Классификация микропроцессорных контроллерных комплексов
Все выпускаемые универсальные микропроцессорные комплексы контроля и управления производством подразделяются на следующие классы:
Контроллер на базе персонального компьютера (тс based Control).
Направление использования персонального компьютера, совместимого с IBM PC, в качестве контроллера существенно развилось в последнее время, ввиду повышения:
1. надежности работы персональных компьютеров;
2. наличия их модификаций в обычном и промышленном исполнении;
3. открытой архитектуры;
4. легкости включения в них любых плат ввода/вывода, выпускаемых рядом фирм;
5. возможности использования уже наработанной широкой номенклатуры программного обеспечения (операционных систем реального времени, баз данных, пакетов прикладных программ контроля и управления).
Основные сферы использования контроллеров на базе PC:
· небольшие специализированные системы автоматизации в медицине, научных лабораториях, средствах коммуникации, для небольших достаточно замкнутых объектов в промышленности.
· общее число входов/выходов такого МК- несколько десятков
· выполняемые функции:
1. сложная обработка измерительной информации с расчетом нескольких управляющих команд;
2. специализированные формулы, аргументами которых являются измеряемые величины.
Область применения определяются следующими условиями:
· большой объем вычислений за достаточно малый интервал времени при нескольких входах и выходах объекта;
|
|
|
· работа средств автоматизации в окружающей среде, не слишком отличающейся от условий работы обычных ПК;
· отсутствие ограничений во времени цикла МК;
· реализуемые МК функции можно программировать на языках высокого уровня типа Pascal;
· мощная поддержка работы оператора, т.е диагностика работы, устранение неисправности без остановки работы контроллера, модификация программного обеспечения во время работы системы автоматизации и т. п.
Локальный контроллер (plc).
Это простой контроллер, который выполняет необходимые функции автоматизации на изолированных небольших производственных узлах. Он либо является автономным конструктивом, подсоединяемым к автоматизируемому объекту, либо встраивается в оборудование (агрегат, машину, прибор) и является его неотъемлемой частью. Встраиваемые контроллеры монтируются в общий корпус оборудования ,а автономные помещаются в защитные корпуса, рассчитанные на разные условия окружающей среды.
Часто в такой МК встраивается или подключается к нему специальная панель интерфейса с оператором, состоящая из дисплея и функциональной клавиатуры управления. Почти всегда эти контроллеры имеют порты, соединяющие их в режиме "точка-точка" с другой аппаратурой, и интерфейсы, которые могут их через сеть связывать с другими средствами автоматизации: распределенными системами управления, диспетчерскими системами, пультами операторов и т. п. для обмена информацией.
|
|
|
Подклассы plc.
1. ПЛМК, реализующий логические зависимости ( блокировку, программное управление, пуск, останов машин и механизмов).
Области использования ПЛМК: станкостроение, машиностроение, замена релейно-контактных шкафов во всех отраслях промышленности. Он характеризуется развитыми логическими функциями и вырожденными функциями математики и регулирования. Набор блоков ввода/вывода ПЛМК рассчитан, в основном, на дискретные каналы. Для его программирования используются специализированные языки типа р елейно-контактных схем.
2. МКПАЗ, реализующий функции противоаварийной защиты процессов и оборудования.
Его отличает высокая надежность ( за счет резервирования и диагностики); отказобезопасность, высокая готовность( за счет малого времени восстановления после отказа).
Безопасность - это ситуация, при которой риск не больше заданного предела.
Степень риска по европейскому стандарту DIN V 19250 определяется четырьмя факторами, каждый из которых конкретизируется указанным ниже путем.
|
|
|
1. Вероятность аварийного события, связанная с работой средств автоматизации (Р):
Р1 - крайне низкая вероятность,
Р2 - низкая вероятность,
Р3 - относительно высокая вероятность.
2. Продолжительность нахождения людей в опасной зоне (С):
С1 - редкое нахождение,
С2 - частое или постоянное нахождение.
3. Возможный травматизм от аварии (Д):
Д1 - незначительные травмы,
Д2 - серьезные травмы нескольких человек, смерть одного человека
ДЗ - смерть нескольких человек,
Д4 - катастрофа с большим числом жертв.
4. Предотвращение аварии (Ф):
Ф1 - возможно при определенных обстоятельствах,
Ф2 - невозможно.
С учетом указанных факторов степени риска выделяют восемь классов требований к средствам автоматизации по безопасности их работы.
1ый класс: Д1, Р3, или Д2, С1, Ф1, Р2, или Д2, С1, Ф2, P1
2ой класс: Д2, С1, Ф1, РЗ, или Д2, С1, Ф2, С2, или Д2, С2, Ф1, Р1.
3ий класс: Д2, С1, Ф2, РЗ, или Д2, С2, Ф1, Р2, или Д2, С2, Ф2, Р1.
