Функциональный состав ТСА

Функции АСУ ТП подразделяются на:

1. Управляющие
2. Информационные
3. Вспомогательные

Управляющие функции АСУ ТП это функции, результатами которых является выработка и реализация управляющих воздействий.

Ø Регулирование (стабилизация);

Ø Логическое управление операциями или аппаратами, в том числе технологические защиты;

Ø Программное логическое управление группой оборудования;

Ø Оптимальное управление динамическими режимами или оптимизация статических режимов;

Ø Адаптивное управление, нечеткое управление.

Информационные функции АСУ ТП – это функции системы, содержанием которых является сбор, обработка и представление информации о состоянии ТОУ оперативному персоналу или передача этой информации для последующей обработки.

• Централизованный контроль параметров объекта сигнализация отклонений от нормы;

• Косвенное измерение;

• Вычисление параметров процесса (технико-экономических, внутренних переменных);

• Формирование и выдача данных оперативному персоналу;

• Подготовка и передача информации в смежные системы управления;

• Запоминание, хранение и печать различных протоколов событий, а также отчетной информации.

Вспомогательныефункции АСУ ТП

• Вспомогательные функции АСУ ТП состоят в обеспечении контроля за состоянием функционирования технических и программных средств системы.

Классификация ТСА

• По функциональному признаку

• По виду используемой энергии

• По функционально-целевому признаку

• по устойчивости к механическим воздействиям

• по защищенности от воздействия окружающей среды

• по функциональному признаку

• Устройства для получения информации (аналоговые первичные преобразователи, измерительные приборы, преобразователи реагирующие на среду, положение, преобразователи с цифровым сигналом)

• Устройства для приема, преобразования и передачи информации (коммутаторы, шифраторы, дишифраторы)

• Устройства для обработки, представления информации оператору, формирования команд управления (контроллеры, задатчики,регуляторы)

• Устройства для представления информации в целях воздействия на объект управления (усилители, контактеры)

• Вспомогательные устройства

• по виду используемой энергии

• Электрические

• Пневматические

• Гидравлические

• Комбинированные

• Работающие без вспомогательных источников энергии

• по функционально-целевому признаку

• I. Средства получения информации о процессе

• I. Средства воздействия на процесс (Датчики и ИУ)

• II. Средства локального контроля и

регулирования (Микропроцессорные регуляторы, програмные устройства управления локальными контурами)

• III. Средства централизованного контроля и

регулирования( Предназначены для построения технологического обеспечения простых объектов)

• IV. Вычислительные средства автоматизации управления

• по устойчивости к механическим воздействиям

• Виброустойчивое

• Вибропрочные

• Удароустойчивое

• по защищенности от воздействия окружающей среды

• По взрывозащищенности

• Общепромышленное

• Взрывозащищенное

• От попадания пыли и воды

• По устойчивости к электромагнитным помехам

68. Электрические исполнительные механизмы

Электрическим исполнительным механизмом в системах управления обычно называют устройство, предназначенное для перемещения рабочего органа в соответствии с сигналами, поступающими от управляющего устройства.

Рабочими органами могут быть различного рода дроссельные заслонки, клапаны, задвижки, шиберы, направляющие аппараты и другие регулирующие и запорные органы, способные производить изменение количества энергии или рабочего вещества, поступающего в объект управления. При этом перемещение рабочих органов может быть как поступательным, так и вращательным в пределах одного или нескольких оборотов. Следовательно, исполнительный механизм с помощью рабочего органа осуществляет непосредственное воздействие на управляемый объект.

В общем случае электрический исполнительный механизм состоит из электропривода, редуктора, узла обратной связи, датчика указателя положения выходного элемента и конечных выключателей.

В качестве электропривода в исполнительных механизмах используются либо электромагниты, либо электродвигатели с понижающим редуктором для снижения скорости перемещения выходного элемента до величины, обеспечивающей возможность непосредственного соединения этого элемента (вала или штока) с рабочим органом.

