи взаимосвязи реализованы так, чтобы они питались от передатчика/приемника. Уровни сигналов для двух вариантов ИРПС приведены в таблице 3.9.
Таблица 3.9. Уровни сигналов ИРПС
Тип петли ИРПС |
Состояние |
Ток, мА |
40-миллиамперная токовая петля |
лог. 1 / 0 |
30÷50 / 5÷10 |
20-миллиамперная токовая петля |
лог. 1 / 0 |
15÷25 / 0÷3 |
Соединяемые оконечные устройства имеют гальваническое разделение, осуществляемое со стороны цепи взаимосвязи, которая не питается током. Номинальное значение изоляционного напряжения гальванического разделения – 500 В.
Максимальная длительность фронтов сигналов в конце линии, нагруженной на характеристическое сопротивление, не превышает 50 мкс. Цепи взаимосвязи обеспечивают передачу сигналов со скоростью 9600 бит/с на расстояние от 0 до 500 м. При передаче на большие расстояния пропорционально понижается скорость передачи.
Сигналы взаимосвязи должны приближаться к прямоугольной форме. Крутизна фронтов сигналов, измеряемых на выходных зажимах передатчика, нагруженного сопротивлением 100 Ом, не более 1 мкс.
Схема источника сигнального тока выполняется так, чтобы отключение нагрузки и короткое замыкание выходных зажимов или одного из них на землю не приводили к ее повреждению. Любое включение на приемной стороне выполняется так, чтобы при длительной нагрузке максимально допустимым током цепи взаимосвязи оно не приводило к повреждению приемника. Любая схема на приемной стороне рассчитана на исключение повреждения при замыкании проводников в цепи взаимосвязи.
Параметры приемника следующие: падение напряжения, измеряемое на входных зажимах приемника, в состоянии 1 в цепи взаимосвязи – не более 2,5 В; входная емкость – менее 10 нФ; приемник работает независимо от крутизны фронтов в диапазоне 0...50 мкс.
Цепи взаимосвязи выполняются витой парой. Типы применяемого разъема и кабеля не регламентируются, по своим параметрам они должны удовлетворять вышеприведенным требованиям.
Подключение оборудования по интерфейсу «Токовая петля», четырехпроводное включение, полный дуплекс показано на рис. 3.23.
Рис. 3.23. Подключение ИРПС