
- •Г.И.Загарий, н.О.Ковзель, в.С.Коновалов, в.И.Моисеенко, в.И.Поддубняк, а.И.Стасюк
- •Часть 2. Характеристики микроконтроллеров и плк
- •Рецензенты:
- •Isbn – 5–7763–0384–2
- •Isbn – 966–7561–23–2
- •Isbn – 966-7561-23-2
- •Isbn – 5–7763–0384-2
- •Содержание
- •Введение
- •Раздел 1
- •1 Микроконтроллеры фирмы Atmel
- •1.1 Микроконтроллеры серии ат89, совместимые с mcs-51™
- •1.2 Микроконтроллеры avr серии ат90 с risc-архитектурой
- •2. Микроконтроллер aDμC812 семейства MicroConverter™ фирмы analog devices
- •3 Микроконтроллеры sx18ac/sx28ac фирмы scenix
- •4 Микроконтроллеры фирмы motorola
- •5 Микроконтроллеры семейства z8 фирмы zilog
- •6 Микроконтроллеры фирмы holtek
- •7 Рiс – микроконтроллеры фирмы microchip
- •7.1 Микроконтроллер pic16f84
- •7.1.1 Архитектура микроконтроллера pic16f84
- •7.1.2 Типы корпусов и исполнения
- •7.1.3 Назначение выводов
- •7.1.4 Регистры pic16f84
- •7.1.5 Прямая и косвенная адресация регистров
- •7.1.6 Модуль таймера/счетчика
- •7.1.7 Предварительный делитель
- •7.1.8 Регистр слова состоянияStatus
- •7.1.8.1 Программные флаги регистра слова состояния
- •7.1.8.2 Аппаратные флаги состояния
- •7.1.9 Регистр option
- •7.1.11 Организация встроенного пзу
- •7.1.12 Программный счетчик и адресация пзу
- •7.1.13 Стек и возвраты из подпрограмм
- •7.1.14 Данные в eeprom
- •7.1.15 Управление eeprom Управляющие регистры для eeprom
- •Регистры eecon1 и eecon2
- •7.1.16 Организация прерываний
- •Внешнее прерывание
- •Прерывание от переполнения счетчика/таймера
- •Прерывание от порта rb
- •Прерывание от eeprom
- •7.1.17 Регистры (порты) ввода/вывода
- •7.1.18 Использование портов ввода/вывода ra и rb Организация двунаправленных портов
- •Последовательное обращение к портам ввода/вывода
- •7.1.19 Специальные функции
- •Сторожевой таймер wdt
- •Тактовый генератор
- •Таймер сброса dtr
- •Биты конфигурации
- •Защита программы от считывания
- •Режим пониженного энергопотребления
- •7.2 Обзор команд и обозначения
- •7.2.1 Описание команд
- •7.3Технология разработки и отладки рабочих программ для омк рiс16/17
- •7.3.1 Правила записи программ на языке Ассемблера
- •Операция
- •Операнд
- •Директивы Ассемблера
- •7.3.2 Структура рабочей программы
- •7.3.3 Преобразование исходного текста рабочей программы в объектный модуль
- •7.4 Интегрированная среда разработки рабочих программ mplab для омк pic
- •7.4.1 Назначение и основные функциональные возможности mplab
- •7.4.2 Краткая характеристика основных программ Редактор mplab
- •Ассемблер mpasm
- •Компилятор mplab-c
- •Программный симулятор-отладчик mplab-sim
- •7.4.3 Главное окно средыMplab Главное меню mplab
- •МенюFile
- •МенюProject
- •МенюEdit
- •МенюDebug (отладка)
- •Меню picstart plus (меню программирования)
- •МенюOptions (параметры)
- •МенюTools
- •7.4.4 Инструментальная панельMplab
- •7.4.5 Строка состояния mplab
- •7.5 Пример разработки программы с использованием mplab
- •7.5.1 Постановка задачи и разработка алгоритма ее решения
- •7.5.2 Написание исходного текста программы
- •Раздел 2
- •8. Характеристики программируемых логических контроллеров
- •8.1. Контроллеры семейства модикон
- •8.1.1. Контроллер tsx 07 Nano
- •Варианты конфигураций
- •Импульсные выходы
- •Программное обеспечение
- •Контрольные вопросы:
- •8.1.2. Контроллер tsx Momentum Общая характеристика