Узлы обратной связи предназначены для введения в контур регулирования воздействия, пропорционального величине перемещения выходного элемента исполнительного механизма, а следовательно, и сочлененного с ним рабочего органа. С помощью конечных выключателей производится отключение электропривода исполнительного механизма при достижении рабочим органом своих конечных положений во избежание возможных повреждений механических звеньев, а также для ограничения перемещения рабочего органа.

Как правило, мощность сигнала, вырабатываемого регулирующим устройством, бывает недостаточной для непосредственного перемещения рабочего органа, поэтому исполнительный механизм можно рассматривать как усилитель мощности, в котором слабый входной сигнал, усиливаясь во много раз, передается на рабочий орган.

Все электрические исполнительные механизмы, нашедшие широкое применение в самых различных отраслях современной техники автоматизации производственных процессов, можно разделить на две основные группы:

1) электромагнитные

2) электродвигательные.

К первой группе относятся прежде всего соленоидные электроприводы, предназначенные для управления различного рода регулирующими и запорными клапанами, вентилями, золотниками и т. п. Сюда же можно отнести исполнительные механизмы с различными видами электромагнитных муфт. Характерная особенность электрических исполнительных механизмов этой группы состоит в том, что необходимое для перестановки рабочего органа усилие создается за счет электромагнита, являющегося неотъемлемой частью исполнительного механизма.

Для целей регулирования соленоидные механизмы обычно применяются только в системах двухпозиционного регулирования. В системах автоматического управления в качестве исполнительных элементов часто используются электромагнитные муфты, которые подразделяются на муфты трения и муфты скольжения.

Ко второй, наиболее распространенной в настоящее время группе относятся э лектрические исполнительные механизмы с электродвигателями различных типов и конструкций.

Электродвигательные исполнительные механизмы обычно состоят из двигателя, редуктора и тормоза (последнего иногда может и не быть). Сигнал управления поступает одновременно к двигателю и тормозу, механизм растормаживается и двигатель приводит в движение выходной орган. При исчезновении сигнала двигатель выключается, а тормоз останавливает механизм. Простота схемы, малое число элементов, участвующих в формировании регулирующего воздействия, и высокие эксплуатационные свойства сделали исполнительные механизмы с управляемыми двигателями основой для создания исполнительных устройств современных промышленных систем автоматического регулирования.

69. Пневматические исполнительные механизмы

Исполнительные механизмы предназначены для преобразования изменений давления воздуха Р на выходе регулятора в перемещение h регулирующего -органа - клапана, заслонки, шибера, крана и т. п. Регулирующий орган изменяет расход потока жидкости, газа, пара и т.п. вводимого в объект управления, и тем самым вызывает изменение регулируемой выходной координаты. По типу привода пневматические исполнительные механизмы делятся на мембранные и поршневые.

Мембранный исполнительный механизм

Схема мембранного исполнительного механизма (МИМа) показана на рис. 2.1, а. Перемещение выходного штока 2, соединенного с регулирующим органом, в одну сторону осуществляется силой, которая создается давлением Р, в другую - усилием пружины 3. Сигнал Р поступает в герметичную мембранную «головку», в которой находится мембрана из прорезиненной ткани толщиной 2-4 мм с жестким центром. Снизу на мембрану давит пружина 3. МИМы классифицируют, по размерам мембранных «головок». МИМы поставляются обычно совместно с регулирующими органами. Так как при снятии давления Р мембрана всегда перемещается вверх, то в зависимости от конструкции регулирующего органа различают нормально открытые и нормально закрытые клапаны.

Рис.2.1. Мембранный исполнительный механизм:
а - принципиальная схема, б - статическая характеристика
1 - регулирующий орган; 2 - шток; 3 - пружина; 4 - мембрана; 5 - сальник.

Статические характеристики большинства МИМов близки к линейным (рис.2.1,6), однако они обладают зоной гистерезиса, составляющей 2—15% от наибольшего значения Р. Эта величина зависит от усилий трения в сальнике 5, от перепада давлений на регулирующем органе, от характеристик пружины и эффективной площади мембраны. Перемещения штока h в среднем достигают 50 - 70мм, поэтому эффективная площадь Р_э мембраны зависит от Н. По мере возрастания Р_э зона гистерезиса уменьшается до 2—3% и практически не влияет на качество переходных процессов в АСР. Однако при этом возрастает объем надмембранной камеры и ухудшаются динамические характеристики цепочки «пневмолиния - МИМ».

