Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Одесский национальный политехнический университет

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО КУРСУ

«Локальные системы автоматики»

Одесса ОНПУ

2012

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Одесский национальный политехнический университет

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО КУРСУ

«Локальные системы автоматики»

для студентов специальности 7.09.02.07 и 7.09.14.02 дневной и заочной формы обучения

“Компьютеризированные системы автоматики и управления”

Утверждено

на заседании кафедры

компьютеризованных

систем управления

Протокол № от

Одесса ОНПУ 2010

Конспект лекций по курсу «Локальные системы автоматики» для студентов специальности 7.09.02.07 и 7.09.14.02 дневной и заочной формы обучения.

/ Сост. Денисенко Т.А. Одесса:

ОНПУ, 2012

Составители: Денисенко Татьяна Александровна

Кандидат технических наук, доцент.

СОДЕРЖАНИЕ

1	Государственная система приборов и средств автоматизации (ГСП)	5
1.1	Основа построения ГСП	5
1.2	Функциональная структура систем автоматического контроля, управления и регулирования	8
1.3	Структура ГСП (электрическая ветвь)	9
2	Системотехнический анализ структур автоматизированных технологических комплексов (АТК)	12
2.1	Структура АТК информационного типа	12
2.2	Структура АТК информационно-советующего типа	15
2.3	Структура АТК прямого цифрового управления	17
3	Промышленные микропроцессорные контроллеры	20
3.1	Общая характеристика, принципы построения	20
3.2	Промышленные стандартные контроллеры фирмы SIEMENS семейства SIMATIC	22
3.3	Основы программирования на языке SТЕР 7	24
3.3.1	Формы представления программы	24
3.3.2	Основные понятия	24
3.3.3	Условные обозначения в STЕР 7	28
3.3.4	Пример проектирования программы	33
3.4	Промышленные микроконтроллеры координирующего типа	61
3.5	Регулирующий микропроцессорный контроллер (РЕМИКОНТ)	64
4	Цифровые интерфейсы, используемые в автоматизированных системах управления	68
4.1	Термины и определения	66
4.2	Основные разновидности структур и интерфейсов	69
4.3	Основные признаки интерфейсов	71
4.4	Общемагистральный канал	76
4.5	Интерфейс программного обмена данными ЦВМ с объектами	77
4.6	Приборный интерфейс (МЭК)	82
		82

1 Государственная система приборов и средств автоматизации

1. Основа построения ГСП

В основе построения Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации лежит применение – общих технических принципов.

К этим принципам относятся:

1.Стандартизация функциональной структуры (т.е. функциональный состав частей системы, связи между ними) системы автоматического контроля, управленияи регулирования.

2.Стандартизация связей между системами и внутри систем (информационных, т.е. кодов, языков; энергетических – параметров источников энергии; вещественных – соединительных и монтажных разъемов).

3.Стандартизация конструктивных форм (функциональных элементов - стандарт на модули, блоки; агрегатно- блочно- модульное построение приборов и функциональных устройств, входящих в системы).

4.Стандартизация основных технических требований на свойства изделий и условия их использования.

Вышеперечисленные принципы могут быть дополнены стандартизирующей терминологией и утверждением общей классификацией приборов и технических средств приема, передачи, хранения, обработки и использования информации для целей измерительной и вычислительной техники и автоматического управления, а также унификацией (стандартизацией) технических документов на проведение научных исследования и опытно-конструкторских разработок, и т.д.

Основная идея ГСП заключается в том, что при построении автоматизированных систем управления используются типовые алгоритмы измерения , контроля, диагностики, управления, реализуемые на ограниченном базисе технических средств, которые могут компоноваться методом агрегатирования.

В основе ГСП лежит принцип агрегатирования.

Применение принципа агрегатирования в ГСП предусматривает построение более сложных систем унифицированных изделий методом их стыковки и наращивания.

Важное преимущество агрегатирования связано с возможностью совершенствования отдельных изделий ГСП без полного их обновления.

Необходимость автоматизации современных сложных производ­ственных процессов привела к созданию различных систем автоматических устройств, выполняющих функции контроля, регулирования или управления.

