Сред различните клонове на местната индустрия най -търсено е сферата на индустриалната автоматизация. Почти всеки вид производство изисква огромен брой компоненти за автоматизиране на определени производствени процеси. В крайна сметка всяко производствено предприятие се интересува от процеса на контролиране на технологичните процеси, извършвани бързо и автоматично.

Сърцето на всяка система за автоматично управление (ACS) е индустриален контролер.

Историческа справка
Първият индустриален контролер се появява през 1969 г. в САЩ. Създаването му е инициирано от автомобилната корпорация General Motors Company и разработено от Bedford Associates.

През тези години ACS бяха изградени върху твърда логика (хардуерно програмиране), което направи невъзможно повторното им конфигуриране.

Следователно всяка технологична линия изискваше индивидуална автоматизирана система за управление. След това в архитектурата на ACS започнаха да се използват устройства, чийто алгоритъм може да бъде променен с помощта на диаграми за релейно свързване.

Такива устройства се наричат ​​"индустриални логически контролери" (PLC). Автоматизираните системи за управление, внедрени с помощта на електромагнитни релета, обаче бяха сложни и с големи размери. За настаняване и Поддръжкаедна система изискваше отделна стая.

Микропроцесорният PLC, разработен от инженерите на Bedford Associates (САЩ), направи възможно използването на информационни технологии при автоматизацията на производствените процеси, като същевременно минимизира човешкия фактор.

Модерен индустриален контролер

V общ изглед PLC е микропроцесорно устройство, което превключва свързаните сигнални проводници. Необходимите комбинации от тяхното свързване се задават от програмата за управление на екрана на компютъра и след това се въвеждат в паметта на контролера.

Програмирането се извършва както на класически алгоритмични езици, така и на езици, посочени в стандартите IEC 61131-3. Така стана възможно предприятията да внедряват различни автоматизирани системи за управление, използвайки едно микропроцесорно устройство.

С течение на времето разработчиците на системи за индустриална автоматизация преминаха към елементарна база, съвместима с компютри на IBM (персонални компютри). Има две направления в развитието на PC-съвместим хардуер с PLC, в които архитектурата и дизайнерските решения са запазени максимално:

1. PLC - с едновременна подмяна на процесорния му модул с PC -съвместим модул с отворен софтуер (серия контролери ADAM5000).
2. IBM PC - в малки вградени системи (модулни PC104 и микро PC контролери).

Следователно съвременните PLC са PC-съвместим модулен контролер, предназначен за решаване на задачи за локално управление. Тяхното развитие в крайна сметка трябва да доведе до:

• намаляване на габаритните размери;
• разширяване на функционалността;
• използването на един език за програмиране (IEC 61131-3) и идеологията на „отворени системи“.

Принцип на действие и обхват на PLC

Всеки вид PLC е електронно устройство, предназначено за изпълнение на алгоритми за управление. Принципът на действие на всички PLC е един и същ - събирането и обработката на данни и издаването на контролни действия към изпълнителните механизми.

PLC са широко използвани в промишлеността. Това обяснява съществуването на голям брой техни разновидности, сред които могат да се разграничат контролерите:

1. Общо индустриални (универсални).
2. Комуникация.
3. Проектиран да контролира позиционирането и движението, включително роботи.
4. С обратна връзка (PID контролери).

PLC класификация

Съществува голям бройпараметри, по които PLC се класифицира.

1. Дизайн:

• моноблок;
• модулен;
• разпределени;
• универсален.

1. Брой I / O канали:

• nano-PLC, с по-малко от 16 канала;
• микро-PLC (16 ... 100 канала);
• среден (100 ... 500 канала);
• голям, с повече от 500 канала.

1. Методи за програмиране.

PLC могат да бъдат програмирани с:

• преден панел на устройството;
• използване на преносим програмист;
• използване на компютър.

1. Видове инсталация.

• стойка за стойка;
• стена;
• панел (монтиран на врата на шкаф или специален панел);
• върху DIN шина (монтаж вътре в шкафа).

Пишете коментари, допълнения към статията, може би съм пропуснал нещо. Разгледайте, ще се радвам, ако намерите нещо друго полезно за моето.

Малко по-късно се появиха PLC, които могат да бъдат програмирани на машинно ориентиран език, който беше по-опростен по дизайн, но изискваше участието на специално обучен програмист, за да направи дори незначителни промени в алгоритъма за управление. От този момент нататък борбата започна да опростява процеса на програмиране на PLC, което доведе първо до създаването на езици на високо ниво ...

Споделете работата си в социалните медии

Ако тази работа не ви подхожда, в долната част на страницата има списък с подобни творби. Можете също да използвате бутона за търсене

МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА НА РУСКАТА ФЕДЕРАЦИЯ

Бийски технологичен институт (клон)

Федерален държавен бюджет образователна институциявисше професионално образование „Държава Алтай Технически университеттях. I.I. Ползунова "

Отдел „Методи и средства за измерване и автоматизация“

абстрактно

по темата: „Програмируеми логически микроконтролери. Назначаване, обхват.

изпълнено

студент гр. PS - 24 _____________________Р. А. Титов

Подпис, действащ фамилия

проверено

преподавател на катедрата. MSIA ___________________ D.S. Абраменко

подпис, действащ фамилия

Бийск 2014 г.

Въведение

1. Концепцията за програмируем логически контролер 5

2. Предназначение и приложение на контролерите 7

3. Сравнителен анализ на пазарните модели 10

4. PLC програмиране 16

Заключение 20

Списък на използваните източници 21

ВЪВЕДЕНИЕ

Думата „контролер“ идва от английския „control“, а не от руския „control“ (счетоводство, проверка).Контролер в системите за автоматизация се извиква устройство, което управлява физическите процеси съгласно записан в него алгоритъм, използвайки информация, получена от сензори и извеждаща към задвижващи механизми.

