6.2. Устройства связи с объектом

Ввод данных о состоянии технологического процесса в вычис­лительную машину и выдача на объект управляющих воздей­ствий выполняется устройствами (модулями) связи с объектом (УСО). По отношению к вычислительной машине эти модули являются внешними устройствами и подключаются к соответ­ствующему интерфейсу. Большое разнообразие вводимых и вы­водимых сигналов, различные требования к УСО со стороны технологических объектов приводят к необходимости создания наборов модулей, удовлетворяющих принципу агрегатности.

По характеру вводимых и выводимых сигна­лов модули УСО делят­ся на модули аналогово­го и дискретного ввода— вывода. По способу управления УСО делятся на пассивные и актив­ные.

Модули пассивного УСО непосредственно подключают к вычисли­тельной машине (рис. 6.4,а). При этом значи-

Рис. 6.4. Подключение УСО к ЭВМ:

а — пассивное УСО; б — активное УСО;

ВЗУ—внешнее запоминающее устройство

Рис. 6.5. Схема ввода аналого­вых сигналов

МН — модуль нормализации;

АЦП — аналого-цифровой преобра­зователь

тельное время процессо­ра этой машины тратит­ся на организацию сбо­ра и первичной обработ­ки информации с техно­логического объекта, а также на выработку и выдачу управляющих воздействий.

Активное УСО включает микро-ЭВМ, выполненную на уни­версальном или на специализированном процессоре (рис.6.4, б), осуществляет опрос датчиков, первичную обработку информа­ции, выработку и выдачу управляющих воздействий автономно от центральной вычислительной машины.

В состав активного УСО часто вводят внешние запоминаю­щие устройства, используемые для автономной загрузки про­граммного обеспечения и для накопления данных о ходе техно­логического процесса. Для повышения надежности функциони­рования микро-ЭВМ, входящих в активное УСО, их программное обеспечение часто заносится в ПЗУ и ППЗУ.

Активное УСО может выноситься к месту сбора данных не­посредственно на технологическом объекте. При этом микро-ЭВМ выполняет «сжатие» поступающей с объекта информации, в результате чего снижается загрузка центральной вычисли­тельной машины и сокращается потребность в кабеле. Приведем краткую характеристику модулей УСО. Модуль ввода — вывода аналоговой информации. К анало­говым сигналам обычно относятся:

сигналы постоянного тока в диапазонах 0—5; 0—20; 4—20 мА; сигналы напряжения постоянного тока в диапазонах: от 0—5 мВ до 0—100 мВ (низкого уровня); от 0—1,8 до 0—10 В (среднего уровня); от 0—10 В до 0—100 В (высокого уровня); сигналы сопротивления в диапазонах 0—300 Ом (от термо­метров сопротивления) и 0—150; 0—300; 0—500 Ом (от рас­ходных датчиков);

сигналы взаимной индукции 0—10 мГн на частоте 50 Гц; частотные сигналы в виде переменного напряжения с амп­литудой 16,2±0,2 В и частотой 4—8 кГц.

Обобщенная схема прохождения входных аналоговых сиг­налов в УСО показана на рис. 6.5. Исходный сигнал от датчи­ка, преобразующего неэлектрические величины в электрические, поступает на модуль нормализации, где сигнал приводится к за­данному уровню. Модули нормализации могут также выполнять операции фильтрации, умножения на коэффициент, смещения уровня, преобразования тока в напряжение. С модуля нормализации сигнал поступает на коммутатор, с помощью которого осуществляется подключение сигнала на вход аналого-цифрово­го преобразователя (АЦП), преобразующего входной анало­говый сигнал в цифровую форму, используемую в вычисли­тельной машине. АЦП обычно работают в диапазоне от 0 до 5—10 В. Разновидностью АЦП являются модули аналого-циф­рового сравнения, выполняющие с высокой скоростью сравне­ние подаваемого на вход сигнала с заданной установкой.

Модуль ввода — вывода дискретной информации. Дискрет­ные сигналы используют для отображения событий, двоичных по своей природе или приводимых к двоичной форме, напри­мер для сигнализации о положении клапана (открыто — закрыто) или состоянии оборудования (включено —выключено). Воз­можными дискретными сигналами являются кодовые (двух- и трехпозиционные) и число-импульсные сигналы.

Входные дискретные сигналы делятся на одиночные и по­вторяющиеся. Для ввода одиночных дискретных сигналов ис­пользуют модули, содержащие регистр. Ввод повторяющихся дискретных сигналов выполняют модули, содержащие счет­чики.

Уровни входных дискретных сигналов могут быть весьма различными.

Выходные дискретные сигналы формируются на выходе ло­гической схемы или в результате замыкания (размыкания) контактов реле или электронного ключа. Они могут использо­ваться для прямого цифрового управления исполнительными устройствами или же для передачи установок регуляторам. Дискретные выходные сигналы по времени воздействия делят­ся на статические и динамические. В зависимости от мощности дискретные выходные сигналы делятся на маломощные (мень­ше ШВА), средней мощности (10—50 ВА) и большой мощности (50—100 ВА).