Для уменьшения зоны гистерезиса и улучшения динамических характеристик МИМов на исполнительный механизм устанавливают дополнительные усилители мощности, называемые позиционерами. Различают позиционеры, работающие по схеме компенсации перемещений и по схеме компенсации сил; в позиционерах обоих типов МИМ охватывается отрицательной обратной связью по положению штока, что исключает влияние на статические характеристики сил трения в сальнике, перепад давлений на регулирующем органе и т.п. Одновременно с этим увеличение расхода воздуха, подаваемого в МИМ, заметно улучшает динамические характеристики последнего.

Поршневые следящие приводы

Поршневые следящие приводы (ПСП) применяют в тех случаях, когда требуется перемещать шток исполнительного механизма на большое расстояние h (0<=h<=300мм). Для повышения точности и улучшения динамических характеристик поршневые приводы снабжают позиционерами, а сами приводы называют следящими.

Рис.2.3. Принципиальная схема пневматического поршневого следящего привода:
1 - исполнительный механизм; 2 - большая мембрана; 3 - малая мембрана;
4 - пружина обратной связи; 5 - поршневой механизм; 6 - золотник.

На рис. 2.3 показана принципиальная схема такого следящего поршневого привода. Он состоит из мембранного блока 7 с большой 2 и малой 3 мембранами; золотника 6 с тремя щелями; поршневого механизма 5 и пружины отрицательной обратной связи 4. При увеличении Р золотник смещается влево, и давление питания Рп поступает в левую полость цилиндра 5, перемещая поршень вправо и увеличивая натяжение пружины отрицательной обратной связи до тех пор, пока не наступит равновесие сил, действующих на мембранную систему 2,3. Следящие приводы обладают зоной нечувствительности (не выше 1%), полное время перемещения составляет несколько секунд (при отсутствии нагрузки); в области частот w<w_н=0,6 рад/с их можно рассматривать как усилительные звенья.

70. Контактные и бесконтактные пускатели. Схемы управления ИМ.

Бесконтактными электрическими аппаратами называют устройства, предназначенные для включения и отключения (коммутации) электрических цепей без физического разрыва самой цепи. Основой для построения бесконтактных аппаратов служат различные элементы с нелинейным электрическим сопротивлением, величина которого изменяется в достаточно широких пределах, в настоящее время это - тиристоры и транзисторы, раньше использовались магнитные усилители.

Принцип действия контактного пускателя заключается в следующем: при включении пускателя по катушке проходит электрический ток, сердечник намагничивается и притягивает якорь, при этом главные контакты замыкаются, по главной цепи протекает ток. При отключении пускателя катушка обесточивается, под действием возвратной пружины якорь возвращается в исходное положение, главные контакты размыкаются.

По сравнению с контактными аппаратами бесконтактные имеют преимущества:

- не образуется электрическая дуга, оказывающая разрушительное воздействие на детали аппарата; время срабатывания может достигать небольших величин, поэтому они допускают большую частоту срабатываний (сотни тысяч срабатываний в час),

- не изнашиваются механически,

В установках с частым включением и отключением силовых цепей ненадежная работа контактов коммутирующих аппаратов отрицательно сказывается на работоспособности и производительности всей установки. Бесконтактные электрические коммутирующие аппараты лишены указанных недостатков.

71. Электропневмопреобразователи и позиционеры.

При управления пневматическими исполнительными устройствами применяют электропневматические позиционеры и электропневматические преобразователи. Несмотря на схожесть в названиях, это два различых прибора.

Электропневматический преобразователь предназначен для преобразования токового сигнала в пневматический сигнал для управления пневматическим исполнительным механизмом. Например, стандартный токовый сигнал 4…20 мА преобразуется в пневматический сигнал 0,2…1,0 бар или в сигнал любого другого диапазона в соответствии с имеющимся давлением сжатого воздуха.