- •Концепция построения
- •Архитектура tsx Momentum
- •Подключение tsx Momentum к сети Modbus Plus
- •Коммуникационный адаптер для сети Interbus
- •Коммуникационный адаптер для сети Profibus dp
- •Коммуникационный адаптер для сети fipio
- •Коммуникационный адаптер для сети Ethernet I/o
- •Базовые модули ввода – вывода
- •Заключение
- •Контрольные вопросы
- •8.1.3. Микроконтроллер tsx 37 Micro Общая характеристика
- •Базовое исполнение tsx 37-10
- •Дисплейный блок
- •Базовое исполнение tsx 37-21 и tsx 37-22
- •Источники питания
- •Коммуникационные возможности
- •Заключение
- •Контрольные вопросы
- •8.2. КонтроллерыTsxQuantum Общая характеристика
- •Источники питания
- •Модули ввода-вывода
- •Модули интерфейса Quantum
- •Заключение
- •Контрольные вопросы
- •8.3. Контроллеры Siemens
- •8.3.1. КонтроллерSimaticS7-200
- •Центральные процессоры
- •Входы и выходы контроллеров s7-200
- •Коммуникационный модуль
- •8.3.2.Контроллер Simatic s7-300
- •Центральные процессоры
- •Сигнальные модули
- •Функциональные модули
- •Коммуникационные модули
- •Заключение
- •Контрольные вопросы
- •8.3.3. Контроллер Simatic s7-400
- •Центральные процессоры
- •Модули ввода-вывода
- •Функциональные модули
- •Коммуникационные процессоры
- •Блоки питания
- •Заключение
- •Контрольные вопросы
- •Раздел 3
- •9. Разработка микропроцессорных систем железнодорожной автоматики
- •9.1. Постановка задачи
- •9.2. Характеристика входных и выходных сигналов.
- •9.3. Разработка структуры системы
- •9.4. Конфигурация цепей ввода-вывода
- •9.5. Определение необходимого количества модулей ввода-вывода
- •9.6.Принципиальные и монтажные схемы
- •Индивидуальные задания
- •10. Примеры практической реализации микропроцессорных систем
- •10.1.Микропроцессорная диспетчерская централизация
- •Объекты контроля
- •Объекты управления
- •10.2.Микропроцессорный маршрутный набор электрической централизации
- •10.2.1 Постановка задачи
- •10.2.2 Общая структура системы управления.
- •10.2.3 Расчет количества входных и выходных сигналов.
- •Расчет потребного количества выходов
- •Управление стрелкой
- •Перечень объектов контроля
- •Расчет потребного количества входов
- •Выбор конфигурации программируемого логического контроллера
- •Разработка структуры информационного взаимодействия компонентов системы
- •Программируемые контроллеры для систем управления.
- •Часть 2. Характеристики микроконтроллеров и плк
- •61052, Харьков, ул. Красноармейская, 7, тел. 24-22-98.
- •61052, Харків, вул. Червоноармійська, 7, тел. 24-22-98.
Источники питания
Микроконтроллер рассчитан на подключение к сети переменного и постоянного тока стандартных напряжений 100240 В переменного и 24 В постоянного тока табл. 8.7, 8.8.
Когда ПЛК TSX 37-10/21/22 питается от источника питания переменного тока, последний не обеспечивает напряжение питания 24 В постоянного тока для мини-шасси расширения. В этом случае, если в шасси расширения имеются релейные или аналоговые модули, дополнительный источник питания 24 В постоянного тока должен быть подключен к соответствующим контактам мини-шасси расширения. Источник питания 24 В базового шасси обеспечивает питание входов-выходов мини-шасси, которые его требуют, обеспечивая потребление до 400 мА. Если планируется большее потребление, то необходимо использовать дополнительный источник питания (рис. 8.17).
