Язык функциональных блоковых диаграмм

FBD (англ. Function Block Diagram) — графический язык программирования стандарта МЭК 61131-3.

Программа образуется из списка цепей, выполняемых последовательно сверху вниз. Цепи могут иметь метки. Инструкция перехода на метку позволяет изменять последовательность выполнения цепей для программирования условий и циклов.

При программировании используются наборы библиотечных блоков, а так же собственные блоки, написанные на языке FBD или других языках МЭК 61131-3.

Блок (элемент) — это подпрограмма, функция или функциональный блок (Например: логические элементы И, ИЛИ, НЕ, триггеры, таймеры, счётчики, блоки обработки аналогового сигнала, математические операции и др.).

Рис.72

Каждый функциональный блок графически представляет собой прямоугольник. Внутри него показана функция, которую он выполняет.. Выход функционального блока может быть соединен связью с другими блоками. Каждая связь является переменной. Один или несколько функциональных блоков, соединенных в цепь, образуют программу на языке FBD.

Результат вычисления цепи записывается во внутреннюю переменную либо подается на выход ПЛК.

Разберем пример работы программы на языке FBD. Воспользуемся примером автоматической системы управления наружным освещением.

 

Автоматическая система управления наружным освещением.

Алгоритм работы системы управления:

1) Включение и отключение системы осуществляется кнопкой с фиксацией.

2) Лампа горит, если освещенность ниже заданного уровня (освещенность измеряется в люксах "лк").

Коммутационная программа выглядит следующим образом:

Рис.73

 

В коммутационной программе использованы блоки (функции), приведенные в таблице.

 

1		I1 – блок дискретного входа ПЛК (список Co). Управляет включением/выключением системы (кнопка) (0 – выключена, 1 – включена).
2		Al2 - .блок аналогового входа ПЛК. В него подключается датчик освещенности.
3		B002 – блок аналогового порогового выключателя (т.е. датчик освещенности) (список SF). При настройке устанавливаются параметры: порог включения (On=200лк, т.е. 2,00 В) и выключения (Off=100лк, т.е. 1,00 В).
4		B001 – блок логической функция И (список GF).
5		Q1 – блок выхода программируемого контроллера (список Co). Управляет лампой освещения.

 

Точка около входа функции обозначает инверсию (логическая операция НЕ) данного сигнала.

 

Работа программы:

1) Логический 0 на входе I1 устанавливает 0 на выходе B001 (функция И) и 0 на выходе контроллера Q1. Кнопка не нажата - система не работает.

2) При установке 1 на входе I1 система включается (т. е. нажали кнопку). Сигнал на выходе B001 (и Q1) является инвертированным сигналом аналогового порогового выключателя. При высокой освещенности пороговый выключатель включен (1 на выходе B002) и 0 на выходах B001 и Q1 (лампа освещения отключена). При низкой освещенности выход порогового выключателя равен 0, на выходах B001 и Q1 – 1, освещение включено.

Рис.74

 

Каналы связи (КС)

 

КС называется совокупность технических средств, предназначенных для передачи информации в виде сигналов различной природы на расстояние линии связи.

ЛС – это физическая среда передачи данных.

ЛС – предусматривают наличие передатчика, линии, приемника.

Может представлять собой кабель (набор проводов, изолированных и защищённых оболочкой). Кабель имеет физические разъёмы.

Кроме кабеля физической средой передачи данных может быть земная атмосфера или космическая пространство, через которые распространяются электромагнитные волны.

В зависимости от среды передачи данных линии связи можно разделить на три группы:

1) Проводные (воздушные) линии связи — это провода без изолирующих и экранирующих оплёток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. Они проводят телефонные и телеграфные сигналы. Скоростные свойства и помехозащищённость низкие. При отсутствии других каналов связи по ним передаются и компьютерные данные;

2) Радиоканалы земной и спутниковой связи — образуются с помощью передатчика и приёмника радиоволн. Может использоваться для организации сетей в пределах больших помещений типа ангаров или павильонов, там, где использование обычных линий связи затруднено или нецелесообразно.

3) Кабельные — состоят из проводников, заключённых в несколько слоёв изоляции. В компьютерных сетях используют три основных типа кабеля:

а) Витая пара - скрученные пары медных проводников (UTP-Unshielded twisted pair);

Рис.75

Представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.

Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары (электромагнитные помехи одинаково влияют на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов. Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического сближения проводников различных пар) в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом. Витая пара — один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве физической среды передачи сигнала во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей.

Кабель витой пары подключается к сетевым устройствам при помощи разъёма 8P8C (который ошибочно называют RJ45).

б) Коаксиальный кабель;

Рис.76

 

Электрический кабель, состоящий из расположенных соосно центрального проводника и экрана. Обычно служит для передачи высокочастотных сигналов. Изобретён и запатентован в 1880 году британским физиком Оливером Хевисайдом.

в) Волоконно-оптических линий связи. (Оптоволокно).