Първите контролери се появяват в началото на 60 -те и 70 -те години в автомобилната индустрия, където са използвани за автоматизиране на поточните линии. По това време компютрите бяха изключително скъпи, така че контролерите бяха изградени върху твърда логика (програмирана в хардуер), което беше много по -евтино. Преконфигурирането от една производствена линия на друга обаче всъщност изисква производството на нов контролер. Поради това се появиха контролери, чийто алгоритъм на работа можеше да се промени малко по -лесно - с помощта на диаграма за релейно свързване. Такива контролери се наричатпрограмируеми логически контролери(PLC ), и този термин е оцелял до днес.

Малко по-късно се появиха PLC, които могат да бъдат програмирани на машинно ориентиран език, който беше по-опростен по дизайн, но изискваше участието на специално обучен програмист, за да направи дори незначителни промени в алгоритъма за управление. От този момент борбата започна да опростява процеса на програмиране на PLC, което доведе първо до създаването на езици на високо ниво, а след това - специализирани езицивизуално програмиране, подобно на логическия език на стълбата. В момента този процес завърши със създаването на международния стандарт IEC (IEC) 1131-3 [Бертоко ], който по-късно е преименуван на IEC 61131-3 [ IEC].

Широкото използване на инструменти за автоматизация на производствените процеси, което пряко засяга намаляването на разходите и подобряването на качеството на продуктите, се превръща в основния фактор в развитието на руската индустриално производство... Най -доброто доказателство за това е нарастващото влияние на руските металурзи, петролни работници и предприятия от отбранителната индустрия на световния пазар. Инвестирайки в автоматизация, модернизация и развитие на производството, днес именно тези индустрии се превръщат в локомотив на цялата вътрешна индустрия.

Съвременно предприятие, наред с напълно автоматизирани или роботизирани линии, включва и отделни полуавтономни секции - блокиращи и аварийни защитни системи, системи за водоснабдяване и въздух, пречиствателни съоръжения, терминали за товарене и разтоварване и съхранение и др. Функциите на автоматизираното управление за тях се изпълняват от софтуерни и хардуерни комплекси (PTC). Те са изградени с помощта на хардуер и софтуер, които включват измервателни и контролни инструменти и задвижващи устройства, интегрирани в индустриални мрежи и контролирани от промишлени компютри, използващи специализиран софтуер. В същото време, за разлика от компютърните мрежи, централната връзка на PTC не е основният процесор, а програмируемите логически контролери, интегрирани в мрежа.

Автоматизираните системи за управление на процеси (APCS) комбинират различни обекти и устройства, локални и отдалечени, в един комплекс и ви позволяват да контролирате и програмирате работата им като цяло и поотделно. Това гарантира максимална ефективност и безопасност на производството, възможност за оперативна настройка и пренастройка, стриктно отчитане и планиране на показателите за оперативна ефективност, оптимизиране на бизнес процесите.

1. 
   Концепцията за програмируем логически контролер

Програмируем логически контролер (съкратено PLC) е електронен компонент, използван в съвременните системи за автоматизация. Програмируемите логически контролери се използват главно при автоматизация на промишлени и производствени процеси. PLC различни видовесъщо се използват за организиране на автоматизиран контрол на вентилационни и климатични системи, за поддържане на дадено температурен режимна закрито и др. Използването на логически контролери ви позволява да създавате почти напълно автономна системауправление, извършвайки дейността си, като взема предвид свойствата, характеристиките и състоянието на контролирания обект. Участието на оператора се свежда до общо наблюдение на процеса на контрол и при необходимост до промяна в посочената работна програма.

PLC контролерите принадлежат към категорията устройства в реално време и имат редица съществени разлики от оборудването със сходна цел и архитектура. По -специално, основната разлика между програмируемите логически контролери и конвенционалните компютри е разработена система за обработка на входящи и изходящи сигнали от задвижващи механизми и различни сензори; основната разлика от вградените системи за управление е монтажната схема, която е отделна от обекта за управление.

Първите логически контролери бяха доста големи системи, състоящи се от взаимосвързани контакти и релета. Схемата на функциониране на тези устройства беше зададена на етапа на проектиране и впоследствие не можеше да се променя.

Контролерите, програмирани със специалния език за стълбова логическа диаграма, са следващото поколение и са заменили твърдо кодирани устройства. Вътрешното физическо превключване (тоест контакти и релета) е заменено в тях с виртуално и представлява програма, изпълнявана от микроконтролера на устройството. Съвременният тип контролери, програмируеми след проектиране и монтаж, са така наречените свободно програмируеми контролери. За промяна на работните параметри, диагностика и поддържане на тези устройства се използват специални устройства - програмисти или персонални компютри, оборудвани с подходящи интерфейси за свързване и софтуер. В допълнение, различни HMI системи, по -специално операторски панели, се използват за управление на свободно програмируеми контролери. Най -важните елементи на автоматизираните системи за управление също са сензори и задвижвания, свързани централно към PLC или чрез метода на разпределена периферия.

За програмиране на PLC контролери са разработени редица стандартизирани езици, описани в международния стандарт IEC 61131.

2. Предназначение и приложение на контролерите

Програмируемите логически контролери (PLC) са широко използвани инструменти за автоматизация като част от локални и разпределени системи за мониторинг и управление.

Терминът PLC означава устройства, които преобразуват, обработват, съхраняват информация и генерират управляващи команди или управляващи регулаторни действия, реализирани на базата на микропроцесорна технология и всъщност са специализирани компютърни системи за управление за работа в локални и разпределени системи за управление в реално време.

Програмируеми логически контролериса предназначени за създаване на автоматизирани системи за управление на технологично оборудване в енергийния сектор, в транспорта, вкл. железопътни, в различни области на промишлеността, жилищно -комуналните услуги и селско стопанство(снимка 1).

Програмируемите логически контролери (PLC) са фокусирани главно върху изпълнението на логически функции, а не върху аритметични операции в реално време и се използват вместо релейни схеми за управление, т.е.за управление на полупроводникови вериги на електроавтоматични устройства на технологични обекти.

PLC изпълняват всякакви функции на командни устройства и микроконтролери и са създадени на базата на микрокомпютри. Данните от микрокомпютъра могат да се разглеждат като универсален програмируем модел на цифрова машина за управление. Възможността за използване на PLC като универсално локално устройство за управление за всички видове технологични процеси се постига чрез въвеждане на програма в PLC, която определя алгоритъма на работа на конкретен обект на управление, без да се променя неговата електрическа структура.

