Автоматизация различных технологических процессов. Используемые датчики весьма разнообразны и могут быть классифицированы по различным признакам
 Скачать 0.58 Mb.
|
|
Выбор элементной базы MIF-модуля При выборе элементной базы для MIF-модуля мы руководствовались следующим: микропроцессор должен поддерживать широко распространенные операционные системы реального времени; иметь встроенные средства для предотвращения зацикливания программ (watch-dog), развитая системная диагностика; развитые средства отладки и тестирования; поддержка инструментальных средств разработки; наличие интерфейса Ethernet; достаточно высокая производительность - не менее нескольких MIPs; оптимальное соотношение стоимость/функциональность. При выборе микропроцессора, ввиду незначительной разницы в стоимости между 32-х разрядными и 8-ми разрядными микроконтроллерами в сравнение со стоимостью модуля, мы сразу исключили из рассмотрения 8-ми и 16-ти разрядные микроконтроллеры. Безусловным лидером на рынке 32-х разрядных микроконтроллеров для встраиваемых систем, сегодня является компания Motorola с ее известными микроконтроллерами серий MC68300 на базе ядра CPU32, совместимого с 68000, и новыми микроконтроллерами MPC500, 800, 600 и другие на базе нового RISC-ядра PowerPC. Мы остановили свой выбор на микроконтроллере MC68EN360 по следующим причинам: наличие полного спектра хорошо отлаженного проверенного системного ПО реального времени и инструментальных средств разработки для микропроцессоров совместимых с 68000; наличие в контроллере всех вспомогательных устройств, необходимых для встраиваемых систем (сторожевые таймеры, низкое потребления, диагностика шинных циклов и выполнения инструкций, и т.д) развитые средства отладки, не доступные в других микроконтроллерах - встроенный в микроконтроллер аппаратный отладчик BDM; встроенный специализированный коммуникационный со-процессор QUIC с поддержкой ряда стандартных сетевых протоколов, включая Ethernet; высокая производительность до 10 MIPS; невысокая стоимость.  Рис.3. Логическая структура контроллера функциональных узлов Обзор оптических датчиков, которые применяются на производстве. При написании данной работы, также были рассмотрены датчики, которые используются на производстве, а именно оптические датчики. Оптические датчики самая популярная группа датчиков для измерения положения и перемещения объектов, после концевых выключателей. Оптические датчики позволяют выполнять бесконтактное измерение, определять положение объектов, перемещающихся с большой скоростью. Расстояние обнаружение может достигать сотен метров, а точность определения положения объекта достигать десятых долей микрона. Датчики, использующие оптический принцип незаменимы для определения положения «горячих» объектов и объектов с низкой диэлектрической проницаемостью. В данном разделе представлены различные группы оптических датчиков. Существуют несколько типов оптических датчиков: T - тип или THRU-BEAM (разнесенная оптика) или датчики на прерывание оптического луча. Состоят из приемника и излучателя, устанавливаемых друг напротив друга. Объект, проходя между приемником и излучателем, прерывает оптический луч, что приводит к изменению состояния выходного ключа приемника. R - тип или RETRO (с отражением от световозвращателя/рефлектора). Излучатель и приемник находятся в одном корпусе. Оптический импульс, посланный излучателем, отражается от рефлектора и попадает на приемник. Прерывание луча объектом, расположенным между рефлектором и датчиком приводит к изменению состояния выходного ключа датчика. D -тип или DIFFUSE (с отражением от объекта). Отражение оптического луча происходит непосредственно от объекта обнаружения. При отсутствии объекта оптическая линия разомкнута, при приближении к датчику объекта, часть энергии (зависит от цвета объекта и его шероховатости) оптического импульса отражается от объекта и попадает на приемник датчика расположенный в одном корпусе с излучателем, что приводит к изменению состояния выходного ключа. Принцип работы Фотосенсор – это устройство, которое регистрирует и реагирует на изменение интенсивности светового потока. Различают