Электропневматический позиционер – это специальные устройства, предназначенные для уменьшения или полного снятия рассогласования хода, а также повышения быстродействия и отклика пневматических мембранных и поршневых исполнительных механизмов путем включения обратной связи по положению выходного штока исполнительных механизмов.

Другими словами, позиционеры являются регуляторами в системе контроля, которые обеспечивают заданную координацию положения пневматического исполнительного механизма поступательного или поворотного действия (так называемая, регулируемая величина) и командного сигнала (задающая величина).

Объектуправления – это исполнительный механизм регулирующего клапана, параметр – положение штока клапана, задание - управляющий сигнал
от системы управления или регулятора, сигнал действующего рассогласования – разница между управляющим сигналом и действительным
положением штока, а выход – давление сжатого воздуха, поступающее в рабочую полость исполнительного механизма или изменяющееся усилие тарированной пружины. Изменяя выходное давление или усилие тарированной пружины, позиционер обеспечивает соответствие положения штока клапана управляющему сигналу, компенсируя усилия, действующие на подвижную систему клапана (трение в подвижных соединениях, статическое и динамическое воздействие регулируемой среды).

Позиционеры обеспечивают заданное положение клапана(регулируемый параметр X) в зависимости от величиныуправляющего сигнала (управляющее воздействие w). Этиприборы сравнивают управляющий сигнал, поступающий откакого-либо автоматического устройства (регулятора, станцииуправления), с величиной рабочего хода (или угла поворота)регулирующего клапана и в качестве выходного сигнала “Y”вырабатывают соответствующее управляющее давление (pst). Позиционеры функции усилителей, т.к. онипреобразуют слабый сигнал управления в пропорциональноеему управляющее давление силой до 6 бар/90 psi.По входному сигналу следует различать пневматические (p/p-) иэлектропневматические (i/p-) позиционеры. В пневматических(p/p-) позиционерах входным сигналом служит давлениевоздуха в пределах 0,2…1 бар (3…15 psi), а выходнымсигналом является управляющее давление (pst) величиной до 6 бар (90 psi). В электропневматических (i/p-) позиционерах входным сигналомявляется сигнал постоянного тока 4(0)…20 мА или 1…5 мА. Выходным сигналом является управляющее давление (pst) величиной до 6 бар (90 psi).

Современные цифровые интеллектуальные позиционеры, помимо своей основной задачи – регулирования положения штока клапана, могут выполнять огромное количество дополнительных функций, таких, как: обзор параметров состояния клапана, его автоматическая настройка и диагностика, а также, конфигурирование, моделирование, архивирование данных, получаемых в процессе работы.

- Пневматический позиционер ПП – может быть изготовлен как для одностороннего, так и для двустороннего действия. Это самый простой, однако, один из самых надежных позиционеров.

- Позиционер приводных механизмов ППМ-200 – позиционер изготавливается в соответствии с требованиями ПБ 09-540-03, может применяться как для поступательного, так и для поворотного рабочего хода.

- Электропневматический позиционер ЭПП и ЭПП-Ex – могут работать с барьером искрозащиты во взрывоопансых зонах. Имеют уровень взрывозащиты «особовзрывобезопасный».

- Электропневматический позиционер ЭПП-300 – прибор имеет встроенный HART-модем и может соединяться с управляющим устройством (ПК) по аналоговому или цифровому каналу.

72. Программируемые регуляторы.

Для контроля и управления технологическими процессами все большее применение находят многофункциональные микропроцес­сорные программируемые регуляторы.

Центральным узлом подобного цифрового устройства является микроЭВМ, которая через свои устройства ввода-вывода обменивает­ся информацией с периферийными узлами. С помощью этих допол­нительных узлов осуществляется сопряжение микроЭВМ (микропро­цессора) с внешней средой: датчиками исходной информации, объек­том управления, оператором и т.д. В реальном устройстве может ис­пользоваться несколько микропроцессоров, каждый из которых занят решением отдельного фрагмента общей задачи с целью обеспечения высокого быстродействия.

Непременными узлами любого цифрового устройства являются:

-входные и выходные преобразователи сигналов;

- тракт аналого-цифрового преобразования;

- кнопки управления и ввода информации от оператора;

- дисплей для отображения информации;

- коммуникационный порт для связи с другими цифровыми уст­ройствами.