По този начин ориентацията на PLC като устройство с общо предназначение в конкретно приложение се постига чрез подходящо програмиране.

PLC може да бъде или цялостен, неделим продукт, доставен от един производител, или няколко продукта - съставни части, доставени от един или различни производители.

По функционално предназначение в PLC могат да се разграничат следните основни части:

а) процесор, който получава, обработва и издава информация,

б) интерфейсно устройство процесор-обект (USO),

в) устройство за свързване на процесора с човешки оператор,

г) софтуер (софтуер) (Фигура 2).

Фигура 2 - PLC архитектура

Изискванията за PLC са различни, тъй като PLC се използват за всички видове дейности (работници, технолози, инженери).

Фигура 1 - Възможни схеми на работа на контролерите в индустрията

1. Сравнителен анализ на пазарните модели

В момента има много компании, които произвеждат PLC. Наличието на различни PLC -и повдига следния въпрос: как да изберем необходимия контролер от това изобилие? Повечето потребители не се нуждаят от превъзходството на една конкретна характеристика, а от някаква интегрална оценка, която ви позволява да сравнявате PLC по отношение на набор от характеристики и свойства. И това е отделен проблем. Така че по време на маркетинга се оказа, че много фирми не предоставят данни за надеждността (MTBF и MTTR). Въпреки това, където са тези параметри, спредът върви по порядъци.

Един от най -важните параметри на PLC, скоростта в каталозите на компаниите е посочена в напълно различни версии. Може да се появи времето за изпълнение на двоични команди, времето за изпитване на 1K дискретни входове, времето за изпълнение на смесени команди и т.н.

Гамата от предлагани днес контролери е изключително широка. Всички те са изградени на модулно-шинен принцип, монтирани са на панел или DIN шина, работят на +24 V напрежение, поддържат комуникационни протоколи Fieldbus и имат широк набор от модули:

• дискретни входни / изходни модули;
• комуникационни модули;
• модули за аналогов вход / изход;
• модули на термостата;
• модули за позициониране;
• Модули на PID регулатор;
• модули за управление на движението.

Контролерите имат същата функционалност, сходни технически и експлоатационни характеристики и дори почти същия размер. В такава ситуация е необходимо да се определят критериите за оценка и избор на PLC, който отговаря на поставената задача.

Като се вземат предвид спецификите на устройствата, критериите за оценка могат да бъдат разделени на три групи:

• спецификации;
• експлоатационни характеристики;
• потребителски имоти.

Освен това е необходимо характеристиките да се разделят на директни (за които положителен резултат е неговото увеличение) и обратни (за които положителен резултат е неговото намаляване).

Тъй като характеристиките са в противоречие помежду си, т.е. подобряването на една характеристика почти винаги води до влошаване на друга; необходимо е всяка характеристика да определи коефициент на тежест, който отчита степента на влияние на тази характеристика върху полезността на устройството.

По -долу са няколко компании, които произвеждат PLC.

Advantech. Контролери и входни модули /оттегляне

Тайванската компания Advantech предлага широка гама от контролери и I / O модули. Многофункционалните PC-съвместими устройства на тази компания имат широки възможности и могат да се използват както за прости задачиавтоматизация, както и за високопроизводителни, високопроизводителни приложения.

Фигура - Външен вид на контролерите Advantech пуска своята серия BAS –3000

Има две основни серии контролери Advantech, APAX-5000 и ADAM-5000. APAX-5000 е отворена архитектура, която позволява разнообразни приложения и има високоскоростен изчислителен процесор (APAX5570XPE / 5571XPE), като същевременно осигурява гъвкавост I / O функции, които увеличават мащабируемостта на системата ... ADAM - 5000 са оборудвани с широк спектър от комуникационни интерфейси, осигуряващи гъвкави комуникационни връзки.

ICP DAS

Чертеж - Външен видконтролери WinCon, uPAC, XPAC

ICP DAS произвежда PLC и входно -изходни модули от серията I - 7000, I - 8000, широко известни в Русия, uPAC, WinCon, WinPAC, XPAC, iPAC и др.

Възможността за използване на по-евтини, доказани и бързо развиващи се отворени архитектури, базирани на PC-съвместима платформа, позволява широкото използване на ICP DAS продукти за задачи, където преди това са били използвани само конвенционални PLC.

Предимствата на ICP DAS контролерите са:

• ниска цена на PLC;
• използване на отворени протоколи;
• лекота на програмиране и достъпност на широк спектър от софтуер;
• лекота на интеграция със системи за управление от по-високо ниво.

OWEN контролери (OWEN PLC)

Компанията OWEN произвежда широка гама от първични устройства за автоматизация повече от 15 години. Компанията OWEN през 2005 г. започна разработването на контролери за широк спектър от приложения. Те използваха модерна база от елементи и от самото начало поставиха мощни хардуерни ресурси и широки софтуерни възможности.

Фигура - Външен изглед на PLC OWEN

За тяхното програмиране се използва средата CoDeSys, разработена от немската компания 3S-Software. В допълнение, OWEN контролерите могат да бъдат програмирани с помощта на интегрираната SCADA и SoftLOGIC MasterSCADA система.

Контролери за магнити

Руска компания Segnetics произвежда три линии контролери. Първата линия - SMH2010 - е универсален панелен контролер за автоматизация на широк спектър от обекти в сферата на жилищно -комуналните услуги, сградната автоматизация и промишлеността. Вторият ред е предназначен за автоматизация на вентилационни системи - Pixel.

Фигура - Външен изглед на PLC Segnetics

Третата линия - SMH 2G - е второто поколение панелни PLC, предназначени за автоматизация на строителни инженерни системи и технологични процесив индустрията.

