Понятие о программируемом контроллере как средстве управления

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.