4ый класс: Д2, С2, Ф1, РЗ, или Д2, С2, Ф2, Р2, или ДЗ, C1, P1
5ый класс: Д2, С2, Ф2, РЗ, или ДЗ, Cl, Р2, или ДЗ, С2, Р1.
6ой класс: ДЗ, Cl, РЗ, или ДЗ, С2, Р2, или Д4, Р1.
7ой класс: ДЗ, С2, РЗ, или Д4, Р2.
8ой класс: Д4, РЗ.
В 1ом – 4ом классах допускается одноканальная, нерезервируемая работа средств автоматики.
|
|
|
В 5ом классе предел времени одноканальной работы центральных процессоров контроллеров не более 72-х часов (допустимое время восстановления резервного процессора); остальное время обязательно горячее резервирование. По всем остальным модулям контроллера, блоков ввода/вывода, сетям, датчикам и исполнительным органам требуется полная их диагностика и перевод в безопасный режим при обнаружении любой ошибки.
В 6ом классе не допускается одноканальная работа центрального процессора МК: при возникновении ошибки в одном из процессоров контроллер переводит объект в безопасный режим (например, останавливает) и выключается. Все остальные модули и средства автоматики должны иметь горячий резерв и при обнаружении любых ошибок переводить свою часть объекта в безопасный режим.
По своим возможностям, функциям, программному обеспечению контроллеры этого подкласса немногим отличаются от контроллеров предыдущего подкласса (только несколько-большей мощностью).
3. МК, реализующие все простейшие функции контроля, регулирования, логического управления.
Они обслуживают совсем небольшие установки или самостоятельные узлы производства технологического типа. Их центральный процессор имеет достаточную мощность, разрядность, память, чтобы выполнять как логические, так и математические функции. В состав его блоков ввода/вывода входят блоки на разные типы каналов (аналоговые, дискретные, импульсные и т. д.). В его прикладное программное обеспечение входят и языки типа релейно-контактных схем, и конфигураторы с библиотеками математических и регулирующих функций.Эти МК рассчитаны на десятки входов/выходов от датчиков и исполнительных механизмов. Они реализуют типовые функции обработки измерительной информации, логического управления, регулирования.
4. Принцип действия радарных уровнемеров. Их разновидности
Принцип действия всех известных радарных уровнемеров основан на измерении времени распространения радиоволны от антенны уровнемера до поверхности продукта, уровень которого измеряется, и обратно.
Наиболее простым с точки зрения реализации на первый взгляд выглядит импульсный метод, заключающийся в измерении времени запаздывания принятого импульса относительно излученного. Однако при ближайшем рассмотрении очевидны технические трудности реализации этого метода.
Во-первых, излучаемый импульс должен быть достаточно коротким, чтобы закончиться раньше, чем в антенну поступит отраженный импульс, т.е. иметь длительность в единицы наносекунд и менее, что реализовать не так просто. Во-вторых, излучаемый радиоимпульс должен иметь достаточно большую мощность, чтобы обеспечить требуемое соотношение сигнал-шум в принятом сигнале, а это накладывает серьезные требования к излучающему элементу, особенно при больших диапазонах измерения уровня и низких отражательных способностях продукта. В-третьих, задача высокоточного измерения наносекундных временных интервалов между излученным и принятым импульсом технически непроста в решении.
В силу перечисленных факторов, импульсные методы не нашли широкого распространения при решении задач по высокоточному измерению уровня и применяются лишь там, где отражательная способность продукта сравнительно высока и не требуется высокая точность.
Более широкое распространение для высокоточных измерений получили радарные уровнемеры, использующие непрерывное модулированное по частоте радиоизлучение (FMCW). Принцип действия такого уровнемера заключается в следующем. Микроволновый генератор датчика уровня формирует радиосигнал, частота которого изменяется во времени по линейному закону – линейный частотно-модулированный сигнал. Этот сигнал излучается в направлении продукта, отражается от него, и часть сигнала через определенное время, зависящее от скорости света и расстояния, возвращается обратно в антенну. Излученный и отраженный сигналы смешиваются в датчике уровня, и в результате образуется сигнал, частота которого равна разности частот принятого и излученного сигналов F и соответственно расстоянию от антенны до измеряемого продукта. Дальнейшая обработка сигнала осуществляется микропроцессорной системой датчика уровня и заключается в точном определении частоты результирующего сигнала и пересчете ее значения в значение уровня наполнения резервуара.
При выборе конкретной модели радарного уровнемера потребителю немаловажно понять, от чего конкретно зависят потребительские свойства радарного уровнемера.
Наиболее важными являются следующие параметры радарного уровнемера:
- точность;
- чувствительность;
- быстродействие;
- простота монтажа;
- цена.
Как показано выше, все радарные уровнемеры состоят из следующих основных узлов:
- антенна;
- приемопередающий (СВЧ) блок;
- сигнальный процессор;
- контроллер коммуникации.
Билет №17
Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 249; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!