- блок питания.

Основные функции вышеперечисленных узлов следующие.

Входные преобразователи. Они обеспечивают гальваническую развязку внешних цепей от внутренних цепей устройства. Одновре­менно входные преобразователи осуществляют приведение контро­лируемых сигналов к единому виду (как правило, к напряжению) и нормированному уровню. Здесь же осуществляется предварительная частотная фильтрация входных сигналов перед их аналого-цифровым преобразованием. Одновременно принимаются меры по защите внут­ренних элементов устройства от воздействия помех и перенапряже­ний.

Выходные преобразователи. Воздействия на объект управления традиционно осуществляются в виде дискретных сигналов управле­ния. При этом выходные цепи устройства выполняют так, чтобы обеспечить гальваническую развязку коммутируемых цепей, как ме­жду собой, так и относительно внутренних цепей системы управле­ния.

Несмотря на очевидные достижения электроники в области ком­мутации высоких потенциалов и сильных токов в цифровых реле, в большинстве случаев по-прежнему используются промежуточные электромагнитные реле. Контактная пара пока еще остается вне кон­куренции, как единственное устройство, обеспечивающее видимый разрыв в коммутируемой цепи. К тому же это и самое дешевое реше­ние.

Как правило, в цифровых устройствах применяются несколько типов малогабаритных реле: с большей коммутационной способно­стью - для работы непосредственно в цепях управления выключате­лей, с меньшей - для работы в цепях сигнализации. Мощные реле способны включать цепи с током порядка (5-30)А, но их отключаю­щая способность обычно не превосходит 1А при напряжении 220В. Отключающая способность сигнальных реле обычно не превышает 0,15 А в цепях постоянного тока напряжением 220 В.

Помимо электромагнитных реле в выходных цепях широко при­меняются также мощные транзисторы на токи 10-30 А и тиристоры.

Тракт аналого-цифрового преобразования включает мультиплек­сор и собственно аналого-цифровой преобразователь - АЦП.

Мультиплексор - это электронный коммутатор, поочередно по­дающий контролируемые сигналы на вход АЦП. Применение муль­типлексора позволяет использовать один АЦП (как правило, дорого­стоящий) для нескольких каналов.

В АЦП осуществляется преобразование мгновенного значения входного сигнала в пропорциональную ему цифровую величину. Преобразования выполняются с заданной периодичностью во време­ни. В последующем по этим выборкам из входных сигналов в микро-ЭВМ рассчитываются интегральные параметры контролируемых сигналов - их амплитудные или действующие значения.

Блок питания обеспечивает стабилизированным напряжением все узлы рассматриваемого устройства независимо от возможных из­менений напряжения в питающей сети. Как правило, в нем формиру­ется ряд дополнительных сигналов, исключающих неправильную ра­боту ЭВМ и некоторых других электронных узлов устройства в мо­мент появления и исчезновения напряжения питания.

Дисплей и клавиатура. Они являются непременными атрибутами любого цифрового устройства, позволяя оператору получать инфор­мацию от устройства, изменять режим его работы, вводить новую информацию.

Для отображения информации используются и отдельные свето­диодные индикаторы, и табло, и даже графические экраны. Для про­стоты совокупность элементов визуального отображения информа­ции называют дисплеем.

Дисплей должен обеспечивать быстрое и однозначное представ­ление информации. Наилучшим образом этим требованиям удовле­творяют простые дисплеи в виде светодиодных индикаторов. С дру­гой стороны, цифровое устройство защиты - это устройство, которое способно предоставить оператору очень большой объем информации.

В некоторых устройствах применяются цифро-буквенные много­строчные табло, что обеспечивает удобство считывания информации. Такие табло выполняются на основе жидкокристаллических индика­торов (ЖКИ). Основными недостатками ЖКИ-дисплеев являются от­носительно низкая контрастность изображения и неработоспособ­ность при низких температурах. Однако невысокая стоимость и лег­кость управления ЖКИ способствуют их широкому применению.