аналоговые и дискретные оптические датчики. У аналоговых датчиков выходной сигнал изменяется пропорционально внешней освещенности. Основная область применения – автоматизированные системы управления освещением. Датчики дискретного типа изменяют выходное состояние на противоположное при достижении заданного значения освещенности. Оптические датчики применяются во всех отраслях для позиционирования или счета объектов. После механических контактных и потенциометрических сенсоров оптические детекторы возможно являются наиболее популярными устройствами для определения положения и перемещений объектов. Принцип работы оптических датчиков схематически изображен на рис. 4. В основе работы датчиков лежит изменение оптического излучения при появлении в зоне действия непрозрачного объекта. При включении устройства издается оптический луч, принимаемый через линзу или отраженный от объекта. Затем на выходе датчика возникает цифровой или аналоговый сигнал, имеющий различную логику, который далее используется исполнительным устройством или схемой регистрации. Удобнее всего использовать диффузные устройства, которые самостоятельно срабатывают на объект. В своем большинстве оптические датчики позволяют изменять настройки чувствительности и индексации состояния выхода, производятся также самонастраиваемые модели.  Рис. 4. Принцип работы оптических датчиков Датчик состоит из излучателя и приемника, которые в свою очередь состоят из следующих элементов: Излучатель состоит из: Корпус; Излучатель; Подстроечный элемент; Генератор; Индикатор. Приемник датчика состоит из: Корпус; Фотодиод; Подстроечный элемент; Электронный ключ; Триггер; Демодулятор; Индикатор. Оптические датчики могут быть как моноблочные, так и двухблочные, где излучатель и приемник могут находится в одному корпусе или в отдельных корпусах соответственно. Далее рассматриваются представленные на рынке датчики. Оптический датчик OYR AC44A-2-5-PS4 Излучатель оптический OYR AC44A-2-5-PS4 предназначен для формирования направленного оптического излучения красного спектра и используется в комплекте с выключателем оптическим, например, OSR AC42A5-43P-R5-LZS4, в промышленных автоматизированных устройствах, линиях и системах. При условии расположения излучателя и выключателя друг напротив друга непрозрачный объект обнаружения прерывает оптическое излучение и вызывает изменение выходного сигнала выключателя. На рис. 5 представлена схема подключения данного датчика к сети, на рис. 6 - его габаритный чертеж. Таблица 1. Характеристики датчика OYR AC44A-2-5-PS4.
 Рис. 5. Схема подключения  Рис. 6. Габаритный чертеж Щелевой оптический датчик OU NC3A-43P-20-LZS4 Щелевой оптический датчик OU NC3A-43P-20-LZS4 состоит из приемника и излучателя, расположенных в одном корпусе и расположенных друг на против друга. Контролируемый объект прерывает оптическое излучение инфракрасного спектра и вызывает изменение выходного сигнала датчика. Датчик щелевой оптический предназначен для обнаружения контролируемого объекта и коммутации электрических цепей в промышленных автоматизированных устройствах, линиях, системах. На рис. 7 представлена схема подключения данного датчика к сети, на рис.8 - его габаритный чертеж. Таблица 2. Характеристики датчика OU NC3A-43P-20-LZS4.
 Рис. 7. Схема подключения  Рис. 8. Габаритный чертеж Оптический датчик OX I61P-43P-8000-LZ Выключатель (датчик) оптический предназначен для обнаружения контролируемого объекта и коммутации исполнительных устройств промышленной автоматики. OX I61P-43P-8000-LZ - датчик типа R, ретрорефлекторный, с отражением от катафота. Датчик состоит из излучателя и приемника, встроенных в корпус. Оптическое излучение инфракрасного спектра от излучателя попадает на световозвращатель (катафот) и, отражаясь от него, попадает в приемник датчика. Контролируемый объект, попадая в зону действия датчика, прерывает оптическое излучение и вызывает изменение выходного сигнала датчика. На рис. 9 представлена схема подключения данного датчика к сети, на рис.10 - его габаритный чертеж. Таблица 3. Характеристики датчика OX I61P-43P-8000-LZ.
 Рис. 9. Схема подключения  Рис. 10. Габаритный чертеж |