Глава 5. Вычислительные средства обработки информации в системах автоматики 63

5.1. Микропроцессоры в системах автоматизации текстильного производства 63

5.1.1. Архитектура микропроцессорных устройств 67

5.1.2. Классификация микропроцессоров 72

5.1.3. Взаимодействие микропроцессора с внешними устройствами 79

5.1.4. Структура типового микропроцессорного комплекта 80

5.1.5. Однокристальные микроконтроллеры 83

5.1.6. Программируемые логические контроллеры 90

5.2. Вычислительные машины и вычислительные системы АСУ ТП текстильных производств 99

5.2.1. ЭВМ общего назначения 99

5.2.2. Специализированные ЭВМ и вычислительные комплексы 100

5.2.3. Рабочие станции 101

5.3. Сетевые компоненты систем автоматики 101

5.3.1. Локальные управляющие вычислительные сети 103

5.3.2. Топологии локальных сетей 105

5.3.3. Сетевые среды 110

5.4. Промышленные интерфейсы и протоколы 112

5.4.1. Интерфейс стандарта RS-232 115

5.4.2. Интерфейсы стандартов EIA RS‑422A/RS-485 120

5.4.3. Интерфейс и протокол CAN 126

5.4.4. Шина USB 135

5.4.5. Протокол PROFIBUS 136

5.4.6. Протокол MODBUS 137

5.5. Программные средства автоматизации 139

5.5.1. Структура программного обеспечения 139

5.5.2. Системное программное обеспечение 140

5.5.3. Прикладное программное обеспечение 142

5.5.4. Инструментальные средства разработки, отладки и сопровождения программного обеспечения 146

5.5.5. Системы SCАDA 148

Глава 6. Исполнительные устройства и регулирующие органы систем автоматики 158

6.1. Электрические исполнительные механизмы 159

6.1.1. Электромагнитные исполнительные элементы 161

6.1.2. Электродвигательные исполнительные устройства 167

6.1.3. Двигатель постоянного тока как элемент исполнительных механизмов 171

6.1.4. Двухфазный асинхронный двигатель как элемент исполнительных механизмов 175

6.1.5. Трехфазный асинхронный двигатель как элемент исполнительных механизмов 178

6.1.6. Синхронный двигатель как элемент исполнительных механизмов 183

6.2. Автоматизированный электропривод 192

6.2.1. Асинхронные электроприводы со скалярным управлением 196

6.2.2. Асинхронные электроприводы с векторным управлением 199

6.2.3. Вентильные и бесконтактные машины постоянного тока 202

6.3. Силовые полупроводниковые преобразователи в системе автоматизированного электропривода 204

6.3.1. Управляемые выпрямители 206

6.3.2. Широтно-импульсные преобразователи 212

6.3.3. Автономные инверторы 215

6.3.4. Непосредственные преобразователи частоты 225

6.4. Пневматические исполнительные механизмы 230

6.5. Регулирующие органы. Классификация и области применения 236

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 241

Глава 4. Логические элементы и устройства систем автоматики

В современных условиях имеется устойчивая тенденция увеличения доли цифровых методов обработки, передачи и хранения информации. Под такими цифровыми методами понимаются все методы, которые связаны с преобразованием информации в цифровую форму для последующей обработки с использованием вычислительной техники.

Необходимо отметить, что не бывает на 100% цифровых систем, включающих в себя процессы окружающей природы, так как в таких системах обязательно имеются звенья преобразователей аналоговых и непрерывных процессов в цифровую форму. Лишь в системах виртуальной реальности возможны полностью цифровые системы. Однако, системы виртуальной реальности бессмысленны сами по себе, без участия человека. А как только учитывается наличие человека, любая система перестаёт быть полностью цифровой.

Кроме вычислительных средств, используемых при автоматизации, имеются стремительно устаревающие цифровые устройства, основанные на применении дискретных цифровых логических элементов низкой степени интеграции с жёсткой логикой работы без программного управления. Логические элементы вырабатывают сигнал на выходе в зависимости от определенных сочетаний сигналов на входе и реализуют логические функции, которые, как и их аргументы, имеют значения 0 или 1. Символами «0» обозначают минимальный уровень (сигнала нет), а «1» – максимальный уровень сигнала (сигнал есть). Синтез систем автоматического управления с использованием логических элементов осуществляют с помощью различных методов, в основе которых лежит алгебра логики. Однако время отдельных логических элементов заканчивается, так как практически все задачи, решаемые на их основе, могут быть гораздо эффективнее решены с помощью микропроцессорной техники.

Тенденции перехода на цифровые методы наблюдаются в области технических средств автоматизации. В этой области идёт смена поколений технических средств обработки информации и информационного обмена. Сами по себе эти средства могут непосредственно не затрагивать традиционные предметные области автоматизации: датчики, приводы, регуляторы, однако, меняют всю среду существования средств автоматизации в целом. При этом пока ещё имеются проверенные временем технические решения, в которых удельная доля микропроцессорных, микроконтроллерных устройств недостаточна, но сами решения отлажены и в своих областях применения могут ещё долгое время быть использованы. Такими решениями, например, являются локальные аналоговые регуляторы, предназначенные для управления некоторыми, не особенно точными (3 - 5%), процессами.