1. PLC програмиране

Използването на PLC се характеризира с:

а) визуално описание на автоматизираните технологични процеси и по -нататъшно отстраняване на грешки по отношение на първоначалното описание;

б) мобилност - възможност за прехвърляне към различни хардуерни и операционни платформи, ефективно изпълнение на програмата в реално време;

в) яснотата на описанието се определя от естеството на обекта и следните задачи за управление на обекта:

1) задачи за паралелна обработка Голям бройлогически вериги (стотици и хиляди) с обработка на изпълнителни действия при възникване на определени събития. Логическата верига се основава на проверка на истинността на логическа функция от няколко променливи и събитие е еквивалентно на истинността на тази функция. Задачи от този вид са типични например за такива технологични обекти като електроцентрали, химически заводи и рафинерии за петрол. Проблемът е адекватно и визуално описан чрез система от булеви уравнения. Всички езици на стандарта, с изключение на SFC, са подходящи за описание на такива задачи, тъй като или съдържат средство за представяне на булеви функции (IL, ST езици), или са графична форма на тяхното показване (LD, Езици на FBD).

2) задачата за управление на процеса, преминаващ през поредица от състояния (стъпки, етапи) в неговото развитие. Преходът от едно състояние в друго се случва според събития, генерирани от сигнали от сензори на процеса. Такива проблеми с управлението възникват например при управление на транспортни и складови системи, модулни машини, роботизирани комплекси, те са характерни и за обектите, изброени в точка 1, по -специално при стартиране и спиране на турбина и пр. Задачите от този тип са най -ясно представени от модели на автомати. В стандарта такъв модел е изграден с помощта на езика SFC (маркиране на състоянието, логика на управление) и всеки друг език (описание на действия, свързани със състояние и събития, които предписват промяна в състоянието). Имайте предвид, че подобни задачи могат да бъдат представени изцяло, като се използват други езици на стандарта, например езикът FBD, използващ елементи на паметта - тригери, но в този случай моделът на автомата ще бъде изразено неявно.

3) проблеми с автоматичния контрол (PID - закони, размит контрол и т.н.) се срещат почти навсякъде. Тук като правило се използват библиотеки с предварително разработени компоненти - графични блокове за езиците LD и FBD и подпрограми за езиците ST и PL.

4) задачи по управление на разпределени технологични обекти, оптимизация, както и задачи, свързани с извличане на данни. Проблеми от този тип се решават в сложни технологични съоръжения като химическото производство. Тук като средство за адекватно описание могат да се използват езици ST, универсален тип C, C ++, Pascal, тип скрипт Visual Basic, обектно-ориентиран тип Java.

Езикова мобилност, т.е. възможността за порт към различни хардуерни и операционни платформи, може да се поддържа за стандартни езици в случай на използване на пакет от един разработчик. Това се дължи на невъзможността за съвместно съществуване при едно разработване на програми на едни и същи езици от различни доставчици, тъй като изискванията на стандарта IEC 61131 - 3 са с препоръчителен характер и следователно водят до различия в прилагането на езиците От различни производители.

Ефективното изпълнение в RT дава отговор на това колко бързо системата за управление (PLC) може да реагира на настъпило събитие. Обикновено се използва терминът "времеви цикъл", т.е. предварително определен интервал от време, например в диапазона от 10 ... 300 ms, през който PLC ще може надеждно да реагира на входното действие. За да се осигури по-бърз отговор, се използват т. Нар. Иницииращи сигнали, които се обработват чрез прекъсване (от десетки до стотици микросекунди).

За широк спектър от приложения задачата за осигуряване на необходимото време за цикъл се решава доста лесно поради високата скорост на процесорите, използвани в PLC. Например, контролерите на Modicon използват процесори на Intel от Intel 286 до Pentium. Тук обаче има един проблем: неефективно използване на процесора при управление на обекти, в които се извършва по -голямата част от обработката логическа информация, в който се използва само един бит от 32. Ако бъде намерено решение на този проблем, тогава поне ще бъде възможно да се понижи класът на използвания процесор, което е от полза по икономически причини.

Съгласно изискванията на стандарта, неопределените обекти трябва да имат име и тип, декларирани от програмиста, предварително дефинираните обекти са разделени на три зони: зона с памет (% M), зона за влизане (% 1) и зона за изход (% Q). Обектите могат да бъдат: битове (X), байтове (B), думи (W), двойни думи (D), "дълги" думи (L) - 64 бита

Ограничения на стандарта:

а) името на задачите не е фиксирано;

б) размерът на графичния редактор е оставен на избора на потребителя;

в) няма минимален брой функции, готови за изпълнение, но

ако се използва стандартно име (функционален блок и т.н.), тогава

трябва да отговаря на стандарта;

г) помощни програми и инструменти за разработка на приложения и отстраняване на грешки

(редактори, езици, документация и т.н.) не са дефинирани;

д) няма точни правила за изпълнение на програмата (например за

функционални блокове);

е) конвертируемостта на езиците не е описана.

Сертификатът IEC 61131 - 3 не съществува днес, няма конкретен "клас на съответствие". Всеки разработчик, който декларира съответствие със стандарта, трябва да предостави документация на таблиците за търсене, както и списък с допълнителни разширения.

Предимствата на стандарта за крайни потребители са, че разходите за обучение са намалени, потребителските приложения са хомогенни, програмната структура е идентична, използват се предварително дефинирани обекти и т.н. Разнообразието от стандартни езици позволява всяка приложна функция да бъде програмирана на най -подходящия език за задачата.

Съответствието със стандарта дава възможност на PLC дизайнерите да осигурят съответствие с дизайна Технически изискванияизисквания на потребителите и дори въвеждат допълнителни функции, които малките доставчици на софтуер не могат да направят.

Заключение

Първото и основно предимство на PLC, което доведе до широкото им използване, е, че едно компактно електронно устройство може да замени десетки и стотици електромеханични релета.

Второто предимство е, че функциите на логическите контролери се изпълняват не в хардуер, а в софтуер, което им позволява постоянно да се адаптират към работа в нови условия с минимални усилия и разходи.

Използването на PLC осигурява висока надеждност, проста репликация и поддръжка на системите за управление, ускорява инсталирането и въвеждането в експлоатация на оборудването, предоставя възможност за бързо актуализиране на алгоритмите за управление (включително на работещо оборудване).

Списък на използванитеизточници

1. I.G. Минаев, В.В. Самойленко „Програмируеми логически контролери. Практическо ръководство за начинаещ инженер ”. - Москва.: "Аргус", 2009.

