ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 174
Скачиваний: 8
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
проводниками и заземлителями засыпают землей, не содержащей камней и строительного мусора.
4. Изучение принципа работы микроконтроллеров управления (микропроцессорного блока управления).
Контроллером в системах автоматизации называют устройство, выполняющее управление физическими процессами по записанному в него алгоритму, с использованием информации, получаемой от датчиков и выводимой в исполнительные устройства. Для классификации огромного разнообразия существующих в настоящее время контроллеров рассмотрим их существенные различия. Основным показателем программируемого логического контроллера (ПЛК) является количество каналов ввода/вывода. По этому признаку ПЛК делятся на следующие группы:
- нано-ПЛК (менее 16 каналов);
- микро-ПЛК (более 16, до 100 каналов);
- средние (более 100, до 500 каналов);
- большие (более 500 каналов).
По расположению модулей ввода/вывода ПЛК бывают:
- моноблочными, в которых устройство ввода/вывода не может быть удалено из контроллера или заменено на другое. Конструктивно контроллер представляет собой единое целое с устройствами ввода-вывода (например, одноплатный контроллер). Моноблочный контроллер может иметь, например, 16 каналов дискретного ввода и 8 каналов релейного вывода;
- модульные, состоящие из общей корзины (шасси), в которой располагаются модуль центрального процессора и сменные модули ввода/вывода. Состав модулей выбирается пользователем в зависимости от решаемой задачи. Типовое количество слотов для сменных модулей от 8 до 32;
- распределенные (с удаленными модулями ввода/вывода), в которых модули ввода/вывода выполнены в отдельных корпусах, соединяются с модулем контроллера по сети (обычно на основе интерфейса RS-485) и могут быть расположены на расстоянии до 1,2 км от процессорного модуля.
ПЛК – программируемый логический контроллер, представляет собой микропроцессорное устройство, предназначенное для сбора, преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления, имеющий конечное количество входов и выходов, подключенных к ним датчиков, ключей, исполнительных механизмов к объекту управления, и предназначенный для работы в режимах реального времени. Общая структура ПЛК представлена на рисунке 6.
Рис. 6 – Структура ПЛК
Принцип работы ПЛК несколько отличается от «обычных» микропроцессорных устройств. Программное обеспечение универсальных контроллеров состоит из двух частей. Первая часть – это системное программное обеспечение. Проводя аналогию с компьютером можно сказать, что это операционная система, т.е. управляет работой узлов контроллера, взаимосвязи составляющих частей, внутренней диагностикой. Системное программное обеспечение ПЛК расположено в постоянной памяти центрального процессора и всегда готово к работе. Как только включено питание, ПЛК готов взять на себя управление системой уже через несколько миллисекунд. ПЛК работают циклически по методу периодического опроса входных данных.
Рабочий цикл ПЛК включает 4 фазы:
1. Опрос входов;
2. Выполнение пользовательской программы;
3. Установку значений выходов;
4. Некоторые вспомогательные операции (диагностика, подготовка данных для отладчика, визуализации и т. д.).
Выполнение 1 фазы обеспечивается системным программным обеспечением. После чего управление передается прикладной программе, той программе, которая была записана пользователем в память, по этой программе контроллер делает то что необходимо для выполнения технологического процесса, а по ее завершению управление опять передается системному уровню. За счет этого обеспечивается максимальная простота построения прикладной программы – ее создатель не должен знать, как производится управление аппаратными ресурсами. Необходимо знать с какого входа приходит сигнал и как на него реагировать на выходах.
Очевидно, что время реакции на событие будет зависеть от времени выполнения одного цикла прикладной программы. Определение времени реакции – времени от момента события до момента выдачи соответствующего управляющего сигнала – описывается с помощью рисунка 7.
