19. Программируемые логические контроллеры, программируемые компьютерные контроллеры, однокристальные микроконтроллеры
Термином программируемый микропроцессорный контроллер (ПМК) обозначают изделия группы устройств преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления, реализованных на базе микропроцессорной техники и являющихся по сути специализированными управляющими микроЭВМ для работы в локальных и распределенных системах управления в реальном времени в соответствии с фиксированным набором рабочих программ, размещенным в ПЗУ, а не в ОЗУ
Контроллеры и микроконтроллеры
Контроллер – устройство, предназначенное для получения в реальном времени информации с датчиков, преобразования ее и обмена с другими компонентами системы автоматизации (компьютер оператора, монитор, база данных и т.д.), а так же для управления исполнительными механизмами. Предназначены для автоматизации технологического оборудования и построения устройств локального управления.
Задачи, выполняемые контроллерами:
1. сканирование датчиков;
2. выполнение вычислительных операций (для регулирования и контроля используются стандартные алгоритмы из Теории Управления);
3. управление исполнительными механизмами;
4. организация интерфейса с оператором (клавиатура, индикатор);
5. отображение текущего состояния на индикаторах типа ЖКИ или ВЛИ;
6. диагностика системы с целью предупреждения аварийной ситуации;
7. осуществление безопасного пуска и останова системы и защита от неправильных действий персонала, защита от сбоев оборудования.
Основные достоинства контроллеров:
1. Высокая надёжность.
2. Универсальность и гибкость.
3. Детерминированность и предсказуемость.
Критерии выбора контроллеров:
1. Стоимость системы.
2. Возможность работ её в реальном времени
3. Надежность.
4. Вычислительная мощность.
5. Сложность проведения инсталляционных работ и сервисного обслуживания.
6. Возможность подключения к информационной сети.
7. Графическая визуализация процессов.
Микроконтроллер - программируемое устройство логического управления, построенное на базе МП-набора.
По своему назначению – областям проблемной ориентации – ПМК бывают:
1. микроконтроллерами, предназначенными для замены устройств электро-автоматики на крупносерийном и массовом производстве – релейных и логических схем, командных аппаратов; такие ПМК логического типа появились на базе развития и слияния средств вычислительной техники на микропроцессорах, релейной бесконтактной автоматики и циклового программного управления технологическим оборудованием, и именно логические ПМК положили начало в ряду программируемых контроллеров;
2. микроконтроллерами, предназначенными для реализации алгоритмов регулирования, динамического и нелинейного преобразования аналоговых и дискретных сигналов в системах автоматического регулирования; такие ПМК регулирующего типа заменяют аналоговые, импульсные и цифровые регуляторы;
3. микроконтроллерами координирующего типа, предназначенными для реализации функций программных задатчиков, специальных алгоритмов логико-командного управления периферийными устройствами, функций координирующей микроЭВМ в распределенном управлении (ведущий контроллер).
Программируемый контроллер для решения логических задач - ломи-конт. Ряд задач, решаемых АСУ ТП, таких, как пуск и остановка агрегатов, распознавание аварийных ситуаций, защита, управление мнемонической схемой, позиционное регулирование, являются типичными логическими задачами. Устройства, рассчитанные на обработку двухпозиционных сигналов с системой команд, ориентированные на решение логических задач - программируемые логические контроллеры.
Функциональная схема программируемого логического контроллера (рис.13.1) содержит: коммутатор входных двухпозиционных сигналов КДС; оперативную память ОП; блок реализации временных задержек Т; блок логической обработки БЛ; распределитель выходных двухпозиционных сигналов РДС; постоянную память ПП; двоичный счетчик адресов постоянной памяти СЧ; блок формирования управляющих строб - сигналов БУ.
Аргументы, необходимые для вычисления значений функций при выполнении программы, могут быть получены не только с выхода КДС, но и из ОП или Т, а вычисленные значения функций направлены не только в РДС, но и по определенному адресу ОП или Т.
|
Контроллер на базе персонального компьютера
Контроллеры на базе PC (PC based control), как правило, управляют сравнительно небольшими замкнутыми объектами Общее число входов/выходов контроллера на базе PC обычно не превосходит нескольких десятков соединений, а набор функций предусматривает либо сложную обработку измерительной информации с расчетом нескольких управляющих команд, либо вычисления по специализированным формулам, аргументами которых выступают измеряемые величины.
В общих терминах можно указать следующие условия, очерчивающие область применения контроллеров на базе PC в промышленности:
выполняется большой объем вычислений за достаточно малый интервал времени при небольшом количестве входов и выходов объекта (необходима большая вычислительная мощность);
средства автоматизации работают в окружающей среде, не отличающейся от условий работы офисных персональных компьютеров;
операторам практически не требуется мощная аппаратная поддержка работы в критических условиях, которая обеспечивается обычными контроллерами. К функциям такой поддержки относятся: глубокая диагностика работы вычислительных устройств, меры автоматического резервирования, в т.ч. устранение неисправностей без останова устройства (использование жесткого малого времени цикла контроллера), модификация программных компонентов во время работы системы автоматизации и т. д.
Контроллер выполняет нестандартные функции, которые целесообразно / программировать не на специальном технологическом языке, а на обычном языке программирования высокого уровня, типа C++, Pascal.