Рис. 8.17. Источник питания TSX SUP
Таблица 8.7
Источники питания переменного тока
Тип ПЛК |
TSX 37-10/21/22 | ||
Первичные цепи |
Номинальное напряжение |
100–240 В | |
Предельные напряжения |
85-264 В | ||
Номинальная частота |
50-60 Гц | ||
Ограничения частоты |
47-63 Гц | ||
Потребляемый ток |
0.7 A при 100 В 0.3 A при 240 В | ||
Пусковой ток (2) |
< 60 A | ||
Вторичные цепи |
+ 5 В пост. тока |
Номинальный ток(1) |
2.8 A |
Пиковый ток |
3.2 A | ||
+ 24 В реле |
Номинальный ток(1) |
0.5 A | |
Пиковый ток |
0.6 A | ||
+ 24 В датчики (3) |
Номинальный ток(1) |
0.4 A | |
Пиковый ток |
0.6 A | ||
Общая мощность (4) |
Номинальная |
24 Вт | |
Пиковая |
32 Вт | ||
Изоляция |
Диэлектрическая прочность |
первичные цепи |
2500 В 50/60 Гц |
вторичные цепи |
Таблица 8.8
Источники питания постоянного тока
Тип ПЛК |
TSX 37-10/21/22 | ||
Первичные цепи |
Номинальное напряжение |
24 В | |
Ограничения напряжения (включая пульсации) |
19-30 В 19-34 В (3) | ||
Пиковое/пиковые пульсации |
5 % от Un..F=90Гц до 1 кГц | ||
Потребление тока |
2 A | ||
Пусковой ток (2) |
< 60 A | ||
Вторичные цепи |
+ 5 В пост. тока |
Номинальный ток(1) |
2.8 A |
Пиковый ток |
3.2 A | ||
Общая мощность (4) |
Номинальная |
16 Вт | |
Пиковая |
18 Вт | ||
Изоляция |
Диэлектрическая прочность |
первичные цепи |
не изолирован |
вторичные цепи |
(1) Номинальные токи соответствуют потреблению 2/3 одновременно активных входов-выходов. Источник питания может нормально функционировать без провалов на пиковой мощности, соответствующей 100% активности входов-выходов.
(2) Это значение показывает, что цепи питания должны выдерживать пусковой ток 60 А, что необходимо учитывать при включении нескольких устройств одновременно, или при выборе устройств защиты.
(3) Для источников питания переменного тока количество питаемых от них датчиков на напряжение 24 В не должно превышать 100 для базового шасси. В случае превышения этого количества необходим внешний источник питания.
(4) Общая мощность не является суммой мощностей максимального количества выходов, допускаемых в конфигурации. Она рассчитывается применительно к конфигурации, соответствующей оптимальному использованию ПЛК.
Защита источников питания
Источники питания, встроенные в TSX 37-10, TSX 37-21 и TSX 37-22, защищены от перегрузок и коротких замыканий. Короткие замыкания и перегрузки в цепях питания датчиков 24 В не отражаются на других цепях. Напряжение в цепях питания датчиков 24 В восстанавливается, когда причина сбоя исчезает.
Служебные сигналы
Если во время работы напряжение питания ПЛК вне допустимых пределов, генерируется специальный сигнал (Power Fail - Сбой питания).
Источник питания программного терминала
Напряжение питания + 5 В постоянного тока, подаваемое ПЛК на терминальный порт, не обеспечивает достаточной мощности для питания карманного программного терминала с очень низким потреблением (< 200 мA).
Процессорные модули
Процессорные модули отличаются производительностью и функциональными возможностями. Характеристики процессорных блоков 37-10, 37-21 и 37-22 приведенные в табл. 8.9.
Таблица 8.9.