2. И.В. Петров „Програмируеми логически контролери. Стандартни езиции приложни техники за програмиране ”. - М.: "Солон-Прес", 2004.

3. Енциклопедия [Електронен ресурс]. - Формуляр за достъп - http: // wikipedia.

4. Овен [Електронен ресурс]. - Формуляр за достъп - http://www.owen.ru.

5. Техническа колекция Schneider Electric ... Брой No16. "Системи за автоматично управление, базирани на програмируеми логически контролери." - „Издател на Schneider Electric“, 2008.

6. Сегнетика [Електронен ресурс]. - Формуляр за достъп - http: // www. сегнетика. com.

Други подобни произведения, които може да ви заинтересуват. Wshm>
233.		Ферменни системи и тяхната област на приложение в строителните конструкции	711,56 КБ
	Ферми Решетни системи и тяхната област на приложение в строителните конструкции Стоманените ферми се използват широко в покритията на промишлени и граждански сгради на железопътни хангари и др. Мостовете с голям обхват на радио кули и кули за пренос на електроенергия и много други конструкции са направени под формата от стоманени ферми. В сравнение с плътните греди фермите са икономични по отношение на консумацията на метал; те лесно получават всякаква форма, изисквана от условията на технологията на натоварване или архитектурата; те са сравнително лесни за производство. Фермите се използват, когато ...
6489.		Логически порти и логически функции	184,65 КБ
	1 Класификация на електрическите сигнали Основната задача на всяко електронно устройство е да обработва информацията, която носят електрическите сигнали. В най -общ вид електрическите сигнали могат да бъдат класифицирани, както следва: аналогови - напрежение и токове, непрекъснато вариращи във времето; информацията се съдържа в амплитудата, честотата или фазата на сигналите; дискретни - импулсни - внезапно променящи се сигнали; информацията се съдържа в амплитудата, честотата или формата на импулсите; дискретни - цифрови - сигнали, чиято амплитуда ...
193.		Логически порти	384,14 КБ
	Определяне на логически елементи Логическите елементи на LE са електронни схеми, които реализират най -простите логически операции. Класификацията на логическите елементи 1.15 показва логическите елементи на UGO съгласно европейския стандарт DIN, които не се различават много от обозначенията според руския стандарт. EmitterCoupled Logic ECL], използван в MS с висока скорост на превключване от 052 ns елементи; инжекционно-инжекционна логика I2L с инжекционно захранване; на MIS транзистори MDP = MetalDielectricSemiconductor [англ.
4449.		Логически основи на компютрите	40,08 КБ
	Основи на математическата логика; логически закони. Основни логически порти; логика. Половин суматор, суматор. Тригер.
8888.		ЛОГИЧЕСКА ОСНОВА НА АРГУМЕНТАЦИЯТА	20,21 КБ
	Преценки, използвани за обосноваване на тезата. Помещенията са аргументите, а заключението на заключението се използва като теза. Доказателството е аргументация, в която се извършва пълно обосноваване на истинността на определена преценка на тезата, като се извежда от други преценки на аргументи, приети като верни. С други думи, при пряко доказателство, истинността на тезата директно следва от истинността на аргументите, тезата е логично следствие от аргументите.
2745.		Логически порти в Workbench	135,54 KB
	Нека нарисуваме симулирана верига в програмата ElectronicsWorkbench След стартиране на веригата в логическия анализатор, получихме следното Нека съставим таблици на истината за 4 стойности от логическия анализатор и да ги използваме за определяне на името на логическите елементи ...
10477.		Логически основи на компютър	10,94 КБ
	Второ, булева алгебра го прави по такъв начин, че сложно логическо предложение се описва с функция, резултатът от която може да бъде или вярно, или невярно 1 или 0. Логическо предложение: това е предложение, за което може недвусмислено да се каже дали вярно или невярно е. Например твърденията Париж е столица на Франция и Париж е столица на Англия са логически твърдения, тъй като за всяко едно може да се каже, че първото твърдение е вярно, а второто е невярно. Какво е просто логическо изявление Това са фрази ...
6469.		Суматори и аритметични логически устройства	219,59 KB
	Половин суматор е комбинационна схема, която изпълнява аритметичното събиране на две еднобитови двоични числа, без да отчита пренасянето от най-малкия бит. Използване на суматори Въз основа на еднобитови полусъбиратели и пълни суматори е възможно да се изгради пълнобитов суматор чрез последователно свързване на схеми на суматори по линиите на сигнала за прехвърляне на фиг. свързване последователно на трансферния изход на микросхемата, сумиращ битовете от нисък ред с прехвърлящия вход на микросхемата, сумиращ битовете от висок ред ...
78.		Обект Snap. Логически функции	87.88 KB
	Цел на работата: придобиване на умения за задаване на параметри и използване на прихващане на обекти и логически функции при разработването на плоски чертежи. Задаване на опции за прихващане за целия чертеж Обадете се в главното меню ИНСТРУМЕНТИ Настройки на SNP на обекта. Избор на режим на прихващане по време на рисуване.
6272.		Предметна област на теорията за разпространение на информация	30,53 КБ
	Информационни процеси и конфликти на услуги. Основни определения на теорията на системите за опашки. Модели на потока на търсене Курсът SUT Teletraffic Теория разглежда процесите на обработка на информация в телекомуникационните мрежи от гледна точка на теорията на системите за опашки на системата за опашки. Ако броят на сървърите не е достатъчен за обслужване на всички входящи заявки, възниква конфликт, чието разрешаване е, че някои заявки се отказват или се поставят в опашката.

Микроконтролерите LPC83x интегрират до 32KB FLASH и 4KB SRAM памет.

Периферният комплект включва модул за проверка на циклична излишност (CRC), един интерфейс на I 2 C шина, един USART, до два серийни SPI интерфейса, многолентов таймер, таймер за събуждане на системата, модул SCT / PWM, директен достъп до паметта (DMA) контролер, 12-битов ADC, конфигуриран чрез матричен превключвател, чрез присвояване на функции I / O портове, модул за сравнение на структурата на входните сигнали и до 29 I / O линии с общо предназначение.

