9.5. Определение необходимого количества модулей ввода-вывода
Исходными данными для определения типа модулей ввода являются:
Характер сигнала: дискретный или аналоговый;
Переменный или постоянный ток?;
Величина напряжения входного сигнала;
Необходимость изоляции по питанию;
Прочие требования.
Исходные данные для выбора модуля вывода:
Характер сигнала: дискретный или аналоговый;
Постоянный или переменный ток;
Величина коммутируемого в цепи тока (мах. и номинальное значения);
Требования по изоляции выходных цепей;
Необходимая полярность питания (для постоянного тока);
Требования по быстродействию;
Прочие требования.
В процессе выбора типа модуля наибольшие трудности возникают при решении вопроса об изоляции цепей. Приведем некоторые пояснения. Внешние цепи контроллера по входу и выходу подключаются к датчикам и исполнительным устройствам системы управления. Эти цепи могут иметь разное питание, особенно это характерно для устройств сигнализации, централизации и блокировки, у которых каждый тип датчика и исполнительного устройства питается от отдельного источника. Задача состоит в том, чтобы при подключении контроллера его цепи не объединили внешние источники питания объектов. На рисунке 9.9 показано два варианта подключения датчиков Д1-Д4. В схеме без изоляции все четыре датчика подключены к одному источнику, а в схеме без изоляции – каждый датчик к своему. В этом случае гальванической связи между датчиками нет. Аналогично и по выходу, однако здесь кроме изоляции для сигналов постоянного тока нужно учитывать и полярность напряжения. Модули со структурой выходных транзисторов р-n-р выдают в нагрузку плюсовую полярность, а модули n-р-n соответственно минусовую. Релейные выходы не критичны к роду тока и знаку приложенного напряжения, но они имеют ограниченный ресурс и не рекомендуются при работе с индуктивной нагрузкой. Расчет потребного количества модулей ввода-вывода производится после подсчета входных и выходных сигналов.
Рис. 9.9. Подключение входных и выходных цепей
При определении числа входных и выходных сигналов расчет ведется по каждому из типов объектов управления и контроля, приведенных в табл. 9.1 и 9.2. Вначале руководствуясь данными указанных таблиц, определяют, сколько необходимо входов и выходов по каждому объекту. При этом необходимо учитывать также и схему подключения с учетом выбранной ранее конфигурации входных и выходных цепей на рис. 9.7 и рис. 9.8. Это означает что реальное число входов и выходов будет большим, чем то которое было определено раньше. Кроме этого, в схемах увязки по входу могут использоваться выводы, а для схем увязки по выходу – входы, которые также нужно учесть при расчете.
Расчет усложняется при использовании модулей с различной полярностью сигналов, комбинированных и других модулей, с нестандартным числом входов и выходов.
Компоновка структуры выполняется по результатам расчета количества модулей и с учетом выбранной ранее структуры: одно, двухканальная и т. п. Необходимо также учитывать и выбранный тип контроллера. В малых МК количество входов-выходов, как правило, постоянно, поэтому можно говорить только об определении их числа для поставленной задачи. Рассмотрим более часто встречающуюся ситуацию, когда разработчик имеет дело с программно-логическим комплексом средней и большой производительности. Такие контроллеры всегда свободно конфигурируются, т. е. в их структуре может быть различное количество модулей. Модули устанавливаются в каркасах или на панелях с разъемами. Каждый каркас или панель вмещает определенное число модулей. Не забывайте, что кроме основного базового каркаса есть еще и расширение. Выберите наиболее приемлемую конструкцию каркаса или панели и определите их общее количество. При этом необходимо учитывать возможности контроллера и не уходить за пределы, рекомендованные для каждого типа. Помните, что чем больше модулей и сложнее программа, тем более производительный должен быть процессорный блок. Если все же окажется, что несмотря на все усилия, все модули в конфигурацию не вмещаются, то возможны два варианта решения проблемы:
Переход на более производительный МК;
Если МК выбран достаточно мощным, используйте его возможности: сетевые структуры, распределенный ввод/вывод и другие возможности, описанные здесь и в специальной литературе.