Характеристики процессоров TSX 37
Тип ПЛК |
TSX 37-10 |
TSX 37-21 |
TSX 37-22 | |||
Функции |
К-во дискр. вх-вых ПЛК + удаленные TSX 07 ПЛК+ удаленные AS-i шины |
268 408 |
332 472 |
332 472 | ||
К-во встроенных UNI-TELWAY соединений |
1 |
1 |
1 | |||
Коммуникационные модули |
0 |
1 |
1 | |||
Астрономические часы |
нет |
да |
да | |||
Встроенные аналог. вх-вых |
нет |
нет |
да | |||
Встроенные счетчики |
500 Гц |
да |
да |
да | ||
10 кГц |
нет |
нет |
да | |||
Память |
Внутр. энергонезавис. RAM: программа (100% Булевск) данные константы |
14K слов 4.7/2.7 Kинст. 1 K слов (2) 128 слов (2) |
20 K слов 7.9/4.5 Kинстр. 2 K слов (2) 128 слов (2) |
20 K слов 7.9/4.5 Kинст. 2 K слов (2) 128 слов (2) | ||
Встроенная Flash Eprom |
16 K слов (3) |
16 K слов (3) |
16 K слов (3) | |||
Карта PCMCIA 32 K16 программа (100% Бул.) (1) данные (во внутр. RAM) константы (4) |
----- ----- ----- ----- |
32 K слов 18.5/10.5 Kин. 17.5 K слов 128 слов (2) |
32 K слов 18.5/10.5 Kин. 17.5 K слов 128 слов (2) | |||
Карта PCMCIA 64 K16 |
64 K слов |
64 K слов |
64 K слов | |||
программа (100% Бул.) |
40/22 Kинстр. |
40/22 Kинстр. |
40/22 Kинстр. | |||
данные (во внутр. RAM) |
17.5 K слов |
17.5 K слов |
17.5 K слов | |||
константы (5) |
128 слов |
128 слов |
128 слов | |||
Время вып. Кинстр (7) |
RAM (100% Булевские) |
0.3 мс |
0.15 мс |
0.15 мс | ||
PCMCIA (100% Булевские) |
----- |
0.225 мс |
0.225 мс | |||
Системные затраты времени |
1.9 мс |
1.6 мс |
2.3 мс | |||
Структура приложения |
Основная задача |
1 |
1 |
1 | ||
Быстрая задача |
1 |
1 |
1 | |||
Обработка событий |
1 8 |
1 16 |
1 16 | |||
Функциональные блоки |
Таймеры |
64 (6) |
64 (6) |
64 (6) | ||
Счетчики |
32 |
32 |
32 |
(1) Значение 1 соответствует программе на языке Список Инструкций. 2 – на языке Лестничных диаграмм.
(2) Значение по умолчанию, может быть увеличено в случае необходимости.
(3) 15 K слов используется для копии приложения + 1 K слов для копии %MW .
(4) Может быть увеличено до 24.5 K слов.
(5) Может быть увеличено до 32 K слов.
(6) Максимум 16 таймеров с дискретностью 10 мс.
(7) Исключая системные затраты времени и управление входами-выходами.
Дискретные входы-выходы
Модули дискретных входов-выходов, устанавливаемые в шасси (рис. 8.18).
Рис. 8.18. Шасси для установки дискретных входов-выходов
Дискретные модули входов-выходов (I/O) отличаются не только форматом (стандартные и полуформатные), но и количеством каналов (от 4 выходов до 64), типом входов (постоянного или переменного тока), типом выходов (транзисторные или релейные) и подключением (винтовая клеммная колодка или HE10 соединитель).
Таким образом:
модули постоянного тока (24 V DC) поставляются как с соединением "под винт", так и с соединителями HE10, за исключением выходного модуля 24 V DC/2 A и модулей на 32 входа и 32 выхода, которые имеют только подключение "под винт" и модуля высокой плотности на 64 входа-выхода, который имеет только НЕ 10 соединители.
другие модули, включая модули переменного тока АС и/или релейные выходы всегда, оборудованы винтовой клеммной колодкой.
Удаленные дискретные модули входов – выходов (рис. 8.19).
Рис. 8.19. Подключение удаленных модулей входов-выходов
Использование удаленных модулей I/O, в качестве которых применяются ПКЛ типа Nano. Использование в качестве удаленных входов-выходов до 4 TSX 07 позволяет увеличить расстояние до входов-выходов (до 200 метров) и увеличить их количество в конфигурации.