NXP представя семейството на микроконтролерите LPC5411x на базата на ядрото ARM® Cortex®-M4F с опционален вграден съпроцесор Cortex®-M0 +. Устройствата поддържат гъвкава консумация на енергия и периферни режими на работа, осигурявайки минимална активна консумация на ток до 80 μA / MHz.

Новите микроконтролери разполагат с увеличена вътрешна RAM до 192KB, цифров двуканален микрофонов интерфейс (DMIC) и пълноскоростен USB интерфейс, който работи без външен източник на часовник. Подсистемата DMIC осигурява най -високата в индустрията енергийна ефективност за разпознаване на глас и задействане на глас с консумация на ток от 50 μA или по -малко. Семейството LPC5411x се поддържа от обширен набор от инструменти за разработка, от библиотека със системни драйвери и примерни приложения LPCOpen до интегрирани среди за разработка на приложения (IDE) като IAR, Keil и LPCXpresso.

Като най-възрастният член на семейството XMC4000, серията XMC4800 е първият в индустрията високо интегриран микроконтролер ARM® Cortex®-M, оборудван с интерфейс EtherCAT®, осигуряващ комуникационни възможности в реално време през Ethernet. Комбинирайки функциите на цифров сигнален процесор и 32-битов микроконтролер, семейството XMC4000 е идеално за промишлени приложения като цифрови системи за преобразуване на енергия, електрически задвижвания, системи за измерване и управление, I / O модули за данни и др.

Промишленото приложение на микроконтролерите е много широко. Те включват автоматизация на вземането на решения, управление на двигателя, интерфейси на човешка машина (HMI), сензори и програмируемо логическо управление. Все по -често дизайнерите интегрират микроконтролери в „неразумни системи“, а бързото разпространение на индустриален IoT (Интернет на нещата) значително ускорява внедряването на микроконтролери. Промишлените приложения обаче изискват по -ниска консумация електрическа енергияи по -рационалното му използване.

Следователно производителите на микроконтролери въвеждат своите продукти на индустриалните и свързаните с тях пазари, като същевременно предлагат висока производителност и гъвкавост, но с минимална консумация на енергия.
Съдържание:

Изисквания за промишлени микроконтролери

Обикновено индустриалната среда поставя повишени изисквания към електрическото оборудване поради по -тежки условия на експлоатация, като евентуален електрически шум и големи скокове в токове и напрежения, причинени от работата на мощни електродвигатели, компресори, заваръчно оборудване и други машини. Могат да възникнат и електростатични и електромагнитни смущения (EMI) и много други.

Ниско захранващо напрежение и геометрични процеси от 130 nm (плътност на клетките. Достигнато през 2000-2001 г. от водещи компании за производство на чипове) или по-малко, предотвратява справянето с горепосочените опасности. За да се елиминират възможни аварийни ситуации, се използват специални външни защитни вериги, специални табла, които са разположени между захранващия участък и "земята". Ако производителите на микроконтролери искат да завладеят съвременния глобален пазар, те трябва да се придържат към няколко изисквания, които ще обсъдим по -долу.

Ниска консумация на енергия

Съвременните системи за управление и наблюдение стават все по -сложни, което увеличава изискванията за внедряване на обработка в отделни дистанционни сензорни блокове. Необходимо ли е тези данни да се обработват локално или да се използва непрекъснато нарастващият брой цифрови комуникационни протоколи? Повечето съвременни разработчици включват микроконтролер в измервателния сензор, за да добавят допълнителни функции към него. Съвременните системи включват монитори за здравето на двигателя, дистанционно измерване на течности и газове, управление на управляващи клапани и др.

Много индустриални сензорни възли са далеч от захранванията, където най -големият недостатък е спада на напрежението в линията от източника към сензора. Някои сензори използват токов контур, където има по -малко загуби. Но независимо от вида на захранването, ниската консумация на микроконтролера е задължителна.

Има и системи, захранвани от батерии - системи за автоматизация на сгради, сензори пожароизвестяване, детектори за движение, електронни брави и термостати. Има и много медицински устройства, като например глюкометри за кръв, пулсомери и друго оборудване.

Технологиите не вървят в крак с непрекъснато разширяващите се възможности на интелигентните системи, което увеличава необходимостта от минимизиране на консумацията на енергия от елементите на системата. Микроконтролерът трябва да консумира минимум електроенергия в работен режим и да може да премине в режим на заспиване с минимална консумация на енергия, както и да се събуди според дадено състояние (вътрешен таймер или външно прекъсване).

Възможност за запазване на данни

Важна забележка относно производителността на батерията: всяка батерия рано или късно ще бъде разредена и не може да поддържа изходната мощност на необходимото ниво. Да, ако мобилният ви телефон се изключи по време на разговор, това ще предизвика дразнене, но ако медицинско устройство се изключи по време на операция или система от сложен производствен цикъл, това може да доведе до много трагични последици. Когато се захранва от електрическата мрежа, напрежението може да бъде загубено поради голямо претоварване или повреда на линията.

В такива ситуации е много важно микроконтролерът да може да изчисли ситуацията на изключване и да запише всички важни работни данни. Би било много хубаво, ако устройството може да запише състоянията на процесора, брояча на програмата, часовника, регистрите, състоянието на I / O и т.н., така че след многократна работа устройството може да възобнови работата си без студен старт.

Множество опции за комуникация

Що се отнася до комуникацията, гамата се контролира в промишлени приложения. В същото време има практически всички видове кабелна комуникация, вариращи от класическия токов контур от 4 - 20 mA и RC -232 и завършващ с Ethernet, USB, LVDS, CAN и много други видове протоколи за обмен. С набирането на популярност на IoT започнаха да се появяват протоколи за безжична комуникация и смесени протоколи, например Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee. С прости думи, вероятността тази индустрия да се установи на всеки един протокол за обмен на данни е нула, така че съвременните микроконтролери трябва да приемат редица комуникационни опции.

Сигурност

Най-новата версия на Интернет протокола IPv6 има 128-битово поле за адрес, което му дава теоретичен максимум 3.4x10 38 адреса. Това е повече от пясъчни зърна в света! С толкова много устройства, потенциално отворени за външния свят, това става актуален въпроссигурност. Много съществуващи решения се основават на използването на софтуер с отворен код като OpenSSL, но резултатите от това използване далеч не са най -добрите.