Рис. 7 – Время реакции контроллера
Обладая памятью, ПЛК в зависимости от предыстории событий, способен реагировать по-разному на текущие события. Возможности перепрограммирования, управления по времени, развитые вычислительные способности, включая цифровую обработку сигналов, поднимают ПЛК на более высокий уровень в отличие от простых комбинационных автоматов.
Программируемый логический контроллер включает в себя три входа (дискретные, аналоговые и специальные) и дискретный выход, имеющий два состояния – включен и выключен.
Один дискретный вход ПЛК способен принимать один бинарный электрический сигнал, описываемый двумя состояниями – включен или выключен. Все дискретные входы (общего исполнения) контроллеров обычно рассчитаны на прием стандартных сигналов с уровнем 24 В постоянного тока. Типовое значение тока одного дискретного входа (при входном напряжении 24 В) составляет около 10 мА. Аналоговый электрический сигнал отражает уровень напряжения или тока, соответствующий некоторой физической величине, в каждый момент времени. Это может быть температура, давление, вес, положение, скорость, частота и т. д. Поскольку ПЛК является цифровой вычислительной машиной, аналоговые входные сигналы обязательно подвергаются аналого-цифровому преобразованию (АЦП). В результате, образуется дискретная переменная определенной разрядности. Как правило, в ПЛК применяются 8 - 12 разрядные преобразователи, что в большинстве случаев, исходя из современных требований по точности управления технологическими процессами, является достаточным. Кроме этого АЦП более высокой разрядности не оправдывают себя, в первую очередь из-за высокого уровня индустриальных помех, характерных для условий работы контроллеров. Практически все модули аналогового ввода являются многоканальными. Входной коммутатор подключает вход АЦП к необходимому входу модуля. Стандартные дискретные и аналоговые входы ПЛК способны удовлетворить большинство потребностей систем промышленной автоматики.
Необходимость применения специализированных входов возникает в случаях, когда непосредственная обработка некоторого сигнала программно затруднена, например, требует много времени. Наиболее часто ПЛК оснащаются специализированными счетными входами для измерения длительности, фиксации фронтов и подсчета импульсов.
Например, при измерении положения и скорости вращения вала очень распространены устройства, формирующие определенное количество импульсов за один оборот – поворотные шифраторы. Частота следования импульсов может достигать нескольких мегагерц. Даже если процессор ПЛК обладает достаточным быстродействием, непосредственный подсчет импульсов в пользовательской программе будет весьма расточительным по времени. Здесь желательно иметь специализированный аппаратный входной блок, способный провести первичную обработку и сформировать, необходимые для прикладной задачи величины. Вторым распространенным типом специализированных входов являются входы способные очень быстро запускать заданные пользовательские задачи с прерыванием выполнения основной программы – входы прерываний.
Сегодня российские производители для нефтегазовой промышленности предлагают современный АБАК ПЛК, который разрабатывается в среде разработки на ПК и загружается по защищенному каналу. Быстро и удобно организует обмен данными между компонентами системы; имеет возможность резервирования, «горячей» замены модулей, поканальные гальванические развязки, повышенную устойчивость к электромеханическим помехам, защиту от перенапряжения.
« » 2023 г.
3. Основные результаты выполнения задания учебную практику
4. Изучение принципа работы микроконтроллеров управления (микропроцессорного блока управления).
Контроллером в системах автоматизации называют устройство, выполняющее управление физическими процессами по записанному в него алгоритму, с использованием информации, получаемой от датчиков и выводимой в исполнительные устройства. Для классификации огромного разнообразия существующих в настоящее время контроллеров рассмотрим их существенные различия. Основным показателем программируемого логического контроллера (ПЛК) является количество каналов ввода/вывода. По этому признаку ПЛК делятся на следующие группы:
- нано-ПЛК (менее 16 каналов);
- микро-ПЛК (более 16, до 100 каналов);
- средние (более 100, до 500 каналов);
- большие (более 500 каналов).
