
- •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
В комплект оборудования входит 10 типов модулей питания. В основном они отличаются питающим напряжением (табл. 8.12). Характерно, что источники, питающиеся переменным током, функционируют при довольно значительном разбросе питающего напряжения от 115 до 230 В. Это качество представляется весьма полезным в связи с имеющей место нестабильностью напряжения сетевого питания на линиях промышленных производств. Источники питания постоянного тока охватывают диапазон напряжений, которые применяются в промышленности и на транспорте: 24 В, 48/60 В, 125 В.
В контроллере может устанавливаться как один основной источник питания, так и резервный для систем с более жесткими требованиями по надежности. Дополнительный источник питания может устанавливаться и в случае, если потребляемый ток превышает Iномодного источника (рис. 8.29).
Рис. 8.29. Установка резервного источника питания
Основные параметры модулей питания TSXQuantumсведены в табл. 8.12.
Таблица 8.12
Характеристики источников питания TSXQuantum
Обозначение модуля |
Напряжение питания, В |
Тип |
Потребляемый ток, А |
Время перерыва питания max, мc |
140 CPS111 00 |
Перем. 115/230 |
основной |
3 А |
8 |
140 CPS114 10 |
Перем. 115/230 |
основной |
8 А |
8 |
140 CPS124 00 |
Перем. 115/230 |
резервный |
8 А |
8 |
140 CPS211 00 |
24 пост. |
основной |
3 А |
20 |
140 CPS214 00 |
24 пост. |
основной |
8 А |
1 |
140 CPS224 00 |
24 пост. |
резервный |
8 А |
1 |
140 CPS414 00 |
48/60 пост. |
основной |
8 А |
13 |
140 CPS424 00 |
48/60 пост. |
резервный |
8 А |
13 |
140 CPS511 00 |
125 пост. |
основной |
3 А |
1 |
140 CPS524 00 |
125 пост. |
резервный |
8 А |
1 |
Общая точка у источников электропитания постоянного тока всегда соединяется с минусовым проводом. Модули 214 00, 224 00, 414 00 и 424 00 при потере питания выдают сигнал тревоги. Выбор типа модуля питания и их качества определяется расчетом токов потребляемых модулями конфигурации. Для защиты от кратковременного перерыва питания к клеммам 5 и 6 PSподключают конденсатор, обеспечивающий стабилизацию питания в интервале от 10 до 100 мс.
Модули ввода-вывода
В каталоге производителя (1998 г.) представлены данные по 37 модулям. В нем имеются устройства дискретного ввода-вывода сигналов постоянного и переменного тока, аналоговые модули ввода и комбинированные. Максимальное количество подключаемых цепей к одному блоку составляет 32 (рис. 8.30). Имеются модули с изоляцией цепей по входу и выходу. Последнее обстоятельство очень важно в тех случаях, когда контроллер подключается к объекту управления и контроля, имеющему несколько полюсов питания. Подобная ситуация характерна для систем железнодорожной автоматики, у которых схемы датчиков и исполнительных устройств получают питание от большого числа шин питания, объединять которые нельзя.
Рис. 8.30. Модуль ввода-вывода с разъемом
Модули дискретного ввода сигналов переменного тока рассчитаны на напряжения 24, 48, 115 и 230 В, а постоянного тока соответственно на 5, 24, 10–60 и 125 В. Число каналов 16 или 32 за исключением 140 DDI 673 00 имеющего 24 канала. Входы модулей могут иметь изоляцию внешних цепей друг от друга, либо эти цепи объединяются в группы, и тогда имеет место изоляция между группами. В группах, как правило, по восемь цепей, реже две (табл. 8.13 и 8.14). Данные о величине потребляемого тока, скорее всего, относятся к модулю в целом, а не к отдельной его цепи. Справедливость последнего утверждения подтверждается номиналом резистора на входе цепи около 2.5 кОм. Примеры подключения внешних цепей к модулям дискретного ввода переменного и постоянного тока показаны на рис. 8.31 и 8.32. Модуль 140 DDI 153 10 предназначен для стыкования с элементами ТТЛ логики без согласующих элементов.