Порт связи с внешними цифровыми устройствами. Достоинст­вом цифровых устройств является возможность передачи имеющейся информации в другие цифровые системы: АСУ ТП, персональный компьютер и т.д., что позволяет интегрировать различные системы, экономя на каналах связи, затратах на предварительную обработку сигналов и т.п. Коммуникационный порт - необходимый элемент для дистанционной работы с данным устройством.

Наряду с вышеперечисленными, в цифровых устройствах, в об­щем случае, могут встретиться и другие узлы. Например, цифро-аналоговые преобразователи при формировании аналоговых сигналов управления и регулирования.

Практически вся обработка информации в цифровом устройстве осуществляется внутри микроЭВМ по определенному алгоритму, реализованному в виде программы работы этой ЭВМ.

Цифровые устройства подобного типа (вместе с датчиком) име­ют погрешность (2-5)%. С учетом этой погрешности и выполняются дисплеи - с возможностью отображения лишь трех-четырех знача­щих цифр.

В цифровых устройствах используются в основном два способа представления величин - в именованных единицах (вольтах, амперах, градусах, метрах, килограммах и т.д.) и в относительных. Оператив­ному персоналу удобнее работать с именованными величинами, от­ражающими реальные значения токов, напряжений и других пара­метров технологического процесса. Но это требует занесения допол­нительной информации - коэффициентов преобразования датчиков, а на дисплей необходимо дополнительно выводить размерность ото­бражаемой величины. Альтернативным решением является представ­ление всех величин в относительных единицах или процентах. Чаще всего за базисные единицы принимают номинальные значения кон­тролируемых величин.

В последнее время применение сложного дисплея становится менее актуальным. Современные цифровые устройства, как правило, предусматривают подключение к компьютеру, и вся необходимая информация может в любой удобной форме быть представлена на привычном дисплее компьютера.

Кнопки управления или клавиатура являются неотъемлемыми элементами связи человека с цифровым устройством. С помощью клавиатуры можно изменить режим работы устройства, вызвать на дисплей интересующие параметры и величины, ввести новые уставки и т.д.

Число кнопок, используемых в клавиатурах различных устройств, варьируется от двух до десяти. Чем больше кнопок в клавиатуре, тем удобнее и быстрее можно вводить информацию в устройство. Однако кнопки являются наиболее ненадежными элементами цифровой ап­паратуры. Поэтому там, где пользоваться клавиатурой приходится крайне редко, стремятся использовать минимальное число кнопок. Минимальное число кнопок клавиатуры, позволяющее вводить лю­бую информацию, равно двум.

Для хранения рабочей программы обычно используются посто­янные запоминающие устройства - ПЗУ. Отличительной чертой ПЗУ является однократная запись информации. В последующем возможно только считывание записанной информации. Достоинством микро­схем ПЗУ является их низкая стоимость и возможность хранения ин­формации при отключенном питании.

Рабочая программа может располагаться в перепрограммируе­мом постоянном запоминающем устройстве - ППЗУ с энергонезави­симой памятью, т.е. хранимая в ней информация не разрушается в обесточенном состоянии.

Для временного хранения результатов промежуточных вычисле­ний используются оперативные запоминающие устройства (ОЗУ). Существенным недостатком ОЗУ является разрушение информации при отключении питания.

Для хранения уставок и других параметров, которые приходится изменять в процессе эксплуатации, используются ППЗУ, допускаю­щие многократное изменение уставок. До появления этих микросхем уставки хранились либо в аналоговом виде, как некое регулируемое опорное напряжение, либо в ОЗУ с независимым источником пита­ния.

73. Программируемые логические контроллеры и контроллеры на базе РС.

В архитектуре АСУ ТП контроллеры занимают место между уровнем датчиков и исполнительных механизмов и системами верхнего уровня управления процессом. Основная функция контроллеров в системе - сбор, обработка и передача на верхний уровень первичной информации, а также выработка управляющих воздействий, согласно с запрограммированными алгоритмами управления и передача этих воздействий на исполнительные механизмы.