По расположению модулей ввода/вывода ПЛК бывают:
- моноблочными, в которых устройство ввода/вывода не может быть удалено из контроллера или заменено на другое. Конструктивно контроллер представляет собой единое целое с устройствами ввода-вывода (например, одноплатный контроллер). Моноблочный контроллер может иметь, например, 16 каналов дискретного ввода и 8 каналов релейного вывода;
- модульные, состоящие из общей корзины (шасси), в которой располагаются модуль центрального процессора и сменные модули ввода/вывода. Состав модулей выбирается пользователем в зависимости от решаемой задачи. Типовое количество слотов для сменных модулей от 8 до 32;
- распределенные (с удаленными модулями ввода/вывода), в которых модули ввода/вывода выполнены в отдельных корпусах, соединяются с модулем контроллера по сети (обычно на основе интерфейса RS-485) и могут быть расположены на расстоянии до 1,2 км от процессорного модуля.
ПЛК – программируемый логический контроллер, представляет собой микропроцессорное устройство, предназначенное для сбора, преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления, имеющий конечное количество входов и выходов, подключенных к ним датчиков, ключей, исполнительных механизмов к объекту управления, и предназначенный для работы в режимах реального времени. Общая структура ПЛК представлена на рисунке 6.
Рис. 6 – Структура ПЛК
Принцип работы ПЛК несколько отличается от «обычных» микропроцессорных устройств. Программное обеспечение универсальных контроллеров состоит из двух частей. Первая часть – это системное программное обеспечение. Проводя аналогию с компьютером можно сказать, что это операционная система, т.е. управляет работой узлов контроллера, взаимосвязи составляющих частей, внутренней диагностикой. Системное программное обеспечение ПЛК расположено в постоянной памяти центрального процессора и всегда готово к работе. Как только включено питание, ПЛК готов взять на себя управление системой уже через несколько миллисекунд. ПЛК работают циклически по методу периодического опроса входных данных.
Рабочий цикл ПЛК включает 4 фазы:
1. Опрос входов;
2. Выполнение пользовательской программы;
3. Установку значений выходов;
4. Некоторые вспомогательные операции (диагностика, подготовка данных для отладчика, визуализации и т. д.).
Выполнение 1 фазы обеспечивается системным программным обеспечением. После чего управление передается прикладной программе, той программе, которая была записана пользователем в память, по этой программе контроллер делает то что необходимо для выполнения технологического процесса, а по ее завершению управление опять передается системному уровню. За счет этого обеспечивается максимальная простота построения прикладной программы – ее создатель не должен знать, как производится управление аппаратными ресурсами. Необходимо знать с какого входа приходит сигнал и как на него реагировать на выходах.
Очевидно, что время реакции на событие будет зависеть от времени выполнения одного цикла прикладной программы. Определение времени реакции – времени от момента события до момента выдачи соответствующего управляющего сигнала – описывается с помощью рисунка 7.
Рис. 7 – Время реакции контроллера
Обладая памятью, ПЛК в зависимости от предыстории событий, способен реагировать по-разному на текущие события. Возможности перепрограммирования, управления по времени, развитые вычислительные способности, включая цифровую обработку сигналов, поднимают ПЛК на более высокий уровень в отличие от простых комбинационных автоматов.
Программируемый логический контроллер включает в себя три входа (дискретные, аналоговые и специальные) и дискретный выход, имеющий два состояния – включен и выключен.
