Лекция: Многофункциональный контроллер МФК
PC-совместимый программируемый контроллер МФК (рис. 4.4) предназначен для реализации функций контроля, программно-логичес-кого управления, многоконтурного регулирования, выполнения сложных алгоритмов управления, требующих большой вычислительной и информационной мощности. Контроллер интегрируется в промышленные локальные сети уровней LAN и Fieldbus [33].
Конструкция контроллера на базе конструктива «Евромеханика-19²» (МЭК-297) позволяет встраивать его в стандартные монтажные шкафы или другое монтажное оборудование, которое защищает от воздействий внешней среды, обеспечивает подвод сигнальных проводов и ограничивает доступ к контроллеру.
Информационная мощность контроллера:
· дискретные входы – до 768;
· дискретные выходы – до 640;
· аналоговые входы – до 256;
· аналоговые выходы – до 128.
Состав и характеристики контроллера. Контроллер МФК является проектно-компонуемым изделием, состав которого определяется при заказе. Контроллер состоит из базовой части, одного процессорного и коммуникационных модулей, модулей ввода-вывода, блока клавиатуры и индикации.
Базовая часть состоит из корпуса, блока питания и объединительной платы. Внутрь корпуса устанавливается процессорный модуль и до 16 модулей ввода-вывода. Дополнительно в контроллер можно установить до двух модулей формата microPC и PC/104.
На рис. 4.5 представлен внешний вид и габаритно-присоедини-тельные размеры контроллера, построенного на базе процессорного модуля microPC 5066.
Рис. 4.4. Многофункциональный контроллер МФК
Контроллер имеет магистрально-модульную архитектуру. При этом в контроллере используются две аппаратно соединенные внутренние шины: 8-разрядная шина ISA и шина ввода-вывода. Обе шины и схема их сопряжения реализованы на объединительной плате контроллера.
Типы процессорных модулей:
· модуль microPC 5066A;
· модуль БЦП МФК с модулем PCM-4823L;
· модуль БЦП2 МФК с модулем PCM-5823.
При любом типе процессорного модуля контроллер имеет следующие интерфейсы:
· RS-232 (COM1);
· интерфейс для подключения блока клавиатуры и индикации V03 или панели оператора V04;
· интерфейс резервирования.
Типы дополнительно устанавливаемых модулей:
· формата microPC:
o модуль 5500 (Ethernet 10Base-T, витая пара);
· формата PC/104:
o модуль PCM-3660/PCM-3664 (второй адаптер Ethernet 10Base-T, витая пара);
o модуль AR-B1047 (статическое ОЗУ 128 или 512 кбайт);
o модуль PCM-3512 (VGA).
Технические характеристики процессорных модулей
Модуль 5066 | – процессор AMD DX5-133 Мгц (5´86-133) – динимическое ОЗУ: 1 или 5 (расширяется до 17) Мбайт – системное ПЗУ – 2 электронных диска: 384 кбайт, 2 Мбайт – порты: COM1 (RS232), COM2 (RS232/RS485), LPT – встроенные часы реального времени с календарем – сторожевой таймер аппаратного сброса WatchDog |
БПЦ МФК с модулем PCM-4823L | – процессор AMD DX5-133 Мгц (5´86-133) – системное ОЗУ – 8, 16, 32 Мбайт – системное ПЗУ – flash-диск 8 М (расширяется до 144) – энергонезависимое статическое ОЗУ – 128, 256, 512 кбайт (при установленном модуле AR-B1047) – интерфейс Ethernet IEEE 802.3 10 Мбит – порты: COM1 (RS232), COM2 (RS232/RS485), LPT – встроенные часы реального времени с календарем – сторожевой таймер аппаратного сброса WatchDog – разъем для подключения 2 модулей PC/104 |
Продолжение табл.
БПЦ2 МФК с модулем PCM-5823 | – процессор NS GX1-233, 300 или NS GX1LV1-200 – системное ОЗУ – от 16 до 128 Мбайт – системное ПЗУ – flash-диск – от 8 Мбайт – 2 интерфейса Ethernet 100/10Base-T – порты: COM1 (RS232), COM2 (RS232/RS485), LPT – контроллер VGA – разъем для подключения PC/AT клавиатуры – встроенные часы реального времени с календарем – сторожевой таймер аппаратного сброса WatchDog – разъем для подключения 2 модулей PC/104 – два интерфейса USB1.0 – контроллер плоских жидкокристаллических панелей |
Контроллер имеет 16 посадочных мест для установки модулей ввода-вывода, выходящих на шину ввода-вывода контроллера.
Номенклатура модулей ввода-вывода
Обозначение модуля | Характеристики |
MFC.D48/24 | Дискретный ввод, постоянный ток 24 В, 48 каналов (также исполнения на 5 В, 12 В, 48 В), групповая гальваническая развязка (6 групп по 8 каналов) |
MFC.F24 | Модуль дискретного, числоимпульсного и частотного ввода, индивидуальная гальваническая развязка, однополярные сигналы 24 В или двуполярные 12 В, 24 канала с контролем обрыва, частота 2,5 – 75 000 Гц, исполнения только для контроллеров МФК и ТКМ52 |
MFC.D40R | Дискретный вывод, герконовые реле, 40 каналов, максимальная коммутируемая мощность 10 Вт, 100 млн. срабатываний, индивидуальная гальваническая развязка |
MFC.D40S | Дискретный вывод, полупроводниковые реле, 40 ка-налов, максимальная коммутируемая мощность 10 Вт, неограниченное число срабатываний, индивидуальная гальваническая развязка |
MFC.P40 | Дискретный вывод, транзисторные ключи, 40 каналов, групповая гальваническая развязка (5 групп по 8 каналов) |
Продолжение табл.