Функциональными задачами приборов и устройств, входящих в системы автоматического контроля, регулирования и управления являются:

• получение контрольной информации об изменении параметров в технологическом процессе;

• передача контрольной информации;

• преобразование контрольной информации, сравнение ее с программой, формирование командной информации;

• передача командной информации;

• использование командной информации для оказания необ­ходимого воздействия на технологический процесс (путем изменения потоков энергии или материалов или изменения рабочих характеристик ).

• ( В зависимости от выполняемых функциональных задач , перечисленных выше, все технические средства ГСП деляться на 5 функциональных групп)

• выполнение указанных функций возможно, если информация будет условно, но вполне однозначно связана с какой-то физической величиной (параметром). Такая физическая величина (параметр) вещественная или энергетическая, условно выбранная для передачи необходимых сведений, называется сигналом. Для систем автоматического управления в качестве сигнала выбираются энергетические параметра, так как они позволяют осуществлять передачу на расстоянии, преобразование, сравнение, получение новых сигналов.

Сигналы могут быть непрерывными, когда их длительность не ограничивается, и прерывистыми (дискретными), когда их длительность (постоянная или переменная) ограничена некоторыми заданными значениями.

В качестве непрерывных сигналов выбираются:

при электрической энергии - величина напряжения или тока при постоянном токе; величина напряжения, тока, частоты или фазы (либо соотношения этих величин) при переменном токе:

при использовании энергии сжатого газа или жидкости - величина давления в газе или жидкости;

при использовании механической энергии величина усилия (или момента), скорости (угловой скорости), линейного перемещения (углового перемещения).

В качестве прерывистых (дискретных) сигналов выбираются:

при электрической энергии в случае постоянного тока: величина амплитуды напряжения или тока, длительность импульса, длительность паузы (фаза импульса), частота импульсов, число импульсов, сочетание импульсов, имеющих различные признаки (код); в случае переменного тока: амплитуда напряжения или тока, длительность импульса, длительность паузы, частота импульсов, число импульсов, сочетание импульсов, имеющих различные признаки (код), частота переменного тока, заполняющего импульс, фаза первого периода переменного тока, заполняющего импульс.

Прерывистые (дискретные) сигналы при других видах энергии пока используются только в пневматических устройствах дискретного действия. И в этом случае при прерывистых (дискретных) сигналах можно в соответствии с изменением информации менять амплитуду и длительность импульса, длительность паузы между импульсами, частоту импульсов, число импульсов, сочетание импульсов с различными признаками (т.е. с различной амплитудой, длительностью числом и т.п.).

В процессе получения, передачи преобразования, сравнения и использования информации приходиться производить ряд операций с сигналом:

1) преобразование контролируемой величины в сигнал (датчики);

2) преобразование:

а) сигнала одного рода энергии в сигнал другого рода энергии (эектро-механическое преобразование, термо-электрическое преобразование, фото-электрическое преобразование) ;

б) сигнала непрерывного в дискретный или обратно (АЦП,ЦАП);

в) величины энергии сигнала(усилители);

г) пределов изменения величины сигнала (масштабирование);

д) вида функциональной связи между входным и выходным сигналами (функциональные преобразователи, счетно-решающие элементы);

3) хранение сигналов (элементы памяти);

4) создание программных сигналов(задатчики);

5) сравнение контрольных и программных сигналов и формирование командного (управляющего) сигнала (схемы сравнения);

6) логические операции(логические элементы);

7) распределение сигналов по различным направлениям соединениям, путям передачи(распределители, коммутаторы);

8) использование сигналов для воздействия на управляемый процесс (исполнительные элементы).

Выполнение указанных операций производится с помощью элементов автоматической аппаратуры. Элементом(автоматической аппаратуры) называется простейшая конструктивно целостная ячейка, выполняющая одну определенную операцию с сигналом.

Автоматическим устройством(прибором, аппаратом) называется схемно-конструктивное соединение нескольких элементов, необходимое для выполнения функциональных задач.

Системой автоматических устройствназывается их соединение, необходимое для выполнения операций по контролю, управлению или регулированию какого-либо параметра технологического процесса, в соответствии с заданной программой или определенными критериями ведения технологического процесса.