Няколко ужасни историивсе пак се състоя. През 2015 г. изследователи, въоръжени с лаптоп и мобилен телефонхакна Jeep Cherokee, използвайки безжична интернет връзка. Те дори успяха да разкачат спирачките! Естествено, този недостатък е отстранен от разработчиците, но опасността остава. Възможността за хакване на съвременни системи, свързани с интернет, държи експертите на IoT в напрежение, защото ако са успели да хакнат кола, те могат да хакнат системата на цял завод или фабрика, а това е много по -опасно. Спомняте ли си Stuxnet?

Ключово изискване за съвременните промишлени микроконтролери са здравите софтуерни и хардуерни защитни функции като AES криптиране.

Мащабируем набор от основни опции

Продукт, който се опитва да задоволи всички потребители, в крайна сметка няма да задоволи никого.

Някои индустриални приложения дават приоритет на ниската консумация на енергия. Например система за безжично наблюдение за записване на температурата в система за замразяване на храни или сензорна система за събиране на физиологични данни. Тази система прекарва по -голямата част от работното си време в режим на заспиване и периодично се "събужда", за да изпълни няколко прости задачи.

Мащабен индустриален проект ще комбинира микроконтролери с различни комбинации от производителност и консумация на енергия. За да се ускори обработката и да се ускори времето за пускане на пазара, тя трябва лесно да пренася код на приложение между ядра, в зависимост от функционалните задачи.

Гъвкав набор от периферни устройства

Като се има предвид огромният обхват на промишлен контрол, обработка и измерване, всяко семейство промишлени микроконтролери трябва да има минимален набор от периферни устройства. Някои от "минималния набор":

• Средна резолюция (10-, 12-, 14-битови) аналогово-цифрови преобразуватели ADC, работещи със скорост до 1M проби / s;
• (24-битов) с с висока резолюцияза по -ниски скорости при високо прецизни приложения;
• Няколко опции за серийна комуникация, особено I2C, SPI и UART, но за предпочитане USB;
• Характеристики на защита: IP защита, хардуерен ускорител на Advanced Encryption Standard (AES);
• Вградени LDO и DC-DC преобразуватели;
• Специализирани периферни устройства за общи цели, като сензорен капацитивен модул за превключване, драйвер за LCD панел, трансимпедансен усилвател и т.н.

Мощни инструменти за разработка

Новите проекти стават все по -сложни и изискват подобрения и ускоряване на процесите на развитие. За да бъде в крак с днешните тенденции, всяко семейство индустриални микроконтролери трябва да има пълна поддръжка на всички етапи от разработката и експлоатацията, което включва софтуер, инструменти и инструменти за разработка.

Софтуерната екосистема трябва да включва GUI IDE, операционна зала (RTOS), отстраняване на грешки, примери за кодиране, инструменти за генериране на код, периферни настройки, библиотеки за водолази и API. Трябва да има и поддръжка за процеса на проектиране, за предпочитане с онлайн достъп до експерти от фабриката, както и онлайн потребителски чат, където могат да се обменят съвети и трикове.

Семейство промишлени микроконтролери с ниска мощност MSP43x

Няколко производители са разработили решения, които да отговорят на търсенето на растящ пазар. Един забележителен пример за такива производители е Texas Instruments с неговото семейство MSP43x, което предлага отлична комбинация от висока производителност и ниска консумация на енергия.

Повече от 500 устройства са включени в линията MSP43x, включително дори MSP430 с изключително ниска мощност, базирана на 16-битово RISC ядро ​​и MSP432, способни да комбинират високо нивопроизводителност с изключително ниска консумация на енергия. Тези устройства имат 32-битово ARM Cortex-M4F ядро ​​с плаваща запетая с до 256KB флаш памет.

MSP430FRxx е семейство от 100 устройства, използващи фероелектрична памет с произволен достъп (FRAM) за уникални възможности за изпълнение. FRAM, известен също като FeRAM или F-RAM, комбинира функциите на флаш и SRAM технологии. Той е енергонезависим с бързо записване и ниска консумация на енергия, издръжливост при записване 10-15 цикъла, подобрена сигурност на кода и данните в сравнение с флаш или EEPROM, както и повишена устойчивост на радиация и електромагнитно излъчване.

Семейството MSP43x поддържа разнообразие от индустриални и други приложения с ниска мощност, включително мрежова инфраструктура, процеси за управление, тестове и измервания, домашна автоматизация, медицинско и фитнес оборудване, лични електронни устройства и много други.

Пример за свръхниска мощност: Девет осни сензори, комбинирани с MSP430F5528

При изследване и измерване в приложения, все по -голям брой сензори се „сливат“ в една система и използват общ софтуер и хардуер за комбиниране на данни от множество устройства. Сливането на данни коригира отделните недостатъци на сензора и подобрява производителността при определяне на позиция или ориентация в пространството.

Диаграмата по -горе показва блокова диаграма на AHRS, която използва MSP430F5528 с ниска мощност плюс магнитометър, жироскоп и акселерометър по трите оси. MSP430F5528 оптимизира и разширява кръговат на животабатерии на преносим измервателен уред, съдържащ 16-битово RISC ядро, хардуерен множител, 12-битов ADC и няколко серийни модула, включително USB.

Софтуерът използва алгоритъм направление-косинус-матрица (DCM), който взема калибрирани показания на сензора, изчислява тяхната ориентация в пространството и извежда стойностите като отклонения на кота, наклон и курс, наречени ъгли на Ойлер.

Ако е необходимо, MSP430F5xx може да комуникира със сензори за движение чрез сериен I 2 C протокол. Това може да бъде от полза за цялата система, тъй като основният микроконтролер е освободен от обработката на информация от сензора. Той може да остане в режим на готовност, като по този начин намалява консумацията на енергия, или да използва освободените ресурси за решаване на други задачи, като по този начин увеличава производителността на системата.

