14. Модули ввода-вывода. Модули вводавывода. Задание
 Скачать 56.47 Kb.
|
|
Модули ввода-вывода. Задание: прочитать текст, составить конспект, ответить на вопросы, приведённые в конце текста. Конспекты не выкладывать на почту. Проверю очно! Модули ввода/вывода аналоговых сигналов используются как встроенные непосредственно в контроллер, так и в качестве удаленных станций ввода/вывода. В случае построения распределенной системы процессорный модуль находится на основной стойке, а соединение с системой ввода/вывода и управление происходит с помощью сетевых технологий. Для этого в стойку станции ввода/вывода встраивается специальный сетевой модуль. Процессорный модуль главной стойки должен поддерживать управление удаленными станциями по сетевому стандарту. Модули ввода/вывода аналоговых сигналов выполняют следующие функции: аналого-цифровое преобразование сигнала и выдача результата на внутреннюю шину контроллера; цифро-аналоговое преобразование сигнала, полученного от процессорного модуля по внутренней шине; фильтрация, масштабирование и линеаризация входного сигнала; сигнализация выхода значений измеряемого параметра за допустимые пределы; самодиагностика и др. Основные характеристики модуля ввода/вывода аналоговых сигналов: разрядность; количество каналов ввода/вывода; диапазон входных и выходных сигналов модуля; быстродействие; точность преобразования; обнаружение обрыва датчика; возможность подключения датчиков, имеющих нестандартный выход; гальваническая развязка сигналов; подавление помех на входе/выходе; напряжение питания; потребляемая мощность; габариты. Количество каналов ввода/вывода варьируется от 2 до 14 в зависимости от класса контроллера. Для моноблочных (компактных) ПЛК количество каналов обычно составляет 2 или 4, для PC-based и модульных 8,16 или 32. Наиболее распространенными стандартными сигналами являются сигналы напряжения: 0...5 В, 0... 10 В , 1...5 В, ±5 В, ±10 В и сигналы тока: 0...5 мА, 0/4...20 мА. Основным компонентом модуля аналогового ввода является аналого-цифровой преобразователь (АЦП). В зависимости от временной последовательности операции преобразования аналоговой величины в цифровой код АЦП подразделяют на следующие типы: последовательный АЦП со ступенчатым пилообразным напряжением (состоит из компаратора, счетчика и ЦАП); АЦП с двоично-взвешенным приближением (поразрядного уравновешивания или поразрядного кодирования); параллельные АЦП (с одновременным квантованием сигнала с помощью набора компараторов, включенных параллельно источнику сигнала); последовательно-параллельные АЦП. Важной функциональной характеристикой модуля является наличие гальванической развязки сигналов. Точность преобразования аналогового сигнала в цифровой код зависит от разрядности АЦП. Наиболее часто встречаются модули с разрядностью преобразования от 8 до 16 бит. Естественно, чем выше разрядность, тем ниже быстродействие АЦП. Модули аналогового ввода/вывода обычно питаются от блока питания контроллера напряжением 12 VDC или 24 VDC, или 110/220 VAC. Потребляемая модулем мощность обычно составляет около 2 Вт. Некоторые модули обеспечивают питание токовой петли. Входные аналоговые сигналы подаются на модуль через клеммную колодку, проходят через гальваническую развязку, мультиплексируются и преобразуются в цифровой код с помощью АЦП. Далее, после соответствующей обработки, сигнал поступает на внутреннюю шину контроллера и обрабатывается процессором по заложенной программе. Модуль аналогового вывода работает в обратной последовательности. Основным компонентом модуля аналогового вывода является цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Существуют ЦАП, основанные на методе параллельного суммирования токов или напряжений, пропорциональных весам разрядов преобразуемого цифрового кода. Эталонные токи или напряжения получают с помощью весовых резисторных сеток или резисторных делителей. Модули аналогового вывода предназначены для вывода из компьютера или контроллера информации в аналоговой форме. Аналоговые сигналы на выходе модулей вывода могут быть представлены в виде стандартных сигналов тока (0...20 и 4...20 мА) или напряжения (0...5, ±10 В). Модули аналогового вывода используются в основном для управления исполнительными устройствами с аналоговым управляющим входом, но могут быть использованы также в измерительных системах, для электрофизических исследований или построения испытательных стендов. Для вывода аналогового сигнала в форме тока используются источники тока на основе ОУ (операционного усилителя) с обратной связью. Принцип их действия основан на том, что ОУ с отрицательной обратной связью имеет нулевое напряжение между его входами благодаря высокому коэффициенту усиления.  Рис. 6.26. Структурная схема модуля вывода аналоговых сигналов NL-4AO; ВИП — вторичный источник питания Кроме модулей аналогового ввода широко распространены модули дискретного ввода, которые не содержат АЦП и позволяют вводить сигналы, имеющие два уровня (например, сигналы от концевых выключателей, датчиков открывания двери, пожарных датчиков, охранных датчиков движения и т. п.). Уровни входных сигналов модулей дискретного ввода могут изменяться в диапазоне, как правило, 0...24 В или 0...220 В. Модули с входом 220 В используются, например, для регистрации наличия напряжения на клеммах электродвигателя или нагревательного прибора. Дискретными входными сигналами в распределенных системах управления являются сигналы коммутации кнопок, конечных выключателей, контактов реле и пр., а в качестве дискретных выходных сигналов служат сигналы управления магнитными пускателями, реле, сигнальными лампами, исполнительными механизмами. Устройства дискретного ввода/вывода представляют собой устройства преобразования двоичных сигналов логических уровней 1 и 0. Этим уровням соответствует напряжение на замкнутом или разомкнутом ключах. Величина напряжения может быть различной, но чаще используется напряжение 12,24, 36,48,125 или 250 В. Величина тока канала дискретного вывода обычно составляет 100 или 200 мА. В системах автоматизации очень распространены двоичные сигналы, которые поступают от концевых выключателей, датчиков охранной или пожарной сигнализации, датчиков заполнения емкостей, датчиков сбегания ленты на конвейере, датчиков приближения и т.п. Такие сигналы не совсем правильно называются дискретными, но этот термин прочно вошел в практику. Модули ввода дискретных сигналов в промышленной автоматизации имеют несколько различных типов входов: • вход типа «сухой контакт»; • дискретный вход для логических сигналов в форме напряжения; • вход дискретных сигналов ПО...220 В. «Сухим» контактом в системах автоматизации называют источник информации, не имеющий встроенного источника энергии, например, контакты реле или дискретные выходы типа «отрытый коллектор». Для передачи информации о состоянии такого контакта необходим внешний источник тока или напряжения. Для правильного применения модулей дискретного ввода необходимо знать структуру и характеристики входных каскадов.  Дискретные входы гальванически развязаны от остальной части модуля ввода. Развязка выполняется, как правило, с помощью оптронов с двумя излучающими диодами, включенными встречно-параллельно. Это обеспечивает возможность подключения ко входам дискретных сигналов любой полярности. Гальваническая изоляция может быть поканальной или групповой. Чаще используется групповая изоляция, поскольку при этом почти вдвое уменьшается количество входных клемм модуля. План конспекта Какие функции выполняют модули ввода/вывода аналоговых сигналов? Какие наиболее распространенные стандартные входные сигналы? Что является основным компонентом модуля аналогового ввода? Как осуществляется питание модулей аналогового ввода/вывода? Что является основным компонентом модуля аналогового вывода? Что является дискретными входными сигналами модулей дискретного ввода? Что называют «Сухим» контактом? Как осуществляется гальваническая развязка? |