Рис.77

 

Нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

       Одна ЛС может быть использована для образования многих КС. В этом случае к одному передатчику подключается несколько источников сообщения. На приемной стороне производится разделение сигналов и передача их в соответствующую измерительную систему.

       Число каналов, размещаемых в одной линии, определяется полосой пропускания линии, полосой несущих частот, спектром сигналов и уровнем помех в линии.

 

Структура ЛС

 

1. Радиальная

Рис.78

 

ПУ- пункт управления

КП- контролируемый пункт

2. Магистральная (менее продуктивная) частота обработки информации высокая.

Рис.79

 

3. Радиально- магистральная (древовидная)

Рис.80

 

Дорогая. Применяется, когда объекты производства рассредоточены по территории промышленного предприятия.

       В зависимости от конструкции ЛС и КС принимаются решения и о структуре системы управления. Допускается использование занятых телефонных пар для передачи информации, путем подключения телефонной аппаратуры или создания искусственных цепей на занятых линиях.

В качестве ЛС может использоваться ЛЭП, путем передачи сигналов с помощью частотного умножения или разделения.

Проводные ЛС

       Являются самым дешевым способом передачи информации. Для передачи телемеханической информации используются телефонные кабели, причем сети телемеханические и телефонные выполняются совмещенными, чтобы при использовании выделенных телефонных пар взаимное влияние было сведено к min, токи и напряжение в кабелях ограничиваются.

Параметры линии связи для передачи информации

(при импульсной передаче…)

Параметры	~150Гц	1 импульсный f [имп/сек]
		1-2 имп/сек	До 11 имп/сек	12-50 имп/сек
U max, B I max, мА	80 20	80 50	80 50	60 30

 

       Для надежной передачи информации по линиям связи необходимо согласование параметров линии с входными и выходными параметрами приемников и передатчиков информации. Согласование параметров линии осуществляется на основании первичных и вторичных параметров линии.

       Первичные параметры(параметры, характеризующие распространение сигналов, зависящие от конструкции той или иной линии):

Любая ЛС представляет собой четырехполюсник с распределенными первичными параметрами. Если первичные параметры однородны по всей длине, то такой четырехполюсник является симметричным, что предполагает равенство сопротивлений любого проводника четырехполюсника относительно земли, а также равенство входных сопротивлений четырехполюсника с обеих сторон

 

Рис.81

1. Активное сопротивление линии

 - активное сопротивление постоянному току, которое зависит от типа проводника, его длины и сечения.

 

-удельное сопротивление материала - длина проводника;  - площадь поперечного сечения.

       Активное сопротивление ЛС также зависит от температуры и в некоторой степени от частоты, поэтому в соотношении (1) учтены температурный  и частотный  факторы, т.е. R=R(ρ, t, f).

 

       При ненормальных условиях (t отличается от 20⁰С)

2. Индуктивность линии - (коэффициент пропорциональности между током, в замкнутом контуре, и магнитным потоком, создаваемым этим током через поверхность)

a – расстояние между центрами проводов (мм)

r – радиус проводов (мм)

μ – магнитная проницаемость

μ_cu»0,99

μ_al»1¸1,5

μ стали»140

k – коэффициент учитывающий поверхностный эффект

При повышенной частоте

       Первое слагаемое выражения (2) – конструктивная индуктивность (внешняя), второе слагаемое – внутренняя индуктивность (с увеличение частоты эта составляющая уменьшается).

Для кабельных цепей 0,7-0,8 мГн/км

Для воздушных намного больше 2 мГн/км – медные, 9 мГн/км – стальные.

 

3. Емкость линии – (коэффициент пропорциональности между зарядом и напряжением (разностью потенциалов)).Характеристика, показывающая способность проводника накапливать электрический заряд.

– относительная диэлектрическая проницаемость

_{воздуха}=1

       Для кабельных цепей емкость намного больше, чем для воздушных, т.к. расстояние между проводниками очень мало и имеется изоляция между проводами.

 

4. Проводимость линии - (способность тела проводить электрический ток, а также физическая величина, характеризующая эту способность и обратная электрическому сопротивлению.)

См/км (сименс/км)

- проводимость изоляции для постоянного тока (зависит от погодных условий);

η – коэффициент диэлектрических потерь изоляторов на которые подвешиваются провода;

 - частота.

G=wC tgd – проводимость для КЛ

tg d - угол диэлектрических потерь.

w=2p¦ - угловая частота

       Вторичные параметры (определяются первичными и зависят от сигнала):

1. Волновое сопротивление - характеристика среды распространения волнового возмущения.

Волновое сопротивление – относительная величина характеризующая степень затухания эл. магн. волны в конце линии при частоте w.

Это сопротивление, которое встречает электромагнитная волна при распространении вдоль однородной линии без отражения.

[Ом] Um-амплитуда напряжения в линии, Im-амплитуда тока в линии

 

       При f³30 кГц:

2. Постоянная распространения – изменение мощности ЭМ волны при ее распространении

 

-коэффициент затухания Нп/км;

 - коэффициент фазы рад/км.

 

---

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 619; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!