курсовая. Предусмотреть 5 5 1 структурная схема системы управления 6

• Название: Предусмотреть 5 5 1 структурная схема системы управления 6
• Анкор: курсовая
• Дата: 15.02.2023
• Размер: 1.85 Mb.
• Имя файла: Kursovaya (1).docx
• Тип: Документы; #937576
• страница: 6 из 12

3.1 Анализ технических характеристик модулей ADAM-40хх

Микропроцессорные модули аналогового и дискретного ввода-вывода ADAM-40хх производства компании Advantech предназначены для использования в интеллектуальной распределенной системе сбора данных ADAM-4000.

Модули обеспечивают аналого-цифровое преобразование входных сигналов датчиков в виде напряжения постоянного тока. Наличие встроенных микроконтроллеров позволяет им осуществлять нормализацию сигналов, операции аналогового и дискретного ввода-вывода, отображение данных и их передачу (прием) по интерфейсу RS-485. Все модули имеют гальваническую развязку по цепи питания и интерфейса RS-485, программную установку параметров, командный протокол ASCII и сторожевой таймер.

Наиболее близкими к разрабатываемому устройству являются модули аналогового ввода ADAM-401х, обеспечивающие 16 разрядное аналого-цифровое преобразование с поддержкой гальванически развязанного интерфейса RS-485. Максимальное количество модулей в сети 256, скорость передачи данных может быть выбрана программно в диапазоне от 1200 до 115200 бит\с Внешний вид модулей показан на рисунке 1.8.

Модули предназначены для монтажа на DIN-рейку, имеют напряжение питания от 10 до 30 В при потребляемой мощности до 1 Вт. Диапазон рабочих температур ADAM-401х от минус 10 до плюс 70°С.

Проведенный обзор Интернет-сайтов различных дистрибьюторов показал, что на рынке РФ присутствует более 20 модулей ввода-вывода аналоговых сигналов семейства ADAM-4000.

Рисунок 1.8 Внешний вид модулей семейства ADAM-401х.

Модули семейства ADAM-40хх стандартизованы, отличаются высокой надежностью, способностью работать в широком диапазоне изменений параметров окружающей среды и питающих напряжений. Однако относительно высокая цена модулей делает невозможным их использование для низкобюджетных проектов. Так, например, цена модуля аналогового ввода ADAM-4018 на 8 каналов составляет 176$, а такого же модуля ADAM-4018+ с поддержкой протокола ModBus – 246$.

3.2 Распределенная система сбора данных и управления серии NL

Отечественными аналогами модулей семейства ADAM-40хх и, естественно, полностью с ними совместимыми, являются модули ввода-вывода аналоговых сигналов распределенной системы данных и управления серии NL научноисследовательской лаборатории автоматизации и проектирования (г. Таганрог) совместно с ЗАО «Спектрон» (г. Тольятти). Эти модули выпускаются согласно ТУ 4252-002-24171143-03 [11,12].

Модули серии NL являются интеллектуальными (микропроцессорными) компонентами распределенной ССД. Эти модули реализуют следующие функции:

а) аналого-цифровое преобразование; б) цифро-аналоговое преобразование; в) ввод-вывод дискретных сигналов; г) счет импульсов;

д) измерение частоты преобразования; е) преобразование интерфейсов.

Данные модули применяются при построении эффективных систем управления производственными процессами, которые будут использоваться в жестких эксплуатационных условиях.

Модули могут соединятся между собой, а также с управляющим компьютером или контроллером при помощи промышленной сети посредством последовательных интерфейсов (RS-232, RS-485). Управление модулями реализовывается с помощью набора команд в ASCII кодах. Все модули имеют режим программной калибровки и могут быть использованы в качестве средств измерений. У модулей нет механических переключателей. Все настройки выполняют-

ся программно с помощью управляющего компьютера (контроллера). Программно можно установить следующие параметры:

а) диапазон измерения; б) формат данных;

в) адрес модуля;

г) скорость обмена;

д) наличие бита контрольной суммы; е) параметры калибровки.

Эти параметры записываются в ЭП ПЗУ и сохраняются при выключении питания. Некоторые модули имеют светодиодный или жидкокристаллический дисплей (рисунок 1.9), это дает возможность контроля технологических параметров прямо в месте установки модуля, а не на управляющем компьютере.

Все модули содержат сторожевых таймера, первый супервизор перезапускает модуль в случае его «зависания» или провалов напряжения питания, второй watch dog переводит выходы модуля в безопасные состояния при «зависании» управляющего компьютера.

Рисунок 1.9 – Внешний вид модуля NL-8TI.

Набор команд модулей содержит 20-50 разнообразных команд, которые передаются в стандартных ASCII кодах. Это позволяет программировать их с помощью практически любого языка программирования высокого уровня. Модули выполнены с целью применения в жестких условиях эксплуатации (температура окружающего воздуха 40 до +70°С). Они имеют гальваническую изоляцию с испытательным напряжением изоляции 2,5 кВ (ГОСТ 12997-84).

Основные достоинства модулей NL состоят в том, что они полностью соответствуют стандартам РФ, имеют низкое энергопотребление, обеспечивают функции ввода-вывода, что позволяет использовать их в качестве локальных технологических контроллеров. Усиление модулей регулируется программно в широких пределах, обеспечивая работу с различными периферийными устройствами. Техническая поддержка модулей выполняется на русском языке.

Модули серии NL могут объединяться в сеть на основе последовательных интерфейсов RS-ххх, в которой могут быть использованы одновременно и модули других производителей (ADAM, ICP, NuDAM и другие).

В состав серии NL входят следующие основные модули: NLcon-lAT программируемый логический контроллер, модули ввода-вывода (4, 8 и 16 аналоговых и цифровых каналов), NL-2C модуль счетчика-частотомера, конверторы и повторители (ретрансляторы) интерфейсов и другие.

Модули имеют дифференциальные входы, к которым могут подключаться любые источники аналоговых сигналов напряжения или тока. В качестве примера на рисунке 1.10 приведена структурная схема модуля NL-8TI.
Рисунок 1.10 – Структурная схема модуля NL-8TI.

Сигналы с входа модуля подаются на вход АЦП посредством аналогового коммутатора (мультиплексора) и преобразуются в цифровой код. У АЦП есть встроенный цифровой фильтр и усилитель с цифроуправляемым коэффициентом

усиления. Это позволяет программно изменять полосу пропускания модуля и диапазон входных напряжений. Число разрядов АЦП уменьшается при увеличении усиления. Поэтому при работе с различными периферийными устройствами коэффициент усиления может быть подобран индивидуально.

Цифровой сигнал с выхода АЦП через модули гальванической развязки поступает в микроконтроллер и далее на выход модуля NL-8TI. Тем самым обеспечивается полная гальваническая изоляция входов от блока питания и интерфейсной части.

Управляющий микроконтроллер модуля выполняет следующие функции: а) осуществляет команды, идущие из управляющего компьютера;

б) выполняет обработку сигналов с периферийных устройств (компенсация нелинейности, калибровка и прочее);

в) реализует протокол обмена через требуемый интерфейс RS-485. Интерфейс RS-485 реализован на стандартных микросхемах фирмы Analog

Devices. Эти микросхемы удовлетворяют стандартам EIA для интерфейсов RS485 и RS-422 и имеют защиту от электростатических зарядов, от выбросов на линии связи, короткого замыкания и перенапряжения. Дополнительно в модуле использована позисторная защита от перенапряжения на клеммах порта RS-485. Аналогичная защита использована для входа источника питания.