Один дискретный вход ПЛК способен принимать один бинарный электрический сигнал, описываемый двумя состояниями – включен или выключен. Все дискретные входы (общего исполнения) контроллеров обычно рассчитаны на прием стандартных сигналов с уровнем 24 В постоянного тока. Типовое значение тока одного дискретного входа (при входном напряжении 24 В) составляет около 10 мА. Аналоговый электрический сигнал отражает уровень напряжения или тока, соответствующий некоторой физической величине, в каждый момент времени. Это может быть температура, давление, вес, положение, скорость, частота и т. д. Поскольку ПЛК является цифровой вычислительной машиной, аналоговые входные сигналы обязательно подвергаются аналого-цифровому преобразованию (АЦП). В результате, образуется дискретная переменная определенной разрядности. Как правило, в ПЛК применяются 8 - 12 разрядные преобразователи, что в большинстве случаев, исходя из современных требований по точности управления технологическими процессами, является достаточным. Кроме этого АЦП более высокой разрядности не оправдывают себя, в первую очередь из-за высокого уровня индустриальных помех, характерных для условий работы контроллеров. Практически все модули аналогового ввода являются многоканальными. Входной коммутатор подключает вход АЦП к необходимому входу модуля. Стандартные дискретные и аналоговые входы ПЛК способны удовлетворить большинство потребностей систем промышленной автоматики.
Необходимость применения специализированных входов возникает в случаях, когда непосредственная обработка некоторого сигнала программно затруднена, например, требует много времени. Наиболее часто ПЛК оснащаются специализированными счетными входами для измерения длительности, фиксации фронтов и подсчета импульсов.
Например, при измерении положения и скорости вращения вала очень распространены устройства, формирующие определенное количество импульсов за один оборот – поворотные шифраторы. Частота следования импульсов может достигать нескольких мегагерц. Даже если процессор ПЛК обладает достаточным быстродействием, непосредственный подсчет импульсов в пользовательской программе будет весьма расточительным по времени. Здесь желательно иметь специализированный аппаратный входной блок, способный провести первичную обработку и сформировать, необходимые для прикладной задачи величины. Вторым распространенным типом специализированных входов являются входы способные очень быстро запускать заданные пользовательские задачи с прерыванием выполнения основной программы – входы прерываний.
Сегодня российские производители для нефтегазовой промышленности предлагают современный АБАК ПЛК, который разрабатывается в среде разработки на ПК и загружается по защищенному каналу. Быстро и удобно организует обмен данными между компонентами системы; имеет возможность резервирования, «горячей» замены модулей, поканальные гальванические развязки, повышенную устойчивость к электромеханическим помехам, защиту от перенапряжения.
« » 2023 г.
| Обучающийся | | | Кирина А.В |
| | (подпись) | | И.О. Фамилия |
| | |
3. Основные результаты выполнения задания учебную практику
| № п/п | Результаты выполнения задания по практике |
| 1 | Составлено описание объекта исследования – ООО «АСУ ПРО», расположенное г. Оренбург, ул. Черепановых, д.7. Описаны собственник, статус, направления деятельности. Составлен перечень выпускаемой продукции, оказываемых услуг предприятия, включающий системы автоматизации (шкафы управления, системы телемеханики). Составлен перечень нормативной документации предприятия по охране труда, требования пожарной безопасности, правила внутреннего распорядка. Составлена укрупненная схема технологического процесса предприятия на примере автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии. |
| 2 | Определены характеристики АСУ ТП, функционирующей в ООО «АСУ ПРО»: уровень автоматизации, управления, классификационные признаки АСУ ТП, назначение. Составлена схема функциональной структуры АСУ ТП ООО «АСУ ПРО», имеющая различные функциональные подсистемы, каждая из которых решает свой комплекс задач. Составлена схема организационной структуры АСУ ООО «АСУ ПРО», включающая различные подразделения предприятия. |
| 3 | Проанализирована архитектура АСУ ТП ООО «АСУ ПРО». Составлена схема автоматизации АСУ ТП. Составлена укрупненная схема комплекса технических средств АСУ ТП, включающая контроллеры, средства вычислительной техники. |
| 4 | Изучены и описано назначение, внешний вид, принцип работы и характеристики КС и ПЛК. Выявлены аналоги ТС. Изучены требования и составлен перечень нормативных документов, содержащих методы выполнения наладки измерительных и управляющих средств и комплексов, систем и средств контроля, автоматизации и управления, методы осуществления их регламентного обслуживания ТС. |