Обозначение модуля | Характеристики |
MFC.D32/24 | Дискретный ввод-вывод, транзисторные ключи, 16 DI + 16 DO каналов, групповая гальваническая развязка (4 группы по 8 каналов) |
MFC.D32.8/24 | Исполнение модуля D32 на 16 DI + 8 DO каналов |
MFC.A16/2/0-5mA | Аналоговый ввод-вывод, 16 AI + 2 AO каналов, входы 0 – 5 мА (также на 0 – 20 мА, 4 – 20 мА, 0 – 10 В), выходы 0 – 20 мА, 4 – 20 мА, индивидуальная гальваническая развязка |
MFC.A16/0/… | Аналоговый ввод, 16 каналов |
MFC.A16.8/0/… | Аналоговый ввод, 8 каналов |
MFC.A08 | Аналоговый вывод, 8 каналов, 0 – 20 мА и 4 – 20 мА, индивидуальная гальваническая изоляция |
MFC.A08.4 | Исполнение модуля А08 на 4 канала |
MFC.L16 | Аналоговый ввод, термопары и термосопротивления, дифференциальные сигналы напряжений, унифицированные токовые сигналы 0 – 5 мА, 0 – 20 мА и 4 – 20 мА, 16 каналов, групповая гальваническая развязка (2 группы по 8 каналов) |
MFC.T12 | Модуль ввода сигналов тензодатчиков, 12 каналов, групповая гальваническая развязка (3 группы по 4 канала) |
Блок клавиатуры и индикации V03. Блок V03 имеет однострочный жидкокристаллический дисплей и пленочную клавиатуру.
· Дисплей: 16 знакомест, подсветка (черные символы на желтом фоне), регулируемая контрастность, символ – 5 ´ 7 точек.
· Пленочная клавиатура: количество клавиш – 36 (поле 9 ´ 4), количество префиксных клавиш – 2, тактильное ощущение нажатия.
Панель оператора V04:
· пленочная клавиатура – 29 функциональных клавиш;
· графический жидкокристаллический дисплей – графическое разрешение 128 ´ 64 точки, в текстовом режиме 4 строки по 16 симво-лов + строка пиктограмм или 7 строк по 21 символу + строка пиктограмм, подсветка.
Контроллер МФК может использоваться:
· как автономное устройство управления средними объектами;
· как удаленный терминал связи с объектом в составе распределенных систем управления;
· одновременно как локальное устройство и как удаленный терминал связи с объектом в составе сложных распределенных систем управления.
В контроллере, в зависимости от вариантов исполнения, может устанавливаться одно из системных программных обеспечений (СПО): DOS, СПО Tenix.
При установке DOS программирование можно осуществлять посредством универсальных средств программирования.
При использовании СПО Tenix, которое содержит многозадачную операционную систему Linux, сервер ввода-вывода и пользовательские библиотеки, программирование осуществляется с помощью системы программирования TeconCX и ISaGRAF. Загрузка подготовленных прикладных программ в память контроллера производится либо через COM1, либо по сети Ethernet, используя протокол TCP/IP.
Краткие сведения о системном и дополнительном программном
обеспечении контроллера
TeconCX – система подготовки технологических программ пользователя для контроллера МФК на языке Си. Она имеет экранный интерфейс, аналогичный оболочке Borland, поддерживает написание и удаленную отладку (по Ethernet, Arcnet, RS232) многозадачных проектов на реальном контроллере. Библиотеки TeconCX предоставляют удобный интерфейс к модулям ввода-вывода и сетевым ресурсам на уровне чтения и записи переменных, а также средства для организации обмена данными между задачами как в одном контроллере, так и между контроллерами в системе. TeconCX рассчитан, в первую очередь, на пользователей-программистов.
ISaGRAF – известная система программирования компании AlterSys Inc., предназначенная для создания и отладки программ микроконтроллеров. В ISaGRAF реализована поддержка всех технологических языков стандарта IEC 61131-3: языка последовательных функциональных схем (SFC), релейных диаграмм (LD), функциональных блочных диаграмм (FBD), структурированного текста (ST) и языка инструкций (IL). Система ISaGRAF не требует профессиональных знаний по программированию.
TIL Std – встроенная в ядро целевой задачи ISaGRAF библиотека алгоритмов. Библиотека содержит аналоговый и импульсный ПИД-регуляторы, алгоритмы ШИМ и интегрально-дифференциального преобразования, алгоритмы балансировки, фильтрации, сглаживания, функции статических и динамических преобразований, индивидуального и группового управления исполнительными механизмами, алгоритмы работы с блоками V03 и V04, сторожевым таймером WatchDog. Библиотека содержит более 30 алгоритмов и выполнена в виде блоков языка FBD.
TeconOPC – универсальное средство доступа к данным в контроллере со стороны SCADA-системы. TeconOPC работает с современными SCADA-системами, которые поддерживают технологию OPC. Он позволяет связать систему верхнего уровня с контроллерами МФК, работающих под управлением СПО Tenix в сети Ethernet по протоколу TCP/IP.