Пример за високопроизводително приложение: BPSK модем, използващ MSP432P401R

Binary Phase Shift Keying (BPSK) е цифрова модулационна схема, която предава информация чрез промяна на фазата на референтен сигнал. Типично приложение би било оптична комуникационна система, която използва BPSK модем за осигуряване на допълнителна връзка за сигнали с ниска скорост на предаване на данни.

BPSK използва два различни сигнала за представяне на двоични цифрови данни в две различни фази на модулация. Носителят на една фаза ще бъде бит 0, докато фазата, изместена с 180 0, ще бъде бит 1. Това прехвърляне на данни е показано по -долу:

MSP432P401R е в основата на дизайна. В допълнение към 32-битовото ядро ​​ARM Cortex-M4, това устройство има 14-битова, 1-Msps ADC и CMSIS библиотека за обработка на цифров сигнал (DSP), което му позволява ефективно да обработва сложни функции за обработка на цифров сигнал.

Предавателят (модулаторът) и приемникът (демодулаторът) са показани по -долу:

Изпълнението включва модулация и демодулация на BPSK, корекция на грешки напред, корекция на грешки за подобряване на BER и оформяне на цифров сигнал. BPSK включва опционален нискочестотен филтър с крайна импулсна характеристика (FIR) за подобряване на съотношението сигнал / шум (SNR) преди демодулация.

Характеристики на модулатора на BPSK:

• носеща честота 125 kHz;
• битрейт до 125 kbps;
• Пълен пакет или рамка до 600 байта;
• свръхдискретизация на x4 медии при 125 kHz (т.е. честота на дискретизация 500 ksps)

изводи

Микроконтролерите за промишлена употреба трябва да имат комбинация от висока производителност, ниска консумация на енергия, гъвкав набор от функции и мощна екосистема за разработка на софтуер.

Режими на използване на „TKM - 52“ в APCS

Контролерът TKM - 52 е проектиран да събира, обработва информация и генерира въздействия върху обекта на управление като част от разпределени йерархични или локални автономни системи за управление на процеси, базирани на Ethernet или RS -485 (MODBUS) мрежа. Контролерът може да се използва:

а) като автономно устройство за управление на малки обекти;

б) като отдалечен терминал за комуникация с обект като част от разпределени системи за управление;

в) едновременно като локално устройство за управление и като отдалечен терминал за комуникация с обект като част от сложни разпределени системи за управление.

Контролерът в резервен режим е предназначен за използване в високо надеждни системи за управление. Контролерът, в зависимост от версията, може да бъде инсталиран на една от операционните системи: DOS или System Софтуер(SPO) въз основа на OS LINUX. В първия случай IFC може да се извърши с помощта на универсални инструменти за програмиране с помощта на програмата TRA - CE MODE.

В самостоятелно приложение, контролерът решава проблеми със среден информационен капацитет (50-200 канала). Възможно е свързване на различни периферни устройства чрез последователни (RS - 232, HRS - 485) и паралелни интерфейси, както и чрез Ethernet. Вградената клавиатура и индикатор V03 могат да се използват като конзола на оператор-технолог.

В режим на използване на отдалечен терминал за комуникация с обект, програмата за управление се изпълнява на изчислително устройство от горното йерархично ниво (например на IBM компютър), свързано към контролера чрез сериен канал (RS - 232 или RS - 485. Чрез протокол Modbus) или чрез Ethernet мрежа, а контролерът осигурява събирането на информация и издаването на контролни действия върху обекта.

Приложение в смесен режим (като интелигентен възел на разпределена APCS), обектът се управлява от приложна програма,

съхранявани в енергонезависимата памет на контролера. В този случай контролерът е свързан към Ethernet мрежата, което позволява на изчислителното устройство от горното ниво на йерархията да има достъп до стойностите на входните и изходните сигнали на контролера и стойностите на работещите променливи на приложната програма, както и да повлияят на тези стойности. В контролера могат да се използват всички безплатни интерфейси, както и неговата клавиатура и индикатор. Едновременното изпълнение на приложната програма и работа по Ethernet мрежата се поддържа чрез операционната система на контролера и системата за входове / изходи.

Тази опция се възползва максимално от ресурсите на контролера TKM 52 и ви позволява да създавате с негова помощ гъвкави и надеждни разпределени APCS с всякакъв капацитет на информация (до десетки хиляди канали). Това гарантира оцеляването на отделните подсистеми.

Състав и характеристики на контролера

Контролер "TKM - 52" е дизайнерски сглобен артикул, чийто състав се определя при поръчка. Контролерът се състои от основна част, индикаторна клавиатура и модули за вход-изход (от 1 до 4). Базовата част на контролера се състои от корпус, захранване, процесорен модул PCM423L с модул TCbus52 и клавиатура и дисплей V03.

Корпусът на контролера е изработен от метал и се състои от секции, свързани помежду си със специални винтове. Задната секция съдържа захранващия и процесорния модул. Останалите секции съдържат I / O модули. Предната част винаги съдържа клавиатура и дисплей VOZ. В зависимост от броя на секциите за I / O модули, следните конфигурации на основната част на контролера са различни:

Контролерът "TKM - 52" работи от мрежата променлив токчестота 50 Hz и напрежение 220 V, консумация на енергия 130 W.

Контролерът TKM-52 е проектиран за непрекъсната денонощна работа.

Диапазонът на работната температура на регулатора на околната среда е от плюс 5 до плюс 50 C. Контролерът има версия IP42, устойчива на прах и пръски.

Основни характеристики на процесорния модул:

а) процесор: FAMD DX-133 (5x86-133);

б) системна RAM-8MB, в зависимост от инсталацията на модула памет, тя може да бъде разширена до 32 MB;

в) FLASH - памет на системни и приложни програми - 4 Mb (може да се разшири до 144 Mb;

г) серийни портове: COM1 RS232, COM2 RS232 / RS485 съвместими UART 16550, паралелен порт LPT1: поддържа режими SPP / EPP / ECP;

д) Ethernet интерфейс: Realtek RTL8019AS контролер, софтуер съвместим с NE2000;

е) Таймер за нулиране на хардуера на WatchDog, астрономически календар-таймер, захранван от вградена батерия, захранване-5 V ± 5%, 2 A.