Модуль связи шины AS-i TSX SAZ 10 дает возможность управлять 124 входными и 124 выходными распределенными битами для более чем 31 ведомых устройств с учетом ограничения 4 входных и 4 выходных бит на одно устройство. Максимальная длина шины ограничена 100 метрами (рис. 8.20).
Дискретный модуль безопасности
Полуформатный модуль безопасности TSX DPZ 10D2A (рис. 8.21) выполняет полную диагностику схем безопасности. Он осуществляет контроль работы оборудования в соответствии с требованиями стандартов по безопасности EN 954-1, EN 418 и EN 60204-1. По сути дела модуль безопасности является комбинированным УВВ с интеллектуальными свойствами.
Рис. 8.20 Подключение Mikro AS-i шине.
Рис. 8.21. Модуль безопасности
Принципы построения схем с повышенными требованиями безопасности на базе ПЛК Micro состоит в следующем. Например, необходимо обеспечить включение электромотора с соблюдением требований безопасности, которые проверяются датчиками Д1 – Д4 с контактами 11; 21; 31; 41соответственно. Коммутация силовой цепи производится реле Р1 и Р2, контакты которых включены в цепь электромотора по схеме "И". Включение реле Р1 и Р2 производится с выходов 2 и 3 безопасного модуля после получения от процессора соответствующей команды. При этом безопасный модуль (рис. 8.22) проверяет состояние каждого из контактов 11, 21, 31, 41датчиков Д1 – Д4 и состояние цепи, образованной контактами 1, 2, 3, 4. После возбуждения Р1 и Р2 проверяется замкнутое состояние их фронтовых контактов. Возможны различные варианты включения контактов датчиков к безопасному модулю в зависимости от логики схемы и конструкции датчиков.
Рис. 8.22 Пример включения трехфазного электродвигателя с применением безопасного модуля
Аналоговые входы-выходы
Аналоговые модули TSX.37 отличаются количеством каналов, их характеристиками и диапазоном измерения.
ПЛК TSX.37-22 (рис. 8.23) имеет 8 аналоговых 0–10 В 8-битовых входов и 1 аналоговый 0–10 В 8-битовый выход, эталонный 10 В выход, обеспечивая экономичное решение целого ряда прикладных задач.
Рис. 8.23. Внешний вид ПЛК TSX.37-22
Эти входы могут быть использованы совместно с модулем корректировки и адаптации, который позволяет:
ручную регулировку переменных напряжений посредством 4-х потенциометров,
преобразование сигнала 4–20 мА в 0–10 В,
подключение дискретных сигналов 24 В (тип 1) к аналоговым входам.
Модули аналоговых входов и выходов могут быть установлены во все типы ПКЛ, обеспечивая высокую точность. Они отличаются по количеству каналов (от 2 до 8) и типам входов-выходов (уровень напряжения или тока, термомодули и др.). Подключение – посредством винтовой клеммной колодки (рис. 8.24).
Рис. 8.24. Аналоговые входы-выходы ПЛК Mikro
Счетные каналы
ПЛК TSX 37 позволяет использовать три варианта организации счета:
с использованием дискретных входов первого модуля;
с использованием встроенных в ПЛК TSX 37-22 счетных каналов;
с использованием специализированных счетных модулей (TSX CTZ 1A/2A, TSX CTZ 2AA), которые могут быть установлены в доступный слот (рис. 8.25, рис. 8.26).
Рис.8.25. Специализированный счетный модуль TSXCTZ1A/2A
Рис. 8.26. Специализированный счетный модуль TSXCTZ2AA
Первые четыре входа дискретного модуля, установленного в первом слоте ПЛК, обеспечивают два 500 Гц реверсивных счетных канала.
В ПЛК TSX 37-22 встроены два накапливающих 10 кГц счетных канала, которые также снабжены функциями сброса, предварительной установки и обнуления счетчиков.
Счетные модули (прямые, обратные, реверсивные счетчики) отличаются по количеству каналов, граничной частоте (40 кГц или 500 кГц), типу и количеству соответствующих логических сигналов (рис. 8.27).
Рис. 8.27. Счетные модули TSX 37-22