Таблица 8.13
Характеристики модулей дискретного ввода TSXQuantum
Обозначение модуля |
Число каналов |
Напряжение, В |
Количество каналов в группе |
Изоляция цепей |
Потребляемый ток, mА | |
Пост. |
Перем. | |||||
140 DAI 340 00 |
16 |
|
24 |
1 |
Изолированы |
180 |
140 DAI 353 00 |
32 |
|
24 |
8 |
По группам |
250 |
140 DAI 440 00 |
16 |
|
48 |
1 |
Изолированы |
180 |
140 DAI 453 00 |
32 |
|
48 |
8 |
По группам |
250 |
140 DAI 540 00 |
16 |
|
115 |
1 |
Изолированы |
180 |
140 DAI 543 00 |
16 |
|
115 |
8 |
По группам |
180 |
140 DAI 553 00 |
32 |
|
115 |
8 |
По группам |
250 |
140 DAI 740 00 |
16 |
|
230 |
1 |
Изолированы |
180 |
140 DDI 153 10 |
32 |
5 (TTL) |
|
8 |
По группам |
170 |
140 DDI 353 00 |
32 |
24 |
|
8 |
По группам |
330 |
140 DDI 353 10 |
32 |
24 |
|
8 |
По группам |
330 |
140 DDI 841 00 |
16 |
10 – 60 |
|
2 |
По группам |
200 |
140 DDI 853 00 |
32 |
10 – 60 |
|
8 |
По группам |
300 |
140 DDI 673 00 |
24 |
125 |
|
8 |
По группам |
200 |
Таблица 8.14
Характеристика модулей дискретного вывода TSXQuantum
Обозначение модуля |
Число каналов |
Напряжение, В |
Количество каналов в группе |
Изоляция цепей |
Потребляемый ток, А | |
Пост. |
Перем. | |||||
140 DAO 840 00 |
16 |
|
24 – 230 |
1 |
Изолированы |
4 |
140 DAO 840 10 |
16 |
|
24 – 115 |
1 |
Изолированы |
4 |
140 DAO 842 10 |
16 |
|
115 – 230 |
4 |
По группам |
4 |
140 DAO 842 20 |
16 |
|
24 – 48 |
4 |
По группам |
4 |
140 DDO 153 10 |
32 |
5(TTL) |
|
8 |
По группам |
0.5 |
140 DDO 353 00 |
32 |
24 |
|
8 |
По группам |
0.5 |
140 DDO 353 10 |
32 |
24 |
|
8 |
По группам |
0.5 |
140 DDO 843 00 |
16 |
10 – 60 |
|
8 |
По группам |
2.0 |
140 DDO 885 00 |
12 |
24 – 125 |
|
2 |
По группам |
0.75 |
140 DRA 840 00 |
16 |
релейный |
1 |
Изолированы |
2.0 | |
140 DRC 830 00 |
8 |
релейный |
1 |
Изолированы |
5.0 |
Изоляция по группам
Рис. 8.31 Схема подключения внешних цепей к модулям дискретного ввода переменного тока
Дискретные модули вывода (табл. 8.14) подразделяются на бесконтактные и релейные. Бесконтактные выходы более целесообразно использовать в тех случаях, когда необходимо обеспечить быстродействие, большее число срабатываний или работу на реактивную нагрузку. Все релейные выходы имеют изоляцию цепей, а бесконтактные могут изолироваться между каналами и между группами по 4 и 8 цепей, реже по 2, как у модуля 885 00.
Выходные модули переменного тока обеспечивают подключение до 16 каналов, а постоянного до 32. Релейные выходы всегда имеют меньшее число каналов (8 или 16) по сравнению с бесконтактными. Это объясняется большими габаритами реле и соответственно меньшим их количеством на печатной плате.
Рис. 8.32 Схема подключения внешних цепей к модулям дискретного ввода постоянного тока
Имеется два типа релейных модулей с контактом, работающим на замыкание, и тройниковым контактом (рис. 8.33).
Рис. 8.33. Схемы выходных цепей релейных модулей вывода
При отсутствии команды от контроллера в модуле вывода замкнут общий и тыловой контакты, а когда такая команда будет подана – замыкаются общий и фронтовой. Если используется DRA 840 00, то работа осуществляется по принципу “контакт разомкнут” – “контакт – замкнут” (соответственно). Наличие тройникового контакта позволяет осуществить контроль его состояния. Например, если замкнут общий и фронтовой контакт, то общий и тыловой должен быть разомкнут и наоборот.
Модули вывода с изоляцией по группам предусматривают установку плавких предохранителей для защиты от перегрузок (рис. 8.34). Кроме этого, отдельные модули имеют электронную защиту выходных цепей от короткого замыкания в монтаже и нагрузке. Модель 140 DDO 153 10 имеет возможность непосредственного подключения к ТТЛ логике с напряжением питания 5В постоянного тока.
Рис. 8.34 Фрагменты подключения внешних цепей к модулям вывода постоянного и переменного тока