Большинство современных контроллеров изготавливается по секционно-блочному принципу. Каж­дый логический модуль физически представляет собой отдельный блок, который устанавливается либо в монтажную корзину, либо на единую монтажную шину. Коммутация между модулями осуществляет­ся через единый монтажный кросс.

Такой конструктив позволяет широко варьировать количество используемых модулей и оптимально подстраивать физическую архитектуру контроллера к решаемой задаче. Кроме того, такое построение удобно в обслуживании, модернизации и ремонте. При необходимости заменяются лишь отдельные мо­дули без изменения архитектуры всей системы.

Основными функциональными элементами контроллеров являются:

корпус;

источник питания;

процессорный модуль;

модули ввода-вывода (модули УСО);

модули связи и интерфейсов;

специализированные модули.

Источник питания должен обеспечивать непрерывность и надежность работы всех узлов контрол­лера. Особое внимание уделяется наличию резервного источника питания (как правило, аккумуляторная батарея), который позволяет сохранять информацию при отключении внешнего электропитания.

Модуль процессора в зависимости от используемой элементной базы может быть 8-, 16- и 32­разрядным. Объем оперативной памяти существенно различается в различных моделях контроллеров: от десятков килобайт до десятков мегабайт. По логическому построению модуль процессора контрол­лера аналогичен системному блоку персонального компьютера, где вместо дисковых накопителей в контроллерах используются перепрограммируемые ПЗУ (ППЗУ) и flash-па-мять. В некоторых моделях контроллеров flash-память отсутствует, в других - может достигать десятков, а иногда и сотен мегабайт. В модуле процессора встроены также часы реального времени (RTC).

Модули ввода-вывода предназначены для преобразования входных аналоговых и дискретных сигна­лов в цифровую форму и выдачи управляющего воздействия в виде аналогового или дискретного сиг­нала. Модули аналогового ввода рассчитаны на ввод унифицированных сигналов тока (0... 5 мА, 0(4)... 20 мА) и напряжения (0... 10 В,± 10 В). Имеются специализированные модули аналогового ввода, рассчитанные на непосредственное подключение различных датчиков (например, термопар, термосопротивлений). Модули аналогового вывода преобразуют цифровой сигнал в унифицированный сигнал тока или напряжения. Модули дис­кретного ввода-вывода чаще всего работают с низкоуровневыми дискретными сигналами (24 В посто­янного тока). Некоторые модели контроллеров располагают модулями дискретного ввода высокоуров­невых сигналов постоянного или переменного тока (до 250 В) и модулями дискретного вывода, органи­зованных с использованием тиристоров, симисторов (до 250 В, 300... 500 мА) и сильноточными реле (250 В, 2 А).

Модули связи и интерфейсов обеспечивают связь контроллеров с верхним уровнем, а также между собой. В практике построения АСУ ТП используются различные интерфейсы и протоколы передачи данных посредством сети: последовательные интерфейсы: RS-232, 422, 485, ИРПС; сетевые протоколы: Ethernet, Profibus, CAN, Modbus и др.

Все современные программируемые логические контроллеры (ПЛК) обладают развитыми про­граммными средствами. Несмотря на существование международного стандарта на языки программи­рования программируемых логических контроллеров IEC 61131-3 многие производители снабжают свои контроллеры технологическими языками собственного производства. Технологические языки про­граммирования позволяют проводить опрос входов и инициализацию выходов, обрабатывать арифме­тические и логические инструкции, управлять таймерами-счетчиками, осуществлять связь с другими ПЛК и компьютером.

Ввод программы в память контроллера осуществляется с помощью специальных программаторов или через интерфейс компьютера. Почти каждый производитель вместе с контроллерами поставляет пакет программ для создания и отладки контроллерного ПО на компьютере. Поставляются также раз­личные симуляторы и специализированные редакторы, в том числе графические. После отладки про­грамм контроллеры могут сохранять их в энергонезависимых ПЗУ, из которых программа перегружает­ся в ОЗУ после включения питания или инициализации контроллера.

Многие современные контроллеры комплектуются программируемыми терминалами для отобра­жения выполняемого процесса, что позволяет организовать удобное место оператора, не используя пер­сональные компьютеры.